CN114128020A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本公开内容一个实施方式的电池模块包括：包括一个或多个电池单元的电池单元组合体；矩形管状的模块框架，模块框架配置为容纳电池单元组合体并且覆盖电池单元组合体的四个表面；以及多个第一通气孔，多个第一通气孔形成在四个表面中的两个表面相交的角部处。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2019年10月18日提交的韩国专利申请第10-2019-0129948号的权益，通过引用将上述韩国专利申请的全部公开内容结合在此。
本公开内容涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种即使在发生热失控时也能够减小对相邻模块的影响的电池模块和包括该电池模块的电池组。
背景技术
在现代社会中，随着诸如移动电话、笔记本电脑、便携摄像机和数码相机之类的便携式装置日常使用，与如上所述的移动装置相关的领域中的技术发展变得活跃。此外，可充电/放电的二次电池被用作电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力电动汽车(P-HEV)等的电源，以试图解决由使用化石燃料的现有汽油车辆引起的空气污染等。因此，越来越需要发展二次电池。
目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，由于锂二次电池具有例如与镍基二次电池相比几乎不表现出记忆效应并因而自由充放电以及具有非常低的自放电率及高能量密度的优点，所以锂二次电池受到关注。
这种锂二次电池主要分别使用锂基氧化物和碳基材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在电极组件中，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在它们之间插置有隔膜的情况下进行设置；以及将电极组件与电解质溶液一起密封并容纳的外壳材料，即，电池壳体。
通常，锂二次电池基于外壳材料的形状可分为其中电极组件内置在金属罐中的罐型二次电池、以及其中电极组件内置在铝层压片的袋中的袋型二次电池。
在用于小型装置的二次电池的情况下，设置两个至三个电池单元，但是在用于诸如汽车之类的中大型装置的二次电池的情况下，使用电连接有大量电池单元的电池模块(Battery module)。在这种电池模块中，大量电池单元彼此串联或并联连接，以形成电池单元组合体，从而提高容量和输出。此外，可将一个或多个电池模块与诸如电池管理***BMS(Battery Management System)和冷却***之类的各种控制和保护***安装在一起，从而形成电池组。
当多个电池单元串联/并联连接以构成电池组时，常见的是构成由至少一个电池单元组成的电池模块，然后在至少一个电池模块中添加其他部件来构成电池组的方法。可根据所需的输出电压或充电/放电容量不同地设定电池组中包括的电池模块的数量、或电池模块中包括的电池单元的数量。
另一方面，当使用多个电池模块构成电池组时，如果在多个电池模块中的一些电池模块中由于诸如过充电之类的异常操作而发生热失控，则高温气体和火焰被排放到电池模块的外部，这引起相邻电池模块被一起损坏的问题。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题而发明本公开内容，本公开内容的目的是提供一种即使由于异常操作而发生热失控，也能够通过分散排放的高温气体和火焰使对相邻电池模块的影响最小化的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而，本公开内容的实施方式要解决的问题不限于上述问题，可在本公开内容中包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的一个实施方式，提供了一种电池模块，包括：包括一个或多个电池单元的电池单元组合体；矩形管状的模块框架，所述模块框架配置为容纳所述电池单元组合体并且覆盖所述电池单元组合体的四个表面；以及形成在所述四个表面中的两个表面相交的角部处的多个第一通气孔。
所述第一通气孔定位成对应于其中所述模块框架中的覆盖所述电池单元组合体的上表面的一个表面与所述模块框架中的覆盖所述电池单元组合体的侧表面的另一个表面相交的角部。
所述第一通气孔是以从所述角部去除所述一个表面的一部分和所述侧表面的一部分的方式形成的。
所述多个第一通气孔分别形成在沿所述模块框架的长度方向形成的两个角部处。
形成在所述两个角部处的所述第一通气孔可形成在彼此对称的位置处。
形成在所述两个角部处的所述第一通气孔可形成在彼此错开的位置处。
所述模块框架可包括位于所述电池单元组合体的长度方向上的两端的开口，并且所述电池模块可进一步包括：结合至所述开口的端板；以及形成在所述端板中的多个第二通气孔。
所述多个第一通气孔在一个角部处可形成有一个或多个。
根据本公开内容的另一个实施方式，可提供一种电池组，包括：至少一个上述电池模块；以及用于封装上述至少一个电池模块的电池组壳体。
根据本公开内容的又一个实施方式，可提供一种包括至少一个上述电池组的装置。
有益效果
根据本公开内容的实施方式，即使由于异常操作而发生热失控，也能够通过分散排放的高温气体和火焰使对相邻电池模块的影响最小化，从而防止对相邻电池模块的损坏。
附图说明
图1是根据本公开内容一个实施方式的电池模块的透视图；
图2是图1的电池模块的分解透视图；
图3是用于说明在根据本公开内容一个实施方式的电池组中发生热失控的情况的示图；
图4是用于说明在根据比较例的电池组中发生热失控的情况的示图；
图5是根据本公开内容另一个实施方式的电池模块的透视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，不限于在此阐述的实施方式。
