CN117378077A - 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和车辆 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例的电池模块的特征在于包括：至少一个电池单体；模块壳，所述模块壳用于容纳所述至少一个电池单体；至少一个防泄漏罩盖，所述防泄漏罩盖被设置在所述模块壳中，用于在所述至少一个电池单体的异常状况的情况下防止火焰或火花发生泄漏；以及灭火剂喷射单元，所述灭火剂喷射单元被设置到所述至少一个防泄漏罩盖，并且在异常状况期间将灭火剂排放到所述模块壳中。

Description

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 的能量存储系统和车辆

技术领域

本公开涉及电池模块、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和车辆。

本申请要求2021年12月27日在韩国提交的韩国专利申请号10-2021-0188505的优先权，其公开内容以引用方式并入本文中。

背景技术

二次电池根据产品组和诸如高能量密度这样的电气特性而具有高适用性，因此二次电池通常不仅应用于移动设备，而且还应用于由电源驱动的电动车辆(EV)或混合动力车辆(HEV)。因为二次电池可以从根本上减少化石燃料的使用，并且不产生任何伴随能量消耗而来的副产品，所以二次电池作为一种用于提高生态友好性和能量效率的新型替代能量源正在受到关注。

目前广泛使用的二次电池类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。单位二次电池单体、即单位电池单体的操作电压在从约2.5V至约4.5V的范围内。因此，当需要更高的输出电压时，可以通过串联连接多个电池单体来构造电池组。另外，可以通过根据电池组所需的充电/放电容量并联连接多个电池单体来构造电池组。因此，电池组中所包括的电池单体的数量可以根据所需的输出电压和/或充电/放电容量以各种方式设置。

同时，当通过串联/并联连接多个电池单体来构造电池组时，一般来说，首先构造包括至少一个电池单体的电池模块，并且使用所述至少一个电池模块并且添加其它部件来构造电池组或电池架。

常规的电池模块通常包括彼此堆叠的多个电池单体和容纳所述多个电池单体的模块壳体。在这种常规电池模块的情况下，当由于异常状况在多个电池单体中的特定电池单体中发生过热时，由于过热的电池单体产生热失控，因此过热的电池单体中所产生的热量被传递到相邻的电池单体，从而导致诸如电池模块发生爆炸这样的更大风险。

因此，需要找到一种方法来提供当电池单体中发生异常状况时能够防止热失控的电池模块、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和车辆。

发明内容

技术问题

本公开被设计用于解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种能够在电池单体中发生异常状况时防止热失控的电池模块、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和车辆。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，包括：至少一个电池单体；模块壳，其容纳所述至少一个电池单体；至少一个防泄漏罩盖，其设置在所述模块壳中，以在所述至少一个电池单体的异常状况的情况下防止火焰或火花的泄漏；以及灭火剂注射单元，其设置到所述至少一个防泄漏罩盖，并被构造成在异常状况的情况下将灭火剂注射到所述模块壳中。

所述防泄漏罩盖可以设置多个，并且多个防泄漏罩盖可以置放成使得所述至少一个电池单体被置于所述多个防泄漏罩盖之间。

多个防泄漏罩盖可以设置在所述模块壳的两侧的边缘部分上。

所述多个防泄漏罩盖可以具有能够容纳火焰或火花的预定空间。

所述多个防泄漏罩盖可以被设置在这样的方向上：在异常状况的情况下，其面对火焰或火花的移动方向。

所述灭火剂注射单元可以设置到多个防泄漏罩盖中的至少一个。

所述灭火剂注射单元可以设置成穿过多个防泄漏罩盖中的至少一个。

所述灭火剂注射单元可以包括：注射单元本体，其包含灭火剂，并设置在所述模块壳的外部；以及注射喷嘴，其连接到所述注射单元本体，并被构造成穿过多个防泄漏罩盖中的至少一个。

所述注射喷嘴可以置放成面对多个防泄漏罩盖内的所述至少一个电池单体，并且被构造成在异常状况的情况下朝向所述至少一个电池单体喷射灭火剂。

所述灭火剂注射单元可以设置多个，并且多个灭火剂注射单元可以置放成彼此面对，并且所述至少一个电池单体被置于所述多个灭火剂注射单元之间。

灭火剂可以被提供为灭火液体或灭火气体。

此外，本公开提供了一种电池组，其包括：根据上述实施例的至少一个电池模块；以及电池组壳，其容纳所述至少一个电池模块。

此外，本公开提供了一种包括根据上述实施例的至少一个电池组的能量存储系统。

此外，本公开提供了一种包括根据上述实施例的至少一个电池组的车辆。

有益效果

根据如上所述的各种实施例，可以提供当电池单体中发生异常状况时能够防止热失控的电池模块、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和车辆。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供对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是用于解释根据本公开实施例所述的电池模块的视图。

