电流中断装置和包括该电流中断装置的电池模块的制作方法

本申请要求于2018年2月12日提交的韩国专利申请第10-2018-0017174号的权益，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。

本申请涉及电流中断装置和包括该电流中断装置的电池模块，且更具体地说，涉及能够提高电池模块安全性的电流中断装置和包括该电流中断装置的电池模块。

背景技术：

随着可重复充放电的二次电池的需求增加，二次电池安全性的重要程度也增加。例如，需要增加二次电池的每单位体积的容量。随着二次电池的每单位体积的容量增加，二次电池的安全性趋于更加脆弱。因此，需要提高二次电池的容量以及二次电池的安全性。特别是，当锂二次电池过充电时，锂二次电池的燃烧风险增加。因此，保障锂二次电池的安全性是十分必要的。

根据现有技术，为了解决二次电池内燃烧的问题，正在使用在二次电池内充电的电解质中添加抗燃材料或类似材料的技术，或正在使用在二次电池内安装例如电流中断装置(cid)之类的装置的技术。

然而，根据现有技术的二次电池的安全装置是用于保障一个二次电池的安全性的构成部件。因此，在组装有多个二次电池的电池模块的情况下，存在电池模块的安全性受到仅根据现有技术的安全装置限制的问题。

例如，在电池模块的情况下，由于二次电池相互电连接，由于二次电池之间的电相互作用，整个电池模块的温度快速升高。因此，必须与二次电池的个体安全性分开来单独保障电池模块方面的安全性。

技术实现要素：

技术问题

为解决上述问题，本申请的目的是通过防止由于电池模块中的二次电池之间的电相互作用而可能发生的燃烧的出现来提高电池模块的安全性。

技术方案

根据本申请的一个方面，一种电流中断装置包括：第一连接部，第一连接部的一个表面上形成有倾斜表面；和第二连接部，第二连接部的一个表面上形成有形状与第一连接部的倾斜表面相对应的倾斜表面，其中第一连接部的倾斜表面和第二连接部的倾斜表面彼此接触以形成接触面，第一连接部和第二连接部彼此电连接，当等于或大于预定力的外力施加到第一连接部的倾斜表面或第二连接部的倾斜表面时，第一连接部的倾斜表面和第二连接部的倾斜表面在接触面上相对于彼此移位，以中断第一连接部和第二连接部之间的电连接。

所述电流中断装置可进一步包括：设置在接触面上的粘合部，使得第一连接部的倾斜表面和第二连接部的倾斜表面彼此粘合。

所述电流中断装置可进一步包括：设置在第一连接部和第二连接部上方或下方的按压部，用于向下或向上按压第一连接部和第二连接部。

所述电流中断装置可进一步包括：支撑所述按压部的支撑部，以使所述按压部按压第一连接部和第二连接部。

所述按压部可设置在第一连接部和第二连接部的上方以及下方，所述按压部可向下以及向上按压第一连接部和第二连接部。

所述电流中断装置可进一步包括：设置在第一连接部的外侧部分和第二连接部的外侧部分上的固定部，以使第一连接部和第二连接部耦接到二次电池的外围部分的一部分。

所述电流中断装置可进一步包括：设置在第一连接部和第二连接部上方或下方的按压部，用于向上或向下按压第一连接部和第二连接部，其中所述粘合部的粘合强度(kgf/cm)和所述按压部的弹性模量(kgf/cm)之和可以是2kgf/cm至5kgf/cm。

根据本申请的另一方面，一种电池模块包括：第一电池；与第一电池分隔开的第二电池；和设置在第一电池与第二电池之间的电流中断装置，其中所述电流中断装置包括：第一连接部，第一连接部的一个表面上形成有倾斜表面；和第二连接部，第二连接部的一个表面上形成有形状与第一连接部的倾斜表面相对应的倾斜表面，其中第一连接部的倾斜表面和第二连接部的倾斜表面彼此接触以形成接触面，第一连接部和第二连接部彼此电连接，当等于或大于预定力的外力施加到第一连接部的倾斜表面或第二连接部的倾斜表面时，第一连接部的倾斜表面和第二连接部的倾斜表面在接触面上相对于彼此移位，以中断第一连接部和第二连接部之间的电连接。

有益效果

根据本申请，可以防止由于电池模块中的二次电池之间的电相互作用而发生的燃烧，以提高电池模块的安全性。

附图说明

图1是绘示根据本申请的电流中断装置在电池模块正常工作的状态下的结构的第一实施方式的透视图。

图2是绘示当电池模块过充电时，根据第一实施方式的电流中断装置中断电流的原理的透视图。

图3是绘示根据本申请的电流中断装置在电池模块正常工作的状态下的结构的第二实施方式的透视图。

图4是绘示当电池模块过充电时，根据第二实施方式的电流中断装置中断电流的原理的透视图。

图5是绘示根据本申请的电流中断装置在电池模块正常工作的状态下的结构的第三实施方式的透视图。

图6是绘示当电池模块过充电时，根据第三实施方式的电流中断装置中断电流的原理的透视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述根据本申请的电流中断装置的结构。

[电流中断装置]

图1是绘示根据本申请的电流中断装置在电池模块正常工作的状态下的结构的第一实施方式的透视图。

如图1中所示，根据本申请的电池模块可包括多个电池100。多个电池100可以是二次电池，例如锂二次电池。在图1中，图示了第一电池110和第二电池120构成多个电池100。然而，电池模块10可包括三个或更多个电池。引线200可设置在构成根据本申请的电池模块的多个电池的每一个中。图1绘示了第一引线210和第二引线220分别设置在第一电池110和第二电池120中的情况。

电流中断装置300可设置在第一电池110和第二电池120之间。

如图1中所示，根据本申请第一实施方式的电流中断装置300可包括多个具有倾斜表面的连接部。也就是，如图1中所示，根据本申请第一实施方式的电流中断装置300可包括第一连接部302和第二连接部304，第一连接部302的一个表面上形成有倾斜表面sl(参见图2)，第二连接部304具有与第一连接部302的倾斜表面相对应的倾斜表面。这里，倾斜表面相互对应的意思是倾斜表面相互面对。而且，第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面可具有相同形状和大小。

而且，第一连接部302可连接和固定至第一电池110，第二连接部304可连接和固定至第二电池。为此，与第一电池110的外围部分的一部分耦接的第一固定部342可设置在第一连接部302的外侧部分上，与第二电池120的外围部分的一部分耦接的第二固定部344可设置在第二连接部304的外侧部分上。如图1中所示，第一固定部342可设置在第一电池110的两个表面之中的其上设置有第一连接部302的一个表面上，第二固定部344可设置在其上设置有第二连接部304的一个表面上。而且，第一固定部342可耦接至第一电池110的第一引线210，第二固定部344可耦接至第二电池120的第二引线220。而且，尽管图中未示出，粘合材料可施加至第一固定部342和第一电池110的外围部分彼此耦接的表面的至少一部分上。而且，粘合材料可施加至第二固定部344和第二电池120的外围部分彼此耦接的表面的至少一部分上。

第一连接部302和第二连接部304可分别连接至第一电池110和第二电池120。第一连接部302和第二连接部304的倾斜表面彼此接触以形成接触面。而且，可在第一连接部302和第二连接部304之间形成粘合部310，粘合部310具有粘合力以使第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面彼此粘合。在说明书和权利要求书中，即使在第一连接部302和第二连接部304之间设置了粘合部，但是其应解释为第一连接部302和第二连接部304的倾斜表面可以彼此接触。

第一连接部302和第二连接部304可相互电连接。这里，电连接的意思是电流在第一连接部302和第二连接部304之间流动。为了将第一连接部302电连接至第二连接部304，粘合部310可包括导电材料。

