CN118056326A - 将排气通道和冷却通道集成的电池模块、包括该电池模块的电池组和制造该电池模块的方法 - Google Patents

将排气通道和冷却通道集成的电池模块、包括该电池模块的电池组和制造该电池模块的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118056326A
CN118056326A CN202380013866.3A CN202380013866A CN118056326A CN 118056326 A CN118056326 A CN 118056326A CN 202380013866 A CN202380013866 A CN 202380013866A CN 118056326 A CN118056326 A CN 118056326A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling
battery module
passage
battery
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202380013866.3A
Other languages
English (en)
Inventor
朴柱勋
金广模
成准烨
郑惠美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of CN118056326A publication Critical patent/CN118056326A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

根据本发明的一种电池模块包括：多个电池电芯；模块外壳，所述模块外壳将所述多个电池电芯容纳在其中并且在其至少一侧上具有排气孔；以及冷却和排放单元，所述冷却和排放单元在单个主体中一体地具有排气通道和冷却通道，所述排气通道形成与所述排气孔连通的气体的移动路径，并且所述冷却通道形成冷却剂移动路径，并且所述冷却和排放单元设置在所述模块外壳的外侧。

Description

将排气通道和冷却通道集成的电池模块、包括该电池模块的 电池组和制造该电池模块的方法
技术领域
本公开涉及一种电池模块，并且更具体地，涉及这样一种电池模块，在该电池模块中，用于耗散从该电池模块产生的热量的冷却装置和用于在热失控的情况下排放气体的排气装置被形成为单个部件。
本申请要求在韩国于2022年5月24日提交的韩国专利申请No.10-2022-0063317的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入本文中。
背景技术
由于二次电池显著地减少了化石燃料的使用并且不从能量的使用产生副产物，因此二次电池作为具有生态友好性和能量效率的新能源而受到关注。
因此，在各种类型的装置中二次电池的使用正在增加。例如，二次电池不仅用作诸如无线移动设备或可穿戴设备的小型多功能产品的能量源，而且用作电动车辆和混合电动车辆或能量存储系统(ESS)的能量源，所述电动车辆和所述混合电动车辆被提议作为汽油车辆和柴油车辆的替代品。
近年来广泛使用的锂二次电池具有每个电池约2.5V至4.5V的工作电压。因此，需要大容量和高输出的电动车辆或能量存储系统使用包括串联和/或并联连接的锂二次电池的电池模块和包括串联和/或并联连接的电池模块的电池组作为能量源。
一个电池模块中的锂二次电池的数量或一个电池组中的电池模块的数量可根据电动车辆所需的电池组的输出或容量而增加。
在发生火灾和爆炸的情况下，对包括多个锂二次电池的电池组的损坏可能更严重。
例如，当在特定电池模块中发生诸如锂二次电池之间的短路或异常温度升高的事件时，在锂二次电池中可能产生大量的排放气体，并且当劣化变得更严重时，可能发生包括电极活性材料和铝颗粒的火焰和高温火花，并且火焰和高温火花可能与排放气体一起从相应的电池模块中喷出。喷出的火焰和高温火花对与发生火灾的电池模块相邻的其他电池模块造成热损坏，加速了火灾向其他电池模块的蔓延。
因此，由于确保火灾安全性对于用于车辆的电池组十分重要，所以必须将排放气体排出到电池模块外，同时防止火焰或火花逸出，以便防止或延迟电池模块的火势蔓延或爆炸风险。此外，重要的是通过耗散在充电/放电期间从电池电芯产生的热量来将电池电芯保持在最佳温度。
为此，近来，电池模块包括排气装置和冷却装置。例如，如图1所示，排气装置2可以被配置成使得它被安装在电池模块1的顶部上并且排气装置2的内部与电池模块1的内部连通。排气装置2用于排放气体，同时抑制电池模块1中发生火灾时火焰的泄漏。另外，冷却装置3安装在电池模块1的底部上，具有用于冷却水在内部流动的流动通道，并且被配置成通过冷却水与电池电芯之间的间接接触从电池电芯吸收热量。
然而，从电池模块的工艺/成本/节拍时间/尺寸优化的角度来看，将作为单独的且不同的部件的排气装置2和冷却装置3应用于每个电池模块是低效的。
