电池模块及包括该电池模块的电池组和车辆的制作方法

1.本技术要求于2020年10月6日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2020-0129001的优先权，其公开内容以引用方式并入本文中。
2.本公开涉及一种电池模块、包括该电池模块的电池组及车辆，并且更具体地说，涉及一种能够防止压力施加到电极引线的电池模块、包括该电池模块的电池组和车辆。


背景技术：

3.随着移动装置的技术发展和需求的增加，对于作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。尽管镍镉电池或氢离子电池已经被用作相关技术的二次电池，但是该电池由于与镍基二次电池相比几乎没有记忆效应，因此最近已经广泛使用自由充放电、具有非常低的自放电率、并且具有高能量密度的锂二次电池。
4.这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在电极组件中设置有分别涂布有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，隔膜置于正极板和负极板之间；以及护套材料，(即，电池壳体)，其将组件与电解质溶液一起密封和容纳。
5.锂二次电池包括正极、负极、置于它们之间的隔膜、以及电解质，并且根据使用的正极活性材料和负极活性材料包括锂离子电池(lib)、聚合物锂离子电池(plib)等。通常，锂二次电池的电极是通过将正极活性材料或负极活性材料涂布在诸如铝或铜片、网、膜、箔之类的集流体上，然后干燥正极活性材料或负极活性材料而形成的。另外，各种类型的二次电池具有能够保护多个电池单元的盖，并且包括其中多个电池单元层叠并插入到盖中的多个电池模块以及包括多个电池模块的电池组。
6.电池单元可以通过作为导体的汇流条彼此电连接。通常，正极引线由铝材料制成，负极引线由铜材料制成，并且汇流条也由铜材料制成。
7.图1示意性地例示了在相关技术的电池模块中校正多个电池单元的电极引线的台阶之前的状态，图2示意性地例示了在通过在图1中使用台阶校正夹具校正多个电池单元的电极引线的台阶之后的状态。
8.参照图1，电池模块1包括盖2、多个电池单元3、汇流条框架4和汇流条5，并且电池单元3包括正极引线6和负极引线7。
9.如图1所示，当多个电池单元3中的每一个的电极引线6和7突出穿过汇流条框架4时，在多个电极引线6和7之间出现了台阶(参见图1中的x)。
10.然而，在相关技术的电池模块1的情况下，为了将电极引线6和7与汇流条5彼此焊接，通过使用台阶校正夹具8校正在电极引线6和7之间形成的台阶x，电极引线6和7被调整为具有与图2中y所示相同的高度。
11.然而，使用台阶校正夹具8校正电极引线6和7之间形成的台阶x的过程是用台阶校正夹具8按压电极引线6和7并强制去除高度差。据此，由于在电池单元3与电极引线6和7之间的联接部分(参见图2中的z)中产生预应力，因此存在的问题在于：在电池单元3与电极引
线6和7之间的联接部分中发生损坏。
12.另外，汇流条5通过焊接与电极引线6和7接合并固定到汇流条框架4。这里，当电池单元3内部产生气体并且出现电池单元3膨胀的膨胀现象时，压力也施加至电极引线6、7和汇流条5。由于汇流条5固定至汇流条框架4，因此存在的问题在于：电极引线6、7和汇流条5破裂。


技术实现要素：

13.技术问题
14.本公开旨在解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种能够防止在电池单元与电极引线的联接部分中产生预应力的电池模块、包括该电池组的电池组和车辆。
15.本公开还旨在提供一种当电池单元出现膨胀现象时能够防止在电极引线和汇流条之间施加压力的电池模块、及包括该电池模块的电池组和车辆。
16.技术方案
17.在本公开的一个方面，提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池单元层叠体，在该电池单元层叠体中层叠有多个电池单元；汇流条，分别设置在所述多个电池单元中的电极引线联接至该汇流条；以及盖，在该盖中容纳所述电池单元层叠体，其中，所述汇流条被设置为使得所述汇流条的至少一部分与所述电极引线的上表面接触。
18.汇流条可以包括：第一构件，其与电极引线的侧表面接触；以及第二构件，其与电极引线的上表面接触。
19.第一构件可以设置在正极引线和负极引线之间，并且第二构件可以从第一构件朝向正极引线和负极引线中的每一个延伸。
