CN116368671A - 电池模块及其制造方法 - Google Patents

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池昊俊
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Abstract

根据本发明的一个实施例的电池模块包括：堆叠有包括电极引线的多个电池单体的电池单体堆；位于该电池单体堆的一侧上的引线框架。从多个电池单体中的第一电池单体突出的第一电极引线和从多个电池单体中的第二电池单体突出的第二电极引线在穿过引线框架中形成的狭缝后弯曲并重叠以形成电极引线组件。在电极引线组件中，第一电极引线的至少一部分和第二电极引线的至少一部分彼此接合。引线框架包括电极引线组件位于其上的第一支撑部，第一支撑部具有向电极引线组件所位于的方向突出的形状或向与电极引线组件所位于的方向相反的方向凹入的形状。电极引线组件的至少一部分与第一支撑部的一个表面紧密接触。

Description

电池模块及其制造方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年2月23日向韩国专利局提交的韩国专利申请号10-2021-0024301和2022年2月22日向韩国专利局提交的韩国专利申请号10-2022-0023214的权益，其全部内容通过在此引用并入本文。
本发明涉及电池模块及其制造方法，更具体地涉及具有改善的制造加工性的电池模块及其制造方法。
背景技术
在现代社会中，随着诸如手机、笔记本电脑、摄像机和数码相机的便携式设备的日常使用，与上述的移动设备相关的领域中的技术得到积极开发。此外，可充电/放电的二次电池用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)等的电源，以试图解决由使用化石燃料的现有汽油车辆造成的空气污染等。因此，对二次电池的开发的需求日益增加。
目前商业化的二次电池封装括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，锂二次电池由于例如与镍类二次电池相比具有几乎不表现出记忆效应并由此自由充电和放电并且自放电率非常低、能量密度高的优点而受到关注。
这种锂二次电池主要分别使用锂类氧化物和碳质材料作为阴极活性材料和阳极活性材料。锂二次电池封装括：电极组件，各自涂覆有阴极活性材料和阳极活性材料的阴极板和阳极板在隔板插在它们之间的状态下设置在所述电极组件中；以及将电极组件与电解质溶液一起密封和容纳的电池外壳。
通常，锂二次电池可以基于外部材料的形状分为其中电极组件内置在金属罐中的罐型二次电池和其中电极组件内置在铝层叠片材的软包中的软包型二次电池组。
在用于小型设备的二次电池的情况下，设置二至三个电池单体，但是在用于诸如汽车的中型或大型设备的二次电池的情况下，使用其中大量电池单体被电连接的电池模块。在这种电池模块中，大量的电池单体彼此串联或并联连接以形成电池组件，由此改善容量和输出。此外，一个或多个电池模块可以与各种控制和保护系统如BMS(电池管理系统：battery management system)和冷却系统一起安装以形成电池封装。
以往的电池模块为了多个电池单体之间的连接，可以利用汇流条和汇流条框架。下面将参照图1和2描述以往的电池模块中使用的汇流条和汇流条框架的结构。
图1是以往的电池模块的透视图。图2是将图1的截面“A”放大示出的局部视图。图1示出了其中电池模块竖起以示出汇流条框架和汇流条的外观的状态。
参照图1和2，以往的电池模块10包括其上堆叠有电池单体11的电池单体堆20以及设置在电池单体堆20的两侧上的汇流条框架30。汇流条40和感测组件50可以安装在汇流条框架30上。
汇流条40用于多个电池单体11之间的电连接，并且电池单体11的电极引线11L在穿过汇流条框架30中形成的狭缝后弯曲，并且可以与汇流条40连接。在一些情况下，电极引线11L也可以穿过汇流条40中形成的狭缝40S。在电极引线11L与汇流条40之间的连接中，方法没有限制，只要电连接是可能的即可，作为示例，可以通过焊接接合执行连接。以这种方式，通过汇流条40与电池单体11电连接的电池单体堆20可以通过暴露于外部的端子汇流条等连接至其它电池模块、BDU(电池断开单元：Battery Disconnect Unit)等。也就是说，以往的电池模块10通过汇流条40电连接电池单体11，并且通过端子汇流条等将电池模块10与其它电池模块电连接，由此能够实现HV(高电压)连接。这里，HV连接是起到用于供应电力的电源的作用的连接，并且是指电池单体之间的连接或电池模块之间的连接。
同时，为了防止电池模块10的着火或爆炸，需要测量电池单体11的电压信息和温度信息并将其传输至BMS(电池管理系统：Battery Management System)。以往的电池模块10包括感测组件50，并由此可以将电池单体的电压信息传输至BMS。具体而言，该感测组件50可以通过接合构件52连接至汇流条40以测量每个电池单体的电压，并且测量值可以经由连接构件53和连接器(未示出)传输至外部BMS。也就是说，以往的电池模块10可以经由汇流条40和感测组件50传输电压信息，由此实现低电压(LV：low voltage)连接。这里，LV连接是指用于感测和控制电池单体的电压的感测连接。
总之，以往的电池模块10将每个堆叠的电池单体的电极引线11L接合到汇流条40以实现HV连接，并且感测组件50可以连接至与电极引线11L接合的汇流条40以实现LV连接。此外，可以形成汇流条框架30以便安装这种汇流条40。
但是，该电池模块10需要许多部件以实现这种HV连接和LV连接，并且存在需要一系列复杂的制造工艺的缺点。
发明内容
技术问题
设计本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是通过改善以往的HV连接结构和LV连接结构来提供一种具有改善的制造加工性的电池模块，以及该电池模块的制造方法。
