电池模块的制作方法

1.实施方式涉及电池模块。


背景技术：

2.一般地，与不可充电的一次电池不同，二次电池是可充电可放电的电池。二次电池可以用作移动设备、电动车辆、混合动力车辆、电动自行车、不间断电源等的能量源。这样的二次电池可以取决于所要应用的外部设备的类型，以单个电池的形式使用或者以其中多个电池单体彼此电连接以形成单个单元的电池模块的形式使用。
3.在该背景技术中公开的以上信息仅用于增强对所描述的技术的背景的理解，因此，其可能包含不构成相关技术的信息。


技术实现要素：

4.实施方式可以通过提供一种电池模块来实现，该电池模块包括多个电池单体和在所述多个电池单体之间的间隔件，该间隔件包括支撑框架和联接到支撑框架的至少一个按压构件，所述至少一个按压构件包括面对电池单体中的一个并与电池单体中的所述一个的壳的外部接触的板表面。
5.所述至少一个按压构件可以包括多个板弹簧。
6.所述多个板弹簧中的每个板弹簧可以包括：凸起，具有在一个方向上凸出的形状；以及一对延伸部，分别从凸起的相反端延伸并联接到支撑框架。
7.所述多个板弹簧中的每个板弹簧可以被布置为使得一个凸起的凸出方向与相邻凸起的凸出方向相反。
8.支撑框架可以包括插入部，该插入部从与所述多个电池单体的长边的方向对应的长边向内延伸并具有所述一对延伸部可插入到其中的插入凹槽。
9.插入凹槽可以具有大于所述一对延伸部的厚度的宽度。
10.所述多个板弹簧中的每个板弹簧在所述多个电池单体的长边的方向上的宽度可以是所述多个电池单体的长边的长度的约7％至约10％。
11.每个凸起的高度可以是所述多个电池单体的短边的长度的约7％至10％。
12.所述至少一个按压构件可以包括彼此面对的一对板弹簧。
13.所述一对板弹簧可以包括：第一板弹簧，包括第一凸起和多个第一延伸部，第一凸起具有在一个方向上凸出的形状，所述多个第一延伸部分别从第一凸起的相反端延伸并联接到支撑框架；以及第二板弹簧，包括第二凸起和多个第二延伸部，第二凸起具有在另一个方向上凸出的形状，所述多个第二延伸部分别从第二凸起的相反端延伸并联接到支撑框架。
14.第一板弹簧和第二板弹簧可以被设置为使得第一凸起的凸出方向与第二凸起的凸出方向相反。
15.第一板弹簧和第二板弹簧可以设置为使得所述多个第一延伸部和所述多个第二
延伸部相对于彼此交替且支撑框架在所述多个第一延伸部和所述多个第二延伸部之间。
16.第一凸起和第二凸起之间的间隔可以是所述多个电池单体的短边的长度的约10％。
附图说明
17.通过参照附图详细描述示例性实施方式，特征对本领域技术人员将是明显的，附图中：
18.图1是根据实施方式的电池模块的主要构造的分解透视图；
19.图2是根据实施方式的图1的电池模块的间隔件的放大透视图；
20.图3是沿着图2的线a
‑
a截取的在间隔件支撑负载之前的状态的剖视图；
21.图4是沿着图2的线a
‑
a截取的在间隔件支撑负载之后的状态的剖视图；
22.图5是示出通过比较根据示例和比较例的间隔件的膨胀负载吸收能力而得到的结果的曲线图；
23.图6是根据另一实施方式的电池模块的间隔件的放大透视图；
24.图7是图6的间隔件的分解透视图；以及
25.图8是沿着图6的线b
‑
b截取的间隔件的局部透视图。
具体实施方式
26.现在将在下文中参照附图更充分地描述示例实施方式；然而，它们可以以不同的形式体现，并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开将是透彻且完整的，并将向本领域技术人员充分传达示例性实现方式。
27.在附图中，为了图示的清楚，可以夸大层和区域的尺寸。还将理解，当层或元件被称为“在”另一层或元件“上”时，它可以直接在该另一层或元件上，或者也可以存在居间的层。此外，还将理解，当层被称为“在”两个层“之间”时，它可以是这两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个或更多个居间的层。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。
28.如在本说明书中所使用的，术语“或”和“和/或”包括一个或更多个相关所列举项目的任何及所有组合。在本说明书中，还将理解，当构件a被称为连接到构件b时，构件a可以直接连接到构件b，或间接地连接到构件b且构件c在构件a和构件b之间。
