CN116762226A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本公开的实施方式的电池模块，包括：电池电芯堆叠件，在所述电池电芯堆叠件中，堆叠了的多个包括电极引线电池电芯；汇流条框架，所述汇流条框架在所述电极引线突出的方向上位于所述电池电芯堆叠件的一个表面上；汇流条，所述汇流条安装在所述汇流条框架上；以及感测组件，所述感测组件安装在所述汇流条框架上并且包括接合构件。所述汇流条的第一表面与所述电极引线接合，并且所述汇流条的第二表面接合至所述接合构件。所述第一表面和所述第二表面彼此面对。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组

技术领域

与相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0040650的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本公开涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及包括具有宽度宽的电极引线的电池电芯的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术

在现代社会中，由于诸如移动电话、笔记本计算机、便携式摄像机和数码相机之类的便携式设备已经被日常使用，所以与如上所述的移动设备相关的领域中的技术发展已经被激活。另外，可充电/可放电二次电池被用作电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)、插电式混合电动车辆(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引起的空气污染等。因此，对二次电池发展的需求日益增长。

目前商业化的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，锂二次电池受到关注，因为它们具有例如与镍基二次电池相比几乎没有表现出记忆效应并因此自由充电和放电，并且具有非常低的自放电率和高能量密度的优点。

这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳质材料分别作为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电池壳体，在电极组件中，设置有各自涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，且隔膜插置在它们之间，电池壳体将电极组件与电解液一起密封和容纳。

通常，锂二次电池可以基于外部材料的形状分为罐型二次电池和袋型二次电池，在罐型二次电池中电极组件安装在金属罐中，在袋型二次电池中电极组件安装在铝层压板的袋中。

在用于小型装置的二次电池的情况下，布置了两个至三个电池电芯，但是在用于诸如汽车的中型或大型装置的二次电池的情况下，使用其中电连接有大量电池电芯的电池模块。在这种电池模块中，大量的电池电芯彼此串联或并联连接以形成电芯组件，从而提高了容量和输出。此外，一个或更多个电池模块可以与诸如BMS(电池管理系统)和冷却系统的各种控制和保护系统一起安装以形成电池组。

图1是示出传统电池模块的内部的局部立体图。图2是从正面观察图1的电池模块的平面图。图3是示出包括在图1的电池模块中的电池电芯和汇流条框架的分解立体图。特别地，在图3中，省略了图1的模块框架50的图示。

参照图1至图3，传统的电池模块10包括多个电池电芯11和用于电池电芯11之间的电连接的汇流条30。具体地，汇流条30可以安装在汇流条框架20上，并且电池电芯11的电极引线11L在穿过形成在汇流条框架20中的狭缝之后弯曲，并且可以与汇流条30接合。

另外，汇流条框架20可以安装有包括模块连接器41的感测组件40。特别地，包括模块连接器41的感测组件40可以安装在汇流条框架20的上端。电池电芯11的电压信息可以通过模块连接器41传送到外部BMS(电池管理系统)。为此，与模块连接器41连接的接合构件43可以接合到与电极引线11L接合的汇流条30。

此时，电极引线11L和接合构件43可以接合到汇流条30的外表面。接合方法没有特别限制，并且可以使用焊接接合作为示例。电极引线11L和接合构件43可以相对于汇流条30位于同一侧上并且接合在一起。因此，由于需要提供接合构件43可以接合的区域，因此电极引线11L的宽度不能显著增加。这将参考图4详细描述。

图4是放大并示出图3的截面“A”的局部视图。

参照图1至图4，由于除了电极引线11L之外，汇流条30的外表面必须设置有接合构件43能够接合的区域，所以电极引线11L的宽度W1不能显著增加。这里，电极引线11L的宽度W1是指相对于电极引线11L在z轴方向上的长度。即，所谓的感测区域SA应该设置在电极引线11L上，并且由于感测区域SA，限制了电极引线11L的宽度W1。感测区域SA总体上是指设置有包括模块连接器41的感测组件40的区域和接合至模块连接器41的接合构件43附接至汇流条30的区域。

近年来，对具有优异的快速充电性能的电池模块和电池组的兴趣正在增长。然而，随着快速充电性能的提高，包括在电池模块中的电池电芯比以前更容易产生热。特别地，电池电芯的电极引线部分在重复充电和放电期间产生大量的热。

作为解决电池电芯的发热问题的方法之一，尝试比以前增加电池电芯的电极引线的数量，从而降低电池电芯的电阻并减少发热量。然而，如上所述，传统的电池模块10在电极引线11L的宽度W1上受到感测区域SA的限制，这可能导致难以显著增加电极引线11L的宽度W1的问题。