20.汇流条可以整体上形成为“t”形。
21.汇流条的第二构件可以在被放置在电极引线的上部上的同时，通过激光焊接接合。
22.正极引线可以由铝材料制成，并且负极引线可以由铜材料制成，并且汇流条可以由铝材料制成，在激光焊接期间被熔化，并接合至由不同材料的铜材料形成的电极引线。
23.在盖上设置有支撑框架，在支撑框架中可以形成有插入开口使得电极引线突出，以及汇流条可以设置为使得在汇流条和支撑框架之间形成缓冲空间。
24.缓冲空间可以形成在汇流条的下侧，以缓冲在电池单元中产生的张力。
25.在本公开的另一方面中，提供了一种包括上述电池模块的电池组和包括该电池模块的车辆。
26.技术效果
27.本公开的实施方式可以防止在电池单元和电极引线的联接部分中产生预应力。
28.当出现电池单元的膨胀现象时，本公开的实施方式可以防止在电极引线和汇流条之间施加压力。
附图说明
29.图1示意性地例示了在相关技术的电池模块中校正多个电池单元的电极引线的台阶之前的状态。
30.图2示意性地例示了通过在图1中使用台阶校正夹具校正多个电池单元的电极引线的台阶之后的状态。
31.图3是根据本公开的实施方式的电池模块中的汇流条和汇流条框架的整体立体图。
32.图4是沿图3的线a-a
′
截取的截面图。
33.图5是例示了图4中在电极引线之间出现台阶的状态的截面图。
34.图6示意性地例示了在根据本公开的实施方式的电池模块中，电池单元因单元膨胀而胀大之前的状态。
35.图7示意性地例示了在根据本公开的实施方式的电池模块中，在电池单元因单元膨胀而胀大之后的状态。
具体实施方式
36.在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文所提出的描述仅是出于仅示例的目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其他的等同和修改。
37.在附图中，为了描述的方便和清晰，每个元件或构成元件的特定部分的尺寸被夸大、省略或示意性地例示。因此，每个元件的大小并不能完全反映实际尺寸。如果确定相关已知功能或配置的详细描述可能不必要地掩盖本公开的主旨，则将省略这样的描述。
38.如本文所使用的，术语“联接”或“连接”不仅包括一个元件直接联接或直接连接至另一元件的情况，而且包括一个元件通过结合构件间接联接或间接连接到另一元件的情况。
39.图3是根据本公开的实施方式的电池模块中的汇流条和汇流条框架的整体立体图，图4是沿图3的线a-a
′
提取的截面图，图5是例示了图4的电极引线之间出现台阶的状态的截面图，图6示意性地例示了根据本公开的实施方式的电池模块中，在电池单元因单元膨胀而胀大之前的状态，并且图7示意性地例示了在根据本公开的实施方式的电池模块中在电池单元因单元膨胀而胀大之后的状态。
40.参照附图，根据本公开的实施方式的电池模块10包括电池单元层叠体100、汇流条200和盖300。
41.参照图6和图7，其中设置有电极引线111和112的多个电池单元110层叠在电池单元层叠体100中。设置在电池单元110中的电极引线111和112是一种暴露于外部的端子，并且连接到外部装置，并且可以使用导电材料。
42.电极引线111和112可以包括正极引线111和负极引线112。正极引线111和负极引线112可以相对于电池单元的纵向方向设置在相反方向，或者正极引线111和负极引线112可以相对于电池单元110的纵向方向位于相同方向。
43.正极引线111和负极引线112可以由各种材料制成。例如，正极引线111可以由铝材料制造，并且负极引线112可以由铜材料制造。
44.电极引线111和112可以电联接到汇流条200。电池单元110可以具有根据容量层叠有多个单元电芯或多个双电芯的结构，其中在单元电芯中依次布置有正极板-隔膜-负极板，并且在双电芯中依次布置有正极板-隔膜-负极板-隔膜-正极板-隔膜-负极板。
45.电池单元层叠体100可以被配置为使得多个电池单元110彼此层叠。这里，电池单元110可以具有各种结构，并且多个电池单元110可以以各种方式层叠。
46.分别容纳电池单元110的多个盒(未示出)可以设置在电池单元层叠体100上。可以通过塑料的注射成型来制造每个盒(未示出)，并且可以层叠有其中形成有能够容纳电池单元110的容纳单元多个盒(未示出)。
