包括液体浸没冷却单元的硬壳型电池模块的制作方法

本发明涉及一种包括液体浸没冷却单元的硬壳型电池模块。更具体地，本发明涉及一种包括圆柱形电池单体或方形电池单体的硬壳型电池模块，其中圆柱形电池单体或方形电池单体的一部分被浸没在冷却液中，并且硬壳型电池模块包括供冷却液循环的液体浸没冷却单元。

背景技术：

1、根据电池壳体的形状，锂二次电池被分类为配置为电极组件安装在柱形金属硬壳中的结构的柱形二次电池、配置为电极组件安装在方形金属硬壳中的结构的方形二次电池以及配置为电极组件安装在由铝层压片制成的软包形壳体中的结构的软包形二次电池。其中，柱形二次电池具有相对大的容量和结构安全的优点。

2、柱形二次电池包括安装在圆柱形电池壳体中的凝胶卷型电极组件，并且凝胶卷型电极组件通过在隔板插设于长片型正极与长片形负极之间的状态下缠绕长片型正极和长片形负极来制造。缠绕的电极组件插入硬壳中，顶盖组件结合到硬壳的上部，并且执行密封，从而完成柱形二次电池。

3、在许多装置中，不单独使用电池单体，而是使用包括彼此结合的多个电池单体的电池模块或包括彼此结合的多个电池模块的电池组。

4、为了制造具有高能量密度的电池模块，需要减小电池模块的内部空间。为此，电池单体必须设置为彼此紧密接触。在这种情况下，电池单体的完全暴露于外部的部分仅为上表面和下表面。

5、为了冷却电池模块，硬壳型电池单体的上部或下部设置有散热器，使得热量通过传导从电池单体排出。散热器可以设置在电池单体的侧表面。然而，在这种情况下，电池模块的体积增大，这与制造具有高能量密度的电池模块的技术背道而驰。

6、圆柱形电池单体或方形电池单体的上部和下部的暴露于外部的面积仅为电池单体的总面积的大约10％。在电池单体的充电和放电期间主要从其产生热量的电池单体的侧表面被相邻的电池单体阻挡。

7、如上所述，常规散热器冷却具有冷却效率非常低并且不可能在结构上解决高温产生的基本问题。即使为了通过传导稍微提高散热器的效率，可以使制冷剂与散热器接触。然而，由于基本结构限制，解决高温产生存在限制。

8、专利文献1公开了一种设置有多个电池单体30的电池模块，其中支撑托盘40将每个电池单体30的上部和下部分隔成空间s2和空间s，并且作为冷却介质的液体设置在支撑托盘40下方的空间s中。支撑托盘40在基本上单独支撑电池单体的同时包裹每个电池单体的侧表面，这仅是将常规散热器扩大到电池的整个区域。在这种情况下，占用了大量空间，并且首先通过散热器执行热传递，由此能量密度较低，冷却效率有限，并且结构是复杂的。

9、在专利文献2中，多个二次电池设置为通过分隔壁32彼此隔离的状态。专利文献2公开了一种防止电池中产生的有害气体的扩散的技术，这与冷却无关。另外，不适用使用冷却液的技术。

10、因此，需要一种能够提高包括多个电池单体的电池模块，特别是电池单体设置为彼此紧密接触，以提高能量密度同时克服其空间限制的电池模块的冷却效率和稳定性的改进的解决方法。

11、(专利文献)

12、日本专利申请公开第2014-89822号(“专利文献1”)

13、日本专利申请公开第2010-192209号(“专利文献2”)

技术实现思路

1、技术问题

2、鉴于上述问题，做出本发明，并且本发明的目的是提供一种配置为使得具有高能量密度的多个电池单体设置为彼此紧密接触的新型电池模块或电池组，其中改善了冷却性能和稳定性。

3、技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供一种电池模块，包括：两个以上的电池单体；内分隔壁，该内分隔壁配置为将每个电池单体分隔为上部和下部；以及冷却液，该冷却液设置在内分隔壁上方或下方，其中，内分隔壁包括：电池单体孔，该电池单体孔配置为使每个电池单体被插设到电池单体孔而固定到该内分隔壁上；通孔，该通孔形成为穿透内分隔壁；以及安全密封部，该安全密封部配置为封闭通孔。

5、电池单体可以竖直设置在电池模块中，并且内分隔壁可以形成为板的形状并且可以水平设置。每个电池单体为圆柱形电池单体或方形电池单体。

6、内分隔壁可以包括：支撑层，该支撑层配置为不因受热而变形且保持形成为板形的内分隔壁的整体形状；密封部层，该密封部层配置为密封设置在电池单体孔中的每个电池单体的周边；以及安全密封部层，该安全密封部层包括安全密封部。

7、支撑层可以必要地设置为单独的层，并且可以设置在电池模块的整个内部上方。支撑层可以由选自聚烯烃、金属和陶瓷构成的组中的至少一种制成。

8、支撑层、密封部层和安全密封部层中的至少两个可以设置在一个层上。

9、密封部层可以设置为单独的层并且可以设置在支撑层的上方或下方，或者可以由仅设置在电池单体孔的周边的弹性材料构成。安全密封部层可以设置为单独的层并且可以设置在支撑层的上方或下方，可以仅设置在通孔或其圆周处，或者可以封闭设置在支撑层中与支撑层相同高度处的通孔中。

10、作为另一个示例，内分隔壁可以配置为具有三个层，例如支撑层、密封部层和安全密封部层。

11、安全密封部可以包含在电池单体的异常温度以上熔化的材料，并且在电池单体的异常温度以上熔化的材料可以为选自由聚烯烃、硅树脂和聚氨酯构成的组中的至少一种。具体地，聚烯烃可以为pe、pp或pc

12、优选地，冷却液在电池单体的异常温度以上冷却电池单体或者排出阻燃材料，同时不腐蚀电池单体，特别是电池盖。

13、冷却液可以为阻燃材料，并且阻燃材料可以为选自由水、氢氟醚(hfe)、氟酮、乙二醇和绝缘油构成的组中的至少一种。

14、绝缘油可以包括电力变压器油、电力断路器油、电容器油和电力电缆油中的至少一种。

15、同时，冷却液可以包含在电池单体的异常温度以上蒸发或分解而放出气体的材料。具体地，冷却液可以在电池单体的异常温度以上蒸发或分解并且可以排出包含二氧化碳的阻燃气体。

16、密封部层可以包含硅树脂或聚氨酯，并且表现出弹性同时不与电解液反应的任意材料可以用作密封部层。

17、电池模块可以在其下部设置有配置为使冷却液通过其引入或通过其排出的出入端口，并且冷却液可以通过出入端口循环。

18、电池单体可以不具有设置在其外侧的单独的涂层或树脂层。金属柱形硬壳或方形硬壳的外部可以在没有单独的涂层或树脂层的情况下与冷却液直接接触，从而可以提高导热效率。

19、另外，本发明提供了一种包括该电池模块的电池组和包括该电池模块的装置。

20、这里，该电池组可以包括实际上不包括电池模块的电池组。也就是说，根据本发明的电池模块可以直接构成电池组。

21、另外，本发明可以提供上述解决方法的组合。

22、有益效果

23、本发明能够提供一种具有高安全性同时具有高能量密度的电池模块。根据本发明的电池模块被配置为使得电池单体设置为彼此紧密接触；然而，根据本发明的电池模块的冷却性能比常规电池模块的冷却性能高，从而防止电池单体的过热。另外，当电池模块中的温度上升或在电池模块中产生火焰时，安全密封部打开，由此冷却液可以降低电池模块中的温度或者可以抑制火焰。