CN110495014B - 圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种圆柱形二次电池模块。圆柱形二次电池模块包括：各自具有容纳电极组件和电解质的电池壳体的多个圆柱形二次电池单元；在其中设置多个圆柱形二次电池单元的单元框架；和联接到单元框架并且具有火焰出口的盖。单元框架包括：被弯折并且联接成彼此交叉的多个板构件；和形成在多个板构件之间的空间，使得圆柱形二次电池单元设置在空间中。

Description

圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法
技术领域
本申请要求于2017年10月10日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0129093号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本文。
本发明涉及一种圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法，更具体地，涉及一种可防止在二次电池单元处产生的火焰蔓延并且使在其中设置圆柱形二次电池单元的单元框架易于制造的圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法。
背景技术
随着技术发展和对移动装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。通常，镍镉电池或氢离子电池已被用作二次电池。然而，近来广泛使用锂二次电池，这是因为由于与镍基二次电池相比极少记忆效应而导致充电和放电是自由的，自放电率非常低，并且能量密度高。
锂二次电池主要分别使用锂氧化物和碳质材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：二次电池单元，在二次电池单元中布置有分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板并且在正极板和负极板之间有隔膜；和作为电池壳体的外壳，外壳将二次电池单元与电解质溶液一起密封并容纳。
锂二次电池包括正极、负极和插置在它们之间的隔膜以及电解质。根据用于正极活性材料和负极活性材料的材料，锂二次电池分为锂离子电池(Lithium Ion Battery，LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium Ion Battery，PLIB)。通常，通过将正极活性材料或负极活性材料施加到由铝或铜片(sheet)、网(mesh)、膜(film)、箔(foil)等制成的集流体上，然后进行干燥来制备锂二次电池的电极。
通常，根据容纳二次电池单元的外壳的形状，二次电池可分为圆柱型、方型和袋型，并且可通过串联或并联连接多个二次电池单元以二次电池模块的形式使用圆柱形二次电池。
在常规的圆柱形二次电池模块中，如果一个二次电池单元着火，则火焰从着火的二次电池单元蔓延到相邻的二次电池单元，使得所有二次电池单元顺序地着火。
另外，在常规的圆柱形二次电池模块中，在***圆柱形二次电池的框架中形成有与圆柱形二次电池的形状相对应的圆柱形***孔，但是具有圆柱形***孔的框架不易于制造。
发明内容
技术问题
本公开内容涉及提供一种即使任何一个二次电池单元着火，也可防止一个二次电池单元的火焰蔓延到其他相邻的二次电池单元的圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法。
另外，本公开内容涉及提供一种可使其中设置有圆柱形二次电池单元的单元框架易于制造的圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法。
技术方案
在本公开内容的一个方面中，提供了一种圆柱形二次电池模块，包括：各自具有容纳电极组件和电解质的电池壳体的多个圆柱形二次电池单元；在其中设置所述多个圆柱形二次电池单元的单元框架；和联接到所述单元框架并且具有火焰出口的盖，其中所述单元框架包括：被弯折并且联接成彼此交叉的多个板构件；和形成在所述多个板构件之间的空间，使得所述圆柱形二次电池单元设置在所述空间中。
此外，所述多个板构件可包括：被弯折以形成至少一个第一空间的第一盖；和联接到所述第一盖并且被弯折以形成至少一个第二空间的第二盖。
此外，所述第一盖和所述第二盖可联接，使得所述第一盖的所述第一空间和所述第二盖的所述第二空间结合，以形成单个封闭的第三空间，并且所述圆柱形二次电池单元可设置在所述第三空间中。
此外，所述第三空间可具有多边形形状。
此外，所述第一盖可被弯折，使得多个第一空间以相同的图案连续地形成，并且所述第二盖可被弯折，使得多个第二空间以相同的图案连续地形成。
此外，在所述第一盖上可形成有至少一个第一装配槽，在所述第二盖上可形成有至少一个第二装配槽，所述第二盖可通过装配联接到所述第一装配槽，并且所述第一盖可通过装配联接到所述第二装配槽。
此外，所述第一盖和所述第二盖可形成为具有相同的形状，并且所述第一盖和所述第二盖可联接，使得所述第一盖的所述第一装配槽和所述第二盖的所述第二装配槽设置成彼此面对。
