电池模块及其制造方法与流程

本发明的一个实施例涉及一种电池模块及其制造方法。

背景技术：

由于数码相机、移动电话、笔记本电脑、混合动力车辆等尖端领域的开发，正在对可充电和放电的二次电池进行积极的研究。二次电池可举例为镉-镍电池、镍-金属电池氢化物电池、镍-氢电池、锂二次电池。其中，锂二次电池的工作电压为3.6v以上，其可用作便携式电子设备的电源，或者将多个锂二次电池串联并用于高输出混合动力车辆，这与镉-镍电池或镍-金属电池氢化物电池相比，工作电压高出三倍，每单位重量的能量密度的特性也很优异，因此正被快速使用。

如上所述，当将多个所述二次电池串联并用于高输出混合动力车辆或电动车辆时，使用盖体或壳体等构件来固定多个二次电池，并且使用汇流条等连接构件来使多个二次电池之间电连接，从而可以以一个电池模块的形式使用。

其中，为了增加电池模块体积的能量密度，使空间利用率最大化是开发电池模块的主要关注点，在现有技术中主要利用在模块外壳内以竖直方向层叠多个二次电池来容纳的方式。但是，现有的模块外壳需要多个外观壳体，存在不容易组装外观壳体构件和电池层叠体的问题。

现有技术文献

(专利文献1)韩国授权专利公报第10-1326196号(2013年11月7日)

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的实施例的目的在于提供一种能够抑制容纳在壳体部内的电池单元膨胀引起的壳体部破损的电池模块及其制造方法。

并且，本发明的实施例的目的在于提供一种在容纳电池层叠体和组装壳体部的过程中能够避免电池层叠体与壳体部之间的干扰的电池模块及其制造方法。

并且，本发明的实施例的目的在于提供一种组成壳体部的侧表面盖体部的一侧包覆下表面盖体部外表面的一部分以提高结构刚性的电池模块及其制造方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个实施例，可提供一种电池模块，包括：电池层叠体，分别包括电极接头的多个电池单元彼此层叠而形成；一对侧表面盖体部，设置在所述电池层叠体的两侧；下表面盖体部，放置有所述电池层叠体，以与多个所述电池单元的一侧相接；以及上表面盖体部，设置在所述电池层叠体的与所述下表面盖体部相对的一侧，其中，所述一对侧表面盖体部和所述上表面盖体部一体形成，所述下表面盖体部与所述一对侧表面盖体部中的至少一个紧固。

其中，所述一对侧表面盖体部中的至少一个可包括结合部，该结合部以从所述下表面盖体部侧的末端包覆所述下表面盖体部外表面的至少一部分的方式突出而形成。

其中，所述下表面盖体部可包括阶梯部，该阶梯部从电池层叠体的两侧中至少一侧的下表面向内侧呈阶梯状，所述结合部包覆所述阶梯部。

其中，当所述电池模块被放置在外部的冷却袋时，所述结合部可设置在所述下表面盖体部与所述冷却袋之间。

其中，所述阶梯部与所述结合部可通过在垂直于所述下表面盖体部的方向上紧固的紧固构件彼此结合。

其中，所述一对侧表面盖体部可分别设置在所述电池层叠体的所述电池单元层叠方向的两侧。

其中，所述一对侧表面盖体部中的至少一个可沿着所述层叠方向向所述电池层叠体侧压接。

其中，所述下表面盖体部可由铝材料的冷却板形成。

根据本发明的另一个实施例，可提供一种电池模块的制造方法，包括：分别包括电极接头的多个电池单元彼此层叠而形成电池层叠体，所述电池层叠体被放置在下表面盖体部，以使多个所述电池单元的一侧与所述下表面盖体部相接，在所述电池层叠体的所述电池单元层叠方向的两侧设置一对侧表面盖体部，其中，所述一对侧表面盖体部的所述下表面盖体部侧末端之间的间距大于所述下表面盖体部的所述层叠方向的宽度。

其中，所述一对侧表面盖体部与上表面盖体部一体形成，该上表面盖体部设置在所述电池层叠体的与所述下表面盖体部相对的一侧，一体型的所述上表面盖体部和所述一对侧表面盖体部的所述下表面盖体部侧被开放。

其中，设置所述一对侧表面盖体部后，所述一对侧表面盖体部中的至少一个可以以包覆所述电池层叠体的所述层叠方向两侧的方式压接。

其中，在所述一对侧表面盖体部中的至少一个所述侧表面盖体部的所述下表面盖体部侧末端向所述下表面盖体部侧可突出形成有结合部，通过压接，所述结合部包覆所述下表面盖体部外表面的至少一部分。

