电池模块及其制造方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求基于2019年3月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10
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2019
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0028249的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
3.本公开涉及一种电池模块及其制造方法，更具体地，涉及一种防止由意外电连接引起的稳定性问题的电池模块及其制造方法。


背景技术：

4.二次电池容易应用于多种产品组并且具有诸如高能量密度之类的电气特性，其不仅广泛应用于便携式设备，而且还广泛应用于由电驱动源驱动的电动汽车(ev)或混动汽车(hev)、储能系统等。因为具有显著减少化石燃料使用的主要优势，并且在能量使用中不产生任何副产品，二次电池作为一种提高能源效率的新型环保能源而受到关注。
5.用于电动车辆的电池组具有多个电池组件串联连接的结构以获得高输出，每个电池组件包括多个单元电池。另外，可以通过包括正极集电体、负极集电体、隔膜、活性物质、电解质等部件之间的电化学反应，对单元电池进行反复充放电。
6.同时，随着近年来对用作储能源的大容量结构的需求不断增长，对具有多模块结构的电池组的需求不断增长，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.同时，当多个电池单元串联或并联连接以配置电池组时，通常首先配置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配置电池组。
8.常规的电池模块包括多个堆叠的电池单元和用于电连接多个电池单元的电极引线的汇流排组件。在此，汇流排组件包括：汇流排框架，该汇流排框架具有引线槽，电池单元的电极引线分别穿过引线槽；以及汇流排，该汇流排安装到汇流排框架并且具有与引线槽的数量相对应的汇流排槽，以使汇流排通过焊接或类似方法连接至穿过汇流排槽的电极引线。
9.然而，在传统的电池模块中，当单元平台和电池单元的数量增加时，电极引线的数量也增加，并且电极引线和单元平台的形状会变得紧凑，从而相邻的电极引线会接触单元平台的边缘。
10.图1示出常规电池模块中的汇流排框架。图2是图1中的区域“a”的放大图。具体地，图2a是示出电极引线40和单元平台30的边缘彼此接触的可能性的截面图，图2b是示出附接绝缘胶带60以防止电极引线40与单元平台30的边缘接触的截面图。
11.参考图1，堆叠多个电池单元10，单元平台30从覆盖电池单元10的袋延伸，从单元平台30突出的至少一个或多个电极引线40汇合并穿过一个引线槽。
12.参考图2a，当相邻的单元平台30之间的间隔随着远离电池单元10而逐渐变窄时，电极引线40和单元平台30的边缘变得彼此靠近，并且可以彼此接触。当电极引线40与单元
平台30的边缘接触时，单元平台30具有电势，电池单元10的寿命可能缩短或者袋可能被腐蚀。
13.参考图2b，可以附接单独的绝缘胶带60，以防止上述电极引线40和单元平台30的边缘之间的接触。然而，附接绝缘胶带60的方法需要额外的费用和工序，并且如果附接位置不合适，那么还是有可能发生接触。另外，由于不能永久地保持绝缘胶带60的粘接强度，因此绝缘胶带60容易脱离。


技术实现要素：

14.技术问题
15.本公开致力于解决上述问题，因此，本公开的目的是提供一种允许电极引线不接触与之相邻的单元平台的边缘的电池模块及其制造方法。
16.然而，本公开的实施例要解决的问题不限于上述问题，而是可以在本公开包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
17.技术方案
18.根据本公开的一个实施例的电池模块包括：其中堆叠有多个电池单元的电池单元堆；连接到电池单元堆的汇流排框架；各自从电池单元堆中包括的电池单元中的彼此相邻的电池单元突出的单元平台；各自从单元平台突出的电极引线；和位于电极引线中的彼此相邻的电极引线之间并覆盖单元平台和电极引线之间的边界的绝缘粘合层，其中，绝缘粘合层紧密接触由单元平台和电极引线形成的台阶部分。
19.绝缘粘合层可以由单组分液体粘合剂形成。
20.彼此相邻且其间插入有绝缘粘合层的电极引线可以具有相同的极性。
