CN219575881U - 电池电芯、包括该电池电芯的电池模块和电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本实用新型的一个实施方式的电池电芯包括：电池壳体，所述电池壳体在存储部分中存储有电极组件并且包括通过热焊接外边缘而密封的密封部分；以及正极引线和负极引线，所述正极引线和所述负极引线电连接到包括在所述电极组件中的各电极接头，且穿过密封部分并在所述电池壳体的向外方向突出。在所述电池壳体的一个侧表面上形成沿所述电极引线的突出方向突出的第一突出部和第二突出部。所述电极引线位于所述第一突出部和所述第二突出部之间。

Description

电池电芯、包括该电池电芯的电池模块和电池组
技术领域
与相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0009238的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种电池电芯、包括该电池电芯的电池模块和电池组，并且更具体地，涉及一种在增加模块空间的利用率的同时简化部件和工艺的电池电芯、包括该电池电芯的电池模块和电池组。
背景技术
随着技术发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的电池的需求迅速增加。特别地，二次电池作为用于电力驱动装置(例如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆)的能量源以及用于移动装置(例如移动电话、数码相机、膝上型计算机和可穿戴装置)的能量源已经引起相当大的注意。
小型移动设备针对每个设备使用一个或多个电池电芯，而诸如车辆的中型或大型设备需要高功率和大容量。因此，使用多个电池电芯彼此电连接的中型或大型电池模块。
中型或大型电池模块优选地被制造为具有尽可能小的尺寸和尽可能轻的重量。因此，可以以高集成度堆叠且相对于容量具有小重量的棱柱形电池、袋型电池等主要用作中型或大型电池模块的电池电芯。其中，特别地，由于制造成本低、重量轻、易于变形等原因，具有堆叠型或堆叠/折叠型电极组件安装在铝层压板的袋型电池壳体中的结构的袋型电池的使用量逐渐增加。
图1是传统电池模块的分解立体图。图2是示出图1的部件中的电池电芯的图。图3是图1的区域a的放大图。
参见图1，传统的电池模块10包括：电池电芯堆叠体20，其中堆叠有多个电池电芯11；单框架70，其容纳电池电芯堆叠体20；以及端板80，其覆盖单框架70的敞开的前表面和后表面。这里，汇流条框架32和33、汇流条40和绝缘构件60依次位于电池电芯堆叠体20和端板80之间。
参照图2，传统的电池电芯11是双向袋型电池电芯，其包括中心部分13和分别位于中心部分13两侧的电极引线部分15。这里，电极引线17可以从电极引线部分15的端部突出。这里，堆叠有正极、负极和隔膜的电极堆叠体位于中心部分13中。
然而，参见图2和图3，在常规电池电芯堆叠体20的情况下，由于在电池电芯11的电极引线部分15之间形成的死区b和在电池电芯11的两侧上形成的梯台空间，存在电池模块10中的空间利用率降低的问题。此外，传统的电池电芯11具有电极引线部分15形成在电池电芯11的位于电池电芯11的宽度方向上的侧部上的问题，这在延伸电极引线的宽度方面非常有限。
此外，参照图1和图2，用于相对于位于电池电芯11两侧的电极引线部分15的电压感测、温度感测等的柔性印刷电路(FPC)50可位于电池电芯堆叠体20的上表面上。通常，在两端的汇流条框架32和33通过柔性印刷电路50连接，并且盖板31安装在柔性印刷电路50的上端，从而试图防止当存储在单框架70中时可能发生的对柔性印刷电路50的损坏。
以这种方式，由于传统的电池模块10包括作为双向袋型电池电芯的电池电芯11，因此存在这样的问题，即单独需要诸如连接电池电芯11的两侧的柔性印刷电路(FPC)的感测线部件和诸如盖板31的附加部件。此外，存在如下问题：由于汇流条框架32、汇流条40、绝缘构件60和端板80分别设置在电池电芯11的两侧，所以部件和工艺复杂。
因此，需要开发一种具有简化的部件和工艺同时增加模块空间的利用率的电池电芯以及包括该电池电芯的电池模块。
实用新型内容
技术问题
