電池模塊及其制造方法與流程

本發明涉及一種電池模塊及其制造方法。

背景技術：

二次電池與一次電池不同，其能夠進行充電及放電，因此能夠適用于數碼照相機、手機、筆記本電腦、混合動力車等多種領域。二次電池可舉出，鎳鎘電池、鎳金屬電池、鎳氫電池、鋰二次電池等。

在這些二次電池中，正對具有高能量密度和放電電壓的鋰二次電池進行大量研究，近年來，鋰二次電池由具有柔軟性的袋型(pouchedtype)電池單元制成，且連接多個而構成為模塊形狀來使用。

這種電池模塊的效率及性能在很大程度上取決于溫度。例如，在高溫下放電時，發生電池模塊的壽命明顯下降的問題。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

因此，本技術領域需要一種具有更有效的冷卻結構的同時能夠將體積最小化的電池模塊及其制造方法。

但是，本發明的目的不限于此，應理解為，即使沒有明確提出，本發明的目的也包括能夠通過下面說明的技術方案或實施方式了解的目的或效果。

(二)技術方案

本發明實施例的電池模塊，可包括：殼體，提供內部空間；多個電池單元，配置在所述殼體的內部空間中；以及至少一個冷卻部，夾雜在所述電池單元之間，與所述電池單元面接觸，并將從所述電池單元發生的熱排放至外部。

在本實施例中，所述冷卻部可包括：冷卻板，以冷卻板兩面與所述電池單元面接觸的方式配置；以及散熱部件，與所述冷卻板連接，且配置在所述殼體的外部。

在本實施例中，所述殼體可包括：主框架，兩側面開放形成；以及側蓋，結合在所述主框架的開放的兩側面，從而完成所述內部空間。

在本實施例中，所述主框架可包括配置在所述主框架的中心的兩張緩沖板，所述兩張緩沖板以相互隔開一定距離的方式配置。

在本實施例中，所述緩沖板設置有向一側突出的突出部，所述兩張緩沖板以所述突出部相互接觸的方式配置。

在本實施例中，還可包括多個電池單元引導件，在所述電池單元面接觸的部分，以對應于所述電池單元的外形的方式配置。

在本實施例中，所述電池單元引導件可形成為以線形部件的兩端成直角的方式彎曲所述線形部件的中心的形狀，以與所述電池單元的各棱角部分接觸。

在本實施例的電池模塊中，所述電池單元引導件可配置在所述緩沖板和配置在所述冷卻部中的所述電池單元之間的冷卻板上。

在本實施例中，所述主框架和所述側蓋可均由樹脂材質形成，且通過激光焊接相互接合。

在本實施例中，所述殼體還可包括至少一個密封蓋，所述密封蓋以附加在所述主框架和所述側蓋結合的部分的形式結合，并密封所述內部空間。

在本實施例中，所述密封蓋中的與所述主框架和所述側蓋接觸的部分由具有彈性的材質形成。

在本實施例中，所述密封蓋可包括將從所述殼體內部發生的氣體向外排放的排氣口。

在本實施例中，所述側蓋可包括：蓋板，與電池蓋面接觸；以及側框架，其沿所述蓋板的周圍配置，且接合在所述主框架上。

在本實施例中，所述蓋板可由金屬材質形成，且內部設置有向一側突出的突出部。

在本實施例中，還可包括夾雜在所述散熱部件與所述殼體之間的彈性部件。

并且，本發明實施例的電池模塊，可包括：殼體，提供內部空間；多個電池單元，配置在所述殼體的內部空間中；以及兩個緩沖板，夾雜在兩個所述電池單元之間，相互隔開地配置。

并且，本發明實施例的電池模塊，可包括：殼體，提供內部空間；以及多個電池單元，配置在所述殼體的內部空間，其中，所述殼體可包括：主框架，兩側面開放形成；側蓋，結合在所述主框架的開放的兩側面，完成所述內部空間；以及至少一個密封蓋，以附加在所述主框架和所述側蓋結合的部分的形式結合，且密封所述內部空間。

并且，本發明實施例的電池模塊的制造方法，可包括以下步驟：將內側電池單元分別結合在內部設置有緩沖板的主框架的開放的兩側面；將冷卻部分別結合在所述內側電池單元的外側；將外側電池單元分別結合在所述冷卻部的外側；以及將側蓋接合在所述外側電池單元的外側。

在本實施例中，結合所述側蓋的步驟可包括以下步驟：以形成在所述主框架上的突起插入到形成在所述側蓋上的槽的方式結合；以及將激光照射在所述突起上，從而將所述側蓋接合在所述主框架上。