因此，需要开发一种新的单个部件，其具有两个不同部件(排气装置和冷却装置)的组合结构，以简化电池模块的组装过程并减少成本和时间以及最终产品的体积。
发明内容
技术问题
本公开被设计为解决上述问题，并且因此本公开旨在提供一种具有新的单个部件的电池模块以及一种用于制造该电池模块的方法，排气装置和冷却装置结合到该新的单个部件中。
本公开所要解决的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员从以下描述中将清楚地理解这些和其他问题。
技术方案
根据本公开的一种电池模块，该电池模块可以包括：多个电池电芯；模块外壳，所述模块外壳容纳所述多个电池电芯并且在至少一侧上具有排气孔；以及冷却和排放单元，所述冷却和排放单元包括一体地形成为单个主体的排气通道和冷却通道，并且所述冷却和排放单元设置在所述模块外壳的外侧上，其中，所述排气通道形成与所述排气孔连通的气体移动路径，并且所述冷却通道形成冷却介质移动路径。
所述冷却和排放单元可以包括：通道板，所述通道板具有在第一表面中的所述排气通道和在与所述第一表面相反的第二表面中的所述冷却通道；以及盖板，所述盖板覆盖所述第一表面和所述第二表面中的任一个并且联接至所述通道板。
所述第一表面可以具有在预定区域中凸起地突出的凸出部分(embossedportion)，并且所述排气通道可以设置在由所述凸出部分围绕的区域中。
所述冷却通道可以在所述第二表面中与所述第一表面的所述凸出部分相反地形成，并且可以是沿着所述凸出部分的形状从所述第二表面的表面凹入地凹陷的区域。
所述通道板可以由金属制成。
所述盖板可以覆盖所述通道板的第一表面，并且所述通道板的第二表面可以被布置成面向所述模块外壳的外表面。
所述冷却和排放单元可以具有进气口，所述通道板的接触所述模块外壳的外表面的部分通过所述进气口在厚度方向上开口，使得所述进气口在垂直方向上与所述模块外壳的所述排气孔匹配。
所述进气口和所述排气通道可以彼此连通，并且所述排气通道可以具有以弯曲图案(serpentine pattern)从所述通道板的一端延伸到另一端的路径，并且在另一端处可以设置与外部连通的出气口。
所述冷却和排放单元可以包括在所述冷却通道的一侧上的冷却介质入口和在所述冷却通道的另一侧上的冷却介质出口。
所述冷却介质入口或所述冷却介质出口可以由所述第二表面的边缘的预设部分与所述模块外壳的外表面之间的间隙形成。
所述冷却和排放单元可以联接到所述模块外壳的顶部。
所述冷却和排放单元可以联接到所述模块外壳的至少一侧。
根据本公开的另一方面，可以提供一种包括上述电池模块的电池组。
根据本公开的又一个方面，可以提供一种用于制造所述电池模块的方法，该方法包括以下步骤：将所述多个电池电芯容纳在所述模块外壳中；制备所述冷却和排放单元；以及将所述冷却和排放单元联接到所述模块外壳的外表面，其中，所述冷却和排放单元的制备包括冲压过程，所述冲压过程将平坦的金属板放置在上模具和下模具之间，并且使用所述上模具和所述下模具在竖直方向上按压所述金属板以形成所述通道板，所述通道板包括在所述金属板的一个表面中的所述排气通道和在所述金属板的相反表面中的所述冷却通道，从而形成所述通道板。
所述冷却和排放单元的制备还可以包括将所述盖板附接到所述通道板的一个表面的过程。
所述联接可以包括使用焊接、螺栓连接、钩挂或粘合中的至少一种联接方法将所述冷却和排放单元附接到所述模块外壳的具有所述排气孔的外表面的过程。
有益效果
根据本公开的一个方面，可以提供具有新的单个部件的电池模块，排气装置和冷却装置结合到该新的单个部件中。
更具体地，当与包括作为单独且不同的部件的排气装置和冷却装置的电池模块相比时，根据本公开的将排气装置和冷却装置结合到其中的冷却和排放单元可以简化电池模块的组装过程并且减少成本和时间以及最终产品的体积。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据本公开和附图将清楚地理解这些和其他效果。
附图说明
图1是示意性地示出根据现有技术的包括排气装置和冷却装置的电池模块的构造的图。
图2是根据本公开的实施方式的除了冷却和排放单元之外的电池模块的局部分解立体图。
图3是根据本公开的实施方式的电池模块的示意性立体图。
图4是图3的电池模块中的冷却和排放单元的分解立体图。
图5是示出图4的通道板的第一表面的图。
图6是示出图4的通道板的第二表面的图。
图7是根据本公开的另一实施方式的电池模块的示意性立体图。
图8是根据本公开在金属板的前表面和后表面中分别形成排气通道和冷却通道的过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施方式。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，在此描述的实施方式和附图中的图示是描述本公开的技术方面的本公开的示例性实施方式，并且不旨在是限制性的，并且因此应当理解，在提交本申请时可以做出各种其他等同和修改。
