具有优异散热性能的电池模块和换热构件制造技术

本发明专利技术公开了一种电池模块，其包含顺序堆叠的两个以上板形电池单元，其中所述板形电池单元中各自以如下结构构造，其中将阴极／隔膜／阳极结构的电极组件安装在由包含树脂层和金属层的层压片形成的电池壳中，且将换热构件安装在所述电池单元堆叠体一侧，以除去在所述电池单元的充放电期间由电池单元所产生的热，所述换热构件包含多个换热板和连接至所述换热板的框架。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有优异散热性能的电池模块和换热构件，更具体地，涉及包含顺序 堆叠的两个以上板形电池单元(battery cell)的电池模块(battery module)，其中所述板 形电池单元各自以如下结构构造，其中将阴极/隔膜/阳极结构的电极组件安装在由包含 树脂层和金属层的层压片形成的电池壳中，且将换热构件安装到所述电池单元的堆叠体的 一侧，以除去在电池单元的充放电期间由电池单元所产生的热，所述换热构件包含多个换 热板和连接至所述换热板的框架。
技术介绍
随着越来越多地开发了移动装置，且这种移动装置的需求增加，二次电池的需求 也急剧增加。具有高能量密度和工作电压及优异的储存和使用寿命特性的锂二次电池就是 其中的一种，所述锂二次电池已经广泛用作各种电子产品以及移动装置的能源。根据二次电池的外部和内部结构，通常将它们分成圆柱形电池、棱柱形电池和袋 形电池。特别地，能够以高集成方式堆叠且具有小的宽长比的棱柱形电池和袋形电池已经 引起了极大关注。此外，作为电动车辆和混合电动车辆的能源，二次电池已经引起了极大关注，已经 开发了二次电池来解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆所引起的诸如大气污染的 问题。结果，由于二次电池的优点而增加了使用二次电池的应用种类，其后，期望将二次电 池应用于比现在更多的用途和产品中。随着二次电池可应用的用途和产品种类增多，电池的种类也增多，使得电池能够 提供相应于各种用途和产品的功率和容量。此外，强烈需要降低应用于相应用途和产品中 的电池的尺寸和重量。例如，小型移动装置如移动电话、个人数字助理(PDA)、数字照相机和膝上型计算 机，根据相应产品的尺寸和重量减少，每种装置使用一个或几个小型、轻质的电池单元。另 一方面，中型或大型装置如电动车辆和混合电动车辆，使用具有多个相互电连接的电池单 元的中型或大型电池模块(可以将其称作“电池包(battery pack) ”)，这是因为中型和大 型装置需要高功率和大容量。电池模块的尺寸和重量与相应中型和大型装置的接收空间和 功率直接相关。基于这种原因，制造商试图制造小型、轻质的电池模块。同时，由于在对电池单元进行堆叠的同时，将电池单元相互连接以增大电池模块 的容量，所以电池单元的散热问题变得严重。在锂二次电池的充放电期间，由锂二次电池产 生热。如果未有效地将所述热移除，则热在各个锂二次电池中聚集，从而导致二次电池劣 化，且所述二次电池的安全性大大下降。特别地，对于如在电动车辆和混合电动车辆的电源 中需要具有高速充放电特性的电池来说，在电池瞬间提供高功率的时候，由电池产生大量 热。此外，广泛用于电池模块中的袋形电池单元的层压型电池壳涂有显示低热导率的 聚合物材料，从而难以有效降低电池的总体温度。与此相关，例如日本专利申请公布2001-297741号公开了一种以如下结构构造的 电池包，在所述结构中显示高热导率的金属集热板置于各个电池之间，并将连接至各个集 热板的热管连接至散热元件，所述散热元件安装在电池包壳的外部，由此将热释放到电池 包外部。然而，所公开的电池包的问题在于，在热管和散热元件之间的连接区域的截面积 小，因此不可能有效地将电池包壳中的热传递至散热元件。因此，迫切需要一种能够根本解决上述问题的技术。
技术实现思路
技术问题因此，完成了本专利技术以解决上述问题和尚未解决的其它技术问题。作为对切割框架进行的各种广泛和深入的研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人发 现，当包含多个相互连接的换热板的换热构件位于构成电池模块的电池单元堆叠体的一侧 时，可以有效控制电池单元的温度，而不会增加电池模块的厚度或使得电池模块的厚度的 增大最小化。根据这些发现，完成了本专利技术。技术方案根据本专利技术的一个方面，通过提供如下电池模块能够完成上述和其它目的，所述 电池模块包含顺序堆叠的两个以上板形电池单元，其中所述板形电池单元中各自以如下结 构构造，在所述结构中将阴极/隔膜/阳极结构的电极组件安装在由包含树脂层和金属层 的层压片形成的电池壳中，且将换热构件安装在电池单元的堆叠体的一侧，以除去在电池 单元的充放电期间由电池单元所产生的热，所述换热构件包含多个换热板和连接至所述换 热板的框架。通常，常规的电池模块以如下结构构造，其中将多个电池单元堆叠，使得电池单元 以预定间隔隔开，从而形成换热介质通道。