此外，所述单元框架可由具有低传热率的云母材料制成。
另外，在本公开内容的另一个方面中，还提供了一种二次电池组，所述二次电池组包括上述的圆柱形二次电池模块，还提供了一种车辆，所述车辆包括所述圆柱形二次电池模块。
另外，在本公开内容的另一个方面中，还提供了一种制造圆柱形二次电池模块的方法，包括：弯折板构件以形成第一盖，以使得在所述第一盖中形成至少一个第一空间；弯折板构件以形成第二盖，以使得在所述第二盖中形成至少一个第二空间；联接所述第一盖和所述第二盖，使得所述第一空间和第二空间结合，以形成单个封闭的第三空间；和在所述第三空间中设置圆柱形二次电池。
此外，所述方法可进一步包括：弯折所述第一盖，使得多个第一空间以相同的图案连续地形成，并且弯折所述第二盖，使得多个第二空间以相同的图案连续地形成。
有益效果
根据本公开内容的实施方式，即使任何一个二次电池单元着火，火焰也通过形成在盖上的火焰出口排出，因此可防止火焰蔓延到其他相邻的二次电池单元。
另外，因为可仅通过弯折和联接构成其中设置有圆柱形二次电池单元的单元框架的多个板构件以彼此交叉来制造多边形单元框架，所以可易于制造单元框架。
附图说明
图1是示出根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块的示意性分解透视图。
图2是示出在根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块中的圆柱形二次电池单元的局部剖面图。
图3是示出在根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块中的单元框架的板构件的透视图。
图4是示出沿箭头A观察的图3的板构件的图。
图5是示出在根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块中，第一盖和第二盖设置在相对侧以进行联接的透视图。
图6是示出联接图5的第一盖和第二盖以形成第三空间的透视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上基于与本公开内容的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开内容的范围，因此应当理解，在不背离本公开内容的范围的情况下，可以对其做出其他等同和修改。
在附图中，为了描述的方便和清楚，可夸张、省略或示意性地表示每个元件的尺寸或元件的特定部分。因此，每一个元件的尺寸并不完全反映元件的实际尺寸。如果与本公开内容相关联的公知功能或元件使本公开内容的主题不必要地模糊，则将省略其详细描述。
在此使用的术语“组合”或“连接”不仅可以指一个构件和另一个构件直接组合或直接连接的情况，还可以指一个构件经由连接构件间接地与另一个构件间接组合或间接连接的情况。
图1是示出根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块的示意性分解透视图，图2是示出在根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块中的圆柱形二次电池单元的局部剖面图，图3是示出在根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块中的单元框架的板构件的透视图，图4是示出沿箭头A观察的图3的板构件的图，图5是示出在根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块中，第一盖和第二盖设置在相对侧以进行联接的透视图，并且图6是示出联接图5的第一盖和第二盖以形成第三空间的透视图。
参照图1至图6，根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块10包括多个圆柱形二次电池单元100、单元框架200和盖300。
参照图2，圆柱形二次电池单元100包括：电极组件110，例如果冻卷型电极组件110；圆柱形电池壳体120，电解质与电极组件110一起容纳在所述圆柱形电池壳体120中；和正极端子121，例如形成在电池壳体120的上部处；和负极端子122，例如形成在电池壳体120的下部处。
电极组件110可以具有其中正极111、负极113和插置在正极111与负极113之间的隔膜112以果冻卷形状卷绕的结构。正极111的引线(未示出)可附接到正极111并且例如在电池壳体120的上侧处连接到正极端子121。负极131的引线(未示出)可附接到负极113并且例如在电池壳体120的下侧处连接到负极端子122。另外，圆柱形中心销(未示出)可***电极组件110的中心部分处。中心销(未示出)固定并支撑电极组件110，并且可用作排出由在充电、放电操作中的内部反应产生的气体的通道。另外，可在电池壳体120内部，例如在顶盖130的下部处设置安全通气部(未示出)，使得安全通气部由于电池壳体120内的压力升高而破裂以排出气体。
单元框架200以各种形状设置，以便布置多个圆柱形二次电池单元100。单元框架200包括多个板构件210和空间220。利用多个板构件210在多个板构件210之间形成空间220，使得圆柱形二次电池单元100可分别设置在空间220中。板构件210由薄板制成并且在各部分进行弯折。例如，参照图3和图4，一个板构件210可被弯折，以便连续形成相同的图案。以这种方式，可通过弯折一个板构件210来形成第一盖211。在此，第一盖211可被弯折，使得形成至少一个第一空间221。通过这样做，第一盖211可被弯折，使得多个第一空间221以相同的图案连续形成。另外，除了形成第一盖211的板构件210之外的板构件210可被弯折，以提供第二盖215。在此，第二盖215可被弯折，使得形成至少一个第二空间222。通过这样做，第二盖215可被弯折，使得多个第二空间222以相同的图案连续地形成。也就是说，多个板构件210可分别被弯折，以形成第一盖211和第二盖215，并且第一盖211和第二盖215可联接以彼此交叉。
在其中设置二次电池单元100的第三空间223(见图6)形成在单元框架200处。也就是说，参照图5和图6，第一盖211和第二盖215联接，使得第一盖211的第一空间221和第二盖215的第二空间222结合。此时，第一空间221和第二空间222结合，以形成单个封闭的第三空间223。在此，第三空间223可具有各种形状并且可具有多边形形状。另外，参照图1和图6，第三空间223可具有六边形形状。如果单元框架200如上所述形成为六边形形状，则可连续重复布置相同尺寸的六边形，这有利于制造并有助于二次电池的容量增加。然而，第三空间223的形状不限于六边形形状，并且第三空间223可根据需要形成为各种多边形形状。
可在单元框架200的第一盖211形成至少一个第一装配槽212，并且可在第二盖215形成至少一个第二装配槽216。在此，第一盖211和第二盖215可以以相同的形状形成。如果第一盖211和第二盖215以相同的形状形成，则可用单一模具制造第一盖211和第二盖215二者，从而降低了成本。具有相同形状的第一盖211和第二盖215可设置为彼此面对并且彼此联接。也就是说，第一盖211和第二盖215可联接，使得第一盖211的第一装配槽212和第二盖215的第二装配槽216设置成彼此面对。将参照图5对此进行描述。第一盖211被设置在第二盖215上方，使得第一盖211的第一装配槽212定向为朝向设置在其下方的第二盖215，并且第二盖215设置在第一盖211的下方，使得第二盖215的第二装配槽216定向为朝向设置在其上方的第一盖211。而且，第一盖211和第二盖215联接，使得第二盖215装配到第一装配槽212中，并且第一盖211装配到第二装配槽216中。如果第一盖211和第二盖215以这种方式联接，如图6所示，第一空间221和第二空间222结合，以形成单个封闭的第三空间223。此外，如图1所示，二次电池单元100可设置在第三空间223中。
单元框架200可由各种材料制成，例如具有低传热率的云母。因为云母即使在高温下也具有非常低的传热率，所以即使在圆柱形二次电池单元100中没有产生火焰的平常时间，也可使任何一个二次电池单元100与其他相邻的二次电池单元100隔热。另外，当由于各种原因在特定的二次电池单元100中产生火焰时，由云母制成的单元框架200防止火焰蔓延。因此，即使特定的二次电池单元100着火，也可防止火焰顺序地蔓延到其他相邻的二次电池单元100。然而，单元框架200的材料不限于云母，并且可使用各种材料，只要其可防止在特定二次电池单元100处发生的火焰蔓延即可。
盖300联接到单元框架200并且具有火焰出口310。因为二次电池单元100设置在单元框架200(例如由云母制成的单元框架200)的第三空间223中，所以如果任何一个二次单元框架电池单元100着火，则火焰被单元框架200阻挡而不沿横向蔓延，从而火焰通过联接到单元框架200的盖300的火焰出口310排出。此时，盖300也可以由云母制成。而且，因为通过盖300的火焰出口310排出的火焰向上排出而不在基于图1的横向上移动，所以可防止火焰蔓延到其他二次电池单元100。然而，盖300的材料不限于云母，并且可使用各种材料，只要可防止在特定二次电池单元100处发生的火焰蔓延即可。如图1所示，盖300可在例如单元框架200的上侧处联接到单元框架200。
下文中，将参照附图描述根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块10的操作和效果。
参照图1至图6，通过联接通过弯折板构件210而制备的第一盖211和第二盖215形成单元框架200，并且在单元框架200形成具有多边形形状(例如六边形形状)的空间220，使得二次电池单元100可***空间220中。单元框架200的第一盖211和第二盖215以相同的形状形成并且被弯折以连续地且重复地形成相同的图案，并且可形成第一装配槽212和第二装配槽216以进行联接，使得第一盖211和第二盖215联接。通过这样做，可仅通过将第一盖211和第二盖215分别装配到第一装配槽212和第二装配槽216中来制造单元框架200，因此可易于制造单元框架200。另外，单元框架200可由具有低传热率的云母材料制成。因为由云母材料制成并且其中形成有火焰出口310的盖300联接到单元框架200，所以即使在任何一个二次电池单元100处产生火焰，也可利用由云母材料制成的单元框架200和由云母材料制成的盖300来防止火焰蔓延。另外，因为火焰通过盖300的火焰出口310在未设置二次电池单元100的方向上排出，所以可防止二次电池单元100顺序地着火。
另外，根据本公开内容的实施方式的二次电池组(未示出)可包括根据如上所述的本公开内容的实施方式的一个或多个二次电池模块。此外，除了二次电池模块之外，二次电池组(未示出)可进一步包括用于容纳二次电池模块的壳体以及用于控制二次电池模块的充电和放电的各种装置，诸如BMS、电流传感器、保险丝等。
另外，根据本公开内容的实施方式的车辆(未示出)可包括上述二次电池模块或二次电池组(未示出)，并且二次电池组(未示出)可包括二次电池模块。另外，根据本公开内容的实施方式的二次电池模块可应用于车辆(未示出)，例如，设置为像电动车辆或混合动力电动车辆那样使用电力的预定车辆(未示出)。
下文中，将描述制造根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块10的方法。在此，将不再详细描述与根据本公开内容的实施方式的圆柱形二次电池模块10相同的特征。
首先，弯折板构件210以形成第一盖211，使得在其中形成至少一个第一空间221。在此，可弯折第一盖211，使得多个第一空间221以相同的图案连续地形成。另外，弯折板构件210以形成第二盖215，使得在其中形成至少一个第二空间222。在此，可弯折第二盖215，使得多个第二空间222以相同的图案连续地形成。另外，联接第一盖211和第二盖215，使得第一空间221和第二空间222结合，以形成单个封闭的第三空间223。另外，圆柱形二次电池单元100设置在第三空间223中。
已经详细描述了本公开内容。然而，应当理解的是，详细描述和具体示例虽然表明了本发明的优选实施方式，但仅以说明的方式给出，因为在本公开内容范围内的各种变化和修改从此详细描述对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
工业实用性
本公开内容涉及一种圆柱形二次电池模块和制造圆柱形二次电池模块的方法，并且特别适用于与二次电池相关的工业。

Claims (7)

1.一种圆柱形二次电池模块，包括：
各自具有容纳电极组件和电解质的电池壳体的多个圆柱形二次电池单元；
在其中设置所述多个圆柱形二次电池单元的单元框架；和
联接到所述单元框架并且具有火焰出口的盖，
其中所述单元框架包括：
被弯折并且联接成彼此交叉的多个板构件；和
形成在所述多个板构件之间的空间，使得所述圆柱形二次电池单元设置在所述空间中，
其中所述多个板构件包括：
被弯折以形成至少一个第一空间的第一盖；和
联接到所述第一盖并且被弯折以形成至少一个第二空间的第二盖，
其中所述第一盖和所述第二盖联接，使得所述第一盖的所述第一空间和所述第二盖的所述第二空间结合，以形成单个封闭的第三空间，并且所述圆柱形二次电池单元设置在所述第三空间中，
其中在所述第一盖形成有至少一个第一装配槽，并且在所述第二盖形成有至少一个第二装配槽，
其中所述第二盖通过装配联接到所述第一装配槽，并且所述第一盖通过装配联接到所述第二装配槽，
其中所述第一盖和所述第二盖形成为具有相同的形状，
其中所述第一盖和所述第二盖联接以彼此交叉，使得所述第一盖的所述第一装配槽和所述第二盖的所述第二装配槽设置成彼此面对，并且
其中相邻的所述第一空间朝向彼此相反的方向敞开，并且相邻的所述第二空间朝向彼此相反的方向敞开。
2.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池模块，
其中所述第三空间具有多边形形状。
3.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池模块，
其中所述第一盖被弯折，使得多个第一空间以相同的图案连续地形成，并且所述第二盖被弯折，使得多个第二空间以相同的图案连续地形成。
4.根据权利要求1所述的圆柱形二次电池模块，
其中所述单元框架由具有低传热率的云母材料制成。
5.一种二次电池组，所述二次电池组包括在权利要求1至4中任一项限定的圆柱形二次电池模块。
6.一种车辆，所述车辆包括在权利要求1至4中任一项限定的圆柱形二次电池模块。
7.一种制造圆柱形二次电池模块的方法，包括：
弯折板构件以形成第一盖，以使得在所述第一盖中形成至少一个第一空间；
弯折板构件以形成第二盖，以使得在所述第二盖中形成至少一个第二空间；
联接所述第一盖和所述第二盖，使得所述第一空间和第二空间结合，以形成单个封闭的第三空间；
在所述第三空间中设置圆柱形二次电池；和
将具有火焰出口的盖联接到通过联接所述第一盖和所述第二盖而形成的单元框架，
其中所述第一盖形成为使得多个第一空间以相同的图案连续地形成，并且所述第二盖形成为使得多个第二空间以相同的图案连续地形成，
其中在所述第一盖形成有至少一个第一装配槽，并且在所述第二盖形成有至少一个第二装配槽，
其中所述第二盖通过装配联接到所述第一装配槽，并且所述第一盖通过装配联接到所述第二装配槽，
其中所述第一盖和所述第二盖形成为具有相同的形状，
其中所述第一盖和所述第二盖联接以彼此交叉，使得所述第一盖的所述第一装配槽和所述第二盖的所述第二装配槽设置成彼此面对，并且
其中相邻的所述第一空间朝向彼此相反的方向敞开，并且相邻的所述第二空间朝向彼此相反的方向敞开。
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