CN117355985A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本公开的一个实施例的电池模块包括壳体，该壳体容纳堆叠有多个电池单体的电池单体堆，并且包括设置为彼此相对的一对孔；以及排出引导构件，该排出引导构件在覆盖一对孔中的任意一个的同时在壳体的内部和外部形成气流通路。

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12月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0171713号的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有改善的废气通路的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术

随着技术的发展和对移动设备要求的增加，对作为能源的二次电池的需求快速增加。因此，已经进行了能够满足各种需求的二次电池许多研究。

作为例如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆的动力驱动装置的能源以及例如移动电话、数码相机和笔记本电脑的移动设备的能源，二次电池受到相当大的关注。

近来，随着对大容量二次电池(包括二次电池作为能量储存源的利用)的需求的持续增长，对于组装有多个二次电池串联/并联连接的电池模块的中型或大型模块的电池组的需求日益增长。

同时，当多个电池单体被串联/并联连接以配置电池组时，通常配置由至少一个电池单体组成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件(例如，电子设备)来配置电池组。由于构成这样的中型或大型电池模块的电池单体由可充电/可放电二次电池组成，在充电和放电过程中产生大量的热量。

通常，电池模块包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆、容纳电池单体堆的框架以及连接到框架以覆盖电池单体堆的前表面和后表面的端板。

框架和端板可以被结合并通过焊接密封。在容纳电池单体堆的框架以及端板以这样的方式结合的情况下，如果当电池模块过充电时电池单体的内部压力增加，并且超过电池单体的焊接强度极限值，则在电池单体中产生的高温热量、气体和火焰可以被排出到电池单体的外部。

此时，高温热量、气体和火焰可以通过在端板中形成的开口排出。在多个电池模块被布置为使得端板面对彼此的电池组结构中，可能影响到与发出高温热量、气体和火焰的电池模块相邻的电池模块。

这可能会损坏设置在相邻的电池模块的端板处的端子汇流条，并且高温热量、气体和火焰可以通过设置在相邻的电池模块的端板处的开口进入电池模块的内部，并且损坏多个电池单体。

发明内容

技术问题

本公开的目的是提供一种配置为赋予从电池模块排出的气体方向性的电池模块，以及包括该电池模块的电池组。

然而，本公开的实施例要解决的技术问题不限于上述问题，并且可以在本公开包括的技术构思的范围内进行各种扩展。

技术方案

根据本公开的一方面，提供了一种电池模块包括：壳体，该壳体容纳堆叠有多个电池单体的电池单体堆，并且包括设置为彼此相对的一对孔；以及排出引导构件，该排出引导构件在覆盖一对孔中的任意一个的同时在壳体的内部和外部形成气流通路。

壳体可以包括模块框架，该模块框架包括设置为与用于容纳电池单体堆的内部空间相对的开口；以及分别在覆盖开口的第一端板和第二端板的同时结合到模块框架。

一对孔包括设置在第一端板中的第一孔；以及设置在第二端板中的第二孔，以及排出引导构件，该排出引导构件可以在覆盖第一孔和第二孔中的任意一个的同时安装在壳体中。

排出引导构件可以包括与任意一个孔连通的内部空间以及使内部空间暴露于壳体的外部的出口，并且包括被安装在第一端板和第二端板中的任意一个端板上的盖。

模块框架具有包括设置为彼此相对的一对宽表面以及设置为彼此相对的一对窄表面的四边形管状形状，并且盖被安装在任意一个端板上，出口被设置在模块框架的四个表面中的至少一个表面上。

出口的面积可以小于任意一个孔(例如，第二孔)的面积。

从壳体的内部通过出口排出的气体排出方向与从壳体的内部通过第一孔和第二孔中的另一孔排出的气体排出方向可以被配置为面对相同的方向。

盖可以包括：第一盖部，该第一盖部具有配置为使得通过任意一个孔排出的气体在第一方向上被引导的第一内部空间，并且第一盖部被固定到一个端板；以及第二盖部，该第二盖部具有配置为使得通过第一内部空间排出的气体在第二方向上被引导，并且通过出口排出的第二内部空间，并且第二盖部被连接到第一盖部。