本公开的目的是提供一种简化了部件和工艺同时提高模块的空间利用率的电池电芯、包括该电池电芯的电池模块和和电池组。
本公开的目的不限于前述目的，并且本领域技术人员从以下详细描述和附图中应当清楚地理解本文未描述的其他目的。
技术方案
根据本公开的一个实施方式，提供了一种电池电芯，该电池电芯包括：电池壳体，所述电池壳体安装有电极组件并且所述电池壳体的外周侧通过热熔合而密封；以及电极引线，所述电极引线电连接到包括在所述电极组件中的电极接头并且突出到所述电池壳体外，其中，在所述电池壳体的一个侧表面上形成有沿所述电极引线的突出方向突出的第一突出部和第二突出部，并且其中，所述电极引线位于所述第一突出部和所述第二突出部之间。
所述电极组件的一个侧表面可以沿所述第一突出部和所述第二突出部的突出方向延伸。
所述电极引线包括正极引线和负极引线，所述正极引线可以被定位成与所述第一突出部间隔开，并且所述负极引线可以被定位成与所述第二突出部间隔开。
所述电池壳体包括一对彼此面对的第一侧表面和一对彼此面对的第二侧表面，并且所述第一侧表面的长度可以大于所述第二侧表面的长度。
所述第一突出部和所述第二突出部可以形成在所述一对第一侧表面中的一个上。
所述第一突出部和所述第二突出部可以分别位于所述第一侧表面的两端。
根据本公开的另一个实施方式，提供了一种电池模块，该电池模块包括上述电池电芯，所述电池模块包括：电池电芯堆叠体，多个所述电池电芯堆叠在所述电池电芯堆叠体中；以及模块框架，所述模块框架容纳所述电池电芯堆叠体，其中，所述电池电芯被配置成使得所述第一突出部和所述第二突出部被布置在朝向所述模块框架的上部的方向上。
所述电池模块包括位于电池电芯堆叠体的上表面和所述模块框架的上部之间的汇流条框架，其中，至少一个汇流条可以位于所述汇流条框架中。
所述汇流条框架可以插置在所述第一突出部和所述第二突出部之间。
所述电极引线包括正极引线和负极引线，并且感测构件可以位于所述电池电芯堆叠体的上表面上，并且所述感测构件可以位于所述正极引线和所述负极引线之间。
所述感测构件可以位于所述汇流条框架和所述电池电芯堆叠体的上部之间。
所述感测构件可以沿着所述电池电芯堆叠体的堆叠方向延伸。
所述模块框架可以包括下框架和上板，所述电池电芯堆叠体的上表面在所述下框架中开放，所述上板覆盖所述电池电芯堆叠体的上表面。
在所述上板的下表面上可以形成有绝缘层。
所述下框架可以包括U形框架和盖框架，在所述U形框架中，所述电池电芯堆叠体的两个侧表面开放，所述盖框架覆盖所述电池电芯堆叠体的两个侧表面。
在所述下框架的底表面上可以形成有导热树脂层。
根据本公开的又一实施方式，提供了一种包括上述电池模块的电池组。
有益效果
根据实施方式，本公开包括具有新结构的电池电芯，并且因此可以提供在提高模块的空间利用率的同时简化部件和工艺的电池电芯、包括该电池电芯的电池模块和电池组。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从本公开的描述中清楚地理解上文未描述的其它附加效果。
附图说明
图1是传统电池模块的分解立体图；
图2是示出图1的部件中的电池电芯的图；
图3是图1的区域a的放大图；
图4是示出根据本公开的实施方式的电池模块的立体图；
图5是包括在图4的电池模块中的部件的分解立体图；
图6是示出图5的部件中的电池电芯的图；
图7是沿图4的轴线A-A'截取的截面图；
图8是包括在图7的电池模块中的部件彼此联接之前的截面图。
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方式，使得本领域技术人员可以容易地实施它们。本公开可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于在此阐述的实施方式。
为了清楚起见，这里将省略与描述无关的部件的描述，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不必限于附图中示出的尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，放大了一些层和区域的厚度。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”某一组分时，其意指该部分可进一步包括其它组分，而不排除其它组分，除非另有说明。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，它是指从上侧观察目标部分的情况，并且当被称为“截面”时，它是指从垂直切割的截面的侧面观察目标部分的情况。