21.具有相同极性的电极引线从其突出的单元平台可以具有沿着电极引线突出的方向变窄的间隔。
22.电极引线插入形成在汇流排框架上的引线槽中，并且通过绝缘粘合层，连接至彼此相邻的单元平台的一端的电极引线和另一端保持分离状态。
23.从绝缘粘合层的端部到电池单元的端部的线性距离可以小于等于从彼此相邻且绝缘粘合层插入其间的第一电极引线和第二电极引线的每一个从单元平台突出的起始点到电池单元的端部的线性距离中的较短线性距离。
24.彼此相邻且绝缘粘合层介于其间的电极引线穿过汇流排框架上形成的引线槽，并且可以在汇流排框架的后表面处汇合并焊接。
25.在汇流排框架上形成有用于分离电极引线的多个路径引导件，并且在多个路径引导件中彼此相邻的路径引导件之间可以形成至少一个绝缘粘合层。
26.电极引线包括彼此相邻的第一电极引线、第二电极引线和第三电极引线，绝缘粘合层包括位于第一电极引线和第二电极引线之间的第一绝缘粘合层、以及位于第二电极引线和第三电极引线之间的第二绝缘粘合层，第一绝缘粘合层和第二绝缘粘合层可以与第二电极引线接触。
27.根据本公开的另一实施例，一种制造电池模块的方法包括以下步骤：堆叠多个电池单元以形成电池单元堆；以及将汇流排框架连接至电池单元堆，从而在从每个电池单元突出的单元平台之间设置绝缘粘合层，其中绝缘粘合层位于从单元平台突出的电极引线之
中彼此相邻的电极引线之间，其中绝缘粘合层可以由单组分液体粘合剂形成，单组分液体粘合剂施加于形成在单元平台和电极引线之间的边界处的台阶。
28.可以使用喷射阀、喷涂法和移印法之一来施加单组分液体粘合剂。
29.形成绝缘粘合层的步骤可以包括：在电池单元的一个表面上设置单组分液体粘合剂的供应部；经由供应部，在与电池单元的一个表面相同的平面上，在单元平台与电极引线之间的边界处形成单组分液体粘合剂；将电池单元翻转180度，以使电池单元的另一侧朝向供应部，在与电池单元的另一表面相同的平面上，在单元平台和电极引线之间的边界处形成单组分液体粘合剂。
30.有益效果
31.根据实施例，可以实现一种电池模块，其中在电极引线和与之相邻的单元平台的边缘之间形成由单组分液体粘合剂制成的绝缘粘合层，从而使得电极引线不接触与之相邻的单元平台的边缘，并防止袋被腐蚀及电池寿命缩短的现象。
32.另外，通过使用液体粘合剂形成绝缘粘合层，与常规绝缘胶带相比，可以提高粘合强度的可靠性。
33.此外，通过使用单组分液体粘合剂，省去了两组分液体粘合剂所需的将原液和固化剂混合的步骤，从而降低了成本。
附图说明
34.图1是示出常规电池模块中的汇流排框架的视图。
35.图2是图1中的区域“a”的放大图。
36.图3是示出根据本公开的一个实施例在电池模块中的单元平台与电极引线之间的边界处形成绝缘粘合层的状态的视图。
37.图4是示出根据比较例的绝缘胶带的视图。
38.图5是根据本公开的一个实施例在电池模块中包括的多个电池单元和汇流排框架的分解立体图。
39.图6是示出图5的多个电池单元和汇流排框架组合的状态的立体图。
40.图7是包括在图6的电池模块中的电池单元的立体图。
41.图8是示出根据本公开的一个实施例的汇流排框架安装在电池单元堆上的结构的视图。
42.图9是图8中的区域“b”的放大图。
43.图10是示出图9的绝缘粘合层的布置被修改的实施例的视图。
44.图11至图14是示出根据本公开的另一实施例的制造电池模块的方法的视图。
具体实施方式
45.在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例，以使本领域技术人员可以容易地实现实施例。本公开可以以各种不同的方式修改，而不限于本文阐述的实施例。
46.将省略与描述无关的部分以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
47.此外，在附图中，为了便于描述而任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，本公开不
必限于附图所示。在附图中，为了清楚起见，放大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，放大了一些层和区域的厚度。
48.另外，应理解的是，当诸如层、膜、区域或板这样的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上并且也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接”在另一元件上时，则意味着不存在其他居间元件。此外，词语“上”或“上方”是指设置在参考部分上或下，并不一定意味着朝向重力相反方向而设置在参考部分的上侧。
