CN110622341B - 具有增强的电连接稳定性的电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池模块。根据本发明的电池模块是这样一种电池模块，其包括袋型电池单体，所述袋型电池单体层压/布置在彼此之上，并且串联/并联电连接。其它袋型电池单体的电极引线朝向一个袋型电池单体的电极引线偏置，使得电极引线在其每个的一端处重叠。每个袋型电池单体可以包括R弯曲部，在该R弯曲部中，在平台和电极引线之间的边界部在电极引线被偏置的方向上被处理成弯曲形状。

Description

具有增强的电连接稳定性的电池模块

技术领域

本发明涉及一种电池模块，并且更具体地，本发明涉及这样一种电池模块：该电池模块能够防止在电池模块内部并联连接的袋型电池单体中的电极引线和袋外部部件之间的电接触，并且提高在并联连接结构处以若干层重叠的多个电极引线和汇流条的结合稳定性。

本申请要求2017年11月24日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0158519号的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

背景技术

通常，根据外部部件的形状，锂二次电池可以被分为罐型二次电池和袋型二次电池，在罐型二次电池中，电极组件被包括在金属罐中，在袋型二次电池中，电极组件被包括在由铝片制成的袋中。

近来，二次电池已经不仅广泛用于诸如便携式电子装置这样的小型装置中，而且还广泛用于通过使用内燃机和/或电动机而需要驱动动力的电动车辆中。电动车辆包括混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆以及仅由电动机和电池提供动力而不具有内燃机的纯电动车辆。

在电动车辆中，大量二次电池被电连接，以增加容量和功率。特别地，由于袋型二次电池可以容易地堆叠，因此其广泛用于中型或大型装置。例如，通常，中型或大型装置的电池模块通过堆叠袋型二次电池并将电极引线串联和/或并联连接来实现。

同时，如图1所示，当袋型电池单体1、2、3并联连接时，相同极性的电极引线1a、2a、3a重叠，并且其端部被弯曲，并且在汇流条4的顶表面上接触，然后将端部焊接在一起，以在该状态下结合。

然而，当袋型电池单体如上所述并联连接时，如图2所示，一个袋型电池单体1的正极电极引线1a经常干涉与其邻近的另一个袋型电池单体2的袋外部部件的平台前端2b。袋外部部件具有层状结构，在该层状结构处，依次层叠外绝缘层7、铝层6和内附着层5。允许电极引线接触袋外部部件的外绝缘层7，但是当电极引线接触平台前端2b(铝层6可在该平台前端2b处露出)时，可能发生电短路。也就是说，在袋外部部件的绝缘被破坏的状态下，如果正极电极引线1a接触袋外部部件的铝层6，则可能发生短路，这极大地增加了着火的可能性。

换句话说，由于袋型二次电池的形状，从而袋型二次电池在某种程度上易受外部物理冲击的伤害。因此，如果在密封过程中没有精确地进行热结合，则易受伤害性可能变得更加严重，使得可能仅在小的物理冲击的情况下就在内部附着层5中发生裂缝或损坏，从而将铝层6转换成电极。也就是说，如果内部附着层5被损坏，则因为铝层6与电极组件直接接触，从而铝层6可能被极化。通常，由于负极电极板被置放在电极组件的最外侧处，因此铝层6成为负极电极。在铝层6成为负极电极的状态下，如果正极电极引线1a与袋外部部件的平台前端2b接触，如图2中所示，则可能发生短路，这可能导致袋型二次电池着火。

因此，特别是当若干个袋型二次电池并联连接时，需要提供一种将电极引线与袋外部部件的平台前端隔离的绝缘装置。例如，在传统的电池模块工艺中，在相邻的袋型电池单体之间施加附加的绝缘片或绝缘带，或者另外组装注塑成型的构件。然而，这些解决方案引起新问题，诸如成本增加和组装过程复杂。