图2是图1的电池模块的分解立体图。

图3是图1的电池模块的剖视图。

图4是图3的电池模块的主要部分的放大图。

图5和图6是用于解释当异常状况发生时、图1的电池模块的热失控防止机制的视图。

图7是用于解释根据本公开另一实施例所述的电池模块的视图。

图8是用于解释根据本公开实施例所述电池组的视图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施例。提供这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域普通技术人员完全传达本公开的概念，并且本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于本文中阐述的实施例。此外，为了帮助理解本公开，附图不是按比例绘制的，而是可能夸大了一些部件的尺寸。

图1是用于解释根据本公开实施例所述电池模块的视图，图2是图1的电池模块的分解立体图，图3是图1的电池模块的剖视图，并且图4是图3的电池模块的主要部分的放大图。

参考图1至图4，电池模块10可以包括电池单体100、模块壳200、防泄漏罩盖400和灭火剂注射单元500。

所述电池单体100是二次电池，并且可以被设置为袋型二次电池、棱柱形二次电池或圆柱形二次电池。在下文中，在本实施例中，所述电池单体100将被描述为作为袋型二次电池来提供。

所述电池单体100可以包括：电极组件；容纳所述电极组件的电池壳；以及电极引线150，所述电极引线突出到所述电池壳之外，并且连接到所述电极组件。所述电极引线150感测所述电池单体100的电压，并且可以与安装到稍后描述的模块壳200的汇流条组件(未示出)相联接。

可以设置至少一个或多个所述电池单体100。在下文中，在该实施例中，所述电池单体100被限制性地描述为以堆叠方式设置多个，以彼此电连接。

在该实施例中，所述模块壳200可以容纳所述至少一个电池单体100或多个电池单体100。为此，可以在所述模块壳200中提供能够容纳多个电池单体100的容纳空间。

所述防泄漏罩盖400被设置在所述模块壳200内，并且可以在所述至少一个电池单体100发生异常状况下防止火花或火焰F的泄漏。

可以设置多个所述防泄漏罩盖400。多个防泄漏罩盖400可以被置放成使得所述至少一个电池单体100被置于所述防泄漏罩盖之间。

多个防泄漏罩盖400可以设置在所述模块壳200的两侧的边缘部分上。多个防泄漏罩盖400可以设置在这样的方向上：在异常状况下，其面对火焰或火花F的移动方向。

多个防泄漏罩盖400可以具有能够容纳火焰或火花F的预定空间450。所述预定空间450可以被设置成能够容纳火焰或火花F的预定形状。例如，所述预定空间450可以以凸出的方式形成在所述模块壳200的边缘区域中，以在内部形成预定空间。

所述灭火剂注射单元500被设置到所述至少一个防泄漏罩盖400，并且可以在异常状况的情况下将灭火剂550注射到所述模块壳200中。具体地，所述灭火剂注射单元500可以设置到多个防泄漏罩盖400中的至少一个。

所述灭火剂注射单元500可以设置成穿过多个防泄漏罩盖400中的至少一个，并且被置放在所述防泄漏罩盖400的、所述灭火剂注射单元500所穿过的空间450中。

可以设置多个所述灭火剂注射单元500。多个灭火剂注射单元500可以被置放成彼此面对，并且所述至少一个电池单体100被置于所述灭火剂注射单元之间。所述灭火剂注射单元500可以被设置为多个，并且可以被置放在每个防泄漏罩盖400处。

多个灭火剂注射单元500中的每一个可以包括注射单元本体510、注射喷嘴530和灭火剂550。

所述注射单元本体510包含所述灭火剂550，并且可以被设置在所述模块壳200的外部。所述注射单元本体510可以连接到用于供应所述灭火剂550的灭火剂供应单元(未示出)。

所述注射喷嘴530被连接到所述注射单元本体510，并且可以穿过多个防泄漏罩盖400中的至少一个。所述注射喷嘴530被置放成面对多个防泄漏罩盖400的空间450内的至少一个电池单体100，并且在异常状况的情况下可以朝向所述至少一个电池单体100喷射灭火剂550。

所述灭火剂550可以包括能够灭火的液体或气体材料，诸如灭火液体或灭火气体。本公开不限于此，并且所述灭火剂550当然可以提供为能够熄灭火灾等的其它类型的材料或者这些材料的混合物。

在下文中，将更详细地描述当根据该实施例所述的电池模块10中发生异常状况时的热失控防止机制。

图5和图6是用于解释当异常状况发生时、图1的电池模块的热失控防止机制的视图。

参考图5和图6，在所述电池模块10的电池单体100中的至少一个中，由于异常状况所引起的过热，可能发生可能导致火灾等的危险情况。

在所述电池模块10的模块壳200内发生异常状况的电池单体100中产生的火焰或火花F被所述防泄漏罩盖400阻挡，从而可以防止从所述模块壳200中泄漏出来。也就是说，所述防泄漏罩盖400可以通过阻挡火焰或火花F与所述模块壳200外部的氧气来抑制诸如热失控或火灾这样的危险情况。