在本實施例中，還可包括以下步驟，即，將至少一個密封蓋結合在所述主框架和所述側蓋結合的部分，從而密封配置有所述電池單元的內部空間。

(三)有益效果

根據本發明的實施例，電池模塊利用間接冷卻方式，即在電池單元之間配置冷卻板，并且通過暴露在外部的散熱部件，將熱向外排放。因此，不僅能夠將電池模塊的體積最小化，而且還能夠有效地排放電池單元的熱量。

附圖說明

圖1是示意表示本發明的實施例的電池模塊的立體圖。

圖2是圖1所示的電池模塊的背面立體圖。

圖3是圖1所示的電池模塊的分解立體圖。

圖4是放大表示圖3所示的主框架的立體圖。

圖5是放大表示圖3所示的側蓋的立體圖。

圖6是放大表示圖3所示的冷卻部的立體圖。

圖7是示意表示圖1的i-i’的截面的剖視圖。

圖8是放大表示圖3所示的第二密封蓋的立體圖。

附圖說明標記

1：電池模塊10：電池單元

30：冷卻部50：殼體

60：主框架70：側蓋

80：密封蓋

具體實施方式

下面，參照附圖對本發明的優選實施方式進行說明。但是，本發明的實施方式能夠變形為其他多種方式，并且本發明的范圍并不限定于下面說明的實施方式。

并且，本發明的實施方式是為了向本發明所屬技術領域的技術人員更加完整地說明本發明而提供的。因此，為了更加明確地說明，附圖中構件的形狀及大小等可放大表示，且用同一附圖標記表示同一構件。本說明書中，“上”、“上部”、“上表面”、“下”、“下部”、“下表面”、“側面”等用語以附圖為基準，實際上可根據元件或構件配置方向而變得不同。

圖1是示意表示本發明的實施例的電池模塊的立體圖，圖2是圖1所示的電池模塊的背面立體圖，圖3是圖1所示的電池模塊的分解立體圖。

參照圖1至圖3，本發明實施例的電池模塊1可包括多個電池單元10、容納多個電池單元10的殼體以及用于冷卻電池單元10的冷卻部30。

電池單元10可包括能夠充電、放電的鋰二次電池或者鎳氫二次電池等二次電池。例如，鎳氫二次電池是正極使用鎳、負極使用貯氫合金、使用堿性水溶液作為電解質的二次電池，其單位體積容量大，因此不僅能夠用作電動汽車(ev)或者混合動力車(hev)等的能源，而且能夠應用于能量儲存用途等多種領域。

根據本實施例的電池單元10可包括向電池單元殼體11的兩側突出的電極片12。電池單元10可具有例如袋型(pouchedtype)結構，但不限定于此。

電池單元殼體11，例如，能夠通過對由鋁構成的金屬層的表面進行絕緣處理來使用。在絕緣處理中，鍍覆如熔鑄聚丙烯(cpp，castedpolypropylene)的聚合樹脂的變形聚丙烯并形成熱熔接層，其外側面可形成有如尼龍或聚對苯二甲酸乙二酯(pet)的樹脂材料。

電極片12包括正極片和負極片，所述正極片和負極片在所述電池單元殼體11的兩側面上突出，并以相互隔開的結構配置。正極片和負極片與配置在電池單元殼體11內部的電極組件(未示出)連接。

正極片及負極片可由薄板狀金屬構成。例如，正極片可由鋁(al)材料構成，負極片可由銅(cu)材料構成，但不限定于此。

多個電池單元10以各電池單元10的電極片12朝向同一方向的方式排列。并且，多個電池單元10可通過各電池單元10的電極片12相互電連接。

殼體50包括主框架60和側蓋70。

圖4是放大表示圖3所示的主框架的立體圖，圖5是放大表示圖3所示的側蓋的立體圖。

參照圖4和圖5，主框架60配置在電池模塊1的中心，構成電池模塊1的骨架。

主框架60對應于電池單元10的大小，形成為能夠將電池單元10容納在其內部的大小，且以沿電池單元10的周圍包覆電池單元10的形態形成。

因此，主框架60能夠以兩側面開放的四角環的形狀形成。

并且，多個電池單元10全部容納于主框架60的內部空間s。因此，主框架60的厚度限定電池模塊1整體厚度。

主框架60內部配置有緩沖板65。

圖7是示意表示圖1的i-i’的截面的剖視圖。

參照圖7，緩沖板65在主框架60的中心以完全擋住主框架60內部空間s的方式配置，且兩個緩沖板并排相互隔開地配置。

緩沖板65可由薄且具有剛性的材質形成，在本實施例中，使用金屬板材形成。緩沖板65以外部面與電池單元10接觸的方式配置。并且，緩沖板65的內部可形成有局部彎曲并向一側突出的突出部65a。

