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2020年4月24日向韩国知识产权局提交的申请号为no.10-2020-0049877的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。
3.本发明涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有改进的刚性的电池模块和包括该电池模块的电池组。


背景技术：

4.随着技术的发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。特别是，二次电池作为诸如电动自行车、电动汽车和混合动力电动汽车的电动设备以及诸如移动电话、数码相机、膝上型计算机和可穿戴设备的移动设备的能源而备受关注。
5.虽然每设备一个、两个或三个电池电芯用于小型移动设备，但诸如汽车的中型和大型设备需要高功率/大容量。因此，使用多个电池电芯彼此电连接的中型或大型电池模块。
6.由于中型和大型电池模块优选以尽可能小的尺寸和重量制造，因此可以以高集成度堆叠并且具有小的重量容量比的棱柱电池和袋型电池主要用作中型和大型电池模块中的电池电芯。另一方面，为了保护电池电芯堆免受外部冲击、热或振动的影响，电池模块可以包括框架构件，该框架构件的前表面和后表面在内部空间中开口以用于容纳电池电芯堆。此外，在电池模块中，为了将多个电池电芯安装在框架构件内，需要增加框架构件的刚性以承受多个电池电芯的重量。


技术实现要素：

7.技术问题
8.本发明要解决的目的是提供一种具有改进的框架构件的刚性的电池模块和包括该电池模块的电池组。
9.本发明的技术目的不限于上述目的，本领域普通技术人员将通过以下描述清楚地理解其他未提及的目的。
10.技术方案
11.根据本发明的实施方式的一种电池模块，所述电池模块包括：电池电芯堆叠构件，在所述电池电芯堆叠构件中堆叠多个电池电芯；汇流条框架，所述汇流条框架分别连接到所述电池电芯堆叠构件的前表面和后表面；以及框架构件，所述框架构件容纳所述汇流条框架安装到的电池电芯堆叠构件，其中，框架构件的底部的一侧包括至少两个台阶区域，至少两个台阶区域在与电池电芯堆叠的方向相同的方向上间隔开，并且汇流条框架包括支承单元，所述支承单元定位成与台阶区域相对应。
12.朝向台阶区域延伸的突出部可以被形成在电池电芯的端部处，并且汇流条框架的支承单元可以定位在突出部与台阶区域之间。
13.支承单元可以从所述汇流条框架沿与电池电芯的堆叠方向垂直的方向延伸，支承单元可以包括与多个台阶区域相对应的多个台阶部，并且所述多个台阶部可以被形成为沿电池电芯的堆叠方向间隔开。
14.支承部可以包括与突出部的侧面接触的第一表面和与突出部的下表面接触的第二表面。
15.台阶区域可以凹入地形成为与第一表面和第二表面相对应。
16.支承单元可以包括安装到台阶区域的台阶部和设置在彼此相邻的台阶部之间的支承部，并且支承部和台阶部可以形成为波浪形。
17.电池电芯的厚度可以大于突出部的厚度。
18.台阶区域可以包括第一台阶区域和第二台阶区域，并且第一台阶区域和第二台阶区域之间的距离可以与电池电芯的厚度和突出部的厚度的差相对应。
19.框架构件的下表面可以包括第一部分和第二部分，台阶区域可以与第一部分相对应，但是第一部分的厚度可以比第二部分薄。
20.框架构件可以包括覆盖电池电芯堆叠构件的下部和两侧的下框架和覆盖电池电芯堆叠构件的上表面的上板。
21.多个台阶区域可以形成在下框架的一侧处，并且沿着电池电芯的堆叠方向较长地延伸的一个台阶部可以被形成在下框架的另一侧处。
22.结合有冷却口的突出部可以分别形成在沿着电池电芯的堆叠方向较长地延伸的一个台阶部的两端处。
23.一种根据本发明的实施方式的电池组，所述电池组包括上述电池模块。
24.有益效果
25.根据一个实施方式，通过在安装有汇流条框架的支承部的框架构件区域中形成多个台阶区域，可以在保护电池电芯的突出部的同时确保绝缘性能并减小导热树脂的厚度。
26.另外，通过在大面积模块中形成多个台阶区域并且在多个台阶区域位置处安装汇流条框架，可以确保框架构件的刚性。
27.本技术的效果不限于上述效果，本技术所属技术领域的普通技术人员通过说明书和附图将清楚地理解未提及的效果。
附图说明
28.图1是示出根据本发明的实施方式的电池模块的分解立体图。
29.图2是示出构成图1的电池模块的构成元件联接的状态的立体图。
30.图3是示出根据本发明的实施方式的袋型电池的立体图。
31.图4是示出根据本发明的实施方式的汇流条框架的立体图。
32.图5是示出沿图2的yz平面截取的一些截面的图
33.图6是示出根据本发明的实施方式的下框架的立体图。
34.图7是沿着图6的切割线a-a’截取的截面图。
35.图8是沿着图2的xy平面截取的截面图。
36.图9是沿图8的区域a的切割线b-b’截取的截面图。
