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CN108140762A - 电池组 - Google Patents

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CN108140762A CN201680022339.9A CN201680022339A CN108140762A CN 108140762 A CN108140762 A CN 108140762A CN 201680022339 A CN201680022339 A CN 201680022339A CN 108140762 A CN108140762 A CN 108140762A
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Abstract

根据本发明的电池组包括电池单元和容纳电池单元的电池壳体，其中所述电池壳体包括：容纳电池单元的内壳体、设置在内壳体外侧的外壳体、以及冷却构件，所述冷却构件位于内壳体和外壳体之间以通过利用藉由冷却内壳体和外壳体产生的冷却空气来间接地冷却电池单元。

Description

电池组
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月18日提交的韩国专利申请第10-2015-0132621号和于2016年9月9日提交的韩国专利申请第10-2016-0116357号的优先权，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。
技术领域
本发明涉及一种电池组，更具体地，涉及一种包括具有优异的冷却性能的电池壳体的电池组。
背景技术
一般而言，与不能充电的原电池不同，二次电池(rechargeable battery)是可充电和可放电的电池。
此类可充电电池包括用于便携式小型电子装置的低容量电池组和用于混合动力汽车的驱动电机的高容量电池组。
发明内容
技术问题
电池组包括提供有多个电池单元的电池模块以及电池模块置于其中的电池壳体。
然而，根据现有技术的电池组具有以下问题：当电池模块的温度升高到大于预设温度时，电池组的性能显著劣化。
设计本发明来解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有优异的冷却性能的电池壳体，从而防止电池模块的温度升高，并且改善电池模块的性能。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的电池组包括：电池单元；和容纳所述电池单元的电池壳体，其中所述电池壳体包括：容纳电池单元的内壳体；设置在内壳体外侧的外壳体；以及冷却构件，所述冷却构件位于内壳体和外壳体之间以通过利用藉由冷却内壳体和外壳体产生的冷却空气来间接地冷却电池单元。
冷却构件可具有小于内壳体和外壳体的每一个的厚度。
冷却构件可具有1nm至1mm的厚度。
冷却构件可被提供为相变材料(PCM)。
PCM可包括选自由呈水合物形式的无机材料、链烷烃、有机酸或它们的两种或多种的混合物构成的组中的任何一个。
外壳体可被设置成围绕内壳体的外周表面，冷却构件可被提供为存储在内壳体和外壳体之间的密封空间中的冷却液。
电池壳体可进一步包括截断构件，当电池单元升高至预设温度或更高温度时，截断构件切断内壳体，从而使冷却构件被引入内壳体中，被引入内壳体中的冷却构件可与电池单元接触以直接地冷却电池单元。
截断构件可包括设置在内壳体的表面中的截断部以及设置在内壳体和外壳体之间的膨胀材料，当膨胀材料因传输自电池单元的高温热量而膨胀的同时挤压并切断所述截断部。
截断部可被提供为截断槽。
膨胀材料可包括形状记忆合金(shape-memory alloy)。
膨胀材料的两端可分别粘附至内壳体和外壳体。
至少一个或更多个截断构件可设置在存储有冷却构件的电池壳体的整个壁上。
有益效果
为了实现上述目的，根据本发明的电池组可包括：电池单元；和容纳所述电池单元的电池壳体，其中所述电池壳体包括：容纳电池单元的内壳体；设置在内壳体外侧的外壳体；以及冷却构件，所述冷却构件位于内壳体和外壳体之间以通过利用藉由冷却内壳体和外壳体产生的冷却空气来间接地冷却电池单元。
冷却构件可具有小于内壳体和外壳体的每一个的厚度。
