电池模块及其制造方法与流程

文档序号:22243857发布日期:2020-09-15 19:59
电池模块及其制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2018-0155516的优先权和权益,其整个内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种电池模块及其制造方法,尤其是,本发明涉及这样一种电池模块及其制造方法:所述电池模块用于稳定实现用于改善模块冷却性能的构造。



背景技术:

随着技术的发展和对移动设备的需求的增加,作为能源的可再充电电池的需求正急剧增加。因此,正在对用于满足各种需求的可再充电电池进行积极研究。

除了诸如移动电话、数码相机和笔记本电脑这样的移动设备之外,作为诸如电动自行车、电动车辆和混合动力电动车辆这样的基于电力的设备的能源,可再充电电池越来越受到关注。

在诸如蜂窝电话和照相机这样的小型设备中,使用其中封装有单个电池单体的小型电池组,在诸如笔记本电脑和电动车辆这样的中型/大型设备中,使用中型或大型电池组,在所述中型或大型电池组中,封装有以并联和/或串联方式连接的两个或更多个电池单体的电池模块或电池组。因此,可以根据所需的输出电压或充电和放电容量来以各种方式设定电池组中包括的电池单体的数量。

此外,当通过串联/并联连接多个电池单体来构造电池组时,预先构造被形成有至少一个电池单体的电池模块,然后向至少一个电池模块添加其他构成元件以构造电池组,这是一种常规方法。

关于电池模块,根据所需的电池容量的增加而有效地冷却由电池单体产生的热量的方法的重要性逐渐增加。为此,已经引入一种构造:通过将散热树脂施加到电池模块的壳体中,从而改善导热性。

然而,当通过电池模块中的注入孔将散热树脂注入到壳体中时,散热树脂可能不能稳定地施加在指定区域中,而是可能向指定区域中施加不足量的散热树脂或者施加过量的散热树脂,从而对冷却性能产生不利影响,或增加费用。

在此背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解,因此,其可能包含没有形成本国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。



技术实现要素:

本发明致力于提供一种如下所述的电池模块及其制造方法:该电池模块通过稳定地施加散热树脂来提供优异的液体注入质量和冷却性能,降低制造工艺的成本,并改善效率。

然而,本发明的示例性实施例要解决的任务可以不限于上述任务,并且可以在本发明包括的技术范围内以各种方式扩展。

本发明的示例性实施例提供一种电池模块,包括:电池单体堆叠体,其中多个电池单体彼此平行相邻并且堆叠;单框架,该单框架容纳电池单体堆叠体,并且包括在电池单体堆叠体的长度方向上打开的至少一个开口,并且包括上板、下板以及一对侧板,所述上板和下板垂直于所述电池单体堆叠体的堆叠侧,所述侧板平行于所述电池单体堆叠体的堆叠侧;外部膨胀控制垫,该外部膨胀控制垫被设置在电池单体堆叠体与单框架之间;以及散热树脂,该散热树脂被设置在电池单体堆叠体与下板之间,其中,外部膨胀控制垫包括两个主体以及两个桥接件,所述两个主体覆盖电池单体堆叠体的一侧,并且设置在电池单体堆叠体与所述一对侧板之间,所述两个桥接件连接两个主体,并且在电池单体堆叠体和下板之间沿着电池单体堆叠体的一侧形成。

所述散热树脂可以被设置在由所述两个主体和所述两个桥接件形成的空间中。

下板可以包括多个注入孔,用于注入散热树脂。

散热树脂可以是热导树脂。

电池模块可以进一步包括多个内部膨胀控制垫,所述多个内部膨胀控制垫被设置在多个电池单体之间。

外部膨胀控制垫和多个内部膨胀控制垫可以包括聚氨酯或三元乙丙橡胶(edpm)。

本发明的另一实施例提供一种电池模块的制造方法,包括:制造电池单体堆叠体,在所述电池单体堆叠体中,多个电池单体被设置为彼此平行相邻并且被堆叠;形成外部膨胀控制垫,该外部膨胀控制垫包括两个主体以及两个桥接件,所述两个主体用于覆盖设置在电池单体堆叠体的最外侧的电池单体,所述两个桥接件连接两个主体,并且沿着电池单体堆叠体的一侧形成;允许其中形成有外部膨胀控制垫的电池单体堆叠体容纳在单框架中;以及将散热树脂注入到位于所述单框架和所述电池单体堆叠体之间的、由所述两个主体以及所述两个桥接件形成的空间中。

