CN117199604A - 电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池模块,其包括:壳体,具有内部空间;电池单元堆叠体,由多个电池单元和第一热阻断部件堆叠而成,所述第一热阻断部件阻断所述多个电池单元之间的热传播;以及第二热阻断部件,设置在所述电池单元堆叠体与所述壳体之间,所述第一热阻断部件的至少一部分与所述第二热阻断部件接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池模块。
背景技术
与一次电池不同,二次电池能够进行充电和放电,因此可以应用于数码相机、移动电话、笔记本电脑、混合动力车辆、电动车辆等各种领域中。二次电池可以包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池、锂二次电池等。
二次电池被制造成具有柔软性的袋型(pouched type)电池单元或者具有刚性的方形或圆筒形的罐状(can type)电池单元并电连接多个电池单元来使用。此时,多个电池单元形成堆叠形态的电池单元堆叠体并被设置在壳体内部,以构成诸如电池模块或电池组等的电池装置。
另一方面,当发生诸如电池单元的寿命达到终点、电池单元发生溶胀现象、电池单元发生过充电、电池单元暴露在热中、电池单元的外装材料被钉子等尖锐物体贯穿、电池单元受到外部冲击等的各种事件时,会引发电池单元起火。从电池单元喷出的火焰或高温气体可能会导致容纳在电池装置内部的相邻的其他电池单元连环起火,并引起热失控情况。
尤其,在从电池单元喷出的火焰、高温气体以及导电粒子在电池模块内部自由移动时,可能会直接引起相邻的其他电池单元起火或者导致电池模块的组件之间短路从而进一步恶化热失控情况。另外,火焰或高温气体可能会融化邻近电池单元的压缩性垫或壳体,从而无法控制电池模块的热失控。
因此,需要一种能够适当排出从电池单元喷出的火焰或高温气体的排出结构,以防止火焰或高温气体影响其他电池单元。另外,需要一种能够适当阻断火焰或高温气体在电池模块内部无规则地移动的结构。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题中的至少一部分而提出的,其目的在于提供一种电池模块,其能够将在电池单元中产生的高温气体或火焰的流动路径引导至预设路径。
此外,本发明的目的在于提供一种电池模块,其能够阻断相邻的电池单元之间的热传播,并且能够阻断高温气体或火焰在电池单元堆叠体和壳体之间无规则地移动。
此外,本发明的目的在于提供一种电池模块,其包括彼此接触并接合的多个热阻断部件,并且能够有效地阻断在电池单元中产生的高温气体或火焰被传播到电池模块的内部空间。
(二)技术方案
为了实现上述目的,本发明的实施例提供一种电池模块,其包括:壳体,具有内部空间;电池单元堆叠体,由多个电池单元和第一热阻断部件堆叠而成,所述第一热阻断部件阻断所述多个电池单元之间的热传播;以及第二热阻断部件,设置在所述电池单元堆叠体与所述壳体之间,所述第一热阻断部件的至少一部分与所述第二热阻断部件接触。
在本发明的实施例中,所述多个电池单元和所述第一热阻断部件可以在第一方向上堆叠,所述第二热阻断部件可以在垂直于所述第一方向的第二方向上面对所述电池单元堆叠体。
在本发明的实施例中,所述第一热阻断部件的至少一部分可以在朝向所述第二热阻断部件的方向上突出。
在本发明的实施例中,所述第一热阻断部件的至少一部分可以插入所述第二热阻断部件。
在本发明的实施例中,所述第二热阻断部件可以被构造成在所述第二方向上按压所述第一热阻断部件的至少一部分。
在本发明的实施例中,电池模块可以进一步包括:汇流条,与所述多个电池单元电连接;以及汇流条框架,支撑所述汇流条,所述汇流条框架的至少一部分在所述第二方向上面向所述电池单元堆叠体。
在本发明的实施例中,所述汇流条框架可以包括:第一框架,与所述汇流条结合;以及第二框架,与所述第一框架连接,并设置在所述第二热阻断部件和所述壳体之间。
在本发明的实施例中,所述第二框架可以包括热塑性树脂。
在本发明的实施例中,所述第二框架可以具有板形状,并且覆盖所述第二热阻断部件的面对壳体的面。
在本发明的实施例中,所述壳体可以包括排放孔,所述排放孔被构造成使在所述电池单元堆叠体中产生的气体排出。
在本发明的实施例中,所述汇流条框架可以包括排放间隙,所述排放间隙被构造成设置在所述第一框架与所述第二框架之间,使在所述电池单元堆叠体中产生的气体通过。
在本发明的实施例中,所述排放孔可以面向所述排放间隙。
