二次电池模块的制作方法

二次电池模块
1.本技术是申请号为2017800530230，申请日为2017年12月06日，发明名称为“二次电池模块”的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明的实施例涉及一种二次电池模块。


背景技术：

3.随着数码相机、移动电话、笔记本电脑、混合动力车辆等高科技领域的发展，正在积极地研究可以充电和放电的二次电池。二次电池可以列举诸如镍-镉电池、镍-金属氢化物电池、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，可以用作便携式电子设备的电源或者可以将多个锂二次电池串联连接以用于高输出的混合动力车辆，并且锂二次电池的工作电压高出镍-镉电池或镍-金属氢化物电池3倍，并且每单位重量的能量密度特性也优异，因此呈广泛使用的趋势。
4.参照图1和图2，在包括在二次电池模块1中的传统的袋状二次电池中，电池单元容纳在袋状薄膜中并密封袋状膜以形成密封部6。密封部6在电极接头4被引出的两侧和上下侧被密封。因此，为了冷却袋状二次电池，只能在没有形成密封部的袋状二次电池的侧面进行冷却。因此，以往为了冷却袋状二次电池，将二次电池模块形成为具有用于间接空冷或直接空冷的冷却空间。图1示出为了间接空冷而具有单独的冷却片2的二次电池模块1。尤其，由于在间接空冷的情况下需要用于间接冷却的单独的冷却片形状和空间，因此二次电池模块的容积和体积增加。
5.现有技术文献
6.[专利文献]
[0007]
韩国公开专利公报第10-2015-0132996号(2015.11.27)


技术实现要素：

[0008]
(一)要解决的技术问题
[0009]
本发明的实施例的目的在于，提供一种二次电池模块，其包括能够冷却袋状二次电池的密封部的冷却板。
[0010]
另外，本发明的实施例的目的在于，提供一种二次电池模块，由于在袋状二次电池的紧贴部处没有密封形成密封部，从而能够使冷却板接触到紧贴部。
[0011]
另外，本发明的实施例的目的在于，提供一种二次电池模块，可以通过冷却板冷却没有形成密封部的袋状二次电池的紧贴部侧。
[0012]
(二)技术方案
[0013]
根据本发明的一个实施例，提供一种二次电池模块，其包括：多个袋状二次电池，依次层叠；以及冷却板，冷却层叠的所述多个袋状二次电池，所述袋状二次电池包括在外围由外装材料形成的密封部和紧贴部，所述密封部形成在所述袋状二次电池的四侧周围中的
三侧上，并且所述紧贴部形成在所述袋状二次电池的剩下的一侧，在所述密封部中与所述紧贴部邻接的部分形成有延伸部，所述延伸部相对于所述紧贴部在垂直方向上突出，所述冷却板与层叠的所述多个袋状二次电池的所述紧贴部接触，从而冷却所述紧贴部侧。
[0014]
在所述冷却板中可以形成多个突起部，各个所述突起部可以被配置成卡在彼此邻接的袋状二次电池的紧贴部之间。
[0015]
各个所述突起部可以具有与所述紧贴部的部分形状对应的曲面。
[0016]
在所述多个突起部之间可以形成能够容纳所述延伸部的中间部。
[0017]
在所述紧贴部中可以沿着长度方向形成凹陷部。
[0018]
在所述中间部中可以形成凹陷部支撑部和插入槽，所述凹陷部支撑部沿着所述紧贴部的长度方向突出形成，以对应于所述凹陷部，所述插入槽在所述凹陷部支撑部的长度方向外侧凹陷形成，并且能够容纳所述延伸部。
[0019]
所述冷却板可以由热传导性物质形成。
[0020]
(三)有益效果
[0021]
根据本发明的实施例，可以提供一种二次电池模块，其包括能够冷却袋状二次电池的紧贴部的冷却板。
[0022]
另外，根据本发明的实施例，可以提供一种二次电池模块，由于在袋状二次电池的紧贴部处没有密封形成密封部，从而能够使冷却板接触到紧贴部。
[0023]
另外，根据本发明的实施例，可以提供一种二次电池模块，其可以通过冷却板冷却没有形成密封部的袋状二次电池的紧贴部侧。
附图说明
[0024]
图1是示出传统的二次电池模块的图。
[0025]
图2是示出传统的袋状二次电池的图。
[0026]
图3是根据本发明的一个实施例的袋状二次电池的立体图，图4是根据本发明的一个实施例的袋状二次电池的平面图。
[0027]
图5是示出根据本发明的一个实施例的外装材料和冲压框架的图。
[0028]
图6a是示出在根据本发明的一个实施例的外装材料的容纳空间中配置电极组件的状态的图，图6b是示出根据本发明的一个实施例的外装材料沿着电极组件的外围接合的形状的图。
[0029]
图7是示出在根据本发明的一个实施例的袋状二次电池的紧贴部配置冷却板的图。
[0030]
图8是示出根据本发明的一个实施例的二次电池模块的图。
[0031]
图9是放大示出根据本发明的一个实施例的二次电池模块的多个二次电池接触到冷却板的状态的图。
[0032]
图10是示出根据本发明的另一实施例的冷却板的立体图。
[0033]
图11是示出沿着图10的b-b'的截面的剖视图。
[0034]
图12是示出根据本发明的又一实施例的冷却板的剖视图。
[0035]
图13是根据图12的二次电池模块的a-a’方向的剖视图。
[0036]
附图标记说明
[0037]
10：袋状二次电池
[0038]
11：电极组件
[0039]
12：电极接头
[0040]
15：外装材料
[0041]
15a：圆形部
[0042]
151：密封部
[0043]
152：延伸部
[0044]
153：紧贴部
[0045]
154：凹陷部
[0046]
155：容纳空间
[0047]
20：冷却板
[0048]
25：支撑部件
[0049]
200：冲压框架
具体实施方式
[0050]
下面，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。但是，这仅仅是示例，本发明并不限定于此。
[0051]
在描述本发明时，如果认为对与本发明相关的公知技术的详细说明可能会不必要地混淆本发明的主旨，则省略其详细说明。此外，后面描述的术语是考虑本发明中的功能而定义的术语，这些术语可以根据用户、操作者的意图或惯例等而发生变化。因此，这些术语的定义应基于本说明书的整体内容而确定。
[0052]
本发明的技术思想由权利要求书确定，下面的实施例仅仅是用于向本发明所属的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个手段。
[0053]
诸如电动车辆的各种电子设备中使用的二次电池可以是例如锂离子电池或锂聚合物电池的袋状电池。下面，将包括这些电池的二次电池统称为二次电池。
[0054]
图3是根据本发明的一个实施例的袋状二次电池10的立体图，图4是根据本发明的一个实施例的袋状二次电池10的平面图。
[0055]
参照图3和图4，袋状二次电池10包括外装材料15，电极接头12a、12b被引出的电极组件11(参照图6)容纳在所述外装材料15中，并且外装材料15包括：紧贴部153，在电极组件11的侧面中的至少一侧面紧贴于电极组件11；以及密封部151，外装材料15在紧贴部153以外的部分接合而形成，并且密封部151可以包括延伸部152，所述延伸部152在密封部151与紧贴部153邻接的部分相对于紧贴部153在垂直方向上突出预定长度l。
[0056]
二次电池10可以包括电极组件11和从电极组件11突出至外装材料15的外部的阳极接头12a和阴极接头12b。电极组件11可以是在阳极板和阴极板之间插设辊形状的隔板并以螺旋形状卷绕的凝胶卷(jelly-roll)形状，但是并不限定于此，还可以是阳极板、隔板、阴极板依次层叠的堆叠形状。阳极接头12a和阴极接头12b可以分别与阳极板和阴极板电连接，并且可以从电极组件11的两端突出。但是，并不限定于此，阳极接头12a和阴极接头12b可以在电极组件11的一端彼此隔开地突出。本发明的一个实施例中，对电极接头12从电极组件11的两端突出的情况进行说明。
[0057]
外装材料15可以容纳电极接头12a、12b被引出的电极组件11。外装材料15可以包含铝。外装材料15中使用铝是为了在实现小型化、轻量化、薄型化的同时，承受恶劣的热环境和机械冲击。在外装材料15内形成具有凹陷的形状的多个容纳空间155a(参照图6a)，并且电极组件11可以配置在容纳空间155a中。在配置电极组件11之后，外装材料15可以沿着电极组件11的外围接合。
[0058]
密封部151可以通过外装材料15沿着电极组件11的外围接合而形成。密封部151是外装材料15接合而形成的，可以沿着外装材料15的侧面周围的4个面而形成。此时，在电极组件11的两端电极接头12a、12b可以被引出到密封部151的外侧。例如，电极接头12a、12b可以在电极组件11的两端沿电极组件11的长度方向(即，图4中的垂直方向)引出。但是，并不限定于此，当电极接头12a、12b在电极组件11的一端彼此隔开地突出时，在电极组件11的一端电极接头12a、12b可以被引出到密封部151的外侧。
[0059]
在此，二次电池模块的体积可以增加形成密封部151的长度。因此，根据本发明的一个实施例的袋状二次电池10中，密封部没有沿着电极组件11的侧面周围的4个面形成，在至少一个面上外装材料15紧贴于电极组件11，从而可以减小二次电池模块的体积。
[0060]
外装材料15可以紧贴于电极组件11的侧面中的至少一侧面。其中，将外装材料15紧贴于电极组件11的部分称为紧贴部153。紧贴部153可以紧贴于电极组件11而形成。
[0061]
另外，密封部151可以包括至少一个延伸部152，所述延伸部152以与电极接头12a、12b邻接的方式突出。其中，延伸部152可以在与紧贴部153邻接的部分相对于紧贴部153在垂直方向上突出预定长度l。因此，延伸部152与紧贴部153之间可以形成相当于延伸部152突出的长度的空间。其中，延伸部152的长度l可以是几毫米(mm)。两个延伸部152可以向同一方向突出，并且可以向与电极接头12突出的方向垂直的方向突出而形成。并且，延伸部152可以从没有形成电极接头12a、12b的电极组件11的至少一侧面突出。
[0062]
另外，由于在二次电池10的一面形成紧贴部153，从而可以提高二次电池10的冷却效率。紧贴部153可以与能够冷却二次电池10的冷却板20(参照图8)等接触。例如，多个二次电池10可以并排层叠以使二次电池10的紧贴部朝下，并且可以冷却二次电池10的冷却板20可以配置在多个二次电池10的下侧以与多个二次电池10的紧贴部接触(参照图7)。
[0063]
另外，平坦的形状的冷却板20紧贴于紧贴部153，由于延伸部152在紧贴部153的两端沿垂直于紧贴部153的方向延伸，因此延伸部152可以起到保持对冷却板20的二次电池10的配置的作用。
[0064]
另外，对制造根据本发明的一个实施例的袋状二次电池10的方法进行说明。
[0065]
图5是示出根据本发明的一个实施例的外装材料15和冲压框架200的图。
[0066]
如图5所示，外装材料15的形状可以使用冲压框架200进行冲压而形成。
[0067]
冲压框架200可以包括：多个容纳空间260，包括第一容纳空间260a和第二容纳空间260b；以及圆形部分240，在容纳空间260之间的间隔处圆形地形成。另外，冲压框架200可以包括密封部分220，以形成外装材料15的密封部151。
[0068]
容纳空间260是用于容纳电极组件11的空间，可以具有凹陷的形状。为了外装材料15的形状，根据本发明的一个实施例的冲压框架200可以形成两个容纳空间260。图5中示出的根据本发明的一个实施例的冲压框架200可以包括第一容纳空间260a和第二容纳空间260b，但并不限定于此。即，本发明的各种实施例中，可以对应于外装材料15的形状形成适
当数量的容纳空间。
[0069]
圆形部分240可以形成在各个容纳空间260之间的间隔处。圆形部分240可以向与容纳空间260凹陷的方向相反的方向突出地形成。圆形部分240可以形成为凸出的曲面，例如，圆形部分240的截面可以是半圆形状。
[0070]
如上所述，圆形部分240的形状不受限制，但是，当圆形部分240的截面为半圆形状时，圆形部分240的截面的周长可以是图5中示出的从a到b的半圆形状的周长d。其中，a侧是指与第一容纳空间260a邻接的一侧，b侧是指与第二容纳空间260b邻接的一侧。圆形部分240的最上端可以位于与密封部分220的高度相同的高度或与密封部分220的高度相近的高度。
[0071]
另外，在对外装材料15进行冲压工艺时，圆形部分240可以防止外装材料15被破坏。这是因为圆形部分240具有向上凸出的形状，从而可以通过圆形部分240的形状，使外装材料15在圆形部分240受到的应力集中最小化。因此，能够防止外装材料15被破坏。
[0072]
外装材料15可以被设置成包含铝或铝合金的板形状，并且可以被加压到冲压框架200所位于的一侧。因此，外装材料15可以被冲压成冲压框架200的形状。
[0073]
图6a是示出在根据本发明的一个实施例的外装材料15的容纳空间155中配置电极组件11的状态的图。图6b是示出根据本发明的一个实施例的外装材料15沿着电极组件11的外围接合的形状的图。
[0074]
参照图6a和图6b，当外装材料15通过冲压框架200被冲压时，电极组件11可以容纳在外装材料15的容纳空间155中。
[0075]
在下面的说明中，将外装材料15的容纳空间155中配置电极组件11的空间称为第一容纳空间155a，将没有配置电极组件11的空间称为第二容纳空间155b。
[0076]
可以形成外装材料15的形状，并且电极组件11可以配置在外装材料15的第一容纳空间155a中。
[0077]
当配置电极组件11时，圆形部15a可以沿着电极组件11的侧面中的至少一侧面展开。
[0078]
圆形部15a可以形成为向上凸出的曲面，例如，圆形部15a的截面可以是半圆形状。因此，具有凸出的形状的圆形部15a可以沿着电极组件11的一侧面展开。
[0079]
在此，圆形部15a所紧贴的面可以是没有配置电极接头12a、12b的面。即，圆形部15a可以展开以形成与电极组件11紧贴的紧贴部153。
[0080]
如上所述，具有凸出的形状的圆形部15a紧贴于电极组件11的一侧面时，可以在紧贴部153中形成对应于圆形部15a的中央的凹陷部154。在凹陷部154中，电极组件11与外装材料15更紧贴，因此，电极组件11与外装材料15之间可以更有效地传递热。因此，形成凹陷部154可能对袋状二次电池10的冷却更有效。
[0081]
另一方面，虽然圆形部15a的形状不受限制，但是，当圆形部15a的截面为半圆形状时，在圆形部15a的垂直截面中，圆形部15a的周长可以是半圆的周长d。即，圆形部15a的周长可以是图6a中示出的从a到b的半圆形状的周长d。其中，a侧是指与第一容纳空间155a邻接的一侧，b侧是指与第二容纳空间155b邻接的一侧。因此，圆形部15a可以是由从a到b的曲面组成的部分。外装材料15的圆形部15a中除了成为紧贴部153的部分以外的部分可以成为延伸部152的一部分。由于圆形部15a的形状具有曲面形状，当如图6b所示折叠外装材料15
时，没有紧贴于电极组件11的部分(延伸部152中与紧贴部153邻接的部分)可以略微突出。
[0082]
当圆形部15a紧贴于电极组件11时，第二容纳空间155b可以覆盖电极组件11的上侧。
[0083]
因此，电极组件11被外装材料15密封并容纳，从而可以形成袋状二次电池10。
[0084]
图7是示出在根据本发明的一个实施例的袋状二次电池10的紧贴部153配置冷却板20的图。
[0085]
参照图7，没有形成密封部151的紧贴部153处于电极组件11与外装材料15接触的状态，因此，可以形成对应于电极组件11的面积的面。
[0086]
各自包括紧贴部153的多个袋状二次电池10可以配置在冷却板20上。由于在紧贴部153没有形成密封部151，因此冷却板20可以与紧贴部153接触。冷却板20可以与紧贴部153直接接触从而可以冷却电极组件11。在此，冷却板20与紧贴部53之间的接触不仅包括冷却板20与紧贴部153之间直接接触的情况，而且还可以包括在冷却板20与紧贴部153之间插设空隙填充物(gap filler)或导热粘合剂等的状态接触的情况。
[0087]
图8是示出根据本发明的一个实施例的二次电池模块的图。
[0088]
参照图8，二次电池模块中，在作为冷却板20的相反侧的多个二次电池10的上侧配置壳体50，可以通过折叠多个二次电池10的密封部151来减少二次电池模块的总的体积。
[0089]
多个二次电池10中，可以在每个预定数量的二次电池10配置弹性垫60。弹性垫60可以缓冲由于膨胀(swelling)引起的二次电池10的膨胀，并且可以防止外部冲击和振动传递到二次电池10。
[0090]
另外，虽然没有在图中示出，为了提高多个二次电池10与冷却板20之间的接触程度，可以使用空隙填充物(gap filler)或导热粘合剂。
[0091]
图9是放大示出根据本发明的一个实施例的二次电池模块的多个二次电池10接触到冷却板20的状态的图。
[0092]
参照图9，多个二次电池10并排层叠，并且层叠的多个二次电池10位于冷却板20上，从而多个二次电池10能够通过冷却板20冷却。
[0093]
可以根据多个二次电池10的紧贴部153的形状在冷却板20上形成弯曲。
[0094]
