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CN112544009B - 电池组制造方法 - Google Patents

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CN112544009B
CN112544009B CN202080004469.6A CN202080004469A CN112544009B CN 112544009 B CN112544009 B CN 112544009B CN 202080004469 A CN202080004469 A CN 202080004469A CN 112544009 B CN112544009 B CN 112544009B
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Abstract

本发明涉及用于制造电池组的方法，包括以下步骤：(a)堆叠电池单体，以形成单体堆；(b)组合所述单体堆和U形框架；(c)测量平板和与所述U形框架相组合的所述单体堆之间的空间的体积；以及(d)施加与所述步骤(c)中测量的体积一样多的聚合物树脂。

Description

电池组制造方法
技术领域
本申请要求2019年1月10日提交的韩国专利申请号2019-0003263号的优先权权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。
本发明涉及一种电池组制造方法，更具体地，本发明涉及这样一种电池组制造方法：其包括测量用作电池单体和电池组外壳之间的热导体的适当量的聚合物树脂的过程。
背景技术
近年来，能够充电和放电的二次电池已被广泛用作无线移动装置的能源。另外，作为用于电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(Plug-In HEV)的电源，二次电池也备受关注，电动车辆、混合动力车辆和插电式混合动力车辆已被建议作为解决诸如由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆所引起的空气污染问题的解决方案。
运行每个小型移动装置所必需的工作电压很低；然而，诸如车辆之类的中型或大型装置需要高输出、大容量的能量源。因此，使用包括彼此电连接的多个电池单体的中型或大型电池模块或电池组。
构成中型或大型电池模块或电池组的每个电池单体都可以是能够充电和放电的二次电池。然而，在二次电池具有高输出和大容量的情况下，在二次电池的充电和放电期间产生大量的热。在不能有效地去除二次电池的充电和放电期间所产生热量的情况下，加速了退化现象，并且二次电池根据情况可能起火或爆炸。
为了防止这种情况，使用了如下方法：利用导热聚合物树脂填充电池单体和电池组外壳之间的空白空间，以从电池组移除热量。然而，在导热聚合物树脂的注入量太少的情况下，难以表现出导热功能，这是不期望的。在导热聚合物树脂的注入量太大的情况下，导热聚合物树脂可能由于过度注入而溢出，这也是不期望的。
与此相关地，专利文献1公开了一种用于制造单元模块的模块外壳，该单元模块被构造成具有以下结构：其中，彼此联接同时包裹电池单体的整个外表面的第一盖件或第二盖件中的至少一个由导热树脂制成，并且其中，电池单体中产生的热被传导至第一盖件和第二盖件。
然而，专利文献1未公开设置导热树脂的注入量的方法。
专利文献2公开了一种电池模块，包括：具有限定其内部空间的侧壁以及下板的模块壳体；被布置在模块壳体的内部空间中的多个电池单体；以及被布置在模块壳体的内部空间内的树脂层，其中，树脂层接触多个电池单体，并且也接触模块壳体的下板或侧壁。
根据专利文献2的公开内容，包括注入孔，该注入孔被构造成允许形成树脂层必需的材料穿过其中而注入，并且在下板的末端中形成有观察孔，其中形成注入孔，由此可以观察材料是否被成功地注入。即，专利文献2公开了这样一种方法：注入形成树脂层所必需的材料，同时直接观察材料的注入。
专利文献3公开了一种电池模块，该电池模块被构造成使得在其中具有内部空间的单框架的相反两侧表面中的至少一个中形成树脂注入孔，该树脂注入孔被构造成允许用于粘附的树脂穿过其中注入，单体堆被容纳在该内部空间中。
专利文献3公开了这样一种结构：其中，用于粘附的树脂被注入单框架和单体堆之间的空间中，但是未公开一种设置用于粘附的树脂的注入量的方法。
因此，强烈需要如下技术：其能够利用聚合物树脂填充外壳和单体堆之间的空间，同时使用常规的电池组和电池模块而不需要修改，由此提高电池组的冷却效率，并且设置填充外壳和单体堆之间的空间所必需的聚合物树脂的量。
(现有技术文献)
专利文献1-韩国注册专利公开第1636378号(2016.06.29)
专利文献2-韩国专利申请公开第2016-0105354号(2016.09.06)
专利文献3-韩国专利申请公开第2018-0071800号(2018.06.28)
发明内容
技术问题
已经鉴于上述问题做出了本发明，本发明的目的在于提供一种能够设置适当量的聚合物树脂的电池组制造方法，利用所述聚合物树脂来填充被限定在单体堆与平板之间的空白空间，以提高所述电池组的冷却功能。
技术解决方案
能够实现上述目标的本发明的实施例可以是这样一种电池组制造方法，包括如下步骤：(a)堆叠电池单体，以形成单体堆；(b)将所述单体堆与U形框架彼此联接；(c)测量被联接到所述U形框架的平板与所述单体堆之间的空间的体积；以及(d)施加对应于在所述步骤(c)中测量的体积的量的聚合物树脂。
具体地，所述步骤(d)可以包括向所述平板的内表面施加聚合物树脂的过程。
另外，所述步骤(c)可以包括使用荧光成像设备捕捉所述单体堆的轮廓的过程。
另外，步骤(c)可以包括如下过程：捕捉所述单体堆的最大突起和最小突起的位置，并且计算所述最大突起和最小突起之间的突出长度的公差。
另外，所述步骤(c)可以包括测量从所述单体堆的轮廓到所述U形框架端部的长度的过程。
另外，所述步骤(c)可以包括如下过程：测量所述平板和所述单体堆之间的长度，以计算修正长度，并且将所述修正长度乘以所述单体堆的面积。
另外，所述平板与所述单体堆之间的修正长度可以是通过反映所述平板与所述单体堆之间的长度的公差范围计算的最大值和最小值的平均值，所述平板与所述单体堆之间的长度由下列公式定义：
Z＝(M0+M1-M2)
在上述公式中，Z表示所述平板和所述单体堆之间的长度，M0表示所述单体堆的最大突起和最小突起之间的距离，M1表示从所述单体堆的所述最大突起到所述U形框架的侧壁的端部的长度，M2表示所述平板的、被施加聚合物树脂的部分和所述平板的、与所述U形框架相联接的部分之间的阶梯差。
所述步骤(b)可以包括如下过程：将所述U形框架与所述单体堆彼此联接，使得所述U形框架包裹所述单体堆的上表面和侧表面，并且联接到所述U形框架的所述单体堆可以被布置成使得所述U形框架的基座面对地面。
另外，所述电池组制造方法还可以包括步骤(e)：将所述U形框架和所述平板彼此焊接。
在如下状态下执行所述焊接：通过向下推动所述平板，使得所述平板被布置成紧密接触所述U形框架的端部。
所述向下推动所述平板包括如下过程：在所述U形框架的第一侧壁和第二侧壁彼此面对的方向上按压所述U形框架。
所述聚合物树脂可以是导热聚合物树脂。
另外，本发明提供了一种使用所述电池组制造方法制造的电池组。
所述电池组可以包括：单体堆，所述单体堆通过堆叠多个电池单体构成；U形框架，所述U形框架被构造成在其中接收所述单体堆；平板，所述平板联接到所述U形框架的相反侧壁的长轴方向端部；以及端板，所述端板联接到所述U形框架的基座以及所述相反侧壁的短轴方向端部，其中，可以通过聚合物树脂填充所述平板与所述单体堆之间的空间，并且所述平板和所述单体堆之间的修正长度可以是通过反映所述平板与所述单体堆之间的长度的公差范围计算的最大值和最小值的平均值，所述平板与所述单体堆之间的长度由下列公式定义：
Z＝(M0+M1-M2)
在上述公式中，Z表示所述平板和所述单体堆之间的长度，M0表示所述单体堆的最大突起和最小突起之间的距离，M1表示从所述单体堆的所述最大突起到所述U形框架的侧壁的端部的距离，M2表示所述平板的、被施加聚合物树脂的部分和所述平板的、与所述U形框架相联接的部分之间的阶梯差。
附图说明
图1是电池组的立体图。
图2是示出注入常规聚合物树脂的状态的竖直截面图。
图3是沿图1的A-A线截取的单体堆的竖直截面图。
图4是示出使用荧光成像设备捕捉的单体堆的轮廓的照片。
图5是电池组的部分竖直截面图，示出了根据本发明的聚合物树脂的注入量的计算公式中的变量。
图6是依次示出根据本发明的电池组制造方法的视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的优选实施例，使得本发明所属领域的技术人员可以容易地实现本发明的优选实施例。然而，在详细地描述本发明的优选实施例的操作原理时，当包含在此的已知功能和配置可能使本发明的主题不清楚时，将省略对这些功能和配置的详细描述。
另外，在整个附图中都将使用相同的附图标记来指代执行类似功能或操作的部件。在说明书中，对于“一个部件被连接到另一部件”的情况，其不仅可以是指将一个部件直接连接到另一部件，而且可以指将一个部件通过其它部件间接连接到另一部件。另外，包括特定元素并不意味着排除其他元素，而是意味着可以另外包括其他元素，除非另有说明。
将参考示出其详细实施例的附图描述本发明。
图1是电池组的立体图。
参考图1，电池组100包括：U形框架110，其被构造成在其中接收通过堆叠单元单体而构成的单体堆，所述U形框架110被构造成包裹单体堆的相反两侧表面和下表面；平板120，其在U形框架110的上部处与U形框架联接；和端板140，其连接到单体堆的电极引线，所述端板140被构造成气密地密封U形框架和平板的组件的每个敞开表面。U形框架110、平板120以及端板140的每一个的详细形状都不限于图1中所示的结构。
连接到单体堆的电极引线的电极端子141穿过端板140暴露于外部，并且电极端子141可以电连接到外部装置。
电池组100被构造成具有这样的结构：其中，在平板120和单体堆之间形成空间。在所述空间为中空的情况下，可能难以将在电池组中的电池单体的充电和放电过程期间所产生和积累的热能排出到外部。
因此，优选地，该空间被填充有聚合物树脂，以便平稳地排出热能。
优选地，聚合物树脂是导热聚合物树脂，以便提高排出电池组内的热能的效果。
与此相关地，图2是示出注入常规聚合物树脂的状态的竖直截面图。
参考图2，多个袋状电池单体231被布置为彼此紧密地接触，以构成单体堆230，单体堆230被布置成紧密接触U形框架210的基座211、第一侧壁212以及第二侧壁213的内表面。
单体堆230和平板220之间的空间被聚合物树脂250填充。图2示出了下列状态：其中，聚合物树脂250的厚度Z被设置成从单体堆230的最小突起232到平板220的长度，其中，计算聚合物树脂的厚度与单体堆的面积的乘积，并将其用作聚合物树脂的体积。
即，图2示出了聚合物树脂被过量注入了厚度D的盈余聚合物树脂的状态。
如图2中所示，设置导热聚合物树脂250的厚度Z的情况是下列情况：其中，导热聚合物树脂的注入量最大。在这种情况下，在密封电池组时，未被容纳在平板和单体堆之间空间内的盈余聚合物树脂残留在电池组周围，因此，密封性可能下降，并且当从电池组排出盈余聚合物树脂时，可能有必要另外执行去除盈余聚合物树脂的过程。
另一方面，导热聚合物树脂250的厚度Z被设置成从单体堆230的最大突起233到平板220的长度的情况是下列情况：其中，导热聚合物树脂的注入量最小。在这种情况下，单体堆230与平板220之间的空间没有被聚合物树脂完全填充，因此还留有中空空间。在这种情况下，可能无法解决电池组的导热率低的问题。
即，假定单体堆230的面积是均匀的，则可以根据被用作从平板220到单体堆230的长度的值来改变所注入的导热聚合物树脂的量。
因而，根据本发明的电池组制造方法包括测量被联接到U形框架的平板与单体堆之间的空间的体积的步骤，以便精确地设置导热聚合物树脂的注入量。
与此相关地，图3是沿着图1的A-A线截取的单体堆的竖直截面图，图4是示出使用荧光成像设备捕捉的单体堆的轮廓的照片。
参考图3和图4，可以使用荧光成像设备来捕捉图3的单体堆330的上部的一部分，由此可以获取图4的轮廓335。
荧光成像设备的类型不特别受限，只要在现有技术领域中使用的荧光成像设备即可。
如图3和图4中所示，单体堆330的轮廓335不是直线，而是具有下列形式：其中，突起和空腔连续地布置，并且单体堆的最大突起333和最小突起332之间的距离M0的大小可以等于或大于0。
如上所述，由于单体堆330的轮廓335不是水平线，所以难以设置适当的聚合物树脂的注入量。然而，在使用根据本发明方法的情况下，可以精确地测量所注入的聚合物树脂的量。
即，如图4中所示，在计算从单体堆330的被测轮廓到U形框架的侧壁的端部的长度的修正值、并且将该修正值乘以单体堆的面积的情况下，就可以获得对应于利用聚合物树脂所填充空间的体积的聚合物树脂的注入量。
图5是电池组的部分竖直截面图，示出了根据本发明的聚合物树脂的注入量的计算公式中的变量。
参考图5，U形框架410和平板420彼此联接，并且在其中容纳单体堆430。
利用聚合物树脂450填充单体堆430与平板420之间的空间。可以使用修正长度来计算对应于所述空间的体积的聚合物树脂450的量，该修正长度基于通过反映U形框架410的侧壁的端部与单体堆之间的长度Z的公差范围所计算的最大值与最小值的平均值来计算，并且被表达为图5所示的长度M0、M1和M2。详细的计算公式如下。
Z＝(M0+M1-M2)
在上述公式中，Z表示平板与单体堆之间的长度，M0表示单体堆430的最大突起433和最小突起432之间的距离，M1表示从单体堆的最大突起433到U形框架的侧壁的端部的长度，M2表示所述平板的、被施加聚合物树脂的部分422和所述平板的、与U形框架相联接的部分421之间的阶梯差。
为了精确地设置聚合物树脂的注入量，如在本发明中所述，通过在根据上述公式计算的值Z中反映M0、M1和M2的公差范围而计算所述最大值和最小值，然后计算最大值和最小值的平均值。即，该平均值是平板和单体堆之间的长度Z的修正长度。在修正长度乘以单体堆的面积的情况下，可以计算平板与单体堆之间的空间的体积，并且当注入对应于该空间体积的量的聚合物树脂时，可以利用聚合物树脂完全填充平板和单体堆之间的盈余空间。特别地，在导热聚合物树脂被用作所述聚合物树脂的情况下，可以提供一种表现出将单体堆中产生的热能排出到外部的功能的电池组。
在图6中依次示出了根据本发明的电池组制造方法，该方法包括使用荧光成像设备捕捉单体堆的轮廓的过程。
参考图6，如图6(I)中所示，电池单体在竖直直立的状态下被堆叠，并且被布置成彼此紧密接触，以形成单体堆530。如图6(II)中所示，U形框架510联接到单体堆530，以便包裹单体堆530，使得U形框架510的基座抵靠单体堆530的上表面，并且在单体堆530被置于地面上的状态下，U形框架510的第一侧壁和第二侧壁抵靠单体堆530的侧表面。
如图6(III)中所示，单体堆530和U形框架510的组件从地面旋转180度，使得U形框架的基座面对地面，单体堆530的暴露表面面向上。
在图6(IV)中所示的状态下，使用荧光成像设备来捕捉单体堆530的暴露上部的轮廓，并且计算单体堆530的最大突起和最小突起之间的突起长度公差M0。另外，测量从单体堆530的最大突起到U形框架510的第一侧壁和第二侧壁的端部的长度M1。
另外，单独地测量所述平板的、被施加聚合物树脂的部分和所述平板的、与U形框架相联接的部分之间的阶梯差M2。
在计算了导热聚合物树脂的注入量之后，如上所述，将聚合物树脂550施加到平板520上，如图6(V)中所示。
聚合物树脂的类型不特别受限，只要聚合物树脂是表现出高导热率的树脂即可，并且聚合物树脂可以单独使用或者以两种或更多种聚合物树脂的混合物的形式使用。
例如，聚合物树脂可以由选自由硅酮、氨基甲酸酯和丙烯酸中选择的至少一种材料制成，这些材料主要用于导热垫、间隙填料等。
平板520被布置成面对被容纳在U形框架内的单体堆530的暴露表面，然后，平板520和U形框架510的抵靠部分通过焊接彼此联接。
此时，可以包括如下过程：将平板的上表面朝着单体堆推动，从而将被焊接表面对齐，并且为了防止U形框架的第一侧壁和第二侧壁由于推动而被加宽，所以可以在第一侧壁和第二侧壁的外部布置支撑件551，所述支撑件551被构造成抑制第一侧壁和第二侧壁朝着单体堆变窄或抑制加宽第一侧壁和第二侧壁。
下面将参考下列示例描述本发明。然而，提供示例仅是为了说明本发明，不应将其解释为限制本发明的范围。
如图5中所示，测量M0、M1和M2的值。特别地，使用来自康耐视公司的视觉系统来测量单体堆的最大突起和最小突起之间的距离M0以及从单体堆的最大突起到U形框架的侧壁的端部的长度M1。
所述公差可以是产品本身(诸如单体堆或U形框架)的公差，或者可以是在组装过程中发生的公差。
下表1中示出了M0、M1和M2的被测值以及公差范围。公差分析的结果的最小值1.8是M0和M1为最小值并且M2为最大值情况下的值，公差分析的结果的最大值3.1是M0和M1是最大值并且M2是最小值的情况下的值。
另外，修正长度是最大值与最小值的平均值。
[表1]
在上述计算的公差分析的结果乘以单体堆的面积的情况下，导热聚合物树脂的注入量的计算结果如下。
[表2]
当分析上表2的结果时，在常规方法中，在使用最大值来设置导热聚合物树脂的注入量的情况下，必须要803g，但是在本发明中，在使用修正长度的情况下，可以使用634g来进行密封，因此可以节省约21％。
因此，可以降低可能被不必要浪费的导热聚合物树脂的量，并且防止由于盈余导热聚合物树脂引起的电池组的密封能力的降低。
本发明所属领域的技术人员应明白，在不脱离本发明范围的情况下，可能存在基于上述说明的各种应用和修改。
附图标记说明
100：电池组
110、210、410、510：U形框架
120、220、420、520：平板
140：端板
141：电极端子
211：基座
212：第一侧壁
213：第二侧壁
230、330、430、530：单体堆
231：袋状电池单体
232、332、432：最小突起
233、333、433：最大突起
335：单体堆的轮廓
250、450、550：聚合物树脂
421：与U形框架联接的部分
422：被施加聚合物树脂的部分
551：支撑件
Z：平板和单体堆之间的长度
D：盈余聚合物树脂的厚度
M0：单体堆的最小突起和最大突起之间的距离
M1：从单体堆的最大突起到U形框架的侧壁的端部的长度
M2：所述平板的、被施加有聚合物树脂的部分和所述平板的、与U形框架相联接的部分之间的阶梯差
工业实用性
通过上述说明应明白，根据本发明的电池组制造方法能够精确地设置聚合物树脂的注入量，并且利用所述聚合物树脂来填充单体堆和电池组外壳之间所限定的中空空间。