37.图10是示出根据本发明的另一实施方式的下框架的立体图。
38.图11是示出根据比较例的电池模块中的汇流条框架的图。
39.图12是示出根据比较例的电池模块中的下框架的图。
40.图13是沿着根据比较例的电池模块的xy平面截取的截面图。
41.图14是沿图13的区域b的切割线c-c’截取的截面图。
具体实施方式
42.下面将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施方式。正如本领域的技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式来修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。
43.为了阐明本发明，将省略与描述无关的部分。整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
44.此外，为了便于理解和描述，附图中所示的每个部件的尺寸和厚度是任意的，但本发明不限于此。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、板、区域等的厚度。另外，在附图中，为了便于理解和描述，夸大了一些层和区域的厚度。
45.此外，除非有相反的明确描述，否则“包括(comprise)”一词以及诸如“包括有(comprises)”或“包括了(comprising)”的变体将被理解为暗示包含所述元素但不排除任何其他元素。
46.此外，在本说明书中，短语“在平面上”是指从上方观察对象部分的情况，并且短语“在截面上”是指当从侧面观察通过垂直切割对象部分截取的截面的情况。
47.在下文中，将描述根据本技术的实施方式的用于二次电池的电极。然而，将基于电池模块的前表面和后表面中的前侧进行描述，但是描述不限于此，并且即使在后表面的情况下也可以以相同或相似的内容进行描述。
48.图1是示出根据本发明的实施方式的电池模块的分解立体图。图2是示出构成图1的电池模块的构成元件联接的状态的立体图。图3是示出根据本发明的实施方式的袋型电池的立体图。
49.参照图1和图2，根据本实施方式的电池模块100可以包括：电池电芯堆叠构件120，在所述电池电芯堆叠构件120中，多个电池电芯110沿一个方向堆叠；框架构件200，所述框架构件200容纳电池电芯堆叠构件120；端板230，所述端板230覆盖所述电池电芯堆叠构件的前表面和后表面；以及汇流条框架400，所述汇流条框架400被形成在端板230与电池电芯堆叠构件120的前表面和后表面之间。框架构件200可以包括覆盖电池电芯堆叠构件120的下部和两侧的下框架210和覆盖电池电芯堆叠构件120的上表面的上板220。此外，根据本实施方式的电池模块100还可以包括形成在下框架210下方的散热器300，以冷却电池电芯堆叠构件120。
50.然而，如果需要，可以省略形成在下框架210的下表面上的散热器300。此外，下框架210和上板220的形状不限于此，并且也可以替换为另一形状的框架，诸如，除了l形框架或电池电芯堆叠构件120的前表面和后表面以外，覆盖其余四个表面的单框架。
51.参照图1和图3，优选地，多个电池电芯110在电池电芯堆叠构件120中沿一个方向堆叠并且电池电芯110是袋型电池电芯。根据实施方式的电池电芯110具有这样的结构，其中，彼此面对的电极引线115分别在电池主体113的两端突出。此外，当电极组件(未示出)被
容纳到包括电池主体113的电池壳117中时，电池电芯110可以被制造成袋型。
52.此外，电池电芯110包括：连接部119，所述连接部119是沿边缘延伸的区域；以及电池电芯110的突出部110p，所述突出部110p被称为蝙蝠耳，所述突出部110p可以形成在连接部119的端部处。所述突出部110p可以形成在连接部119的两端中的至少一端处，并且可以沿与连接部119延伸的方向垂直的方向突出。突出部110p卡在形成在下框架的一侧上的台阶区域中，这将在后面描述，从而防止电池电芯110因外部冲击而移动。具体地，电池电芯110是袋型电池电芯并且电池主体113的厚度可以大于突出部110p的厚度。
53.关于根据本实施方式的电池电芯110的突出部110p，可以通过汇流条框架400和框架构件200的结构特征来增加框架构件200的刚性。因为，在过去，安装在下框架210上的电池电芯堆叠构件120的重量不大，但是最近需要在一个电池模块中安装包括比现有电池模块更多的电池电芯的电池电芯堆叠构件以将电池模块100形成为大面积模块。这里，在大面积模块的情况下，电池模块的水平方向长度变得相对较长。电池模块的水平方向上的长度可以是指电池电芯堆叠方向上的长度。