第二盖部可以被固定到模块框架的任意一个表面(例如，一对宽表面中的一个表面)。

在第一孔、第二孔和出口中的至少一者中可以安装有阻燃构件。

在根据本公开的另一方面的电池模块中，壳体包括：模块框架，模块框架具有开口并且在其中容纳电池单体堆；以及端板，端板在覆盖开口的同时结合到模块框架，并且一对孔可以包括设置在端板中的第一孔；以及设置在模块框架的设置为与端板相对的一部分中的第二孔。

排出引导构件可以包括与第二孔连通的内部空间以及使内部空间暴露于壳体的外部的出口，并且包括被安装在模块框架的一部分上的盖。

模块框架具有包括设置为彼此相对的一对宽表面、设置为彼此相对的一对窄表面以及设置有与开口相对的第二孔的侧面的四边形管状形状，并且盖可以被安装在模块框架的侧面上，出口被设置在一对宽表面和一对窄表面中的至少一者上。

出口的面积可以小于第二孔的面积。

从壳体的内部通过出口排出的气体排出方向与从壳体的内部通过第一孔排出的气体排出方向可以被配置为面对相同的方向。

盖可以包括：第一盖部，该第一盖部具有配置为使得通过第二孔排出的气体在第一方向上被引导的第一内部空间，并且第一盖部被固定到模块框架的侧面；以及第二盖部，该第二盖部具有配置为使得通过第一内部空间排出的气体在第二方向上被引导，并且通过出口排出的第二内部空间，并且第二盖部被连接到第一盖部。

第二盖部可以被固定到模块框架的一对宽表面和一对窄表面中的至少一个表面。

在第一孔、第二孔和出口中的至少一者中可以安装有阻燃构件。

根据本公开的另一方面，提供了一种电池组包括：如上所述的多个电池模块，以及包围多个电池模块的电池组框架。在多个电池模块中，沿着一个方向对准的第一电池模块和第二电池模块被设置为使得第一电池模块和第二电池模块各自的排出引导构件面对彼此。

有益效果

在例如热失控的电池单体的突发事帮的情况下，根据本公开的实施例的电池模块可以允许从电池单体产生的气体沿一定的方向流动。因此，当用实施例的电池模块配置电池组时，可以防止从一个电池模块排出的高温气体排到另一电池模块，从而防止电池模块被废气损坏并且寿命缩短。

此外，当根据实施例的电池模块包括阻燃构件时，可以增加包含在引导的废气中的火焰通过阻燃构件的速度，从而提高火焰阻挡效果。

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效果。

附图说明

图1是示出根据本公开的一个实施例的电池模块的透视图；

图2是图1的电池模块中包括的电池单体的透视图；

图3是示出图1的电池模块的局部分解透视图；

图4是示出图1的电池模块的横截面图；

图5是示出根据本公开的一个实施例的包括电池模块的电池组的图；

图6是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的局部分解透视图；

图7是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的局部分解透视图；并且

图8是示出图7的电池模块的结合状态的透视图。

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例，使得本领域技术人员能够容易地实施这些实施例。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文所阐述的实施例。

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或相似的元件。

此外，在附图中，为了方便描述，各个元件的尺寸和厚度是任意示出的，并且本公开不一定限于附图中示出的那些尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，放大了层、区域等的厚度。在附图中，为了方便描述，放大示出了部分和区域的厚度。

此外，将理解的是，当例如层、膜、区域或板的元件被称为位于另一元件“上”或“上方”时，其可以直接位于另一元件上或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，特定部分位于参照部分的“上方”或“上”表示特定部分位于参照部分的上方或下方，并且不特别地表示特定部分位于朝向重力的相反方向的“上方”或“上”。

