二次电池模块以及包括二次电池模块的二次电池组和车辆

技术领域

本申请要求于2020年11月5日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2020-0147102的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及一种二次电池模块以及包括二次电池模块的二次电池组和车辆，并且更具体地说，涉及一种能够防止冷却剂泄漏的二次电池模块以及包括二次电池模块的二次电池组和车辆。

背景技术

随着对移动装置的技术发展和需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求迅速增加。传统上，已将镍镉电池或氢离子电池用作二次电池。然而，锂二次电池最近被广泛使用，因为与镍基二次电池相比，由于稀有的记忆效应而自由地充电和放电、自放电速率非常低并且能量密度高。

锂二次电池主要使用氧化锂和含碳材料分别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和外部件，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布置成在其间具有隔膜，外部件(exterior)是电池壳体，其密封和接纳电极组件以及电解质溶液。

锂二次电池包括正极、负极和插置在其间的隔膜以及电解质。根据哪种材料用于正极活性材料和负极活性材料，锂二次电池分为锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)。通常，锂二次电池的电极通过将正极或负极活性材料施加到由铝或铜片材、网、膜、箔等制成的集流器上并且然后使正极或负极活性材料干燥来制备。

二次电池可以通过导体汇流条彼此电连接。通常，正极引线由铝制成，负极引线由铜制成，并且汇流条通常也由铜制成。

这里，在实施方式中，冷却剂可以用于冷却包括在二次电池模块中的二次电池单元，并且橡胶填料可以联接到支撑二次电池单元的框架以防止冷却剂泄漏，即确保防水性。

然而，将橡胶填料注入到框架的方法是昂贵的，并且当冷却剂被注入到二次电池模块中时或者当防水功能被测试时，形成真空或高压，并且用于防水的橡胶填料被以这种方式形成的真空或高压损坏，由此由于冷却剂的泄漏而损坏二次电池单元。

发明内容

技术问题

本公开旨在提供一种可以防水以防止冷却剂泄漏和由此导致的对二次电池单元的损坏的二次电池模块以及包括二次电池模块的二次电池组和车辆。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种二次电池模块，所述二次电池模块包括：多个二次电池单元，所述多个二次电池单元具有电池壳体，电池壳体容纳电极组件和电解质；框架构件，框架构件被配置为支撑多个二次电池单元；以及盖，所述盖被配置为容纳多个二次电池单元和所述框架构件，其中，多个二次电池单元具有防水结构。

此外，防水结构可以包括：突起构件，所述突起构件附接到二次电池单元以从二次电池单元突出；以及管状构件，所述管状构件被配置为围绕附接有突起构件的二次电池单元。

另外，管状构件可以在围绕二次电池单元和突起构件之后热收缩，并且突起构件可以以装配方式联接到框架构件以确保防水。

此外，突起构件可以设置在二次电池单元的侧表面的上侧以围绕二次电池单元。

另外，第一肋可以形成在框架构件处以沿预设方向突出，并且第一肋可以联接到盖。

此外，可以形成在第一肋上突起，使得在盖内部流动的冷却剂处产生湍流。

另外，第一肋可以形成在框架构件处以在预设方向上突出，与第一肋相对应的第二肋可以形成在盖处，并且第一肋和第二肋可以联接。

此外，防水结构可以由围绕框架构件的上侧的防水树脂制成。

另外，防水树脂可以由阻燃材料制成并围绕多个二次电池单元，使得当在任何一个二次电池单元中出现火焰时，防止火焰蔓延到其它相邻的二次电池单元。

此外，防水树脂可以由相变材料(PCM)制成以冷却二次电池单元。

另外，防水结构可以包括被配置为围绕二次电池单元的管状构件以及施加到管状构件的表面的防水胶。

此外，防水结构可以包括被配置为围绕二次电池单元的管状构件以及沉积在管状构件的表面上的金属构件。

此外，防水结构可以包括被配置为围绕二次电池单元且双层地形成的管状构件以及联接在双层地形成的管状构件之间的金属构件。

此外，在本公开的另一方面中，还可以提供一种包括上述二次电池模块的二次电池组，并且还可以提供一种包括二次电池模块的车辆。

有利效果

本公开的实施方式具有提供一种防水以防止冷却剂泄漏和对二次电池单元造成的损坏的二次电池模块以及包括二次电池模块的二次电池组和车辆的效果。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施方式的二次电池模块的分解立体图。