在本发明的实施例中,所述第一热阻断部件可以包括:隔热部件,阻断相邻的电池单元之间的热传播;以及一个以上的压缩部件,面向所述隔热部件,并能够弹性变形。
在本发明的实施例中,所述隔热部件可以在朝向所述第二热阻断部件的方向上突出。
在本发明的实施例中,所述隔热部件的至少一侧边缘可以插入所述第二热阻断部件。
在本发明的实施例中,所述隔热部件可以包括云母、硅,石墨,硅酸盐,陶瓷棉和气凝胶中的至少一种。
在本发明的实施例中,所述一个以上的压缩部件可以分别结合到所述隔热部件的一面和与所述一面相对的另一面。
(三)有益效果
根据实施例的电池模块可以阻断相邻的电池单元之间的热传播,并且阻断高温气体或火焰在电池单元堆叠体和壳体之间无规则地移动。
此外,电池模块可以通过在不同方向上设置的多个热阻断部件来有效地阻断在电池单元中产生的高温气体或火焰传播到电池模块的内部空间。
此外,电池模块可以将在电池单元中产生的高温气体或火焰的移动路径引导至预设路径。
附图说明
图1是电池模块的立体图。
图2是电池模块的分解立体图。
图3是包括在电池单元堆叠体中的电池单元的立体图。
图4示出电池单元堆叠体的示例性结构。
图5示出堆叠电池单元和第一热阻断部件的状态。
图6是包括在电池模块中的汇流条组件的立体图。
图7示出电池单元堆叠体、第二热阻断部件以及汇流条组件的配置。
图8是图1的I-I'部分的部分截面图。
附图标记说明
10:电池模块 100:电池单元堆叠体
110:电池单元 120:第一热阻断部件
122:隔热部件 123:压缩部件
200:汇流条组件 210:汇流条
220:汇流条框架 221:第一框架
222:第二框架 230:端子部
300:第二热阻断部件 400:绝缘盖
500:壳体 600:端盖
具体实施方式
在详细说明本发明之前,以下说明的本说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被解释为仅限于一般含义或词典含义,并且应本着发明人可以适当地定义术语的概念以通过最佳的方法说明本发明的原则,解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。因此,本说明书中记载的实施例和图中示出的结构仅仅是本发明的最优选的实施例,而并不代表本发明的所有技术思想,因此应理解为本申请可以包括可代替该实施例的各种等同物和变形例。
本说明书的每个附图中记载的相同的附图标记或符号表示执行实质相同功能的部件或组件。为了便于说明和理解,在不同的实施例中也可以使用相同的附图标记或符号进行说明。即,即使在多个附图中均示出具有相同的附图标记的组件,多个附图也并非表示同一个实施例。
在下面说明中,除非上下文中另有明确说明,否则单数的表述包括复数的表述。“包括”或“构成”等术语应理解为用于指定本说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在,而不是预先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或附加可能性。
另外,在下面说明中,上侧、上部、下侧、下部、侧面、前面、后面等表述是基于附图中所示的方向进行说明的,当相应目标的方向发生改变时,可以不同地表示。
另外,在本说明书和权利要求书中,可以使用“第一”、“第二”等包括序数的术语来区分组件。这些序数用于区分相同或相似的组件,并且不应因使用这些序数而限定地解释术语的含义。例如,不应根据其数字限定地解释与这些序数结合的组件的使用顺序或设置顺序等。根据需要,可以彼此替换使用各个序数。
下面,参照附图详细说明本发明的实施例。本发明的思想不不限于示出的实施例。例如,理解本发明思想的普通技术人员可以通过诸如附加、改变或删除组件来提出包括在本发明的思想范围内的其他实施例,而这种实施例也应包括在本发明的思想范围内。在附图中,可以放大示出组件的形状和尺寸等,以更加清楚地说明。
参照图1和图2,对根据实施例的电池模块10进行说明。图1是电池模块10的立体图。图2是电池模块10的分解立体图。
电池模块10可以包括:壳体500,具有内部空间;多个电池单元110,被容纳在内部空间中;汇流条组件200,与电池单元110电连接;以及端盖600,结合到壳体500的至少一侧。
被容纳在电池模块10中的多个电池单元110可以在一个方向(例如,图2的X轴方向)上堆叠以构成电池单元堆叠体100的至少一部分。每一个电池单元110可以输出或储存电能。在电池单元堆叠体100中,电池单元110可以彼此电连接。