冷却构件可具有1nm至1mm的厚度。
冷却构件可被提供为相变材料(PCM)。
PCM可包括选自由呈水合物形式的无机材料、链烷烃、有机酸或它们的两种或多种的混合物构成的组的任何一个。
外壳体可被设置成围绕内壳体的外周表面，冷却构件可被提供为存储在内壳体和外壳体之间的密封空间中的冷却液。
电池壳体可进一步包括截断构件，当电池单元升高至预设温度或更高温度时，截断构件切断内壳体，从而使冷却构件被引入内壳体中，被引入内壳体中的冷却构件可与电池单元接触以直接地冷却电池单元。
截断构件可包括设置在内壳体的表面中的截断部以及设置在内壳体和外壳体之间的膨胀材料，当膨胀材料因传输自电池单元的高温热量而膨胀的同时挤压并切断所述截断部。
截断部可被提供为截断槽。
膨胀材料可包括形状记忆合金。
膨胀材料的两端可分别粘附至内壳体和外壳体。
至少一个或更多个截断构件可设置在存储有冷却构件的电池壳体的整个壁上。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方式的电池组的视图。
图2是图1中示出的“A”部分的放大图。
图3是根据本发明的第二实施方式的电池组的视图。
图4是图3中示出的“B”部分的放大图。
图5和图6是图解从电池壳体的内侧观察截断部的配置的视图，图5是具有带形的截断部的局部剖视图，图6是具有环形的截断部的局部剖视图。
图7是图解根据本发明的第二实施方式的电池组的操作状态的视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可容易地实施本发明的技术思想。然而，本发明可以不同的形式实现，不应理解为限于本文阐述的实施方式。在附图中，为了清楚起见，将省略对描述本发明不必要的任何要素，此外，附图中相同的参考标记表示相同的元件。
[本发明的第一实施方式]
根据本发明第一实施方式的电池组100包括一个或多个电池单元110以及其中容纳有电池单元110的电池壳体120。
电池单元110的每一个包括其中顺序地堆叠有第一电极、隔板和第二电极的电极组件以及其中同时容纳电解质和电极组件的壳体组件。此外，第一电极接片和第二电极接片分别设置在第一电极和第二电极上。第一电极端子耦接至第一电极接片，第二电极端子耦接至第二电极接片。第一电极为正极，第二电极为负极。当然，相反的情况也是可以的。此外，壳体组件包括容纳电极组件和电解质的容器以及安装在容器开口上的盖组件。
电池壳体120被配置为容纳一个或多个电池单元110。电池壳体120包括将电池单元110和电解质容纳在其中并且限定内壁的内壳体121以及设置在内壳体121外侧并且限定外壁的外壳体122。
在此，电池单元110在充电或放电时产生热量。热量可在密封的电池壳体120中逐渐地积累而使电池单元110和电解质的温度急剧上升。电池单元110的温度可能会急剧上升而使电池单元110的性能劣化。
为了解决上述问题，根据本发明的电池组100包括位于内壳体121和外壳体122之间的具有优异的冷却性能的冷却构件123。冷却构件123使内壳体121和外壳体122冷却。在此，电池壳体120中积累的热量可被吸收至经由冷却构件123冷却内壳体121产生的冷却气体，因而，电池壳体120的内部温度可下降以防止电池单元110的温度增加，从而改善电池单元110的性能。
也就是说，根据本发明的电池组可经由具有优异的冷却性能的冷却构件123来冷却内壳体121和外壳体122，从而通过利用冷却气体来间接地冷却电池单元110。因此，可防止电池单元110的温度升高，从而改善其性能。
冷却构件123具有小于内壳体121和外壳体122的每一个的厚度。
也就是说，当冷却构件123具有大于内壳体121和外壳体122的每一个的厚度时，因电池壳体120的厚度增加，可能会导致产品特性劣化。具体地，当使用液体作为冷却构件时，内壳体121和外壳体122可变形为空间。因此，冷却构件123可具有小于内壳体121和外壳体122的每一个的厚度以提高产品特性并使内壳体121或外壳体122的变形最小化。
冷却构件123可具有1nm至1mm的厚度。也就是说，当冷却构件123的厚度小于1nm时，冷却效率可因厚度太薄而下降。当冷却构件123的厚度大于1mm时，内壳体121和外壳体122弯向冷却构件123的角度可增大而导致变形。