图2(a)至图2(d)是示意性地示出在根据本公开的实施方式的二次电池模块中的二次电池单元处形成用于防水的突起构件的过程的图。

图3是示意性地示出在根据本公开的实施方式的二次电池模块中具有突起构件的二次电池单元以装配方式联接到框架构件的部分的截面图。

图4是示出根据图3的另一实施方式在第一肋上形成突起的图。

图5是示意性示出在根据本公开的实施方式的二次电池模块中防水树脂围绕框架构件的上侧的部分的截面图。

图6是示出根据图3的又一实施方式的第一肋和第二肋联接的图。

图7是示出在根据本公开的另一实施方式的二次电池模块中将防水胶施加到管状构件的示意性截面图。

图8是示出在根据本公开的又一实施方式的二次电池模块中金属构件沉积在管状构件的表面上的示意性截面图。

图9是示出在根据本公开的又一实施方式的二次电池模块中金属构件联接在管状构件之间的示意性截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。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含义和字典含义，而是基于本公开人被允许适当地定义术语以用于最佳解释的原则来根据与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文提出的描述仅仅是仅出于例示的目的的优选示例，并不旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等效替换和修改。

在附图中，为了描述的方便和清楚起见，每个元件或元件的特定部分的尺寸可以被夸大、省略或示意性地例示。因此，每个元件的尺寸不完全反映元件的实际尺寸。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模糊本公开的主题，则将省略该详细描述。

本文使用的术语“联接”或“连接”不仅可以指一个构件和另一构件直接组合或直接连接的情况，而且可以指一个构件经由连接构件与另一构件间接组合或间接连接的情况。

图1是示出根据本公开的实施方式的二次电池模块的分解立体图，图2(a)至图2(d)是示意性地示出在根据本公开的实施方式的二次电池模块中的二次电池单元处形成用于防水的突起构件的过程的图，图3是示意性地示出在根据本公开的实施方式的二次电池模块中具有突起构件的二次电池单元以装配方式联接到框架构件的部分的截面图，图4是示出根据图3的另一实施方式在第一肋上形成突起的图，图5是示意性示出在根据本公开的实施方式的二次电池模块中防水树脂围绕框架构件的上侧的部分的截面图，图6是示出根据图3的又一实施方式的第一肋和第二肋联接的图，图7是示出在根据本公开的另一实施方式的二次电池模块中将防水胶施加到管状构件的示意性截面图，图8是示出在根据本公开的又一实施方式的二次电池模块中金属构件沉积在管状构件的表面上的示意性截面图，并且图9是示出在根据本公开的又一实施方式的二次电池模块中金属构件联接在管状构件之间的示意性截面图。

参照附图，根据本公开的实施方式的二次电池模块10包括多个二次电池单元100、框架构件200和盖300。

二次电池单元100可以具有各种形状。例如，二次电池单元100可以是圆柱形或矩形的。然而，二次电池单元100的形状不限于此。在下文中，为了便于解释，将描述二次电池单元100具有圆柱形形状，但是应当注意，二次电池单元100的形状限于圆柱形形状。

另外，二次电池单元100的外部件(exterior)可以由具有预设刚性范围的各种材料制成，例如，二次电池单元100的外部件可以由各种金属制成。然而，二次电池单元100的外部件的材料不限于此。在下文中，为了便于解释，将描述二次电池单元100的外部件由金属制成，但是应当注意，二次电池单元100的外部件的材料不限于金属。

多个圆柱形二次电池单元100和框架构件200被容纳在盖300中。例如，盖300可被设置为围绕多个圆柱形二次电池单元100和框架构件200。

盖300围绕多个圆柱形二次电池单元100的整体，由此保护多个圆柱形二次电池单元100免受外部振动或冲击。

盖300可以形成为与多个圆柱形二次电池单元100的形状相对应的形状。然而，本公开不限于此。

盖300可以通过例如弯曲金属板或使用注塑成型塑料来制造。另外，盖300可以被制造为一体式，或者可以被制造为可分离式。

盖300可以具有形成在其中的穿孔部分(未示出)，使得各种连接器元件或端子元件可以通过其暴露于外部。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，并且穿孔部分可以形成在盖300中，使得电连接不被盖300干扰。

盖300可以包括上盖310和下盖320，但不限于此。

用于冷却多个圆柱形二次电池单元100的冷却剂900(参照图3)被引入到盖300中，例如，引入到下盖320中。为此，在盖300处形成入口和出口(图中未示出)，并且冷却剂900通过入口流入下盖320以冷却多个圆柱形二次电池单元100，然后通过出口从下盖320排出。

对于多个圆柱形二次电池单元100，圆柱形二次电池电芯110设置为多个。圆柱形二次电池电芯110是：电极组件(例如卷芯型电极组件)；圆柱形电池壳体，电解质与电极组件一起容纳在该圆柱形电池壳体中；正极端子，例如形成在电池壳体的一侧处；以及负极端子，例如形成在电池壳体的另一侧处。