但是，本发明的实施例要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本发明中包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本发明的一个实施例的电池模块包括：堆叠有包括电极引线的多个电池单体的电池单体堆；以及位于电池单体堆的一侧上的引线框架。从多个电池单体中的第一电池单体突出的第一电极引线和从多个电池单体中的第二电池单体突出的第二电极引线在穿过引线框架中形成的狭缝后弯曲并重叠以形成电极引线组件。在该电极引线组件中，第一电极引线的至少一部分和第二电极引线的至少一部分彼此接合。引线框架包括电极引线组件位于其上的第一支撑部。第一支撑部具有向电极引线组件所位于的方向突出的形状或向与电极引线组件所位于的方向相反的方向凹入的形状。电极引线组件的至少一部分与第一支撑部的一个表面紧密接触。
第一支撑部可以具有向电极引线组件所位于的方向突出的拱形形状。
第一支撑部可以具有向与电极引线组件所位于的方向相反的方向凹入的拱形形状。
可以在第一支撑部的中央形成贯穿的第一开口部，并且第一开口部可以在电极引线组件所位于的一侧贯穿。
引线框架可以包括横穿第一开口部的辅助支撑部，并且辅助支撑部可以具有与第一支撑部的形状相对应而突出或凹入的形状。
可以通过将金属板和弹簧构件中的至少一个附接至引线框架来形成第一支撑部。
该电池模块可进一步包括安装在引线框架上的感测组件。该感测组件可以包括：模块连接器；接合板，所述接合板接合至第一电极引线与第二电极引线中的至少一个；以及连接构件，所述连接构件连接模块连接器与接合板。
引线框架可以包括第一电极引线与接合板位于其上的第二支撑部，并且第二支撑部可以具有向接合板所位于的方向突出的形状或向与接合板所位于的方向相反的方向凹入的形状。第一电极引线与接合板重叠的部分的至少一部分可以与第二支撑部的一个表面紧密接触。
在第二支撑部中，第一电极引线与接合板可以彼此接合。
第二支撑部可以具有向接合板所位于的方向突出的拱形形状。
第二支撑部可以具有向与接合板所位于的方向相反的方向凹入的拱形形状。
可以在第二支撑部的中央形成贯穿的第二开口部，并且第二开口部可以在接合板所位于的一侧贯穿。
接合板位于第一支撑部上，并且可以接合至电极引线组件。
接合板的至少一部分可以与电极引线组件紧密接触。
在第一支撑部上，第一电极引线可以在覆盖第二电极引线的同时被接合以形成电极引线组件，可以在第一电极引线中形成凹入侧，并且接合板可以通过凹入侧接合至第二电极引线。
根据本发明的另一实施例的电池模块的制造方法包括：堆叠包括电极引线的多个电池单体以形成电池单体堆的步骤；在电池单体堆的一侧上设置引线框架的步骤；以及接合步骤，其中从多个电池单体中的第一电池单体突出的第一电极引线和从多个电池单体中的第二电池单体突出的第二电极引线在穿过引线框架中形成的狭缝后弯曲并重叠，并且至少部分地彼此接合以形成电极引线组件。引线框架包括电极引线组件位于其上的第一支撑部，所述第一支撑部具有向电极引线组件所位于的方向突出的形状或向与电极引线组件所位于的方向相反的方向凹入的形状。在接合步骤中，第一电极引线与第二电极引线在与第一支撑部紧密接触的同时重叠并接合，以形成电极引线组件。
第一支撑部可以具有向第一电极引线和第二电极引线所位于的方向突出的拱形形状，或者可以具有向与第一电极引线和第二电极引线所位于的方向相反的方向凹入的拱形形状。
在接合步骤中，焊接夹具可以设置为覆盖第一电极引线的一部分和第二电极引线的一部分，并且在引线框架与焊接夹具之间，第一电极引线和第二电极引线可以在彼此紧密接触的同时被接合。
在焊接夹具中可以形成第一夹具开口部。焊接设备可以通过第一夹具开口部将第一电极引线与第二电极引线暴露的部分接合以形成电极引线组件。
可以在第一支撑部的中央形成贯穿的第一开口部，第一开口部可以在电极引线组件所位于的一侧贯穿。在接合步骤中，第一电极引线与第二电极引线中与可以形成有第一开口部的区域相对应的部分可以被彼此焊接接合以形成电极引线组件。
有益效果
根据本发明的实施例，在实现HV连接中，在具有突出结构或凹入结构的支撑部上执行电极引线之间的接合。由此，该电极引线可以彼此紧密接触，由此促进它们的接合。
此外，由于消除了汇流条，因此可以提高电池模块的空间利用率，并且可以获得成本降低的效果。
此外，取代消除以往的汇流条，电极引线之间的接合和电极引线与感测组件之间的接合被一体地形成以同时实现HV连接和LV连接，因此，可以期待生产率提高。
本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员由所附权利要求的描述将清楚地理解上文未提及的附加的其它效果。
附图说明
图1是以往的电池模块的透视图；
图2是将图1的截面“A”放大示出的局部视图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的电池单体堆的透视图；
图4是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的放大透视图；
图5是示出图4的电池模块中包括的引线框架的透视图；
图6是示出沿图4的切割线B-B’截取的横截面的剖视图；
图7是说明根据本发明的另一实施例的开口部的剖视图；
图8是说明形成电极引线组件的步骤的平面图；
图9和图10是说明电极引线组件的制造过程的剖视图；
图11是示出根据本发明的一个实施例的接合板的透视图；
图12是示出根据本发明的另一实施例的引线框架的透视图；
图13是示出沿图12的切割线C-C’截取的横截面的剖视图；
图14是示出根据本发明的修改实施例的电池模块的分解透视图；
图15是示出沿图14的切割线D-D’截取的横截面的剖视图；
图16是说明根据本发明的修改实施例的电极引线组件的制造过程的平面图；
图17是说明根据本发明的另一实施例的电极引线组件的制造过程的平面图；
图18是示出根据本发明的另一实施例的引线框架的透视图；以及
图19是示出根据本发明的另一实施例的引线框架的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的各种实施例，以使本领域技术人员能够容易地实施它们。本发明可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文中阐述的实施例。