图2是根据本公开的实施方式的除了冷却和排放单元之外的电池模块的局部分解立体图，图3是根据本公开的实施方式的电池模块的示意性立体图，并且图4是图3的电池模块中的冷却和排放单元的分解立体图。
参见图1至图4，根据本公开的实施方式的电池模块10包括：电芯组件100，其包括多个堆叠的电池电芯111；模块外壳200；以及冷却和排放单元300。
如下面详细描述的，根据本公开的电池模块10包括冷却和排放单元300，以在电池电芯111中发生热失控时耗散从电池模块10产生的热量并排放气体，同时防止火焰泄漏。具体地，根据本公开的冷却和排放单元300可以是组合了应用于传统电池模块(参见图1)的冷却装置3(在相应技术领域中被称为散热器)和排气装置2的单个部件，并且可以在正常情况下执行冷却功能，并且可以在发生热事件时用作排气通道。
下面将详细描述具有冷却和排放单元300的电池模块10。
如图2所示，电池模块10包括电芯组件100和模块外壳200，所述电芯组件100包括电池电芯111和用于电连接电池电芯111的汇流条框架组件，所述模块外壳200容纳电芯组件100。
电池电芯111可包括袋型电池电芯111。袋型电池电芯111是包括电极组件、袋外壳和一对电极引线112的电池电芯，所述袋外壳容纳电极组件，所述一对电极引线112连接到电极组件，所述一对电极引线从袋外壳延伸并用作电极端子。该对电极引线112可以在电池电芯111的长度方向(±X方向)上的相反方向或相同方向上延伸。
如图2所示，袋型电池电芯111沿形成电芯堆叠件110的方向上直立地堆叠，并且电芯堆叠件110插入到模块外壳200中。另外，袋型电池电芯111是可容纳在电池模块10中的电池电芯111的示例。也就是说，任何其它类型的电池电芯可以容纳在模块外壳中。例如，可以容纳在模块外壳中的电池电芯可以包括在申请之前公布的任何类型的电池电芯(例如，圆柱形电池电芯、棱柱形电池电芯等)。
汇流条框架组件包括汇流条框架120和汇流条130。
汇流条框架120可以由电绝缘材料通过注射成型形成，并且大致呈覆盖电芯堆叠件110的前侧或后侧的板的形状，并且可以具有多个引线槽以将电池电芯111的电极引线112插入到汇流条框架120中或从汇流条框架120中拔出。
汇流条130可以形成为导电材料(例如，铜、铝、镍)的金属杆的形状，并且可以固定地安装在汇流条框架120的外表面上。汇流条130可以沿与电池电芯111的堆叠方向相同的方向设置在汇流条框架120上，并且电池电芯111可以通过将从汇流条框架120穿过引线槽引出的电极引线112焊接到相应的汇流条130而串联和/或并联连接。
模块外壳200可以是用于保护电芯组件100免受外部环境影响的部件。
根据本实施方式的模块外壳200包括容纳电芯组件100的外壳体210和覆盖汇流条框架120的组装部分并联接到外壳体210的端盖220。模块外壳200由具有高机械强度的金属制成，但是可以由具有高机械强度和耐热性的任何材料制成。
如图2所示，外壳体210可以形成为矩形管的形状，外壳体210包括顶板211、底板212和两个侧板213、214，并具有沿长度方向的两个开口端和中空的中心。电芯组件100可以通过滑动或过盈配合插入到外壳体210中。另外，在本实施方式中，外壳体210通过一体地形成顶板211、底板212和两个侧板213、214而形成为矩形管的形状，但是另选地，例如，外壳体210可以通过将底板212和两个侧板213、214组合成“U形框架”并将“U形框架”焊接到顶板211的顶部而形成。在这种情况下，电芯组件100被放置在“U形框架”中，电芯组件100的顶部被顶板211覆盖，并且顶板211的边缘被焊接到“U形框架”的顶部。
端盖220可以被构造成覆盖电连接到电极引线112的汇流条框架组件，并且边缘可以通过焊接和/或卡扣配合联接到外壳体210的开口端。另外，为了与汇流条框架组件电绝缘，端盖220可以例如由内侧上的绝缘材料制成，或者在内表面上涂覆有绝缘片。
另外，电池电芯111在充电/放电期间通过电化学反应产生热量，并且在热失控的情况下，伴随着异常快速的温度升高，火焰、火花和气体可能从电池电芯111中喷出(火花是指包括电极活性材料和铝颗粒的高温颗粒)。在这种情况下，当火焰和火花从电池模块10释放时，它们可以例如作为火源作用在另一个相邻的电池模块10上。因此，为了防止火势蔓延，需要防止火焰和火花从电池模块10泄漏出。然而，当气体被捕集在电池模块10中时，内部压力迅速升高，导致电池模块10的破坏或爆炸，并且因此，需要将气体适当地排出电池模块10。
根据本公开的电池模块10包括排气孔215以在电池电芯111中的热失控的情况下排气。具体地，排气孔215可以设置在外壳体210的顶板211中，如图2所示。在袋型电池电芯111的情况下，在充电/放电期间电极引线112的周围温度最高，并且当发生热失控时，存在气体可从对应区域排出的高可能性。在本实施方式中，排气孔215设置在模块外壳200的靠近电池电芯111的电极引线112的顶板211的边缘附近。另外，可以在排气孔215中安装金属网(未示出)。金属网可用于在气体通过排气孔215时阻挡火焰或火花。