47.连接器元件或端子元件可以设置在其中层叠有多个盒(未示出)的盒组件上。连接器元件可以包括例如各种类型的电连接部件或连接构件，用于连接至能够提供关于电池单元110的电压或温度等的数据的电池管理系统(bms，未示出)。
48.此外，端子元件包括正极端子和负极端子作为连接到电池单元110的主端子，并且端子螺栓设置在端子元件上以电连接到外部。此外，电池单元110可以具有各种形状。
49.参照图6和图7，电池单元层叠体100或其中容纳电池单元层叠体100的盒组件容纳在盖300中。例如，盖300可以设置为围绕电池单元层叠体100。
50.盖300围绕电池单元层叠体100或所有的多个盒组件，从而保护电池单元层叠体100或盒组件免受外部振动或冲击。
51.盖300可以形成为与电池单元层叠体100或盒组件的形状相对应的形状。例如，当电池单元层叠体100或盒组件设置为六面体形状时，盖300也可以设置为六面体形状以与其对应。
52.盖300可以通过例如弯曲金属材料的板来制造，或者可以通过塑料注射成型来制造。此外，盖300可以一体地制造或者可以分开制造。
53.可以在盖300中形成贯穿单元(penetration unit)(未示出)，上述连接器元件或端子元件可以通过该贯穿单元暴露到外部。也就是说，连接器元件或端子元件可以电连接到预定的外部部件或构件，并且贯穿单元可以形成在盖300中，使得电连接不会被盖300阻碍。
54.盖300可以包括上盖、下盖和侧盖，但不限于此。
55.可以在盖300上设置支撑框架400，在该支撑框架400中形成有插入开口410使得电极引线111和112突出。也就是说，电极引线111和112可以通过形成在支撑框架400中的插入开口410突出到盖300的外部，并且可以在电极引线111和112的突出部上接合到汇流条200。
56.参照图4和图5，汇流条200联接到分别设置在多个电池单元110中的电极引线111和112，并且将相应的电极引线111和112彼此电连接。汇流条200被设置为使得汇流条200的至少一部分与电极引线111和112的上表面接触。也就是说，汇流条200在被放置在电极引线111和112的上表面上的同时被焊接(参见图4和图5中的w)。
57.汇流条200可以包括第一构件210和第二构件220。第一构件210可以与电极引线111和112的侧表面接触，并且第二构件220可以与电极引线111和112的上表面接触。
58.这里，第一构件210可以设置在正极引线111和负极引线112之间，并且第二构件220可以形成为从第一构件210延伸到正极引线111和负极引线112中的每一个。也就是说，汇流条200可以整体上形成为类似于“t”形的形状。
59.当汇流条200整体上形成为类似于“t”形的形状时，汇流条200可以被配置为水平部分(即，第二构件220)与正极引线111和负极引线112的上表面接触，并且垂直部分(即，第一构件210)与正极引线111和负极引线112的侧表面接触。
60.这里，如上所述，当正极引线111由铝材料制造并且负极引线112由铜材料制造时，汇流条200可以由铝材料制造。
61.另外，汇流条200的第二构件220可以在被放置于电极引线111和112的上部上的同时通过焊接(例如，激光焊接)接合。这里，在激光焊接期间，铝材料的汇流条200可以被配置为熔化并接合到由不同材料的铜材料形成的电极引线。
62.在这方面，通常，通过焊接接合相同类型的材料相对容易，但不同材料的焊接并不容易。在两种材料当中，具有较低反射率的一种材料熔化并接合到具有高反射率的其它材料。
63.也就是说，由于在铜和铝当中与铜相比铝具有相对低的反射率，所以铜和铝的焊接使具有相对低反射率的铝熔化，并将熔化的铝接合至铜。
64.参照图1和图2，在相关技术的电池模块1的情况下，汇流条5形成为具有矩形横截面，并设置在正极引线6和负极引线7之间。另外，正极引线6由铝材料制成，负极引线7由铜材料制成，并且汇流条5由铜材料制成。
65.也就是说，在相关技术的电池模块1的情况下，可以容易地接合作为相同材料的铜材料的汇流条5和铜材料的负极引线7，但是在接合正极引线6和汇流条5的情况下，铝材料的正极引线6被熔化并接合到铜材料的汇流条5。
66.在相关技术的电池模块1的情况下，由于结构问题，以与上述相同的方式执行焊接。
67.然而，在根据本公开的实施方式的电池模块10的情况下，因为汇流条200由铝材料制成，并且汇流条200的第二构件220放置在电极引线的上部上，所以铝材料的汇流条200的第二构件220可以被熔化并接合到正极引线111和负极引线112两者。
68.也就是说，由于汇流条200的结构变化，汇流条200可以由铝材料制造，因此汇流条200可以被熔化以接合汇流条200和电极引线。由于铝电极引线的成本低于铜电极引线的成本，因此具有降低成本的效果。
69.这里，与相关技术的电池模块1不同，根据本公开实施方式的电池模块10不需要用于校正电极引线111和112之间的台阶的夹具。
70.如上所述，在相关技术的电池模块1的情况下，因为通过使用台阶校正夹具8来校正在电极引线6和7之间形成的台阶x来调整电极引线6和7以具有相同的高度，所以在电池单元3与电极引线6、7之间的联接部分(参见图2中的z)中产生预应力，这导致在电池单元3与电极引线7的联接部分中出现损伤的问题。
71.然而，在根据本公开的实施方式的电池模块10的情况下，虽然在没有校正电极引线111和112之间的台阶的情况下，电极引线111和112之间的台阶保持原样，如图5所示，但是当汇流条200放置在电极引线111和112的上部上时，因为在汇流条200放置在电极引线111和112的上部上的同时执行焊接，所以在电池单元100和电极引线111和112的联接部分中不会产生预应力，从而防止了联接部分损坏的问题。
72.如图4所示，即使在电极引线111和112之间没有出现台阶时，也可以照原样执行焊
接。
73.此外，参照图4和图5，汇流条200可以设置为使得在汇流条200和支撑框架400之间形成缓冲空间500。这里，缓冲空间500可以形成在汇流条200的下侧，以缓冲在电池单元110中产生的张力。
74.如上所述，在相关技术的电池模块1的情况下，由于汇流条5通过焊接接合到电极引线6和7并固定到汇流条200和框架4，因此当在电池单元3中出现膨胀现象时，存在的问题在于：电极引线6、7和汇流条5破裂。
75.然而，在根据本公开的实施方式的电池模块10的情况下，即使在电池单元110中发生膨胀现象时，汇流条200移动到缓冲空间500，从而阻止电极引线111和112以及汇流条200破裂。
76.例如，如图6所示，当在电池单元110中出现膨胀现象之前，在汇流条200和支撑框架400之间形成足够的空间，即，缓冲空间500。另外，当在电池单元110中出现膨胀现象时并且张力被施加到电极引线111和112时，汇流条200向缓冲空间500移动，如图7所示，从而减小施加到引线111和112以及汇流条200的压力，并防止电极引线111和112以及汇流条200破裂。
77.在下文中，将参照附图描述根据本公开的实施方式的电池模块10的操作和效果。
78.根据本公开的实施方式的电池模块10的汇流条200可以由铝材料制造并且在放置在电极引线的上部上的同时通过例如激光焊接等接合正极引线111和负极引线112两者。
79.也就是说，铝材料的汇流条200熔化并接合到正极引线111和负极引线112。
80.此时，汇流条200可以设置为使得缓冲空间500形成在汇流条200的下侧并且在汇流条200和支撑框架400之间，用于缓冲在电池单元110中产生的张力。
81.通过这种配置，在电池单元110与电极引线111和112之间的联接部分中不会产生预应力，从而防止对联接部分的损坏，此外，当在电池单元110中出现膨胀现象并且张力施加到电极引线111、112时，汇流条200向缓冲空间500移动，从而减小施加在引线111、112和汇流条200的压力，并且防止电极引线111、112和汇流条200破裂。
82.同时，根据本公开的实施方式的电池组(未示出)可以包括如上所述的根据本公开的实施方式的一个或更多个电池模块10。另外，除了电池模块10之外，电池组(未示出)还可以包括容纳电池模块10的壳体，以及控制电池模块10的充电和放电的各种装置(诸如bms、电流传感器、熔丝等)。
83.此外，根据本公开的实施方式的车辆(未示出)可以包括上述电池模块10或电池组(未示出)。电池组(未示出)可以包括电池模块10。另外，根据本公开的实施方式的电池模块10可以应用于(诸如电动车辆或混合动力车辆的)例如被设置为使用电力的预定车辆(未示出)车辆(未示出)。
84.已经详细描述了本公开。然而，应该理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但仅以示例的方式给出，因为根据该详细描述，在本公开范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
85.工业适用性
86.本公开涉及一种电池模块、及包括该电池模块的电池组和车辆，并且特别地，可以应用于与电池相关的行业。