电极组件可以具有这样的结构，其中，正极和负极被层叠，其中，隔膜插置在正极与负极之间并以卷芯的形式卷绕。此外，正极引线(未示出)附接到正极并且例如在电池壳体的上部处连接到正极端子，并且负极引线(未示出)附接到负极并且例如在电池壳体的下部处连接到负极端子。另外，圆柱形中央销(未示出)可以插入电极组件的中央。

设置到圆柱形二次电池电芯110的正极端子和负极端子是暴露于外部并连接到外部装置的一种端子，并且可以由导电材料制成。

多个圆柱形二次电池单元100具有防水结构400。在一实施方式中，防水结构400可以具有各种结构并且可以设置成包括突起构件410和管状构件420。

突起构件410附接到圆柱形二次电池电芯110并从圆柱形二次电池电芯110突出。参照图2，突起构件410可以被设置为在圆柱形二次电池电芯110的侧表面的上侧处围绕圆柱形二次电池电芯110。然而，本公开不限于此。

首先，制备圆柱形二次电池电芯110(参照图2(a))，并且突起构件410附接到圆柱形二次电池电芯110以从圆柱形二次电池电芯110突出(参照图2(b))。然后，管状构件420围绕附接有突起构件410的圆柱形二次电池电芯110，然后将热量提供给管状构件420以使管状构件420热收缩(参照图2(c))。之后，附接到圆柱形二次电池电芯110的突起构件410以装配方式联接到框架构件200(参照图2(d))。

也就是说，联接到圆柱形二次电池电芯110以从圆柱形二次电池电芯110突出的突起构件410被管状构件420包裹，然后以装配方式联接到框架构件200。因此，圆柱形二次电池电芯110与框架构件200之间的间隙被去除，并且圆柱形二次电池电芯110和框架构件200彼此紧密接触，由此实现防水效果。

这里，管状构件420可以是PP、PVC、PET等，但不限于此。在下文中，管状构件420也是相同的。

另外，由于突起构件410热收缩的管状构件420围绕和保护，所以即使突起构件410以装配方式联接到框架构件200，也在不偏离原始位置的情况下保持突起构件410的位置，并且防止变形。

框架构件200支撑多个圆柱形二次电池单元100。参照图1，开口220可以形成在框架构件200中，并且框架构件200通过开口220在多个圆柱形二次电池单元100的上侧处的联接到多个圆柱形二次电池单元100。在这种情况下，如上所述，圆柱形二次电池电芯110的突起构件410以装配方式联接到框架构件200。

沿预设方向突出的第一肋210可以形成在框架构件200处。另外，参照图3，第一肋210联接到例如下盖320。这里，第一肋210和下盖320可以以各种方式联接，并且例如可以以结合方式(b)联接，但不限于此。

此外，参照图6作为另一实施方式，沿预设方向突出的第一肋210可以形成在框架构件200处，并且与第一肋210相对应的第二肋321可以形成在下盖320处。这里，第一肋210和第二肋321可以联接。第一肋210和第二肋321可以以各种方式联接，并且例如可以以结合方式(b)联接，但不限于此。

这里，肋可以不形成在框架构件200处，并且下盖320的第二肋321(参照图6)可以突出并联接到框架构件200。下盖320的第二肋321可以以各种方式联接到框架构件200，并且例如可以以结合方式联接，但不限于此。

这样，如果由一个圆柱形二次电池电芯110与另一相邻的圆柱形二次电池电芯110之间的第一肋210或第二肋321形成屏障(barrier)，则引入到盖300中以冷却多个圆柱形二次电池单元100的冷却剂900在与第一肋210或第二肋321碰撞的同时旋转，由此产生湍流。

另外，如果冷却剂900旋转，则冷却剂900可以在各个部分处接触多个圆柱形二次电池单元100，由此提高冷却性能。也就是说，上述屏障通过形成在框架构件200处的第一肋210或形成在盖300处的第二肋321而形成在盖300内部，并且冷却剂900在与屏障碰撞的同时旋转，以在各个部分处接触多个圆柱形二次电池单元100，由此提高冷却性能。

此外，由第一肋210或第二肋321形成的屏障不仅提高了多个圆柱形二次电池单元100的冷却性能，而且还具有增加盖300的结构刚度的功能。因此，当冷却剂900被注入到盖300中时或者当二次电池模块10的防水功能被测试时，即使形成真空或高压，也可以保持防水功能。

参照图4作为另一实施方式，突起211可以形成在第一肋210上。如果突起211如上所述形成在第一肋210上，则与未形成突起211的情况相比，在盖300内流动的冷却剂900处可以更平滑地产生湍流，因此可以进一步提高冷却效果。这里，如果设置第二肋321，则突起211也可以形成在第二肋321上。