其中，在所述下表面盖体部的所述层叠方向两侧中的至少一侧的下表面可形成有向内侧呈阶梯状的阶梯部，所述结合部可以包覆所述阶梯部。

其中，所述阶梯部与所述结合部可通过在垂直于所述下表面盖体部的方向上插入的紧固构件彼此结合。

(三)有益效果

根据本发明的实施例，能够抑制容纳在壳体部内的电池单元膨胀引起的壳体部破损。

并且，根据本发明的实施例，在容纳电池层叠体和组装壳体部的过程中能够避免电池层叠体与壳体部之间的干扰。

并且，根据本发明的实施例，组成壳体部的侧表面盖体部的一侧包覆下表面盖体部外表面的一部分，从而能够提高结构刚性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的电池模块的分解立体图。

图2是示出根据本发明的一个实施例的电池模块被放置在外部的冷却袋上的状态的立体图。

图3是示出图2的i-i截面的图。

图4是根据本发明的一个实施例的电池模块的下侧立体图。

图5是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的ii-ii截面的图。

图6的(a)是示出根据本发明的另一个实施例的电池层叠体的外侧设置有下表面盖体部和上部壳体的状态的图，图6的(b)是示出根据本发明的另一个实施例的电池的一对侧表面盖体部被加压的状态的图。

图7是示出根据本发明的又一个实施例的侧表面盖体部被加压的状态的图。

附图说明标记

1、1'：电池模块10：电池层叠体

110：电池单元120：电极接头

20：壳体部210：上部壳体

211、211'：上表面盖体部212、212'：侧表面盖体部

212a、212a'：侧表面盖体构件212b、212b'：结合部

212b1：第一结合孔220、220'：下表面盖体部

2201：第二紧固孔221、221'：阶梯部

2211：第二结合孔231：前表面盖体部

2311：第一紧固孔232：后表面盖体部

30：上部结构310：上部组件

311：连接部320：汇流条组件

321：汇流条孔411：第一紧固构件

412：第二紧固构件2：冷却袋

2a：流路2b：第三紧固孔

t1：阶梯部厚度t2：下表面盖体部厚度

l1：侧表面盖体部下端之间的距离

l2：侧表面盖体部上端之间的距离

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。但这仅仅是示例，本发明并不限定于此。

在对本发明进行说明的过程中，当判断与本发明相关的公知技术的具体说明可能会不必要的混淆本发明的主旨时，将省略其详细说明。而且，在后面描述的术语是考虑到在本发明中的功能而被定义的术语，其可以根据用户、操作人员的意图或惯例等而变得不同。因此，应基于本说明书的整体内容对所述术语进行定义。

本发明的技术思想由权利要求书确定，以下实施例仅仅是用于向本发明所属技术领域的普通技术人员有效地说明本发明的技术思想的一种方式。

图1是根据本发明的一个实施例的电池模块1的分解立体图。

参照图1，根据本发明的一个实施例的电池模块1可包括：电池层叠体10，由多个电池单元110彼此层叠而形成；一对侧表面盖体部212，设置在电池层叠体10的两侧；以及下表面盖体部220，放置有电池层叠体10，以与多个电池单元110的一侧相接。

所述多个电池单元110可分别包括从一侧或两侧被引出的电极接头120。其中，电池层叠体10可以以电池单元110的电极接头120被引出的方向和电池单元110的层叠方向平行于地面的方式设置，下表面盖体部220可以以与电池层叠体10的下侧表面相接的方式设置。

另外，根据本发明的一个实施例的电池模块1还可包括上表面盖体部211，其设置在电池层叠体10的与下表面盖体部220相对的一侧(即，电池层叠体10的上侧)。上表面盖体部211可与所述一对侧表面盖体部212一体形成，一体形成的上表面盖体部211和一对侧表面盖体部212可组成上部壳体210。其中，下表面盖体部220和上表面盖体部211可设置成分别与多个电池单元110的层叠方向平行，一对侧表面盖体部212可分别位于电池层叠体10的电池单元110的层叠方向的两侧。

并且，下表面盖体部220可与一对侧表面盖体部212中的至少一个彼此紧固。具体地，下表面盖体部220的一对侧表面盖体部212侧的两端中至少一端部可与相邻的侧表面盖体部212彼此紧固。其中，下表面盖体部220的所述两端中未与侧表面盖体部212紧固的其余一端可与相邻的侧表面盖体部212一体形成。