因此，需要开发一种具有能够增加电极引线宽度的新颖连接结构的电池模块。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种具有新颖连接结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组，该新颖连接结构能够增加电极引线的宽度以减少发热量。

然而，本公开的实施方式所要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。

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：电池电芯堆叠件，在所述电池电芯堆叠件中堆叠有多个包括电极引线的电池电芯；汇流条框架，所述汇流条框架位于所述电池电芯堆叠件的在所述电极引线突出的方向上的一个表面上；汇流条，所述汇流条安装在所述汇流条框架上；以及感测组件，所述感测组件安装在所述汇流条框架上并且包括接合构件，其中，所述汇流条的第一表面与所述电极引线接合，并且所述汇流条的第二表面与所述接合构件接合，并且其中，所述第一表面和所述第二表面是彼此面对的表面。

所述汇流条框架可以位于所述汇流条与所述电池电芯堆叠件之间，并且可以在汇流条框架中形成有狭缝，所述电极引线穿过所述狭缝并可以接合到所述汇流条的所述第一表面。

所述汇流条的第二表面可以是与所述汇流条框架接触的表面。

所述汇流条框架可以位于所述感测组件与所述电池电芯堆叠件之间，并且所述感测组件的所述接合构件可以位于所述汇流条和所述汇流条框架之间。

可以在所述汇流条框架的对应于所述接合构件和所述第二表面接合的部分的部分中形成通孔。

所述汇流条框架可以包括安装部，所述汇流条位于所述安装部上。所述安装部可以在汇流条所在的方向上具有从参考表面凹陷的形状，并且可以在所述电池电芯堆叠件所在的方向上具有从参考表面突出的形状。

所述汇流条和所述安装部可以被形成为多个，并且在所述安装部之间可以形成有狭缝，所述电极引线穿过所述狭缝。

在所述汇流条框架的沿所述电池电芯堆叠件所在的方向上的表面中，相邻安装部之间的间隔随着其沿所述电池电芯堆叠件所在的方向行进而逐渐变宽。

所述感测组件还可以包括模块连接器以及连接电缆，所述连接电缆连接所述模块连接器和所述接合构件。

所述模块连接器和所述连接电缆可以位于所述汇流条框架的上端处。

有益效果

根据本公开的实施方式，通过将汇流条的后表面与感测组件连接，可以增大电极引线与汇流条接合的面积。

因此，可以显著地增加电极引线的宽度，从而可以减小电池电芯的电阻和发热量。

本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从详细描述和附图中清楚地理解以上未描述的其它附加效果。

附图说明

图1是示出常规电池模块的内部的局部立体图；

图2是从正面观察图1的电池模块的平面图；

图3是示出包括在图1的电池模块中的电池电芯和汇流条框架的分解立体图；

图4是放大并示出图3的截面“A”的局部视图；

图5是示出根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图；

图6是示出包括在图5的电池模块中的电池电芯的立体图；

图7是示出包括在图5的电池模块中的汇流条框架、汇流条和感测组件的立体图；

图8是放大并示出图7的汇流条和感测组件的局部立体图；

图9是示出将电池电芯的电极引线接合到汇流条的过程的立体图；

图10是示出根据本公开的实施方式的接合构件的立体图；

图11是放大并示出图5的部分“B”的局部视图；

图12是示出沿图5的切割线C-C'截取的截面的局部截面图；

图13是示出图7的汇流条框架被上下颠倒的状态的立体图；以及

图14是放大并示出图13的部分“D”的局部视图。

具体实施方式

在下文中，将参照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进行修改，并且不限于在此阐述的实施方式。

为了清楚地描述本公开，将省略与描述无关的部分，并且在整个描述中，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，并且本公开不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层的厚度、面积等。在附图中，为了便于描述，放大了一些层的厚度和面积。

此外，应当理解，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，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”时，这意味着不存在其它中间元件。此外，词语“在……上”或“在……上方”意味着布置在参考部分之上或之下，并且不一定意味着布置在参考部分的朝向重力的相反方向的上端。

此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某一组件时，其意指该部分可进一步包括其它组件，而不排除其它组件，除非另有说明。

此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，它是指当从上侧观察目标部分，并且当被称为“截面”时，它是指当从垂直切割的截面的侧面观察目标部分。

图5是示出根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。图6是示出包括在图5的电池模块中的电池电芯的立体图。