54.因此，与现有技术不同，出现了电池电芯堆叠构件120的重量问题。这是因为在大面积模块中，随着更多的电池电芯110堆叠在一个电池模块100中，框架构件200的中心部分变得脆弱。因此，详细描述了根据本发明的实施方式的包括汇流条框架300和框架构件200的电池模块100，其中，刚性增加以应用于大面积电池模块。
55.图4是示出根据本发明的实施方式的汇流条框架的立体图。图5是示出沿图2的yz平面截取的一些截面图的图。
56.参照图4和图5，根据本实施方式的汇流条框架400包括：主框架400m，所述主框架400m覆盖图1的电池电芯堆叠构件120的前表面和后表面；以及支承单元400l，所述支承单元400l在主框架400m下方延伸并突出。支承单元400l可以具有从汇流条框架400沿电池电芯堆叠构件120所在的方向延伸的l形。此外，支承单元400l可以通过在汇流条框架400下方沿汇流条框架400的长度方向(x轴方向)延伸而形成。支承单元400l可以与汇流条框架400一体形成，或者可以单独制造并附接到汇流条框架400的下部。
57.如图5所示，支承单元400l可以具有围绕形成在电池电芯110中的突出部110p中的至少一个区域的形状。支承单元400l可以具有分别围绕在多个电池电芯110堆叠时定位的多个突出部110p的至少一个区域的形状。根据本实施方式的支承单元400l沿着电池电芯堆叠构件120的堆叠方向延伸，但是可以具有根据电池电芯110的突出部110p的形状部分地形成台阶的形状。
58.具体地，根据本实施方式的支承单元400l(如图4所示)可以包括支承部401l和形成在彼此相邻的支承部401l之间的台阶部402l。支承部401l可以与突出部110p的侧面接触，并且台阶部402l可以与突出部110p的下部接触。根据本实施方式的突出部110p的侧面可以被部分地切割成当从截面观察时具有凹入形状，并且支承单元400l的l形部可以与该凹入形状相对应。
59.支承部401l和台阶部402l可以形成为与突出部110p的形状相对应的形状。特别是，支承部401l可以具有与突出部110p的两侧相对应的形状，并且台阶部402l可以具有与突出部110p的下部的形状相对应的形状。另外，支承部401l和台阶部402l可以形成为与突出部110p的形状相对应的长度。特别是，支承部401l可以形成为与突出部110p的两侧相对
应的长度，并且台阶部402l可以形成为与突出部110p的下部的形状相对应的长度。支承部401l和台阶部402l可以形成波浪形。
60.因此，支承单元400l的支承部401l和台阶部402l可以包裹突出部110p的侧面和底部，从而可以减小电池电芯110的没有形成突出部110p的电池主体113和对应于框架构件200的底部的下框架210之间的空的空间。此外，可以有效地保护形成在电池电芯110中的突出部110p免受外部冲击影响。此外，可以有效地确保形成在电池电芯110中的突出部100p的绝缘性能。此外，由于支承单元400l中包括的支承部401l支承形成在电池电芯110中的突出部110p，因此可以更加确保模块框架200的刚性。
61.图6是示出根据本发明的实施方式的下框架的立体图。
62.图7是沿着图6的切割线a-a’截取的截面图。图8是沿着图2的xy平面截取的截面图。图9是沿图8的区域a的切割线b-b’截取的截面图。
63.参照图1、图2和图6，下框架210包括覆盖电池电芯堆叠构件120的侧面的侧表面部210a、覆盖电池电芯堆叠构件120的下表面的底部210b、覆盖汇流条框架400的定位在电池电芯堆叠构件120的前部处的支承单元400l的第一侧部210c、以及覆盖流条框架400的定位在电池电芯堆叠构件120的后部处的支承部(未示出)的第二侧部210d。特别是，下框架210的下表面包括底部210b、第一侧部210c和第二侧部210d，但是第一侧部210c和第二侧部210d中的至少一者可以形成为比底部210b的厚度薄。
64.这里，第一侧部210c和第二侧部210d可以具有不同的形状。例如，参照图1和图5，当散热器300被形成在下框架210的下表面上时，用于允许散热器300内部的制冷剂流出散热器的冷却口(未示出)可以被形成在第二侧部210d上。因此，第二侧部210d可以具有两端沿电池模块100的长度方向(y轴方向)延伸的突出部，使得冷却口(未示出)可以被形成在电池模块100中。在这种情况下，考虑到冷却口(未示出)被形成在第二侧部210d中的事实，可以在第二侧部210d与底部210b接触的部分中形成台阶。形成在第二侧部210d中的台阶可以形成为沿x轴方向较长。因此，第二侧部210d可以容易地与冷却口结合，并且也可以简化处理过程。
65.参照图1、图6和图7，在第一侧部210c中，形成至少两个台阶区域215，并且在两个台阶区域215之间形成突出区域216。台阶区域215和突出区域216可以沿与电池电芯堆叠的方向相同的方向交替地布置。
