具有散熱以及隔熱功能的電池模塊以及配備所述電池模塊的電池組的制作方法

本發明涉及一種電池模塊，尤其涉及一種同時具備對在電池單元中產生的熱量進行散熱的散熱功能以及通過隔絕熱量而在發生熱失控時防止熱量擴散到相鄰的其他電池單元的隔熱功能的電池模塊。此外，本發明還涉及一種配備如上所述的電池模塊的電池組。

背景技術：

1、通常來講，電池模塊為了防止在長時間使用時因為溫度而導致的電池模塊壽命的急劇縮短而配備冷卻系統，而如上所述的冷卻系統需要在考慮到基于電池模塊的使用環境的發熱量等的情況下進行設計。

2、但是，在電池模塊的使用過程中，當因為一部分電池單元的故障而呈現出異常的發熱狀態時可能會導致溫度的持續上升，而在超過臨界溫度的情況下將發生熱失控(thermal?runaway)并進一步導致安全問題。

3、即，當在一部分電池單元上發生的熱失控現象在短時間內擴散到相鄰的電池單元時，將導致電池模塊整體的溫度急劇上升，而這會進一步導致包括多個電池模塊的電池組整體的溫度上升，從而對財產和人身安全造成嚴重的損害。因此，為了防止如上所述的熱失控現象的快速擴散，有必要在電池單元之間適用用于對熱量進行隔絕的部件。

4、此外，在相鄰的電池單元之間還會適用當因為溶脹(swelling)而導致電池單元的膨脹時被壓縮并對溶脹進行吸收的緩沖部件，而作為如上所述的緩沖部件，可以使用如發泡聚丙烯(epp)板(expanded?polypropylene?pad)或聚氨酯板等。

5、此外，在韓國公開專利第10-2020-0106378號中公開了一種包括在因為電池單元溶脹而導致體積膨脹時被壓縮的一對溶脹吸收板、以及通過介于一對溶脹吸收板之間而對相鄰的電池單元之間的熱傳遞進行阻隔并在事先設定的基準溫度以上發生膨脹的熱阻隔板的電池模塊。即，所述公開專利通過一對溶脹吸收板以及介于所述溶脹吸收板之間的熱阻隔板，即使是在因為在一部分電池單元上發生的異常發熱現象而導致電池模塊內的溫度上升并超過臨界值的情況下，也可以穩定地維持相鄰的電池單元之間的間隔，并延緩相鄰電池單元之間的熱失控現象的擴散。

6、此外，在韓國公開專利第10-2022-0114801號中公開了一種包括介于電池單元之間的至少一個緩沖墊以及配置在緩沖墊的兩側面中的至少一側面上并與電池單元面接觸的熱傳導層，而且熱傳導層包含石墨(graphite)材料的電池模塊。即，本公開專利采用將在電池單元中產生的熱量通過包含石墨的熱傳導層傳遞到冷卻裝置并釋放到外部的構成。

7、此外，在韓國公開專利第10-2022-0029941號中公開了一種在電池模塊內部包括熱阻隔膜，且熱阻隔膜包括由云母制成的片材形狀的耐熱層的電池模塊。即，本公開專利采用通過由云母制成的片材形狀的耐熱層防止熱量或火焰從發生起火或發熱現象的電池單元擴散到相鄰電池單元的構成。

8、如上所述的公開專利采用通過熱阻隔板或由云母制成的片材形狀的耐熱層延緩相鄰電池單元之間的熱失控現象的擴散或通過包含石墨的熱傳導層將在電池單元中產生的熱量傳遞到冷卻裝置并釋放到外部的構成。即，現有的公開專利并沒有同時具備對在電池單元中產生的熱量進行散熱的散熱功能以及通過隔絕熱量而在發生熱失控時防止熱量擴散到相鄰的其他電池單元的隔熱功能。例如，為了在發生熱失控時對熱量進行阻隔而使用云母片材，但是并不能實現電池單元的散熱功能，而且雖然可以在發生熱失控時實現防止火焰擴散的功能，但是因為隔熱性能受限而無法對熱傳遞進行阻隔。

技術實現思路

1、技術課題

2、因此，本發明旨在解決如上所述的現有技術中存在的問題，其目的在于提供一種同時具備對在電池單元中產生的熱量進行散熱的散熱功能以及通過隔絕熱量而在發生熱失控時防止熱量擴散到相鄰的其他電池單元的隔熱功能的電池模塊以及配備所述電池模塊的電池組。