参照图5和图6，根据本公开的实施方式的电池模块100包括电池电芯堆叠件120和汇流条框架200，在电池电芯堆叠件120中堆叠有多个包括电极引线111和112的电池电芯110，汇流条框架200位于电池电芯堆叠件120的在电极引线111和112突出的方向上的一个表面上。尽管没有具体示出，但电池电芯堆叠件120和汇流条框架200可以被容纳在模块框架(未示出)中。这种模块框架可以包括具有预定强度的金属材料，以保护电池电芯堆叠件120、汇流条框架200和其它电气部件免受外部的影响。

电池电芯110优选为袋型电池电芯，并且可以形成为矩形片状结构。例如，根据本实施方式的电池电芯110具有两条电极引线111和112彼此面对并且分别从电芯体113的一个端部114a和另一个端部114b突出的结构。即，电池电芯110包括在彼此相反的方向上突出的电极引线111和112。更具体地，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)突出到电池电芯110的外部。

另外，电池电芯110可以通过在电极组件(未示出)被容纳在电池电芯壳体114中的状态下接合电芯壳体114的两个端部114a和114b以及连接它们的一个侧部114c而突出。换言之，根据本实施方式的电池电芯110总共具有三个密封部分，其中密封部分具有通过诸如热密封的方法密封的结构，并且剩余的其它侧部分可以由连接部分115构成。电芯壳体114可以由包括树脂层和金属层的层压片构成。

这种电池电芯可以形成为多个，并且多个电池电芯110可以堆叠成彼此电连接，从而形成电池电芯堆叠件120。具体地，如图5所示，多个电池电芯110可以沿y轴方向堆叠。因此，电极引线111和112可以分别在垂直方向(x轴方向和-x轴方向)上突出。尽管未具体示出，但粘合构件可位于电池电芯110之间。因此，电池电芯110可彼此粘附以形成电池电芯堆叠件120。

汇流条框架200可以位于电池电芯堆叠件120的在电极引线111和112突出的方向上的一个表面上。此外，汇流条框架200可以位于电池电芯堆叠件120的在电极引线111和112突出的方向上的另一侧。即，汇流条框架200可位于电池电芯堆叠件120的前表面和后表面中的每一个上。

下面，将参照图7至图9详细描述根据本实施方式的汇流条和汇流条框架。

图7是示出包括在图5的电池模块中的汇流条框架、汇流条和感测组件的立体图。图8是放大并示出图7的汇流条和感测组件的局部立体图。图9是示出将电池电芯的电极引线接合到汇流条的过程的立体图。具体地，为了便于说明，图9为了便于说明仅示出了两条电极引线，并且省略了电池电芯的除了电极引线之外的其他部分的图示。

参照图5和图7至图9，根据本实施方式的电池模块100包括汇流条300和安装在汇流条框架200上的感测组件400。汇流条300的第一表面310与电极引线111和112接合在一起，并且汇流条300的第二表面320与感测组件400的接合构件430接合在一起。汇流条300的第一表面310和第二表面320是彼此面对的表面。即，第一表面310可以是汇流条300的前表面，第二表面320可以是汇流条300的后表面。

汇流条框架200可以位于汇流条300和电池电芯堆叠件120之间。换言之，汇流条300可以安装在汇流条框架200的与面向电池电芯堆叠件120的表面相反的表面上。可以在汇流条框架200中形成狭缝200S。如图9所示，电池电芯的电极引线111可以在穿过狭缝200S之后接合到汇流条300的第一表面310。一个电池电芯的电极引线111和另一个电池电芯的电极引线111可以分别穿过狭缝200S，然后朝向任意一个汇流条300弯曲。至少两个电池电芯可以经由这种汇流条300电连接。

汇流条300的第一表面310是电极引线111和112所接合的表面，并且汇流条300的第二表面320可以是与汇流条框架200接触的表面。

另外，根据本实施方式的感测组件400用于LV(低电压)连接，其中LV连接意味着感测和控制电池电芯的电压的感测连接。电池电芯110的电压信息和温度信息可通过感测组件400测量并传送到外部BMS(电池管理系统)。

这样的感测组件400可以包括模块连接器410、连接电缆420和接合构件430。

模块连接器410可以被配置为向外部控制器发送信号和从外部控制器接收信号，以便控制多个电池电芯110。

连接电缆420是连接模块连接器410和接合构件430的构件，并且可以是柔性印刷电路板(FPCB)或柔性扁平电缆(FFC)。模块连接器410和连接电缆420可以位于汇流条框架200的上端。

接合构件430包括具有电池导电性的金属材料，并且接合到汇流条300的第二表面320。

图10是示出根据本公开的实施方式的接合构件的立体图。

参照图10，根据本公开的实施方式的接合构件430被构造成使得一侧430P接合到汇流条300的第二表面320，而另一侧430C连接到连接电缆420。具体地，接合构件430的一侧430P可以形成为板状，并且可以在与汇流条300的第二表面320紧密接触之后通过诸如焊接的方法接合。此外，接合构件430的另一侧430C可在穿过连接电缆420之后弯曲，从而与连接电缆420联接。