29.这里使用的术语仅出于说明目的，并且不应被解释为限制本技术的含义或范围。如在本说明书中所使用的，单数形式可以包括复数形式，除非在上下文明确地指出特别情况。此外，在本说明书中使用的表达“包括/包含”和/或“包括
……
的/包含
……
的”既不限定所提到的形状、数量、步骤、操作、构件、元件和/或这些的组，也不排除一个或更多个其他不同的形状、数量、步骤、操作、构件、元件和/或这些的组的存在或添加。
30.如在本说明书中所使用的，诸如“第一”、“第二”等的术语用于描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，并且不暗示或要求按顺序的包括。构件、部件、区域、层和/或部分不应由这些术语限定。术语并不意味着特定的顺序、上下或优越性，并且仅用于将一个构件、部件、区域、层或部分与另一个构件、部件、区域、层或部分区分开。因此，将要描述的第一构件、部件、区域、层或部分也可以被称为第二构件、部件、区域、层或部分，而不背离这里的教导。
31.为了描述的容易，这里可以使用诸如“在
……
下方”、“在
……
之下”、“下”、“在
……
上方”、“上”等的空间关系术语来描述如图所示的一个元件或特征的和另外的(多个)元件或(多个)特征的关系。这些空间关系术语旨在根据各种处理状态或使用状态的容易的理解，因此，本技术不限于此。例如，如果在图中示出的元件或特征被上下翻转，则被描述为“在
……
之下”或“在
……
下方”的元件或特征可以改变为“在
……
上方”或“上”。因此，术语“在
……
下方”可以涵盖术语“在
……
上方”或“在
……
下方”。
32.首先，将简要描述根据实施方式的电池模块。
33.图1是根据实施方式的电池模块的主要构造的分解透视图，图2是根据实施方式的图1的电池模块的间隔件的放大透视图，图3是沿着图2的线a
‑
a截取的在间隔件支撑负载之前的状态的剖视图，图4是沿着图2的线a
‑
a截取的在间隔件支撑负载之后的状态的剖视图(在下文中，关于图1的z轴方向定义前侧和后侧，其中面对前侧的表面被定义为电池单体100的前表面，面对后侧的表面(图1中未示出)被定义为电池单体100的后表面)。
34.如图1所示，根据实施方式的电池模块可以被构造成使得多个电池单体100在一个方向(例如，z轴或z方向)上设置或沿着所述一个方向对准，多个间隔件300分别在电池单体100之间。在实现方式中，电池单体100可以沿着图1的z方向设置。
35.多个间隔件300中的每个可以具有相同的结构和相同的大小，并且可以在电池单体100之间，电池单体100之间的间隔可以通过间隔件300被均匀地保持。
36.如图1和图2所示，每个间隔件300可以包括支撑框架310和联接到支撑框架310的多个弹性构件或按压构件330。
37.支撑框架310可以是与每个电池单体100的形状对应的矩形框架。在实现方式中，支撑框架310可以包括与电池单体100的长边对应的一对长边以及与电池单体100的短边对应的一对短边。在实现方式中，支撑框架310可以具有矩形形状。每个按压构件330插入到其中的插入部312可以在支撑框架310的每个长边内侧(例如，在支撑框架310的每个长边的内侧面上)。连接到与电池单体100联接的支架的钩314可以在支撑框架310的每个外部拐角处。在实现方式中，钩314可以取决于支架的结构被省略。
38.如图3所示，插入部312可以从支撑框架310的长边朝着其内侧(例如，在图1的y方向上)向内延伸，插入凹槽312a可以沿着支撑框架310的长边的纵长方向被限定(例如，插入凹槽312a可以在x方向上纵长地延伸)。插入凹槽312a可以(例如，在z方向上)具有预定的宽度g，按压构件330的端部可以插入到插入凹槽312a中并由插入凹槽312a支撑。插入凹槽312a的宽度g可以大于(如下面将描述的)按压构件330的厚度。在实现方式中，插入凹槽312a的宽度g可以为例如约2mm至约3mm。
39.如图1和图2所示，按压构件330可以是一种板弹簧，多个按压构件330可以插入到插入部312中。按压构件330可以具有大约0.3mm的厚度，以在最大限度地吸收单体膨胀的同时被防止在除了单体膨胀方向以外的其他方向上弯曲。在实现方式中，按压构件330的厚度可以取决于电池单体100的型式而变化。如图3所示，按压构件330可以包括具有在一个方向(例如，z方向)上凸出的形状的凸起332以及(例如，在y方向上)从凸起332延伸的一对延伸部334。
