电池模块和包括该电池模块的电池组的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年4月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0013279号权益，通过引用将上述韩国专利申请的全部公开内容结合在此。
3.本公开内容涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种确保绝缘性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。


背景技术：

4.作为诸如移动装置和电动车辆之类的各种产品中的能源，二次电池已引起很多关注。二次电池是能够替代使用现有使用化石燃料的产品的有效能源，并且因为它不会由于能源使用而产生副产物，所以作为环境友好能源而备受关注。
5.近来，随着对大容量二次电池结构的需求不断增加，包括利用二次电池作为储能源，对多模块结构的电池组的需求不断增加，多模块结构是其中多个二次电池串联/并联连接的电池模块的组合体。
6.另外，当串联/并联连接多个电池单元以构造电池组时，通常首先配置由至少一个电池单元构成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并且添加其他部件来构造电池组。
7.这种电池模块可包括堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠体、用于容纳电池单元堆叠体的框架、以及用于覆盖电池单元堆叠体的前表面和后表面的端板。
8.图1是示出常规电池模块的外观的分解透视图。图2是示出对图1的常规电池模块添加绝缘构件的状态的分解透视图。图3是示出图2的绝缘构件安装在框架的内表面上的状态的示图。
9.参照图1，常规电池模块包括：堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠体10；形成在上表面、下表面、左表面和右表面上以容纳电池单元堆叠体10的框架20；用于覆盖电池单元堆叠体10的上表面的上板12；以及用于覆盖电池单元堆叠体10的前表面和后表面的端板14。电池模块是堆叠有多个电池单元的单元堆叠体(cell stack)结构，其暴露在被施加高电流和高电压的使用环境下，由于安全原因，必须确保电池单元堆叠体与外部框架之间的绝缘性能。因此，在图1中所示的电池模块的情况下，难以确保绝缘性能。
10.因而，如图2和图3中所示，绝缘构件30被布置在框架20的内表面上，即，被布置在堆叠有多个电池单元11的电池单元堆叠体10与框架20之间，从而切断电池单元堆叠体10与外部之间的电连接。在这种情况下，绝缘构件30可由绝缘片、绝缘垫或绝缘带形成，但是由于作为单独的部件添加绝缘构件30，所以存在电池模块的能量密度降低的问题。此外，在将绝缘构件30定位在电池单元堆叠体10与框架20之间的过程中，存在组装变得困难的问题。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本公开内容的目的是提供一种无需额外部件就能够确保绝缘性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。
13.然而，本公开内容的实施方式要解决的技术问题不限于上述问题，能够在本公开内容所包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
14.技术方案
15.为了实现上述目的，本公开内容的一个实施方式提供了一种电池模块和包括该电池模块的电池组，所述电池模块包括：堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠体；形成在上表面、下表面、左表面和右表面上以容纳所述电池单元堆叠体的框架；以及形成在所述框架的内侧的上表面、下表面、左表面和右表面上的绝缘涂层，其中在所述框架的内侧的所述下表面上形成有与所述电池单元堆叠体的底部形状对应的多个凹槽，并且其中所述绝缘涂层的下表面形成为涂覆在所述多个凹槽的上表面上。
16.所述电池模块可进一步包括形成在所述电池单元堆叠体的下部与所述框架及所述绝缘涂层之间的导热树脂层。
17.在所述框架的下表面和所述绝缘涂层的下表面中可形成有注入孔，并且可通过所述注入孔注入导热树脂。
18.所述的电池模块可进一步包括用于覆盖所述绝缘涂层的绝缘涂层保护层。
19.所述绝缘涂层的上表面和下表面可比所述绝缘涂层的左表面和右表面厚。
20.所述绝缘涂层可以是通过涂覆环氧树脂、聚酯或粉末形成的。
21.所述绝缘涂层可被涂覆为50至300微米的厚度。
22.所述电池模块可进一步包括用于覆盖所述电池单元堆叠体的前表面和后表面的端板。
23.所述电池模块可进一步包括用于覆盖所述电池单元堆叠体的上表面的上板，其中所述绝缘涂层的上表面可形成在所述框架与所述上板之间。
24.有益效果
25.根据本公开内容实施方式的电池模块和包括该电池模块的电池组仅通过在框架内侧涂覆绝缘涂层而无需额外部件来提供确保绝缘性能的效果。