49.此外，在整个说明书中，当部件被称为“包括”某个组件时，意味着它可以进一步包括其他组件，而不排除其他组件，除非另有说明。
50.此外，在整个说明书中，当称为“平面”时，是指从顶部观察目标部分；当称为“截面”时，是指从垂直切割的截面的侧面观察目标部分。
51.图3是示出根据本公开的一个实施例在电池模块中的单元平台与电极引线之间的边界处形成绝缘粘合层的状态的视图。图4是示出根据比较例的绝缘胶带的视图。
52.参考图3，在根据本实施例的电池模块中，绝缘粘合层530覆盖单元平台135和电极引线160之间的边界。绝缘粘合层530可以紧密接触由单元平台135和电极引线160形成的台阶部分(sp)。绝缘粘合层530由单组分液体粘合剂形成。就这一点而言，由于绝缘粘合层530使用液体粘合剂形成，因此相对于常规绝缘胶带而言可以改善粘合强度的可靠性。具体地，参考图4，作为比较例，在从电池单元10突出的单元平台30和从单元平台30突出的电极引线40之间形成绝缘胶带60。此时，如图4所示，由于单元平台30是挠性的，因此在单元平台30和绝缘胶带60之间的粘合强度可能会发生偏差，并且由于绝缘胶带60的脱离和流动现象，可能会出现绝缘胶带60的未附接部分b。另一方面，当根据本实施例形成绝缘粘合层530时，绝缘粘合层530紧密接触单元平台135和电极引线160之间的边界，因此，可以改善粘合可靠性。
53.另外，通过使用单组分液体粘合剂，可以消除两组分液体粘合剂所需的将原液和固化剂混合的步骤，从而降低成本。
54.图5是根据本公开的一个实施例在电池模块中包括的多个电池单元和汇流排框架的分解立体图。图6是示出图5的多个电池单元和汇流排框架组合的状态的立体图。图7是图6的电池模块中包括的电池单元的立体图。
55.参考图5和图6，根据本实施例的电池模块1000包括多个电池单元100和汇流排框架500。电池模块1000包括覆盖电池单元堆的顶盖400，并且汇流排框架500安装在顶盖400的两端。压缩垫200可以位于通过堆叠多个电池单元100而形成的电池单元堆的外部。从多个电池单元100中的每一个电池单元突出的电极接线片(未示出)延伸并连接到电极引线160，电极引线160可以插入形成在汇流排框架500上的引线槽510中。汇流排框架500包括设置在彼此不同的侧面上的第一汇流排框架和第二汇流排框架。
56.在下文中，将参考图7描述一个电池单元100的构造。
57.电池单元100是二次电池，并且可以被配置为袋型二次电池。可以设置多个电池单元100，并且可以将多个电池单元100堆叠在一起从而彼此电连接以形成电池单元堆。
58.多个电池单元100中的每个电池单元可以包括电极组件110、电池壳体130以及从电极组件110突出的电极引线160。
59.电极组件110可以由正极板、负极板、隔膜等构成。电池壳体130用于包装电极组件
110，并且可以由包括树脂层和金属层的层压片构成。电池壳体130可以包括壳体主体132和单元平台135。
60.壳体主体132可以容纳电极组件110。为此，壳体主体132设置有能够容纳电极组件110的容纳空间。单元平台135从壳体主体132延伸并且可以被密封以便密封电极组件110。电极引线160可以部分地在单元平台135的一侧突出，具体地，在单元平台135的前向( x轴方向)上突出。
61.电极引线160可以电连接到电极组件110。电极引线160可以被设置为一对，其包括负电极引线160a和正电极引线160b。一对电极引线160的一部分可以分别从电池壳体130的前向( x轴方向)和后向(
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x轴方向)突出到单元平台135外部。
62.上述电池单元100的结构是一个例子，构成电池单元堆的电池单元100的形状可以有多种变化。
63.再参考图5和图6，尽管未示出，汇流排框架500是包括在汇流排组件中的构造，并且汇流排组件可以覆盖多个电池单元100以电连接多个电池单元100的电极引线160。汇流排组件可以在电极引线160的突出方向(x轴方向)上覆盖多个电池单元100。
64.可以提供一对汇流排组件。一对汇流排组件可以分别覆盖电池单元，以将在多个电池单元100的前向( x轴方向)上突出的电极引线160和在多个电池单元100的后向(