40.在实现方式中，参照图2，按压构件330的(例如，在x方向上的)宽度w可以是电池单体100的长边的(例如，在x方向上的)总长度的约7％至约10％，凸起332的(例如，在z方向上
的)高度h可以是电池单体100的短边的(例如，在z方向上的)长度的约7％至约10％。将按压构件330的宽度保持在电池单体100的长边的总长度的约10％或更小可以有助于均匀地按压两侧的单体。将按压构件330的宽度保持在电池单体100的长边的总长度的约7％或更大可以帮助防止按压构件330在除了单体膨胀方向以外的方向上弯曲，并且可以帮助防止可组装性的劣化。
41.凸起332可以具有在一个方向(例如，z方向)上凸出的形状。在实现方式中，可以提供多个按压构件330，相邻的按压构件330可以设置为使得凸起332的凸出方向彼此相反(例如，交替)。在实现方式中，电池模块可以包括联接到支撑框架310的十个按压构件330，奇数编号的按压构件330可以设置为使得凸起332的凸出方向(例如，在z方向上)面对前侧或朝前侧延伸，偶数编号的按压构件330可以设置为使得凸起332的凸出方向(例如，在z方向上)面对后侧或朝后侧延伸。因为间隔件300可以插入在电池单体100之间，所以凸起332的面对方向可以被交替地设置，按压构件330可以在间隔件300的前后方向上按压所有的电池单体100。
42.在实现方式中，凸起332的高度h可以是电池单体100的短边的(例如，在z方向上的)长度的约10％，其可以被定义为凸起332的可变形位移。在实现方式中，通过设计凸起332使得凸起332的高度大于电池单体100之间的间隔，可以提供在开始使用电池模块时所需的适当压力，从而如果外部振动或冲击被传递到电池模块则帮助确保电池模块的稳定性。在实现方式中，凸起332的高度h可以是从凸起332的顶点到延伸部334的平面(例如，x
‑
y平面)的(例如，在z方向上的)距离。
43.在实现方式中，电池单体100之间的间隔(考虑到当电池单体100膨胀时膨胀的电池单体100)可以为约2mm。在这种情况下，凸起332的高度h可以被设定为约2.5mm至约3mm，例如，大于电池单体100之间的间隔。如果凸起332的高度h大于电池单体100之间相隔的间隔，则电池单体100可以被按压，使得在凸起332被按压接触电池单体100的同时电池单体100不移动。因此，通过在电池单体100之间的间隔保持为不变窄的同时给予电池单体100初始按压力，可以减少或防止电池单体100的移动，从而提高电池模块的稳定性。在实现方式中，可以包括按压构件330，并且可以提供约5kn的初始按压力(约500kg的按压力)。
44.一般地，在通过联接和按压设备向电池单体施加预定的按压力之后，可以通过在执行电池充电/放电循环测试时在每个循环测量电池的充电容量来测量健康状态(soh)的降低，因此，可以测量单体的寿命根据按压力的劣化。作为该实验的示例，在施加到电池单体100的压力为约0.7mpa的压力条件下，电池单体100会正常地劣化并保持其预期寿命。然而，如果施加到电池单体100的压力为约1.3mpa至约2mpa，则电池单体100的劣化会加速，如果施加到电池单体100的压力为约4.6mpa或更高，则电池单体100会快速劣化。因此，更好的是，施加到电池单体100的压力更均匀且更低。然而，如果施加到电池单体100的压力太低，则电池单体100会移动，引起诸如汇流条等的周围部件的变形，从而损坏电池单体100。因此，可以选择一压力，该压力在通过施加适当的压力而使电池单体100不移动的情况下对电池单体100的寿命没有不利影响。
45.在另一类型的电池模块中，间隔件可以包括凹槽和突起，电池单体的壳可以被局部地按压或捅戳。因此，有较高的可能性存在电池单体的加速的或快速的劣化。
46.在实现方式中，在根据实施方式的间隔件300中，按压构件330的凸起的高度h可以
大于电池单体100之间的间隔，当间隔件300与相邻的电池单体100接触时，间隔件300的宽的面积可以被按压以与相邻的电池单体100的前表面或后表面进行表面接触。因此，可以向电池单体100的电极板施加均匀的压力分布，可以不使电池单体100迅速地劣化，可以恒定地保持电池模块中的电池单体100的寿命。
47.如图3和图4所示，延伸部334可以(例如，在y方向上)从凸起332的上端和下端中的每个延伸，一个按压构件330可以包括一对延伸部334。如果被插入到插入部312中，则每个延伸部334可以从凸起332延伸为平行于插入部312。参照图3，在上端的延伸部334可以插入到支撑框架310的上部插入部312中，在下端的延伸部334可以插入到支撑框架310的下部插入部312中。
