电池模块、制造电池模块的方法及包括电池模块的电池组与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2019
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0145974号的权益，通过引用将上述专利申请的整个公开内容结合在此。
3.本公开内容涉及一种电池模块、制造电池模块的方法及包括电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有改进的焊接结构的电池模块、制造电池模块的方法及包括电池模块的电池组。


背景技术：

4.二次电池容易应用于各种产品组并且具有诸如高能量密度之类的电特性，其不仅普遍应用于便携式装置，而且还普遍应用于由电驱动源驱动的电动车辆或混合动力车辆、能量储存系统等。因为这样的二次电池提供了显著降低化石燃料使用的主要优点，而且也根本不会从能量使用产生副产物，所以这样的二次电池作为用于提高能量效率的新的环境友好能源而受到关注。
5.小型移动装置对每个装置都使用一个或多个电池单元，而诸如车辆之类的中型或大型装置要求高功率和大容量。因此，使用具有彼此电连接的多个电池单元的中型或大型电池模块。
6.另外，随着近些年对用作能量存储源的大容量结构的需求持续增加，对具有多模块结构的电池组的需求日益增加，在多模块结构中集成了多个电池模块，每个电池模块包括串联和/或并联连接的多个二次电池。
7.另外，当多个电池单元串联或并联连接以构成电池组时，通常首先构成由至少一个电池单元组成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构成电池组。
8.当将电池模块中的电池单元堆叠体和汇流条连接时，汇流条的位置会对电池模块的尺寸具有显著影响。此外，在常规电池模块中，随着电池单元平台部和电池单元的数量增加，电极引线的数量也相应地增加。因此，必须将电极引线和电池单元平台部形成为具有紧凑的形状。此外，由于电极引线的切割工序而导致的电极引线切割的量增加，这会导致成本损失。


技术实现要素：

9.技术问题
10.本公开内容旨在提供一种具有改进的焊接结构的电池模块、制造电池模块的方法及包括电池模块的电池组。
11.然而，本公开内容的实施方式要解决的问题不限于上述问题，可在本公开内容中包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
12.技术方案
13.本公开内容的电池模块可包括：其中堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠体、连接至所述电池单元堆叠体的汇流条框架、各自从所述电池单元堆叠体中包括的电池单元之中的彼此相邻的电池单元伸出的电池单元平台部、和各自从所述电池单元平台部伸出并且具有相同极性的电极引线，其中所述电极引线可与同一汇流条重叠，并且在所述汇流条和所述电极引线的重叠部分处具有至少两个焊接部。
14.所述电极引线由n个电极引线形成，并且所述n个电极引线与所述同一汇流条重叠，其中可形成有在所述n个电极引线之间进行焊接的第一焊接部、以及在所述n个电极引线之中的n
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1个电极引线之间进行焊接且最靠近所述汇流条的电极引线与所述汇流条焊接的第二焊接部。
15.所述n个电极引线可包括第一电极引线、第二电极引线和第三电极引线，其中所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线朝向所述同一汇流条弯折，并且弯折角度可按照所述第一电极引线、所述第二电极引线和所述第三电极引线的顺序增大。
16.所述第三电极引线与所述汇流条重叠的长度可比所述第一电极引线与所述汇流条重叠的长度短。
17.供所述具有相同极性的电极引线伸出的所述电池单元平台部可具有沿着所述电极引线伸出的方向变窄的间隔。
18.根据本公开内容另一实施方式的制造电池模块的方法包括以下步骤：通过堆叠多个电池单元形成电池单元堆叠体、将各自从所述电池单元之中的彼此相邻的电池单元伸出的电极引线重叠在同一汇流条上、以及在所述电极引线和所述汇流条的重叠部分之中的至少两个不同位置处，焊接所述电极引线和所述汇流条。
19.焊接所述电极引线和所述汇流条的步骤可包括：形成用于将彼此相邻的电极引线焊接的第一焊接部、以及用于将彼此相邻的电极引线与所述汇流条焊接的第二焊接部。
20.所述制造电池模块的方法可进一步包括：在形成所述第一焊接部和所述第二焊接部之前，通过用固定夹具按压所述电极引线来固定所述电极引线。
21.所述固定夹具可具有对应于所述第一焊接部的第一开口和对应于所述第二焊接部的第二开口。
22.根据本公开内容另一实施方式的电池组包括如上所述的电池模块。
23.有益效果
24.根据实施方式，当焊接多个电极引线时，汇流条和电极引线的重叠部分的焊接部可由至少两个部分形成，从而减少焊接机规格的不必要增加，并且能够稳定地管理焊接质量。
25.此外，通过取消电极引线的切割工序或减少切割的量，可将成本损失最小化，并且通过将汇流条框架与电池单元堆叠体之间的间隙最小化，可实现紧凑的电池模块结构。
附图说明
26.图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池模块的一部分的透视图。
27.图2是沿图1的切割线a