关于多个电池电芯110的电压信息可顺序地通过接合构件430、连接电缆420和模块连接器410，并被发送到外部BMS(电池管理系统)。即，感测组件400可以检测和控制诸如每个电池电芯110的过电压、过电流和过热的现象。

再次参照图5和图7至图9，汇流条框架200可位于感测组件400和电池电芯堆叠件120之间。换言之，感测组件400可以安装在汇流条框架200的与面向电池电芯堆叠件120的表面相反的表面上。此外，感测组件400的接合构件430可以位于汇流条300和汇流条框架200之间。如上所述，接合构件430可以接合到汇流条300的第二表面320。

总之，电极引线111和112以及接合构件430分别接合到汇流条300的相反表面，即第一表面310和第二表面320。根据本实施方式的接合关系的优点将在下面参照图11等与传统电池模块10相比较进行描述。图11是放大并示出图5的部分“B”的局部视图。

首先，如图4所示，在传统的电池模块10中，由于感测区域SA而难以增加电极引线11L的宽度W1。另外，如图7和图9所示，在根据本实施方式的电池模块100中，接合构件430和电极引线111在彼此相对定位的同时接合到汇流条300。因此，不必为了提供接合构件430和汇流条300能够接合的区域而减小电极引线111的宽度W2。与传统的电极引线相比，电极引线111的宽度W2可以显著增加。这里，电极引线111的宽度W2是指相对于电极引线111在z轴方向上的长度。由于根据本实施方式的电池模块100可以极大地增加电极引线111的宽度W2，所以其具有可以减小电池电芯110的电阻和发热量的优点。

随后，参见图12等详细说明本实施方式的安装部。

图12是示出沿图5的切割线C-C'截取的截面的局部截面图。

参见图5、图7、图9和图12，根据本实施方式的汇流条框架200包括安装部200M，汇流条300位于安装部200M中。多个汇流条300可以安装在汇流条框架200上，因此，安装部200M也可以形成为多个。根据本实施方式的安装部200M在汇流条300所在的方向d1上具有从参考表面凹陷的形状，并且在电池电芯堆叠件120所在的方向d2上具有从参考表面突出的形状。即，安装部200M可以是在汇流条300所在的方向d1上开口的篮的形式。

汇流条框架200优选地包括电绝缘材料，并且作为示例，可以使用塑料材料。可以使用在电极引线111和汇流条300之间接合时的焊接接合，特别是使用激光的焊接接合。考虑到汇流条框架200的材料，由于焊接接合，汇流条框架200可能发生损坏。因此，本实施方式被构造成使得安装部200M的形状基于汇流条300所在的方向d1上的平面呈锯齿状。由于安装部200M与进行焊接的区域分离，因此可以防止直接施加损坏。此外，汇流条框架200可以是通过注塑成型制造的注塑成型产品。此时，如果内部空间全部被填充，则可能发生收缩。在本实施方式中，安装部200M被配置成凹陷的形式以形成空的空间。

另外，作为示例，汇流条300可以以插入到空的空间中的形状放置，但是如果汇流条300完全插入，则可能在与电极引线111的焊接过程中引起问题。因此，优选地，汇流条300在d1方向上略微突出，而不是如图9所示完全插入。

此外，如上所述，汇流条300和安装部200M可以形成为多个。电极引线111可以穿过的狭缝200S可以形成在安装部200M之间。

此时，如上所述，安装部200M可以具有沿电池电芯堆叠件120所在的方向d2从参考表面突出的形状。此外，在汇流条框架200的沿电池电芯堆叠件120所在的方向d2的表面中，相邻安装部200M之间的间隔随着其沿电池电芯堆叠件120所在的方向d2行进而逐渐变宽。由于这样的安装部200M具有如上所述的形状，当汇流条框架200布置在电池电芯堆叠件120的一个表面上时，电极引线111可以容易地在安装部200M之间穿过以插入到狭缝200S中。也就是说，突出安装部200M可以用作一种引导件，使得电极引线111可以容易地穿过狭缝200S。

另外，当汇流条框架200布置在电池电芯堆叠件120的一个表面上时，安装部200M的突出部分可填充相邻电池电芯110的电极引线111之间的空间。

电池电芯110可由于材料的分解反应和多个副反应而在内部产生气体。此时，在作为袋型二次电池的电池电芯110的情况下，可能发生膨胀现象，其中层压片的电芯壳体114(见图6)由于内部产生的气体拉伸，并膨胀成凸起形状。

