CN118104051A - 电池模块部件 - Google Patents

Abstract

所公开的发明涉及一种电池模块部件。在一个示例中，该电池模块部件包括：主体，所述主体由合成树脂材料制成；以及网，所述网由金属制成并且嵌入到所述主体中，其中，所述主体的熔点比所述网的熔点低。

Description

电池模块部件

技术领域

本发明涉及一种电池模块部件，更具体地，涉及一种即使当安装在模块框架内部的电池电芯过热并产生火焰时，也能够通过防止火焰暴露在模块框架外部而抑制诸如外部火灾或爆炸的二次损害的蔓延的电池模块部件。

本申请要求基于2022年7月7日的韩国专利申请No.10-2022-0083860的优先权，并且该韩国专利申请的文件中公开的所有内容被包括作为说明书的一部分。

背景技术

与一次电池不同，二次电池可以再充电，并且近年来由于其小型化和大容量的潜力而被广泛地研究和开发。由于技术发展和对移动设备的需求的增加以及由于随着环境保护的需要而出现电动车辆和能量存储系统，因此对作为能源的二次电池的需求更加迅速地增长。

根据电池壳体的形状，二次电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。安装在二次电池中的电池壳体内的电极组件是由电极和隔膜的堆叠结构构成的可充电或可放电的发电元件。

由于需要长时间连续使用二次电池，因此必须有效控制充电和放电过程中产生的热量。当二次电池未被适当地冷却时，导致的温度升高引起电流增加，这引起正反馈连锁反应，该正反馈连锁反应引起温度再次升高，最终触发热失控的灾难性状态。

此外，当二次电池以模块或电池组的形式分组时，在一个二次电池中发生的热失控引起周围区域中的其它二次电池顺序过热的热传播现象。此外，当过热的二次电池产生的火焰暴露于外部时，其不仅会损坏周围的装置，而且会作为二次损坏(如火灾或爆炸)而蔓延。因此，有必要制定针对此类火灾风险的措施。

[相关文献]

(专利文献1)韩国专利公开No.2020-0078344(2020年7月1日公开)

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种电池模块框架，即使当安装在内部的电池电芯过热并产生火焰时，该电池模块框架也能够通过防止框架的结构倒塌来抑制诸如外部火灾或爆炸的二次损害的蔓延。

然而，本发明所要解决的技术问题并不局限于上述问题，本领域技术人员根据以下对本发明的描述可以清楚地理解未描述的其他问题。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种电池模块部件，并且作为示例，该电池模块部件包括：主体，所述主体由合成树脂制成；以及网，所述网由金属制成并且嵌入到所述主体中，其中，所述主体的熔点比所述网的熔点低。

所述网可以通过嵌件注塑(insert injection)而嵌入到所述主体中，以形成集成体，并且所述网的至少一部分暴露在所述主体的内表面上。

所述主体可以形成电池模块框架的端板。

所述主体的外表面的部分可以包括易损部分，所述易损部分具有比周围部分更低的耐热性。

所述易损部分可以由熔点比所述主体低的不同合成树脂材料制成，或者所述易损部分形成为比周围部分薄。

所述网的金属材料是耐热不锈钢。

所述网通过嵌件注塑而嵌入到所述主体中以形成集成体，并且所述网不暴露于所述主体的外部。

所述主体的内表面包括第一易损部分，所述第一易损部分具有比周围部分低的耐热性，并且所述主体的外表面的部分包括第二易损部分，所述第二易损部分具有比周围部分低的耐热性

所述第一易损部分和所述第二易损部分可以各自由熔点比所述主体低的不同合成树脂材料制成，或者形成为比周围部分薄。

所述第一易损部分可以设置为多个第一易损部；并且所述第二易损部分可以设置为一个第二易损部分，使得所述一个第二易损部分布置为与所述多个第一易损部分等距。

所述第二易损部分可以包括过滤器，该过滤器具有比所述网更密的尺寸。

有益效果

具有上述构造的本发明的电池模块部件由复合材料制成，在该复合材料中，由金属制成的网嵌入由合成树脂制成的主体中。因此，当在电池模块内发生着火时，通过网结构提供火焰抑制效果，即使当由具有低熔点的树脂制成的主体熔化并形成出口时，也仅排出高温气体，并且火焰不排出到外部。

此外，通过在主体中形成易损部分并限制高温气体向易损部分的排放位置，可以进一步降低外部火灾的风险。

然而，通过本发明可以实现的技术效果不限于上述效果，并且本领域技术人员从以下描述的本发明的描述中可以清楚地理解未描述的其他效果。

附图说明

随附本说明书的附图示出了本发明的示例性实施方式，并且与以下描述的本发明的详细说明一起用于提供对本发明的技术精神的进一步理解。因此，本发明不应被解释为限于这些附图中所描述的细节。

图1是示出包括根据本发明的电池模块部件的电池模块的示例的图。

图2是示出根据本发明实施方式的端板的截面结构的图。

图3是示出通过嵌件注塑将网结合到端板的主体中的示例的图。

图4是示出图2的端板联接到电池模块框架的示例的图。

图5和图6是示出在每个主体中形成易损部分的示例的图。

图7是根据本发明另一实施方式的端板的截面结构。

图8是示出第一易损部分和第二易损部分之间的相对布置关系的图。

图9是示出过滤器设置在形成于图7的端板中的第二易损部分中的示例的图。

具体实施方式

由于本发明可以进行各种改变并具有各种实施方式，因此下面将详细描述具体的实施方式。

然而，应当理解的是，并不旨在将本发明限制于特定实施方式，相反，本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。

在本发明中，应当理解，诸如“包括”和“具有”的术语旨在表示说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部分或其组合的存在，并且它们不排除存在或添加一个或更多个其他特征或数量、步骤、操作、组件、部分或其组合的可能性。

另外，当诸如层、膜、区域、板等的第一部分被称为在第二部分“上”时，这不仅包括第一部分直接在第二部分上的情况，而且包括第三部分介于其间的情况。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等的第一部分被称为在第二部分“下方”时，这不仅包括第一部分直接在第二部分下方的情况，而且包括第三部分介于其间的情况。另外，在本申请中设置在……上可以包括设置在底部和顶部的情况。

本发明的一个方面提供了一种电池模块部件，并且作为示例，电池模块部件包括由合成树脂制成的主体和由金属制成并嵌入在主体中的网，其中主体具有比网低的熔点。

具有上述构造的本发明的电池模块部件由复合材料制成，在该复合材料中，由金属制成的网嵌入由合成树脂制成的主体中。因此，当在电池模块内发生着火时，通过网结构提供火焰抑制效果，即使当由具有低熔点的树脂制成的主体熔化并形成出口时，也仅排出高温气体，并且火焰不排出到外部。

发明模式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的电池模块框架的具体实施方式。为了参考，在以下描述中使用的用于指定相对位置的前后方向或上、下、左、右方向旨在帮助理解本发明，并且是基于附图中所示的方向，除非另有说明。

[第一实施方式]

图1是示出包括根据本发明的电池模块部件200的电池模块10的示例的图。电池模块10是指电池组件，其中一定数量的电池电芯410被组合并放置在框架中以保护电池电芯免受外部冲击、热量、振动等影响。电池模块10包括串联和/或并联连接的多个电池电芯410，并且被嵌入机械结构(即，电池模块框架100)中。

每个电池电芯410在存储能量和在需要时向外部设备提供能量方面起基本作用。然而，由于每个电池电芯具有小的容量，所以通过组合电池电芯来制造模块，并且进一步地，组合模块以制造电池组。

本发明涉及应用于保护多个电池电芯410的电池模块10的电池模块部件200。图1中作为示例示出的电池模块10包括电池电芯组件400，在该电池电芯组件400中多个电池电芯410串联和/或并联连接以形成一个组件。

此外，作为保护多个电池电芯410的机械结构的电池模块框架100包括主框架102和上板104，主框架102具有“U”形截面并具有用于在其中容纳电池电芯组件400的空间，上板104覆盖主框架102的开口上表面。这里，端板200’联接到电池模块框架100的两个开口侧以密封电池模块10。在本发明中，端板200’被例示为一个电池模块部件200。

电池模块10具有容纳多个电池电芯410的多面体形状(例如，图1中的六面体形状)，并且端板200’联接到电池模块10的两侧。这里，端板200’联接到电池电芯组件400的电极引线侧，并且因此，端板200’可以包括电连接到电池电芯组件400的汇流条。

因此，在端板200’包括汇流条的情况下，端板200’可被称为汇流条框架。因此，在本发明的说明书中提及的端板200’需要被广义地理解为密封电池模块10的两侧的电池模块部件200，而不受术语的使用的限制。

图2示出了根据本发明的第一实施方式的电池模块部件200(即，端板200’)的截面结构。端板200’包括由合成树脂制成的主体210和由金属制成并嵌入到主体210中的网230。特别地，由合成树脂制成的主体210具有比由金属制成的网230低的熔点。

即，本发明的端板200’由复合材料制成，在该复合材料中，由合成树脂制成的主体210和由金属制成并嵌入主体210中的网230结合在一起。这里，由合成树脂制成的主体210用作保持端板200’的机械结构的结构。因此，主体210可以由具有优异机械强度的合成树脂(例如，聚碳酸酯)制成。

此外，包含在由合成树脂制成的主体210内的网230在广义上可以被理解为多孔金属主体。例如，具有多个通孔的金属薄膜、金属网、金属丝网等可以用作网230。另选地，可以将缠绕有螺旋形状的细金属线的扁平线材块插入到由金属制成的网230中。

本发明的端板200’使用由合成树脂制成的主体210作为结构，并且在其中包括多孔网230。因此，可以通过使用合成树脂材料减轻重量和通过网230结构减轻重量来实现重量轻的电池模块部件200。

此外，本发明的端板200’不仅在电池电芯410的热失控期间产生的火焰穿过网时允许由金属制成并嵌入主体210中的网230分成小片，而且还引起吸收火焰能量的吸热反应，导致温度下降和火焰抑制效应。

更具体地，由于由金属制成的网230具有多个小孔，因此诸如气体或蒸汽的气体可以容易地穿过网230，但是火焰相对难以穿过多个小孔。

当电池电芯410内的可燃气体和空气的混合物着火时，端板200’内的网230吸收和消散气体混合物燃烧产生的热量，从而降低燃烧温度以防止周围气体达到其自燃温度。这是因为当高温气体通过网230时，热量损失到金属材料的多孔结构。即，网230由包含多个孔的金属材料制成，并用作具有非常大的截面积的阻焰器。

因此，由电池电芯410的热失控产生的火焰损失足够的热量，从而在其穿过本发明的电池模块部件200时不再保持，由此有效地抑制热传播现象或外部火灾。

另外，由于由合成树脂制成的主体210具有比由金属制成的网230更低的熔点，因此在热损失过程期间穿过网230的火焰熔化主体210的外表面的部分，形成通孔。然而，由于火焰几乎被用作防火网的网230消除，因此高温气体主要通过主体210的由火焰熔化形成的通孔排出，并且几乎没有火焰排出。

另外，由金属制成的网230需要具有耐热特性，以便长时间保持其火焰抑制功能。另外，优选的是，网230选自不仅具有抑制火焰的火焰抑制能力，而且具有可承受爆炸压力的机械性能的材料。因此，可以选择具有耐热性和优异机械强度的钢或不锈钢作为网230的材料。

例如，网230可以由耐热不锈钢制成。耐热不锈钢是铁素体不锈钢合金(如X10CrAlSi7、X10CrAl13、X10CrAl18或X18CrN28)或奥氏体不锈钢合金(如X15CrNiSi20-12、X15CrNiSi25-20、X15CrNiSi25-21或X12CrNiTi18-10)或镍-铬不锈钢合金(如NiCr15Fe、NiCr23Fe、NiCr22Mo9Nb、NiCr21Mo或NiCr28FeSiCe)。

另外，由于嵌入在主体210中的网230为薄板类型，因此可以抑制电池模块10的尺寸的增加。另外，由于网230具有多个孔，因此可以抑制重量的增加。此外，尽管本发明的电池模块部件200可以抑制电池模块10和组装有电池模块10的电池组的尺寸或重量的增加，但是即使当火焰从电池电芯410喷出时，电池模块10的安全性也通过防止火焰喷射到外部而得以改善。

在本发明的一个实施方式中，网230可以通过嵌件注塑嵌入到主体210中以形成集成体。图3示例性地示出了当网230被固定在包括上模具UM和下模具BM的模具中时，通过注射熔化的合成树脂来制造电池组件的过程。

另外，根据图3的实施方式，由于网230固定成与下模具的底部表面紧密接触，所以网230的至少一部分暴露在端板200’的主体210的内表面上，如图2中所示。为了将网230嵌入并固定在主体210中，在网230的部分上形成用于注入熔化的合成树脂的台阶。然而，网230的与下模具的底表面紧密接触的部分在主体210的内表面上形成暴露表面。

图4示出了图2的端板200’联接到电池模块框架100的示例。在图4的电池模块10中，当电池电芯410中发生火灾时，由于端板200’的网230暴露在主体210的内表面上，因此当膨胀的火焰到达网230时，应用网230的火焰抑制能力以阻挡火焰。因此，即使当由于高温而在主体210的外表面上产生通孔时，也仅主要排出高温气体，并且火焰不喷射到端板200’的外部。

然而，通孔出现在端板200’中的位置是随机的。换句话说，根据火焰的位置或端板200’的形状，通孔形成在易受热的部分中。即使在火焰不猛冲穿过通孔时，高温气体也被排出。因此，当在通孔附近存在易受高温气体或易燃气体影响的装置或部件时，这可能导致外部火灾或二次损坏。

因此，根据本发明的一个实施方式，通过在主体210的外表面的部分上设置与周围部分不同的易损部分220，可以在易损部分220中形成通孔。换言之，高温气体通过其排出的通孔的适当位置可限于易损部分220。

易损部分220可以以各种方式设计。例如，如图5所示，具有比主体210低的熔点的不同合成树脂材料被插入主体210中以形成易损部分220，或者如图6所示，易损部分220的厚度可以形成为比周围部分薄，使得即使在它接收相同的热量时它也更快地熔化。然而，由于图5和图6涉及用于形成易损部分220的示例性方法，因此易损部分220的具体构造不受示例性方法的限制。

[第二实施方式]

图7是示出根据本发明第二实施方式的端板200’的图。根据图7的第二实施方式，网230通过嵌件注塑嵌入到主体210中以形成集成体，并且网230不暴露于主体210的外部。

即，第二实施方式的端板200’具有网230完全嵌入到主体210中的结构，并且网230在主体210的外表面和内表面上的任何位置都不暴露。因此，当电池模块10内部发生火灾时，高温火焰熔化主体210的内表面，当网230暴露时火焰流入到网230中，并且网230发挥火焰抑制功能以阻挡火焰。

第二实施方式的端板200’具有结构更坚固的优点，因为在主体210中没有暴露网230的切割表面。因此，当电池模块10的尺寸和重量较大时，第二实施方式可以是更合适的实施方式。

然而，在第二实施方式中，因为在高温火焰熔化主体210的内表面之后网230被暴露，并且在主体210的内表面中形成的通孔是随机的，所以火焰抑制功能不会立即起作用。因此，如图7所示，优选在主体210的内表面上设置具有比周围部分低的耐热性的第一易损部分221，以在第一易损部分221中形成通孔。

另外，如第一实施方式所述，由于在主体210的外表面的部分上形成有第二易损部分222，该第二易损部分222具有比周围部分更低的耐热性，因此高温气体通过其排出的通孔的适当位置可限于第二易损部分222。另外，第一易损部分221和第二易损部分222可以各自由熔点比主体低的不同合成树脂材料制成，或者可以形成为比周围部分薄。图7示出了第一易损部分221和第二易损部分222由熔点低于主体210的不同合成树脂材料制成的实施方式。

另外，图8是示出第一易损部分和第二易损部分之间的相对布置关系的图。设置多个第一易损部分221，并且设置一个第二易损部分222，并且该第二易损部分被布置成与多个第一易损部分221等距。这是为了通过允许进入第一易损部分221的火焰在行进后尽可能长之后被排放到第二易损部分222，确保可以充分地发挥网230的火焰抑制作用。

图9示出了一种结构，在该结构中，在第二实施方式的端板200’的第二易损部分222中设置过滤器300，该过滤器300具有比主体210内的网230更密的尺寸。当穿过网230的火焰猛冲穿过第二易损部分222时，几乎没有火焰残留并以高温气体的形式排出。高温气体可包括可用作外部火灾的着火源的高温颗粒。

图9的实施方式旨在防止由高温颗粒引起的火灾，并且过滤器300设置在第二易损部分222中，并且特别地，比网230更密的过滤器300设置在第二易损部分222中，使得可以过滤与穿过网230的颗粒具有相同尺寸的颗粒，从而更有效地防止外部火灾的风险。

在上文中，已经通过附图和实施方式更详细地描述了本发明。然而，由于在附图中描述的配置或在说明书中描述的示例仅是本发明的一个实施方式，并且不代表本发明的整个技术思想，因此应当理解，在提交本申请时可以存在各种等同物和变型。

[附图标记说明]

10：电池模块 100：电池模块框架

102：主框架 104：上板

200：电池模块部件 200’：端板

210：主体 220：易损部分

221：第一易损部分 222：第二易损部分

230：网 300：过滤器

400：电池电芯组件 410：电池电芯

UM：上模具 BM：下模具

Claims (12)

1.一种电池模块部件，该电池模块部件包括：

主体，所述主体由合成树脂制成；以及

网，所述网由金属制成并且嵌入到所述主体中，

其中，所述主体的熔点比所述网的熔点低。

2.根据权利要求1所述的电池模块部件，其中，所述网通过嵌件注塑而嵌入到所述主体中，以形成集成体，并且

所述网的至少一部分暴露在所述主体的内表面上。

3.根据权利要求1所述的电池模块部件，其中，所述主体形成电池模块框架的端板。

4.根据权利要求2所述的电池模块部件，其中，所述主体的外表面的部分包括易损部分，所述易损部分具有比周围部分更低的耐热性。

5.根据权利要求4所述的电池模块部件，其中，所述易损部分由熔点比所述主体低的不同合成树脂材料制成，或者所述易损部分形成为比周围部分薄。

6.根据权利要求1所述的电池模块部件，其中，所述网的金属材料是耐热不锈钢。

7.根据权利要求1所述的电池模块部件，其中，所述网通过嵌件注塑而嵌入到所述主体中以形成集成体，并且所述网不暴露于所述主体的外部。

8.根据权利要求7所述的电池模块部件，其中，所述主体的内表面包括第一易损部分，所述第一易损部分具有比周围部分低的耐热性。

9.根据权利要求8所述的电池模块部件，其中，所述主体的外表面的部分包括第二易损部分，所述第二易损部分具有比周围部分低的耐热性。

10.根据权利要求9所述的电池模块部件，其中，所述第一易损部分和所述第二易损部分各自由熔点比所述主体低的不同合成树脂材料制成，或者形成为比周围部分薄。

11.根据权利要求9所述的电池模块部件，其中，

所述第一易损部分设置为多个第一易损部分；并且

所述第二易损部分设置为一个第二易损部分，使得所述第二易损部分被布置为与所述多个第一易损部分等距。

12.根据权利要求9所述的电池模块部件，其中，所述第二易损部分包括过滤器，该过滤器具有比所述网更密的尺寸。