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a’截取的剖面图。
28.图3是示意性地图解根据比较例的电极引线和汇流条的焊接结构的平面图。
29.图4是示意性地图解根据本公开内容一实施方式的电极引线和汇流条的焊接结构
的平面图。
30.图5是图解图1中的电池单元平台部、电极引线和汇流条之间的连接关系的放大图。
31.图6是图解图5的区域p的平面图。
32.图7是图解图5的区域p的正视图。
具体实施方式
33.下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，不限于在此阐述的实施方式。
34.将省略与描述无关的部分，以清楚地描述本公开内容，并且在整个申请中相似的参考标号表示相似的元件。
35.此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，本公开内容必然不限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大地示出。
36.此外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，所述元件可直接在所述另一元件上或者也可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，词语“在
……
上”或“在
……
上方”是指设置在基准部分上或下方，并不必然是指设置在基准部分的朝向重力的相反方向的上端上。
37.此外，在整个申请中，当一部分被称为“包括”某一部件时，这意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
38.此外，在整个申请中，当被称为“平面”时指的是当从顶部观看目标部分时，并且当被称为“剖面”时指的是当从垂直切割的横截面的一侧观看目标部分时。
39.图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池模块的一部分的透视图。图2是沿图1的切割线a
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a’截取的剖面图。
40.参照图1和图2，根据本实施方式的电池模块100包括：模块框架300；插入模块框架300中的电池单元堆叠体120；和位于模块框架300的开口侧并且连接至电池单元堆叠体120的汇流条框架130。通过沿一个方向堆叠多个电池单元110形成电池单元堆叠体120。
41.模块框架300可以是覆盖除电池单元堆叠体120的前表面和后表面之外的四个表面的单体框架的形式。这意味着为了将电池单元堆叠体120插入到单体框架中，框架是需要水平组装的形式。然而，模块框架300不限于单体框架，而可以是包括具有开放的上表面、前表面和后表面的u形框架以及覆盖电池单元堆叠体120的上部的上部板的形式。
42.形成从覆盖电池单元110的袋延伸的电池单元平台部135，并且从电池单元平台部135伸出的电极引线160可接触以穿过引线槽(未示出)。相邻的电池单元平台部135之间的间隔可随着距电池单元110的距离增加而变得更窄。此时，从电池单元平台部135伸出的电极引线160可具有相同极性。在彼此相邻的两个电极引线160具有不同极性的情况下，供两个电极引线160的每一个伸出的电池单元平台部135之间的间隔可随着距电池单元110的距离增加反而变宽。
43.根据本实施方式，在最外部电池单元110与模块框架300的侧表面部分之间形成有压缩垫200。压缩垫200可使用聚氨酯类的材料形成。压缩垫200可吸收因电池单元110的膨胀而导致的电池单元110的厚度变化以及因外部冲击而导致的电池单元110的变化。至少一个压缩垫200不仅可形成在最外部电池单元110与模块框架300的侧表面部分之间，而且还可形成在相邻的电池单元110之间。
44.在汇流条框架130上形成路径引导件260。路径引导件260是在形成使三个相邻的电池单元110的每一个的电极引线160延伸的电池单元平台部135之前，用于进行引导以使得电极引线160穿过引线槽，并且路径引导件260可形成在汇流条框架130的一侧。具体地说，汇流条框架130可在与电池单元110间隔开设置的汇流条框架130的后表面内侧设置有路径引导件260。
45.这种路径引导件260可在汇流条框架130的后表面处形成预定的引导空间，使得三个电极引线160和电池单元平台部135可在穿过引线槽之前彼此靠近。可设置多个路径引导件260。在此，可对应于多个引线槽的数量设置多个路径引导件260。因此，多个电池单元110中的相邻的电极引线160由三个形成一组，然后电极引线160可经由路径引导件260穿过引线槽以形成电极引线160的组。
46.形成电极引线160的组的电极引线160的数量不限于三个，可根据电池单元110的正极和负极的电极引线的布置进行修改。
47.图3是示意性地图解根据比较例的电极引线与汇流条之间的焊接结构的平面图。图4是示意性地图解根据本公开内容实施方式的电极引线与汇流条之间的焊接结构的平面图。