由于电池模块10中堆叠有多个电池单元110,因此,在任一电池单元110中发生的事件可能会转移到其他电池单元。另外,在电池单元110中产生的高温气体或火焰会在壳体500的内部空间不规则地移动,从而可能会对电池模块10造成冲击。例如,气体或火焰在电池单元堆叠体100和壳体500之间移动时,可能会损坏电池模块10内部的组件,并且导电颗粒可能会导致电池模块10内部的组件之间发生短路。另外,气体或火焰在电池单元堆叠体100和壳体500之间移动的过程中,会形成预料之外的热传播路径,从而可能会进一步恶化热失控情况。
为了防止上述情况,电池模块10可以包括第一热阻断部件120和第二热阻断部件300。
例如,电池单元堆叠体100可以包括设置在电池单元110之间的第一热阻断部件120。第一热阻断部件120可以防止在相邻的电池单元110之间的热传播。第一热阻断部件120可以起到保护电池单元110免受物理冲击、热冲击的作用。例如,第一热阻断部件120可以被构造成能够阻断从任一电池单元110到其他电池单元110的热传播,或者被构造成能够吸收电池单元110的膨胀压力。
多个电池单元110和多个第一热阻断部件120可以在各种方向上堆叠以形成电池单元堆叠体100。例如,如图2所示,多个电池单元110和多个保护部件可以在平行于壳体500的下壳体520的方向(图2的X轴方向)上堆叠。然而,图2仅仅是例示,多个电池单元110和多个保护部件可以在垂直于壳体500的下壳体520的方向(图2的Y轴或Z轴方向)上堆叠。在下面的说明中,将电池单元110的堆叠方向称为第一方向或电池单元堆叠方向。
另外,电池模块10可以包括面向电池单元堆叠体100的至少一侧的第二热阻断部件300。第二热阻断部件300可以覆盖电池单元堆叠体100的一侧,以防止在电池单元堆叠体100和壳体500之间产生预料之外的热传播路径。
包括在电池单元堆叠体100中的多个电池单元110可以通过汇流条组件200彼此电连接。汇流条组件200可以被设置为至少一部分在垂直于电池单元堆叠方向的方向上面对电池单元堆叠体100。
汇流条组件200可以包括:汇流条210,电连接任一电池单元110和其他电池单元110;以及汇流条框架220,支撑汇流条210。
汇流条210可以由导电性材料形成,并且可以起到将多个电池单元110彼此电连接的作用。汇流条210可以与电池单元110的引线接头(例如,图3的113)电连接。可以应用包括激光焊接的各种焊接方式来连接汇流条210和引线接头(图3的113)。然而,连接方式不限于焊接,只要是能够使两个金属材料通电的连接方式即可。
汇流条组件200可以包括能够与电池模块10的外部电路电连接的端子部230。端子部230可以通过壳体500的开口部540暴露在电池模块10的外部。
电池模块10可以进一步包括与汇流条组件200连接的感测模块(未示出)。感测模块(未示出)可以包括温度传感器或电压传感器等。感测模块(未示出)可以感测电池单元110的状态,并将感测的信息输出到电池模块10的外部。
壳体500可以提供能够容纳一个以上的电池单元堆叠体100的内部空间。壳体500可以由具有预定刚性的材料形成,以保护容纳在壳体500的内部空间中的电池单元堆叠体100和其他电气部件免受外部冲击。例如,壳体500可以包括铝等金属材料。
壳体500可以包括彼此结合的下壳体520和上壳体510。然而,壳体500的构造不限于此,可以具有各种形状,只要具有能够容纳至少一个电池单元堆叠体100的内部空间即可。例如,壳体500可以被构造成上壳体510与下壳体520一体形成并且两侧面打开的一体型单框架。
壳体500可以包括使在电池单元堆叠体100中产生的气体排出的排放孔530。例如,排放孔530可以具有贯穿下壳体520或上壳体510的孔(Hole)形状。
排放孔530中可以设置有屏蔽部件。屏蔽部件可以由薄膜或薄片构成,并且可以阻断异物从电池模块10的外部流入。屏蔽部件可以包括重量轻且具有优异的耐冲击性、耐热性和电绝缘性的材料。例如,屏蔽部件可以包括聚碳酸酯片(sheet)。在发生电池模块10的热失控情况下,屏蔽部件的至少一部分被撕裂,使在电池单元堆叠体100中排出的气体可以适当地通过。
壳体500的打开的一侧可以与端盖600结合。例如,如图2所示,可以提供一对端盖600,并分别结合到壳体500的两侧。
