电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆

分案申请

本申请是申请日为2018年7月17日、申请号为201880006586.9、发明名称为“电池模块以及包括该电池模块的电池组”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本申请要求于2017年9月18日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0119764的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及电池模块以及包括该电池模块的电池组，并且更具体地，本公开涉及一种用于当电池单体发生膨胀时允许对电池单体施加均匀压力的电池模块以及一种包括该电池模块的电池组。

背景技术

随着技术发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速地增加。通常而言，镍镉电池或氢离子电池已被用作二次电池。然而，与镍基二次电池相比，由于锂二次电池几乎不存在记忆效应而可以自由充电和放电，并且自放电率非常低，能量密度高，因此最近广泛地使用锂二次电池。

锂二次电池主要使用氧化锂和碳质材料分别作为正电极活性材料和负电极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，其中，分别涂覆有正电极活性材料和负电极活性材料的正电极板和负电极板之间布置有分隔物；以及外部构件，即电池壳体，其将电极组件和电解质溶液一起密封并接收。

锂二次电池包括正电极、负电极、介于正电极和负电极之间的分隔物、以及电解质。根据正电极活性材料和负电极活性材料所使用的材料，锂二次电池被分为锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)。一般地，锂二次电池的电极通过如下方式制备：将正电极活性材料或负电极活性材料施加到由铝或铜片、网、膜、箔等制成的集电器上，然后将其烘干。

图1中的(a)是示出了常规电池模块的部分侧截面图，图1中的(b)是示出了如下情况的部分侧截面图：因为常规电池模块中的电池单体处发生膨胀，所以电池单体和端板处形成不均匀压力。

参考图1中的(a)和(b)，可以将多个电池单体2堆叠在电池模块1中。然而，在电池单体2的充电和放电期间，可能在电池单体2内部产生气体，并且可能重复出现电池单体2由于所产生的气体而膨胀和收缩的鼓胀现象。同时，电池单体2在一端处与端板3接触，并且端板3的边缘部分连接到上端板4和下端板5，并且由上端板4和下端板5支撑，从而比端板3的中心部分具有相对更高的刚性。因此，与端板3的中心部分相比，端板3在其边缘部分处更多地挤压电池单体2。也就是说，与受到相对较大压力挤压的电池单体2的边缘部分相比较，受到相对较小的压力挤压的电池单体2的中心部分处平稳地发生膨胀。因此，如图1中的(b)中所示，当在电池单体2处发生鼓胀时，电池单体2的中心部分比电池单体2的边缘部分膨胀得更多。就此而言，如图1中的(b)中的箭头所示，压力分布不均匀，也就是说，压力从端板3的中心部分向端板3的边缘部分增加。亦即，因为电池单体2在端板3的边缘部分处未膨胀，所以压力被过度地施加至端板3的边缘部分。

然而，如果当电池单体2发生鼓胀时压力在电池单体2处不均匀地分布，则发生突然死亡现象，使得电池单体2的性能劣化，并且立即中断电连接。

发明内容

技术问题

本公开旨在提供这样一种电池模块：当在电池单体处发生鼓胀时，所述电池模块通过允许均匀压力被施加至电池单体，从而防止在电池单体处产生突然死亡现象，并且本公开还旨在提供包括该电池模块的电池组。

此外，本公开旨在提供这样一种电池模块：在设计电池模块时，所述电池模块允许适当地调节施加到电池单体的压力，并且本公开还旨在提供包括该电池模块的电池组。

技术方案

根据本发明，提供了一种电池模块，包括：

电池单体堆，所述电池单体堆具有彼此堆叠的多个电池单体；

外壳，所述外壳被构造成包围所述电池单体堆；以及

弹性构件，所述弹性构件被联接到所述外壳的内侧，同时避免与所述电池单体干涉，使得当所述电池单体处发生鼓胀时，在所述电池单体处形成均匀的压力，

其中，所述外壳通过联接多个端板而形成，在所述多个端板之中，在所述外壳的一端处安装有第一端板和与所述第一端板间隔开的第二端板，并且在所述外壳的另一端处安装有一个固定的第三端板，所述第一端板被设置在所述第三端板与所述第二端板之间，以能够在所述第三端板和所述第二端板之间移动；并且

