具有散热结构的单元模块的模块壳体和包括该模块壳体的电池模块的制作方法

文档序号:9732274阅读:310来源:国知局
具有散热结构的单元模块的模块壳体和包括该模块壳体的电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有散热结构的单元模块的模块壳体和一种包括该模块壳体的电池模块,并且更加具体地涉及一种包括电池单体的单元模块的模块壳体,该模块壳体包括:彼此联接以覆盖电池单体的整个外表面的第一覆盖部件和第二覆盖部件;安装凹槽,该安装凹槽在第一和第二覆盖部件中的至少一个的内侧端处形成从而电池单体被安装在相应的安装凹槽中;和注射端口,该注射端口在模块壳体处形成,从而在其中电池单体被安装在模块壳体中的状态下,通过注射端口将热塑性树脂注射到在安装凹槽和电池单体之间的界面。
【背景技术】
[0002]近年来,能够充电和放电的二次电池已经被广泛地为无线移动装置用作能源。另夕卜,作为用于已经为了解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的问题诸如空气污染而得到研制的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(Plug-1n HEV)的电源,二次电池已经吸引了相当大的关注。
[0003]小型移动装置为每一个装置使用一个或者几个电池单体。另一方面,中型或者大型装置诸如车辆使用具有相互电连接的多个电池单体的中型或者大型电池模块,因为对于中型或者大型装置而言,高输出和大容量是必要的。
[0004]优选地,中型或者大型电池模块被制造为具有尽可能小的尺寸和重量。因此,能够以高集成度堆叠并且具有小的重量与容量比的棱形电池或者袋形电池通常被用作中型或者大型电池模块的电池单体。特别地,大量的兴趣目前集中于使用铝层压片作为护套部件(电池外壳)的袋形电池,因为袋形电池是轻质的,袋形电池的制造成本是低的,并且易于修改袋形电池的形状。
[0005]构成这种中型或者大型电池模块的电池单体是能够充电和放电的二次电池。因此,在二次电池的充电和放电期间从高输出、大容量二次电池产生了大量的热。特别地,广泛地在电池模块中使用的每一个袋形电池的层压片具有在其表面上涂覆的、呈现低的导热性的聚合物材料,结果难以有效地降低电池单体的总体温度。
[0006]如果不从电池模块有效地移除在电池模块的充电和放电期间从电池模块产生的热,则热在电池模块中积聚,结果电池模块的劣化加速。根据情况,电池模块可能着火或者爆炸。因此,在是包括多个中型或者大型电池模块的高输出、大容量电池的、用于车辆的中型或者大型电池组中需要冷却系统,以冷却安装在电池组中的电池单体。
[0007]通常通过以高集成度堆叠多个电池单体制造安装在中型或者大型电池组中的每一个电池模块。在此情形中,在其中电池单体被以预定间隔布置的状态下堆叠电池单体,从而在电池单体的充电和放电期间产生的热被移除。例如,可以在不使用另外的部件的情况下、在以预定间隔布置电池单体的状态下顺序地堆叠电池单体。可替代地,在其中电池单体具有低的机械强度的情形中,可以将一个或者多个电池单体安装在套管中以构成单元模块,并且可以堆叠多个单元模块以构成电池模块。因此,通过使用套管增加了电池模块的机械强度,但是电池模块的总尺寸增加。
[0008]另外地,在以上结构中,可以在堆叠的电池单体之间或者在堆叠的电池模块之间限定冷却剂通道从而有效地移除在堆叠的电池单体之间或者在堆叠的电池模块之间积聚的热。
[0009]特别地,在其中冷却结构基于水冷式冷却系统的情形中,在电池单体之间或者在电池模块之间限定多个冷却剂通道,结果设计冷却结构是非常困难的。另外,如果将冷却部件或者热传导部件安装到电池组的特殊区域以构成冷却结构,则电池组的总体尺寸进一步增加。
[0010]因此,在不使用套管的情况下安装电池单体的电池组是高度必要的,该电池组提供高输出、大容量电力,能够被制造为具有简单并且紧凑的结构,并且呈现优良的冷却效率和安全性。