为了清楚地描述本发明，将省略与描述无关的部分，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，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，本发明不一定限于附图中示出的尺寸和厚度。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，夸大示出了某些层和区域的厚度。
此外，要理解的是，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，其可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”时，意味着不存在其它中间元件。此外，词语“上”或“上方”是指布置在基准部分上方或下方，并且不一定是指朝向重力的相反方向布置在基准部分的上端上。
此外，在整个说明书中，当部件被称为“包括”或“包含”某一组件时，意味着该部件可以进一步包括其它组件，而不排除其它组件，除非另行说明。
此外，在整个说明书中，当描述为“平面”时，是指从上侧观察目标部分时，并且当描述为“截面”时，是指从垂直切割的截面的侧方观察目标部分时。
图3是示出根据本发明的一个实施例的电池单体堆的透视图。图4是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的分解透视图。
参照图3和4，根据本发明的一个实施例的电池模块100包括：堆叠有包括电极引线111和112的多个电池单体110的电池单体堆200；以及位于电池单体堆200的一侧上的引线框架300a。尽管并未示出，但是引线框架可以进一步位于电池单体堆200的另一侧。但是，为了避免重复描述，将主要描述一个引线框架300a。引线框架300a优选包括电绝缘材料，并且作为示例可以包括塑料材料。
首先，该电池单体110优选是软包型电池单体，并且可以以矩形片状结构形成。根据本实施例的电池单体110的电极引线包括两个突出的电极引线111和112。具体而言，根据本实施例的电池单体110可以具有其中两个电极引线111和112彼此面对地突出的结构。更具体而言，两个电极引线111和112连接到电极组件(未示出)并从电极组件(未示出)突出至电池单体110的外部。两个电极引线111和112具有彼此不同的极性，作为一个示例，它们中的一个可以是阴极引线111，另一个可以是阳极引线112。也就是说，阴极引线111和阳极引线112可以相对于一个电池单体110向彼此相反的方向突出。
同时，可以通过在电极组件(未示出)被容纳在电池外壳中的状态下密封电池外壳的外周部来制造电池单体110。该电池外壳可以由包括树脂层和金属层的层叠片材组成。也就是说，根据本实施例的电池单体110可以是软包型电池单体。
这种电池单体110可以形成为多个，并且多个电池单体110可以堆叠成彼此电连接，从而形成电池单体堆200。特别地，如图3和4所示，多个电池单体110可以沿y轴方向堆叠。由此，两个电极引线111和112可以在分别向x轴方向和-x轴方向突出。在图3和4中作为示例性结构示出了堆叠有四个电池单体110的电池单体堆200，但是电池单体110的数量没有特殊限制。
同时，根据本实施例的引线框架300a位于电池单体堆200的一侧，更具体而言，引线框架300a可以位于在两个电极引线111和112中的任意一个电极引线突出的方向上电池单体堆200的一侧。
接着，将参照图4至6详细描述根据本实施例的引线框架的结构和在该引线框架上形成的电极引线组件的结构。
图5是示出图4的电池模块中包括的引线框架的透视图。图6是示出沿图4的切割线B-B’截取的横截面的剖视图。此时，为了便于说明，图6假设电池单体110-1和110-2的电极引线111-1和111-2已经穿过引线框架300a的狭缝300S进行图示。
参照图4至图6，多个电池单体110中的两个相邻的电池单体110分别表示和说明为第一电池单体110-1和第二电池单体110-2。尽管将主要描述第一电池单体110-1和第二电池单体110-2，但是相同或相似的结构可以应用于其它电池单体。
从多个电池单体110中的第一电池单体110-1突出的第一电极引线111-1和从多个电池单体110中的第二电池单体110-2突出的第二电极引线111-2在穿过引线框架300a中形成的狭缝300S后弯曲并重叠以形成电极引线组件110L。本文中所使用的电极引线组件110L是指第一电极引线111-1与第二电极引线111-2重叠的区域。在电极引线组件110L中，第一电极引线111-1的至少一部分与第二电极引线111-2的至少一部分彼此接合。
同时，该狭缝300S可以形成为多个以对应于电极引线111-1和111-2中的每一个。通过如上所述的制造，电极引线组件110L可以位于引线框架300a的表面中的与面向电池单体堆200的表面相对的表面上。
更具体而言，相对于相邻的电池单体110-1和110-2向相同方向突出的电极引线111-1和111-2穿过该狭缝300S，随后可以向与电极引线111-1和111-2的突出方向垂直的方向弯曲并重叠以形成电极引线组件110L。在电极引线组件110L中，第一电极引线111-1的至少一部分与第二电极引线111-2的至少一部分可以彼此接合。也就是说，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2的重叠部分的仅一部分可以被接合，并且第一电极引线111-1与第二电极引线111-2的整个重叠部分可以被接合。该接合方法没有特殊限制，但优选执行焊接接合。
不同于电极引线通过汇流条40彼此连接的以往的电池模块10(参见图1和2)，根据本实施例的电极引线111-1和111-2可以直接彼此接合，由此形成高电压(HV)连接。这里，HV连接是充当用于供应电力的电源的连接，并且是指电池单体之间的连接或电池模块之间的连接。因此，在根据本实施例的HV连接结构中，可以消除以往的汇流条。
同时，引线框架300a包括电极引线组件110L位于其上的第一支撑部310a。第一支撑部310a可以具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的形状，或者向与电极引线组件110L所位于的方向相反的方向凹入的形状。作为一个示例，图6示出了具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的形状的第一支撑部310a。