在冷却板20中可以形成具有与紧贴部153的部分形状对应的曲面的突起部25a，以在最宽的面上与二次电池10的紧贴部153接触。并且，可以在冷却板20形成能够容纳二次电池10的延伸部152的多个中间部26。中间部26可以是在冷却板20中以预定的间距形成的空间。中间部26可以以与二次电池10的排列方向平行的方向形成在冷却板20上。中间部26中容纳从二次电池10向外侧突出的延伸部152，从而可以保持二次电池10并排层叠的状态。
[0095]
下表1表示在冷却板20形成突起部25a的情况(左侧)和在冷却板没有形成突起部的情况(右侧)下与二次电池模块中的温度相关的实验结果。
[0096]
[表1]
[0097][0098]
如上所述，在冷却板20形成突起部25a的二次电池的情况下冷却效率高，因此与没有形成突起部的情况相比，二次电池模块中的温度低，并且热阻低。
[0099]
图10是示出根据本发明的另一实施例的冷却板20的立体图，图11是沿着图10的b-b'的剖视图，是示出在冷却板20上配置二次电池10的状态的剖视图。
[0100]
参照图10，与上述实施例相比，为了提高冷却效率，中间部没有形成为如图8所示在冷却板20与二次电池10的排列方向并排而较长地形成的空间，而是中间部的一部分可以形成为与形成在二次电池10的紧贴部153的凹陷部154的形状对应的凹陷部支撑部25b。并且，可以在中间部中不对应于凹陷部支撑部25b的凹陷部支撑部25b的两侧形成容纳延伸部152的插入槽26a。即，在上述实施例中，代替凹陷部支撑部25b可以具有形成为空间的中间部，但是，在本实施例中，使得与凹陷部154的形状对应的凹陷部支撑部25b位于凹陷部154的下侧，从而可以通过凹陷部154实现二次电池10的冷却。如上所述，在凹陷部154中外装材料15更紧贴于内部的电极组件11上，因此，如果凹陷部支撑部25b直接接触到凹陷部154而进行冷却，则可以进一步提高冷却效率。
[0101]
在二次电池10位于冷却板20上的情况下，图10中沿着a-a'的截面可以与图8所示一样，沿着b-b'的截面可以与图11所示一样。如图11所示，多个二次电池10的下侧可以具有如下的结构：多个二次电池10的下侧与突起部25a和凹陷部支撑部25b接触，以能够通过与多个所述二次电池10的下侧形状对应地形成的突起部25a和凹陷部支撑部25b整体地进行冷却。
[0102]
图12是示出根据本发明的又一实施例的冷却板20'的剖视图，图13是根据图12的二次电池模块的a-a’方向的剖视图。
[0103]
参照图12和图13，根据本实施例的冷却板20'为了以与上述实施例不同的方式容纳延伸部154，可以在冷却板20'上沿着与多个二次电池10的排列方向(图12中的横向)垂直的方向(图12中垂直于地面的方向)形成阶梯部22。阶梯部22的厚度薄于没有形成阶梯的部分21，从而可以形成容纳二次电池10的延伸部154的空间。为了更具体地示出冷却板20'中的阶梯部22的形状，图12b中放大示出图12a的b部分。
[0104]
与上述的实施例不同，本实施例中在冷却板20'形成阶梯部22，从而能够容纳延伸部154，通过这种方式能够容易制造冷却板20'。即，与在冷却板中在与二次电池10的排列并排的方向上形成槽的上述实施例相比，本实施例的冷却板20'中只需要在冷却板20'的两侧形成阶梯部22即可，因此，可以仅通过简单的工艺形成容纳延伸部154的空间。
[0105]
图13a是根据图12a的二次电池模块的a-a’方向的剖视图，示出在冷却板20'中没有形成阶梯部22的部分21与二次电池10的紧贴部153接合的状态，图13b是放大图13a中的c部分的图。
[0106]
如图13所示，在根据本实施例的冷却板20'中没有形成阶梯部22的部分21与二次电池10的紧贴部153接合，从而能够提高二次电池10与冷却板20'之间的紧贴性。通过此，能够提高二次电池10的冷却效率。
[0107]
另外，虽然在图12和图13中没有示出，与上述实施例相同地，在本实施例中在冷却板20'中形成多个突起部，从而能够增加对二次电池10的紧贴部153的接触面积。突起部可以对应于紧贴部153的形状具有曲面。另外，本实施例中，在冷却板20'中形成与凹陷部154的形状对应的凹陷部支撑部，从而能够通过凹陷部154实现冷却。
[0108]
以上，对本发明的代表性的实施例进行了详细说明，但是，本发明所属技术领域的普通技术人员应理解在不脱离本发明的范围内能够对上述实施例进行各种改变。因此，本发明的权利范围不应局限在以上描述的实施例，应根据权利要求书以及与该权利要求书等同的内容来确定。