26.此外，根据本公开内容实施方式的电池模块和包括该电池模块的电池组可仅通过涂覆来确保绝缘性能，从而提高能量密度，降低制造成本，并且提高电池模块的组装特性。
27.本公开内容实施方式的效果不限于上述效果，本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解上面未提及的其他效果。
附图说明
28.图1是示出常规电池模块的外观的分解透视图。
29.图2是示出对图1的常规电池模块添加绝缘构件的状态的分解透视图。
30.图3是示出图2的绝缘构件安装在框架的内表面上的状态的示图。
31.图4是示出根据本公开内容一实施方式的电池模块的分解透视图。
32.图5是示出根据本公开内容一实施方式的绝缘涂层的分解透视图。
33.图6是示出根据本公开内容一实施方式的形成在框架中的注入孔的透视图。
34.图7是示出根据本公开内容另一实施方式的截取自图5的部分a的绝缘涂层的分解
透视图。
35.图8是示出根据本公开内容又一实施方式的截取自图5的部分a的绝缘涂层的分解透视图。
具体实施方式
36.应当理解，下面将描述的示例性实施方式是举例说明的描述以帮助理解本公开内容，本公开内容可被各种修改以与本文描述的示例性实施方式不同地实施。然而，在本公开内容的描述中，当确定公知功能或组成元件的具体描述和图示会不必要地模糊本公开内容的主题时，将省略这些具体描述和图示。此外，为了帮助理解本公开内容，没有基于实际比例来示出附图，而是组成元件的部分的尺寸可被夸大。
37.如本文所使用的，诸如第一、第二等的术语可用于描述各种部件，这些部件不受术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一个部件。
38.此外，本文中使用的术语仅用于描述具体示例性实施方式，而并非旨在限制本公开内容的范围。如果在上下文中没有明确相反的含义，则单数形式可包括复数形式。在本公开内容中，诸如“包括”和“包含”之类的术语在本公开内容中应被理解为指定包括这种特征、数量、操作、元件、部件或其组合，并且不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、元件、部件或其组合的可能性。
39.下文中，将参照图4至图6描述根据本公开内容一实施方式的形成有绝缘涂层的电池模块。
40.图4是示出根据本公开内容一实施方式的电池模块的分解透视图。图5是示出根据本公开内容一实施方式的绝缘涂层的分解透视图。图6是示出根据本公开内容一实施方式的形成在框架中的注入孔的透视图。
41.参照图4至图6，根据本公开内容一实施方式的电池模块包括：堆叠有多个电池单元110的电池单元堆叠体100；形成在上表面、下表面、左表面和右表面上以容纳电池单元堆叠体100的框架200；以及形成在框架200的内侧的上表面、下表面、左表面和右表面上的绝缘涂层400，其中在框架200的内侧的下表面上形成有与电池单元堆叠体100的底部形状对应的多个凹槽210，并且其中绝缘涂层400的下表面420可形成为涂覆在多个凹槽210的上表面上。
42.电池单元110是二次电池并且可配置为袋型二次电池。电池单元110可由多个电池单元构成，并且多个电池单元110可彼此堆叠而在它们之间进行电连接，从而形成电池单元堆叠体100。多个电池单元的每一个可包括电极组件、电池壳体、以及从电极组件突出的电极引线。
43.框架200可形成在上表面、下表面、左表面和右表面上以覆盖电池单元堆叠体100的上表面、下表面、左表面和右表面。容纳在框架200内部的电池单元堆叠体100可被框架200物理地保护。
44.汇流条框架130可形成在电池单元堆叠体100的前表面和后表面上。在汇流条框架130的外表面上可形成多个汇流条，并且从多个电池单元110突出的电极引线可形成为与多个汇流条接触。因此，汇流条框架130可将多个电池单元110和外部电源电连接。
45.上板120可形成在电池单元堆叠体100的上表面上以覆盖电池单元堆叠体100。上
板120可从电池单元堆叠体100的上侧连接汇流条框架130。汇流条框架130可结合至上板的前端和后端。上板120和汇流条框架130可通过铰链结合。因此，在将上板120安放在电池单元堆叠体100的上表面上之后，连接至上板120的前端和后端的汇流条框架130围绕铰链轴旋转，使得汇流条框架130可结合至电池单元堆叠体100的前表面和后表面。稍后描述的绝缘涂层的上表面410可形成在框架200与上板120之间。
46.以电池单元堆叠体100为基准，端板300可分别形成在汇流条框架130的外侧，从而覆盖电池单元堆叠体100的前表面和后表面以及汇流条框架130。端板300保护汇流条框架130、电池单元堆叠体100以及与之连接的各种电气设备免受外部冲击，并且引导电池单元堆叠体100与外部电源之间的电连接。
47.根据本公开内容一实施方式，在框架200的内侧的上表面、下表面、左表面和右表面上形成有绝缘涂层400。在框架200与电池单元堆叠体100之间可形成绝缘涂层400，从而切断电池单元堆叠体100与外部之间的电连接。通常，在框体200与电池单元堆叠体100之间布置诸如绝缘片、绝缘垫和绝缘带之类的绝缘构件来执行电池单元堆叠体100与框架200之间的绝缘功能。然而，如果作为单独的部件添加绝缘构件，则存在电池模块的能量密度会降低的顾虑，并且需要单独的组装绝缘构件的工序。
48.因此，根据本公开内容一实施方式，可仅通过在框架200的内表面上涂覆绝缘材料的工序来确保电池单元堆叠体100与框架200之间的绝缘性能。此外，由于不需要为了绝缘而插入单独的部件，所以可提高电池模块的能量密度，可提高组装特性，并且可降低组装成本。
49.根据本公开内容一实施方式，可通过涂覆环氧树脂、聚酯、或粉末形成绝缘涂层400。此外，考虑到能量密度，绝缘涂层400可被涂覆为50至300微米的厚度。
50.可通过将导热树脂注入到框架200的下表面，在电池单元堆叠体100的下部与框架200及绝缘涂层400之间形成导热树脂层500。
51.在框架200的内侧的下表面上形成有与电池单元堆叠体100的底部形状对应的多个凹槽210。由于在框架200的下表面上形成多个凹槽210，所以整体上增强了框架200的刚性，并且可减少用于形成导热树脂层500的导热树脂的注入量。此外，因为仅在框架200的下表面上形成多个凹槽210，所以提供了能够防止电池单元堆叠体100、上板120、汇流条框架130等被反向地组装在框架200内部的现象的效果。绝缘涂层400可形成为涂覆在多个凹槽210的上表面上。
52.参照图6，可在框架200的下表面和绝缘涂层400的下表面中形成注入孔600。导热树脂可通过注入孔600注入到框架200中，从而在框架200的下表面的空间中形成导热树脂层500。可穿过框架200的下表面、多个凹槽210和绝缘涂层400形成注入孔600。
53.下文中，将参照图4和图7描述根据本公开内容另一实施方式的绝缘涂层。
54.图4是示出根据本公开内容一实施方式的电池模块的分解透视图。图7是示出根据本公开内容另一实施方式的截取自图5的部分a的绝缘涂层的分解透视图。
55.绝缘涂层400可由绝缘涂层的上表面410、下表面420、以及左表面和右表面430形成。在这种情况下，绝缘涂层的上表面410和下表面420的厚度w1可比绝缘涂层的左表面和右表面430的厚度w2厚。
56.在框架200的内侧的下表面上形成有多个凹槽210，并且上板120形成在框架200的
内侧的上表面，使得当电池单元堆叠体100和安装在电池单元堆叠体100的上端的上板120插入到形成有绝缘涂层400的框架200中时，由于电池单元堆叠体100和上板120与框架200的内侧的上下表面之间的摩擦，存在绝缘涂层的上表面410和绝缘涂层的下表面420的一部分会因偏移现象而剥离或不均匀地形成的顾虑。
57.因而，根据本公开内容另一实施方式，为了将由于摩擦而导致的剥离或不均匀性的可能性最小化，绝缘涂层的上表面410和绝缘涂层的下表面420的厚度w1形成为比绝缘涂层的左表面和右表面430的厚度w2厚，从而可保护绝缘涂层400并且不会劣化绝缘涂层400的绝缘性能。
58.下文中，将参照图4和图8描述根据本公开内容又一实施方式的绝缘涂层。
59.图4是示出了根据本公开的实施方式的电池模块的分解透视图。图8是示出根据本公开内容又一实施方式的截取自图5的部分a的绝缘涂层的分解透视图。
60.参照图8，本公开内容另一实施方式可进一步包括用于覆盖绝缘涂层400的绝缘涂层保护层700。
61.当诸如电池单元堆叠体100、汇流条框架130和上板120之类的部件插入到形成有绝缘涂层400的框架200中时，存在由于绝缘涂层400与被插入的部件之间的摩擦而导致绝缘涂层400被损坏的问题。然而，本公开内容另一实施方式可进一步包括形成为覆盖绝缘涂层400的绝缘涂层保护层700。通过绝缘涂层保护层700，可在电池模块的组装过程中保护绝缘涂层400免于与这些部件的摩擦，可确保电池模块的绝缘性能，并且绝缘涂层保护层700可通过其自身的绝缘性能进一步增强电池模块的绝缘性能。
62.上述电池模块可包括在电池组中。电池组可具有其中一个或更多个根据该实施方式的电池模块被汇集并且与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(battery management system；bms)以及冷却装置封装在一起的结构。
63.上述电池模块或包括该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、电动汽车、混合动力汽车之类的交通工具，但是本公开内容不限于此，可应用于能够使用电池模块或包括该电池模块的电池组的各种装置。
64.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所附权利要求书中限定的本公开内容的基本构思的各种修改和改进也属于权利的范围。
65.参考标号说明
66.100：电池单元堆叠体
67.110：电池单元
68.120：上板
69.130：汇流条框架
70.200：框架
71.210：多个凹槽
72.300：端板
73.400：绝缘涂层
74.410：绝缘涂层的上表面
75.420：绝缘涂层的下表面
76.430：绝缘涂层的左表面和右表面
77.500：导热树脂层
78.600：注入孔
79.700：绝缘涂层保护层。