在下文中，将描述根据本公开的实施方式的电池模块。然而，将基于电池模块的一端表面给出描述，但不必限于此。即使在另一端表面的情况下，将以相同或类似的方式对其进行描述。
图4是示出根据本公开的实施方式的电池模块的立体图。图5是包括在图4的电池模块中的部件的分解立体图。
参照图4和图5，根据本公开的实施方式的电池模块100包括堆叠有多个电池电芯110的电池电芯堆叠体120；以及容纳电池电芯堆叠体120的模块框架200、300和400。此外，汇流条框架130位于模块框架200、300和400的上部与电池电芯堆叠体120的上表面之间，并且至少一个汇流条150可以位于汇流条框架130中。
在一个示例中，模块框架200、300和400可包括使电池电芯堆叠体120的上表面开放的下框架200和300，以及覆盖电池电芯堆叠体120的上表面的上板400。这里，下框架200和300可以是处于从具有与单框架相同形状的框架移除上表面的状态下的框架。
在另一示例中，模块框架200、300和400可包括盖框架200、U形框架300和上板400。更具体地，盖框架200可覆盖电池电芯堆叠体120的两个侧表面。此外，U形框架300在上表面和两个侧表面中敞开，并且可以包括底部和侧部。此外，上板400可以覆盖电池电芯堆叠体120的上部。
这里，当U形框架300彼此联接或接合时，盖框架200可用作下框架200和300。此外，在U形框架300和上板400彼此联接或接合的状态下，盖框架200可联接或接合到电池电芯堆叠体120的两个侧表面。然而，模块框架200、300和400不限于此，并且可以用具有其他形状的框架代替。
因此，与传统的电池模块10不同，本公开的电池模块100具有端板80可以集成到下框架200和300中的结构，使得电池模块100的结构可以进一步简化。也就是说，可以简化电池模块100的部件和工艺，并且还可以进一步提高空间利用率。
参照图5，导热树脂层310可形成在下框架200和300的底表面上。换言之，导热树脂层310位于下框架200和300的底表面与电池电芯堆叠体120之间。这里，电池电芯堆叠体120的下表面可以与导热树脂层310直接接触。在一个示例中，导热树脂层310可以由包括导热材料的导热构件制成。
由此，可以将在电池电芯堆叠体120中产生的热直接传递到导热树脂层310并进行冷却，并且可以进一步提高电池模块100的冷却性能。
在另一示例中，导热树脂层310可通过将导热树脂涂覆到电池电芯堆叠体120的下表面或下框架200和300的底表面上而形成。也就是说，当先前施加的导热树脂固化时，可以形成导热树脂层310。
因此，当导热树脂固化时，电池电芯堆叠体120的下表面与下框架200和300可稳定地彼此固定。
图6是示出图5的部件中的电池电芯的图。
参照图5和图6，在本实施方式中，电池电芯110优选为袋型电池电芯。在此，电池电芯110包括电池壳体111，电极组件(未示出)安装到该电池壳体111，并且电池壳体111的外周侧通过热熔合而密封。这里，电池壳体111可以是包括树脂层和金属层的层压片。这种电池电芯110可以形成为多个，并且多个电池电芯110形成电池电芯堆叠体120，电池电芯堆叠体120被堆叠从而彼此电连接。具体地，如图5所示，多个电池电芯110可以在平行于x轴的堆叠方向上堆叠。
此外，电池电芯110包括电极引线115和117，电极引线115和117电连接到包括在电极组件中的电极接头，并突出到电池壳体111外。在一个示例中，电极引线115和117包括正极引线115和负极引线117，正极引线115电连接到包括在电极组件中的正极接头，负极引线117电连接到包括在电极组件中的负极接头。更具体地，电池电芯110可以是单向袋型电池电芯，在该单向袋型电池电芯中，正极引线115和负极引线117一起设置在电池壳体111的相同侧表面上。