参照图5，作为防水结构400的另一实施方式，即作为突起构件410和管状构件420的另一实施方式，防水结构500可以包括围绕框架构件200的整个上侧的防水树脂510。防水树脂510可以由可以确保防水性的各种材料制成。

突起构件410和管状构件420以及防水树脂510可以根据需要选择性地或组合地设置。

这里，防水树脂510可以由各种阻燃材料制成。如果防水树脂510由上述阻燃材料制成以围绕所有多个圆柱形二次电池单元100，如图5所示，则当在一个圆柱形二次电池电芯110处出现火焰时，可以防止火焰蔓延到其它相邻的圆柱形二次电池电芯110。

也就是说，阻燃材料的防水树脂510不防止在圆柱形二次电池电芯110中出现火焰，而是具有在一个圆柱形二次电池电芯110中出现火焰时防止火焰蔓延的功能。

此外，防水树脂510可以由相变材料(PCM)制成。相变材料是当其从固体变为液体时吸收并储存热量，并且当其再次从液体变为固体时释放所储存的热量的材料。当在圆柱形二次电池电芯110中产生热量时，由相变材料制成的防水树脂510可以吸收从圆柱形二次电池电芯110产生的热量并变成液体，由此冷却圆柱形二次电池电芯110。

因此，防水树脂510可以具有防水、防止火焰蔓延和冷却圆柱形二次电池电芯110的所有效果。

图7是防水结构600的另一实施方式，并且参照图7，防水结构600可以包括管状构件610和防水胶620。

管状构件610被设置为围绕圆柱形二次电池电芯110。如果管状构件610围绕圆柱形二次电池电芯110，则向管状构件610提供热量以使管状构件610热收缩。

另外，防水胶620是防水且粘合的材料，并且施加到管状构件610的表面。此外，圆柱形二次电池电芯110可以通过防水胶620联接到框架构件200，如图7所示。

图8是防水结构700的又一实施方式，并且参照图8，防水结构700可以包括管状构件710和金属构件720。

管状构件710与图7的前一实施方式的管状构件相同，因此将不再描述。

这里，金属构件720沉积在管状构件710的表面上。金属构件720可以由各种材料制成，并且例如铝可以沉积在管状构件710的表面上。然而，金属构件720不限于铝。

另外，防水功能可以由例如沉积在管状构件710的表面上的铝的金属构件720实现。

图9是防水结构800的又一实施方式，并且参照图9，防水结构800可以包括管状构件810a、810b和金属构件820。

这里，图9的实施方式与图8的前一实施方式的不同之处在于，管状构件810a、810b被双层地形成为围绕圆柱形二次电池电芯110，并且金属构件820联接在双层地形成的管状构件810a与管状构件810b之间。

这里，金属构件820可以通过粘合剂在管状构件810a、810b之间联接到管状构件810a、810b，由此能够防水。

在下文中，将参照附图描述根据本公开的实施方式的二次电池模块10的操作和效果。

根据本公开的实施方式的二次电池模块10具有防水结构400、500。

防水结构400可以包括突起构件410和管状构件420。也就是说，联接到圆柱形二次电池电芯110以从圆柱形二次电池电芯110突出的突起构件410被管状构件420包裹，然后以装配方式联接到框架构件200以确保防水。另选地，防水结构500可以设置成通过围绕框架构件200的整个上侧的防水树脂510来确保防水。

此时，防水树脂510由各种阻燃材料制成，以在一个圆柱形二次电池电芯110中产生火焰时防止火焰蔓延到其它相邻的圆柱形二次电池电芯110。

此外，根据本公开的实施方式的二次电池组(未示出)可以包括至少一个如上所述的根据本公开的实施方式的二次电池模块10。此外，除了二次电池模块10之外，二次电池组(未示出)还可以包括用于容纳二次电池模块10的壳体，以及用于控制二次电池模块10的充电和放电的各种装置(诸如BMS、电流传感器、熔丝等)。

此外，根据本公开的实施方式的车辆(未示出)可以包括上述的二次电池模块10或二次电池组(未示出)，并且二次电池组(未示出)可以包括二次电池模块10。另外，根据本公开的实施方式的二次电池模块10可以应用于车辆(未示出)，例如诸如电动车辆或混合动力车辆的设置成使用电力的预定车辆(未示出)。

已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但是仅通过例示的方式给出，因为根据该详细描述，本公开范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。

工业适用性

本公开涉及一种二次电池模块以及包括二次电池模块的二次电池组和车辆，并且尤其适用于与二次电池相关的工业。