因此，聚合物树脂的注入量小，因此可以防止电池组的散热效果变差，并且解决过量注入的聚合物树脂发生溢流的问题。
另外，可以防止由于聚合物树脂的过量注入而使得电池组的重量增加到不必要的程度。

Claims (11)

1.一种电池组制造方法，包括以下步骤：
(a)堆叠电池单体，以形成单体堆；
(b)将所述单体堆与U形框架彼此联接；
(c)测量被联接到所述U形框架的平板与所述单体堆之间的空间的体积；以及
(d)施加对应于在所述步骤(c)中测量的体积的量的聚合物树脂；
其中，所述步骤(c)包括如下步骤：测量所述平板和所述单体堆之间的长度，以计算修正长度，并且将所述修正长度乘以所述单体堆的面积，
其中，所述平板与所述单体堆之间的修正长度是通过反映所述平板与所述单体堆之间的长度的公差范围而计算得到的最大值和最小值的平均值，所述平板与所述单体堆之间的长度由下列公式定义：
Z＝(M0+M1-M2)
在上述公式中，Z表示所述平板和所述单体堆之间的长度，M0表示所述单体堆的最大突起和最小突起之间的距离，M1表示从所述单体堆的所述最大突起到所述U形框架的侧壁的端部的长度，M2表示所述平板的、被施加聚合物树脂的部分和所述平板的、与所述U形框架相联接的部分之间的阶梯差。
2.根据权利要求1所述的电池组制造方法，其中，所述步骤(d)包括向所述平板的内表面施加聚合物树脂的过程。
3.根据权利要求1所述的电池组制造方法，其中，所述步骤(c)包括使用荧光成像设备来捕捉所述单体堆的轮廓的过程。
4.根据权利要求3所述的电池组制造方法，其中，所述步骤(c)包括如下步骤：捕捉所述单体堆的最大突起和最小突起的位置，并且计算所述最大突起和最小突起之间的突出长度公差的过程。
5.根据权利要求1所述的电池组制造方法，其中，所述步骤(c)包括测量从所述单体堆的轮廓到所述U形框架的侧壁的端部的长度的过程。
6.根据权利要求1所述的电池组制造方法，其中，
所述步骤(b)包括如下过程：将所述U形框架与所述单体堆彼此联接，使得所述U形框架包裹所述单体堆的上表面和侧表面，并且
被联接到所述U形框架的所述单体堆被布置成使得所述U形框架的基座面对地面。
7.根据权利要求1所述的电池组制造方法，还包括步骤(e)：将所述U形框架和所述平板彼此焊接。
8.根据权利要求7所述的电池组制造方法，其中，在如下状态下执行所述焊接：通过向下推动所述平板，使得所述平板被布置成紧密接触所述U形框架的端部。
9.根据权利要求8所述的电池组制造方法，其中，所述向下推动所述平板包括如下过程：在所述U形框架的第一侧壁和第二侧壁彼此面对的方向上按压所述U形框架。
10.根据权利要求1所述的电池组制造方法，其中，所述聚合物树脂是导热聚合物树脂。
11.一种电池组，包括：
单体堆，所述单体堆通过堆叠多个电池单体而构成；
U形框架，所述U形框架被构造成在其中容纳所述单体堆；
平板，所述平板被联接到所述U形框架的相反侧壁的长轴方向端部；以及
端板，所述端板被联接到所述U形框架的基座以及所述相反侧壁的短轴方向端部，其中，
利用聚合物树脂来填充所述平板与所述单体堆之间的空间，并且
所述平板和所述单体堆之间的修正长度是通过反映所述平板与所述单体堆之间的长度的公差范围计算的最大值和最小值的平均值，所述平板与所述单体堆之间的长度由下列公式定义：
Z＝(M0+M1-M2)
在上述公式中，Z表示所述平板和所述单体堆之间的长度，M0表示所述单体堆的最大突起和最小突起之间的距离，M1表示从所述单体堆的所述最大突起到所述U形框架的侧壁的端部的距离，M2表示所述平板的、被施加有聚合物树脂的部分和所述平板的、与所述U形框架相联接的部分之间的阶梯差。
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