当注入散热树脂时,两个主体和两个桥接件可以用作防止散热树脂向下流到外部的堤坝。

单框架可以包括在电池单体堆叠体的长度方向上打开的至少一个开口,并且可以包括上板、下板以及一对侧板,所述上板和下板垂直于所述电池单体堆叠体的堆叠侧,所述侧板平行于所述电池单体堆叠体的堆叠侧,并且可以将散热树脂注入单框架的下板和电池单体堆叠体之间。

可以在将电池模块布置成使得下板能够相对于重力方向面向上的同时注入散热树脂。

下板可以包括用于注入树脂的多个注入孔。

根据示例性实施例,对于其中注入有散热树脂的电池模块,可以提供这样一种电池模块及其制造方法,该电池模块用于通过稳定地施加散热树脂来提供优异的液体注入质量和冷却性能,并且在不提供附加工艺的情况下减少了制造工艺的成本,并且改进了效率。

附图说明

图1a示出了根据本发明示例性实施例的电池模块的立体图,图1b示出旋转180度后的、图1a所示电池模块的立体图。

图2示出从图1b移除单框架的状态的立体图。

图3示出了相对于图1a的iii-iii’线的横截面图。

图4示出了根据本发明示例性实施例的外部膨胀控制垫的展开图。

图5示出了根据本发明示例性实施例的用于制造电池模块的方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图更全面地描述本发明,在附图中示出本发明的示例性实施例。如本领域的技术人员将认识到的,在全部不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。

附图和说明书应被认为本质上是示意性而非限制性,并且在整个说明书中,相同的附图标记标识相同的元件。

此外,为了更好地理解和易于描述,在附图中,每个构造的尺寸和厚度以任意的方式示出,并且本发明不限于此。在附图中,为了清楚起见,放大了层、膜、面板、区域等的厚度。为了更好地理解和便于描述,夸大了一些层和区域的厚度。

将理解,当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时,该元件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,则不存在中间元件。术语“在......上”或“在......上方”意指被定位在对象部分之上或之下,并且不一定意指基于重力方向定位在对象部分的上侧上。

除非明确相反地描述,否则术语“包括”和诸如“包含”的变体将被理解为暗示包括所陈述的元件,但是并不排除任何其他元件。

短语“在平面上”意指从顶部观察对象部分,短语“在横截面上”意指从侧面竖直切割对象部分的横截面。

图1a示出根据本发明示例性实施例的电池模块的立体图,图1b示出旋转了180度后的图1a中所示电池模块的立体图。

参考图1a和图1b,根据本发明示例性实施例的电池模块100包括:电池单体堆叠体110,其中电池单体112被堆叠;和单框架120,电池单体堆叠体110被容纳在该单框架120中。

电池单体堆叠体110是包括多个电池单体112的可再充电电池的组件。电池单体堆叠体110可以包括多个电池单体112,每个电池单体包括电极引线114。电池单体112可以是具有平面形状的袋型电池单体,但是不限于此。电极引线114是正极引线或负极引线,电池单体112的电极引线114包括可以在一个方向上弯曲的端部,并且其可以相应地接触另一个相邻的电池单体112的电极引线的端部。彼此接触的两个电极引线114可以通过焊接而被彼此固定,由此,电池单体堆叠体110内的电池单体112可以彼此电连接。

多个电池单体112被垂直地堆叠,使得电极引线114可以沿着一个方向布置,从而形成电池单体堆叠体110。

电池单体堆叠体110包括至少一个开口128,所述开口在电池单体堆叠体110的长度方向上打开,并且电池单体堆叠体110被容纳在单框架120中,该单框架120包括上板122、下板126以及一对侧板124,所述上板122和下板126垂直于电池单体堆叠体110的堆叠侧,所述侧板124与电池单体堆叠体110的堆叠侧平行。在此情况下,电极引线114可以通过开口128露出,并且开口128可以由端板(未示出)覆盖,所述端板包括用于将电极引线114电连接到外部的构造。

在单框架120的下板126中形成有多个注入孔129,用于注入下述散热树脂200。即,如图1b中所示,当电池单体堆叠体110被容纳在单框架120中时,电池模块100被布置为使得下板126可以设置在其顶部,并且散热树脂200通过下板126中的注入孔129注入。将在本说明书的后面部分中对其详细描述进行说明。

