具有优异散热性能的电池模块及其电池组制造技术

本文公开了一种以多个板形电池单元依次堆叠在模块壳中的结构构造的电池模块，其中每个板形电池单元包括安装在电池壳中的阴极／隔板／阳极结构的电极组件，所述电池壳由包括树脂层和金属层的层压片形成，多个散热部件被安置在电池单元之间的两个或更多界面处，并且整体地互连散热部件的热交换部件被安装到电池单元堆的一侧，从而通过热交换部件移除在电池单元的充电和放电期间从电池单元产生的热。

【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及其电池组，并且更具体地说，涉及一种以多个板形电池单元依次堆叠在模块壳中的结构构建的电池模块，其中每个板形电池单元包括安装在电池壳中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，所述电池壳由包括树脂层和金属层的层压片形成，多个散热部件被安置在电池单元之间的两个或更多界面处，并且整体地互连散热部件的热交换部件被安装在电池单元堆的一侧。
技术介绍
近来，能够充电和放电的二次电池被广泛地用作用于无线移动设备的电源。而且， 二次电池已经受到了相当大的关注作为用于已经被开发用来解决由目前使用化石燃料的汽油和柴油车辆所导致的诸如空气污染的问题的电动车(EV)、混合电动车(HEV)以及插电式混合电动车(插电式HEV)的电源。小型移动设备为每个设备使用一个或几个电池单元。另一方面，诸如车辆的中型或大型设备使用具有彼此电连接的多个电池单元的中型或大型电池模块，因为中型或大型设备需要高功率和大容量。优选地，如果可能的话，以小尺寸轻重量来制造中型或大型电池模块。为此，能够以高集成度堆叠并具有小的重量容量比的柱形或袋形电池通常被用作中型或大型电池模块的电池单元(单体电池)。特别地，使用铝层压片作为套管部件的袋形电池目前引起了很大的兴趣，因为袋形电池重量轻，袋形电池的生产成本低，并且很容易改变袋形电池的形状。构成这种中型或大型电池的电池单元是能够充电和放电的二次电池。因此，在电池的充电和放电期间，从高功率大容量的二次电池中产生大量的热。特别地，广泛用在电池模块中的每个袋形电池的层压片具有涂覆在其表面上的呈现低热传导的聚合物材料，结果难以有效地降低电池单元的整体温度。也就是说，如果不能有效率地移除在电池模块充电和放电期间从电池模块生成的热，则热积聚在电池模块中，结果加速了电池模块的劣化。根据环境，电池模块可能起火或者爆炸。为此，对于作为高功率、大容量电池的用于车辆的电池组需要冷却系统来冷却安装在电池组中的电池单元。通常通过以高集成度堆叠多个电池单元使得电池单元以预定间距相互隔开以移除在电池单元充电和放电期间从电池单元产生的热来制造安装在中型或大型电池模块中的每个电池模块。例如，电池单元可以依次堆叠，同时电池单元以预定间距相互隔开而没有额外的部件。另一方面，由于电池单元呈现低的机械强度，因此一个或多个电池单元被安装在盒内，并且多个盒被堆叠以构成电池模块。可以在堆叠的电池单元或者堆叠的电池模块之间形成冷却剂通道以有效地移除在电池单元或电池模块之间聚集的热。然而，在这种结构中，需要提供对应于多个电池单元的多个冷却剂通道，结果电池模块的整体尺寸增加。而且，当考虑电池模块的大小时，堆叠的电池单元越多，每个冷却剂通道的宽度就越窄。结果，设计冷却结构十分复杂。即，具有比冷却剂入口窄的宽度的冷却剂通道导致高压损失，结果很难设计冷却剂入口和出口的形状和位置。而且，可以进一步安装风扇来避免这样的压力损失。结果，在例如功率消耗、风扇噪声以及空间方面存在设计限制。因此，对于以简单紧凑的结构制造提供高功率大容量电源的电池模块，并且电池模块具有优异的寿命和安全特性是十分必要的。
技术实现思路
