CN220753571U - 设置有隔热垫的电池模块及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种设置有隔热垫的电池模块和包括该电池模块的电池组，电池模块包括：在水平方向或垂直方向上并排布置的多个软包型电池单体；以及插设在各个软包型电池单体之间的隔热垫，其中，隔热垫分别具有冷却功能。

Description

设置有隔热垫的电池模块及包括该电池模块的电池组

技术领域

本申请要求于2021年10月13日提交的韩国专利申请第2021-0135952号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

本实用新型涉及一种设置有具有灭火功能和冷却功能的隔热垫的电池模块以及包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种设置有具有灭火功能和冷却功能的隔热垫的电池模块以及包括该电池模块的电池组，该电池模块被配置为使得其中容纳有液体和隔热板的隔热垫插设在电池单体之间，由此该隔热垫同时执行灭火功能和冷却功能。

背景技术

近来，随着由于使用化石燃料导致的空气污染和能源枯竭而引起的替代能源的发展，对能够储存产生的电能的二次电池的需求日益增长。能够充放电的锂二次电池在日常生活中被广泛使用。例如，锂二次电池用于移动装置、电动车辆和混合动力电动车辆。

由于移动装置的用途增加、移动装置的复杂性增加以及电动车辆的发展，用作现代社会不可避免地使用的各种电子设备的能源的二次电池的所需容量增大。为了满足用户的需求，将多个电池单体设置在小型装置中，而在车辆或储能系统(ESS)使用包括彼此电连接的多个电池单体的电池模块或包括多个电池模块的电池组。

如上所述，由于锂二次电池被用作大容量、高输出的能源，所以确保锂二次电池的安全性非常重要。

通常，当储能系统中容纳的电池单体起火时，使用利用单独的注水装置将水注入电池模块或电池组中的方法。

然而，在这种情况下，需要安装注水装置的设备和空间，并且因为感测到由于电池单体的排气而排出气体的时间点与注入水的时间点之间的时间差，而导致火势蔓延。

可替代地，可以使用在电池模块或电池组的内部或外部提供隔热材料或灭火剂以阻止电池单体之间的热传递或冷却已经起火的电池单体的方法。

然而，当使用隔热材料时，虽然可以阻止火焰蔓延，但不能执行灭火功能。在使用灭火剂时，由于考虑到能量密度而将灭火剂设置在电池组中的空隙中，灭火剂不能准确地喷洒到起火点。

与此相关，专利文献1公开了一种电池组，其被配置为使得内壳14和内容器15位于外壳13中多个单个电池单体11容纳在内壳14中，内容器15填充有灭火剂12，并且包括注入管16，注入管16被配置为当单个电池单体11被加热到上限温度以上时将灭火剂12注入到内壳14中。

在专利文献1的电池组中，当单个电池单体11被加热到上限温度以上时，注入管16打开，由此内容器15中的灭火剂12被注入到内壳14中。然而，需要用于喷洒灭火剂12的压缩气体、注入管16以及被配置为在其中容纳灭火剂12的内容器15，由此需要另外的空间。此外，增加了提供灭火剂和压缩气体所需的费用。

(现有技术文件)

(专利文献1)日本专利申请公开第2012-252909号

实用新型内容

技术问题

本实用新型是鉴于上述问题而做出的，本实用新型的一个目的在于提供一种设置有隔热垫的电池模块以及包括该电池模块的电池组，该隔热垫能够在使电池单体的体积增大最小化并抑制热传递到与其相邻的另一电池单体的同时冷却电池单体。

本实用新型的另一目的是提供一种设置有隔热垫的电池模块以及包括该电池模块的电池组，该隔热垫具有灭火功能和冷却功能，能够在起火时阻止火焰蔓延。

本实用新型的又一目的是提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块设置有具有灭火功能和冷却功能的隔热垫，该隔热垫能够在电池单体膨胀时使压力偏差最小化。