虽然本实施方式示出了一个排气孔215，但是可以设置多个排气孔215，并且可以将多个排气孔215设置在不同于本实施方式的位置处。
沿向上的方向从模块外壳200通过排气孔215逸出的气体可进入图3所示的冷却和排放单元300，沿冷却和排放单元300中的排气通道312移动，并最终通过冷却和排放单元300的出气口317排出。
具体地，冷却和排放单元300被配置成当气体沿着排气通道312移动时通过与冷却水间接接触来冷却气体。因此，当气体离开电池模块10时，由于其温度不高，因此其可能不会对其它相邻的电池模块10造成严重的热损坏。
在下文中，将更详细地描述冷却和排放单元300。
冷却和排放单元300包括整体形成为单个主体的排气通道312和冷却通道314，其中排气通道312与模块外壳200的排气孔215连通，并且冷却通道314形成冷却介质的移动路径。冷却和排放单元300设置在模块外壳200的外侧(即，本实施方式中的模块外壳200的顶板211)。
即，如图3和4所示，冷却和排放单元300可以具有与模块外壳200的顶板211相对应的尺寸，并且可以安装在模块外壳200的顶板211上，使得进气口316在竖直方向上与排气孔215匹配。当冷却和排放单元300安装在模块外壳200的顶板211上时，气体可以从排气孔215通过进气口316进入排气通道312，并且沿着排气通道312通过与进气口316相反的出气口317排出。
冷却通道314是指冷却介质可以在其中流动的通道，并且具有与排气通道312空间分离的结构以防止冷却介质进入排气通道312。冷却介质可以包括冷却水，并且冷却介质进入冷却和排放单元300的冷却通道314，如图3中的C1和C3所示，并且与图6的示例性配置类似，通过在沿着冷却通道314移动的同时与介于其间的模块外壳200的顶板211间接接触来冷却电池电芯。另外，冷却介质可以离开冷却和排放单元300，如图3中的C2和C4所示。
尽管为了方便未示出，但是冷却水供应管和冷却水排放管可以分别连接到冷却通道314的冷却介质入口301和冷却介质出口303。另外，来自电池模块10的热量可以通过冷却水的循环以“冷却水供应管→冷却通道314→冷却水排放管→热交换器→冷却水供应管→冷却通道314”的这种方式传递。
如图4所示，冷却和排放单元300包括通道板310和盖板320。
排气通道312和冷却通道314可分别设置在通道板310的两个表面中。例如，通道板310可以被配置成使得上表面用作排气通道312并且下表面用作冷却通道314。另外，通道板310具有进气口316，在与模块外壳200的顶板211接触的区域中，通道板310的与模块外壳200的排气孔215对应的部分通过该进气口316沿厚度方向开口。另外，通道板310可以由金属制成，并且优选地由具有高导热率的铝(Al)或铝合金制成。
盖板320可以联接或附接到通道板的上表面并且被配置成气密地封闭排气通道。盖板320可以由与通道板310相同的材料制成，或者例如可以由具有高耐热性的不锈钢(SUS)类材料或陶瓷类材料制成。
更具体地，通道板310可包括如图5所示的第一表面310a中的示例性构造的排气通道312，以及如图6所示的与第一表面310a相反的第二表面310b中的冷却通道314。
第一表面310a可以包括在预定区域中凸起地突出的凸出部分311，并且排气通道312可以形成在由凸出部分311围绕的区域中。
例如，通道板310的第一表面310a可以在两侧上包括高出中心区域的第一凸出部分311A和第二凸出部分311B，并且第一凸出部分311A和第二凸出部分311B可以沿通道板310的长度方向(X方向)以弯曲图案延伸。排气通道312可以设置在由第一凸出部分311A和第二凸出部分311B围绕的中心区域中。另外，可以在排气通道312中添加凸起部分以将气流分成分支。
盖板320可以附接至第一表面310a以气密地关闭排气通道312的开放顶部。具体地，本实施方式的盖板320(参见图4)可以包括主体部分321和弯曲部分322，所述主体部分321具有对应于第一表面310a的区域，所述弯曲部分322从主体部分321的边缘向下弯曲和延伸，并围绕进气口316所在的区域的上部和前侧(-X方向)。优选地，盖板320和通道板310可以通过焊接联接以确保密封性。
当盖板320联接到通道板310时，除了位于通道板310一端的进气口316和位于另一端的出气口317之外，排气通道312的其余部分可以完全关闭。因此，如图5中的G1所示，气体可以从模块外壳200的排气孔215通过进气口316进入排气通道312，沿着排气通道312移动并通过出气口317离开，如G2所示。另外，如图所示，排气通道312的宽度窄，并且具有以弯曲图案从通道板310的一端延伸到另一端的路径，这使得火焰或火花难以容易地逸出排气通道312。