由此，在本公开的电池电芯110中，正极引线115和负极引线117一起位于电池壳体111的一个侧表面上，由此可以减少通过将电极引线115和117定位在电池壳体111的一个侧表面上而形成的梯台部分(terrace part)的数量(即，电池壳体111的与电极引线115和117热熔接在一起的外周侧的数量)。另外，在传统情况下的双向电池电芯中，可以省略将正极引线115和负极引线117彼此连接的部件，并且可以将单独需要的汇流条框架、端板等集成到单个单元中，这有利于简化部件和工艺。
此外，电池电芯110可以在电池壳体111的一个侧表面上具有在电极引线115和117的突出方向上突出的第一突出部112a和第二突出部112b。这里，电极引线115和117可以位于第一突出部112a和第二突出部112b之间。此外，正极引线115被定位为与第一突出部112a间隔开，并且负极引线117可以被定位为与第二突出部112b间隔开。然而，根据另一实施方式，可以省略第一突出部112a和第二突出部112b中的一个。
这里，位于电池壳体111中的电极组件的一个侧表面可沿第一突出部112a和第二突出部112b的突出方向延伸。换言之，位于电池壳体111中的电极组件的一个侧表面可以延伸与形成在第一突出部112a和第二突出部112b中的空间相对应的尺寸。
因此，根据本公开，在电池壳体111的梯台部分中，电池容量可以通过电池壳体111的第一突出部112a和第二突出部112b内的空间而增加，并且下框架200和300内的空间利用率也可以增加。
此外，电池壳体111包括一对彼此面对的第一侧表面和一对彼此面对的第二侧表面，并且第一侧表面可以具有大于第二侧表面的长度。即，本公开的电池电芯110可以是具有相对长的宽度和相对短的长度的单向电池电芯。
这里，第一突出部112a和第二突出部112b可以形成在一对第一侧表面中的一个上。更具体地，电极引线115和117的宽度可以小于或等于除第一突出部112a和第二突出部112b的长度之外的第一侧表面的长度。在一个示例中，第一突出部112a和第二突出部112b可以分别位于第一侧表面的两端，并且可以进一步增加电极引线115和117的宽度的可调节范围。
因此，根据本公开，可以通过调节电极引线115和117的宽度来调节电池电芯110的内阻，同时通过第一突出部112a和第二突出部112b增加电池电芯110中的空间利用率。此外，根据本公开，由于电极引线115和117位于具有相对较大长度的电池壳体111的侧表面上，因此电极引线115和117的宽度可以更自由地增加。换言之，与传统情况相比，可以确保电极引线115和117的宽度相对较大，由此可以容易地减小电池电芯110的内阻。并且在快速充电性能方面也是有利的。
图7是沿图4的轴线A-A'截取的截面图。图8是包括在图7的电池模块中的部件彼此连接之前的截面图。
参照图5、图7和图8，电池电芯堆叠体120安装在模块框架200、300和400中，其中电池电芯110的第一突出部112a和第二突出部112b可设置在朝向模块框架200、300和400的上部的方向上。换言之，电池电芯堆叠体120可设置在电池电芯110的第一突出部112a和第二突出部112b面向上板400的方向上。
由此，电池电芯堆叠体120的下表面可以与导热树脂层310接触，并且电池电芯110的具有相对大的长度的侧表面可以与导热树脂层310接触。因此，能够充分地确保电池电芯110与导热树脂层310之间的冷却区域，从而能够有效地实现导热树脂层310的冷却功能。
此外，与传统的电池模块10不同，根据本公开的实施方式的电池模块100可以包括一个汇流条框架130和感测构件170。
这里，汇流条框架130可以形成有多个狭缝，电极引线115和117可以穿过这些狭缝。此外，电池电芯110的电极引线115和117可以穿过汇流条框架130的狭缝以电连接到汇流条150。这里，形成在一个汇流条框架130和汇流条150中的多个狭缝可以定位成相对于正极引线115和负极引线117彼此间隔开。
因此，在本公开的电池模块100中，正极引线115和负极引线117可以电连接到一个汇流条框架130中的相应汇流条150，并且因此，可以省略常规电池模块的一对汇流条框架32、33和一对汇流条40的部分。即，可以更简化部件和工艺，并且可以进一步提高空间利用率。