技术问题因此，做出本专利技术以解决上述问题，以及其他尚未解决的技术问题。本专利技术的一个目标是提供以下述结构构造的电池模块，即最小化冷却剂通道的形成并通过传导实现传热，从而在抑制电池模块总体大小的增加的同时保持电池模块的整体温度，以减少温度偏差。技术解决方案根据本专利技术的一个方面，上面的以及其他的目标能够通过提供以多个电池单元依次堆叠在模块壳中的结构构造的电池模块来实现，其中每个板形电池单元包括安装在电池壳中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，所述电池壳由包括树脂层和金属层的层压片形成，多个散热部件被安置在电池单元之间的两个或更多的界面处，并且整体地互连散热部件的热交换部件被安装在电池单元堆的一侧，由此通过热交换部件移除在电池单元充电和放电期间从电池单元产生的热。通常，以下述结构构造电池模块，其中电池单元被堆叠为电池单元以预定间距相互隔开以形成冷却剂通道，并且空气流通过该空间(以空气冷却的形式)以防止电池单元过热。但是，不能获得足够的散热效果。然而，在根据本专利技术的电池模块中，多个散热部件被安置在电池单元之间的两个或更多的界面处，并且整体地互连散热部件的热交换部件被安装在电池单元堆的一侧。因此，甚至在电池单元之间没有空间或者在电池单元之间的空间非常小的情况下，也可以以比传统冷却系统更高的效率来冷却电池单元堆，因此最大化电池模块的散热效率，并且以高集成度堆叠电池单元。结果，根据本专利技术的电池模块能够使用以特定结构构建的散热部件和热交换部件通过传导有效地将从电池单元产生的热释放到外部。在示例性实施例中，每个电池单元是轻重量的袋形电池，其具有安装在电池壳中的电极组件，所述电池壳由包括可热焊接的内树脂层、阻挡金属层和耐用的外树脂层的层压片形成。在另一示例性实施例中，每个电池单元被安装在框架类型的电池盒中。该结构优选地适用于具有通过热焊接形成在其边缘处的密封部分的电池。在上面的结构中，盒包括至少一对板形框架，用于在每个电池单元的至少一面被暴露的状态中固定每个电池单元的边缘，并且每个框架在其外表面处设置有弹性挤压部件，用于以紧密接触的方式将对应的散热部件固定到每个电池单元的暴露面。因此，当堆叠其中安装了电池单元的多个盒，并且散热部件被安置在盒之间时，安装在框架的外表面处的弹性挤压部件增强了盒堆的结构稳定性，并确保散热部件有效地固定到盒堆。因为每个盒包括至少一对板形框架，因此可能的是，在每个盒中不仅能够安装一个电池单元，而且在每个盒中可以安装两个或者更多电池单元。例如，在两个电池单元安装在每个盒中的结构中，在电池单元之间可以安装中间框架。结果，一个电池单元可以安装在上框架和中间框架之间，而另一个电池单元可以安装在中间框架和下框架之间。甚至在该情况下，散热部件能够接触各电池单元的外表面，从而通过热传导展现散热效果。弹性挤压部件没有特别的限制，只要该弹性挤压部件安装在每个框架上，以在组装电池模块过程中固定对应的散热部件。例如，弹性挤压部件可以安装在每个框架的外表面的上下侧和/或左右侧。因此，散热部件被安装在各框架的外表面的弹性挤压部件有效地紧密挤压，以改进散热部件到对应的框架的固定，因此，不需要使用额外的部件来固定散热部件。根据环境，弹性挤压部件可以进一步安装到每个框架的内表面，接触每个电池单元的密封部分。在示例性实施例中，每个电池单元被在每个电池单元的暴露面从对应的框架突出的状态中安装到框架，并且弹性挤压部件以高于每个电池单元的暴露面的突出高度的高度安装到框架的外表面。S卩，形成为具有小于每个电池单元的高度的高度的框架仅固定每个电池单元的边缘，并且因此，能够有效地通过每个电池单元的突出的暴露面来实现散热。而且，当散热部件被安装在电池单元之间时，被安装为弹性挤压部件位于高于每个电池单元的突出的暴露面的高度的高度的弹性挤压部件可以以紧密接触的方式有效地将散热部件压靠电池单元的暴露面。因此，能够增加电池模块的整体机械强度，而没有增加使用散热部件的电池模块的尺寸。安装在框架的外表面处的弹性挤压部件没有特别的限制，只要弹性挤压部件由当材料被挤压时提供弹性压力的材料制成。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种以多个板形电池单元依次堆叠在模块壳中的结构构造的电池模块，其中每个板形电池单元包括安装在电池壳中的阴极／隔板／阳极结构的电极组件，所述电池壳由包括树脂层和金属层的层压片形成，多个散热部件被安置在所述电池单元之间的两个或更多界面处，并且整体地互连所述散热部件的热交换部件被安装到电池单元堆的一侧，从而通过所述热交换部件移除在所述电池单元的充电和放电期间从所述电池单元产生的热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珍圭，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR