电池单元组件及包括该电池单元组件的电池组的制作方法

1.本发明涉及一种电池单元组件及包括该电池单元组件的电池组。


背景技术：

2.随着对移动设备和电动车辆等的技术开发和需求的增加，对作为能量源的电池单元的需求正在迅速增加。电池单元的化学能和电能之间的相互转换是可逆的，因此电池单元是可以反复充电和放电的电池。
3.然而，电池单元在充电和放电的过程中会产生热，并且任一个电池单元会因电池单元的温度上升而爆炸，或者任一个电池单元会因外部冲击而爆炸。
4.此外，任一个电池单元的爆炸会对附近的其他电池单元施加高温高压，从而可能导致电池单元的连环爆炸的问题。
5.因此，为了改善上述的问题或局限性，需要对电池组进行研究。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本发明的目的在于提供一种改善由于任一个电池单元爆炸产生的火焰、气体等而引起其他电池单元连环爆炸的问题的电池单元组件及包括该电池单元组件的电池组。
8.另一方面，本发明的目的在于提供一种容易安装屏障的电池单元组件及包括该电池单元组件的电池组。
9.又一方面，本发明的目的在于通过增加电池单元的容量来增加由多个电池单元组件构成的电池组的整体容量。
10.(二)技术方案
11.根据本发明的一个实施例的电池单元组件可以包括：多个电池单元；汇流条组件，多个所述电池单元的电极引线结合到所述汇流条组件；以及屏障，插设在多个所述电池单元之间，并且紧固到所述汇流条组件。
12.在此，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述汇流条组件可以包括：汇流条框架，形成有引线孔，所述电极引线插入到所述引线孔中；以及支撑片，从所述汇流条框架向所述电池单元突出，其中所述屏障的端部插入到所述支撑片中。
13.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述支撑片可以包括：一对侧片，突出并分别面对所述屏障的端部的两侧面；以及阻挡片，形成为面对所述屏障的端部的上部和下部中的至少一个，并且将所述一对侧片彼此连接。
14.在此，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述一对侧片可以彼此隔开以形成间隙，并且下端部的间隙宽度比上端部的间隙宽度更宽。
15.或者，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述一对侧片的下端部可以在从所述汇流条框架向至少一个所述电池单元方向上比上端部更突出。
16.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述支撑片可以包括：一对侧
片，突出并分别面对所述屏障的端部的两侧面，所述屏障可以包括：屏障板，面对所述电池单元的侧面；以及卡扣部，从所述屏障板的端部向两侧突出，并且被设置为卡合到形成在所述一对侧片的内表面上的钩部。
17.或者，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述卡扣部形成为朝向所述汇流条组件的前表面可以为锥形。
18.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述屏障可以包括：屏障板，面对所述电池单元的侧面；安置块，形成为从所述屏障板的端部的下侧面向所述汇流条框架方向突出，以安置所述支撑片的下端部；以及限制柱，与所述屏障板隔开预定间隙，并且形成为从所述安置块向上突出，并且插入到从所述支撑片的下端部向上形成的容纳槽中。
19.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述屏障可以包括：屏障板，面对所述电池单元的侧面；以及紧固块，设置在所述屏障板的端部的下部，并且形成为比所述屏障板厚，并且通过螺栓紧固到所述汇流条组件。
20.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述屏障可以由包括云母材料、金属材料和树脂材料中的至少一种的材料形成。
21.另外，在根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述屏障的外表面可以包括缓冲垫。
22.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述电极引线可以在其端部设置在所述汇流条组件中形成的引线孔内部中的状态下通过焊接结合到所述汇流条组件的汇流条。