另外，在传统技术中，需要大量的手动操作以将电极引线焊接到汇流条，并且由于金属材料制成的电极引线的弹性恢复力，电极引线和汇流条不容易彼此附着。特别地，当三个或更多个电极引线并联连接时，多个电极引线将重叠在汇流条上，这使得焊接工作更加困难，并且使焊接质量劣化。

发明内容

技术问题

本公开旨在提供一种电池模块，该电池模块可以防止在内部并联连接的多个袋型电池单体中的相邻袋型电池单体中的电极引线和袋外部件的平台前端之间的电接触，并且还提高在并联连接结构处以若干层重叠的多个电极引线和汇流条的结合稳定性。

技术解决方案

在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，该电池模块包括袋型电池单体，所述袋型电池单体彼此堆叠并且串联和/或并联电连接，其中，对于任一个袋型电池单体的电极引线，其它袋型电池单体的电极引线朝向所述任一个袋型电池单体的电极引线偏移，从而使得所述电极引线的一端重叠，并且其中，所述袋型电池单体中的每个袋型电池单体具有R弯折部，在所述R弯折部处，平台和所述电极引线之间的边界区域在所述电极引线发生偏移的方向上弯折。

R弯折部可以具有圆形形状，并且平台可以弯折，使得其前端位于R弯折部处的最凹入区域。

电池模块可以包括：正极电极引线组，其中，至少两个正极电极引线的一端重叠并且笔直地延伸；和负极电极引线组，其中，负极电极引线与所述正极电极引线以相同数目设置，并且所述负极电极引线中的至少两个负极电极引线的一端重叠，并且在与所述正极电极引线组相同的方向上笔直地延伸，其中，基于在所述正极电极引线组和所述负极电极引线组处以最短距离彼此面对的第一正极电极引线和第一负极电极引线，其它正极电极引线可以朝向所述第一正极电极引线偏移，其它负极电极引线可以朝向所述第一负极电极引线偏移。

电池模块可以包括汇流条组件，该汇流条组件被构造成将正极电极引线组和负极电极引线组电连接，其中，汇流条组件可以包括：固定汇流条，所述固定汇流条被设置为棒状导体形式；一对可移动汇流条，所述固定汇流条被设置在所述一对可移动汇流条之间，并且所述一对可移动汇流条被设置成在所述固定汇流条的两侧处彼此间隔开，以在所述可移动汇流条和所述固定汇流条之间形成装配空间，使得所述正极电极引线组和所述负极电极引线组被分别插入所述装配空间中；和附着构件，所述附着构件被构造成在所述正极电极引线组和所述负极电极引线组位于所述装配空间中的状态下、使得所述一对可移动汇流条移动靠近所述固定汇流条，使得所述正极电极引线组和所述负极电极引导组被附着到所述固定汇流条。

附着构件可以是片簧，其两端联接到该一对可移动汇流条，以通过其弹性恢复力将该一对可移动汇流条在彼此面对的方向上移动。

该一对可移动汇流条中的每一个可以包括：附着部，该附着部与固定汇流条平行设置；和间隙调节部，该间隙调节部在附着部的两端处延伸以弯折并连接到所述附着构件，其中，该一对可移动汇流条可以基于固定汇流条彼此对称地设置，以包围固定汇流条。

在本公开的另一方面中，还提供了一种电池组，该电池组包括上述电池模块。

有利效果

根据本公开的实施例，能够防止并联联接的多个袋型电池单体中的相邻袋型电池单体处的电极引线和袋外部部件的平台前端之间的电接触，从而提高安全性。

特别地，根据本公开的实施例，与使用单独构件或绝缘带以防止电极引线和袋外部部件之间的电短路的情况相比，由于不存在诸如成本增加和组装过程复杂的问题，因此确保了高效率。

另外，根据本公开的另一实施例，由于所有的电极引线可以在机械压缩状态下被焊接，因此无论并联连接结构中的电极引线的数量如何，都可以提高电连接可靠性和机械结合强度。

此外，由于去除了用于弯折电极引线的端子部的手动过程，因此可以提高电池模块生产线的自动化率。

本公开的效果不限于上述内容，本领域技术人员可以从本说明书和附图中清楚地理解本文未提及的效果。

附图说明

图1是示意性地示出根据现有技术的并联连接的若干个袋型电池单体的视图。

图2是示出图1的A部的放大图。

图3是示意性地示出根据本公开实施例的袋型电池单体的视图。

图4和图5是示意性地示出根据本公开实施例的若干个袋型电池单体并联连接的立体图和截面图。

图6是示出图5的B部的放大图。

图7至图9是用于示出将根据本公开实施例的袋型电池单体的电极引线连接到汇流条组件的每个步骤的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则为基础上、基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。

因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解的是，可以在不脱离本公开的范围的情况下对其进行其它等同和改型。

提供本文公开的实施例是为了更完美地解释本公开，因此为了更好地理解，可能在附图中夸大、省略或简化构件的形状、尺寸等。因此，附图中构件的尺寸和比例并不完全反映实际尺寸和比例。

根据本公开的电池模块包括：单体堆，该单体堆具有沿着一个方向堆叠并且串联和/或并联电连接的袋型电池单体10；电压感测组件，该电压感测组件用于电连接单体堆，并感测单体堆的电压；模块壳体，该模块壳体用于容纳单体堆，以保护该单体堆免受外部影响，并且向单体堆提供机械支撑力；以及用于控制袋型电池单体10的充电和放电的各种装置，诸如电池管理系统(BMS)、电流传感器、保险丝等。在以下公开中，将不解释可能模糊本公开的主旨的任何构造，而是将详细描述本公开的特性特征。

图3是示意性地示出根据本公开实施例的袋型电池单体10的视图。

首先，参考图3，应用于根据本公开电池模块的袋型电池单体10包括电极组件13、袋外部部件和电极引线，电极引线的一端连接到电极组件13，另一端延伸到袋外部部件之外。作为参考，电极引线的一部分与袋外部部件热结合在一起。这里，由于袋外部部件的热结合层由树脂层制成，并且电极引线是金属，因此电极引线和袋外部部件之间的热结合可能不足。为了对此予以补充，可以使用粘合带16。在利用粘合带16粘贴电极引线的外周的状态下，电极引线可以热结合到袋外部部件。

虽然为了便于说明而未详细示出，但是电极组件13可以包括正极电极板、分隔件和负极电极板，并且电极组件13被构造为使得分别被正极电极活性材料和负极电极活性材料涂覆的正极电极板和负极电极板被重复层压，且分隔件置于正极电极板和负极电极板之间。通常，负极电极板的尺寸稍微大于正极电极板的尺寸，因此负极电极板位于电极组件13的顶端和底端处。电极组件13可以与电解质一起以密封的状态容纳在袋外部部件中。

袋外部部件具有多层结构，其中层压有聚烯烃树脂层、衬底、铝层(AL)以及尼龙层，所述聚烯烃树脂层是用作密封材料的热结合层；所述衬底用于保持机械强度；所述铝层是用于阻挡水分和氧气的金属层；所述尼龙层用作保护层。通常使用流延聚丙烯(CPP)用作作为热结合层的聚烯烃树脂层。

袋外部部件被如此设置：在将电极组件13放入所述袋外部部件中并在其中注入电解质之后，密封其边缘。例如，袋外部件包括第一袋片11a和第二袋片11b。这里，第一袋片11a可以被形成为在其中心区域中容纳电极组件13，第二袋片11b可以被设置为面对第一袋片11a，使得它们的边缘彼此热结合。在下文中，袋外部部件的热结合边缘区域被定义为平台12。

特别地，一起参考图3和图4至图6，根据本公开的电池模块的每个袋型电池单体10可以进一步包括R弯折部17。所述R弯折部17是通过弯折袋外部部件的平台12和电极引线之间的边界区域而制备的部分。当多个袋型电池单体10并联连接时，R弯折部17允许电极引线和袋外部部件的平台前端12a不会彼此干涉或彼此接触。