其中，所述弹性构件使用多个弹簧来制备，并且所述多个弹簧被联接到分别设置在所述外壳的两端处的所述第一端板和所述第三端板的边缘部分。

在本公开的一个方面中，提供了电池模块，包括：电池单体堆，所述电池单体堆具有彼此堆叠的多个电池单体；外壳，所述外壳被构造为包围电池单体堆；以及弹性构件，所述弹性构件联接到外壳的内侧，同时避免与电池单体干涉，使得当在电池单体处发生鼓胀时，在电池单体处形成均匀的压力。

另外，可以通过联接多个端板来形成外壳，并且可以使用多个弹簧来制备弹性构件，并且多个弹簧可以联接到分别设置在外壳的两侧处的端板的边缘部分。

此外，外壳可以具有六个端板联接的六面体形状，并且可以使用四个弹簧来制备弹性构件，使得弹簧联接到外壳的两端处的端板的四个边缘部分。

另外，在多个端板之中，可以将第一端板设置在其它端板之间，以能够在其它端板之间移动，并且多个弹簧可以联接到第一端板。

此外，可以将第一端板设置成与第二端板间隔开，所述第二端板基于第一端板的移动方向被设置在预定位置处，并且第一端板和第二端板可以在第一端板移动时彼此接触。

另外，在所述第一端板和所述第二端板中的每一个处可以分别形成能够彼此接合的联接突起和联接凹槽中的至少一个。

同时，在本公开的另一方面中，还提供了包括上述电池模块的电池组，并且还提供了包括该电池模块的车辆。

有益效果

根据本公开的实施例，当电池单体处发生鼓胀时，允许借助于弹性构件对电池单体施加均匀压力，从而可以防止电池单体处产生突然死亡现象。

此外，通过调节弹簧常数，可以在设计电池模块时允许适当地控制施加到电池单体的压力。

附图说明

图1中的(a)是示出常规电池模块的部分侧截面视图，图1中的(b)是示出了如下情况的部分侧截面图：因为常规电池模块中的电池单体处发生膨胀，所以电池单体和端板处形成不均匀压力。

图2是示出了在发生单体膨胀之前的根据本公开第一实施例的电池模块的示意性横截面图。

图3是示出了在发生单体膨胀时的根据本公开第一实施例的电池模块的示意性横截面图。

图4是示出了在发生单体膨胀之前的根据本公开第二实施例的电池模块的示意性横截面图。

图5中的(a)和(b)示出了在根据本公开第二实施例的电池模块处发生单体膨胀时第一端板移动以接触第二端板的示意性横截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解的是，本说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被解释为限于一般含义和词典含义，而是在允许本发明人适当地定义术语以得到最佳说明的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文中提出的描述只是仅用于示意目的的优选示例，而不旨在限制本公开的范围，所以应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，能对其做出其它等同物和修改。

在附图中，为了描述的方便和清楚，可以放大、省略或者示意性地图示每个元件或该元件的具体部分的大小。因此，每个元件的大小不完全反映元件的实际大小。如果与本公开相关联的公知功能或元件的详细描述不必要地混淆了本公开的主题，则将省略这些详细描述。

本文中所使用的术语“组合”或“连接”可以不仅指代一个构件和另一构件被直接地组合或者直接地连接的情况，而且还指代一个构件经由连接构件与另一构件间接地组合或者间接地连接的情况。

图2是示出了在发生单体膨胀之前的根据本公开第一实施例的电池模块的示意性横截面图，并且图3是示出了在发生单体膨胀时的根据本公开第一实施例的电池模块的示意性横截面图。