为了防止汇流条组件200与壳体500电短路,电池模块10可以包括绝缘盖400。例如,如图2所示,绝缘盖400可以被设置为在汇流条组件200与壳体500之间面对汇流条组件200。绝缘盖400可以包括绝缘材料,由此可以阻断在汇流条组件200和壳体500之间发生电连接。例如,绝缘盖400可以由包括聚丙烯(polypropylene)或改性聚苯乙烯(MPPO)等的塑料注塑物形成。然而,绝缘盖400的材料不限于此。可以通过设置绝缘盖400来防止在电池单元堆叠体100与壳体500之间或者在汇流条210与壳体500之间发生电短路。
在电池单元堆叠体100与壳体500之间可以设置散热部件(未示出)。散热部件(未示出)可以被设置为其一面与电池单元堆叠体100接触,与所述一面相对的另一面与壳体500接触。散热部件(未示出)可以由导热性粘合剂(Thermal adhesive)形成。散热部件(未示出)可以填充电池单元堆叠体100与壳体500之间的空间,使得通过传导进行的热传递更加活跃。由此,可以增加电池模块10的散热效率。
下面,参照图3至图5,对电池模块(例如,图1和图2的10)中包括的电池单元堆叠体100进行说明。
图3是包括在电池单元堆叠体100中的电池单元110的立体图。图4示出电池单元堆叠体100的示例性结构。图5示出堆叠电池单元110和第一热阻断部件120的状态。在图3至图5中说明的电池单元110、第一热阻断部件120以及电池单元堆叠体100与在前面的图1和图2中说明的电池单元110、第一热阻断部件120以及电池单元堆叠体100相对应,因此可能会省略重复的说明。
电池单元堆叠体100可以包括一个以上的电池单元110。电池单元110可以被配置为能够将化学能转换为电能并向外部电路提供电源,或者从外部接收电源并将电能转换为化学能以储存电力。例如,电池单元110可以由能够充电和放电的镍金属氢化物(Ni-MH)电池或锂离子(Li-ion)电池构成,但不限于此。在实施例中,多个电池单元110可以并排堆叠并彼此电连接。
包括在电池单元堆叠体100中的电池单元110可以是袋型电池单元。参照图3,电池单元110可以包括:电极容纳部112,被构造成电极组件114被容纳在袋111中的形态;以及多个引线接头113,与电极组件114电连接,并且暴露在袋111的外部。
电极组件114可以包括多个电极板。这里,电极板可以包括正极板和负极板。电极组件114可以被构造成正极板和负极板以在正极板和负极板之间夹着隔板的形式堆叠。多个正极板和多个负极板中的每一个可以包括未涂覆有活性物质的未涂覆部,并且未涂覆部可以被连接成相同的极性彼此接触。相同极性的未涂覆部可以相互电连接,并通过引线接头113与电池单元110的外部的其他组件电连接。在图3所示的电池单元110的情况下,示出了两个引线接头113从电极容纳部112朝向彼此相反的两个方向引出,然而还可以被构造成从电极容纳部112的任一侧朝向相同方向引出。
袋111包覆电极组件114并形成电极容纳部112的外观,并且提供容纳电极组件114和电解液(未示出)的内部空间。袋111可以通过折叠一张外装材料来形成。例如,袋111可以被构造成对折一张外装材料并在其之间容纳电极组件114的形态。外装材料可以由能够保护电极组件114免受外部环境影响的材料形成,例如,可以包括铝膜。
在袋111的边缘可以通过接合外装材料来形成密封部115。用于形成密封部115的外装材料的接合方式可以使用热熔接方式,但不限于此。
密封部115可以分为形成在设置有引线接头113的位置的第一密封部115a和形成在未设置引线接头113的位置的第二密封部115b。为了提高密封部115的接合可靠性并最小化密封部115的面积,密封部115的至少一部分可以形成为折叠一次以上的形态。例如,第二密封部115b可以沿着第一折线(C1)折叠180°后再次沿着第二折线(C2)折叠。此时,在第二密封部115b的折叠部分可以填充粘合部件117。由此,第二密封部115b可以通过粘合部件117保持折叠两次的形状。粘合部件117可以由导热率高的粘合剂形成。例如,粘合部件117可以由环氧基或硅形成,但不限于此。
在将袋111沿电极组件114的一侧边缘折叠(folding)的面上可以不形成密封部115。为了与密封部115区分,将袋111沿电极组件114的一侧边缘折叠的部分定义为折叠部118。即,袋111型电池单元110可以具有三面密封袋111形态,在袋111边缘的四个面中的三个面上形成密封部115,在其余一个面上形成折叠部118。
实施例的电池单元110不限于上述三面密封袋111形态。例如,还可以通过叠加两张相互不同的外装材料来形成袋111,并在袋111外周的四个面上均形成密封部115。例如,密封部115可以由设置有引线接头113的两个面的密封部115和未设置引线接头113的其他两个面的密封部115构成。