冷却构件123可由相变材料(PCM)制成。PCM通过相变过程而积聚大量的热能或发出热能。也就是说，PCM经由从一种状态变为不同状态(诸如，从固态变为液态、从液体变为气态、或从气态变为液态)的物理变化过程而吸收热或发出所吸收的热，
在此，PCM可包括选自由呈水合物形式的无机材料、链烷烃、有机酸或它们的两种或多种的混合物构成的组的任何一个，以便吸收从电池单元110发出的大量热量。
因此，根据本发明第一实施方式的电池组100可包括由PCM制成的冷却构件123，以便吸收从电池单元110发出的大量热量。因此，可防止电池单元110的温度升高，从而改善电池单元110的性能。
下文中，在对根据本发明另一实施方式的电池组的描述中，已在附图中对另一实施方式中的具有与第一实施方式相同构造的部件给出相同的参考标记，因此将省略重复的描述。
[本发明的第二实施方式]
如图3中所示，根据本发明第二实施方式的电池组100包括一个或多个电池单元110以及其中容纳有电池单元110的电池壳体120。电池壳体120包括容纳电池单元110的内壳体121；设置在内壳体121外侧的外壳体122；以及冷却构件123，冷却构件123设置在内壳体121和外壳体122之间以通过利用藉由冷却内壳体121和外壳体122产生的冷却空气来间接地冷却电池单元110。
在此，外壳体122被设置成围绕内壳体121的外周表面。因此，可在内壳体121和外壳体122之间限定密封空间，冷却构件123可存储在该密封空间中，从而避免冷却构件123暴露或泄漏到外面。
此外，冷却构件123被提供为存储在内壳体121和外壳体122之间的密封空间中的冷却液。因此，作为冷却液的冷却构件123可增加内壳体121与外壳体122的接触力并且有效地冷却外壳体122以及内壳体121。
当电池组100相对于额定容量被过度充电(过充电)时，仅仅通过冷却构件123的间接冷却在降低电池单元110的温度方面存在限制。因此，电池单元110的温度可能会逐渐增加而导致爆炸或着火。
为了解决上述问题，在根据本发明第二实施方式的电池组100中，当电池单元110的温度升高至大于预设温度时，作为冷却液的冷却构件123被引入内壳体121中以直接冷却容纳在内壳体121中的电池单元110。因而，可防止电池单元110的温度升高，防止发生爆炸或着火。
也就是说，根据本发明第二实施方式的电池组100的电池壳体120可进一步包括截断构件124，当电池单元110的温度升高至大于预设温度时，截断构件124切断内壳体121，从而使冷却构件123被引入内壳体121中。因此，被引入内壳体121中的作为冷却液的冷却构件123可与电池单元110接触以直接地冷却电池单元110，从而降低电池单元110的温度。
在此，截断构件124包括设置在内壳体121的表面中的截断部124a以及设置在具有截断部124a的内壳体121和外壳体122之间的膨胀材料124b，当膨胀材料124b因传输自电池单元110的高温热量而膨胀的同时朝着内壳体121的内侧挤压截断部124a。
截断部124a被提供为内壳体121的表面中的截断槽。也就是说，如图5中所示，截断部124a具有两端指向彼此相反的方向的带形，膨胀材料124b直接挤压截断部124a以切断截断部124a。此外，如图6中所示，截断部124a具有两端彼此连接的环形，膨胀材料124b挤压具有环形的截断部124a的中心以切断截断部124a。在此，可在内壳体121中限定截断孔以更有效地引入冷却构件123。
此外，膨胀材料124b在对应于截断部124a的位置处具有由设置有截断部124a的内壳体121支撑的内端以及由外壳体122支撑的外端。具体地，膨胀材料124b的内端和外端分别附接至内壳体121和外壳体。因此，膨胀材料124b可稳定地固定在内壳体121和外壳体122之间。
预设温度的范围可在80℃至100℃。
膨胀材料124b可被提供为形状记忆合金。也就是说，形状记忆合金是指因记住了其原始形状而即使当金属因高温而变形时也会在温度下降时恢复原状的金属。形状记忆合金包括镍钛合金、铜锌合金、金镉合金、铟铊合金和类似合金。
因此，作为形状记忆合金的膨胀材料124b可因电池单元100的温度改变而发生形状变形时挤压并切断截断部124a。作为形状记忆合金的膨胀材料124b可在电池单元100的温度没有升高至预设温度或更高温度时再次恢复至其原始形状。
由于膨胀材料124b被提供为形状记忆合金，因此电池单元110可快速地响应于温度改变，从而提高电池组100的稳定性。