然而，当电池电芯110构成电池电芯堆叠件120时，因为电池电芯110被压在一起，电池电芯110的电芯体113的部分几乎不膨胀。而是气体可以在电极引线111和112突出的方向上集中在一个端部114a和另一端部114b的区域中。最终，可以释放一个端部114a和另一端部114b的区域的初始密封，由此从多个电池电芯110产生的高温热量、气体和火焰可以在电极引线111和112突出的方向上被释放。

由于根据本实施方式的汇流条框架200的安装部200M布置成填充相邻电池电芯110的电极引线111之间的空间，所以可以防止气体集中在电池电芯110的一个端部114a和另一端部114b的区域中。此外，安装部200M可以限制电池电芯110内部产生的高温热量或气体在汇流条框架200所在的方向上的排放。

接下来，将参照图13和图14详细描述根据本实施方式的形成在汇流条框架200中的通孔200H。

图13是表示图7的汇流条框架上下颠倒的状态的立体图。图14是放大并示出图13的截面“D”的局部视图。

参照图7、图8、图13和图14，通孔200H可形成在汇流条框架200的与接合构件430和汇流条300的第二表面320接合的部分对应的部分中。接合构件430和第二表面320可以通过诸如通过这种通孔200H焊接W的方法接合。在电极引线111和汇流条300接合之前，接合构件430和汇流条300可首先通过通孔200H接合。如果没有形成通孔200H，则接合构件430被汇流条300覆盖，这使得难以在精确的位置处执行焊接接合。

在本公开的实施方式中使用了表示诸如前侧、后侧、左侧、右侧、上侧和下侧的方向的术语，但是所使用的术语仅仅是为了便于描述而提供的，并且可以根据对象的位置、观察者的位置等而变得不同。

根据以上描述的本公开的实施方式的一个或更多个电池模块可以与诸如BMS(电池管理系统)、BDU(电池断开单元)和冷却系统的各种控制和保护系统一起安装以形成电池组。

电池模块或电池组可应用于各种装置。例如，其可以应用于诸如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆的车辆装置，并且可以应用于能够使用二次电池的各种装置，而不限于此。

已经参考其示例性实施方式详细描述了本公开，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以通过使用本公开的基本概念来进行修改和改进，本公开的基本概念在所附权利要求中限定，其也属于本公开的范围。

附图标记说明

100：电池模块

120：电池电芯堆叠件

200：汇流条框架

300：汇流条

400：感测组件

Claims (11)

1.一种电池模块，该电池模块包括：

电池电芯堆叠件，在所述电池电芯堆叠件中堆叠有多个包括电极引线的电池电芯；

汇流条框架，所述汇流条框架位于所述电池电芯堆叠件的在所述电极引线突出的方向上的一个表面上；

汇流条，所述汇流条安装在所述汇流条框架上；以及

感测组件，所述感测组件安装在所述汇流条框架上并且包括接合构件，

其中，所述汇流条的第一表面与所述电极引线接合，并且所述汇流条的第二表面与所述接合构件接合，并且

其中，所述第一表面和所述第二表面是彼此面对的表面。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述汇流条框架位于所述汇流条与所述电池电芯堆叠件之间，

在所述汇流条框架中形成有狭缝，并且

所述电极引线穿过所述狭缝并接合到所述汇流条的所述第一表面。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述汇流条的所述第二表面是与所述汇流条框架接触的表面。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述汇流条框架位于所述感测组件与所述电池电芯堆叠件之间，并且

所述感测组件的所述接合构件位于所述汇流条和所述汇流条框架之间。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

在所述汇流条框架的对应于所述接合构件与所述第二表面接合的部分的部分中形成有通孔。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述汇流条框架包括安装部，所述汇流条位于所述安装部上，并且

所述安装部在所述汇流条所在的方向上具有从参考表面凹陷的形状，并且在所述电池电芯堆叠件所在的方向上具有从参考表面突出的形状。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，

所述汇流条和所述安装部被形成为多个，并且

在所述安装部之间形成有供所述电极引线穿过的狭缝。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，

在所述汇流条框架的沿所述电池电芯堆叠件所在的方向的表面中，相邻安装部之间的间隔随着其沿所述电池电芯堆叠件所在的方向行进而逐渐变宽。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述感测组件还包括模块连接器以及连接电缆，所述连接电缆连接所述模块连接器和所述接合构件。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，

所述模块连接器和所述连接电缆位于所述汇流条框架的上端处。

11.一种电池组，该电池组包括根据权利要求1所述的电池模块。