48.参照图3，多个电极引线160从电池单元平台部135伸出，电池单元平台部135从覆盖电池单元110的袋延伸。从电池单元平台部135伸出的电极引线160可朝向汇流条280所在的方向弯折。弯折的电极引线160与同一汇流条280重叠，并且同时焊接汇流条280和多个电极引线160以形成一个焊接部wp。此时，为了同时焊接若干电极引线160，出现了以下限制。第一，由于电极引线160重叠，所以焊接机需要更高的规格，以便焊接变厚的电极引线160。第二，随着彼此重叠的电极引线160的数量增加，焊接机必须具有更高的规格。第三，随着彼此重叠的电极引线160的数量增加，每个电极引线160的层的焊接偏差增加，这会劣化焊接质量。就是说，离焊接机最近的电极引线160的层可被过焊接，而离焊接机最远的电极引线160的层可被弱焊接。
49.参照图4，根据本公开内容一实施方式的电池模块中包括的每个电池单元110的电极接片和电极引线160连接。多个电极引线160从电池单元平台部135伸出，电池单元平台部135从覆盖电池单元110的袋延伸。从电池单元平台部135伸出的电极引线160可朝向汇流条280所在的方向弯折。弯折的电极引线160与同一汇流条280重叠，并且多个电极引线160可焊接到一个汇流条280。此时，根据本实施方式，在一个汇流条280和电极引线160的重叠部分中，形成至少两个焊接部wp1和wp2。
50.具体地说，根据本实施方式，电极引线由n个电极引线160形成，并且n个电极引线160可与同一汇流条280重叠。n是自然数并且可以至少为2。n个电极引线160具有相同极性。弯折的电极引线160与同一汇流条280重叠，并且多个电极引线160可焊接到汇流条280以形成焊接部。此时，焊接部包括至少两个焊接部wp1和wp2，其中第一焊接部wp1是在n个电极引
线160之间进行焊接的部分，第二焊接部wp2是在n个电极引线之中的n
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1个电极引线160之间进行焊接且最靠近汇流条280的电极引线160与汇流条280焊接的部分。
51.更具体地说，n个电极引线160包括第一电极引线160a、第二电极引线160b和第三电极引线160c。第一电极引线160a、第二电极引线160b和第三电极引线160c朝向同一汇流条280弯折，弯折角度按照第一电极引线160a、第二电极引线160b、第三电极引线160c的顺序增大。在本实施方式中，第三电极引线160c与汇流条280重叠的长度比第一电极引线160a与汇流条280重叠的长度短。在此，第一焊接部wp1是其中第一电极引线160a、第二电极引线160b和第三电极引线160c被同时焊接的部分、或者其中第二电极引线160b和第三电极引线160c被同时焊接的部分，第二焊接部wp2可以是其中第一电极引线160a、第二电极引线160b和汇流条280被同时焊接的部分。
52.这样，根据本实施方式，当焊接多个电极引线160时，通过形成汇流条280与电极引线160的重叠部分的至少两个焊接部，可减少焊接机规格的不必要增加，并且能够稳定地管理焊接质量。此外，通过将第三电极引线160c与汇流条280重叠的长度形成为比第一电极引线160a的长度短，取消了电极引线的切割工序或减少了切割的量，从而使成本损失最小化，并且通过将汇流条框架与电池单元堆叠体之间的间隙最小化，可实现紧凑的电池模块结构。
53.下文中，将参照图5至图7描述根据本公开内容另一实施方式的制造电池模块的方法。
54.图5是图解图1中的电池单元平台部、电极引线和汇流条之间的连接关系的放大图。图6是图解图5的区域p的平面图。图7是图解图5的区域p的正视图。
55.图5是去除了图2的汇流条框架130的示图。
56.参照图2、图5和图6，根据本实施方式的制造电池模块的方法包括：通过堆叠多个电池单元110形成电池单元堆叠体120；将各自从电池单元110之中的彼此相邻的电池单元110伸出的电极引线160重叠在同一汇流条280上；以及在电极引线160和汇流条280的重叠部分之中的至少两个不同位置处，焊接电极引线160和汇流条280。
57.参照图6和图7，焊接电极引线160和汇流条280可包括：形成用于将彼此相邻的电极引线160焊接的第一焊接部wp1、以及用于将彼此相邻的电极引线160与汇流条280焊接的第二焊接部wp2。具体地说，如图6中所示，可通过同时焊接第一电极引线160a、第二电极引线160b和第三电极引线160c，或者通过同时焊接第二电极引线160b和第三电极引线160c来形成第一焊接部wp1，并且可通过同时焊接第一电极引线160a、第二电极引线160b和汇流条280来形成第二焊接部wp2。此时，在形成第一焊接部wp1和第二焊接部wp2之前，可通过用固定夹具160fm按压电极引线160来固定电极引线160。如图7中所示，固定夹具160fm可具有对应于第一焊接部wp1的第一开口ap1和对应于第二焊接部wp2的第二开口ap2。
58.另外，可将一个或多个根据本公开内容实施方式的电池模块封装在电池组壳体中，以形成电池组。
59.上述电池模块和包括电池模块的电池组可应用于各种装置。这些装置可应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆之类的车辆，但是本公开内容不限于此，而是可应用于能够使用电池模块和包括电池模块的电池组的各种装置，这也属于本公开内容的范围。
60.尽管上面已经详细描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员使用在以下权利要求中限定的本公开内容的基本构思进行的各种修改和改进也属于权利的范围。
61.参考标号描述
62.100：电池模块
63.135：电池单元平台部
64.160：电极引线
65.160fm：固定夹具
66.280：汇流条
67.wp1、wp2：焊接部。