另外,实施例的电池模块10中包括的电池单元110不限于上述的袋型电池单元,还可以由圆柱形电池单元或方形电池单元构成。
电池单元堆叠体100可以包括多个电池单元110和多个第一热阻断部件120。参照图4,多个第一热阻断部件120可以在电池单元堆叠方向(例如,图4的X轴方向)上隔开预定间距而并排设置。在彼此相邻的两个第一热阻断部件120之间可以设置有一个以上的电池单元110。在附图中,两个第一热阻断部件120之间堆叠有四个电池单元110,但这仅是示例,在两个第一热阻断部件120之间还可以设置有三个以下或五个以上的电池单元110。
第一热阻断部件120可以包括插入汇流条组件(例如,图2的200)的插入部121。参照图4,第一热阻断部件120可以包括在朝向汇流条(例如,图2的210)的方向(例如,Z轴方向)上突出的插入部121。插入部121的至少一部分可以插入汇流条组件200。例如,插入部121的至少一部分可以插入汇流条框架220。
插入部121可以回避汇流条210而插入汇流条框架220。例如,插入部121的插入位置可以是彼此相邻的两个汇流条210之间。即,第一热阻断部件120的插入部121可以插入汇流条框架220并设置在彼此相邻的两个汇流条210之间。由此,插入部121可以阻断两个汇流条210彼此物理接触。
插入部121可以形成在第一热阻断部件120的一侧边缘。当沿着电池单元堆叠方向设置多个第一热阻断部件120时,在一侧端部具有插入部121的第一热阻断部件120和在另一侧端部具有插入部121的第一热阻断部件120可以交替设置。例如,如图4所示,在多个第一热阻断部件120沿X轴方向设置的电池单元堆叠体100中,一个第一热阻断部件120的插入部121可以被设置为朝向Z轴的正方向,与一个第一热阻断部件120相邻的另一个第一热阻断部件120的插入部121可以被设置为朝向Z轴的负方向。通过如上所述的设置结构,第一热阻断部件120的插入部121可以回避汇流条210而插入汇流条框架220。
第一热阻断部件120可以由具有不同性质的部件的组合构成。例如,参照图5,第一热阻断部件120可以包括彼此结合的隔热部件122和压缩部件123。
第一热阻断部件120可以包括一个以上的隔热部件122,从而阻断相邻的电池单元110之间的热和/或火焰传播。
隔热部件122可以包括具有阻燃性、耐热性、隔热性、绝缘性中的至少一种性质的材料。这里,耐热性可以表示在300摄氏度以上的温度下也不熔融且形状不改变的性质,隔热性可以表示导热率为1.0W/mK以下的性质。例如,隔热部件122可以包括以下材料中的至少一种。即,云母片(Mica Sheet),硅酸盐(Silicate),石墨,氧化铝,陶瓷棉(Ceramic Wool或Super Wool)和气凝胶(Aerogel)。
然而,隔热部件122的材料不限于上述材料,可以由任意材料形成,只要在电池单元110的热失控情况下,能够保持形状并且防止热或火焰传播到相邻的其他电池单元110即可。
为了最大限度地提高电池单元堆叠体100的能量密度,隔热部件122的厚度可以小于一个电池单元110的厚度。这里,厚度可以表示在电池单元堆叠方向上的长度。
第一热阻断部件120可以进一步包括固定在隔热部件122的一个以上的压缩部件123。压缩部件123可以具有预定的弹性力以按压电池单元110,由此能够防止电池单元110因溶胀现象而膨胀。例如,压缩部件123可以包括聚氨酯、硅、橡胶(EPDM)中的至少一种,并能够利用这些材料所具有的弹性而按压电池单元110。
压缩部件123可以被设置为其一面面向电池单元110,与所述一面相对的另一面面向隔热部件122。例如,如图5所示,第一热阻断部件120可以具有多个压缩部件123夹着隔热部件122而设置的夹层结构。
压缩部件123的面积可以等于或大于面向压缩部件123的电池单元110的电极容纳部(例如,图3的112)的面积。由此,压缩部件123可以有效吸收并缓冲由电池单元110的溶胀现象引起的膨胀压力。
可以在隔热部件122的彼此不同的面分别设置一个以上的压缩部件123。例如,如图5所示,第一热阻断部件120可以包括以隔热部件122为中心设置在隔热部件122的两面的压缩部件123。