现在将参考图2至图4以及图1a和图1b描述设置在单框架120中的散热树脂200以及膨胀控制垫300和400。

图2示出从图1b移除单框架的状态的立体图,图3示出相对于图1a的iii-iii’线的横截面图,并且图4示出根据本发明示例性实施例的外部膨胀控制垫的展开图。

散热树脂200被设置在电池单体堆叠体110和下板126之间。散热树脂200由导热材料制成,使得可以向外排放由电池单体堆叠体110产生的热量,并且例如,散热树脂200可以由热导树脂制成。热导树脂的示例包括硅、氨基甲酸酯和环氧树脂。

通过形成在下板126中的注入孔129注入散热树脂200。在此情况进行注入时,当适当调整树脂的注入量时,可以将所述树脂充分注入到所希望的部分,即,将树脂注入电池单体堆叠体110与下部板126之间。如果注入量过少,则在整个下板126上无法均匀地形成散热树脂200,因此无法充分地排放热量。当注入量太大时,散热树脂200流到不需要的部分,因此产生了如下缺陷:可能由于资源损失造成制造成本增加,并且散热树脂200溢出的部分处的质量可能劣化。因此,需要通过适当地控制散热树脂200的注入量来在期望的空间处形成散热树脂200。

为此目的,在本示例性实施例中,如图2和图3中所示,通过使用外部膨胀控制垫300来获得散热树脂200的注入空间。外部膨胀控制垫300设置在电池单体堆叠体110和单框架120之间,具体地,外部膨胀控制垫300包括两个主体310以及两个桥接件320,所述两个主体310覆盖电池单体堆叠体110的一侧,并且设置在电池单体堆叠体110和一对侧板124之间,所述两个桥接件320连接两个主体310,并且沿着电池单体堆叠体110的一侧形成在电池单体堆叠体110和下板126之间。

散热树脂200被设置在两个主体310和两个桥接件320上所形成的空间中。如图2中所示,当两个主体310设置成接触电池单体堆叠体110的相应侧时,突出到高于电池单体堆叠体110的部分构成散热树脂200被设置在其中的所述空间的长边,被设置在电池单体堆叠体110和下板126之间的两个桥接件320构成散热树脂200被设置在其中的所述空间的短边。由此,在下板126与电池单体堆叠体110之间形成由两个主体310和两个桥接件320分隔的空间,散热树脂200通过下板126的注入孔129注入,以填充相应的空间。

在这种情况下,上述两个主体310和两个桥接件320用作用于防止散热树脂200溢出的堤坝。即,当注入过多的散热树脂200时,散热树脂200可能沿着电池单体堆叠体110的拐角向下流动,而根据本示例性实施例,可以通过用作堤坝的两个主体310和两个桥接件320来获得如下效果:将散热树脂200注入到所期望的部分,而不会向下流动。

特别地,根据本示例性实施例,对于上述堤坝功能,可以通过如下方式来简单地实现上述效果:不同地切割被安装为用于控制膨胀的垫,而无需提供额外的部件或添加设计。就是说,如图4中所示,将两个主体310(对应于电池单体堆叠体110的堆叠侧)以及两个桥接件320(连接两个主体310并且沿着电池单体堆叠体110的侧部形成)彼此连接并且一体形成,从而通过如下方式获得散热树脂200被注入到其中的空间(a):将膨胀控制垫切割成此形状,并且通过将其施加到电池单体堆叠体110。

此外,因为两个主体310和两个桥接件320用作堤坝,所以可以在不对散热树脂200进行精确控制的情况下,以预定的注入量注入散热树脂200,而不会发生溢出,因此,不需要为了控制注入量而安装大量的注入孔,从而可以简化注入装置。

通过考虑散热树脂200的类型和粘度,可以适当地选择两个主体310从电池单体堆叠体110突出的高度和两个桥接件320的厚度,并且它们并不特别限制于此。

膨胀控制垫还可以包括在电池单体堆叠体110中设置在电池单体112之间的多个内部膨胀控制垫400。内部膨胀控制垫400可以具有与电池单体堆叠体110的堆叠侧基本相同的面积,并且在每堆叠三至四个电池单体112时可以插入内部膨胀控制垫400,但是不限于此,并且可以根据需要适当地调节数量和厚度。