另外，冷却通道314可以在通道板310的第二表面310b中与第一表面310a的凸出部分311相反地形成，如图6所示。此外，通过在第一表面310a中形成凸出部分311，冷却通道314可以是从第二表面310b的表面沿着凸出部分311的形状凹入地凹陷的区域。
即，冷却通道314在第二表面310b中设置成与第一表面310a的凸出部分311相反，并且排气通道312在第一表面310a中设置成与第二表面310b的第一冷却通道314A和第二冷却通道314B之间的凸起区域313相反。例如，当使用以与凸出部分311相同的形状凸出的模具冲压平坦的金属板时，排气通道312可以形成在金属板的一个表面中，并且冷却通道314可以类似于本实施方式形成在相反表面中。
当通道板310的具有冷却通道314的第二表面310b面对模块外壳200的上表面设置时，冷却通道314的开口下部(-Z方向)可以被模块外壳200的上表面覆盖。因此，冷却通道314的除了冷却介质入口301和冷却介质出口303之外的其余部分可以气密地关闭。这里，冷却介质入口301指的是冷却通道314的用于允许冷却介质进入冷却通道314的入口，并且冷却介质出口303指的是冷却通道314的用于允许冷却介质离开冷却通道314的出口。
如图6所示，第二表面310b的边缘的预设部分可以与模块外壳200的上表面间隔开，且其间具有预定间隙，以形成冷却介质入口301和冷却介质出口303。即，冷却介质入口301和冷却介质出口303可以通过沿±X方向加工通道板310的两个边缘的部分以不与模块外壳200的上表面接触而形成。
连接端口302可以安装在冷却介质入口301和冷却介质出口303中的每一个中。连接端口302可以用于容易地将外部管道(未示出)连接到冷却介质入口301或冷却介质出口303，并且可以有效地提高连接部的密封性。
通过根据本公开的实施方式的具有上述构造的冷却和排放单元300，在正常情况下，冷却水可以如图5中的C1、C3所示通过冷却介质入口301进入冷却通道314，并且如图6所示在沿着冷却通道314移动的同时冷却电池模块10，由此耗散来自电池模块10的热量。
另外，在电池电芯111中发生热失控的情况下，气体可以如图5中的G1所示从模块外壳200的排气孔215向上移动，通过进气口316进入排气通道312，沿着排气通道312移动并且通过出气口317离开冷却和排放单元300。在这种情况下，由于通道板310已经被冷却水冷却，气体可以在沿着排气通道312移动的同时被冷却。因此，根据本公开，由于气体在冷却到较低温度之后被排出电池模块10，所以可以降低由排气引起的其它相邻电池模块10或结构的着火风险。
随后，将参照图7简要描述根据本公开的另一实施方式的电池模块10A。
图7是根据本公开的另一实施方式的电池模块10A的示意性立体图。
与前述附图相同的附图标记表示相同的元件，并且在相同元件的描述中，省略了重复的描述，并且将描述本实施方式与上述实施方式之间的区别。
根据本公开的另一实施方式的电池模块10A可以包括在模块外壳200的至少一侧上的冷却和排放单元300。例如，排气孔215可以形成在模块外壳200的两侧，并且如图7所示，冷却和排放单元300可以附接到模块外壳200的两侧。在这种情况下，冷却和排放单元300的排气通道312和冷却通道314可以根据形成在模块外壳200的侧部上的排气孔215的位置和数量而改变。
另外，上述实施方式的冷却和排放单元300具有两个冷却介质入口301和两个冷却介质出口303，而本实施方式的冷却和排放单元300可被配置成具有一个冷却介质入口301和一个冷却介质出口303。即，(与图6的示例性构造不同)附接到模块外壳200的左侧的冷却和排放单元300可被配置成允许冷却水如图7中C5所示通过一个冷却介质入口301进入冷却通道314，沿冷却通道314移动并如C6所示通过一个冷却介质出口303离开。另外，附接到模块外壳200右侧的冷却和排放单元300可被配置成允许冷却水通过如图7中C7所示的一个冷却介质入口301进入冷却通道314，沿着冷却通道314移动并通过如C8所示的一个冷却介质出口303离开。
虽然上述实施方式示出了附接到模块外壳200的顶部和两侧的冷却和排放单元300的示例，但是本公开的保护范围不限于此。也就是说，冷却和排放单元300可以被配置成附接到模块外壳200的一侧或模块外壳200的底部。
在下文中，将简要描述用于制造根据本公开的电池模块10的方法。由于制造电池模块10的过程在本申请提交时已经广为人知，为了描述清楚，省略了对相应技术领域中已知的制造电池模块10的方法的一些描述，并且将描述主要技术特征。
用于制造根据本公开的电池模块10的方法包括以下步骤：将多个电池电芯111容纳在模块外壳200中，制备冷却和排放单元300，以及将冷却和排放单元300联接到模块外壳200的外表面。
如图8所示，制备冷却和排放单元300的步骤包括在上模具20和下模具30之间放置平坦的金属板的冲压过程。以及使用上模具20和下模具30在竖直方向上按压金属板以在金属板的一个表面中形成排气通道312并且在金属板的相反表面中形成冷却通道314以便形成通道板310。