参考图2和图3，根据本公开第一实施例的电池模块10包括电池单体堆100、外壳200和弹性构件300。

电池单体堆100包括具有电极引线的多个电池单体110。设置在电池单体110处的电极引线是如下类型的端子：其被暴露于外部，并连接到外部设备，并且可以由导电材料制成。电极引线可以包括正电极引线和负电极引线。正电极引线和负电极引线可以相对于电池单体110的纵向方向设置在相反方向上，或者正电极引线和负电极引线相对于电池单体110的纵向方向位于相同方向上。电极引线可以被电联接到汇流条。电池单体110可以被构造为使得可以堆叠按照正电极板、分隔物和负电极板的顺序布置的多个单元单体，或者堆叠按照正电极板、分隔物、负电极板、分隔物、正电极板、分隔物和负电极板的顺序布置的多个二分单体，以适用于电池容量。

电池单体堆100可以被构造为使得多个电池单体110彼此堆叠。这里，电池单体110可以具有各种结构，并且多个电池单体110可以以各种方式堆叠。

电池单体堆100可以包括用于分别容纳电池单体110的多个盒(未示出)。可以通过注塑成形塑料来制作每个盒(未示出)，并且可以堆叠具有用于容纳电池单体110的容纳部的多个盒(未示出)。其中堆叠有多个盒(未示出)的盒组件可以包括连接器元件或端子元件。连接器元件可以包括各种类型的电连接部件或连接部件，用于连接到例如能够提供关于电池单体110的电压或温度数据的电池管理系统(BMS)。此外，端子元件包括作为连接到电池单体110的主端子的正电极端子和负电极端子，并且端子元件可以具有电连接到外部的端子螺栓。同时，电池单体110可以具有各种形状。

外壳200可以容纳电池单体堆100或包括电池单体堆100的盒组件。外壳200完全地包围电池单体堆100或多个盒组件，从而保护电池单体堆100或盒组件免受外部振动或冲击。

外壳200可以形成对应于电池单体堆100或盒组件的形状。例如，如果电池单体堆100或盒组件具有六面体形状，则外壳200可以具有与其相对应的六面体形状。外壳200可以例如通过弯曲金属板来制造，或者可以通过塑料注射来制造。此外，外壳200可以整体地制造，或者可以单独地制造。外壳200可以具有穿孔部(未示出)，上述连接器元件或端子元件可以通过所述穿孔部暴露于外部。也就是说，连接器元件或端子元件可以电连接到预定的外部部件或构件，并且穿透部可以形成在外壳200中，使得外壳200不会阻挡电连接。

可以通过联接多个端板210来形成外壳200。这里，可以以不同方式选择端板210的数量。例如，外壳200可以具有联接六个端板210的六面体结构。然而，外壳200不一定必须使用六个端板210来构造，可以以不同方式选择端板210的数量。另外，外壳200的形状不限于六面体形状，可以以不同方式选择外壳200的形状。然而，在下文中，为了便于说明，以下描述将基于外壳200具有由六个端板210所形成的六面体形状的情况。

弹性构件300联接到外壳200的内侧，同时避免与电池单体110干涉，使得当电池单体110处发生鼓胀时，可以在电池单体110处形成均匀压力。参考图2，这里，可以以不同方式设置弹性构件300，例如使用多个弹簧。此外，所述多个弹簧可以联接到分别设置在六面体外壳200的两端处的端板210的边缘部分。弹性构件300可以被设置为例如使用四个弹簧，并且联接到外壳200的两端处的端板210的四个边缘部分。如上所述，如果多个弹簧分别联接到外壳200的两端处的端板210，则可以向介于外壳200的两端处的端板210之间的电池单体110提供均匀力。也就是说，如上所述，参考图1中的(a)和(b)，在常规电池单体2中，当电池单体2处发生鼓胀时，电池单体2的中心部分比电池单体2的边缘部分膨胀得更多，因此当电池单体2处发生鼓胀时，电池单体处的压力分布不均匀，从而引起使得电池单体2的性能劣化的突然死亡现象，并且电连接被立即中断。然而，在根据本公开第一实施例的电池模块10中，参考图2，弹簧分别联接到端板210的边缘部分，并且向端板210的边缘部分提供弹力，所述端板210的边缘部分对应于电池单体110的边缘部分，与电池单体110的中心部分相比，电池单体110的边缘部分被施加更大的压力。因此，当电池单体110处发生鼓胀时，可以像图3中所示形成均匀的压力分布，从而防止在电池单体110处发生突然死亡现象。