【发明内容】

[0011]技术问题
[0012]因此,已经做出本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
[0013]本发明的一个目的在于提供一种单元模块的模块壳体,其被构造成覆盖电池单体的外表面,其中从电池单体产生的热被传导到模块壳体的覆盖部件从而电池单体被冷却,由此实现期望的冷却效率而不使用另外的部件,诸如热传导部件或者冷却部件,并且其中利用覆盖电池单体的外表面的、由相同材料制成的覆盖部件增加了在冷却方向上的自由度,由此实现有效的散热效果。
[0014]本发明的另一个目的在于提供一种电池模块,该电池模块被如此构造,使得从电池单体产生的热被耗散而不使用大量的部件,由此实现有效的冷却效果,电池模块的总体制造成本减小,并且电池模块易于制造。
[0015]技术方案
[0016]根据本发明的一个方面,能够通过提供一种包括电池单体的单元模块的模块壳体实现以上和其它目的,该模块壳体包括:联接到彼此以覆盖电池单体的整个外表面的第一覆盖部件和第二覆盖部件;安装凹槽,该安装凹槽在第一和第二覆盖部件中的至少一个的内侧端处形成使得电池单体被安装在相应的安装凹槽中;和注射端口,该注射端口形成在模块壳体处,使得在其中电池单体被安装在模块壳体中的状态下,通过注射端口将热塑性树脂注射到在安装凹槽和电池单体之间的界面。
[0017]覆盖部件被构造成覆盖电池单体的外表面,并且从电池单体产生的热被传导到覆盖部件从而电池单体被冷却。因此,实现期望的冷却效率而不使用另外的部件诸如热传导部件或者冷却部件是可能的。另外,利用覆盖电池单体的外表面的、由相同材料制成的覆盖部件增加了在冷却方向上的自由度,由此实现了有效的散热效果。
[0018]在一个优选实例中,第一和第二覆盖部件中的至少一个可以具有10W/mK到500W/mK的导热率。如果导热率太低,则实现期望的冷却效率是不可能的,这不是优选的。
[0019]具体地,第一和第二覆盖部件中的至少一个可以由热传导树脂制成。热传导树脂可以是具有高的导热率的材料。例如,热传导树脂可以是包括聚合树脂和添加于此的热传导材料或者碳纤维的复合材料。然而,本发明不限于此。
[0020]根据本发明,每一个电池单体可以是袋形二次电池,袋形二次电池构造成具有如下结构,即:其中电极组件被安装在由包括金属层和树脂层的层压片诸如铝层压片制成的袋形电池外壳的接纳部中。
[0021]在具体实例中,电池外壳可以在其外边缘处设置有密封部分(外边缘密封部分),通过在其中电极组件被安装在电池外壳的接纳部中的状态下密封电池外壳的外边缘而形成该密封部分。
[0022]在以上结构中,在覆盖部件中的该至少一个处形成的安装凹槽每一个可以具有与电池单体中的相应一个的外边缘密封部分的形状对应的形状,使得在其中外边缘密封部分在安装凹槽中的相应一个中插入的状态下,每一个电池单体被安装在模块壳体中。
[0023]根据本发明的另一个方面,提供一种包括电池单体堆叠体的单元模块,该电池单体堆叠体的外表面被带有上述构造的模块壳体覆盖。
[0024]在具体实例中,单元模块构造成具有如下结构,S卩:其中热塑性树脂被注射到在模块壳体的安装凹槽和电池单体之间的界面。热塑性树脂可以在液体状态下被注射,并且然后可以固化。
[0025]在以上结构中,在模块壳体的安装凹槽和电池单体之间的界面可以完全地被热塑性树脂填充,由此有效地防止电池单体的移动是可能的。因此,维持其中电池单体被堆叠的结构而不使用另外的、在其中安装电池单体的套管是可能的。
[0026]另外,执行准确地对准电池单体与模块壳体的安装凹槽的复杂过程是不必要的。进而,固化的热塑性树脂紧密地接触电池单体,由此通过热传导更加有效地冷却电池单体是可能的。
[0027]热塑性树脂可以是具有高导热率的材料。例如,热塑性树脂可以选自聚酰亚胺树月旨、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚丁烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂和聚丁二烯树脂。然而,本发明不限于此。
[0028]在具体实例中,构成电池单体堆叠体的每一个电池单体可以构造成具有如下结构,即:电极组件与电解质一起在密封状态下被容纳在袋形电池外壳中,其中电极组件被构造成具有其中分隔物被置于正电极和负电极之间的结构。
[0029]电极组件不受特别限制,只要电极组件构造成具有其中多个电极接线片被连接以构成正电极和负电极的结构。例如,电极组件可以构造成具有缠绕式结构、堆叠式结构或者堆叠/折叠式结构。在已经以本专利申请的申请人的名义提交的韩国专利申请公报N0.2001-0082058、N0.2001-0082059 和 N0.2001-0082060 中公开了堆叠 / 折叠式电极组件的细节。这些申请的公开在此通过引用而被并入。
[0030]电池单体堆叠体可以
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