第一热阻断部件120可以进一步包括设置在压缩部件123的至少一侧的固定部件(未示出)。例如,可以在隔热部件122与压缩部件123之间以及在电池单元110与压缩部件123之间设置固定部件(未示出)。固定部件(未示出)可以包括具有粘合力的材料,例如,硅系、丙烯酸系、橡胶系、热熔胶系、环氧系、PSA系、聚氨酯系列的材料。固定部件(未示出)可以是有机材料类型、无机材料类型或PSA(pressure Sensitive Adhesive)热熔胶类型的粘合胶带。
压缩部件123的一面可以面向隔热部件122的一面,在这种情况下,压缩部件123的一面的面积可以小于或等于隔热部件122的一面的面积。例如,隔热部件122的垂直于第一方向的面的面积可以大于或等于面向隔热部件122的压缩部件123的面积。因此,如图5所示,隔热部件122的至少一部分可以在垂直于第一方向(例如,X轴方向)的第二方向(例如,Y轴方向)上比压缩部件123更突出。在这种情况下,第二方向可以是从电池单元堆叠体100朝向上壳体(例如,图2的510)或下壳体(例如,图2的520)的方向。如上所述,将隔热部件122在第二方向上突出的部分定义为隔热部件122的突出部122a。
压缩部件123的一面的面积可以对应于电池单元110的电极容纳部112的面积,由此,面向压缩部件123的一面的隔热部件122的面积可以大于或等于电池单元110的电极容纳部112的面积。在这种情况下,夹着隔热部件122彼此相邻的电池单元110可以不直接面对。因此,第一热阻断部件120可以有效防止由设置在隔热部件122一侧的电池单元110的热失控产生的高温热能或火焰等传播到设置在隔热部件122的另一侧的电池单元110。
隔热部件122的突出部122a可以被构造成在朝向壳体(例如,图2的500)的方向上突出。例如,如图5所示,隔热部件122的突出部122a可以在第二方向(Y轴方向)上比压缩部件123和电池单元110更突出。
在电池单元堆叠体100的上部或下部设置其他部件{例如,图2中说明的第二热阻断部件300}时,上述其他部件可以与电池单元堆叠体100的部件中的隔热部件122的突出部122a最紧密接触。通过这种结构,可以更加有效地阻断在电池单元110中产生的高温气体或火焰越过隔热部件122转移到其他电池单元110。
下面,参照图6,对包括在电池模块(例如,图1和图2的10)中的汇流条组件200进行说明。图6是包括在电池模块10中的汇流条组件200的立体图。图6中说明的汇流条组件200与前面通过图1至图5说明的汇流条组件200相对应,因此将省略重复的说明。
包括在电池模块10中的多个电池单元110可以通过汇流条组件200彼此电连接。
汇流条组件200可以包括与电池单元110电连接的导电性汇流条210和支撑汇流条210的汇流条框架220。
可以在汇流条框架220上设置多个汇流条210,并且多个汇流条210可以在电池单元堆叠方向(例如,X轴方向)上并排设置。每个汇流条210可以包括供多个电池单元110的引线接头113插入并焊接的狭孔211。
在发生外部冲击或振动的情况下,汇流条框架220也能够结构性地支撑汇流条210。例如,汇流条框架220可以包括诸如聚丙烯(Polypropylene)、聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutylene Terephthalate)、改性聚苯乙烯(Modified Polyphenylene Oxide,MPPO)的重量轻且具有优异的机械强度的塑料材料,由此,可以确保绝缘性并结构性地支撑汇流条210。
可以通过各种方法将汇流条210固定到汇流条框架220上。例如,可以通过热熔接工艺或嵌入式注塑工艺将汇流条210固定到汇流条框架220上。
汇流条框架220可以包括设置有汇流条210的第一框架221和设置在电池单元堆叠体100与壳体500之间的第二框架222。例如,参照图6,汇流条组件200可以包括彼此相对的一对第一框架221和与一对第一框架221连接的第二框架222。
在第一框架221与第二框架222之间可以形成作为气体能够通过的空间的排放间隙g。在电池单元堆叠体100中产生的气体或火焰可以通过排放间隙g通过汇流条组件200并流向壳体(例如,图2的500)的排放孔530。为了顺利排出气体,壳体500的排放孔(例如,图2的530)可以被设置为与汇流条组件200的排放间隙g彼此面对。
下面,参照图7和图8,对包括在电池模块10中的热阻断部件的构造进行详细说明。图7示出电池单元堆叠体100、第二热阻断部件300以及汇流条组件200的配置。图8是图1的I-I'部分的局部截面图。在图7和图8中说明的电池模块10及其组件与前面在图1至图6中说明的电池模块10及其组件相对应,因此将省略重复的说明。