在引线框架300a的第一支撑部310a上，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2重叠并接合以形成电极引线组件110L，其中，电极引线组件110L的至少一部分与第一支撑部310a的一个表面紧密接触。具体而言，电极引线组件110L的一部分可以在第一支撑部310a上具有与第一支撑部310a的形状相对应的形状。更具体而言，根据本实施例的电极引线组件110L的一部分可以弯曲以对应于具有向电极引线组件110L所位于方向突出的形状的第一支撑部310a。
更具体而言，第一支撑部310a可以具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的拱形形状。也就是说，第一支撑部310a可以具有凸出地突出成拱形形状的结构。由此，电极引线组件110L的至少一部分可以弯曲成拱形形状。由于第一支撑部310a凸出地突出，因此第一电极引线111-1与第二电极引线111-2可以在接合时彼此紧密接触。由此，电极引线之间的接合变得更容易，并且不需要与以往的汇流条的构造类似的构造。如上所述，由于根据本实施例的电池模块100消除了以往的汇流条，因此可以提高电池模块100的空间利用率，并且可以获得降低成本的效果。稍后将参照图8至图10详细描述第一电极引线111-1与第二电极引线111-2之间的接合过程。
同时，可以在第一支撑部310a的中央形成贯穿的第一开口部311a。根据本实施例的第一开口部311a可以具有电极引线组件110L所位于的一侧与电池单体110-1和110-2所位于的一侧均被贯穿的形状。焊接接合可以在第一电极引线111-1与第二电极引线111-2之间的接合过程中使用。考虑到引线框架300a的材料，由于焊接接合，可能发生对引线框架300a的损害。为了防止引线框架300a的第一支撑部310a由于焊接接合而被损害，可以在第一支撑部310a的中央设置贯穿的第一开口部311a。由于第一开口部311a，第一支撑部310a不与第一电极引线111-1与第二电极引线111-2被焊接的部分接触。第一开口部311a的面积没有特殊限制，但优选形成为能够覆盖第一电极引线111-1与第二电极引线111-2被接合的部分双方的面积。
此外，根据本实施例的引线框架300a可以包括横穿第一开口部311a的辅助支撑部400a，并且辅助支撑件400a可以对应于第一支撑部310a的形状而突出。更具体而言，辅助支撑部400a可以对应于该第一支撑部310a的形状而凸出地突出成拱形形状。由第一开口部311a形成的空间可以被辅助支撑部400a分成两个。如果第一开口部311a的面积形成得稍大，则第一电极引线111-1与第二电极引线111-2可在不与凸出地突出的第一支撑部310a紧密接触的同时彼此接合。由此，通过将横穿第一开口部311a的辅助支撑部400a构成为支撑第一电极引线111-1和第二电极引线111-2，能够稳定地实施第一电极引线111-1与第二电极引线111-2之间的接合。
图7是说明根据本发明的另一实施例的开口部的剖视图。
参照图7，可以在第一支撑部310a的中央形成贯穿的第一开口部311a’。但是，不同于图6中所示的第一开口部311a，根据本实施例的第一开口311a’被构成为使得仅是电极引线组件110L所位于的一侧被贯穿，电池单体110-1和110-2所位于的一侧可以为封闭形式。由于这种第一开口部311a’，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2被焊接的部分与第一支撑部310a彼此不接触。也就是说，可以防止在焊接过程中第一支撑部310a被损害。此外，由于电池单体110-1和110-2所位于的一侧是封闭的而不是开放的，因此电池单体110-1和110-2不被暴露。激光焊接可以用于焊接，但是这种封闭部分防止激光束到达电池单体110-1和110-2。也就是说，根据本实施例，具有仅贯穿一侧的形式的第一开口部311a’的第一支撑部310a可以防止在焊接过程中第一支撑部310a被直接损害，同时可以保护电池单体110-1和110-2。
同时，再次参照图4至图6，根据本实施例的电池模块100可以进一步包括安装在引线框架300a上的感测组件500。感测组件500可以包括模块连接器510、接合板520以及连接构件530。感测组件500可以位于引线框架300a的表面中与面向电池单体堆200的表面相对的表面上。
感测组件500用于低电压(LV)连接，其中LV连接是指用于感测和控制电池单体的电压的感测连接。电池单体110的电压信息和温度信息可以通过感测组件500测量并传输至外部BMS(电池管理系统)。感测组件500可以连接至第一电极引线111-1。
具体而言，模块连接器510可以安装在引线框架300a上并且被构成为将信号传输至外部控制装置和从外部控制装置接收信号以控制多个电池单体110。
接合板520可以包括具有电池导电性的金属材料，并且可以接合到第一电极引线111-1与第二电极引线111-2中的至少一个。
连接构件530是用于连接模块连接器510与接合板520的构件，并且可以是柔性印刷电路板(FPCB：Flexible printed circuit board)或柔性扁平电缆(FFC：flexible flatcable)。
由多个电池单体110测得的电压和温度信息依次经过接合构件520、连接构件530和模块连接器510，并且可以传输至外部BMS(电池管理系统)。也就是说，感测组件500可以检测和控制诸如每个电池单体110的过电压、过电流和过热的现象。
此时，根据本实施例的引线框架300a可以包括第一电极引线111-1与接合板520位于其中的第二支撑部320a。第二支撑部320a可以具有向接合板520所位于的方向突出的形状或者向与接合板5200所位于的方向相反的方向凹入的形状。作为一个示例，图6示出了向接合板520所位于的方向突出的第二支撑部320a。