更具体地，参看R弯折部17，与其它部分相比，袋外部部件的平台前端12a位于R弯折部17急剧弯折的位置处，以偏离于电极引线从袋外部部件的平台12沿其延伸的直线。

在该实施例中，R弯折部17可以在袋外部部件的平台12和电极引线之间的边界区域之前和之后的区域中具有圆形或弧形形状。此时，袋外部部件的平台前端12a优选位于R弯折部17的最凹入区域处。

另外，如图4和图5中所示，R弯折部17在与以下方向相同的方向上形成，即：当多个袋型电池单体10并联连接时，相对于任何一个袋型电池单体10的电极引线，其它袋型电池单体10的电极引线都偏离于该方向。

例如，在该实施例中，假设在总共六个袋型电池单体10中，三个袋型电池单体10分别并联连接。在这种情况下，图5的左侧处的第一和第二袋型电池单体10的正极电极引线14可以向右偏移，以与作为基础的第三袋型电池单体10的正极电极引线14重叠。此时，该三个袋型电池单体10的R弯折部17朝向右，这与正极电极引线14偏移的方向相同。相反，图5左侧处的第五和第六袋型电池单体10的负极电极引线15可以向左偏移，以与作为基础的第四袋型电池单体10的负极电极引线15重叠。此时，该三个袋型电池单体10的R弯折部17朝向左。

如果设置了袋型电池单体10的R弯折部17，则当袋型电池单体10并联连接时，如图6所示，即使任何一个袋型电池单体10的电极引线以任何角度偏移，电极引线也不会干涉或接触另一个相邻的袋型电池单体10的平台前端12a。因此，当袋型电池单体10并联连接时，根据本发明的R弯折部17，不同于现有技术，即使没有设置单独的构件或绝缘带，也可以有效地消除电极引线和袋外部部件的金属层之间的可能的电接触。

同时，根据本公开的电池模块的袋型电池单体10具有正极电极引线组18和负极电极引线组19，在所述正极电极引线组18中，至少两个正极电极引线14的一端笔直地延伸；在所述负极电极引线组19中，与正极电极引线14以数目相同设置的负极电极引线在与正极电极引线组18相同的方向上笔直地延伸。

相对于在正极电极引线组18和负极电极引线组19处以最短距离彼此面对的第一正极电极引线14和第一负极电极引线15，其它的正极电极引线14可以朝向该第一正极电极引线14偏移，其它的负极电极引线15可以朝向该第一负极电极引线15偏移。尽管为了参考而在附图中示出了并联连接的袋型电池单体10的仅一个方向，但是袋型电池单体10的相反侧具有相同的结构，虽然其极性不同，因此不再详细描述。

例如，在图4和图5所示的袋型电池单体10中，第一正极电极引线14可以对应于图中左侧处的第三袋型电池单体10的正极电极引线14，第一负极电极引线15可以对应于第四袋型电池单体10的负极电极引线15。在该构造中，正极电极引线组18和负极电极引线组19之间的间隙可以最小化，这使得在将来更易于将正极电极引线组18和负极电极引线组19连接到汇流条。

根据本公开的正极电极引线组18和负极电极引线组19可以以笔直地延伸的形式结合到稍后说明的汇流条组件20。

图7至图9是用于示出将根据本公开实施例的袋型电池单体10的电极引线连接到汇流条组件20的每个步骤的视图。

参考图7至图9，本公开的电池模块可以进一步包括汇流条组件20，汇流条组件20用于将正极电极引线组18和负极电极引线组19电连接。

汇流条组件20可以包括：固定汇流条21；一对可移动汇流条22；和附着构件25，该附着构件25用于允许该一对可移动汇流条22能够相对于固定汇流条21移动。

如下面将更详细描述的，根据本公开，正极电极引线组18和负极电极引线组19可以直接插入到汇流条组件20的装配空间S中，然后被夹紧并焊接于此。因此，不需要像现有技术那样执行电极引线的弯折过程，从而提高了生产线的自动化率。而且，根据本公开，电极引线组可以在机械压缩下焊接。因此，即使当两个或更多个电极引线并联连结时，也能够保持电连接的可靠性和机械结合强度。