电池模块10可以包括设置在电池单元堆叠体100的电池单元110之间的第一热阻断部件120和面向电池单元堆叠体100的至少一侧的第二热阻断部件300。
第一热阻断部件120和第二热阻断部件300可以包括具有隔热性和耐热性的材料。由此,在电池单元110中产生的高温的热能或火焰不会通过第一热阻断部件120和第二热阻断部件300。
第二热阻断部件300可以被构造成在汇流条组件200的第二框架222与电池单元堆叠体100之间覆盖电池单元堆叠体100的至少一侧。例如,第二热阻断部件300可以被设置为其一面面向第二框架222的下部面,与所述一面相对的另一面面向电池单元堆叠体100。
第二热阻断部件300可以包括压缩性材料(例如,陶瓷棉等),并且可以被构造成在第二方向(例如,Y轴方向)上按压电池单元堆叠体100的电池单元110。例如,参照图8,第二热阻断部件300可以被构造成按压电池单元110的密封部115,以进一步提高密封强度。
第一热阻断部件120的至少一部分可以与第二热阻断部件300接触。
第一热阻断部件120的至少一部分可以被构造成与第二热阻断部件300重叠或接合。例如,在第一方向上隔开设置的多个第一热阻断部件120中的每一个可以被构造成其至少一部分在第二方向(Y轴方向)上插入第二热阻断部件300,以彼此接合。如上所述,将第一热阻断部件120和第二热阻断部件300彼此接触并接合的结构定义为“重叠结构”。
在电池模块10中,第一热阻断部件120的至少一部分可以被插入,以形成彼此重叠结构。例如,图8示出第一热阻断部件120的突出部122a插入第二热阻断部件300中的状态。
或者,包括压缩性材料的第二热阻断部件300可以按压第一热阻断部件120的至少一部分以形成彼此重叠结构。例如,第二热阻断部件300可以被设置为在第二热阻断部件300在第二方向(Y轴方向)上面向电池单元堆叠体100的状态下按压电池单元堆叠体100的至少一部分,由此,第二热阻断部件300可以在第二方向(Y轴方向)上按压第一热阻断部件120的至少一部分(例如,边缘),以形成重叠结构。
第二热阻断部件300可以与第一热阻断部件120的隔热部件122形成重叠结构。参照图8的局部放大图,第一热阻断部件120可以包括隔热部件122和压缩部件123,其中,隔热部件122的突出部122a可以与第二热阻断部件300紧密接触或者插入第二热阻断部件300的内侧。
第一热阻断部件120和第二热阻断部件300的重叠结构的具体形状并不限于图中所示形状。例如,除了隔热部件122以外,压缩部件123也可以被构造成与第二热阻断部件300接合。或者,第二热阻断部件300的至少一部分可以在朝向第一热阻断部件120的方向上突出,以与第一热阻断部件120接合。
第一热阻断部件120和第二热阻断部件300可以被设置为具有重叠结构,从而能够防止在部分电池单元110中产生的高温的热能或火焰传播到相邻的其他电池单元110,并且防止高温的热能或火焰在电池单元堆叠体100与壳体500之间的空间中无规则地移动。
特别是,如果第二热阻断部件300包括陶瓷棉等同时具有耐热性和压缩性的材料,则可以保留在发生热失控的情况下产生的金属性/导电性颗粒而不迸出,从而能够防止由于颗粒无规则散发而引起的二次损害。另外,第二热阻断部件300包括压缩性材料,因此能够与第一热阻断部件120更容易地形成重叠结构,并且还可以起到以预定的压力按压电池单元110的作用。
汇流条框架220的至少一部分可以设置在第二热阻断部件300与壳体(例如,图2的500)之间。例如,被构造成能够覆盖第二热阻断部件300的板形状的第二框架222可以设置在第二热阻断部件300与壳体500的上壳体510之间。在这种情况下,第二框架222可以被设置为其一面面向第二热阻断部件300,另一面面向上壳体510。
汇流条框架220的第二框架222可以被构造成其至少一部分被在热失控情况下产生的高温的热能融化。例如,第二框架222可以被构造成包括聚丙烯(Polypropylene)等热塑性树脂材料,从而第二框架222的形状由于高温的热能而变形。
在热失控情况下,第二框架222的至少一部分受热而融化,从而可以与第二热阻断部件300凝结在一起。当在热失控情况下在电池模块10内部产生强热风时,第二热阻断部件300可能会被热风部分烧毁。但是,根据实施例的电池模块10,在热失控情况下,第二框架222融化并与第二热阻断部件300凝结在一起,从而能够补充机械强度,并且最小化由热风引起的烧毁。