此外，在整个描述中，当部分被称为“包括”或“包含”特定部件时，这意味着该部分还可以包括其他部件，除非另有说明，否则不排除其他部件。

此外，在整个描述中，当被称为“平面”时，这意味着此时从上侧观察目标部分，并且当被称为“横截面”时，这意味着此时从垂直切割的横截面的侧部观察目标部分。

图1是示出根据本公开的一个实施例的电池模块的透视图。图2是图1的电池模块中包括的电池单体的透视图。图3是示出图1的电池模块的局部分解透视图。图4是示出图1的电池模块的横截面图。

根据一个实施例的电池模块被配置为在热失控期间沿一定方向排出由电池单体产生的高温热量、气体或火焰。

参照图1至图4，根据本公开的一个实施例的电池模块100包括堆叠有多个电池单体110的电池单体堆120以及容纳电池单体堆120的壳体150。

参照图2观察一个电池单体110的结构，电池单体110是二次电池，并且可以被配置为软包型二次电池。电池单体110可以包括电极组件113、单体壳体114以及从电极组件113突出的电极引线111和112。

电极组件113可以由正极板、负极板、隔板等构成。单体壳体114用于封装电极组件113，并且可以由包括树脂层和金属层的叠层片材构成。单体壳体114可以包括壳体主体113B和单体平台116。

壳体主体113B可以容纳电极组件113。为此，壳体主体113B设置有能够容纳电极组件113的容纳空间。单体平台116从壳体主体113B延伸，并且可以被密封以密封电极组件113。

电极引线111和112可以被电连接到电极组件113。此电极引线111和112可以成对设置，其包括负极引线111和正极引线112。该一对电极引线111和112的一部分可以分别从单体壳体114的前方(+x轴方向)和后方(-x轴方向)突出到单体平台116之外。

同时，在电极组件113被容纳在单体壳体114中的状态下，可以通过密封单体壳体114的两个端部114a和114b以及连接该密封单体壳体114的两个端部114a和114b的一个侧部114c来生产电池单体110。换言之，根据本实施例的电池单体110具有总共三个密封部114sa、114sb和114sc，并且密封部114sa、114sb和114sc具有通过例如热封的方法密封的结构，并且剩余另一侧部可以由连接部115构成。

另外，连接部115可以沿着电池单体110的一个边缘延长，并且电池单体110的称为蝙蝠耳(bat-ear)的突出部110P可以被形成在连接部115的端部处。此外，单体壳体114可以以突出的电极引线111和112被插设于其间的方式密封。

上述电池单体110的结构是一个示例，并且用于配置电池单体堆的电池单体110的形状可以进行各种修改。

参照图1至图4，电池单体110可以被形成为多个，并且可以堆叠有多个电池单体110，以通过汇流条(未示出)彼此电连接，从而形成电池单体堆120。

容纳电池单体堆120的壳体150可以包括模块框架200、第一端板301和第二端板302。

模块框架200可以由一对宽表面200a和一对窄表面200b构成的四边形管状框架形成。由此，模块框架200可以具有容纳电池单体堆120的容纳空间，并且可以具有开口200c沿着纵向方向(x)被设置为彼此相对的结构。该模块框架200可以通过挤压成型形成，或者可以被配置为使得形成宽表面200a和窄表面200b的板材料通过焊接或例如螺纹和铆钉的结合方式彼此连接。

第一端板(或前端板)301和第二端板(或后端板)302在覆盖模块框架200的开口200c的同时通过焊接等被固定到模块框架200的两个端部，从而覆盖两个表面，例如，电池单体堆120的前表面和后表面。

第一端板301和第二端板302各自包括用作通风部的孔301a和302a。这里，通风部指用于将电池模块100内部的热量或气体以及气体中包含的火焰排出到电池模块100的外部的部分。

在第一端板301的主体301b以及第二端板302的主体中，各个孔301a和302a可以设置为具有特定的尺寸和形状。在该实施例中，由于第一端板301和第二端板302在垂直于壳体150的纵向方向(x)的方向(y)上被形成为长矩形，使得孔301a和302a也具有与其对应的矩形。此时，第一端板301的第一孔301a以及第二端板302的第二孔302a可以具有相同的尺寸和形状，或者可以具有不同的尺寸和形状。该实施例是后一种情况。