23.另外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件的所述电极引线可以穿过形成在所述汇流条组件中的引线孔后弯曲并通过焊接结合到所述汇流条组件的汇流条，并且设置在所述汇流条的一端部的第一电极引线沿与作为其余的另一电极引线的第二电极引线相反的方向弯曲。
24.根据本发明的另一个实施例的电池组可以包括：多个电池单元组件；以及电池组壳体，容纳多个所述电池单元组件，多个所述电池单元组件可以包括：多个电池单元，包括电极引线；汇流条组件，所述电极引线结合到所述汇流条组件；以及屏障，插设在多个所述电池单元之间，并且结合到所述汇流条组件。
25.根据本发明的另一个实施例的电池组的多个所述电池单元可以安置在设置在所述电池组壳体上的导热材料上。
26.(三)有益效果
27.本发明的电池单元组件及包括该电池单元组件的电池组可以改善由于任一个电池单元爆炸产生的火焰、气体等而引起其他电池单元连环爆炸的问题。
28.另一方面，本发明的电池单元组件及包括该电池单元组件的电池组可以容易安装屏障。
29.又一方面，本发明可以通过增加电池单元的容量来增加由多个电池单元组件构成的电池组的整体容量。
30.然而，本发明的各种有益的优点和效果不限于上述的内容，并且可以在说明本发明的具体实施例的过程中更容易理解。
附图说明
31.图1是示出本发明的电池单元组件的分解立体图。
32.图2是示出本发明的电池单元组件中的屏障和汇流条组件紧固的部分的立体图。
33.图3是示出在本发明的电池单元组件中屏障的一部分被插入到支撑片中的状态的平面图。
34.图4是示出在本发明的电池单元组件的电池单元中产生的火焰、气体等因屏障未被扩散而通过排放孔排出的状态的平面图。
35.图5是示出在本发明的电池单元组件中一对侧片之间的间隙宽度从上端部到下端部逐渐变宽的实施例的主视图。
36.图6a和图6b是示出在本发明的电池单元组件中侧片从汇流条框架突出形成的实施例的侧视图。
37.图7是示出在本发明的电池单元组件中屏障包括限制柱的实施例的侧视图。
38.图8是示出在本发明的电池单元组件中屏障包括紧固块的实施例的平面图。
39.图9是示出在本发明的电池单元组件中屏障包括卡扣部的实施例的平面图。
40.图10a和图10b是示出在本发明的电池单元组件中电极引线被弯曲的实施例的立体图。
41.图11是示出本发明的电池组的实施例的平面图。
42.图12是示出本发明的电池组的实施例的侧视图。
43.附图标记说明
44.1：电池单元组件2：电池组壳体
45.10：电池单元11：电极引线
46.20：汇流条组件21：汇流条框架
47.22：支撑片23：侧片
48.24：阻挡片30：屏障
49.31：屏障板32：卡扣部
50.33：安置块34：限制柱
51.35：紧固块
具体实施方式
52.以下，参照附图说明本发明的优选实施例。然而，本发明的实施例可以改变为各种其他形式，本发明的范围不限于以下说明的实施例。另外，本发明的实施例是为了向所属技术领域的普通技术人员更完整地说明本发明而提供的。为了更清楚地说明，图中的组件的形状和尺寸等可以被放大表示。
53.另外，在本说明书中，除非上下文另有明确说明，否则单数表述包括复数表述，并且在整个说明书中相同的附图标记或以类似方式赋予的附图标记指代相同组件或相应组件。
54.图1是示出本发明的电池单元组件1的分解立体图，图2是示出本发明的电池单元组件1中的屏障30和汇流条组件20紧固的部分的立体图。
55.另外，图3是示出在本发明的电池单元组件1中屏障30的一部分被插入到支撑片22
中的状态的平面图，图4是示出在本发明的电池单元组件1的电池单元10中产生的火焰、气体g等因屏障30未被扩散而通过排放孔21c排出的状态的平面图。
56.参照以上图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1可以包括多个电池单元10、汇流条组件20和屏障30。
57.在此，汇流条组件20可以与多个电池单元10的电极引线11结合。另外，屏障30可以插设在多个电池单元10之间，并且屏障30的端部可以紧固到汇流条组件20。因此，例如，可以以屏障30为中心分离两侧的设置有电池单元10的空间。
58.即，通过屏障30覆盖电池单元10的侧面并且屏障30的端部紧固(结合)到汇流条组件20而形成的分离的空间中设置有电池单元10，因此可以改善由于任一个电池单元10爆炸产生的火焰、气体g等而引起其他电池单元10连环爆炸的问题。
59.换言之，在屏障30简单地设置在电池单元10之间的基础上，通过将屏障30紧固到汇流条组件20，可以提高阻断火焰、气体g传播的效果。
60.本发明的电池单元组件1可以省略在构造成电池模块的形态之后制成电池组并安装在电动车辆等中的过程或者制成电池模块的过程，并且直接以电池组的形式(ctp：cell to pack)安装在电动车辆等中，从而可以增加电容量。
61.在此，电池单元10可以包括电极组件和围绕电极组件的电池单元主体部件。
62.电极组件基本上包括电解液并且一起容纳在电池单元主体部件中而被使用。电解液可以在诸如碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，ec)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate，pc)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate，dec)、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate，emc)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，dmc)等的有机溶剂中包含诸如lipf6、libf4等的锂盐。此外，电解液可以是液体、固体或凝胶状。
63.另外，电池单元主体部件保护电极组件并且容纳电解液，例如，电池单元主体部件可以被设置为袋型部件或罐型部件。在此，袋型部件具有在三个面上密封并容纳电极组件的形态，其通常是在内部容纳电极组件的状态下，折叠接合并密封除作为下表面部的一面部以外的上表面部和两侧面部的三个面。并且，罐型部件具有在一个面上密封并容纳电极组件的形态，其通常是在内部容纳电极组件的状态下，折叠接合并密封除下表面部和两侧面部的三个面以外的上表面部的一个面。
64.然而，这种袋型电池单元10、罐型电池单元10仅仅是包括在本发明的电池单元组件1中的电池单元10的一个示例，包括在本发明的电池单元组件1中的电池单元10不限于这些种类。
65.汇流条组件20与多个电池单元10结合，以整体支撑多个电池单元10，并且可以电连接到外部。
66.为此，汇流条组件20可以包括汇流条框架21。这些汇流条框架21中可以形成有与电池单元10的电极引线11结合的多个引线孔21a。因此，多个电池单元10可以全部经由电极引线11结合到汇流条组件20。
67.此时，作为电极引线11结合到汇流条组件20的方法的一个示例，电极引线11在其端部设置在汇流条组件20中形成的引线孔21a内部中的状态下通过焊接结合到汇流条21b。
68.因此，由于穿过引线孔21a的电极引线11没有被设置为突出，因此可以减少电池单元组件1所占的空间。
69.或者，电极引线11还可以形成为在穿过引线孔21a后弯曲，对此稍后将参照图10a和图10b进行详细描述。
70.此外，汇流条组件20可以包括支撑片22。屏障30的端部可以通过支撑片22紧固到汇流条组件20。
71.因此，本发明的电池单元组件1具有容易安装屏障30的优点。
72.如上所述，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的汇流条组件20可以包括：汇流条框架21，形成有引线孔21a，电极引线11插入到所述引线孔21a中；以及支撑片22，向电池单元10突出，并且屏障30的端部插入到所述支撑片22中。
73.在此，支撑片22可以包括侧片23，其在紧固屏障30时引导屏障30的移动。此外，支撑片22可以进一步包括阻挡片24，其限定屏障30的紧固位置。
74.另外，侧片23可以设置为一对并且一对侧片23突出并分别面对屏障30的端部的两侧面。阻挡片24可以形成为面对屏障30的端部的上部和下部中的至少一个，并且可以将一对侧片23彼此连接。
75.另外，一对侧片23可以形成为一对侧片23之间的间隙宽度w从上端部到下端部逐渐变宽，对此稍后将参照图5进行详细描述。
76.另外，可以更具体地限定从汇流条框架21突出的侧片23的形状，对此稍后将参照图6a和图6b进行详细描述。
77.此外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的汇流条组件20包括汇流条框架21和支撑片22，并且在侧片23中形成有钩部23a以紧固到屏障30的卡扣部32。对此稍后将参照图9进行详细描述。
78.此外，还可以在汇流条组件20中形成排放孔21c以将在电池单元10中产生的火焰、气体g等排出到外部。因此，在任一个电池单元10中产生的火焰、气体g等不会越过屏障30传播到其他电池单元10，而可以通过排放孔21c排出到外部。
79.屏障30用于防止由任一个电池单元10爆炸产生的火焰、气体g等传播到附近的其他电池单元10。为此，屏障30覆盖电池单元10的侧面，并且屏障30的端部被紧固到汇流条组件20。因此，可以在空间上分离以屏障30为中心位于两侧的电池单元10，因此，可以防止一个区域的电池单元10爆炸引起的问题影响到另一区域的电池单元10。