这里，上模具20和下模具30中的任一个具有沿着预定形状的凸出表面，另一个具有凹陷表面。另外，预先设计的形状是指排气通道312或冷却通道314的预期形状。
当通道板310的形成完成时，可以执行用于将盖板320附接到通道板310的一个表面的过程。优选地，盖板320附接到通道板310的用作排气通道312的第一表面310a。在这种情况下，盖板320和通道板310可以例如通过焊接彼此联接。
当制备冷却和排放单元300时，使用焊接、螺栓连接、钩挂或粘合中的至少一种联接方法执行将冷却和排放单元300附接到具有排气孔215的模块外壳200的外表面的过程。
如上所述，在传统电池模块10中作为两个不同部件存在的排气装置和冷却装置可以通过冲压过程将排气通道312和冷却通道314结合到通道板310中，并将包括通道板310和盖板320的冷却和排放单元300附接到模块外壳200的外表面上而形成为单个部件。
另外，根据本公开的电池组(未示出)可以包括至少一个电池模块10。根据本公开的电池组可进一步包括用于全面控制至少一个电池模块10的充电/放电的主电池管理系统(BMS)、电流传感器、保险丝等以及容纳上述部件的电池组壳。
根据本发明的电池组可用于储能装置应用或汽车应用(例如，电动踏板车、电动车辆或电动混合动力车辆)。
虽然上文已经关于有限数量的实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且本领域技术人员显然可以在本公开的技术方面和所附权利要求及其等同物的范围内做出各种改变和修改。
为了便于描述，使用了表示方向的术语(例如，上、下、左、右、前和后)，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些术语可以根据所述元件或观察者的位置而改变。

Claims (15)

1.一种电池模块，该电池模块包括：
多个电池电芯；
模块外壳，所述模块外壳容纳所述多个电池电芯并且在至少一侧上具有排气孔；以及
冷却和排放单元，所述冷却和排放单元包括一体地形成为单个主体的排气通道和冷却通道，并且所述冷却和排放单元设置在所述模块外壳的外侧上，其中，所述排气通道形成与所述排气孔连通的气体移动路径，并且所述冷却通道形成冷却介质移动路径。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却和排放单元包括：
通道板，所述通道板在第一表面中具有所述排气通道并且在与所述第一表面相反的第二表面中具有所述冷却通道；以及
盖板，所述盖板覆盖所述第一表面和所述第二表面中的任一个并且联接至所述通道板。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述第一表面具有在预定区域中凸起地突出的凸出部分，并且所述排气通道设置在由所述凸出部分围绕的区域中。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述冷却通道在所述第二表面中与所述第一表面的所述凸出部分相反地形成，并且是沿着所述凸出部分的形状从所述第二表面的表面凹入地凹陷的区域。
5.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述通道板由金属制成。
6.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述盖板覆盖所述通道板的第一表面，并且
其中，所述通道板的第二表面被布置成面向所述模块外壳的外表面。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述冷却和排放单元具有进气口，所述通道板的接触所述模块外壳的外表面的部分通过所述进气口在厚度方向上开口，使得所述进气口在垂直方向上与所述模块外壳的所述排气孔匹配。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述进气口和所述排气通道彼此连通，并且
其中，所述排气通道具有以弯曲图案从所述通道板的一端延伸到另一端的路径，并且在另一端处设置与外部连通的出气口。
9.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述冷却和排放单元包括在所述冷却通道的一侧上的冷却介质入口和在所述冷却通道的另一侧上的冷却介质出口。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述冷却介质入口或所述冷却介质出口由所述第二表面的边缘的预设部分与所述模块外壳的外表面之间的间隙形成。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却和排放单元联接到所述模块外壳的顶部。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却和排放单元联接到所述模块外壳的至少一侧。