在下文中，将更详细地描述根据本公开的汇流条组件20。

固定汇流条21可以由具有导电性的棒状材料制成，例如铜、银和镀锡铜。因此，如果正极电极引线组18和负极电极引线组19与固定汇流条21相接触，则可以稳定地施加电池模块的电流。

可移动汇流条22也可以由具有导电性的金属制成，例如铜、银、镀锡铜或铜，类似于固定汇流条21。然而，可移动汇流条22的主要功能在于：挤压正极电极引线组18和负极电极引线组19，以使其附着到固定汇流条21并被夹紧。因此，可移动汇流条22不一定必须由金属材料制成，而是可以由非金属材料制成。

可移动汇流条22被成对设置，以便能够相对于置于其间的固定汇流条21移动。另外，在可移动汇流条22和固定汇流条21之间设置有装配空间S，以允许正极电极引线组18或负极电极引线组19穿过。例如，如图7和图8所示，负极电极引线组19可以被置于左可移动汇流条22和固定汇流条21之间的装配空间S中，正极电极引线组18可以被置于右可移动汇流条22和固定汇流条21之间的装配空间S中。

根据该实施例的该一对可移动汇流条22中的每个可移动汇流条包括大致

形状的附着部23和间隙调节部24，并且可以围绕固定汇流条21对称地设置，以包围该固定汇流条。附着部23可以被定义为与固定汇流条21平行设置的部分，间隙调节部24可以被定义为从附着部23的两端向固定汇流条21弯折并延伸的部分。

左可移动汇流条22的间隙调节部24和右可移动汇流条22的间隙调节部24被构造成彼此接触。装配空间S的宽度可以根据相接触的可移动汇流条22的间隙调节部24的长度而不同地设计。

附着构件25可以起到将一对可移动汇流条22移动靠近固定汇流条21的作用。在该实施例中，片簧被应用作为附着构件25。在片簧被压缩的状态下，片簧的两端联接到左可移动汇流条和右可移动汇流条22。因此，如果左可移动汇流条和右可移动汇流条22在通过施加外力拉动之后被释放，则由于片簧的弹性恢复力，左可移动汇流条和右可移动汇流条22而朝向固定汇流条21移动到原始状态。

在下文中，将参考图7至图9简要描述将并联连接到汇流条组件20的正极电极引线组18和负极电极引线组19结合的过程。

首先，基于彼此邻近的第一正极电极引线14和第一负极电极引线15，通过分别将(多个)正极电极引线14的一端和(多个)负极电极引线15的一端重叠，从而形成正极电极引线组18和负极电极引线组19。

然后，拉动汇流条组件20的左可移动汇流条和和右可移动汇流条22，以充分地确保装配空间S，并且在该状态下，正极电极引线组18和负极电极引线组19被分别装配到对应的装配空间S中。

之后，汇流条组件20的左可移动汇流条和右可移动汇流条22被释放，使得正极电极引线组18和负极电极引线组19附着到固定汇流条21。此时，正极电极引线组18和负极电极引线组19可以由汇流条组件20夹紧，并且以笔直地延伸的状态结合到固定汇流条21。然后，可以进一步使用焊接过程来将正极电极引线组18和负极电极引线组19更牢固地结合到汇流条组件20。

如果使用本公开的汇流条组件20，则在焊接电极引线时根本不需要在现有技术中使用的弯折电极引线的过程(见图1)。因此，可以消除用于弯折电极引线的手动过程，以提高电池模块生产线的自动化率。另外，由于所有的电极引线都可以在机械压缩的状态下焊接，因此无论并联连接结构中的电极引线的数量如何，都可以提高电连接性和机械结合强度可靠性。