在第二支撑部320a中，第一电极引线111-1与接合板520可以彼此重叠并彼此部分地接合，并且第一电极引线111-1与接合板520的重叠部分的至少一部分可以与第二支撑部320a的一个表面紧密接触。具体而言，接合板520的一部分可以在该第二支撑部320a上具有与第二支撑部320a的形状相对应的形状。更具体而言，第一电极引线111-1与接合板520接合的部分可以弯曲以对应于向接合板520所位于的方向突出的第二支撑部320a。
更具体而言，第二支撑部320a可以具有向接合板520所位于的方向突出的拱形形状。也就是说，第二支撑部320a可以具有凸出地突出成拱形形状的结构。由此，第一电极引线111-1与接合板520接合的部分的至少一部分也可以被弯曲成拱形形状。随着第二支撑部320a凸出地突出，第一电极引线111-1与接合板520可以在接合时彼此紧密接触。由此，接合变得更容易，并最终不需要类似于常规汇流条的构造。下面将参照图8至10详细描述第一电极引线111-1与接合板520之间的接合过程。
同时，可以在第二支撑部320a的中央形成贯穿的第二开口部321a。根据本实施例的第二开口部321a可以具有接合板520所位于的一侧与电池单体110-1和110-2所位于的一侧均被贯穿的形状。焊接接合可以在第一电极引线111-1与接合板520之间的接合过程中使用，但是考虑到引线框架300a的材料，由于焊接接合，可能发生对引线框架300a的损害。为了防止引线框架300a的第二支撑部320a被焊接接合破坏，可以在第二支撑部320a的中央设置贯穿的第二开口部321a。由于第二开口部321a，第二支撑部320a不与第一电极引线111-1与接合板520被焊接的部分接触。第二开口部321a的面积没有特殊限制，但优选形成为能够覆盖第一电极引线111-1与接合板520被接合的所有部分的面积。
参照图7，不同于图6中所示的第二开口部321a，根据本发明的另一实施例的第二开口部321a’被构成为使得仅是接合板520所位于的一侧被贯穿，并且电池单体110-1和110-2所位于的一侧可以为封闭形式。第一电极引线111-1与接合板520通过第二开口部321a’焊接的部分不与第二支撑部320a接触。也就是说，可以防止在焊接过程中第二支撑部320a被损害。此外，由于电池单体110-1和110-2所位于的一侧是封闭的而不是开放的，因此电池单体110-1和110-2不被暴露。激光焊接可用于该焊接，该封闭的部分防止激光束到达电池单体110-1和110-2。也就是说，根据本实施例，具有仅贯穿一侧的形式的第二开口部321a’的第二支撑部310a可以防止该第二支撑部320a在焊接过程中被直接损害，同时可以保护电池单体110-1和110-2。
接着，将参照图8至10与图4和6一起详细描述根据本发明的实施例的电池模块的制造方法。
图8是说明形成电极引线组件的步骤的平面图。具体而言，图8的(a)至图8的(c)示出了在yz平面上沿x轴观察图4的引线框架300a的状态。
图9和图10是说明电极引线组件的制造过程的剖视图。具体而言，图9和图10各自是在图4的引线框架300a中对应于第一电池单体110-1和第二电池单体110-2的部分中电极引线111-1和111-2插入狭缝300S并随后沿切割线B-B’切割的状态。
参照图8至图10以及图4和图6，根据本发明的一个实施例的电池模块100的制造方法包括：堆叠包括电极引线111-1和111-2的多个电池单体110-1和110-2以形成电池单体堆200的步骤；在电池单体堆200的一侧上设置引线框架300a的步骤；以及接合步骤，其中从多个电池单体110-1和110-2中的第一电池单体110-1突出的第一电极引线111-1和从多个电池单体110-1和110-2中的第二电池单体110-2突出的第二电极引线111-2在穿过引线框架300a中形成的狭缝300S后弯曲并重叠，并至少部分地彼此接合以形成电极引线组件110L。引线框架300a包括电极引线组件110L位于其上的第一支撑部310a。如上所述，第一支撑部310a具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的形状或向与电极引线组件110L所位于的方向相反的方向凹入的形状。
具体而言，在接合步骤中，第二电池单体110-2的第二电极引线111-2插入引线框架300a中形成的狭缝300S中的一个狭缝中，随后可以在第一支撑部310a上弯曲。感测组件500的接合板520也可以设置在第二支撑部320a上。
接着，第一电池单体110-1的第一电极引线111-1可以插入引线框架300a中形成的狭缝300S中的另一个狭缝中，并随后弯曲。此时，第一电极引线111-1可以弯曲成覆盖接合板520和第二电极引线111-2双方。
如图8的(c)和图9中所示，第二电极引线111-2和第一电极引线111-1可以从底部开始按顺序位于第一支撑部310a上，并且接合板520和第一电极引线111-1可以从下方开始按顺序位于第二支撑部320a上。
接着，参照图9和10，在接合步骤中，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2在与第一支撑部310a紧密接触的同时重叠并接合，以形成电极引线组件110L。第一支撑部310a具有向第一电极引线111-1和第二电极引线111-2所位于的方向突出的拱形形状，或向与第一电极引线111-1和第二电极引线111-2所位于的方向相反的方向凹入的拱形形状。由此，与第一支撑部310a紧密接触形成的电极引线组件110L也可以具有与第一支撑部310a的形状类似的突出的拱形形状或凹入的拱形形状。
同时，在接合步骤中，焊接夹具600可以设置为覆盖第一电极引线111-1的一部分和第二电极引线111-2的一部分。焊接夹具600可以设有根据第一支撑部310a和第二支撑部320a的各自的形状凹入的第一凹入部610a和第二凹入部620a。
在引线框架300a与焊接夹具600之间，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2可以在彼此紧密接触的同时彼此接合。也就是说，随着焊接夹具600被设置，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2可以变形成拱形形状以对应于引线框架300a与焊接夹具600之间的第一支撑部310a的形状。