13.一种电池组，该电池组包括根据权利要求1至12中任一项所述的电池模块。
14.一种用于制造根据权利要求1所述的电池模块的方法，该方法包括以下步骤：
将所述多个电池电芯容纳在所述模块外壳中；
制备所述冷却和排放单元；以及
将所述冷却和排放单元联接到所述模块外壳的外表面，
其中，制备所述冷却和排放单元的步骤包括冲压过程，所述冲压过程将平坦的金属板放置在上模具和下模具之间，并且使用所述上模具和所述下模具在竖直方向上按压所述金属板以形成通道板，所述通道板包括在所述金属板的一个表面中的所述排气通道和在所述金属板的相反表面中的所述冷却通道，从而形成所述通道板。
15.根据权利要求14所述的用于制造所述电池模块的方法，其中，制备所述冷却和排放单元的步骤还包括将盖板附接到所述通道板的一个表面的过程，并且
其中，将所述冷却和排放单元联接到所述模块外壳的外表面的步骤包括使用焊接、螺栓连接、钩挂或粘合中的至少一种联接方法将所述冷却和排放单元附接到所述模块外壳的具有所述排气孔的外表面的过程。
CN202380013866.3A 2022-05-24 2023-05-03 将排气通道和冷却通道集成的电池模块、包括该电池模块的电池组和制造该电池模块的方法 Pending CN118056326A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0063317 2022-05-24
KR1020220063317A KR102659210B1 (ko) 2022-05-24 2022-05-24 가스 벤팅 채널과 쿨링 채널을 일체로 통합한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 제조방법
PCT/KR2023/006067 WO2023229254A1 (ko) 2022-05-24 2023-05-03 가스 벤팅 채널과 쿨링 채널을 일체로 통합한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118056326A true CN118056326A (zh) 2024-05-17

Family

ID=88919570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202380013866.3A Pending CN118056326A (zh) 2022-05-24 2023-05-03 将排气通道和冷却通道集成的电池模块、包括该电池模块的电池组和制造该电池模块的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240332668A1 (zh)
EP (1) EP4425675A1 (zh)
KR (1) KR102659210B1 (zh)
CN (1) CN118056326A (zh)
WO (1) WO2023229254A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102197531B (zh) * 2009-07-17 2013-11-20 松下电器产业株式会社 电池模组和使用它的电池组
US9761918B2 (en) * 2015-09-10 2017-09-12 Ford Global Technologies, Llc Vehicle traction battery assembly
KR101799238B1 (ko) * 2017-06-09 2017-11-17 김국현 배터리 커버 조립체
JP7051862B2 (ja) * 2017-07-24 2022-04-11 三洋電機株式会社 バッテリシステム及びこのバッテリシステムを備える車両
CN110277533B (zh) * 2018-03-16 2020-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组
KR102716975B1 (ko) * 2019-10-30 2024-10-11 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
KR20210133533A (ko) * 2020-04-29 2021-11-08 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220063317A (ko) 2020-11-10 2022-05-17 주식회사 앤지티(Ngt) 이중창 시스템
EP4175017A3 (en) * 2021-10-05 2023-11-01 Samsung SDI Co., Ltd. Cell cooling cover for a battery module
