电池模块和包括该电池模块的电池组的制作方法

本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有水冷型冷却结构的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术：

1、在现代社会中，随着例如移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机和数码相机的便携设备的日常使用，已经启动了如上所述的与移动设备相关的领域中的技术的开发。另外，可充电/可放电的二次电池被用作电动车辆(ev)、混合动力车辆(hev)、插电式混合动力汽车(p-hev)等的能源，以尝试解决现有的汽油车辆使用化石燃料而导致的污染等问题。因此，开发二次电池的需求正在增长。

2、通常，锂二次电池可以根据外部材料的形状而被分类为电极组件被安装在金属硬壳中的硬壳型二次电池以及电极组件被安装在铝层压片材的软包中的软包型二次电池。

3、在用于小尺寸装置的二次电池的情况下，布置两个到三个电池单体，但是在用于例如汽车的中尺寸或大尺寸装置的二次电池的情况下，使用电连接大量电池单体的电池模块。在这种电池模块中，大量的电池单体彼此串联或并联连接，以形成单体组件，从而提高容量和输出。此外，一个或更多电池模块可以与例如bdu(电池包断路单元)、bms(电池管理系统)和冷却系统的各种控制和保护系统安装在一起以形成电池组。

4、当二次电池被加热超过适当的温度时，二次电池的性能可能变差，并且在最差的情况下，还存在爆炸或起火的风险。特别地，多个二次电池(即，具有电池单体的电池模块或电池组)可能在狭窄的空间中积累多个电池单体发出的热量，这可能会快速并急剧地提高电池模块的温度。换句话说，包括大量电池单体的电池模块以及装配有这种电池模块的电池组可以获得较高的输出，但是不容易在充电和放电期间去除电池单体产生的热量。当没有正确地执行电池单体的散热时，加速电池单体的劣化、使用寿命缩短并且爆炸或起火的可能性增加。

5、此外，如果电池模块被包括在用于车辆1的电池组中，电池模块可能频繁地暴露于直射阳光，并且可能被放置在高温条件下，例如，在夏天或放置在沙漠中。因此，当配置电池模块或电池组时，确保稳定和有效的冷却性能可能是非常重要的。电池模块或电池组的冷却方法可以大致被分类为使用例如冷却水的冷却剂的水冷方法以及使用冷却风的气冷方法。在这些方法中，水冷型冷却方法具有优异的冷却性能，并可以有效地冷却大容量电池模块或电池组产生的热量。

6、图1是常规电池模块的透视图，并且图2是示出沿着图1的切割线a-a’截取的横截面的横截面图。然而，为了便于解释，图2还示出了布置在电池模块10的下方的散热器30。

7、参照图1和图2，常规电池模块10包括堆叠多个电池单体11的电池单体堆12以及容纳电池单体堆12的模块框架20。此时，电池单体11是软包型电池单体，并且软包型电池单体形成矩形片材结构。

8、由于堆叠有多个电池单体11，电池模块10在充电和放电过程中产生大量的热量。包括软包型电池单体的电池模块10通过间接或直接地接触带有具有固定位置和尺寸的散热器60的电池单体11的边缘而被冷却。

9、具体地，电池模块10可以包括位于电池单体堆12与模块框架20的底部之间的热树脂层40。此外，当电池模块10被安装在电池组框架上以形成电池组时，热传递构件50和散热器30可以按顺序位于电池模块10的下方。热传递构件50可以是散热垫，并且散热器30可以形成例如冷却水的冷却剂流经其内部的冷却流动通路31。沿着一个方向堆叠的电池单体11的边缘与热树脂层40接触，并且电池单体11产生的热量可以依次通过热树脂层40、模块框架20的底部、热传递构件50和散热器30被传递到电池模块10的外部。也就是说，常规电池模块10采用通过电池单体11的边缘排出热量的水冷型结构。

10、这种利用电池单体11的边缘的水冷型结构具有相对简单的结构，但是会导致冷却性能变差，并且在电池单体11发生高度膨胀时，存在电池单体11的软包壳体等中出现裂缝的风险。

11、具体地，电池单体110可以引起内部电解液分解以产生气体，从而使电池单体110在重复充电和放电的过程中或在初始充电过程中膨胀的现象，即，膨胀或呼吸现象。

12、随着电池单体的容量增加，膨胀的程度也大幅增加，并且应用到电池模块的电池单体的数量趋于逐渐增加。因此，电池模块内部的电池单体的膨胀的控制已经变成重要的问题。

13、此时，再次参照图2，通常，热树脂层40具有粘合特性以固定电池单体11。因此，当电池单体11发生膨胀时，较高的压力出现在电池单体11的边缘处，这可能导致电池单体11的软包壳体破裂。特别地，位于电池单体堆12的外部的电池单体11越多，由于膨胀导致的压力越大，这导致破裂的高风险。

