包括膨胀减轻单元的电池模块制造技术

本发明专利技术涉及包括膨胀减轻单元的电池模块，并且更具体地，涉及一种包括堆叠有一个或更多个电池电芯的电芯堆叠和用于在其中容纳所述电芯堆叠的模块壳体的电池模块，并且该电池模块具有膨胀减轻单元，所述膨胀减轻单元具有凸部，该凸部能够对布置在电芯堆叠的最外侧部分上的最外侧电池电芯的至少部分施压。上的最外侧电池电芯的至少部分施压。上的最外侧电池电芯的至少部分施压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括膨胀减轻单元的电池模块


[0001]本申请要求于2021年1月11日提交的韩国专利申请No.2021
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0003604的优先权权益，该韩国专利申请的公开内容的全文以引用方式并入本文中。
[0002]本专利技术涉及包括膨胀减轻单元的电池模块。更具体地，本专利技术涉及包括能够对电池电芯施压的膨胀减轻单元的电池模块，其中，膨胀减轻单元设置在模块壳体的壳体处和/或模块壳体的壳体中以便缓和锂镀的行为，由此防止电池电芯的寿命缩短。

技术介绍

[0003]随着对诸如智能手机这样的移动装置的需求增加，对用作其能源的二次电池的需求也增加。另外，二次电池用于电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)、插电式混合动力车辆(P
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HEV)、储能系统(ESS)等。
[0004]对作为二次电池之一的锂二次电池的需求势不可挡地高。锂二次电池由于锂离子被反复地插入负极和正极中并从负极和正极脱插而进行操作。在含有锂盐的电解液中，锂离子可以在电极之间移动，但电子不能在电极之间移动。
[0005]锂析出(即，所谓的锂镀(Li
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plating))引起与电解液的副反应，并改变二次电池的动力学平衡。结果，电池的容量和循环寿命减少，并且出现过度充电控制功能丧失的安全相关问题。在反复充电和放电期间，锂金属在一个电极的表面上树枝状析出，从而严重地威胁电池的安全性。在树枝状析出的金属锂穿透隔膜并与另一电极接触的情况下，发生内部短路，并且由于快速的化学反应，导致电池的温度升高。结果，电池电芯或模块可能着火，这可能造成诸如爆炸这样的危险后果。锂镀更频繁地发生在电池电芯的电极接头从其突出的位置周围，并且随着充电和放电的次数和循环次数的增加，电池电芯在电池电芯的电极接头从其突出的位置处膨胀。这种现象在包括多个堆叠的电池电芯的电池模块中比在单元电池电芯中更显著地发生。构成电池模块的电池电芯的循环寿命可以比单元电池电芯的循环寿命短，并且事故的规模可能由于多个电池电芯而增加。
[0006]图1至图3示出了常规电池模块100。参照图1至图3，电池模块100被配置为使得由多个堆叠的电池电芯21、22、
…
、n
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1和n构成的电芯堆叠200被容纳在模块壳体(附图标记未示出)中。设置在电芯堆叠200最外侧的两个电池电芯21和n的宽的外表面可以分别面对模块壳体的第一侧盖130和第二侧盖140，膨胀减轻控制垫180可以位于最外侧电池电芯中的每一个和模块壳体的侧盖中的对应一个之间，并且被配置为固定电芯堆叠200的树脂层400可以被插置在电芯堆叠200和下盖120之间。为了保证构成电芯堆叠200的电池电芯21、22、...、n
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1和n的稳定性，可以在预定区域处的面对的电池电芯之间插置粘合剂300。
[0007]常规电池模块100中的电池电芯21、22、...、n
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1和n在充电和放电期间反复地膨胀和收缩，电极活性材料可能由于电池电芯的这种变形而分离或劣化，并且可能发生副反应，由此电池性能可能下降。为了解决上述问题，膨胀减轻垫180通常设置在模块壳体和最外侧电池电芯中的每一个之间或者在电池电芯之间，其中，当电池电芯膨胀时，膨胀减轻垫被压缩以执行缓冲操作，由此控制电池电芯的膨胀。
[0008]如图3中所示，当电池电芯膨胀时，电池电芯的中部部分的体积增量与电池电芯的边缘的体积增量彼此不同。即，当电池电芯的体积膨胀时，与电池电芯的边缘相比，电池电芯的中部部分膨胀成盆形(pot shape)。如果膨胀的电池电芯的整个表面被均匀地支承，则电池电芯因电池电芯中产生的气体和由于此发生的锂镀而变形。
[0009]图4是例示了举例来说使用常规电池电芯21、22、...、n
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1和n当中的一个最外侧电池电芯21的电池电芯在其变形之前和之后的示意图。在包括最外侧电池电芯的所有电池电芯中都可能发生这样的膨胀。参照图4，电池电芯21的与电极接头和电极引线2相邻的部分相对显著地膨胀。由于中部部分的膨胀被抑制，因此由于在电池电芯中产生的气体，导致电极接头所处的电池电芯的左侧部分和右侧部分膨胀。随着连续地执行充电和放电，电池电芯更显著地变形。每个电池电芯都膨胀，并且其中多个电池电芯彼此联接的电芯堆叠200更显著地变形，这使电池模块100的寿命缩短，此外引起了诸如火灾这样的事故。
[0010]为了延长电池模块100中的电池电芯21、22、
…
、n
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1和n的寿命并提高电池模块的稳定性，必须减轻电池模块100中的电池电芯由于锂镀而膨胀。然而，由于电池电芯的电化学机制，在抑制锂镀现象方面存在限制。
[0011]专利文献1公开了一种锂二次电池，该锂二次电池被配置为使得在负极和隔膜之间形成微胶囊，微胶囊包括被配置为在二次电池过充电时使从负极析出的锂稳定的稳定化材料，并且微胶囊的表面被形成为热塑性树脂层，该热塑性树脂层被配置为当二次电池过充电时坍塌以便排放稳定化材料。
[0012]专利文献2公开了一种锂析出检测方法，该锂析出检测方法基于电池充电时的SOC来观察二次电池的电压变化，以实时地检测来自负极的锂析出，其特征在于，电池电压上升速率减慢的点被确定为发生锂析出的点。
[0013]专利文献1和2公开了用于确保锂二次电池的针对锂析出的安全性的技术，但没有公开包括膨胀减轻单元的电池模块，该膨胀减轻单元能够减轻在电池模块的充电和放电期间发生的电池模块中设置的电池电芯的膨胀。
[0014]在包括由多个堆叠的电池电芯构成的电芯堆叠的电池模块中，尚未提出能够解决由于电池电芯的变形而导致的问题的有效手段。
[0015](专利文献1)韩国专利申请公开No.2017
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0111566
[0016](专利文献2)韩国专利申请公开No.2017
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0023583