技术方案

为实现上述目的，根据本实用新型的电池模块包括在水平方向或垂直方向上并排设置的多个软包型电池单体100以及插设在软包型电池单体100之间的隔热垫200，其中，隔热垫200具有冷却功能。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，隔热垫200还可以具有灭火功能。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，隔热垫200还可以具有减少施加到软包型电池单体100的压力偏差的功能。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，隔热垫200可以包括以密封状态设置的空的隔热垫壳体210、容纳在隔热垫壳体210中的隔热板220以及填充隔热垫壳体210的内表面与隔热板220之间的空间的液体230。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，液体230可以是水、制冷剂和防冻剂中的至少一种。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，隔热垫壳体210可以由被配置为在预定温度或更高温度下熔化的热塑性树脂制成。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，隔热垫壳体210可以设置有被配置为诱导产生断裂区域的断裂线211。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，断裂线211可以位于隔热垫壳体210的边缘处。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，隔热垫还可以包括设置在隔热板220外部的吸收构件240。

此外，在根据本实用新型的电池模块中，吸收构件240可以配置为具有多孔结构，使得吸收构件的体积能够发生变化。

此外，本实用新型提供了一种包括电池模块的电池组。

有益效果

从以上描述中明显地，根据本实用新型的设置有隔热垫的电池模块和包括该电池模块的电池组的优点是，隔热板和液体容纳在插设于电池单体之间的隔热垫中，从而能够在使电池单体的体积的增加最小化并且抑制其热传递到与其相邻的另一个电池单体的同时冷却每个电池单体。

此外，根据本实用新型的设置有隔热垫的电池模块和包括该电池模块的电池组的优点是，插设在电池单体之间的隔热垫的隔热垫壳体由在预定温度或更高温度下熔化的材料制成，从而液体可以从隔热垫壳体中排出，因此能够在起火时阻止火焰的蔓延。

此外，根据本实用新型的设置有隔热垫的电池模块和包括该电池模块的电池组的优点是，插设在电池单体之间的隔热垫是可变形的，从而能够减少电池单体膨胀时的压力偏差。

附图说明

图1是常规电池组的剖视图。

图2是根据本实用新型的优选实施例的电池模块的分解透视图。

图3是在装配有电池模块的状态下沿图2的线A-A′截取的电池模块的剖视图。

图4的(a)是根据本实用新型优选实施例的隔热垫的透视图，图4的(b)是沿图4的(a)的线B-B′截取的剖视图。

图5的(a)是根据本实用新型的变型的隔热垫的平面图，图5的(b)是根据本实用新型的变型的隔热垫的剖视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使得本实用新型所属领域的普通技术人员能够容易地实施本实用新型的优选实施例。然而，在详细描述本实用新型的优选实施例的工作原理时，当并入本文的已知功能和配置的详细描述可能模糊本实用新型的主题时，将省略其详细描述。

此外，在全部附图中，将使用相同的附图标记指代执行相似功能或操作的部分。在整个说明书中一个部分被称为连接到另一部分的情况下，该一个部分不仅可以直接连接到该另一部分，而且该一个部分还可以通过又一部分间接连接到该另一部分。此外，除非另有说明，包括某个元件并不表示排除其他元件，而是表示还可以包括这些元件。

在下文中，将参照附图描述根据本实用新型的设置有具有灭火功能和冷却功能的隔热垫的电池模块以及包括该电池模块的电池组。

图2是根据本实用新型的优选实施例的电池模块的分解透视图，图3是在装配有电池模块的状态下沿图2的线A-A′截取的电池模块的剖视图。

参照图2和图3，根据本实用新型的电池模块包括多个软包型电池单体100和插设在软包型电池单体100之间的至少一个隔热垫200。

当首先详细描述软包型电池单体100中的每一个时，软包型电池单体包括电池单体壳体110、容纳在电池单体壳体110中的电池单体组件120以及一对引线130。

电池单体壳体110通常被配置为具有包括内层、金属层和外层的层压片结构。内层设置为与电池单体组件直接接触，因此内层必须表现出高绝缘性和对电解液的高耐受性。此外，内层必须表现出高密封性以便从外部密封电池单体壳体，即，内层之间的被热接合的密封部必须表现出优异的热接合强度。内层可以由选自表现出优异的耐化学性和高密封性的聚烯烃基树脂(诸如聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯丙烯酸酯或聚丁烯)、聚氨酯树脂以及聚酰亚胺树脂的材料制成。然而，本实用新型不限于此，最优选使用表现出优异的机械性能(诸如拉伸强度、刚度、表面硬度和耐冲击性)以及优异的耐化学性的聚丙烯。