内部膨胀控制垫400和外部膨胀控制垫300在它们受到压缩时控制单体的膨胀,并且在电池单体112膨胀时执行缓冲功能,从而防止电池单体112和单框架120由于电池单体112的膨胀而受损。为此,内部膨胀控制垫400和外部膨胀控制垫300可以包括这样的材料:其包括诸如聚氨酯(pu)或三元乙丙橡胶(edpm)这样的软弹性物质。上述材料具有优异的振动吸收性和对压缩的排斥力,因此当多个电池单体112中产生单体膨胀现象时,可以执行引导功能,使得可以提供具有优异尺寸稳定性的电池模块100。

如上所述,因为包括两个主体310和两个桥接件320的外部膨胀控制垫300用作堤坝,使得被注入在电池单体堆叠体110和单框架120的下板126之间的散热树脂200不会流动,所以可以提供这样一种电池模块100:在无需附加工艺的情况下稳定地施加散热树脂200,减少制造工艺的费用并且改进效率,从而提供优异的液体注入质量和冷却性能。

现在将参考图5描述根据本发明示例性实施例的用于制造电池模块的方法。

图5示出根据本发明示例性实施例的用于制造电池模块的方法的流程图。

堆叠多个电池单体112,并且利用电极引线114使其相连,以形成电池单体堆叠体110(s10)。

在这种情况下,可以在多个电池单体112之间一起堆叠多个内部膨胀控制垫400,以形成电池单体堆叠体110。

形成外部膨胀控制垫300(s20),所述外部膨胀控制垫300包括两个主体310以及两个桥接件320,所述两个主体310用于覆盖设置在电池单体堆叠体110的最外侧上的电池单体,所述两个桥接件320连接两个主体310,并且沿着电池单体堆叠体110的一侧形成。

即,通过如下方式形成外部膨胀控制垫300:切割图4所示的膨胀控制垫,所述膨胀控制垫具有如下形式:两个主体310和两个桥接件320彼此连接并且一体地形成,所述两个主体310对应于电池单体堆叠体110的堆叠侧,所述两个桥接件320连接所述两个主体。外部膨胀控制垫300的两个主体310被布置为分别覆盖设置在电池单体堆叠体110的最外侧上的电池单体,因此,设置在两个主体310之间的两个桥接件320沿着电池单体堆叠体110的侧面而被布置。

将电池单体堆叠体110和外部膨胀控制垫300的组件容纳在单框架120中(s30)。

在这种情况下,两个桥接件320被设置在单框架120的下板126上,并且两个主体310被布置成分别面对单框架120的侧板124。电池单体堆叠体110的电极引线114通过单框架120的开口128露出,并且在这种情况下,开口128可以被端板(未示出)覆盖,所述端板包括用于将电极引线114电连接到外部的构造。

将单框架120旋转180度,使得下板126可以相对于重力方向而面向上,通过形成在下板126中的多个注入孔129注入散热树脂200(s40)。

在这种情况下,上述的两个主体310和两个桥接件320用作用于防止散热树脂200溢出的堤坝。即,当过量地注入散热树脂200时,散热树脂200可能沿着电池单体堆叠体110的拐角向下流动,但是根据本示例性实施例,提供了如下效果:通过用作堤坝的两个主体310和两个桥接件320,将散热树脂200注入到所期望的部分,而不会向下流动。

所注入的散热树脂200的粘度可以是200000cp至300000cp。然而,当应用根据本发明的构造时,其包括用作堤坝的两个主体310和两个桥接件320,因此,不管诸如动态流动性、粘度或树脂类型等树脂特性如何,都可以将散热树脂200施加到期望的区域,并且可以防止向下流动到不期望的区域,因此可以在不受特定限制的情况下应用散热树脂200的粘度。

当完成以液体注入的散热树脂200时,可以通过自然硬化来完成。

如上所述,由于包括两个主体310和两个桥接件320的外部膨胀控制垫300在注入散热树脂200的同时用作堤坝,以防止注入在电池单体堆叠体110和单框架120的下板126之间的散热树脂200发生流动,因此可以提供这样一种用于制造电池模块100的方法:在无需特定附加工艺的情况下稳定地施加散热树脂200,从而提供优异的液体注入质量和冷却性能,减少制造工艺的花费,并且改进效率。

虽然已经连同目前认为是实用示例性实施例的内容描述了本发明,但是要理解的是,本发明不限于所公开的实施例,相反,本发明旨在涵盖包括所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效布置。

<附图标记的说明>

100:电池模块

110:电池单体堆叠体

120:单框架

200:散热树脂

300:外部膨胀控制垫

再多了解一些
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