为了清楚起见，在此将省略与描述无关的部分的说明，并且在整个说明书中相似的参考标号表示相似的要素。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个要素的尺寸和厚度，本公开内容不必限于附图中示出的那些。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，一些层和区域的厚度被夸大。
此外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，所述元件可直接在所述另一元件上或者也可存在中间元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，词语“在……上”或“在……上方”是指设置在基准部分上方或下方，并不一定是指设置在基准部分的朝向重力的相反方向的上端。
此外，在整个描述中，当一部分被称为“包括”某一部件时，这意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
图1是根据本公开内容一个实施方式的电池模块100的透视图，图2是图1的电池模块100的分解透视图。
参照图1和图2，根据本公开内容一个实施方式的电池模块100包括：包括一个或多个电池单元的电池单元组合体400；用于容纳电池单元组合体400的模块框架200；以及端板300，端板300位于电池单元组合体400的长度方向上的两端并且结合至模块框架200的开口。
电池单元组合体400是包括多个电池单元112的二次电池的组合体。电池单元组合体400可包括多个电池单元112，并且每个电池单元包括电极引线114。电池单元112可以是具有板形状的袋型电池单元，但不限于此。电极引线114是正极引线或负极引线，并且每个电池单元112的电极引线114的端部可在一个方向上弯折，从而可与另一个相邻的电池单元112的电极引线的端部接触。彼此接触的两个电极引线114可通过相互焊接等固定，从而可在电池单元组合体400中的电池单元112之间形成电连接。
此外，电池模块可设置有汇流条框架500，汇流条框架500与电池单元组合体400一起被容纳在模块框架200中。汇流条框架500可包括：位于电池单元组合体400上方的上框架510、位于电池单元组合体400的前侧的前框架520、和位于电池单元组合体400的后侧的后框架530。可在前框架520和后框架530上安装汇流条540，汇流条540与构成电池单元组合体400的电池单元的电极引线114连接。
多个电池单元112竖直地堆叠，使得电极引线114在一侧方向上对齐，从而形成电池单元组合体400。电池单元组合体400被容纳在模块框架200中，模块框架200具有在电池单元组合体400的长度方向上敞开的至少一个开口。此时，电极引线114通过该开口引出至模块框架200的外部，引出的电极引线114可分别结合至汇流条框架500的前框架520和后框架530并且可电连接至安装于其中的汇流条540。在此，汇流条框架500由绝缘材料，例如，不导电的合成树脂形成，汇流条540可由导电金属材料形成。
此外，电池模块100包括柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)(未示出)，柔性印刷电路板沿电池单元堆叠体400的长度方向延伸地安装在电池单元组合体400的上部，并且配置为感测电池单元112。此外，电池模块100可包括各种电子部件。作为示例，可包括ICB(Internal Circuit Board，内部电路板)和BMS(Battery ManagementSystem，电池管理***)。诸如ICB和BMS之类的电子部件可电连接至多个电池单元112。
电池模块100可进一步包括位于电池单元组合体400的下表面与模块框架200之间的导热树脂层700。导热树脂层700是通过注入导热树脂形成的，并且起到将从电池单元组合体400产生的热量传递到电池模块100的底部的作用以及将电池单元组合体400固定在电池模块100内的作用。
另外，散热器800设置在电池单元组合体400的侧表面上并且可一起被容纳在模块框架200中，但没有特别限制。
在根据该实施方式的电池模块100中，模块框架200包括多个第一通气孔210。
如图1和图2中所示，多个第一通气孔210形成在模块框架200的四个表面中的两个表面相交的角部处。就是说，模块框架200包括：覆盖电池单元组合体400的上部的上表面、覆盖电池单元组合体400的下部的下表面、以及将上表面和下表面连接的两个侧表面，并且模块框架200具有其中在长度方向上的两个端部敞开的矩形管状。其中，多个第一通气孔210形成在两个侧表面与上表面相交的两个角部处。
第一通气孔210具有其中从所述角部去除模块框架200的上表面的一部分和模块框架200的侧表面的一部分的形状。就是说，第一通气孔210不是形成在模块框架200的一个表面上，而是第一通气孔210形成在两个表面上。根据这样的构造，在电池模块100的制造过程或使用过程中，即使在上下方向或左右方向上施加压力，施加到第一通气孔210的载荷也减小，因此，即使形成多个第一通气孔210，也可使对电池模块100的刚性等的影响最小化。
多个第一通气孔210可分别形成在沿模块框架200的长度方向形成的两个角部处，其中形成在两个角部处的多个第一通气孔210可形成在对称的位置处，从而彼此面对，如图1和图2中所示。第一通气孔210的数量和尺寸没有特别限制，可考虑电池模块100的规格、模块框架200的刚性、使用环境等来适当选择。例如，可在一个角部处形成一个或多个第一通气孔210。当仅在一个角部处形成第一通气孔210时，难以期待分散高温气体和火焰的效果，因此，优选的是在每个角部处形成至少一个第一通气孔210。
另外，端板300可结合至模块框架200的开口。在端板300中形成多个第二通气孔310。可在两侧的端板300中形成多个第二通气孔310，也可仅在一侧的端板300中形成多个第二通气孔310。就更有效地分散高温气体和火焰而言，更优选的是在两侧的端板300中形成多个第二通气孔310。第二通气孔310不像第一通气孔210那样仅配置为分散高温气体和火焰，而是为了将现有的汇流条端子等暴露到端板300的外部而形成的孔可用作通气孔。
图3是用于说明在根据本公开内容一个实施方式的电池组中发生热失控的情况的示图，图4是用于说明在根据比较例的电池组中发生热失控的情况的示图。
如图3中所示，电池组10包括彼此相邻的多个电池模块100。此时，如在本公开内容一个实施方式中那样，当在模块框架200的角部处形成多个第一通气孔210时，高温气体和火焰基于发生热失控的电池模块100在各个方向上分散，如图3中所示。因此，即使与电池组10中发生热失控的电池模块100相邻设置的电池模块100也较少地受到高温气体和火焰的影响。
另外，如图4中所示，当未设置单独的通气孔，或者仅在电池模块100的长度方向的端部处形成通气孔310时，来自发生热失控的电池模块100的高温气体和火焰集中朝向长度方向的端部排放。因此，由于热量集中传递到与相应位置相邻设置的电池模块100，并且高温火焰容易蔓延，所以相邻的电池模块100也极易被损坏，从而降低安全性。
如上所述，根据本公开内容一个实施方式，即使在其中电池单元组合体400的所有六个表面被模块框架200和端板300包裹的电池模块100的结构中，当发生热失控时也能够适当地分散和排放高温气体和火焰，从而使对相邻电池模块的损坏最小化并且提高安全性。
图5是根据本公开内容另一个实施方式的电池模块的透视图。
参照图5，在本公开内容另一个实施方式中，形成在两个角部处的多个第一通气孔210可形成在彼此错开的位置处。当这样形成在彼此面对的角部处的多个第一通气孔210以错开的方式布置时，即使如图3中所示电池模块在电池组10中彼此相邻设置，第一通气孔210也不彼此相邻，使得可进一步减小热失控的电池模块的影响。就是说，由于在相邻电池模块100之间第一通气孔210不彼此相邻，所以可使从热失控的电池模块100排放的火焰直接蔓延到相邻电池模块100的第一通气孔210最小化。第一通气孔210的位置和尺寸没有特别限制，可适当改变以适合于电池模块100和电池组10的构造。
如上所述，根据本公开内容一个实施方式，可分散从发生热失控的电池模块100排放的高温气体和火焰，从而可使对相邻电池模块100的影响最小化，可防止对电池模块100的损坏，从而提高安全性。
另外，可将一个或更多个根据本公开内容实施方式的电池模块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应用于各种装置。这些装置可应用于诸如电动自行车、电动汽车、混合动力电动汽车之类的车辆装置，但是本公开内容不限于此，可应用于能够使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种装置，这也属于本公开内容的范围。
尽管上面已经详细描述了本公开内容的优选实施方式，但本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员使用在所附权利要求书中限定的本公开内容的基本构思而做出的各种修改和改进也落在权利的范围内。
参考标号说明
100：电池模块
200：模块框架
300：端板
400：电池单元组合体
210：第一通气孔
310：第二通气孔。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
包括一个或多个电池单元的电池单元组合体；
矩形管状的模块框架，所述模块框架配置为容纳所述电池单元组合体并且覆盖所述电池单元组合体的四个表面；以及
形成在所述四个表面中的两个表面相交的角部处的多个第一通气孔。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述第一通气孔定位成对应于其中所述模块框架中的覆盖所述电池单元组合体的上表面的一个表面与所述模块框架中的覆盖所述电池单元组合体的侧表面的另一个表面相交的角部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述第一通气孔是以从所述角部去除所述一个表面的一部分和所述侧表面的一部分的方式形成的。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述多个第一通气孔分别形成在沿所述模块框架的长度方向形成的两个角部处。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
形成在所述两个角部处的所述第一通气孔形成在彼此对称的位置处。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
形成在所述两个角部处的所述第一通气孔形成在彼此错开的位置处。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述模块框架包括位于所述电池单元组合体的长度方向上的两端的开口，并且
所述电池模块进一步包括：结合至所述开口的端板；以及形成在所述端板中的多个第二通气孔。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述多个第一通气孔在一个角部处形成有一个或多个。
9.一种电池组，包括：
至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块；以及
用于封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
10.一种包括至少一个根据权利要求9所述的电池组的装置。
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