同时，贯穿形状的第一夹具开口部611a可以在焊接夹具600中形成。焊接设备可以通过第一夹具开口部611a将第一电极引线111-1与第二电极引线111-2的暴露部分接合以形成电极引线组件110L。作为一个示例，在第一电极引线111-1与第二电极引线111-2以这种方式牢固地彼此紧密接触的状态下，激光等通过在焊接夹具600中形成的第一夹具开口611a发射以实现第一电极引线111-1与第二电极引线111-2之间的焊接W。由此，可以制造具有以突出方式弯曲的形状的电极引线组件110L。
此外，可以在焊接夹具600中形成具有贯穿形状的第二夹具开口部621a。随着设置焊接夹具600，第一电极引线111-1与接合板520可以变形成拱形形状以对应于引线框架300a与焊接夹具600之间的第二支撑部320a的形状。在第一电极引线111-1与接合板520以这种方式牢固地彼此紧密接触的状态下，激光等可以通过在焊接夹具600中形成的第二夹具开口部621a发射以实现第一电极引线111-1与接合板520之间的焊接W。
如上所述，根据本实施例，在接合第一电极引线111-1与第二电极引线111-2的同时，可以同时接合第一电极引线111-1与接合板520。以往的电池模块10为了HV连接将电极引线11L接合至汇流条40，并且与之分开地，将感测组件50连接至汇流条40。另一方面，根据本实施例的电池模块100被构成为使得电极引线之间的HV连接和电极引线与感测组件之间的LV连接可以一次进行，而无需在电极引线与感测组件之间进行HV连接，由此预期改善了制造加工性。此外，由于可以消除诸如汇流条的构造，因此可以制造具有更紧凑构造的电池模块100。
同时，如上所述，可以在第一支撑部310a的中央形成贯穿的第一开口部311a，并且第一开口部311a可以在电极引线组件110L所位于的一侧贯穿。当通过发射激光等执行第一电极引线111-1与第二电极引线111-2之间的焊接W时，可能对引线框架300a造成损坏。
因此，根据本实施例，在接合步骤中，第一电极引线111-1与第二电极引线111-2中对应于形成有第一开口部311a的区域的部分可以彼此焊接接合。由于第一开口部311a，第一支撑部310a不与第一电极引线111-1与第二电极引线111-2被焊接的部分接触。也就是说，当进行第一电极引线111-1与第二电极引线111-2之间的焊接W时，试图最小化对引线框架300a的损坏。
同时，如上所述，可以在第一电极引线111-1与第二电极引线111-2或接合板520牢固地紧密接触的状态下执行接合。也就是说，可以在没有以往的汇流条的情况下容易地执行焊接接合。
图11是示出根据本发明的一个实施例的接合板的透视图。
参照图4和11，在根据本发明的一个实施例的接合板520中，一侧520P接合至第一电极引线111-1，另一侧520C连接至连接构件530。具体而言，接合板520的一侧520P形成为板形状，并且可以在紧密附着到第一电极引线111-1之后通过诸如焊接的方法接合。同时，接合板520的另一侧520C可以通过在穿过连接构件530后弯曲而结合至连接构件530。
接着，将参照图12和13详细描述根据本发明的另一实施例的引线框架。
图12是示出根据本发明的另一实施例的引线框架的透视图。图13是示出沿图12的切割线C-C'截取的横截面的剖视图。此时，为了便于说明，图13假设电池单体110-1和110-2的电极引线111-1和111-2已经穿过引线框架300b的狭缝300S进行图示。
参照图12和13，从多个电池单体110中的第一电池单体110-1突出的第一电极引线111-1和从多个电池单体110中的第二电池单体110-2突出的第二电极引线111-2在穿过引线框架300b中形成的狭缝300S后弯曲并重叠以形成电极引线组件110L。在电极引线组件110L中，第一电极引线111-1的至少一部分与第二电极引线111-2的至少一部分彼此接合。
根据本实施例的引线框架300b可以包括电极引线组件110L位于其中的第一支撑部310b。此外，引线框架300b可以包括第一电极引线111-1与接合板520接合的部分位于其中的第二支撑部320b。
此时，第一支撑部310b可以具有向与电极引线组件110L所位于的方向相反的方向凹入的形状。更具体而言，第一支撑部310b可以具有向与电极引线组件110L所位于的方向相反的方向凹入的拱形形状。由此，电极引线组件110L也可以弯曲成以拱形形状凹入。
此外，第二支撑部320b可以具有向与接合板520所位于的方向相反的方向凹入的形状。更具体而言，第二支撑部320b可以具有向与接合板520所位于的方向相反的方向凹入的拱形形状。由此，第一电极引线111-1与接合板520的重叠部分也可以弯曲成以拱形形状凹入。
总之，根据本实施例的引线框架300b与上述的引线框架300a的不同之处在于，第一支撑部310b与第二支撑部320b为凹入形状而不是突出形状。因此，电极引线组件110L可以弯曲成凹入而不是突出。类似地，第一电极引线111-1与接合板520的重叠部分可以弯曲成使其凹入而不是突出。
除此之外，根据本实施例的引线框架300b可以具有与上述引线框架300a相同或相似的结构。例如，可以在第一支撑部310b中形成第一开口部311b，并且可以在第二支撑部320b中形成第二开口部321b。此外，辅助支撑部400b可以位于第一开口部311b中。因为它们与上述那些重叠，将省略其进一步描述。在图13中，第一开口部311b与第二开口部321b均以电池单体110-1和110-2所位于的一侧被贯穿的形状示出。尽管并未具体示出，但是在本发明的另一实施例中，电池单体110-1和110-2所位于的一侧被封闭的形式的第一开口部和第二开口部也是可能的。
接着，将参照图14至17详细描述根据本发明的修改实施例的电池模块。
图14是根据本发明的修改实施例的电池模块的分解透视图。图15是示出沿图14的切割线D-D'截取的横截面的剖视图。
参照图14和图15，根据本发明的修改实施例的电池模块100包括：堆叠有多个电池单体110的电池单体堆200；引线框架300c；以及感测组件500。如上所述，感测组件500可以包括模块连接器510、接合板520以及连接构件530。