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x轴方向)上突出的电极引线160电连接。
65.一对汇流排组件中的每一个汇流排组件除了包括汇流排框架500之外还可以包括汇流排(未示出)和单元连接板(未示出)。
66.汇流排框架500可以覆盖多个电池单元100的前向( x轴方向)或后向(
‑
x轴方向)。为此，可以将汇流排框架500设置为具有与多个电池单元100的前向( x轴方向)或后向(
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x轴方向)相对应的面积。
67.引线槽510使多个电池单元100的电极引线160穿过，并且可以沿着汇流排框架500的左右方向(y轴方向)较长地形成。引线槽510可以允许相邻的三个电池单元100的电极引线160的延伸部分能够穿过空腔。即，在本实施例中，彼此相邻的三个电池单元100的电极引线160延伸以形成一个电极引线160组，电极引线160组中包括的电极引线160穿过引线槽510，然后可以通过激光焊接与汇流排框架500的后表面处的汇流排电连接。彼此相邻的引线槽510使极性彼此不同的电极引线160穿过。换句话说，当彼此相邻的引线槽510中的一个引线槽510使正极的电极引线160穿过时，相邻引线槽510中的另一引线槽510可以使负极的电极引线160穿过。负极引线可以由铜形成，正极引线可以由铝形成。
68.可以提供多个引线槽510，并且可以将多个引线槽510布置成沿着汇流排框架500的竖直方向(z轴方向)彼此隔开预定距离。
69.在本实施方式中，在电池单元堆的与一个汇流排框架500相邻的一个侧表面上，电池单元100的电极引线的布置结构可以是负极引线和正极引线交替布置的结构。然而，这种交替布置的结构是一个示例，根据电池单元的串联和并联连接结构的设计改变，可以修改引线布置结构。另外，在本实施例中，描述了各自从三个电池单元100突出的电极引线160经延伸以形成一个电极引线160组，但这仅是示例，电池单元100的连接关系可以根据连接到正极引线和负极引线的电池单元100的布置而不同地改变。因此，其中电极引线160经延伸以形成一个电极引线160组的电池单元100的数量不限于三个，而是可以进行各种修改。
70.参考图3描述的绝缘粘合层530可以形成于上述电池模块1000中包括的单元平台135和电极引线160之间的边界处。下面，将参考图8和9详细描述在电池单元堆和汇流排框架之间形成绝缘粘合层530的状态。
71.图8是示出根据本公开的一个实施例将汇流排框架安装在电池单元堆上的结构的视图。图9是图8中的区域“b”的放大图。
72.图8的左上方视图为将汇流排框架500安装在电池单元堆105上的结构的从上方观察的平面图，左下方视图是从正面观察的结构的正视图，右视图是正视图的一部分的放大图。图9是图8中的区域“b”的放大图。
73.参考图8，形成了单元平台135，单元平台中的间隔沿着多个电池单元100中的每一个电池单元的电极引线160突出的方向变窄。此时，电极引线160的极性可以相同。汇流排框架500包括路径引导器260。在形成三个相邻电池单元100的每一个电池单元的电极引线160在其中延伸的单元平台135之前，路径引导器260用于引导以使电极引线160穿过引线槽510，并且路径引导器260可以形成在汇流排框架500的一侧上。具体地，汇流排框架500可以在其远离电池单元100的后表面内包括路径引导器260。
74.在穿过引线槽510之前，路径引导器260可以在汇流排框架500的后表面上形成预定的引导空间，使得三个电极引线160和包括其的壳体主体132的延伸部分彼此靠近。因此，参考图6所示的xyz坐标，引导空间的宽度可以从具有引线槽510的汇流排框架500的后向(
‑
x轴方向)朝向汇流排框架500的前向( x轴方向)变窄。
75.可以设置多个路径引导器260。这里，可以设置多个路径引导器260以对应于多个引线槽510的数量。由此，对于多个电池单元100中的每三个电池单元，相邻电极引线160形成一组，然后电极引线160经由相应的路径引导器260穿过引线槽510以形成电极引线160组。此时，绝缘粘合层530可以形成在单元平台135与电极引线160相交的边界处。绝缘粘合层530可以位于彼此相邻的电极引线160之间。彼此相邻且在其间插有绝缘粘合层530的电极引线160的极性可以相同。在路径引导件260中彼此相邻的路径引导件260之间可以形成至少一个绝缘粘合层530。
76.参考图8和图9，电极引线160插入形成在汇流排框架500上的引线槽510中，并且通过绝缘粘合层530，连接至彼此相邻的单元平台135的一端的电极引线160和另一端可以保持分离状态。
77.参考图9，从绝缘粘合层530的端部到电池单元100的端部的线性距离d1可以小于等于彼此相邻且绝缘粘合层530插入其间的第一电极引线160a和第二电极引线160b中的每一个从单元平台135突出的起始点到电池单元100的端部的线性距离中的较短线性距离d2。
78.形成电极引线160组的电极引线160的数量不限于三个，而是可以根据电池单元100的正极和负极的电极引线的布置进行修改。
79.图10是示出图9的绝缘粘合层的布置被修改的实施例的视图。
80.参考图10，根据本实施例的电池模块，示出了在一个电极引线160b的两侧分别形成绝缘粘合层530的状态。根据这种结构，在顺序堆叠在电池单元堆中的所有电池单元100上施加用于形成绝缘粘合层530的单组分液体粘合剂的步骤是不必要的，而是可以通过电池单元的翻转而将单组分液体粘合剂施加到一个电池单元100的两侧。这里，电极引线160包括第一电极引线160a、第二电极引线160b和位于第二电极引线160b下方的第三电极引
线。绝缘粘合层530包括位于第一电极引线160a和第二电极引线160b之间的第一绝缘粘合层530以及位于第二电极引线160b和第三电极引线之间的第二绝缘粘合层530。第一绝缘粘合层530和第二绝缘粘合层530均可与第二电极引线160b接触。
81.图11至图14是示出根据本公开的另一实施方式的制造电池模块的方法的视图。
82.参考图11，根据本实施例的制造电池模块的方法包括在一个电池单元100的一个表面100a上布置喷射阀700，该喷射阀是单组分液体粘合剂的供应部的示例。
83.参考图12，根据本实施例的制造电池模块的方法包括：经由喷射阀700，在与电池单元100的一个表面100a相同的平面上，在单元平台135和电极引线160之间的边界处形成单组分液体粘合剂530p。对于单组分液体粘合剂530p，期望使用具有一定粘度的材料，以便在施加之后减少初始固化之前的流动问题。为了确定具有一定粘度的材料，可以考虑能够控制工艺中的污染和涂层厚度的粘度。在根据本实施例的单组分液体粘合剂中，由于在溶剂固化之后仅聚合物100％保留，因此它不会与单元平台分离，并且可以保持初始结合位置。相反，在常规绝缘胶带中，粘合剂组分的固形物被施加到基膜上，并且当单元平台的形状改变时，由于基膜的刚性，很难100％紧密地粘合到单元平台的表面。
84.参考图13，根据本实施例的制造电池模块的方法包括将电池单元100翻转180度，使得电池单元100的另一表面100b朝向喷射阀700。
85.参考图14，根据本实施例的制造电池模块的方法包括：经由喷射阀700，在与电池单元100的另一表面100b相同的平面上，在单元平台135和电极引线160之间的边界处形成单组分液体粘合剂530p。
86.在不进行图13和图14的步骤的情况下，在如图12中描述的形成单组分液体粘合剂530p以形成上述绝缘粘合层530之后，堆叠多个电池单元以形成电池单元堆，并且将电池单元堆连接至汇流排框架。由此，可以制造具有图9所示形式的电池模块。
87.在通过包括图11至图14中描述的所有步骤形成单组分液体粘合剂530p以形成上述绝缘粘合层530之后，堆叠多个电池单元以形成电池单元堆，并且将电池单元堆连接至汇流排框架。由此，可以制造具有图10所示形式的电池模块。此时，参考图11至图14描述的形成单组分液体粘合剂530p的步骤可以被部分地应用，而不是应用于所有的多个电池单元中。例如，可以在多个电池单元的每两个电池单元中，在一个电池单元的两个表面上形成单组分液体粘合剂530p。
88.尽管上面使用喷射阀施加方法描述了本公开，但是本公开不限于此，也可以通过喷涂法或移印法来施加单组分液体粘合剂。喷射阀方法的优点是能够仅施加在所需位置上。在喷涂法中，不仅可以施加在所需位置上，而且可以施加更薄的厚度。与喷涂法相比，移印法可以以相同的方式施加在所需的位置，并且可以施加更薄的厚度。在喷射阀方法中，施加的宽度可以比喷涂法更小，且与移印法不同，不需要紫外线固化步骤。
89.尽管上面已经详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，本领域技术人员使用所附权利要求书中限定的本公开的基本概念进行的各种修改和改进也属于权利范围。
90.附图标记
91.135：单元平台
92.160：电极引线
93.500：汇流排框架
94.530：绝缘粘合层
95.530p：单组分液体粘合剂