即，若下表面盖体部220的一对侧表面盖体部212侧的两端部均与相邻的侧表面盖体部212彼此紧固，则下表面盖体部220不与侧表面盖体部212一体形成，而是以单独的结构形成。但是，这仅仅是示例，若下表面盖体部220的一对侧表面盖体部212侧的两端中有一端部与相邻的侧表面盖体部212彼此紧固，则其余的一端部可与相邻的其余的侧表面盖体部212一体形成。

另外，所述一对侧表面盖体部212中的至少一个可包括结合部212b，该结合部212b以从下表面盖体部220侧的末端包覆下表面盖体部220外表面的至少一部分的方式突出而形成。

更具体地，如上所述，若一对侧表面盖体部212与下表面盖体部220以单独的结构形成，则结合部212b可分别形成在一对侧表面盖体部212的末端。但是，若一对侧表面盖体部212中的一个与下表面盖体部220的一端部一体形成，则结合部212b也可以只形成在一对侧表面盖体部212中的其余的一个侧表面盖体部的末端。

其中，侧表面盖体部212可包括侧表面盖体构件212a，该侧表面盖体构件212a包覆电池层叠体10的电池单元110层叠方向的两侧表面，所述结合部212b可从侧表面盖体构件212a的下表面盖体部220侧的末端向下表面盖体部220侧延伸而形成。

并且，所述结合部212b可由侧表面盖体构件212a的末端弯曲而形成，优选地，可以弯曲形成为直角。由此，结合部212b可以以包覆下表面盖体部220的外表面的方式设置，更优选地，结合部212b可以与下表面盖体部220外表面的至少一部分面接触。对结合部212b的具体内容将在后面描述。

另外，根据本发明的一个实施例的电池模块1还可包括：汇流条组件320，位于电池层叠体10的电极接头120被引出的方向的两侧；以及上部组件310，设置在电池层叠体10的与下表面盖体部220相对的一侧。

其中，所述汇流条组件320可形成有多个汇流条孔321，汇流条组件320可设置成与多个电极接头120接触。并且，多个电极接头120可通过多个汇流条孔321与汇流条组件320连接。所述电极接头120与汇流条孔321之间可通过激光焊接等彼此连接，但这仅仅是示例，并不限定于此。

进一步地，所述上部组件310可设置在电池层叠体10的上侧中电池层叠体10的上表面与所述上表面盖体部211之间。其中，可通过在与电池层叠体10的接触面设置具有弹性反力的弹性垫(未图示)，对电池层叠体10向下表面盖体部220侧进行加压，从而能够增加下表面盖体部220与电池层叠体10之间的面接触。

并且，上部组件310上可包括连接部311，该连接部311用于使所述电池层叠体10两侧的汇流条组件320之间电连接。所述连接部311可由用于收发电信号的电线或柔性电路板(fpcb)形成，并且可以将从一对汇流条组件320测定的电压或温度感应信号传递至控制电路(未图示)等。另外，所述控制电路可以通过接收的电压或温度感应信号确认多个电池单元110的电压和温度状态。

另外，所述两侧的汇流条组件320和上部组件310可一体形成，一体形成的汇流条组件320和上部组件310可形成上部结构30。

进一步地，根据本发明的一个实施例的电池模块1还可包括：前表面盖体部231，设置在电池层叠体10的电极接头120被引出的方向的一侧；以及后表面盖体部232，设置在电池层叠体10的电极接头120被引出的方向的另一侧。其中，前表面盖体部231与电池层叠体10之间和后表面盖体部232与电池层叠体10之间可分别设置有所述汇流条组件320。

另外，所述上部壳体210、下表面盖体部220、前表面盖体部231以及后表面盖体部232可以以包覆电池层叠体10的六个表面的方式设置，并且通过彼此紧固来形成内部能够容纳电池层叠体10的壳体部20。可通过壳体部20来保护多个电池单元110免受来自外部的冲击和异物等的影响。

图2是示出根据本发明的一个实施例的电池模块1被放置在外部的冷却袋2上的状态的立体图，图3是示出图2的i-i截面的图。

参照图2和图3，所述下表面盖体部220可包括阶梯部221，该阶梯部221从电池单元110层叠方向的两侧中至少一侧的下表面(面向电池层叠体10的一侧的相反面)向内侧呈阶梯状。其中，在所述下表面盖体部220中，阶梯部221的垂直于地面的方向的厚度t1(图5中示出)比未形成阶梯部221的其余位置的厚度t2(图5中示出)薄。