根据本公开的电池组可以包括本公开的至少一个电池模块。除了电池模块之外，根据本公开的电池组还可以包括用于容纳电池模块的电池组壳体、用于控制每个电池模块的充电和放电的各种装置等。

已经详细描述了本公开。然而，应该理解的是，详细描述和具体实施例虽然指示了本发明的优选实施方案，但仅以示例的方式给出，因为通过本详细描述的教导，在本公开范围内的各种变化和改型对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

同时，当在说明书中使用指示上、下、左和右方向的术语时，对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些仅仅代表相对位置以便于解释，并且可以基于观察者或观察对象的位置而变化。

Claims (6)

1.一种电池模块，所述电池模块包括袋型电池单体，所述袋型电池单体彼此堆叠并且串联和/或并联电连接，

其中，所述袋型电池单体包括电极组件、袋外部部件和电极引线，对于任一个袋型电池单体的电极引线，其它袋型电池单体的电极引线朝向所述任一个袋型电池单体的电极引线偏移，从而使得所述电极引线的一端重叠，并且

其中，所述袋型电池单体中的每个袋型电池单体具有R弯折部，在所述R弯折部处，平台和所述电极引线之间的边界区域在所述电极引线发生偏移的方向上弯折，

其中，所述R弯折部具有圆形形状，并且所述平台被弯折，使得所述平台的前端位于所述R弯折部处的最凹入区域处，以偏离于所述电极引线从所述袋外部部件的平台沿其延伸的直线。

2.根据权利要求1所述的电池模块，包括：

正极电极引线组，在所述正极电极引线组中，至少两个正极电极引线的一端重叠，并且笔直地延伸；和

负极电极引线组，在所述负极电极引线组中，负极电极引线与所述正极电极引线以相同数目设置，并且所述负极电极引线中的至少两个负极电极引线的一端重叠，并且在与所述正极电极引线组相同的方向上笔直地延伸，

其中，基于在所述正极电极引线组和所述负极电极引线组处以最短距离彼此面对的第一正极电极引线和第一负极电极引线，其它正极电极引线朝向所述第一正极电极引线偏移，其它负极电极引线朝向所述第一负极电极引线偏移。

3.根据权利要求2所述的电池模块，还包括：

汇流条组件，所述汇流条组件被构造成将所述正极电极引线组和所述负极电极引线组电连接，

其中，所述汇流条组件包括：

固定汇流条，所述固定汇流条被设置为棒状导体形式；

一对可移动汇流条，所述固定汇流条被设置在所述一对可移动汇流条之间，并且所述一对可移动汇流条被设置成在所述固定汇流条的两侧处彼此间隔开，以在所述可移动汇流条和所述固定汇流条之间形成装配空间，使得所述正极电极引线组和所述负极电极引线组被分别插入所述装配空间中；和

附着构件，所述附着构件被构造成在所述正极电极引线组和所述负极电极引线组位于所述装配空间中的状态下、使得所述一对可移动汇流条移动靠近所述固定汇流条，使得所述正极电极引线组和所述负极电极引导组被附着到所述固定汇流条。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述附着构件是片簧，所述片簧的两端联接到所述一对可移动汇流条，以通过所述片簧的弹性恢复力使所述一对可移动汇流条在彼此面对的方向上移动。

5.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述一对可移动汇流条中的每个可移动汇流条包括：

附着部，所述附着部与所述固定汇流条平行地设置；和

间隙调节部，所述间隙调节部在所述附着部的两端处延伸，以被弯折并连接到所述附着构件，

其中，所述一对可移动汇流条基于所述固定汇流条彼此对称地设置，以包围所述固定汇流条。

6.一种电池组，所述电池组包括在权利要求1至5中任一项所限定的电池模块。

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