空气流过换热介质通道，从而防止电池单元过热 (“空气冷却型结构”)；然而，这种结构不可能获得足够的散热效果。另一方面，本专利技术的电 池模块以如下结构构造，其中将包含多个换热板和框架的换热构件安装到电池单元堆叠体 的一侧，从而可以以比上述空气冷却型结构更高的效率冷却电池单元堆叠体，而不需要在 各个电池单元之间提供空间，或者甚至不需要在各个电池单元之间提供非常小的空间，由 此将电池模块的散热效率最大化。S卩，本专利技术的电池模块以如下结构构造，其中将换热构件安装到电池单元堆叠体 的一侧，从而在电池单元的充放电期间由于在阴极活性材料和阳极活性材料之间所发生的 离子吸留/脱吸反应(ionocclusion/deocclusion reaction)而由电池单元所产生的热被 换热构件吸收，然后，通过换热构件将吸收的热有效释放至电池模块外部。根据本专利技术，未对构成电池模块的各种电池单元进行特殊限制，只要所述电池 单元为能够进行充放电的二次电池即可。例如，可以使用锂二次电池、镍-金属氢化物 (Ni-MH) 二次电池或镍-镉(Ni-Cd) 二次电池作为电池单元。优选地，将所述锂二次电池用 作电池单元，这是因为所述锂二次电池提供了高的功率/重量比。根据其形状，可以将锂二次电池分成圆柱形电池、棱柱形电池或袋形电池。将本发 明的电池单元应用于在外圆周端部区域热焊接有密封部的电池。在优选实施方案中，本发 明的电池单元为以如下结构构造的轻质袋形电池，其中将电极组件安装在电池壳中，所述4电池壳由包含内部树脂层、隔离金属层和显示优异耐久性的外部树脂层的层压片形成，所 述内部树脂层可热焊接。在优选实施方案中，换热板至少部分地分别置于堆叠的电池单元之间。即，在所述 换热板与相应的电池单元紧密接触的同时，换热板至少部分地分别置于堆叠的电池单元之 间。因此，通过换热板吸收由电池单元产生的热，然后通过换热构件将所吸收的热有效地释 放至电池模块外部。当各个换热板的尺寸太大时，电池模块的重量或体积增大。另一方面，当各个换热 板的尺寸太小时，散热效果下降。因此，优选地，各个换热板的尺寸有效吸收和释放由相应 电池单元产生的热。例如，在换热板至少部分地分别置于堆叠的电池单元之间的结构中，各 个换热板的宽度等于各个电池单元的宽度50 100%，由此可以在不增加电池模块的尺寸 的同时获得所需冷却。优选地，所述框架设有一个以上供换热介质流过的换热介质通道。例如，所述框架 可以设有供液体换热介质如水流过的换热介质通道，由此可以获得优异的冷却效果，且比 先前描述的空气冷却型结构具有更高的可靠性。根据情况，各个电池单元在不形成电极端子的电池壳处形成的密封部的至少一部 分可以延伸，使得密封部的至少一部分比其余密封部长，且换热构件可以位于所述延伸的 密封部上。当所述电池模块以电池单元相互紧密接触的结构或以电池单元相互相邻的结构 而堆叠以构造电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池模块，其包含顺序堆叠的两个以上板形电池单元，其中所述板形电池单元各自以如下结构构造，其中阴极／隔膜／阳极结构的电极组件安装在由包含树脂层和金属层的层压片形成的电池壳中，换热构件安装在所述电池单元的堆叠体的一侧，用于除去在所述电池单元的充放电期间由所述电池单元产生的热，所述换热构件包含多个换热板和连接至所述换热板的框架。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2007-11-9 10-2007-0114034一种电池模块，其包含顺序堆叠的两个以上板形电池单元，其中所述板形电池单元各自以如下结构构造，其中阴极/隔膜/阳极结构的电极组件安装在由包含树脂层和金属层的层压片形成的电池壳中，换热构件安装在所述电池单元的堆叠体的一侧，用于除去在所述电池单元的充放电期间由所述电池单元产生的热，所述换热构件包含多个换热板和连接至所述换热板的框架。2.如权利要求1所述的电池模块，其中所述层压片包含内部树脂层、隔离金属层和外 部树脂层，所述内部树脂层是可热焊接的，所述外部树脂层具有优异的耐久性。3.如权利要求1所述的电池模块，其中所述换热板至少部分地分别置于所述堆叠的电 池单元之间。4.如权利要求1所述的电池模块，其中各个所述换热板的宽度等于各个所述电池单元 的宽度的50 100%。5.如权利要求1所述的电池模块，其中所述框架设有一个以上供换热介质流过的换热 介质通道。6.如权利要求1所述的电池模块，其中在各个所述电池单元的电池壳的未形成电极端 子处形成的密封部的至少一部分延伸，使得所述密封部的至少一部分比其余密封部长，且 所述换热构件位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙琇，地主伸一，李珍圭，姜达模，尹种文，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]