48.在与电池单体100接触(例如，按压抵靠电池单体100)之前，凸起332可以处于没有变形的状态或未变形状态(例如，凸起的高度保持为h)，延伸部334可以处于延伸部334没有被完全地推动且插入到插入凹槽312a的内端(例如，底部)中的状态。当凸起332与电池单体100接触(例如，按压抵靠电池单体100)时，凸起332可以被按压并变形(例如，凸起的高度减小到高度h')，因此，延伸部334可以沿着按压构件330的纵长方向被推动，该纵长方向是图3的垂直方向(例如，y方向)。在实现方式中，如图4所示，延伸部334可以被进一步或完全地推动且插入到插入凹槽312a的内端(例如，底部)中，以帮助在按压构件330的纵长方向上分散负载。
49.此外，按压构件330的厚度可以小于插入部312中的插入凹槽312a的宽度g，延伸部334可以在插入到插入凹槽312a中的状态下在插入凹槽312a的宽度g的方向上(在图4的部分g处的箭头方向或z方向上)移动。如果凸起332被电池单体100的前表面或后表面按压并变形，则延伸部334在其中可移动的空间可以被限定，这对于吸收负载是有利的。
50.与如下的比较例的结构相比，根据按压构件330的结构的间隔件300的负载吸收能力可以是优异的。
51.图5是通过比较根据示例和比较例的间隔件的膨胀负载吸收能力而得到的结果的曲线图。
52.如图5所示，根据比较例的间隔件没有在膨胀发生时有效地吸收负载，导致约92kn的高的排斥力。然而，根据示例的间隔件在膨胀发生时有效地吸收负载，导致约11kn的排斥力。可以看出，与比较例相比，根据示例的间隔件结构的负载吸收能力提高了约90％(使用商业有限元分析工具来分析排斥力，并通过再现单体的膨胀条件来测量排斥力)。
53.可以通过修改前述实施方式的按压构件的结构来提供具有类似效果的间隔件。在下文中，将描述根据另一实施方式的间隔件。
54.图6是根据另一实施方式的电池模块的间隔件的放大透视图。图7是图6的间隔件的分解透视图。图8是沿着图6的线b
‑
b截取的间隔件的局部透视图(电池单体与根据前述实施方式的图1的电池单体相同，并且将通过使用相同的附图标记进行描述)。
55.如图6至图8所示，根据本实施方式的间隔件300'可以包括支撑框架310'以及一对按压构件330a'和330b'。
56.如图6和图7所示，支撑框架310'可以是与电池单体100的形状对应的矩形框架。在实现方式中，支撑框架310'可以包括与电池单体100的长边对应的一对长边以及与电池单体100的短边对应的一对短边。在实现方式中，支撑框架310'可以具有矩形形状。其上落座
按压构件330a'和330b'的多个落座凹槽312'可以被提供在支撑框架310'的长边的前表面和后表面上(见图7)。钩314'可以在支撑框架310'的每个外部拐角处。
57.如图7所示，落座凹槽312'可以被凹入地限定在支撑框架310'的长边的板表面中，并且可以在支撑框架310'的前表面和后表面中被提供为多个。落座凹槽312'可以被限定在与按压构件330a'和330b'的延伸部334a'和334b'的位置对应的位置，这将在下面描述。如果按压构件330a'和330b'被联接到支撑框架310'，则落座凹槽312'可以帮助防止按压构件330a'和330b'从支撑框架310'突出而被加厚每个按压构件330a'、330b'的厚度。因此，可以对应于按压构件330a'和330b'中的每个的厚度(下面将描述的每个延伸部的厚度)来限定落座凹槽312'。
58.如图6和图7所示，按压构件330a'和330b'可以以两片板弹簧彼此重叠的形状联接到支撑框架310'。参照图7，按压构件330a'和330b'包括设置在左方向上(为了方便，在前侧)的第一按压构件330a'和设置在右方向上(为了方便，在后侧)的第二按压构件330b'。在支撑框架310'处于第一按压构件330a'和第二按压构件330b'之间的状态下，第一按压构件330a'和第二按压构件330b'上的延伸部334a'和334b'可以好像手指被互锁那样(例如，沿着x方向)相对于彼此交替，然后被联接到支撑框架310'。
59.如图7所示，第一按压构件330a'可以包括第一凸起332a'(例如，板弹簧)以及以预定的间隔在第一凸起332a'的上侧和下侧的长边上的多个第一延伸部334a'。如图8所示，第一凸起332a'可以具有向前凸出的形状。