技术实现思路

[0017]技术问题
[0018]本专利技术是鉴于以上问题完成的，并且本专利技术的目的是提供包括膨胀减轻单元的电池模块，所述膨胀减轻单元能够在无改变地使用常规电池模块和电池电芯的同时防止电池模块中的电池电芯寿命缩短。
[0019]本专利技术的另一目的是提供包括膨胀减轻单元的电池模块，该膨胀减轻单元能够将在使用电池模块期间产生的气体快速移动到电池电芯的外周而不是停留在电池电芯的电极组件中。
[0020]技术方案
[0021]为了实现以上目的，根据本专利技术的一种电池模块包括：电芯堆叠，所述电芯堆叠由
一个或更多个堆叠的电池电芯构成；以及模块壳体，所述模块壳体被配置为在其中容纳所述电芯堆叠，其中，膨胀减轻单元被设置为面对设置在所述电芯堆叠最外侧的最外侧电池电芯，所述膨胀减轻单元具有被配置为对所述电池电芯的至少部分施压的凸部。
[0022]所述膨胀减轻单元可以位于设置在所述电芯堆叠最外侧的最外侧电池电芯和所述模块壳体之间。
[0023]所述膨胀减轻单元可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池模块，该电池模块包括：电芯堆叠，所述电芯堆叠由一个或更多个堆叠的电池电芯构成；以及模块壳体，所述模块壳体被配置为在其中容纳所述电芯堆叠，其中，膨胀减轻单元设置为面对设置在所述电芯堆叠最外侧的最外侧电池电芯，所述膨胀减轻单元具有被配置为对所述电池电芯的至少部分施压的凸部。2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述膨胀减轻单元位于设置在所述电芯堆叠最外侧的所述最外侧电池电芯和所述模块壳体之间。3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述膨胀减轻单元被设置为面对设置在所述电芯堆叠最外侧的两个最外侧电池电芯。4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述膨胀减轻单元的所述凸部仅位于所述最外侧电池电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林载焕，权俸勤，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：