如圖7所示，從兩個緩沖板65突出的各突出部65a可相互接觸地配置。因此，兩個緩沖板65相互隔開并保持一定距離，其距離相當于突出部65a的突出距離。

這種緩沖板65是應對電池單元10的膨脹而設置。一般情況下，電池單元10在使用過程中經常膨脹，此時，如果殼體50內部沒有多余的空間，則殼體50可能因電池單元10的膨脹而變形破損。

因此，本實施例的電池模塊1利用兩個緩沖板65，在主框架60的中心形成緩沖空間b。

由此，在電池單元10膨脹時，緩沖板65被加壓且所述緩沖空間b縮小，其縮小程度相當于電池單元10膨脹的程度。因此，即使電池單元10膨脹，殼體50或電池模塊1的外形也不會變形或破損。

緩沖板65的突出距離可設置為電池單元10的厚度t1的10％。因此，緩沖空間b的間隔能夠形成為電池單元10的厚度t1的20％。但并不限定于此。

側蓋70結合在主框架60的開放的側面。因此，為了分別結合在主框架60的兩側面，設置有兩個側蓋。

在側蓋70結合在主框架60上時，側蓋70和主框架60的內部形成內部空間s，這種內部空間s用作配置電池單元10和后述的冷卻部30的空間。

側蓋70與電池單元10面接觸，由此能夠將外部施加的壓力均勻分散在電池單元10的整個表面上。即，側蓋70可以起到保護電池單元10的同時減輕外部施加的沖擊的緩沖部件的作用。

側蓋70整體形成為扁平的板狀，且可包括側板75和側框架72。

側板75以與電池單元10面接觸的方式配置，側框架72沿側板75的周圍配置。因此，側框架72形成為內部中空的四邊形框架，側板75插入并配置在側框架72的內部。

側板75由導熱率高的金屬材質形成，內部可形成有突出部75a。因形成有突出部75a，當電池單元10膨脹時，側板75能夠對應于電池單元10的膨脹形狀而變形。

側框架72可由樹脂等絕緣性材質形成，且可通過螺絲或鉚釘等額外的緊固部件與側板75結合為一體。

本實施例的電池模塊1通過激光焊接將側蓋70接合在主框架60上。為此，側框架72由激光可通過的透明材質形成。

因此，在進行接合工藝時，激光通過側框架72照射在側框架72與主框架60接觸的接觸面上，由此形成側框架72與主框架60之間的塑料焊接。

冷卻部30配置在電池單元10之間，將從電池單元10產生的熱量排放至外部。

圖6是放大表示圖3所示的冷卻部的立體圖。

參照圖6，本實施例的冷卻部30包括冷卻板35、冷卻框架32及散熱部件37。

冷卻板35以與電池單元10接觸的方式配置，且配置在冷卻框架32的內部。

冷卻板35由導熱率高的金屬材質形成，并且形成為沒有突出區域的平坦的面，以便最大限度地確保與電池單元10的接觸面積。

與上述側框架72相似地，冷卻框架32沿著冷卻板35的周圍配置。即，冷卻框架32形成為內部中空的四邊形框架，且在側框架72的內部配置有冷卻板35。

冷卻框架32可由樹脂等絕緣性材質形成，且可通過螺絲或鉚釘等額外的緊固部件與冷卻板35結合為一體。

散熱部件37配置在冷卻框架32的一側，以至少有一部分與冷卻板35接觸的方式與冷卻板35連接。因此，從電池單元10傳遞至冷卻板35的熱量通過散熱部件37向外排放。

散熱部件37可利用具有寬的表面積的金屬部件，以便有效地排放熱量。在本實施例中，通過將金屬板材彎曲成之字形來形成散熱部件37。但并不限定于此，只要能夠有效地向外排放熱量，其可以以多種形式構成。例如，可利用普通散熱器(heatsink)作為散熱部件37。

為了密封殼體50的內部空間s，散熱部件37與主框架60之間也夾雜有彈性部件39。彈性部件39由如橡膠或硅膠等具有彈性力且能夠密封散熱部件37與主框架60之間的材質形成。