80.为此，例如，可以在多个电池单元10中，每预定数量单位的电池单元10设置屏障30。此时，屏障30可以设置在彼此相邻的电池单元10之间，从而覆盖电池单元10的侧面。例如，可以每四个电池单元10安装屏障30以在空间上分离四个电池单元10。因此，当四个电池单元10中的任一个电池单元10爆炸时，最多只有四个电池单元10连环爆炸，并且可以通过屏障30和汇流条组件20阻断进一步发生爆炸。
81.并且，屏障30可以包括屏障板31和紧固块35，由此屏障30可以通过螺栓35a紧固到汇流条组件20。对此稍后将参照图8进行详细描述。
82.此外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的屏障30可以由包括云母材料(mica)、金属材料和树脂材料中的至少一种的材料形成。在此，云母材料、金属材料和树脂材料是不会因高温火焰、气体g等而形成孔的材料。
83.例如，金属材料可以由诸如铁(fe)、铜(cu)、铝(al)的材料形成，可以是金属合金并且可以进行热处理。此外，树脂材料可以包括例如作为合成树脂的塑料类等。此外，可以
通过合成或混合云母材料、金属材料和树脂材料来形成屏障30。
84.此外，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的屏障30在其外表面上可以包括的缓冲垫31a。通过设置如上所述的压缩部件，可以更牢固地保护与屏障30接合的电池单元10，并且可以缓冲由电池单元10的溶胀引起的膨胀。即，在特定的电池单元10膨胀时缓冲垫31a被压缩并弹性变形。因此，可以抑制多个电池单元10的堆叠体的整体体积的膨胀。例如，缓冲垫31a的材料可以使用聚氨酯泡沫(pu foam)等泡沫(foam)形态的材料，但不限于此。
85.图5是示出在本发明的电池单元组件1中一对侧片23之间的间隙宽度w从上端部到下端部逐渐变宽的实施例的主视图。
86.参照所述图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的一对侧片23彼此隔开以形成间隙，并且下端部的间隙宽度w可以比上端部的间隙宽度w宽。
87.因此，可以容易组装堆叠电池单元10和屏障30的堆叠体和汇流条组件20。即，汇流条组件20通过向下移动到电池单元10和屏障30的堆叠体而被组装，并且由于一对侧片23的下端部的间隙宽度w较宽，屏障30容易进入，因此也容易组装。
88.图6a和图6b是示出在本发明的电池单元组件1中侧片23从汇流条框架21突出形成的实施例的侧视图。
89.参照所述图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的一对侧片23可以从汇流条框架21向电池单元10方向自上端部到下端部逐渐突出。这可以进一步参照图6a。
90.或者，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的一对侧片23的下端部可以在从汇流条框架21向电池单元10方向上比上端部更突出。这可以进一步参照图6b。
91.通过如上所述限制一对侧片23的形状，可以容易组装堆叠电池单元10和屏障30的堆叠体和汇流条组件20。即，汇流条组件20通过向下移动到电池单元10和屏障30的堆叠体而被组装，并且一对侧片23的下端部形成为向电池单元10的方向进一步突出的长度d，从而可以提高防止屏障30脱离的效果，因此可以容易且稳定地组装。
92.图7是示出在本发明的电池单元组件1中屏障30包括限制柱34的实施例的侧视图。
93.参照所述图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的屏障30可以包括屏障板31、安置块33和限制柱34。
94.在此，屏障板31被设置为面对电池单元10的侧面。安置块33可以形成为从屏障板31的端部的下侧面向汇流条框架21方向突出，以安置支撑片22的下端部。限制柱34与屏障板31隔开预定间隙，并且形成为从安置块33向上突出，并且可以插入到从支撑片22的下端部向上形成的容纳槽22a中。
95.即，支撑片22的下端部卡合在屏障板31的端部与限制柱34之间。因此，屏障30可以更牢固地紧固到汇流条组件20。
96.图8是示出在本发明的电池单元组件1中屏障30包括紧固块35的实施例的平面图。
97.参照所述图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的屏障30可以包括屏障板31和紧固块35。
98.在此，屏障板31被设置为面对电池单元10的侧面。紧固块35可以一体地设置在屏障板31的端部，可以形成为比屏障板31厚，并且可以通过螺栓35a紧固到汇流条组件20。