在第一端板301和第二端板302被安装在模块框架200中的状态下，第一端板301的第一孔301a以及第二端板302的第二孔302a被设置为彼此相对，并且排出引导构件400被安装在第一端板301和第二端板302中的一个端板上。

在该实施例中，排出引导构件400在覆盖第二端板302的第二孔302a的同时安装在第二端板302上。

排出引导构件400包括具有与第二孔302a连通的内部空间402a以及使内部空间402a暴露于壳体150的外部的出口402b的盖402。

更具体地，例如，盖402包括具有配置为使得从电池单体110排出与从第二孔302a排出的气体在第一方向(参见图4所示的箭头①的方向)上被引导的第一内部空间4020a的第一盖部4020，瓶具有配置为使得从第一内部空间4020a排出的气体在第二方向(参见图4所示的箭头②的方向)上被引导的第二内部空间4022a的第二盖部4022。

第一盖部4020和第二盖部4022可以被形成为彼此连接的一体结构，使得第一内部空间4020a和第二内部空间4022a连续延伸。此时，出口402b可以被配置为第二盖部4022的一个侧端开口的形状，但是出口的结构不一定限于此。

在第一盖部4020完全覆盖第二孔302a并且第二盖部4022被固定到宽表面200a的同时，盖402被固定到第二端板302，使得出口402b被设置在模块框架200的上表面上，即，可以被安装在壳体150中的一对宽表面200a中的一个宽表面(设置在图中的上侧上的一个表面)上。在盖402被安装在壳体150中的状态下，出口402b的面积可以小于第二端板302的第二孔302a的面积。

根据盖402的固定状态，出口402b被设置在朝向第一端板301的方向上，从而流过盖402的内部空间402a的气体可以通过出口402b在朝向第一端板301的方向上排出。

换言之，从壳体150的内部通过出口402b排出的气体排出方向(参见图4所示的箭头③的方向)，以及从壳体150的内部通过出口第一孔310a排出的气体排出方向(参见图4所示的箭头④的方向)可以面对相同的方向(相对于图4的左方向)。

以这样的方式，盖402(即，排出引导构件400)可以在壳体150的内部和外部形成气流通路。

同时，在本实施例中，盖402的出口402b被示出为设置在模块框架200的上宽表面220a上，但是出口402b的位置不一定限于此。

出口402b可以被设置在模块框架200的四个表面中的至少一个表面上(例如，在模块框架200的窄表面200b上)，并且可以被设置在宽表面200a和窄表面200b两者上。

图5是示出根据本公开的一个实施例的电池组1000的图。

电池组1000可以包括多个(例如，两个以上)上述电池模块100。电池模块100可以被容纳在电池组框架1000a中，并且例如BMS(电池管理系统)和冷却系统的各种控制和保护系统可以一起被安装在电池组框架1000a中。

在多个电池模块100中，第一电池模块100a和第二电池模块100b可以对准，使得排出引导构件400a和400b面对第一方向(x)。

具体地，第一电池模块100a被设置为使得作为排出引导构件400a的盖410a的出口4000a面对-x轴方向，并且第二电池模块100b被设置为使得作为排出引导构件400b的盖412b的出口4000b面对+x轴方向。

在这样的电池组1000中，当电池模块100处于异常状态时，例如，当气体从电池模块100的电池单体排出时，从电池模块100a和100b的内部流向第一端板3010a和3010b的第一孔3010a’或3010b’的气体可以通过第一孔3010a’和3010b’被排出到电池模块100a和100b的外部。

另外，从电池模块100a和100b的内部流向第二端板3012a和3012b的第二孔3012a’和3012b’的气体与盖410a和412b碰撞，使得一部分流向第一端板3010a和3010b的第一孔3010a’和3010b’，并通过这些孔排出到电池模块100a和100b的外部，并且一部分可以通过盖410a和412b的出口4000a和4000b排出到电池模块100a和100b的外部。