US20230246289A1 (en) * 2022-02-01 2023-08-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system with active cooling of venting channel

Also Published As

Publication number Publication date
KR102659210B1 (ko) 2024-04-18
WO2023229254A1 (ko) 2023-11-30
US20240332668A1 (en) 2024-10-03
KR20230163704A (ko) 2023-12-01
EP4425675A1 (en) 2024-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110854320B (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池包
US11444353B2 (en) Battery pack
US12051789B2 (en) Battery pack
CN110710019B (zh) 具有提高的空间利用率和安全性的圆柱形电池单元组件及包括该圆柱形电池单元组件的电池模块
EP3641048B1 (en) Multilayered cylindrical battery module having heat dissipation and chain ignition preventing structure and battery pack comprising same
EP2461416B1 (en) Battery module having improved cooling efficiency
KR101723016B1 (ko) 전지 프레임 어셈블리를 포함하는 전지 어셈블리
KR101501026B1 (ko) 우수한 냉각 효율성과 콤팩트한 구조의 전지모듈
CN113273026B (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
KR20130086677A (ko) 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP2011523168A (ja) 電池組立品
KR20180045840A (ko) 전지 모듈
EP4175042A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
US20240213576A1 (en) Battery module and battery pack comprising the same
KR20130113145A (ko) 안전성이 향상된 단위모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
US20240283081A1 (en) Battery module in which width of gas discharge path is variably adjusted according to pressure of venting gas, and battery pack including the battery module
CN118056326A (zh) 将排气通道和冷却通道集成的电池模块、包括该电池模块的电池组和制造该电池模块的方法
JP2024539236A (ja) ガスベントチャンネルとクーリングチャンネルを一体に統合したバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及びバッテリーモジュールの製造方法
CN221447408U (zh) 电池单体、转接组件、电池以及用电装置
US20240234864A1 (en) Cooling member and manufacturing method thereof, and battery pack including the same
KR102659525B1 (ko) 배터리, 전기 설비, 배터리의 제조 방법 및 제조 설비
EP4376189A1 (en) Battery pack and cell block included therein, and vehicle comprising same
EP4318757A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
CN118202514A (zh) 电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆
CN117594949A (zh) 电池系统和包括该电池系统的车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination