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

本申请要求于2022年2月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0020768号的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有改善的稳定性的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术

随着技术的发展和对移动设备要求的增加，对作为能源的二次电池的需求快速增加。特别地，作为例如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆的动力驱动装置的能源，以及例如移动电话、数码相机、笔记本电脑和可穿戴设备的移动设备的能源，二次电池受到相当大的关注。

在小型移动设备中，每个设备使用一个或两个或三个电池单体，而例如车辆的中型或大型设备需要高功率和大容量。因此，使用具有彼此电连接的多个电池单体的中型或大型电池模块。

由于中型或大型电池模块优选地被制造为尽可能具有小的尺寸和重量，可以以高度集成层叠并且相对于容量具有较小的重量的方形电池、软包型电池等主要用作中型或大型电池模块的电池单体。这种电池模块具有包括多个电池单体的多个单体组件串联连接以获得高输出的结构。此外，电池单体包括正极集流体和负极集流体、隔板、活性材料、电解液等，因此可以通过部件之间的电化学反应重复地充电和放电。

同时，近年来，随着包括作为能量储存源的利用的大容量电池组的需求增长，对具有通过组装多个二次电池串联/并联连接的多个电池模块形成的多模块结构的电池组的需求增加。

此外，当多个电池单体被串联或并联连接以配置电池组时，通常首先配置由至少一个电池单体组成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来配置电池组。

图1是示出在常规电池模块中包括的破裂片材的图。图2是图1的部分A的放大图。图3是图2的部分B的放大图。

参照图1至图3，常规电池模块的破裂片材10可以包括多个排气部11，并且排气部11可以包括破裂部15。此外，破裂部15可以形成为如图3所示的凹口形状。

更具体地，破裂片材10可以具有如图2所示的弯曲部11，并且破裂部15可以形成为被连接到破裂片材10而不被切割。此时，当电池组电池内部的气体排出时，由于气体被排出到外部，上升的压力可能导致凹口轮廓沿着图3中的截面线C-C’被切割。因此，当破裂部15破裂时，破裂片材10的排气部11形成排气孔使得电池单体内部的气体可以被排出到外部。

然而，由于常规电池模块的破裂片材10应该形成为相当薄的厚度，因为在电池单体内部的排气期间，凹口形状必须沿着图3中的切割线C-C’切割。此外，在普通电池模块的使用期间，即使在电池单体内部不排气，常规破裂片材10也被外部振动和冲击损坏，使得破裂部15很可能破裂。在这种情况下，即使电池单体不排气，也可以形成排气孔并且电池模块的内部结构被暴露到外部，这可能导致稳定性的劣化。

因此，需要这样的一种新结构：破裂片材10仅在电池单体的排气期间破裂以排出电池单体内部的气体，并且破裂片材10在电池模块的正常使用期间不破裂，从而能够提高电池模块的稳定性。

发明内容

技术问题

本公开的目的是提供一种能够仅在电池模块内部的排气期间形成排气孔的电池模块，以及包括该电池模块的电池组。

然而，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提及的其他目的。

技术方案

根据本公开的一个实施例，提供了一种电池模块，包括：电池单体堆，该电池单体堆中层叠有多个电池单体；模块框架，该模块框架容纳电池单体堆；以及破裂片材，该破裂片材形成在电池单体堆与模块框架之间，其中，破裂片材包含形状记忆合金(SMA)。

模块框架形成有多个孔，并且破裂片材的与孔的位置对应的部分可以包含形状记忆合金。

破裂片材包括：多个破裂层；以及形成在多个破裂层之间的破裂引发构件，其中，破裂引发构件可以由形状记忆合金形成。

破裂引发构件可以形成在破裂片材的与模块框架的孔的位置对应的部分中。

破裂引发构件在电池模块的排气期间膨胀，并且破裂引发构件膨胀以使破裂层变形，并且可以在破裂片材上形成排气孔。

破裂引发构件可以随着形状记忆合金的膨胀而膨胀。

排气孔可以形成为多个。

多个排气孔形成在破裂片材的与孔的位置对应的部分中，并且形成在破裂片材的与孔的位置对应的部分中的多个排气孔可以形成排气部。

破裂引发构件可以在100度以上的温度被施加到破裂引发构件时膨胀。

破裂片材可以形成在电池单体堆的上部与模块框架之间。

根据本公开的一个实施例，提供了一种包括该电池模块的电池组。

有益效果

根据本公开的实施例的电池模块在电池模块的正常工作期间不形成排气孔，而仅在电池模块内部的排气的情况下，在破裂片材上形成排气孔，从而能够提高电池模块的稳定性。

另外，由于在电池模块的正常使用期间不形成排气孔，所以可以最小化电池模块内部的暴露和损坏，并且最小化电池模块的性能劣化。

本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解以上未描述的其他效果。

附图说明

图1是示出常规电池模块中包括的破裂片材的图；

图2是图1的部分A的放大图；

图3是图2的部分B的放大图；

图4是根据本公开的一个实施例的电池模块的分解透视图；

图5是示出图4的部件彼此结合的状态的图；

图6是示出形成在本发明的电池模块中包括的破裂片材上的多个排气部中的一个排气部的图；

图7是示出破裂片材破裂之前的状态的图6的部分D的放大图；

图8是示出图7的破裂片材由于电池单体内部的排气而破裂的状态的图。

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例，使得本领域技术人员能够容易地实施这些实施例。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文所阐述的实施例。

为了清楚地描述本公开，将省略与描述无关的部分，并且在整个描述中，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，各个元件的尺寸和厚度是任意示出的，并且本公开不一定限于附图中示出的那些尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，放大了层、区域等的厚度。在附图中，为了方便描述，放大了部分和区域的厚度。

此外，将理解的是，当例如层、膜、区域或板的元件被称为位于另一元件“上”或“上方”时，其可以直接位于另一元件上或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，特定部分位于参照部分的“上方”或“上”表示特定部分位于参照部分的上方或下方，并且不特别地表示特定部分位于朝向重力的相反方向的“上方”或“上”。

此外，在整个描述中，当部分被称为“包括”或“包含”特定部件时，这意味着该部分还可以包括其他部件，除非另有说明，否则不排除其他部件。

此外，在整个描述中，当被称为“平面”时，这意味着此时从上侧观察目标部分，并且当被称为“横截面”时，这意味着此时从垂直切割的横截面的侧部观察目标部分。

术语“第一”、“第二”等被用于解释各种部件，但是部件不应被术语限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一部件。

现在，将参照图4和图5描述根据本公开的电池模块。

图4是根据本公开的一个实施例的电池模块的分解透视图。图5是示出图4的部件彼此结合的状态的图。

参照图4和图5，根据本实施例的电池模块100包括层叠有多个电池单体110的电池单体堆120、容纳电池单体堆120的模块框架200以及形成在电池单体堆120与模块框架200之间的破裂片材500。

首先，根据本实施例的电池单体110可以是软包型电池单体，并且可以形成为矩形片状结构。作为示例，电池单体110具有两个电极引线111和112面对彼此并且分别从电池单体主体的一端和另一端突出的结构。也就是说，电池单体110包括在彼此相反方向上突出的电极引线111和112。更具体地，电极引线111和112被连接到电极组件(未示出)并且从电极组件(未示出)突出到电池单体110的外部。

该电池单体110可以形成为多个，并且多个电池单体110被层叠为彼此电连接，从而形成电池单体堆120。特别地，如图4所示，可以沿着与u轴平行的方向层叠有多个电池单体110。因此，电极引线111和112可以分别在x轴方向和-x轴方向上突出。

同时，模块框架200包括其上表面、前表面和后表面是开放的并且覆盖电池单体堆120的下部和两个侧部的U形框架300，以及覆盖电池单体堆120的上部的上板400。此时，U形框架300可以包括支撑电池单体堆120的下部的底部300a以及分别从底部300a的两端向上延伸的侧表面部300b。

然而，模块框架200不限于此，并且模块框架200可以替换为具有例如L形框架或包围电池单体堆120(除前表面和后表面以外)的单框架的另一形状的框架。

容纳在模块框架200的内部的电池单体堆120可以通过模块框架200物理保护。

上板400可以覆盖模块框架200的开放的上侧表面。

端板150可以覆盖在模块框架200中的电池单体堆120的开放的前表面和后表面。端板150可以与上板400的前端边缘和后端边缘以及模块框架200的前端边缘和后端边缘焊接结合。

汇流条框架130可以形成在端板150与电池单体堆120的前表面和后表面之间。汇流条框架130可以覆盖电池单体堆120的从模块框架200暴露的部分。此外，安装到汇流条框架139的多个汇流条160从电池单体110突出地形成，并且可以与安装在汇流条框架130上的电极引线111和112连接。此时，汇流条160可以形成有电极引线111和112从其中穿过的狭槽。因此，穿过汇流条160的狭槽的电极引线111和112与汇流条160可以彼此接触。

此外，电池模块100还包括位于电池单体堆120的下表面与模块框架200的底表面(即，模块框架300的底部300a)之间的热导树脂层310，其中，第一热导树脂层310可以起到将在电池单体110中产生的热量传递到电池模块100的底部并且固定电池单体堆120的作用。

如前所述，由于常规电池模块的破裂片材10应该形成为具有相当薄的厚度，因为在电池单体内部的排气期间，凹口形状必须沿着图3中的切割线C-C’切割。此外，在电池模块的正常使用期间，即使在电池单体内部不排气，常规破裂片材10也被外部振动和冲击损坏，使得破裂部15很可能被切割。在这种情况下，即使电池单体不排气，也可以形成排气孔并且电池模块的内部结构被暴露到外部，这可能导致稳定性变差。

因此，需要这样的一种新结构：破裂片材10仅在电池单体的排气期间破裂以排出电池单体内部的气体，并且破裂片材10在电池模块的正常使用期间不破裂，从而能够提高电池模块的稳定性。

接下来，将详细描述根据本实施例的电池模块100的破裂片材500。

图6是示出形成在本发明的电池模块中包括的破裂片材上的多个排气部中的一个排气部的图。图7是示出破裂片材破裂之前的状态的图6的部分D的放大图。图是示出图7的破裂片材由于电池单体内部的排气而破裂的状态的图。

参照图6至图8，根据本实施例的电池模块100的破裂片材500形成在电池单体堆120与模块框架200之间。更具体地，破裂片材500可以形成在电池单体堆120的上部与模块框架200的上部之间。此外，根据本实施例的在电池模块100中包括的破裂片材500包含形状记忆合金(SMA)。

模块框架200可以形成有孔210，并且可以在模块框架200上形成多个孔210。此时，孔210可以形成在模块框架200的上部(即，上板400)上。也就是说，模块框架200形成有多个孔210，并且孔210可以形成为穿过模块框架200的上部。因此，电池模块内部的气体可以通过形成在模块框架200的孔210顺利地排出到外部。

此外，可以在破裂片材500的与孔210的位置对应的部分处形成排气部501。此时，排气部501具有形成在破裂片材500与稍后将描述的模块框架200的孔210的形状对应的部分中的多个排气孔550，从而形成排气部501。因此，排气部501可以形成在破裂片材500的与孔210的边缘部的位置对应的部分中。因此，通过聚集多个排气孔550形成的排气部501形成在破裂片材500上，并且排气部501在破裂片材上也形成为多个，使得可以形成多个排气通路。另外，在电池模块中的气体产生和排气期间的快速气体排出可以通过排气通路实现。

此时，破裂片材500的排气部501可以包含形状记忆合金。也就是说，在破裂片材500的部分中，破裂片材500的与孔210的位置对应的部分(即，弯曲部501)可以包含形状记忆合金。

同时，破裂片材500可以包括包含第一破裂层510和第二破裂层520的多个破裂层510和520以及形成在多个破裂层510和520之间的破裂引发构件530。多个破裂层510和520可以包括许多个破裂层，但是作为示例，将主要描述包括第一破裂层510和第二破裂层520的图7。此时，对于破裂片材500、作为在破裂片材500的区域中的与模块框架200的孔210对应的部分的排气部501可以包括多个破裂层510和520以及破裂引发构件530。因此，破裂引发构件530可以形成在破裂片材500与模块框架200的孔210的位置对应的部分中。

形成在第一破裂层510与第二破裂层520之间的破裂引发构件530可以形成为分别接触第一破裂层510和第二破裂层520。因此，通过改变破裂引发构件530的形状，第一破裂层510和第二破裂层520也可以变形、破裂和/或切割。

此外，第一破裂层510和第二破裂层520可以由板形片材形成，但是不限于此。

此时，破裂引发构件530可以包含形状记忆合金。更具体地，破裂引发构件530包含形状记忆合金或由形状记忆合金形成，或者可以随着形状记忆合金的膨胀而膨胀。也就是说，当特定温度或更高温度的热量被施加到破裂片材500时，破裂片材500的破裂和切割可以由破裂引发构件530的膨胀导致。这是因为形状记忆合金会记住高温下的形状，即使形状记忆合金在低温下以不同的形状存在，当施加热量时其会再次呈现高温下形状的特征，。

参照图7和图8，当电池单体110和电池模块100内部的气体被排出时，可以产生预定温度以上的热量。更具体地，在排气期间，也可以产生具有至少100度或更高的温度的热量。因此，当气体被排出时，热量可以被传递到破裂引发构件530。

破裂引发构件530可以在施加至少100度以上的温度时膨胀。因此，当气体从电池单体或电池模块排出时，破裂引发构件530可能膨胀。此时，在排气期间，通过传递的热量膨胀的破裂引发构件530可以被称为第一破裂引发构件530a，并且没有膨胀的破裂引发构件530可以被称为第二破裂引发构件530b。

参照图8，第一破裂引发构件530a可以通过热量膨胀，以切割第一破裂层510和第二破裂层520的部分区域。也就是说，破裂引发构件530可以膨胀以变形并且切割破裂层510和520。由此，通过变形并且切割第一破裂层510和第二破裂层520在破裂片材500上形成排气孔550，使得电池模块100内部的气体可以被排出到外部。此时，参照图6和图8，可以通过切割第一破裂层510和第二破裂层520并将第一破裂层510和第二破裂层520向上提升来形成排气孔550的形状。因此，如图6所示，排气孔550可以沿着黑色实线形成或为弯曲形状，但是排气孔550的形状不限于此。

特别地，当热量也被传递到第二破裂引发构件530b时，第一破裂层510和第二破裂层520也可以被第二破裂引发构件530b切割，从而当仅有第二破裂引发构件530b破裂时，排气孔550可以形成为具有比排气孔550的尺寸大的面积。

此外，破裂片材500特别是破裂片材500上的排气部501可以包括多个破裂引发构件530，使得多个排气孔550可以形成在破裂片材500和排气部501上。

此外，破裂引发构件530可以沿着模块框架200的孔210的形状形成。也就是说，多个排气孔550可以沿着形成多个破裂引发构件530的形状形成，并且排气部501的形状可以沿着形成多个排气孔550的形状形成。换言之，多个排气孔550形成在破裂片材500的与孔210的位置对应的部分中，并且形成在破裂片材500的与孔210的位置对应的部分中的多个排气孔550可以形成排气部501。

因此，尽管在电池模块100的正常工作状态下，在破裂片材500中不形成排气孔550，在电池模块100内部的排气期间，也通过破裂引发构件530在破裂片材500上形成排气孔550，使得电池模块100内部的气体可以被有效地排出到外部。

因此，仅当执行电池单体110和电池模块100的排气时，在根据本实施例的电池模块100中包括的破裂片材500具有排气孔550和排气部501，使得可以提高电池模块的稳定性并且可以确保电池模块100的性能。

接下来，将描述根据本公开的另一实施例的电池组。

根据本实施例的又一实施例，提供了一种包括上述电池模块的电池组。另外，本公开的电池组可以具有聚集根据本实施例的一个或更多电池模块，并且与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置封装在一起的结构。

该电池组可以被应用于各种装置。这种装置可以应用于例如电动自行车、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，并且可以应用于可以使用电池模块的各种装置，这也落入本公开的范围内。

尽管已经参照本公开的优选实施例示出并描述了本发明，但是本公开的范围不限于上述具体实施例，在不脱离所附权利要求中所描述的本发明的原理的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以实施许多其他修改。此外，这些修改不应根据本公开的技术精神或角度单独理解。

【附图标记说明】

100：电池模块

110：电池单体

120：电池单体堆

130：汇流条框架

150：端板

160：汇流条

200：模块框架

300：U形框架

400：上板

500：破裂片材

501：排气部

510：第一破裂层

520：第二破裂层

530：破裂引发构件

550：排气孔