具有连接器断开装置的电池模块的制作方法

本公开涉及一种包括连接器断开装置的电池模块，更具体地，本公开涉及一种包括如下连接器断开装置的电池模块：所述连接器断开装置由于电池单体处发生的鼓胀而操作，以切断相邻电池单体之间的电连接。

本申请要求2017年8月31日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0111346号的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

随着诸如摄像机、蜂窝电话和便携式个人电脑这样的便携式电子产品被更广泛地使用，主要用作其驱动电源的二次电池的重要性不断增加。

不同于无法再充电的一次电池，二次电池能够进行充电和放电，从而在诸如数码相机、蜂窝电话、膝上型计算机、动力工具、电动自行车、电动车辆、混合动力电动车辆和大容量蓄电装置这样的高科技领域受到积极研究。

特别地，与诸如铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池这样的其他二次电池相比，锂二次电池具有高的单位重量能量密度，并且允许快速充电，因此被越来越多地使用。

锂二次电池具有3.6v或更高的工作电压。锂二次电池用作便携式电子装置的电源，或者多个锂二次电池被串联或并联连接并用于高输出电动车辆、混合动力电动车辆、动力工具、电动自行车、蓄电装置或ups。

锂二次电池的工作电压比镍镉电池或镍氢电池的工作电压高三倍，并且具有高的单位重量能量密度。因此，锂二次电池趋于被越来越多地使用。

根据电解质的类型，锂二次电池可以分为使用液体电解质的锂离子电池和使用聚合物固体电解质的锂离子聚合物电池。此外，根据聚合物固体电解质的类型，锂离子聚合物电池可以分为不含任何电解质的纯固体锂离子聚合物电池和使用含电解质溶液的凝胶聚合物电解质的锂离子聚合物电池。

在使用液体电解质的锂离子电池中，圆柱形或方形金属罐通常用作呈焊接和密封形式的容器。由于使用金属罐作为容器的罐型二次电池具有固定的形状，因此缺点在于，限制了使用罐型二次电池作为电源的电子产品的设计，并且难以减小体积。因此，已经开发和使用了袋型二次电池，所述袋型二次电池通过如下方式制备：将电极组件和电解质放入由薄膜制成的袋包装材料中，并密封所述袋包装材料。

然而，锂二次电池在过热时有爆炸的危险，因此确保安全很重要。锂二次电池由于各种因素而过热，其中一个因素是流过锂二次电池的超过极限的过电流。如果过电流流过，则锂二次电池被焦耳热加热，因此电池的内部温度快速上升。此外，温度的快速上升导致电解质的分解反应，从而导致热失控，最终导致电池的爆炸。过电流发生在如下情况下：尖锐金属物体穿透锂二次电池；由于介于正电极和负电极之间的分隔物的收缩而导致正电极和负电极之间的绝缘受损；由于充电电路或连接到外部的负载的异常而导致向电池施加冲击电流等。

因此，锂二次电池与保护电路结合使用，以保护电池免受诸如过电流的异常情况的影响，并且所述保护电路通常包括保险丝元件，用于在过电流发生时不可逆地断开充电或放电电流流经的线路。

图1是用于示出设置在保护电路中的保险丝元件的布置和操作机制的电路图，所述保护电路被联接到包括锂二次电池的电池组。

如图1所示，为了在发生过电流时保护电池组，保护电路包括：保险丝元件1；用于感测过电流的感测电阻器2；微控制器3，用于监测过电流的发生，并在发生过电流时操作保险丝元件1；以及开关4，用于将操作电流的流入切换到保险丝元件1。

保险丝元件1安装在连接到电池组的最外端子的主线上。所述主线是指充电电流或放电电流流经的线路。在图1中，示出了保险丝元件1安装在高电位线(pack+)上。

保险丝元件1是三端子元件，其中，两个端子连接到充电或放电电流流经的主线，一个端子连接到开关4。此外，保险丝元件1包括保险丝1a和电阻器1b，所述保险丝1a串联连接到主线，并在一定温度下熔化和切断，所述电阻器1b用于向保险丝1a施加热量。