3、用于解決課題的手段

4、為了達成如上所述的目的，本發明的電池模塊，其特征在于，包括：電池單元層疊體；以及，模塊外殼，對所述電池單元層疊體進行收容；所述電池單元層疊體，包括：多個電池單元；以及，至少一個以上的散熱以及隔熱復合體，介于所述電池單元之間；所述散熱以及隔熱復合體，包括：真空隔熱板，在內部具有真空空間；絕緣涂布的石墨片，層疊到所述真空隔熱板的一側表面；以及，緩沖部件，利用阻燃性材料構成，層疊到所述真空隔熱板的另一側表面；所述真空隔熱板，將金屬材料的兩個板材通過沖壓成型以在內部具有真空空間的方式進行密封，內部真空空間的一側板材的表面以壓紋形狀進行沖壓加工，從而以其壓紋面與另一個板材的內側面貼緊的狀態進行密封，所述真空隔熱板，在彼此接觸的壓紋面與另一個板材的內側面之間還配置有熱傳導抑制片。

5、所述石墨片采用在膨脹石墨中包含熱傳導性填料的結構，水平方向(面方向)上的熱傳導率為150～350w/mk，而垂直方向上的熱傳導率為5～10w/mk為宜。

6、所述絕緣涂布的石墨片，利用具有電絕緣性以及阻燃性的混合材料以不足100μm的厚度涂布到石墨面料的整個表面上為宜。

7、所述熱傳導抑制片，為陶瓷纖維、玻璃纖維、氣相二氧化硅或氣凝膠含浸片為宜。

8、所述電池模塊，還可以包括：散熱板，以與所述電池單元、所述散熱以及隔熱復合體的一側端部接觸的形態配置，并以將間隙填料(gap?filler)作為媒介彼此接觸的形態配置。

9、此外，為了達成如上所述的目的，本發明的電池組，其特征在于，包括：多個電池模塊；以及，外殼，對所述多個電池模塊進行收容；所述電池模塊，包括：電池單元層疊體；以及，模塊外殼，對所述電池單元層疊體進行收容；所述電池單元層疊體，包括：多個電池單元；以及，至少一個以上的散熱以及隔熱復合體，介于所述電池單元之間；所述散熱以及隔熱復合體，以如上所述的方式構成。

10、發明效果

11、本發明可以借助于通過介于彼此相鄰的電池單元之間并而執行單獨功能或同時執行兩種功能的散熱復合體和隔熱復合體或散熱以及隔熱復合體，同時起到對在電池單元中產生的熱量進行散熱的散熱功能以及通過隔絕熱量而在發生熱失控時防止熱量擴散到相鄰的其他電池單元的隔熱功能。

技術特征：

1.一種具有散熱以及隔熱功能的電池模塊，其特征在于：

2.根據權利要求1所述的具有散熱以及隔熱功能的電池模塊，其特征在于：

3.根據權利要求2所述的具有散熱以及隔熱功能的電池模塊，其特征在于：

4.根據權利要求1所述的具有散熱以及隔熱功能的電池模塊，其特征在于：

5.根據權利要求1所述的具有散熱以及隔熱功能的電池模塊，其特征在于，還包括：

6.一種電池組，其特征在于：

7.根據權利要求6所述的電池組，其特征在于：

8.根據權利要求7所述的電池組，其特征在于：

9.根據權利要求6所述的電池組，其特征在于：

10.根據權利要求6所述的電池組，其特征在于，還包括：

技術總結
本發明的電池模塊，包括：電池單元層疊體(100)；以及，模塊外殼(200)，對電池單元層疊體進行收容；電池單元層疊體，包括：多個電池單元(110)；以及，至少一個以上的散熱復合體(120)以及隔熱復合體(130)，介于電池單元之間；散熱復合體，包括：絕緣涂布的石墨片(121)；以及，緩沖部件(122)，利用阻燃性材料構成，層疊到石墨片的一側表面；而隔熱復合體，包括：真空隔熱板(131)，在內部具有真空空間；以及，緩沖部件(132)，利用阻燃性材料構成，層疊到真空隔熱片的一側表面。

技術研發人員：權載盛,樸相九,金炳秀,李浩
受保護的技術使用者：株式會社HTC
技術研發日：
技術公布日：2024/12/2