引线框架300c包括电极引线组件110L位于其上的第一支撑部310c。第一支撑部310c可以具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的形状或者向与电极引线组件110L所位于的方向相反的方向凹入的形状。作为一个示例，图15示出了具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的结构的第一支撑部310c。
第一电极引线111-1与第二电极引线111-2在第一支撑部310c上重叠以形成电极引线组件110L，其中电极引线组件110L在第一支撑部310c上具有与第一支撑部310c的形状相对应的形状。也就是说，根据本实施例的电极引线组件110L可以弯曲成对应于具有向电极引线组件110L所位于的方向突出的形状的第一支撑部310c。
此时，接合板520可以位于第一支撑部310c上并接合至电极引线组件110L。同样，接合板520可以在第一支撑部310c上具有与第一支撑部310c的形状相对应的形状。也就是说，在本实施例中，第一电极引线111-1、第二电极引线111-2以及接合板520在第一支撑部310c上接合在一起，第一电极引线111-1、第二电极引线111-2以及接合板520均可以弯曲成对应于第一支撑部310c的形状。
除了接合板520在第一支撑部310a上接合至电极引线组件110L，其可以具有与上述的引线框架相同或相似的结构。例如，第一开口部311c可以形成在第一支撑部310c中。在图15中，第一开口部311c以电池单体110-1和110-2所位于的一侧被贯穿的形式示出，但电池单体110-1和110-2所位于的一侧被封闭的形式也是可能的。
图16是说明根据本发明的修改实施例的电极引线组件的制造过程的平面图。具体而言，图16的(a)至图16的(c)是在yz平面上在-x轴方向上观察图15的引线框架300c的状态。
参照图15和16，第二电池单体110-2的第二电极引线111-2插入引线框架300c中形成的狭缝300S中的一个狭缝中并随后可以在第一支撑部310c上弯曲。
接着，第一电池单体110-1的第一电极引线111-1插入引线框架300c中形成的狭缝300S中的另一个狭缝中，并随后可以弯曲。如图15和图16的(b)中所示，在第一支撑部310c上第一电极引线111-1可以弯曲成覆盖第二电极引线111-2。
接着，感测组件500的接合板520可以放置在第一电极引线111-1上。特别地，接合板520可以位于对应于第一支撑部310c的部分处。
第一电极引线111-1、第二电极引线111-2以及接合板520可以同时被焊接。第一电极引线111-1、第二电极引线111-2以及接合板520可以在它们与第一支撑部310c紧密接触的状态下通过发射激光束而被一次焊接。通过这些步骤，如图15中所示，可以制造在第一支撑部310c上被接合到电极引线组件110L的接合板520的构造。本实施例具有以下工艺优点：可以通过一次焊接来一起执行电极引线之间的HV连接和电极引线与感测组件之间的LV连接。
图17是说明根据本发明的另一实施例的电极引线组件的制造过程的平面图。
参照图17，第一电极引线111-1’、第二电极引线111-2以及接合板520的接合可以在第一支撑部310c上进行。但是，不同于图16中所示的情况，可以在第一电极引线111-1’中形成凹入侧L。由此，第一电极引线111-1’在覆盖第二电极引线111-2的同时被接合，但是接合板520可以接合至第二电极引线111-2而不是第一电极引线111-1’。作为一个示例，第二电极引线111-2可以是包含铜(Cu)的引线，并且接合板520具有与含铜引线的优异可焊性。因此，在本实施例中，通过在第一电极引线111-1’中形成凹入侧，接合板520被配置为接合至具有优异的可焊性的第二电极引线111-2。
图18是示出根据本发明的另一实施例的引线框架的透视图。
参照图18，根据本发明的另一实施例的引线框架300’的第一支撑部310’可以通过将金属板或弹簧构件中的至少一者附接到引线框架300'来形成。作为一个示例，第一支撑部310’可以通过将弯曲的金属板附接到引线框架300’来形成。也就是说，引线框架300a和300b本身并不像上述的第一支撑部310a和310b那样突出或凹入，而是单独的凹入的金属板附接到引线框架300’以形成第一支撑部310’。以突出或凹入方式弯曲的金属板附接到引线框架300’，从而可以提供具有突出或凹入结构的第一支撑部310’。
图19是示出根据本发明的另一实施例的引线框架的透视图。
参照图19，根据本发明的另一实施例的引线框架300”的第一支撑部310”可以通过将弯曲的弹簧构件附接到引线框架300”来形成。也就是说，引线框架300a和300b本身并不像上述的第一支撑部310a和310b那样突出或凹入，而是单独的弯曲弹簧构件可以附接到引线框架300”以形成第一支撑部310”。以突出或凹入方式弯曲的状态下的弹簧构件附接到引线框架300”，从而可以提供具有突出或凹入结构的第一支撑部310”。
同时，尽管并未具体示出，但是根据本发明的一个实施例的电池模块可以包括能够容纳电池单体堆200的模块框架和端板。具体而言，可以通过将电池单体堆200和引线框架300a容纳在模块框架的内部空间中并随后将模块框架与端板接合来制造该电池模块。
尽管在本文中使用了指示方向的诸如前方向、后方向、左方向、右方向、上方向和下方向的术语，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是这些仅仅表示相对位置以便于说明，并且可以根据观察者的位置、物体的位置等而改变。
如上所述的根据本实施例的一个或多个电池模块可以与各种控制和保护系统例如电池管理系统(BMS)和冷却系统一起安装来形成电池封装。
电池模块或电池封装可以应用于各种设备。具体而言，这些设备可以应用于车辆单元，例如，电动自行车、电动车辆、混合动力车辆，但本发明不限于此，并且可以应用于可使用二次电池的各种设备。
尽管上文已经详细描述了本发明的优选实施例，但是本发明的范围不限于此，并且可以由本领域技术人员采用所附权利要求中限定的本发明的基本概念来设计各种修改和改善，这些修改和改善也落在本发明的精神和范围内。
[附图标记的说明]