微控制器3周期性地检测在感测电阻器2的两端处的电压，并监测是否发生过电流。如果确定发生过电流，则微控制器3接通开关4。如果这样，在主线上流动的电流被旁路到保险丝元件1，并施加到电阻器1b。因此，在电阻器1b处产生的焦耳热被传导到保险丝1a，以升高保险丝1a的温度。如果保险丝1a的温度上升到熔化温度，则保险丝1a熔化并断开，使得主线被不可逆地断开连接。如果主线断开连接，则过电流不再流动，从而克服了由过电流引起的问题。

然而，上述常规技术有若干问题。换句话说，如果微控制器3损坏，则即使发生过电流，开关4也不接通。在这种情况下，电流不流入保险丝元件1的电阻器1b，因此保险丝元件1不工作。此外，在保护电路内部单独需要用于布置保险丝元件1的空间，并且在微控制器3中必须加载用于控制保险丝元件1的操作的程序算法。因此，缺点在于，劣化了保护电路的空间效率，并且增加了微控制器3的负载。

技术实现要素：

技术问题

本公开被设计用于解决相关技术的问题，因此本公开旨在通过如下方式确保使用二次电池时的安全：当由于发生诸如过充电或短路的异常情况、而在电池单体处出现超过一定水平的鼓胀时，快速切断电流。

然而，本公开要解决的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员将从以下描述中理解本文未提及的其他目的。

技术解决方案

在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，其包括：一对电池单体，所述一对电池单体分别具有电极引线，并且被堆叠为彼此面对；连接器，所述连接器被构造成连接所述一对电池单体的所述电极引线；和连接器断开装置，所述连接器断开装置被设置在形成于所述一对电池单体的平台部之间的空间中，并且利用由于所述电池单体的鼓胀所施加的压力而被操作，以切断所述连接器和所述电极引线之间的电连接。

分别设置在所述一对电池单体处的所述电极引线可以被固定到所述连接器断开装置。

连接器断开装置可以包括：推杆，所述推杆被构造成利用由于所述电池单体的鼓胀所施加的压力而在盒内向上移动；第一弹性构件，所述第一弹性构件被构造成在与所述电极引线相反的方向上保持弹性压缩状态，并且当所述推杆向上移动时被恢复；断开单元，所述断开单元被构造成：由于所述第一弹性构件的恢复力，所述断开单元通过形成在所述盒的顶端处的开口朝向所述连接器移动，以切断所述连接器和所述电极引线之间的电连接；和所述盒，所述盒被构造成容纳所述推杆、所述第一弹性构件和所述断开单元。

连接器断开装置还可以包括止动件，所述止动件被构造成固定所述断开单元，使得所述第一弹性构件保持压缩状态，当所述推杆由于所述电池单体的鼓胀而被压缩时，所述止动件解除所述断开单元的固定状态，使得所述断开单元由于所述第一弹性构件的恢复力而朝向所述连接器移动。

盒可以包括导向肋，该导向肋形成为从其内表面突出，并相对于水平线以预定角度倾斜。

推杆可以包括推肋，该推肋朝向导向肋向上延伸，并且所述推肋的一端位于所述导向肋和所述止动件之间。

当推杆由于鼓胀而被压缩时，推肋可以通过导向肋改变移动方向，使得推肋的一端向止动件的一端施加压力。

止动件可以在由推肋施加的压力下移动，以解除断开单元的固定状态。

盒可以包括支撑肋，所述支撑肋形成为从所述盒的内表面突出，并且所述连接器断开装置包括第二弹性构件，所述第二弹性构件被布置在所述止动件和所述支撑肋之间，以当所述推杆被挤压时被弹性压缩。

有利效果

根据本公开的实施例，当由于诸如过充电或短路的异常情况的发生而在电池单体处出现超过一定水平的鼓胀时，通过快速切断电流，可以防止在二次电池处产生着火或爆炸。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不被解释为局限于附图。

图1是用于示出设置在联接到电池模块的保护电路中的保险丝元件的布置和操作机制的电路图。

图2和3是示出在根据本公开实施例的电池模块中连接器断开装置操作之前的状态的视图。

图4是示出在根据本公开实施例的电池模块中连接器断开装置被操作以向上移动断开单元的视图。

图5是示出在根据本公开实施例的电池模块中连接器断开装置被操作以向上移动断开单元从而使连接器和电极引线之间的电连接被切断的状态的视图。

图6至图8是示出在包括多个电池单体的电池模块中连接器断开装置可以被安装的各种位置的视图。

图9是示出在连接器断开装置被操作之前的状态下应用于根据本公开实施例的电池模块的连接器断开装置的内部构造的视图。

图10是示出在图9所示的连接器断开装置中断开单元的运动由于止动件而受到限制的状态的视图。

图11是示出在连接器断开装置由于电池单体的鼓胀而被操作之后的状态下应用于根据本公开实施例的电池模块的连接器断开装置的内部构造的视图。

图12是示出在图11所示连接器断开装置中断开单元由于止动件而被固定的状态被解除从而使断开单元向上移动的状态的视图。

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例。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，而是在允许发明人为了最佳解释而适当定义术语的原则的基础上基于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出于说明的目的的优选示例，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，可以对其进行其他等同变化和修改。

首先，将参照图2至图5描述根据本公开实施例的电池模块的总体构造。

图2和3是示出在根据本公开实施例的电池模块中连接器断开装置操作之前的状态的视图，图4是示出在根据本公开实施例的电池模块中连接器断开装置被操作以向上移动断开单元的视图。此外，图5是示出在根据本公开实施例的电池模块中连接器断开装置被操作以向上移动断开单元从而使连接器和电极引线之间的电连接被切断的状态的视图。

参考图2至5，根据本公开实施例的电池模块包括一对电池单体100、连接器200和连接器断开装置300。

该一对电池单体100可以例如是袋型电池单体，并且该一对电池单体100可以被堆叠成使其宽表面彼此面对，以形成电池单体堆。电池单体100可以包括电极组件(未示出)、袋壳体110、电极引线140和密封剂150。

电极组件被构造成使得正电极板、分隔物和负电极板按顺序至少堆叠一次，并且分隔物优选地设置在最外侧以确保绝缘。根据实施例，电极组件可以具有各种结构，诸如卷绕型、堆叠型或堆叠/折叠型。

正电极板被成形为使得正电极活性材料被涂覆在由导电板制成的正电极集电器的至少一个表面上。同样，负电极板被成形为使得负电极活性材料被涂覆在负电极集电器的至少一个表面上。

正电极板和负电极板具有未涂覆正电极活性材料和负电极活性材料的未涂覆区域，并且所述未涂覆区域用作联接到电极引线140的电极突片。

分隔物位于正电极板和负电极板之间，使得正电极板和负电极板彼此电绝缘，并且可以具有多孔膜形状，以允许锂离子在正电极板和负电极板之间移动。分隔物可以由例如使用聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)的多孔薄膜或其复合薄膜制成。

袋壳体110可以是由具有多层薄膜形状的外部材料制成的袋壳体，其具有金属层和围绕金属层的树脂层。袋壳体110可以包括上壳体和下壳体。

因此，如果袋壳体110包括上述上壳体和下壳体，则下壳体具有容纳部120，所述容纳部120以凸状方式突出，以容纳电极组件。此外，上壳体可以具有以凸状方式突出的容纳部120，并且也可以具有未设置容纳部120的平坦形状。

也就是说，电池单体100可以是具有两个突出表面的两侧突出的电池单体，或者是仅具有一个突出表面的一侧突出的电池单体。为了便于说明，本公开的附图仅示出了电池单体100是两侧突出的电池单体的情况，但是本公开不限于此。

同时，如果电池单体是两侧突出的电池单体，则上壳体和下壳体中的每一个都可以具有对应于容纳部120的外周区域的密封部130。此外，如果电池单体100是一侧突出的电池单体，则下壳体可以具有对应于容纳部120的外周区域的密封部130，而上壳体可以具有形成在与下壳体的密封部130相接触的区域中的密封部130。

袋壳体110将电极组件容纳在容纳部120中，并且上壳体和下壳体的密封部130彼此接触并热结合，以进行密封。如上所述，上壳体和下壳体的密封部130可以由具有热结合特性的树脂材料制成，以便在相互邻接的状态下通过热结合来粘合。

电极引线140是这样的部件：其连接到电极组件的电极突片，并从袋壳体110中引出，以用作将电极组件电连接到外部部件的中介体，并且包括连接到正电极板的正电极引线和连接到负电极板的负电极引线。更具体地，正电极引线被连接到设置在正电极板处的正电极未涂覆区域，负电极引线被连接到设置在负电极板处的负电极未涂覆区域。

设置在一个电池单体100处的正电极引线和负电极引线可以在相同方向或相反方向上引出。本公开的附图仅示出了正电极引线和负电极引线在相反方向上引出的电池单体100。

同时，在描述本公开时，在密封部130中，位于电极引线140被引出的方向上的密封部130将被称为平台部。

密封剂150被介于密封部130的内表面和电极引线140之间，以防止从袋壳体110引出的电极引线140和密封部130的内表面之间的密封力的降低。

连接器200是应用为将相邻电池单体100彼此电连接的部件，并且连接器200可以被实现为具有例如多根金属线以便最小化电阻，并在连接器断开装置300被操作时被快速且可靠地断开。

在这种情况下，相应的金属线可以通过焊接等方式被连接到一对相邻电池单体中的每个电池单体的电极引线140。如果下述连接器断开装置300被操作，则金属线和电极引线140之间的焊接部被断开，以切断相邻电池单体100之间的电连接。

连接器断开装置300被布置在形成于彼此面对的一对电池单体100的平台部之间的空间中。如果电池单体100处发生鼓胀，则连接器断开装置300利用由于鼓胀而施加的压力而被操作，以切断连接器200和电极引线140之间的电连接。

此时，电极引线140的端部在水平方向上弯曲，并固定到连接器断开装置300的顶端，使得由于连接器断开装置300的操作而产生的压力可以容易地传递到连接器200。

推杆360被由于电池单体100的鼓胀而发生膨胀的所述容纳部120和/或密封部130向上推动，因此，断开单元320向上移动，以向连接器200施加压力，因此断开连接器200和电极引线140之间的联接部，从而切断相邻电池单体100之间的电连接。

稍后将参照图9至12详细描述断开装置300的详细结构和操作原理。

接下来，将参照图6至8描述连接器断开装置300被安装在根据本公开的电池模块中的位置。

图6至图8是示出在包括多个电池单体的电池模块中连接器断开装置可以被安装的各种位置的视图。

参考图6至8，除了所述一对电池单体100之外，根据本公开的电池模块还可以包括多个电池单体，并且可以以各种方式设定多个电池单体100之间的电连接关系。

在根据本公开的电池模块中，如图6所示，多个电池单体100可以完全串联连接。在这种情况下，如果将成对的相邻电池单体100连接的多个连接器中的任何一个连接器被切断，则电连接被完全切断。因此，连接器断开装置300可以安装在形成于成对的相邻电池单体100的平台部之间的空间中的仅一个位置处。为了更可靠地确保安全性，还可以在形成于成对的相邻电池单体100的平台部之间的空间中的多个位置处安装连接器断开装置300。

此外，在根据本公开的电池模块中，如图7和8所示，多个电池单体100被分成多个单体组，使得在同一单体组中的电池单体100并联连接，并且单体组串联连接。

在这种情况下，如图7所示，通过将连接器断开装置300安装在属于不同单体组的一对相邻电池单体100的平台部之间所形成的空间中，则当发生超过一定水平的单元鼓胀时，可以切断单体组之间的串联连接。

同时，在这种情况下，如图8所示，通过将连接器断开装置300安装在属于同一单体组的成对的相邻电池单体100的平台部之间所形成的每个空间中，则当发生超过一定水平的单元鼓胀时，可以切断同一单体组中的并联连接。

接下来，将参照图9至12描述应用于根据本公开实施例的电池模块的连接器断开装置300的详细结构和操作原理。

图9是示出在连接器断开装置被操作之前的状态下应用于根据本公开实施例的电池模块的连接器断开装置的内部构造的视图，图10是示出在图9所示的连接器断开装置中断开单元的运动由于止动件而受到限制的状态的视图。此外，图11是示出在连接器断开装置由于电池单体的鼓胀而被操作之后的状态下应用于根据本公开实施例的电池模块的连接器断开装置的内部构造的视图，图12是示出在图11所描绘的连接器断开装置中断开单元由于止动件而被固定的状态被释放从而使断开单元向上移动的状态的视图。

首先，参考图9至12，连接器断开装置300可以包括盒310、断开单元320、第一弹性构件330、止动件340、第二弹性构件350和推杆360。

盒310在其内部空间中容纳断开单元320、第一弹性构件330、止动件340、第二弹性构件350和推杆360。盒310包括从其内表面突出的第一放置部311和第二放置部312、导向肋313和支撑肋314。

第一放置部311形成在断开单元320的第一延伸部321和第一弹性构件330的下方，以支撑第一弹性构件330，使得当断开单元320到达下止点时，第一延伸部321的端部被放置在第一放置部311上。类似地，第二放置部312形成在断开单元320的第二延伸部322的下方，以支撑待放置在其上的第二延伸部322的端部。

如下所述，第一延伸部321可以设置成一对。在这种情况下，第一放置部311也设置成一对，并且第二放置部312可以设置在一对第一放置部311之间。

导向肋313位于一对第一延伸部321中的位于一侧处的一个第一延伸部与第二延伸部322之间，并且相对于水平线以预定角度倾斜。导向肋313引导下文所释的推肋361的移动，使得推肋361在水平方向上移动。换句话说，当推杆360向上移动时，推肋361同样向上移动。这里，导向肋313用于改变推杆360的移动方向，使得仅在竖直方向上移动的推杆360可以在水平方向上移动。

支撑肋314位于所述第一延伸部321中的位于另一侧的一个第一延伸部和第二延伸部322之间，并且在竖直方向上延伸。支撑肋314用于支撑第二弹性构件350的一侧。

断开单元320是这样的部件：其由于被压缩以存储弹性能量的第一弹性构件330的恢复力而通过形成在盒的顶端处的开口向上移动，以断开连接器200和电极引线140之间的联接部，从而切断连接器200和电极引线140之间的电连接。

断开单元320包括向下延伸的第一延伸部321和第二延伸部322，并且第一延伸部321可以设置成一对，以用于断开单元320的稳定移动。在这种情况下，该一对第一延伸部321可以分别设置在断开单元320的两端处。如果第一延伸部321设置成一对，则第二延伸部322位于该一对第一延伸部321之间。

第一延伸部321可以具有在竖直方向上延伸的大体伸长的圆柱形形状，并且形成为具有可以插入第一弹性构件330中的厚度。本公开的附图仅示出了第一延伸部321具有圆柱形形状的情况，但是本公开不限于此，并且第一延伸部321的截面可以具有多边形形状而不是圆形形状。

第一延伸部321具有弹性构件支撑部321a，该弹性构件支撑部321a形成为具有大于第一弹性构件330的厚度，以便支撑第一弹性构件330的一侧。结果，第一弹性构件330的两端分别由弹性构件支撑部321a和第一放置部311支撑，并且第一弹性构件330表现为：当断开单元320向下移动时，第一弹性构件被压缩，而当断开单元320向上移动时，第一弹性构件伸长。