此时，通过第一电池模块100a的出口4000a排出的气体不流向第二电池模块100b而是在相反方向上流动，并且通过第二电池模块100b的出口4000b排出的气体不流向第一电池模块100a而是在相反方向上流动，从而能够泄漏到电池组框架1000a的外部。因此，根据实施例的电池组1000可以防止被从电池模块100a和100b中的每一个排出的气体损坏。

如图6所示，在阻燃构件(或阻火构件)500被安装在第一端板301的第一孔301a、第二端板302的第二孔302a以及盖402的出口402b中的情况下，如果在通过第一孔301a和第二孔302a以及出口402b排出的气体中包括火焰，则可以进一步阻挡火焰。该阻燃构件500可以配置有由具有良好导热性的铜材料制成的网状结构。

图6示出了阻燃构件500被安装在第一端板301的第一孔301a、第二端板302的第二孔302a以及盖402的出口402b中的状态，但是本公开不一定限于此，并且阻燃构件可以被安装在第一孔301a、第二孔302a和出口402b中的至少一者中。

图7是示出根据本公开的另一实施例的电池模块600的局部分解透视图，并且图8是示出图7的电池模块的结合状态的透视图。图7和图8的电池模块600的结构与图1和图3的电池模块100的结构相同，而仅在壳体的模块框架的结构上不同。在下文中，为了方便解释，将仅详细描述壳体的模块框架，并且相同的附图标记将用于与图1和图3的电池模块100的那些元件相同的元件。

根据图7和图8的实施例的壳体700的模块框架710由一对宽表面710a、一对窄表面710b和侧面710c的组合构成的四边形管状结构形成。因此，模块框架710的面对侧面710c的一部分被配置为开口。另外，第二孔7010c被设置在模块框架710的一个侧面710c上。第二孔7010c可以具有与设置在图1和图3的第二端板302中的第二孔302a对应的尺寸和形状。模块框架710可以通过冲压工艺等被配置为一体。

第一端板301在开口侧被设置并固定到模块框架710，并且作为排出引导构件400的盖402在覆盖第二孔7010c的同时固定到模块框架710的侧面710c。

如上所述配置的图7和图8的电池模块600也被配置为如图5所示的电池组，并且可以减少或防止由从电池模块600排出的气体所引起的损坏。

另外，由于如图6所示的阻燃构件也可以被应用到图7和图8的电池模块600，所以也可以防止由于火焰导致的对电池模块的损坏。

如上所述的根据实施例的电池模块或电池组可以被应用于各种装置。这样的装置可以被应用于例如电动自行车、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，并且可以应用于可以使用二次电池的各种装置。

尽管上面已经详细描述了本公开的优选实施例，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如所附权利要求中限定的本公开的基本概念进行各种修改和改进，这也落入本公开的范围内。

【附图标记说明】

100、600：电池模块

120：电池单体堆

150、700：壳体

200、710：模块框架

301：第一端板

302：第二端板

301a：第一孔

302a、7010c：第二孔

710c：侧面

Claims (19)

1.一种电池模块，包括：

壳体，所述壳体容纳堆叠有多个电池单体的电池单体堆，并且包括设置为彼此相对的一对孔；以及

排出引导构件，所述排出引导构件在覆盖所述一对孔中的任意一个的同时在所述壳体的内部和外部形成气流通路。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述壳体包括模块框架，所述模块框架包括设置为与用于容纳所述电池单体堆的内部空间相对的开口；以及分别在覆盖所述开口的同时结合到所述模块框架的第一端板和第二端板，

所述一对孔包括设置在所述第一端板中的第一孔；以及设置在所述第二端板中的第二孔，以及

排出引导构件，所述排出引导构件在覆盖所述第一孔和所述第二孔中的任意一个的同时安装在所述壳体中。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述排出引导构件包括与任意一个孔连通的内部空间以及使内所述部空间暴露于壳体的外部的出口，并且包括被安装在所述第一端板和所述第二端板中的任意一个端板上的盖。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中：