同时，如果使用弹簧来提供弹性构件300，则可以适当地调节弹簧常数。因此，可以在设计电池模块10时适当地调节施加到电池单体110的压力，从而按照用户所期望的水平来将压力施加到电池单体110。

在下文中，将参考附图描述根据本公开第一实施例的电池模块10的操作和效果。

参考图2和图3，电池单体堆100被容纳在外壳200中，并且设置在弹性构件300中的多个弹簧联接到外壳200的内边缘部分。此外，当电池单体110处发生鼓胀时，弹簧的弹力被施加到端板210的边缘部分，与端板210的中心部分相比较，所述端板210的边缘部分被施加以相对较大的压力。因此，在从端板210的边缘部分到端板210的中心部分的整个区域上，可以形成均匀的压力分布。

图4是示出了在发生单体膨胀之前的根据本公开第二实施例的电池模块的示意性横截面图，并且图5中的(a)和(b)是示出了在根据本公开第二实施例的电池模块处发生单体膨胀时第一端板移动以接触第二端板的情况的示意性横截面图。

在下文中，将参考附图描述根据本公开第二实施例的电池模块10的功能和效果，但是将不再次详细地描述与根据本公开第一实施例的电池模块10相同的特征。

在本公开的第二实施例中，与第一实施例不同之处在于，第一端板211可以移动，以接触第二端板212。

参考图4，在外壳200的一端处安装有一个固定的第三端板213，并且在外壳200的另一端处安装有第一端板211和与第一端板211间隔开的第二端板212，所述第一端板211以可移动的方式设置。这里，第一端板211被设置在固定于外壳200的一端处的第三端板213与第二端板212之间，以能够在其间移动，并且多个弹簧分别联接到第一端板211和第三端板213。第一端板211可以被设置为能够朝向第二端板212移动，并且当电池单体110处发生鼓胀时，第一端板211可以移动以接触第二端板212。这里，在第一端板211和第二端板212处分别形成能够彼此接合的联接突起215和联接凹槽216。当由于电池单体110处发生鼓胀而使得第一端板211朝向第二端板212移动时，如果分别形成在第一端板211和第二端板212处的联接突起215和联接凹槽216彼此接合，则可以连续地维持第一端板211与第二端板212之间的接触部分。因此，在从端板210的边缘部分到端板210的中心部分的整个区域上形成均匀的压力分布，而且可以连续地维持均匀的压力分布。

同时，根据本公开实施例的电池组(未示出)可以包括一个或多个上述的根据本公开实施例的电池模块10。另外，除了电池模块10之外，电池组(未示出)还可以包括用于容纳电池模块10的壳体以及用于控制电池模块10的充电和放电的各种设备，诸如BMS、电流传感器、保险丝等。

同时，根据本公开实施例的车辆(未示出)可以包括上述的电池模块10或电池组(未示出)，并且电池组(未示出)可以包括电池模块10。此外，可以将根据本公开实施例的电池模块10应用于车辆(未示出)，例如，像电动车辆或混合动力电动车辆此类被提供为使用电力的预定车辆(未示出)。

已经详细地描述了本公开。然而，应该理解的是，详细描述和具体示例虽然示出了本发明的优选实施方式，但是仅通过示意方式给出，因为本领域的技术人员根据所述详细描述中，可以显而易见地认识到本公开的范围内的各种变化和修改。

工业适用性

本公开涉及电池模块以及包括该电池模块的电池组，并且特别适用于与二次电池相关联的工业。