另外，所述阶梯部221可形成在下表面盖体部220的侧表面盖体部212侧末端。其中，在阶梯部221上可设置有所述侧表面盖体部212的结合部212b，结合部212b可以以包覆阶梯部221的方式接触。另外，当在阶梯部221上以接触的方式设置结合部212b时，下表面盖体部220的外表面(图中下侧表面)和结合部212b的外表面(图中下侧表面)可位于同一平面上。

并且，尽管在图中示出阶梯部221形成在下表面盖体部220的电池单元110层叠方向的两侧，但这仅仅是示例，并不限定于此，还可只形成在电池单元110层叠方向的两侧中的一侧。

另外，在所述前表面盖体部231和后表面盖体部232上，以垂直于下表面盖体部220的方向贯穿形成有至少一个第一紧固孔2311，与此对应地，在下表面盖体部220上以垂直于下表面盖体部220的方向贯穿形成有至少一个第二紧固孔2201。

所述至少一个第一紧固孔2311和至少一个第二紧固孔2201可以通过同轴设置，可以通过沿着垂直于下表面盖体部220的方向插入的至少一个第一紧固构件411彼此结合并紧固。

另外，根据本发明的一个实施例的电池模块1可通过设置在冷却袋2上进行冷却。具体地，所述冷却袋2内部可形成有可以使冷却水流动的流路2a，可以通过从外部流入的冷却水对放置并接触在冷却袋2的电池模块1进行冷却。

其中，所述下表面盖体部220可由铝(al)材料的冷却板形成。即，当根据本发明的一个实施例的电池模块1被放置在冷却袋2上时，下表面盖体部220可以与冷却袋2面接触，由容纳于壳体部20内部的多个电池单元110产生的热可通过下表面盖体部220传导至冷却袋2。

进一步地，在冷却袋2上形成有与所述第一紧固孔2311和第二紧固孔2201对应的至少一个第三紧固孔2b，根据本发明的一个实施例的电池模块1通过插入并紧固于第一紧固孔2311、第二紧固孔2201以及第三紧固孔2b的第一紧固构件411与冷却袋2结合并被支撑。

其中，所述结合部212b可以以夹设在下表面盖体部220与冷却袋2之间的状态设置，可通过由所述第一紧固构件411紧固的下表面盖体部220和冷却袋2上下加压而支撑。由此，能够增加彼此紧固的下表面盖体部220与侧表面盖体部212之间的结构刚性。

图4是根据本发明的一个实施例的电池模块1的下侧立体图，图5是示出根据本发明的一个实施例的电池模块1的ii-ii截面的图。图5是图4的ii-ii截面的左侧上部的放大图。

参照图4和图5，至少一个第一结合孔212b1可以以垂直于下表面盖体部220的方向贯穿形成在所述结合部212b，下表面盖体部220的阶梯部221上可形成有与所述第一结合孔212b1同轴的至少一个第二结合孔2211。

其中，至少一个第二紧固构件412插入并紧固于同轴设置的第一结合孔212b1和第二结合孔2211中。具体地，第二紧固构件412可在垂直于下表面盖体部220的方向上插入第一结合孔212b1和第二结合孔2211中，阶梯部221和结合部212b可通过第二紧固构件412彼此结合。

如上所述，至少一个第二紧固构件412以垂直于下表面盖体部220的方向紧固，并且可以以垂直于电池单元110的层叠方向的方向紧固。即，第二紧固构件412和电池单元110的膨胀方向彼此正交，通过结合部212b与下表面盖体部220紧固的侧表面盖体部212可更有效地抑制电池单元110的膨胀。并且，能够减少由于电池单元110的膨胀导致的壳体部20的破损可能性。

图6的(a)是示出根据本发明的另一个实施例的电池层叠体10的外侧设置有下表面盖体部220和上部壳体210的状态的图，图6的(b)是示出根据本发明的另一个实施例的电池的一对侧表面盖体部212被加压的状态的图。

参照图6的(a)和(b)，根据所述本发明的一个实施例的电池模块1可根据本发明的另一个实施例由分别包括电极接头120的多个电池单元110彼此层叠而形成电池层叠体10。接着，电池层叠体10可以以多个电池单元110的一侧相接的方式放置在下表面盖体部220，电池层叠体10的电池单元110层叠方向的两侧可设置有一对侧表面盖体部212。