14、为了在未来实现高容量的电池模块和电池组，可以应用纯si电池单体、全固态电池和高sio含量电池单体作为软包电池单体。对于这种电池单体，膨胀的程度更大。

15、当利用边缘部的常规水冷方法被应用到包括具有高程度膨胀的电池单体的电池模块时，在电池单体中存在出现裂缝的高风险，并且会过大的压力作用在电池模块上，这会影响电池模块的结构安全性。

16、因此，需要一种具有即使电池模块包括表现出高膨胀特征的电池单体，也可以最小化电池单体中产生的结构损坏的新型冷却结构的电池模块。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开的目的是提供一种即使包括表现出高度膨胀特性的电池单元，也能够最小化电池单体中产生的结构损坏的电池模块和包括该电池模块的电池组。

3、然而，本公开的实施例要解决的问题不限于上述问题，并且可以在被包括在本公开中的技术构思的范围内进行各种扩展。

4、技术方案

5、根据本公开的一个实施例，提供了一种电池模块，包括：电池单体堆，该电池单体堆包括沿着第一方向布置的多个电池单体；侧板，该侧板覆盖沿着第一方向的电池单体堆的两个侧表面中的每一个侧表面；汇流条框架，该汇流条框架覆盖电池单体的电极引线突出的方向上的电池单体堆的一个表面；以及盘簧(disc spring)部，该盘簧部位于侧板的外侧，其中，盘簧部在平行于第一方向的方向上被压缩。

6、该电池模块还可以包括固定构件，该固定构件沿着平行于第一方向的方向按顺序穿过盘簧部和侧板，并联接到汇流条框架。

7、固定构件可以包括形成有螺纹的紧固部以及具有比紧固部更大的直径的头部。紧固部可以按顺序穿过盘簧部和侧板，并联接到汇流条框架，并且盘簧部位于侧板与头部之间。

8、电池单体的电极引线可以相对于电池单体堆在垂直于第一方向的方向上突出，穿过形成在汇流条框架中的引线狭缝，然后被弯曲并接合到安装在汇流条框架上的汇流条。

9、侧板可以是在电池单体堆所在的方向上凹入的板簧的形式。

10、侧板可以具有多个板簧构件沿着高度方向以一定间隔布置的形式。

11、包括至少一个电池单体的电池单体组可以沿着第一方向布置以形成电池单体堆。每个电池单体组可以包括位于至少一个电池单体的上部的第一单体框架或位于至少一个电池单体的下部的第二单体框架。

12、该电池模块还可以包括散热器，该散热器包括冷却剂流经其内部的冷却管，其中，所述冷却管包括弯曲部。弯曲部中的任意一个弯曲部包围电池单体组中的任意一者的两个侧表面和第一单体框架，并且弯曲部中的另一个弯曲部包围电池单体组中的另一者的两个侧表面和第二单体框架，并且冷却管可以以锯齿形延续。

13、第一单体框架和第二单体框架中的每一者可以包括安置有至少一个电池单体的容纳凹槽以及形成在与形成有容纳凹槽的表面相反的表面上的支架安装部。沿着第一方向延续的支架可以被安装在支架安装部上。

14、当电池单体膨胀时，支架安装部可以沿着支架移动。

15、根据本公开的一个实施例，提供了一种电池组，包括：电池模块；电池组壳体，该电池组壳体容纳电池模块；以及一对垂直梁，该一对垂直梁被布置在电池组壳体的底部，以垂直于电池组壳体的底部的一个表面，其中，电池模块被布置在一对垂直梁之间。

16、汇流条框架可以被螺栓连接并组装到电池组壳体。

17、包括至少一个电池单体的电池单体组沿着第一方向布置以形成电池单体堆。每个电池单体组可以包括位于至少一个电池单体的上部的第一单体框架或位于至少一个电池单体的下部的第二单体框架。

18、第一单体框架和第二单体框架中的每一者可以包括安置有至少一个电池单体的容纳凹槽以及形成在与形成有容纳凹槽的表面相反的表面上的支架安装部。沿着第一方向延续的支架可以被安装在支架安装部上。

19、支架可以包括被安装在第一单体框架的支架安装部上的上支架，并且该上支架被组装到一对垂直梁。

20、支架可以包括被安装在第二单体框架的支架安装部上的下支架，并且该下支架被附接到电池组壳体的底部。

21、当电池单体膨胀时，支架安装部可以沿着支架移动。

22、有益效果

23、根据本公开的实施例，当电池单体发生膨胀时，可以实现根据膨胀的程度而流畅地移动的移动冷却结构和框架结构，从而最小化在膨胀过程中电池单体中产生的损坏。

24、另外，除了边缘冷却以外，可以应用表面冷却来进一步改善电池单体的冷却性能。

25、本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上述未提及的其他效果。