此外，由火焰或火花F产生的颗粒或残留物可以留存在所述防泄漏罩盖400的空间450中，并积聚在所述空间450中，而不会逸出到所述模块壳200的外部。也就是说，所述防泄漏罩盖400可以以被动方式抑制热失控和火灾。

在这种情况下，具有被置放在所述防泄漏罩盖400内的注射喷嘴530的灭火剂注射单元500可以通过所述注射喷嘴530来注射灭火剂550。也就是说，所述灭火剂注射单元500可以以主动方式抑制热失控和火灾。

因此，根据该实施例所述的电池模块10可以在异常状况的情况下通过所述防泄漏罩盖400和所述灭火剂注射单元500以被动方式和主动方式两种方式来抑制热失控或火灾，因此可以显著降低在所述电池模块10发生异常状况的情况下可能引起的热失控或火灾的风险。

图7是用于解释根据本公开另一个实施例所述的电池模块的视图。

参考图7，所述电池模块20可以包括多个灭火剂注射单元505。所述多个灭火剂注射单元505分别设置到所述电池模块20的前部和后部，并且可以设置在前边沿的四个角和后边沿的四个角处。

因此，可以在考虑所述电池模块20的容量或模块壳的形状的情况下适当地设定所述灭火剂注射单元505的位置和数量，以便最小化所述电池模块20的热失控。

图8是用于解释根据本公开实施例所述电池组的视图。

参考图8，电池组1可以包括至少一个或多个先前实施例所述的电池模块10和用于容纳所述至少一个或多个电池模块10的电池组壳50。

可以提供至少一个或多个电池组1来作为能量存储系统或车辆的能源。此外，除了能量存储系统或车辆之外，还可以将所述电池组1设置在使用二次电池的其它设备、仪器和设施中。

因此，包括所述电池组1的设备、仪器和装备(诸如根据本实施例所述的包括电池组1的能量存储系统或车辆)可以实现具有上述电池模块10的所有优点的、诸如能量存储系统或车辆这样的设备、仪器、设施等。

根据如上所述的各种实施例，可以提供当电池单体中发生异常状况时能够防止热失控的电池模块10、20、包括所述电池模块10、20的电池组1以及包括所述电池组1的能量存储系统和车辆。

虽然已经示出和描述了本公开的优选实施例，但是本公开不限于上述具体实施例，在不脱离如由权利要求书限定的本公开的主旨的情况下，可以由本公开所属领域的普通技术人员进行各种修改，并且这些修改不应当从本公开的技术特征或前景单独地理解。

Claims (14)

1.一种电池模块，包括：

至少一个电池单体；

模块壳，所述模块壳容纳所述至少一个电池单体；

至少一个防泄漏罩盖，所述至少一个防泄漏罩盖设置在所述模块壳中，以在所述至少一个电池单体发生异常状况的情况下防止火焰或火花的泄漏；和

灭火剂注射单元，所述灭火剂注射单元被设置到所述至少一个防泄漏罩盖，并且被构造成在异常状况的情况下将灭火剂注射到所述模块壳中。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述防泄漏罩盖被设置为多个，并且

其中，多个所述防泄漏罩盖被置放成使得所述至少一个电池单体被置于所述多个防泄漏罩盖之间。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述多个防泄漏罩盖被设置在所述模块壳的两侧的边缘部分上。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述多个防泄漏罩盖具有能够容纳火焰或火花的预定空间。

5.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述多个防泄漏罩盖被设置在这样的方向上：在异常状况的情况下，其面对火焰或火花的移动方向。

6.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述灭火剂注射单元被设置到所述多个防泄漏罩盖中的至少一个防泄漏罩盖。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述灭火剂注射单元被设置成穿过所述多个防泄漏罩盖中的至少一个防泄漏罩盖。

8.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述灭火剂注射单元包括：

注射单元本体，所述注射单元本体包含所述灭火剂，并且被设置在所述模块壳的外部；和

注射喷嘴，所述注射喷嘴被连接到所述注射单元本体，并且被构造成穿过所述多个防泄漏罩盖中的至少一个防泄漏罩盖。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述注射喷嘴被置放成面对所述多个防泄漏罩盖内的所述至少一个电池单体，并且被构造成在异常状况的情况下朝向所述至少一个电池单体注射所述灭火剂。

10.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述灭火剂注射单元被设置为多个，并且

其中，所述多个灭火剂注射单元被置放成彼此面对，并且所述至少一个电池单体被置于所述多个灭火剂注射单元之间。

11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述灭火剂被提供为灭火液体或灭火气体。

12.一种电池组，包括：

至少一个根据权利要求1所述的电池模块；和

电池组壳，所述电池组壳容纳所述至少一个电池模块。

13.一种能量存储系统，所述能量存储系统包括至少一个根据权利要求12所述的电池组。

14.一种车辆，所述车辆包括至少一个根据权利要求12所述的电池组。