其中，所述一对侧表面盖体部212的下表面盖体部220侧的末端之间的间距l1可以大于下表面盖体部220的层叠方向的宽度。即，一对侧表面盖体部212的上端之间的间距l2小于下端之间的间距l1。

进一步地，电池层叠体10的上侧可设置有所述上表面盖体部211，上表面盖体部211与一对侧表面盖体部212一体形成，由此形成上部壳体210。其中，上部结构30可以以下侧开放的“c”字形形成，一对侧表面盖体部212的下端之间的间距l1可以大于上表面盖体部211的电池单元110层叠方向的宽度l2。

如上所述，上部壳体210下侧的电池单元110层叠方向的宽度l1大于上部壳体210的上侧宽度l2，当通过上部壳体210的开放侧容纳电池层叠体10时，可容易避免侧表面盖体部212与电池层叠体10之间的干扰以及侧表面盖体部212与下表面盖体部220之间的干扰。

电池层叠体10的层叠方向的两侧设置有一对侧表面盖体部212之后，可以向电池层叠体10侧压接一对侧表面盖体部212。具体地，一对侧表面盖体部212可以以包覆电池层叠体10的两侧的方式向电池单元110层叠方向压接，侧表面盖体部212可以以与电池层叠体10两侧的外表面相接的方式压接。

如上所述，根据本发明的一个实施例的电池模块1中“c”字形的上部壳体210的侧表面盖体部212被压接而形成，在制造时电池层叠体10的层叠方向的厚度不均匀的情况下，可通过侧表面盖体部212的压接所产生的规定压力来吸收电池单元110的厚度公差。

另外，所述上部壳体210可由具有侧表面盖体部212通过外部施压而可被充分压接的强度的材料形成。

进一步地，当所述侧表面盖体部212被压接时，形成在侧表面盖体部212的下表面盖体部220侧末端的结合部212b可以以包覆下表面盖体部220外表面的至少一部分的方式设置。更具体地，当侧表面盖体部212被压接时，结合部212b可以以包覆阶梯部221的方式设置在下表面盖体部220的阶梯部221上。

然后，结合部212b和阶梯部221可通过将第二紧固构件412插入紧固于形成在结合部212b的至少一个第一结合孔212b1和形成在阶梯部221的至少一个第二结合孔2211来彼此结合。其中，第二紧固构件412可在垂直于下表面盖体部220的方向上插入。

另外，所述结合部212b和阶梯部221之间通过第二紧固构件412结合的方式仅仅是示例，并不限定于此，诸如通过缝合(seaming)、卷边(hemming)、无铆钉连接(clinching)、挂钩(hooking)以及粘合剂的粘合等，只要是能够将结合部212b和阶梯部221之间结合的方式即可。

图7是示出根据本发明的又一个实施例的侧表面盖体部212'被加压的状态的图。

参照图7，根据本发明的又一个实施例，下表面盖体部220'的电池单元110层叠方向的一端部和与其相邻的侧表面盖体部212'的末端可以一体形成。其中，下表面盖体部220'的电池单元层叠方向的另一端部可以未与侧表面盖体部212'连接而被开放。相对于一体型侧表面盖体部212'、上表面盖体部211'以及下表面盖体部220'结构体，所述电池层叠体10可以通过在电极接头120被引出的方向上形成的开放一面容纳于内侧。

然后，如上述本发明的另一个实施例，沿着电池单元110的层叠方向对一对侧表面盖体部212'进行加压，从而将侧表面盖体部212'压接到电池层叠体10的两侧。其中，侧表面盖体部212'的结合部212b'可设置在下表面盖体部220'的阶梯部221'上，通过结合结合部212b'和阶梯部221'来形成电池模块1'。

另外，关于所述电池层叠体10、上表面盖体部211'、侧表面盖体部212'(212a'、212b')、下表面盖体部220'的具体内容与上述本发明的一个实施例的电池模块1的电池层叠体10、上表面盖体部211、侧表面盖体部212以及下表面盖体部220相同，因此省略对其的详细说明。

以上通过具有代表性的实施例对本发明进行了详细的说明，但本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解在不脱离本发明的范畴内对上述实施例可以进行各种变形。因此本发明的权利范围不应限定在所说明的实施例，而应由权利要求书和与权利要求书等同的内容而确定。