99.即，由于设置有紧固块35，因此可以使用螺栓35a来紧固屏障30和汇流条组件20。
通过螺栓35a紧固，可以更牢固地紧固屏障30和汇流条组件20。
100.图9是示出在本发明的电池单元组件1中屏障30包括卡扣部32的实施例的平面图。
101.参照所述图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的支撑片22可以包括一对侧片23，所述一对侧片23突出并分别面对屏障30端部的两侧面。此外，屏障30可以包括屏障板31和卡扣部32。
102.在此，屏障板31被设置为面对电池单元10的侧面。卡扣部32形成为从屏障板31的端部向两侧突出，以卡合到形成在一对侧片23的内表面上的钩部23a。
103.即，屏障板30的卡扣部32和汇流条组件20的钩部23a被构造为可以通过卡扣操作紧固。因此，汇流条组件20可以向堆叠电池单元10和屏障30的堆叠体方向水平移动以与屏障30紧固。
104.为了通过卡扣操作紧固汇流条组件20和屏障30，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的卡扣部32的朝向汇流条组件20的前表面可以形成为锥形。卡扣部32的锥形形状是水平移动并紧固汇流条组件20时的形状。
105.当汇流条组件20沿另一方向移动以与屏障30紧固时，卡扣部32的锥形形状可以形成在另一方向的表面上。
106.图10a和图10b是示出在本发明的电池单元组件1中电极引线11被弯曲的实施例的立体图。
107.参照所述图，根据本发明的一个实施例的电池单元组件1的电极引线11穿过形成在汇流条组件20中的引线孔21a后弯曲并通过焊接结合到汇流条组件20的汇流条21b，并且设置在汇流条21b的一端部的第一电极引线11a可以沿与作为另一电极引线11的第二电极引线11b相反的方向弯曲。
108.即，由于电极引线11形成为在穿过引线孔21a后弯曲，因此可以减少电池单元组件1所占的空间。
109.在另一方面，由于电极引线11形成为在穿过引线孔21a后弯曲，因此可以增加弯曲的电极引线和汇流条电接触的面积，从而降低电阻。
110.此外，由于电极引线11被设置为弯曲并且电极引线11和汇流条21b通过焊接结合，因此汇流条组件20和电池单元10可以更牢固地结合。
111.另外，在根据本发明的一个实施例的电池单元组件的电极引线11中，设置在汇流条组件20的汇流条21b的一端部的第一电极引线11a可以沿与作为其余的另一电极引线11的第二电极引线11b相反的方向弯曲，并且可以如图10b所示部分重叠。
112.因此，可以减少与弯曲的电极引线11电连接的汇流条21b所占的面积，从而减少电池单元组件所占的空间，并且可以获得更紧凑的结构。
113.图11是示出本发明的电池组的实施例的平面图，图12是示出本发明的电池组的实施例的侧视图。
114.参照所述图，根据本发明的另一实施例的电池组可以包括多个电池单元组件1和容纳多个所述电池单元组件1的电池组壳体2。
115.此外，电池单元组件1可以包括：多个电池单元10，包括电极引线11；汇流条组件20，电极引线11结合到所述汇流条组件20；以及屏障30，设置在多个电池单元10之间以面对电池单元10，并且所述屏障一端部紧固到汇流条组件20。
116.即，本发明的电池组省略了将电池单元组件1制成电池模块的过程，并且直接以电池组的形式(ctp:cell to pack)安装在电动汽车等中，从而可以增加电池组的电容量。
117.更具体地，通过在去除构成电池模块的下壳体等的状态下将电池单元组件1安置在电池组的电池组壳体2下部，去除用于构成下壳体等的空间，相应增加电池单元10的尺寸，从而可以增加整个电池组的电容量。
118.另外，根据本发明的另一实施例的电池组的电池单元10可以被安置在涂覆在电池组壳体2上的导热材料2a上。
119.即，当电池单元组件1被安置在电池组下壳体时，在电池单元组件1和电池组壳体2的下部件之间可以插设导热材料2a以冷却电池单元组件1中产生的热。
120.特别地，当使用上述袋(pouch)型电池单元10构成电池组时，可以使用具有三面密封(sealing)结构的电池单元10。三面密封结构通过仅密封(热接合并封合)容纳电极组件的袋的三个面(左侧、右侧和上部)而完成电池单元10，四个面中的不需要密封的其余一个面(底部)的接触面积大于三个密封面，因此可以通过使未密封的一个面(底部)与导热材料2a直接接触来提高散热效率。
121.以上，对本发明的实施例进行了说明，但本发明的范围不限于此，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，可以进行各种修改和变更，这对于本领域的技术人员而言是显而易见的。