本實施例中，冷卻部30分別插入并配置在主框架60的兩側。并且，以冷卻部30為中心，冷卻部30的兩側分別配置有電池單元10。

因此，本實施例的電池模塊1中，兩個冷卻部30的兩側分別配置，有兩個電池單元10，因此，所述電池模塊一共包括四個電池單元10。

但是，本發明的結構并不限定于此，能夠具備兩個以上的冷卻部30，且相應地，也能夠包括更多數量的電池單元10。此時，根據需要，也可設置多個主框架60。

并且，本實施例的電池模塊1中，緩沖板65或冷卻板35上配置有多個電池單元引導件90(cellguide)。

電池單元引導件90作為限定電池單元10的位置的部件，在與電池單元10接觸的緩沖板65或冷卻板35的面上，以對應于電池單元10的外形的方式配置。在本實施例中，所述電池單元引導件以對應于電池單元10的棱角的方式分別配置在緩沖板65或冷卻板35的部分位置。

因具備電池單元引導件90，電池單元10的結合位置變得非常明確，因此能夠很容易地將電池單元10結合在主框架60上。并且，電池單元引導件90能夠固定電池單元10，使其在焊接或組裝過程中不搖晃，因此，能夠防止制造過程中電池單元10被損傷或變形。

這種電池單元引導件90可由具有彈性力的橡膠材質形成，例如，可由熱塑性彈性體(tpe，thermoplasticelastomer)材質形成，但并不限定于此。

本實施例的電池單元引導件90形成為以線形部件的兩端相互面向不同方向的方式彎曲線形部件的中心的形狀，例如，可形成為將線形部件的中心垂直彎曲為“┐”形狀。

沿著電池單元10的整體輪廓形成電池單元引導件10時，雖然能夠更加穩定地固定電池單元10，但存在電池模塊1的重量增加的問題。

因此，本實施例的電池模塊1提供一種能夠將電池單元引導件90的大小最小化的同時最大限度地穩定地固定電池單元10的電池單元引導件90。

本實施例的電池單元引導件90的支撐電池單元10長邊的部分的長度為電池單元10的長邊的1/15。并且，電池單元引導件90的支撐電池單元10短邊的部分的長度為電池單元10的短邊的1/9。

因此，能夠最小化電池單元引導件90的大小，且能夠穩定地支撐電池單元10。但不限定于此，所述長度可以根據電池單元10的形狀或大小而改變。

并且，本實施例的電池模塊1的殼體50包括至少一個密封蓋80，其結合在主框架60和側蓋70上，相互固定主框架60和側蓋70。

密封蓋80以附加在主框架60和側蓋70結合部分的方式結合，密封殼體50的內部空間s。

密封蓋80可以分別結合在主框架60的四個面中未設置有散熱部件37的三個面上。

更加具體地，本實施例的密封蓋80可包括：第一密封蓋80a、第二密封蓋80b，配置在前面和后面；以及第三密封蓋80c，其配置在下部面。其中，下部面是指配置有散熱部件37的面的相反面。

為了密封容納有電池單元10的內部空間s，密封蓋80的至少一部分或全部可由具有彈性的材質形成。

圖8是放大表示圖3所示的第二密封蓋的立體圖。

參照此圖，在本實施例中，第二密封蓋80b整體由樹脂材質形成，且只有在與主框架60的接觸的部分形成彈性部81。其中，彈性部81由如橡膠或硅膠等具有彈性力且與主框架60接觸時能夠提供密封力的材質形成。

另外，第一密封蓋80a的彈性部81結構與第二密封蓋80b的結構相同。因此，省略對第一密封蓋80a的具體說明。

這種第一密封蓋80a、第二密封蓋80b能夠通過雙重注塑方式制造。即，可先注塑形成樹脂材質的主體，然后將其重新放入模具中以形成彈性部81。

本實施例的第三密封蓋80c整體由橡膠材質形成。但不限定于此，也可以是像第一密封蓋80a、第二密封蓋80b一樣，只在第三密封蓋80c的部分位置上形成彈性部。并且，也能夠進行多種變形，例如，將第一密封蓋80a、第二密封蓋80b全部由橡膠材質形成。