至少一个或更多个截断构件124可设置在存储有冷却构件123的电池壳体120的整个壁上。也就是说，截断构件124可设置在位于其中存储有冷却构件123的电池壳体120的前侧/后侧、左侧/右侧以及上侧/下侧处的内壳体121和外壳体122之间。因此，冷却构件123可沿内壳体121的前/后、左/右和上/下方向被引入。
下文中，将描述根据本发明第二实施方式的包括上述要素的电池组100的使用状态。
如图7中所示，当电池组100被充电和放电时，容纳在电池壳体120中的电池单元110的温度升高。在此，电池单元110可被电池壳体120的冷却构件123间接地冷却以防止电池单元的温度升高，从而防止电池单元110的性能劣化。
当电池组100被过充电时，容纳在电池壳体120中的电池单元110升高至预设温度或更高温度。在此，截断构件124的膨胀材料124b因传输自电池单元110的热源而膨胀以挤压并切断设置在内壳体121中的截断部124a。结果，冷却构件123经由内壳体121的切断部分被引入以直接地冷却电池单元110，从而防止电池单元110的温度升高。
因此，在根据本发明第二实施方式的电池组100中，当电池单元110升高至预设温度或更高温度时，电池单元110可经由存储在电池壳体120中的冷却构件123被直接地冷却，从而有效地冷却电池单元110并且防止电池组100爆炸或着火。
因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而非由前述说明和其中描述的示例性实施例限定。在权利要求范围内和本发明的权利要求的等同含义范围内的各种修改被认为落在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种电池组，包括：
电池单元；和
容纳所述电池单元的电池壳体，
其中所述电池壳体包括：容纳所述电池单元的内壳体；设置在所述内壳体外侧的外壳体；以及冷却构件，所述冷却构件位于所述内壳体和所述外壳体之间以通过利用藉由冷却所述内壳体和所述外壳体产生的冷却空气来间接地冷却所述电池单元。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述冷却构件具有小于所述内壳体和所述外壳体的每一个的厚度。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中所述冷却构件具有1nm至1mm的厚度。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中所述冷却构件被提供为相变材料(PCM)。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中所述PCM包括选自由呈水合物形式的无机材料、链烷烃、有机酸或它们的两种或多种的混合物构成的组的任何一个。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中所述外壳体被设置成围绕所述内壳体的外周表面，并且
所述冷却构件被提供为存储在所述内壳体和所述外壳体之间的密封空间中的冷却液。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中所述电池壳体进一步包括截断构件，当所述电池单元升高至预设温度或更高温度时，所述截断构件切断所述内壳体，从而使所述冷却构件被引入所述内壳体中，并且
被引入所述内壳体中的所述冷却构件与所述电池单元接触以直接地冷却所述电池单元。
8.根据权利要求7所述的电池组，其中所述截断构件包括设置在所述内壳体的表面中的截断部以及设置在所述内壳体和所述外壳体之间的膨胀材料，当所述膨胀材料因传输自所述电池单元的高温热量而膨胀的同时挤压并切断所述截断部。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中所述截断部被提供为截断槽。
10.根据权利要求8所述的电池组，其中所述膨胀材料包括形状记忆合金。
11.根据权利要求8所述的电池组，其中所述膨胀材料的两端分别附接至所述内壳体和所述外壳体。
12.根据权利要求8所述的电池组，其中至少一个或更多个截断构件设置在存储有所述冷却构件的所述电池壳体的整个壁上。
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