60.第二按压构件330b'可以包括第二凸起332b'(例如，板弹簧)以及以预定的间隔在第二凸起332b'的上侧和下侧的长边上的多个第二延伸部334b'。如图8所示，第二凸起332b'具有向后凸出的形状。
61.在实现方式中，第一凸起332a'和第二凸起332b'可以彼此面对，第一延伸部334a'和第二延伸部334b'可以相对于彼此交替。在实现方式中，第一按压构件330a'可以联接到支撑框架310'，第一延伸部334a'可以落座在支撑框架310'的后表面中的落座凹槽312'中。在实现方式中，第二按压构件330b'的第二延伸部334b'可以落座在支撑框架310'的前表面中的落座凹槽312'中。在实现方式中，第一延伸部334a'和第二延伸部334b'可以相对于彼此交替，而且即使当联接到支撑框架310'时也被联接为相对于彼此交替。因此，可以对应于第二延伸部334b'的位置来限定在支撑框架310'的前表面中的落座凹槽312'，并且可以对应于第一延伸部334a'的位置来限定在支撑框架310'的后表面中的落座凹槽312'。
62.在实现方式中，在第一延伸部334a'和第二延伸部334b'落座在落座凹槽312'中的状态下，第一延伸部334a'和第二延伸部334b'可以使用胶带等被附接到支撑框架310'。
63.第一凸起332a'和第二凸起332b'可以具有在相反的(例如，向外的)方向上凸出的形状，间隔h”可以在第一凸起332a'和第二凸起332b'之间(例如，在第一凸起332a'的顶点和第二凸起332b'的顶点之间)。间隔h”可以是第一凸起332a'的高度与第二凸起332b'的高度之和。间隔h”可以被定义为第一凸起332a'和第二凸起332b'中的每个的可变形位移，间隔h”可以是电池单体100的短边的长度的约10％。
64.在实现方式中，第一凸起332a'和第二凸起332b'可以在相反的方向上(例如，向外)凸出，间隔件300'可以在多个电池单体100之间，像图1的前述实施方式一样，并且分别在间隔件300'的前侧和后侧的电池单体100可以被按压。因此，可以实现与图1至图4的实施
方式的效果相同的效果。
65.根据实施方式，可以改善间隔件的结构，以帮助为电池模块提供初始按压力同时该初始按压力被均匀地保持在电池单体之间的间隔处，从而即使发生外部振动和冲击也保持电池模块的稳定性。
66.此外，在根据实施方式的间隔件中，与其他结构相比，可以显著提高归因于单体膨胀的变形的吸收能力。
67.此外，间隔件可以按压电池单体，使得电池模块中的单体电极板可以具有均匀的压力分布，可以防止加速劣化或快速劣化，因此，可以恒定地保持模块中的单体的寿命。
68.一个或更多个实施方式可以提供具有间隔件的改善结构的电池模块，在该电池模块中可以保持电池单体之间的初始间隔，并且可以给予初始按压力，从而如果发生振动或冲击则保持电池模块的稳定性。
69.一个或更多个实施方式可以提供具有间隔件的改善结构的电池模块，该改善结构可以帮助在电池模块的寿命终止时通过抵消归因于膨胀的变形来最小化电池模块的最外侧的变形，并且可以帮助保持电池模块中的电池单体的寿命，因为均匀的压力可以施加到电池单体。
70.这里已经公开了示例实施方式，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性的意义上而不是出于限制的目的被使用和解释。在一些情况下，在提交本技术时对本领域普通技术人员将明显的是，结合特定实施方式描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或与结合其他实施方式描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非另有明确指示。因此，本领域技术人员将理解，在不背离如所附权利要求中阐明的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。
71.2020年4月10日在韩国知识产权局提交且名称为“电池模块”的韩国专利申请第10
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2020
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0044203号通过引用全文合并于此。