66.参照图7、图8和图9，台阶区域215和突出区域216可以形成为与汇流条框架400的支承单元400l相对应的形状。特别是，台阶区域215可以由与支承单元400l的支承部401l和台阶部402l相对应的形状形成，并且突出区域216可以由与设置在支承单元400l的相邻支承部401l之间的突出部相对应的形状形成。因此，台阶区域215可以与支承单元400l的支承部401l和台阶部402l相对应地凹入地形成。
67.另外，台阶区域215的宽度w1可以具有与电池电芯110的突出部110p的宽度和/或支承单元400l的台阶部402l的宽度相对应的长度。此外，突出区域216的宽度w2可以与两个台阶区域215彼此间隔开的长度相对应。具体地，突出区域216的宽度w2可以与电池电芯110的电池主体113的厚度与突出部110p的厚度之间的差相对应。
68.此外，台阶区域215的高度h2可以具有与从第一侧部210c的高度h1除去电池电芯110的突出部110p的长度而得到的长度相对应的长度。此外，台阶区域215的高度h2可以具
有与从第一侧部210c的高度h1除去支承单元400l的支承部401l的长度而得到的长度相对应的长度。在这种情况下，第一侧部210c的高度可以与中心部210b的高度相同，或者即使第一侧部210c的高度小于底部210b的高度，也可以大于台阶区域215的高度h2。
69.因此，汇流条框架400的支承单元400l包裹电池电芯110的突出部110p和电池主体113的下部，使得可以确保对电池电芯110的突出部110p的保护和绝缘性能。此外，下框架210可以另外地固定导热树脂或者底部210b可以定位在第一侧部210c中的空间，从而增加下框架210的刚性。
70.图10是示出根据本发明的另一实施方式的下框架的立体图。关于图10的实施方式，省略了电池模块100的构造中与上述内容相同的内容，并且主要描述下框架210的第二侧部210d。
71.参照图1和图10，下框架210的第二侧部210d可以被构造成与第一侧部210c相同的形状。此外，汇流条框架400的位于电池电芯堆叠构件110(未示出)后部的支承部也可以形成为与汇流条框架400的位于电池电芯堆叠构件110的前部的支承单元400l相同的形状。因此，在下框架210中，通过第一侧部210c和第二侧部210d固定的导热树脂或可以底部210b所在的空间可以扩大，使得下框架210的刚性可以更高。
72.在下文中，与比较例相比，对根据本发明的实施方式的电池模块100中包括的汇流条框架400和下部框架210进行详细描述。
73.图11是示出根据比较例的电池模块中的汇流条框架的图。图12是示出根据比较例的电池模块中的下框架的图。图13是沿着根据比较例的电池模块的xy平面截取的截面图。图14是沿图13的区域b的切割线c-c’截取的截面图。
74.参照图11至图14，根据比较例的电池模块10包括：电池电芯堆叠构件12，在所述电池电芯堆叠构件12中，多个电池电芯11沿一个方向堆叠；下框架21，所述下框架21容纳电池电芯堆叠构件12；上板(未示出)，所述上板覆盖所述电池电芯堆叠构件的上表面；端板23，所述端板23覆盖所述电池电芯堆叠构件的前表面和后表面；以及汇流条框架40，所述汇流条框架40被形成在电池电芯堆叠构件12的前表面和后表面与端板23之间。
75.参照图11，在根据比较例的汇流条框架40中，形成有用于保护电池电芯11的突出部11p的支承部40l，并且支承部40l沿汇流条框架40的具有直线形状的长度方向延伸。参照图12，在根据比较例的下框架21中，下表面包括中心部21b、第一侧部21c和第二侧部21d，并且第一侧部21c和第二侧部21d被形成为比底部21b的厚度薄，从而形成台阶区域。
76.然而，当比较图9和图14时，根据比较例的电池模块10具有位于两个突出部11p之间的空的空间21p。由于电池主体13的下部和支承部40l被突出部11p的长度分开，所以形成了空的空间21p。也就是说，在根据比较例的电池模块10中，支承部40l仅与突出部11p的下表面接触，从而不够充分地执行支承部40l对突出部11p的保护。此外，由于支承部40l，下框架21不能延伸到空的空间21p，因此第一侧部21c和第二侧部21d的整个区域被形成为比底部21b的厚度薄，从而降低下框架21的刚性。因此，根据比较例的电池模块10包括刚性低的下框架，并且电池模块10难以形成大面积模块。
77.相比之下，如上所述，根据图1至图10中描述的实施方式的电池模块具有在确保电池电芯110的突出部110p的保护和绝缘性能的同时增加下框架210的刚性的效果。
78.尽管已经结合目前认为是实际的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明
不限于所公开的实施方式。相反，它旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
79.附图标记描述
80.110：电池电芯
81.120：电池电芯堆叠构件
82.210：模块框架
83.400：汇流条框架