此外，汇流条框架130可以插置在第一突出部112a和第二突出部112b之间。在一个示例中，汇流条框架130的尺寸可以等于或小于第一突出部112a和第二突出部112b之间的长度。在另一示例中，汇流条框架130具有覆盖电池电芯堆叠体120的整个上表面的尺寸，并且汇流条框架130的至少一部分可以插置在第一突出部112a和第二突出部112b之间。
此外，汇流条框架130的厚度可以大于或等于第一突出部112a和第二突出部112b从电池壳体111突出的长度。
由此，可以适当地调节汇流条框架130的尺寸或厚度，使得汇流条框架130稳定地固定到电池电芯堆叠体120，并且还可以确保电池电芯堆叠体120的电池电芯110与模块框架200，300和400的上部之间的绝缘性能。
此外，绝缘层450可以位于汇流条框架130和上板400之间。更具体地，绝缘层450可以形成在上板400的下表面上。
这里，绝缘层450可以预先制成膜或片的形式，并且可以附接到上板400的下表面。这里，绝缘层450可以通过其自身的粘合力附接到上板400的下表面，或者可以通过在绝缘层450和上板400之间形成单独的粘合层来附接。在另一示例中，绝缘层450可通过在上板400的下表面上施加或涂覆而形成。然而，本公开不限于此，并且绝缘层450可以形成为各种形状。
在一个示例中，绝缘层450可以以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)和聚酰胺(PA)中的至少一种的膜的形式制造，但不限于此。
由此，根据本公开，可以进一步提高暴露在汇流条框架130上的电极引线115和117与上板400之间的绝缘性能。此外，可以省略传统的电池模块10的一对绝缘构件60中的一个。即，可以更简化部件和工艺，并且可以进一步提高空间利用率。
除此之外，与绝缘构件60位于电池电芯堆叠体20的侧表面上的传统的电池模块10不同，由于绝缘层450可以位于电池电芯堆叠体120的上表面上，所以随着绝缘层450的尺寸相对增大，本公开可以进一步改善绝缘性能。
此外，感测构件170可相对于位于电池电芯堆叠体120的上表面的电池电芯110的电极引线115和117执行电压感测和温度感测。在此，感测构件170可以位于电池电芯堆叠体120的上表面上。换言之，感测构件170可位于电池电芯堆叠体120的上表面与汇流条框架130之间。
由此，由于感测构件170可以被汇流条框架130覆盖，所以与传统的电池模块10不同，不需要用于保护感测构件170的单独部件，并且还可以防止由组装过程或外部冲击引起的损坏。
更具体地，在电池电芯堆叠体120的上表面上，感测构件170可位于电池电芯110的正极引线115和负极引线117之间。这里，在电池电芯110的正极引线115和负极引线117之间，感测构件170可以沿着电池电芯堆叠体的堆叠方向(x轴方向)延伸。
因此，在本实用新型中，感测构件170可以设置在已经形成在正极引线115和负极引线117之间的空间中。因此，考虑到不需要用于设置感测构件170的单独空间，可以提高电池自身的能量密度和模块内的空间利用率。此外，正极引线115和负极引线117彼此相邻地设置，使得在感测构件170中不需要包括诸如单独的柔性扁平电缆的电缆，或者即使包括该电缆，电缆的长度也可以相对显著减小，从而更简化部件和工艺。
根据本公开的另一实施方式的电池组包括上述电池模块。另外，根据本实施方式的一个或更多个电池模块可以封装在电池组壳体中以形成电池组。
上述电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于诸如电动自行车，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，并且可应用于可使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种装置，这也落入本公开的范围。
尽管已经参照优选实施方式示出和描述了本实用新型，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以利用本公开中限定的本实用新型的原理来设计许多改变和修改，这些改变和修改也落入本公开的精神和范围内。
[附图标记说明]
100：电池模块
110：电池电芯
120：电池电芯堆叠体
130：汇流条框架
150：汇流条
170：感测构件
200：盖框架
300：U形框架
310：导热树脂层