设置为邻接内层的金属层对应于被配置为防止水分或各种气体从外部渗透到电池中的阻挡层。重量轻且易于成型的铝薄膜可以用作金属层的优选材料。

外层设置在金属层的另一个表面上。外层可以由表现出优异的拉伸强度、防水分渗透和防透气的耐热聚合物制成，使得外层在保护电池单体组件的同时表现出高耐热性和耐化学性。作为示例，外层可以由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。然而，本实用新型不限于此。

电池单体组件120可以是：凝胶卷型电池单体组件，被配置为具有长片型正极和长片型负极在隔膜插设于其间的状态下卷绕的结构；堆叠型电池单体组件，包括单元电池单体，每个单元电池单体被配置为具有矩形正极和矩形负极在隔膜插设于其间的状态下堆叠的结构：堆叠和折叠型电池单体组件，被配置为具有其中使用长隔膜卷绕单元电池单体的结构；或者层叠和堆叠型电池单体组件，被配置为具有单元电池单体在隔膜插设于其间的状态下堆叠然后彼此附接的结构。然而，本实用新型不限于此。

电池单体组件120安装在上述电池单体外壳110中，并且电池单体壳体110被密封。

同时，包括正极引线和负极引线的引线130电连接到电池单体组件的正极接线片和负极接线片并且暴露于壳体外部。软包型电池单体对应于通常已知的构造，因此将省略其更详细的描述。

尽管在图2中软包型电池单体被示为所谓的双向软包型电池单体，其配置为使得一对引线130设置成彼此面对，然而软包型电池单体可以是单向软包型电池单体，其被配置为使得一对引线在设置成彼此相邻的同时面对相同方向。

此外，尽管在图2中软包型电池单体100被示为设置成使得软包型电池单体的上表面或下表面垂直于地面，然而，本实用新型不限于此，并且软包型电池单体100可以水平堆叠。

同时，当由锂二次电池构成的电池单体出现缺陷或者电池单体过充电或过热时，如前所述，由于电池单体膨胀的膨胀现象和热失控现象可能导致起火。

具体地，当电池单体处于热失控状态时，电池单体的温度可能达到约260℃，这是发生排气的温度，并且电池单体的温度即使在发生排气时也可能持续升高。

根据本实用新型的隔热垫200插设在软包型电池单体100之间以降低已经被加热的电池单体100的温度，并且在起火时执行灭火功能。此外，隔热垫可以使彼此相邻的电池单体100隔热，并且可以执行减少在膨胀时施加到电池单体100的压力的偏差的功能。

图4的(a)是根据本实用新型优选实施例的隔热垫的透视图，图4的(b)是沿图4的(a)的线B-B′截取的剖视图。当参照图2至图4描述隔热垫时，位于软包型电池单体100之间的隔热垫200包括隔热垫壳体210、隔热板220和液体230。

隔热垫壳体210是空的以容纳隔热板220和液体230并且也处于密封状态。

当隔热垫壳体与软包型电池单体100紧密接触时，彼此接触的隔热垫壳体和软包型电池单体的面积可以相同。然而，本实用新型不限于此。

这里，隔热垫壳体210可以由在预定温度以上的温度下熔化的材料制成，例如具有约200℃以下的熔点的热塑性聚合物树脂。具体地，可以使用具有约100℃至200℃的熔点的材料，例如尼龙、聚乙烯或聚丙烯。

配置为具有较小厚度的近似六面体形状的隔热板220容纳在隔热垫壳体210中以降低热导率，使得即使在特定电池单体100中发生热失控时，也可以抑制热传递到与其相邻的另一电池单体100。

隔热板220可以由具有尽可能低的导热率且外部形状变化很小的二氧化硅或陶瓷制成。作为示例，隔热板可以是由无机粉末(诸如二氧化硅粉末或陶瓷粉末)和化学物质(诸如聚酰胺类树脂、丙烯酸酯)构成的隔热片。然而，本实用新型不限于此。