所述模块框架具有包括设置为彼此相对的一对宽表面以及设置为彼此相对的一对窄表面的四边形管状形状，并且

所述盖被安装在所述任意一个端板上，所述出口被设置在所述模块框架的四个表面中的至少一个表面上。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述出口的面积小于所述任意一个孔的面积。

6.根据权利要求4所述的电池模块，其中，从所述壳体的内部通过所述出口排出的气体排出方向与从所述壳体的内部通过所述第一孔和所述第二孔中的另一孔排出的气体排出方向被配置为面对相同的方向。

7.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述盖包括：

第一盖部，所述第一盖部具有配置为使得通过所述任意一个孔排出的气体在第一方向上被引导的第一内部空间，并且所述第一盖部被固定到所述任意一个端板；以及

第二盖部，所述第二盖部具有配置为使得通过所述第一内部空间排出的气体在第二方向上被引导并且通过所述出口排出的第二内部空间，并且所述第二盖部被连接到所述第一盖部。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述第二盖部被固定到所述模块框架的任意一个表面。

9.根据权利要求3所述的电池模块，其中，在所述第一孔、所述第二孔和所述出口中的至少一者中安装有阻燃构件。

10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体包括：

模块框架，所述模块框架具有开口并且在其中容纳所述电池单体堆；以及

端板，所述端板在覆盖所述开口的同时结合到所述模块框架，并且

所述一对孔包括：

设置在所述端板中的第一孔；以及

设置在所述模块框架的设置为与所述端板相对的一部分中的第二孔。

11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述排出引导构件包括与所述第二孔连通的内部空间以及使所述内部空间暴露于所述壳体的外部的出口，并且包括被安装在所述模块框架的一部分上的盖。

12.根据权利要求11所述的电池模块，其中：

所述模块框架具有包括设置为彼此相对的一对宽表面、设置为彼此相对的一对窄表面以及设置有与所述开口相对的所述第二孔的侧面的四边形管状形状，并且

所述盖被安装在所述模块框架的侧面上，所述出口被设置在所述一对宽表面和所述一对窄表面中的至少一者上。

13.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述出口的面积小于所述第二孔的面积。

14.根据权利要求12所述的电池模块，其中，从所述壳体的内部通过所述出口排出的气体排出方向与从所述壳体的内部通过所述第一孔排出的气体排出方向被配置为面对相同的方向。

15.根据权利要求11所述的电池模块，其中，所述盖包括：

第一盖部，所述第一盖部具有配置为使得通过所述第二孔排出的气体在第一方向上被引导的第一内部空间，并且所述第一盖部被固定到所述模块框架的侧面；以及

第二盖部，所述第二盖部具有配置为使得通过所述第一内部空间排出的气体在第二方向上被引导，并且通过所述出口排出的第二内部空间，并且所述第二盖部被连接到所述第一盖部。

16.根据权利要求15所述的电池模块，其中，所述第二盖部被固定到所述模块框架的一对宽表面和一对窄表面中的至少一个表面。

17.根据权利要求11所述的电池模块，其中，在所述第一孔、所述第二孔和所述出口中的至少一者中安装有阻燃构件。

18.一种电池组，包括：

权利要求1至9中的任一项所述的多个电池模块；以及

包围所述多个电池模块的电池组框架，

其中，在所述多个电池模块中，沿着一个方向对准的第一电池模块和第二电池模块被设置为使得所述第一电池模块和所述第二电池模块各自的排出引导构件面对彼此。

19.一种电池组，包括：

权利要求10至17中的任一项所述的多个电池模块；以及

包围所述多个电池模块的电池组框架，

其中，在所述多个电池模块中，沿着一个方向对准的第一电池模块和第二电池模块被设置为使得所述第一电池模块和所述第二电池模块各自的排出引导构件面对彼此。