如图1中所示，根据本申请第一实施方式的电流中断装置300可大致设置在第一电池110和第二电池120之间以相互连接第一电池110和第二电池120。

当构成电池模块的多个电池的一部分电池或全部电池过充电时，过充电的电池由于电解质的蒸发而膨胀，并且电极组件的厚度增加。

图2是绘示当电池模块过充电时，根据第一实施方式的电流中断装置中断电流的原理的透视图。

参见图2，当第一电池110膨胀时，第一电池110可自第一连接部302向第一连接部302的倾斜表面施加外力。当第二电池120膨胀时，第二电池可自第二连接部304向第二连接部304的倾斜表面施加外力。

当通过第一连接部302或第二连接部304向第一连接部302或第二连接部304的倾斜表面施加外力时，如果施加的外力小于预定力，那么电流中断装置300以及第一连接部302和第二连接部304不会变形。这是因为在第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面之间存在由于粘合部310而产生的粘合力。

然而，如果作用于第一连接部302或第二连接部304的外力等于或大于预定力，那么将难以仅通过第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面之间的粘合力保持第一连接部302和第二连接部304之间的粘合。因此，如图2中所示，第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面相对于彼此移位，因此，第一连接部302和第二连接部304相对于彼此电中断。因此，第一电池110和第二电池120可相对于彼此电中断以停止电池模块10的工作。

图3是绘示根据本申请的电流中断装置在电池模块正常工作的状态下的结构的第二实施方式的透视图。

根据本申请第二实施方式的电流中断装置，如果等于或大于预定力的外力施加至第一连接部302和第二连接部304，第一连接部302的倾斜表面sl(参见图4)和第二连接部304的倾斜表面可相对于彼此移位，因此，第一连接部302和第二连接部304可电中断。在此方面，根据本申请第一实施方式和第二实施方式的电流中断装置是彼此相似的。然而，根据本申请第二实施方式的电流中断装置在实现上述原理的具体配置方面与根据本申请第一实施方式的电流中断装置不同。下文中，将关注于与根据本申请第一实施方式的电流中断装置的区别来描述根据本申请第二实施方式的电流中断装置。

如图3中所示，根据本申请第二实施方式的电流中断装置300可包括设置在第一连接部302和第二连接部304的上方或下方的按压部320，用于向上或向下按压第一连接部302和第二连接部304。例如，如图3中所示，按压部可设置在第一连接部302和第二连接部304上方以及下方。设置在第一连接部302和第二连接部304上方的按压部320可向下按压第一连接部302和第二连接部304，设置在第一连接部302和第二连接部304下方的按压部320可向上按压第一连接部302和第二连接部304。这里，按压部320可以是具有弹性的构成部件。例如，按压部320可具有弹簧结构。

为了按压第一连接部302和第二连接部304，按压部可由不同的构成部件支撑。为此，根据本申请第二实施方式的电流中断装置300可包括支撑部330，支撑部330支撑按压部320以使按压部320按压第一连接部302和第二连接部304。

这里，如图3中所示，当按压部320设置在第一连接部302和第二连接部304的上方以及下方时，支撑部330可包括第一支撑部332和第二支撑部334，第一支撑部332设置在按压部320下方以支撑设置在第一连接部302和第二连接部304下方的按压部320，第二支撑部334设置在按压部320上方以支撑设置在第一连接部302和第二连接部304上方的按压部320。

图4是绘示当电池模块过充电时，根据第二实施方式的电流中断装置中断电流的原理的透视图。

参见图4，当第一电池110膨胀时，第一电池110可自第一连接部302向第一连接部302的倾斜表面施加外力。当第二电池120膨胀时，第二电池可自第二连接部304向第二连接部304的倾斜表面施加外力。

当通过第一连接部302或第二连接部304向第一连接部302或第二连接部304的倾斜表面施加外力时，如果施加的外力小于预定力，那么电流中断装置300以及第一连接部302和第二连接部304不会变形。这是因为按压部320向上或向下按压第一连接部302和第二连接部304，使得静摩擦力作用于第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面之间。

然而，如果作用于第一连接部302或第二连接部304的外力等于或大于预定力，那么将难以仅通过第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面之间的静摩擦力保持第一连接部302和第二连接部304之间的接触。因此，如图4中所示，第一连接部302的倾斜表面和第二连接部304的倾斜表面相对于彼此移位，因此，第一连接部302和第二连接部304相对于彼此电中断。因此，第一电池110和第二电池120可电切断以停止电池模块10的工作。

图5是绘示根据本申请的电流中断装置在电池模块正常工作的状态下的结构的第三实施方式的透视图。图6是绘示当电池模块过充电时，根据第三实施方式的电流中断装置中断电流的原理的透视图。

根据本申请第三实施方式的电流中断装置300可具有其中根据本申请第一实施方式的电流中断装置的粘合部310和根据本申请第二实施方式的电流中断装置的按压部320和支撑部330相互结合的结构。在根据本申请第三实施方式的电流中断装置300中，对粘合部310、按压部320和支撑部330的描述可由对根据本申请第一和第二实施方式的电流中断装置的相应描述替代。

在根据本申请第一至第三实施方式的电流中断装置中，当施加等于或大于预定力的外力时，第一连接部的倾斜表面和第二连接部的倾斜表面可相对于彼此移位以中断第一连接部和第二连接部之间的电连接。因此，第一连接部和第二连接部之间的电连接中断时的外力大小可取决于粘合部的粘合强度或者按压部按压第一连接部和第二连接部的强度。特别是，当按压部具有弹性时，按压部按压第一连接部和第二连接部的强度可取决于整个按压部的弹性模量。这里，当提供多个按压部时，整个按压部的弹性模量可定义为使设置于电流中断装置中的整个按压部变形单位长度所需的力的大小。

然而，在根据本申请的电流中断装置中，当粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量过大时，发生电中断时的外力过大。结果，存在由于即使在必须发生电中断时电中断也没有发生的原因所导致的不能保障电池模块的安全性的问题。

电池的膨胀不仅在过充电状态下发生，也在高温保存电池的状态下发生。然而，简单地在高温下保存电池，电池燃烧的可能性较低，因此电流中断不是必需的。然而，在根据本申请的电流中断装置中，如果粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量过小，即使仅仅在高温下保存电池或电池模块，也会发生电中断，并且电池模块的故障率会增加。因此，为了保障电池模块的安全性，同时最小化电池模块的故障率，在制造电流中断装置和制造电池模块时，必须在预定范围内适当地设定粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量。

[实施例]

下文中，将通过实施例和实验例来更详细地描述本申请的内容。然而，实施例和实验例仅是说明目的的示例，因此本申请的技术范围不限于此。

[实施例1]

在本申请的实施例1中，在电流中断装置中使用按压部。整个按压部的弹性模量是3kgf/cm。

根据实施例1的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。

[实施例2]

在本申请的实施例2中，在电流中断装置中使用按压部。整个按压部的弹性模量是5kgf/cm。

根据实施例2的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。实施例2中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[实施例3]

在本申请的实施例3中，在电流中断装置中一起使用粘合部和按压部。粘合部的粘合强度是1kgf/cm，整个按压部的弹性模量是1kgf/cm。粘合部的粘合强度被定义为在两个构成部件彼此粘合之后，在两个构成部件被拉伸时，在粘合表面上，两个构成部件的每一者被拉伸单位长度时所需的力。

根据实施例3的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。实施例3中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[实施例4]

在本申请的实施例4中，在电流中断装置中一起使用粘合部和按压部。粘合部的粘合强度是1kgf/cm，整个按压部的弹性模量是3kgf/cm。

根据实施例4的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。实施例4中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[实施例5]

在本申请的实施例5中，在电流中断装置中使用粘合部。粘合部的粘合强度是2kgf/cm。

根据实施例5的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。实施例5中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[实施例6]

在本申请的实施例6中，在电流中断装置中一起使用粘合部和按压部。粘合部的粘合强度是2kgf/cm，整个按压部的弹性模量是2kgf/cm。

根据实施例6的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。实施例6中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[比较例1]

在本申请的比较例1中，在电流中断装置中使用按压部。整个按压部的弹性模量是1kgf/cm。

根据比较例1的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。比较例1中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[比较例2]

在本申请的比较例2中，在电流中断装置中使用按压部。整个按压部的弹性模量是7kgf/cm。

根据比较例2的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。比较例2中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[比较例3]

在本申请的比较例3中，在电流中断装置中使用粘合部。粘合部的粘合强度是1kgf/cm。

根据比较例3的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。比较例3中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[比较例4]

在本申请的比较例4中，在电流中断装置中一起使用粘合部和按压部。粘合部的粘合强度是1kgf/cm，整个按压部的弹性模量是5kgf/cm。

根据比较例4的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。比较例4中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[比较例5]

在本申请的比较例5中，在电流中断装置中一起使用粘合部和按压部。粘合部的粘合强度是2kgf/cm，整个按压部的弹性模量是5kgf/cm。

根据比较例5的电流中断装置安装在电池模块中以制造电池模块。之后，电池模块被过充电或高温保存，以测量电流中断装置是否工作。比较例5中的电池模块的过充电条件和电池模块的高温保存条件与实施例1相同。

[实验例1]

在实验例1中，根据实施例1-6和比较例1-5制造的电池模块被过充电，以测量电流中断装置是否中断电流。

电池模块的过充电条件如下。在电池模块中，五个电池彼此串联，每个电池在充电状态(soc)为100％时具有4.2v电压，该电池模块被过充电，使得整个电池模块具有31.5v电压(4.2v×5×1.5)。在电池模块被过充电时，在恒定电流流动的状态下，执行充电一小时。

[实验例2]

在实验例2中，根据实施例1-6和比较例1-5制造的电池模块被高温保存，以测量电流中断装置是否中断电流。

电池模块的高温保存条件如下。在实施例2中，电池模块被充电以使电池模块的充电状态(soc)为100％，之后在60摄氏度下将电池模块保存于室内达8周。

在根据实施例和比较例的电池模块上进行实验例1和实验例2，其结果示出于下面的表1中。

[表1]

参见上表1，粘合部的粘合强度与整个按压部的弹性强度之和是3kgf/cm，5kgf/cm，2kgf/cm，4kgf/cm，2kgf/cm和4kgf/cm。这里，在根据实验例1的电流中断装置中发生电流中断，在根据实验例2的电流中断装置中未发生电流中断。

如上所述，在根据实施例的电流中断装置中，如果粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量过大，导致电中断的外力变得过大。结果，即使在必须发生电中断时，也没有发生电中断，因此不能保障电池模块的安全性。在根据本申请的电流中断装置中，如果粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量过小，即使仅仅在高温下保存电池或电池模块，也会发生电中断，因此电池模块的故障率会增加。然而，在实施例1-6的情况下，如表1所示，可以确认在需要电中断时，执行了电中断以保障电池模块的安全性，并且在电池模块处于高温保存状态时，由于没有发生电中断，因此电池模块中没有出现故障。

另一方面，在比较例1和3的情况下，粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量是1kgf/cm。在这种情况下，在实验例1中，可以确认即使在电池模块处于高温保存状态下时，尽管由于发生电中断而保障了电池模块的安全性，但是电池模块由于发生电中断而出现故障。

而且，在比较例2，4和5的情况下，粘合部的粘合强度或者整个按压部的弹性模量分别是7kgf/cm，6kgf/cm和7kgf/cm。在这种情况下，在实验例2中，可以确认在电池模块处于高温保存状态下时，由于没有电中断，电池模块没有出现故障，但是在实验例1中，由于在过充电状态下没有电中断，未能保障电池模块的安全性。

因此，在根据本申请的电流中断装置中，可以确认当粘合部的粘合强度与整个按压部的弹性强度之和是2kgf/cm至5kgf/cm时，可以保障电池模块的安全性，并且可以解决电池模块的故障问题。

尽管参照具体实施方式描述了本申请的实施方式，但是本领域技术人员将明了可以做出各种更改和变化，而不脱离随后的权利要求所限定的本申请的精神的范围。