100：电池模块
110L：电极引线组件
300a、300b、300c：引线框架
310a、310b、310c：第一支撑部

Claims (20)

1.一种电池模块，包括：
电池单体堆，在所述电池单体堆中堆叠有包括电极引线的多个电池单体；以及
引线框架，位于所述电池单体堆的一侧，
其中，从所述多个电池单体中的第一电池单体突出的第一电极引线和从所述多个电池单体中的第二电池单体突出的第二电极引线在穿过所述引线框架中形成的狭缝后弯曲并重叠以形成电极引线组件，
其中，在所述电极引线组件中，所述第一电极引线的至少一部分和所述第二电极引线的至少一部分彼此接合，
其中，所述引线框架包括第一支撑部，所述电极引线组件位于所述第一支撑部上，
其中，所述第一支撑部具有向所述电极引线组件所位于的方向突出的形状或者向与所述电极引线组件所位于的所述方向相反的方向凹入的形状，并且
其中，所述电极引线组件的至少一部分与所述第一支撑部的一个表面紧密接触。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述第一支撑部具有向所述电极引线组件所位于的方向突出的拱形形状。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述第一支撑部具有向与所述电极引线组件所位于的所述方向相反的方向凹入的拱形形状。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
在所述第一支撑部的中央形成有贯穿的第一开口部，并且
所述第一开口部在所述电极引线组件所位于的一侧贯穿。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
所述引线框架包括横穿所述第一开口部的辅助支撑部，并且
所述辅助支撑部具有与所述第一支撑部的形状相对应而突出或凹入的形状。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
通过将金属板和弹簧构件中的至少一个附接至所述引线框架来形成所述第一支撑部。
7.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括安装在所述引线框架上的感测组件，
其中，所述感测组件包括：模块连接器；接合板，所述接合板接合至所述第一电极引线和所述第二电极引线中的至少一个；以及连接构件，所述连接构件连接所述模块连接器与所述接合板。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中：
所述引线框架包括第二支撑部，所述第一电极引线和所述接合板位于所述第二支撑部上，
所述第二支撑部具有向所述接合板所位于的方向突出的形状或者向与所述接合板所位于的所述方向相反的方向凹入的形状，并且
所述第一电极引线与所述接合板重叠的部分的至少一部分与所述第二支撑部的一个表面紧密接触。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中：
在所述第二支撑部中，所述第一电极引线与所述接合板彼此接合。
10.根据权利要求8所述的电池模块，其中：
所述第二支撑部具有向所述接合板所位于的方向突出的拱形形状。
11.根据权利要求8所述的电池模块，其中：
所述第二支撑部具有向与所述接合板所位于的所述方向相反的方向凹入的拱形形状。
12.根据权利要求8所述的电池模块，其中：
在所述第二支撑部的中央形成有贯穿的第二开口部，并且
所述第二开口部在所述接合板所位于的一侧贯穿。
13.根据权利要求7所述的电池模块，其中：
所述接合板位于所述第一支撑部上，并且接合至所述电极引线组件。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中：
所述接合板的至少一部分与所述电极引线组件紧密接触。
15.根据权利要求13所述的电池模块，其中：
在所述第一支撑部上，所述第一电极引线在覆盖所述第二电极引线的同时被接合以形成所述电极引线组件，
在所述第一电极引线中形成有凹入侧，并且
所述接合板通过所述凹入侧接合至所述第二电极引线。
16.一种电池模块的制造方法，包括：
堆叠包括电极引线的多个电池单体以形成电池单体堆的步骤；
在所述电池单体堆的一侧设置引线框架的步骤；以及
接合步骤，其中从所述多个电池单体中的第一电池单体突出的第一电极引线和从所述多个电池单体中的第二电池单体突出的第二电极引线在穿过所述引线框架中形成的狭缝后弯曲并重叠，并且至少部分地彼此接合以形成电极引线组件，
其中，所述引线框架包括第一支撑部，所述电极引线组件位于所述第一支撑部上，
其中，所述第一支撑部具有向所述电极引线组件所位于的方向突出的形状或者向与所述电极引线组件所位于的所述方向相反的方向凹入的形状，
其中，在所述接合步骤中，所述第一电极引线与所述第二电极引线在与所述第一支撑部紧密接触的同时重叠并接合，以形成所述电极引线组件。
17.根据权利要求16所述的电池模块的制造方法，其中：
所述第一支撑部具有向所述第一电极引线和所述第二电极引线所位于的方向突出的拱形形状，或者具有向与所述第一电极引线和所述第二电极引线所位于的所述方向相反的方向凹入的拱形形状。
18.根据权利要求16所述的电池模块的制造方法，其中：
在所述接合步骤中，焊接夹具设置为覆盖所述第一电极引线的一部分和所述第二电极引线的一部分，并且
在所述引线框架与所述焊接夹具之间，所述第一电极引线和所述第二电极引线在彼此紧密接触的同时被接合。
19.根据权利要求18所述的电池模块的制造方法，其中：
在所述焊接夹具中形成有第一夹具开口部，并且
焊接设备通过所述第一夹具开口部将所述第一电极引线与所述第二电极引线暴露的部分接合以形成所述电极引线组件。
20.根据权利要求16所述的电池模块的制造方法，其中：
在所述第一支撑部的中央形成有贯穿的第一开口部，
所述第一开口部在所述电极引线组件所位于的一侧贯穿，并且
在所述接合步骤中，所述第一电极引线和所述第二电极引线中的与形成有所述第一开口部的区域相对应的部分被彼此焊接接合以形成所述电极引线组件。
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