第二延伸部322可以具有在竖直方向上延伸的大体伸长的圆柱形形状，并且形成为具有可以插入止动件340的穿孔340a中的厚度。本公开的附图仅示出了第二延伸部322具有圆柱形形状的情况，但是本公开不限于此，并且第二延伸部322的截面可以具有多边形形状而不是圆形形状。

第二延伸部322包括具有第一厚度的第一部分322a和具有第二厚度的第二部分322b，所述第二部分比第一部分322a薄，并且第二部分322b可以位于一对第一部分322a之间。

在形成为具有不同厚度的第一部分322a和第二部分322b之间的边界区域中，由于厚度差而形成台阶。止动件340可以使用所述台阶来固定断开单元320，使其不发生移动。

在电池单体100处不发生超过预定水平的鼓胀的正常状态下，第一弹性构件330保持压缩状态。然而，如果由于鼓胀而使得压力施加到推杆360，则第一弹性构件330伸长，以利用弹性能量向上移动断开单元320。第一弹性构件330可以是例如弹簧。

第一弹性构件330的两侧分别由弹性构件支撑部321a和第一放置部311支撑，并且第一弹性构件330表现为：当断开单元320向下移动时，第一弹性构件330被压缩，而当断开单元320向上移动时，第一弹性构件伸长。

止动件340具有水平伸长的形状，并允许第一弹性构件330保持弹性压缩状态。也就是说，止动件340固定断开单元320，使得断开单元320保持移动到下止点的状态。此外，如果由于电池单体100的鼓胀所施加的压力而使得推杆360被压缩，则止动件340允许解除断开单元320的固定状态，使得断开单元320可以通过第一弹性构件330的弹力而朝向连接器200向上移动。

止动件340具有穿孔340a，所述穿孔被形成为在竖直方向上穿过所述止动件，并且断开单元320的第二延伸部321被插入穿孔340a中。

止动件340被布置在第二弹性构件350和下文所释的推肋361之间，并且通过第二弹性构件350的恢复力在朝向推肋361的方向上接收作用力。因此，止动件340的穿孔340a的内壁与第二延伸部322的第二部分322b相接触，因此，止动件340被卡在形成于第二延伸部322的第一部分322a和第二部分322b之间的边界区域处的台阶上，使得断开单元320保持固定状态，而不竖直移动。

同时，在止动件340被卡到所述台阶的状态下，第一弹性构件330处于压缩状态，第二弹性构件350处于伸长状态。

当断开单元320被止动件340固定时，第二弹性构件350保持伸长状态，并且当由于鼓胀而产生的压力被施加到推杆360时，第二弹性构件350表现为受到压缩。第二弹性构件330可以是例如弹簧。

第二弹性构件350的两侧分别由止动件340和支撑肋314支撑。如果推杆360被挤压为向上移动，则第二弹性构件350被压缩，并且当推杆360未被挤压时，第二弹性构件350伸长，以朝向推肋361移动止动件340。

推杆360被安装在盒310内的下部处，并通过形成在盒310的底端处的开口而暴露在盒310之外。推杆360接收由于电池单体100的鼓胀而产生的压力，以在盒310内向上移动，使得断开单元320的固定状态得以解除。

推杆360包括朝向导向肋313向上延伸的推肋361，并且推肋361的一端位于导向肋313和止动件340之间。如果推杆360由于鼓胀所施加的压力而向上移动，则推肋361通过导向肋313改变移动方向，以挤压止动件340，因此止动件340在压缩第二弹性构件350的方向上移动。

一起参考图10和12，由于止动件340的移动，断开单元320的固定状态得以解除，因此，由于第一弹性构件330的恢复力，断开单元320向上移动，从而撞击连接器200，使得连接器200和电极引线140之间的联接部被断开。

如上所述，当电池单体100处发生超过一定水平的鼓胀时，根据本公开的电池模块通过使用设置在相邻电池单体100之间的连接器断开装置300来断开连接器200和电极引线140之间的联接部，因此可以强行切断电流，从而确保使用二次电池时的安全。

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示出了本公开的优选实施例，但是其仅是通过说明的方式给出，因为根据该详细描述，本公开范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。