由于第二热阻断部件300被设置在电池单元堆叠体100与壳体500之间,从而能够防止在热失控情况下在电池单元堆叠体100的上端形成预料之外的热传递路径。因此,可以阻断在电池单元堆叠体100中产生的气体或火焰传播到模块内部的其他部分。
另外,第二热阻断部件300可以被构造成保留燃烧颗粒而不迸出,从而能够吸收由热失控引起的冲击能,并防止由于颗粒飞散而引起的二次损害。
另外,汇流条框架220的至少一部分被构造成设置在第二热阻断部件300与壳体500之间,在热失控情况下能够与第二热阻断部件300凝结。由此,能够阻断由热风引起的第二热阻断部件300的烧毁。
另外,电池单元110之间的第一热阻断部件120与第二热阻断部件300形成重叠结构,从而能够更有效地阻断在电池单元110产生的气体或火焰传播到其他电池单元110。第一热阻断部件120和第二热阻断部件300可以引导在电池单元堆叠体100中产生的气体或火焰沿着预设的排放流道(例如,与壳体500的排放孔530和汇流条组件200的排放间隙g连通的流道)流动,由此,可以容易控制电池模块10的热失控。
以上,对本发明的多种实施例进行了详细说明,但本发明的权利范围不限于此,对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是,在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内可以进行各种修改和变形。并且,可以删除上述实施例中的部分组件来实施,还可以组合各实施例来实施。
Claims (16)
1.一种电池模块,其包括:
壳体,具有内部空间;
电池单元堆叠体,由多个电池单元和第一热阻断部件堆叠而成,所述第一热阻断部件阻断所述多个电池单元之间的热传播;以及
第二热阻断部件,设置在所述电池单元堆叠体与所述壳体之间,
所述第一热阻断部件的至少一部分与所述第二热阻断部件接触。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述多个电池单元和所述第一热阻断部件在第一方向上堆叠,
所述第二热阻断部件在垂直于所述第一方向的第二方向上面对所述电池单元堆叠体。
3.根据权利要求2所述的电池模块,其中,
所述第一热阻断部件的至少一部分在朝向所述第二热阻断部件的方向上突出。
4.根据权利要求3所述的电池模块,其中,
所述第一热阻断部件的至少一部分插入所述第二热阻断部件。
5.根据权利要求3所述的电池模块,其中,
所述第二热阻断部件被构造成在所述第二方向上按压所述第一热阻断部件的至少一部分。
6.根据权利要求2所述的电池模块,其包括:
汇流条,与所述多个电池单元电连接;以及
汇流条框架,支撑所述汇流条,
所述汇流条框架的至少一部分在所述第二方向上面向所述电池单元堆叠体。
7.根据权利要求6所述的电池模块,其中,
所述汇流条框架包括:
第一框架,与所述汇流条结合;以及
第二框架,与所述第一框架连接,并设置在所述第二热阻断部件和所述壳体之间。
8.根据权利要求7所述的电池模块,其中,
所述第二热阻断部件包括陶瓷棉,
所述第二框架包括热塑性树脂。
9.根据权利要求7所述的电池模块,其中,
所述第二框架具有板形状,并且覆盖所述第二热阻断部件的面对所述壳体的面。
10.根据权利要求7所述的电池模块,其中,
所述壳体包括排放孔,所述排放孔被构造成使在所述电池单元堆叠体中产生的气体排出。
11.根据权利要求10所述的电池模块,其中,
所述汇流条框架包括排放间隙,所述排放间隙被构造成设置在所述第一框架与所述第二框架之间,使在所述电池单元堆叠体中产生的气体通过,
所述排放孔面向所述排放间隙。
12.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述第一热阻断部件包括:
隔热部件,阻断相邻的电池单元之间的热传播;以及
一个以上的压缩部件,面向所述隔热部件,并能够弹性变形。
13.根据权利要求12所述的电池模块,其中,
所述隔热部件包括在朝向所述第二热阻断部件的方向上突出的突出部。
14.根据权利要求13所述的电池模块,其中,
所述隔热部件的所述突出部插入所述第二热阻断部件。
15.根据权利要求12所述的电池模块,其中,
所述隔热部件包括云母、硅,石墨,硅酸盐,陶瓷棉和气凝胶中的至少一种。
16.根据权利要求12所述的电池模块,其中,
所述一个以上的压缩部件分别结合到所述隔热部件的一面和与所述一面相对的另一面。
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