在隔热垫壳体210的内表面与隔热板220之间的空间中填充有液体230。液体没有具体限制，只要当电池单体正常工作时液体能够降低电池单体100的温度并且和当电池单体中出现事故时能够灭火即可。例如，水、制冷剂或防冻剂可以用作液体。

如上所述，具有容纳在隔热垫壳体210中的隔热板220和液体230的隔热垫200(其由在预定温度以上的温度熔化的材料制成)插设在与其紧密接触的软包型电池单体100之间，由此能够抑制软包型电池单体100的温度升高。此外，隔热垫在发生热失控时阻断热量向相邻电池单体100的移动。当起火时，液体230被喷出并用作灭火材料。此外，由于隔热垫的外部形状是可变的，因此能够最小化当电池单体膨胀时的压力偏差。

同时，优选地，在隔热垫壳体210处设置有断裂线211，更优选地，断裂线211位于隔热垫壳体210的边缘处。

当对隔热垫壳体210施加预定压力或更大的压力时，隔热垫壳体210沿着断裂线211撕裂，液体230从隔热垫壳体210中排出。

当隔热垫壳体210被加热到预定温度或更高温度时，隔热垫壳体可以被熔化，由此液体230可以从其排出。然而，由于液体230的比热，隔热垫壳体210的温度上升到高温需要一段时间。为此，设置断裂线以便更快速地排出液体230。

作为示例，当发生事故时，电池单体100通常在其中心部分处膨胀，由此过度按压隔热垫壳体210的中心部分，因此沿着隔热垫壳体的边缘形成的断裂线211被撕裂。因此，液体230可以被排出。

图5的(a)是根据本实用新型的变型的隔热垫的平面图，图5的(b)是根据本实用新型的变型的隔热垫的剖视图。除了隔热垫壳体210、隔热板220和液体230之外，根据本实用新型的变型的隔热垫还包括吸收构件240。

隔热垫壳体210、隔热板220和液体230与先前描述的相同，因此下面将仅描述吸收构件240。

吸收构件240设置在隔热垫壳体210的内表面与隔热板220之间。吸收构件可以被配置为完全包裹隔热板220或者可以与隔热板220的至少一个侧表面紧密接触或附接。由于液体230容纳在处于密封状态下的隔热垫壳体210中，一些液体被吸收构件240吸收。

这里，吸收构件240具有能够吸收或排出水分的多孔结构，并且吸收构件没有具体限制，只要吸收构件由容易发生体积变化的材料制成即可。例如，吸收构件可以由无纺纤维或海绵制成。

当进一步设置吸收构件240时，能够抑制隔热板220的移动并且进一步减小电池单体膨胀时的压力偏差。

本实用新型提供一种电池组，其被配置为使得作为上述部件的多个软包型电池单体100在水平方向或垂直方向上并排设置，并且隔热垫200插设在电池单体100之间。

尽管图中未示出，但软包型电池单体100可以经由汇流条彼此电连接并且可以容纳在电池组壳体中。

本实用新型所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，在本实用新型的范畴内可以进行各种应用和修改。

(附图标记的说明)

100：软包型电池单体

110：电池单体壳体

120：电池单体组件

130：引线

200：隔热垫

210：隔热垫壳体

211：断裂线

220：隔热板

230：液体

240：吸收构件

Claims (9)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

多个软包型电池单体，在水平方向或垂直方向上并排设置；以及

隔热垫，插设在所述软包型电池单体之间，

其中，所述隔热垫具有冷却功能。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述隔热垫包括：

空的隔热垫壳体，以密封状态设置；

隔热板，容纳在所述隔热垫壳体中；以及

液体，填充所述隔热垫壳体的内表面与所述隔热板之间的空间。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述液体是水、制冷剂和防冻剂中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述隔热垫壳体由被配置为在预定温度或更高温度下熔化的热塑性树脂制成。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述隔热垫壳体设置有被配置为诱导产生断裂区域的断裂线。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述断裂线位于所述隔热垫壳体的边缘处。

7.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述隔热垫还包括设置在所述隔热板外部的吸收构件。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，所述吸收构件被配置为具有多孔结构，使得所述吸收构件的体积能够发生变化。

9.一种电池组，其特征在于，包括根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块。