這種密封蓋80的形成為彈性部的部分與主框架60或側蓋70接觸，從而密封內部空間s。為此，密封蓋80能夠與主框架60、側框架72插入結合，但不限定于此。

另外，在未結合有密封蓋80的部分，通過前述的激光焊接使側蓋70與主框架60牢固地接合。因此不需要額外的密封蓋80。

而且，本實施例的第二密封蓋80b設置有排氣口85。

排氣口85配置在第二密封蓋80b的下端側。這是為了將從電池單元10流出的氣體向外排放而設置的。

由于從電池單元10流出的氣體比空氣重，因此位于內部空間的下部。因此，排氣口85配置在第二密封蓋80b的下端側，并與內部空間s的下部連接。

殼體內部形成為密封空間，并設置有排氣口85，因此從電池單元10流出的氣體只能通過排氣口85向外排放。因此，能夠防止所述氣體隨意流出，并將氣體排放的位置限定為特定位置。

主框架60上可形成有至少一個貫穿孔61，以使殼體內部空間的氣體順利地流入排氣口。

貫穿孔61配置與排氣口85鄰接的位置，因此在容納空間中產生的氣體能夠通過貫穿孔61和排氣口85，順利地向外排放。

以上說明的本實施例的電池模塊1中，冷卻板35配置在電池單元10之間，冷卻板35與暴露在外部的散熱部件37連接。

因此，利用間接冷卻方式，即從電池單元10產生的熱量通過冷卻板35傳遞至散熱部件37后被排放。

現有技術中，由于電池單元10之間配置有能夠流入制冷劑的通道，因此存在整個電池模塊1的體積變大的缺點。但是在本實施例中，電池單元10之間僅夾雜有薄的冷卻板35，能夠最小化電池單元10之間的間距，從而能夠減少整體體積。

并且，通過暴露在外面的散熱部件37將熱量向外排放，因此能夠有效地排放電池單元10的熱量。

并且，本實施例的電池模塊1利用激光焊接和密封蓋80密封內部空間s。因此，從電池單元10流出的有害氣體不會流出至外部，僅通過形成在密封蓋80上的排氣口85向外排放。

因此，在排氣口85上連接導管等，以使氣體被排放至特定位置，從而能夠防止有害氣體的泄漏。

并且，由于內部空間完全密封，因此能夠防止外部的熱空氣流入至內部空間s而降低冷卻性能。

接下來，對本實施例的電池模塊的制造方法進行說明。

參照圖3，首先將電池單元10a(以下稱為內側電池單元)分別結合在主框架60的開放的兩側面。此時，內側電池單元10a以與配置在主框架60內部的緩沖板65面接觸的方式結合。

接下來，在內側電池單元10a的外側分別結合冷卻部30。在此過程中，冷卻部30的冷卻板35以與內側電池單元10a面接觸的方式配置，散熱部件37以暴露在主框架60的外部的方式配置。并且，散熱部件37與主框架60之間夾雜有彈性部件39。

接下來，在冷卻部30的外側分別結合電池單元10b(以下稱為外側電池單元)。此時，外側電池單元10b以與冷卻板35面接觸的方式配置。

接下來，在外側電池單元10b的外側結合側蓋70。

在本步驟中，首先進行側框架72和主框架60的結合過程，以使形成在主框架60上的接合用突起(圖4的69)插入到形成在側框架72上的接合用槽(圖5的79)中。

本實施例的接合用突起69突出形成，其突出長度相比接合用槽79的深度更長。因此，在結合側蓋70和主框架60時，側蓋70與主框架60不會牢固地貼緊，而呈現松動狀態。

接下來，對接合用突起69照射激光，接合側蓋70和主框架60。再此過程中，接合用突起69的末端的一部分被熔融。因此，在這種狀態下，對側蓋70和主框架60加壓而使其相互緊貼時，所述熔融的部分被揉壓的同時牢固地緊貼側蓋70和主框架60。然后，保持這種狀態使側蓋70和主框架60接合。

如上所述，接合用突起69突起長度長于接合用槽79的深度時，只有側蓋70和主框架60順利接合時，側蓋70和主框架60才能夠緊密地結合。相反，存在沒有順利接合的部分時，相應部分會因接合用突起69而維持松動狀態。因此能夠容易地確認是否接合。

接下來，將密封蓋80結合在主框架60與側蓋70結合的部分。由此，能夠完全密封配置有電池單元10的內部空間s。

如此構成的本實施例的電池模塊的制造方法是以主框架為中心，在主框架的兩側交互結合電池單元和冷卻部以形成一對。因此，相比上下方向層疊放置電池單元的方式，能夠減少公差，從而提高組裝精度。并且容易制造。

以上對本發明的實施方式進行了詳細的說明，但本發明的保護范圍不限于此，在不脫離權利要求書所記載的本發明的技術思想的范圍內可進行多種修改及變形對于本發明所屬相同技術領域的技術人員來說是顯而易見的。