400：上板。

Claims (18)

1.一种电池电芯，其特征在于，该电池电芯包括：
电池壳体，所述电池壳体安装有电极组件并且所述电池壳体的外周侧通过热熔合而密封；以及
电极引线，所述电极引线电连接到包括在所述电极组件中的电极接头并且突出到所述电池壳体外，
其中，在所述电池壳体的一个侧表面上形成有沿所述电极引线的突出方向突出的第一突出部和第二突出部，并且
其中，所述电极引线位于所述第一突出部和所述第二突出部之间。
2.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，
所述电极组件的一个侧表面沿所述第一突出部和所述第二突出部的突出方向延伸。
3.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，
所述电极引线包括正极引线和负极引线，
所述正极引线被定位成与所述第一突出部间隔开，并且
所述负极引线被定位成与所述第二突出部间隔开。
4.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，
所述电池壳体包括彼此面对的一对第一侧表面和彼此面对的一对第二侧表面，并且
所述第一侧表面的长度大于所述第二侧表面的长度。
5.根据权利要求4所述的电池电芯，其特征在于，
所述第一突出部和所述第二突出部形成在所述一对第一侧表面中的一个上。
6.根据权利要求5所述的电池电芯，其特征在于，
所述第一突出部和所述第二突出部分别位于所述第一侧表面的两端。
7.一种电池模块，其特征在于，该电池模块包括根据权利要求1-2、4-6中任一项所述的电池电芯，所述电池模块包括：
电池电芯堆叠体，多个所述电池电芯堆叠在所述电池电芯堆叠体中；以及
模块框架，所述模块框架容纳所述电池电芯堆叠体，
其中，所述电池电芯被配置成使得所述第一突出部和所述第二突出部被布置在朝向所述模块框架的上部的方向上。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，
所述电池模块包括位于所述电池电芯堆叠体的上表面和所述模块框架的上部之间的汇流条框架，
其中，至少一个汇流条位于所述汇流条框架中。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，
所述汇流条框架插置在所述第一突出部和所述第二突出部之间。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其特征在于，
所述汇流条框架的厚度大于或等于所述第一突出部和所述第二突出部从所述电池壳体突出的长度。
11.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，
所述电极引线包括正极引线和负极引线，并且
感测构件位于所述电池电芯堆叠体的上表面上，并且所述感测构件位于所述正极引线和所述负极引线之间。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于，
所述感测构件位于所述汇流条框架和所述电池电芯堆叠体的上部之间。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其特征在于，
所述感测构件沿着所述电池电芯堆叠体的堆叠方向延伸。
14.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，
所述模块框架包括下框架和上板，所述电池电芯堆叠体的上表面在所述下框架中开放，所述上板覆盖所述电池电芯堆叠体的上表面。
15.根据权利要求14所述的电池模块，其特征在于，
在所述上板的下表面上形成有绝缘层。
16.根据权利要求14所述的电池模块，其特征在于，
所述下框架包括U形框架和盖框架，在所述U形框架中，所述电池电芯堆叠体的两个侧表面开放，所述盖框架覆盖所述电池电芯堆叠体的两个侧表面。
17.根据权利要求14所述的电池模块，其特征在于，
在所述下框架的底表面上形成有导热树脂层。
18.一种电池组，该电池组包括根据权利要求7-17中任一项所述的电池模块。
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