CN107408658B

CN107408658B - 电池组

Info

Publication number: CN107408658B
Application number: CN201680015533.4A
Authority: CN
Inventors: 李哲揆
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2036-07-11
Also published as: CN107408658A; PL3252845T3; KR20170027498A; EP3252845A4; JP2018509744A; US10586972B2; WO2017039139A1; EP3252845B1; KR102002448B1; EP3252845A1; JP6505259B2; US20180047970A1

Abstract

本发明涉及一种能够对于过电流状态下发生的安全问题而改善稳定性的电池组。该电池组包括：单元单体；汇流条，所述汇流条电连接到单元单体，并且因过电流而短路；以及保护部，所述保护部被设置在汇流条中，以吸收在汇流条短路时发生的火花。

Description

电池组

相关申请的交叉引用

本申请案要求于2015年9月2日提交的韩国专利申请No.10-2015-0124200的优先权权益，其全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及电池组，并且更明确地说，涉及能够对于过电流状态下发生的安全问题改进稳定性的电池组。

背景技术

已针对数码相机、移动电话、膝上型PC、电动工具、电动自行车、电动车辆、混合动力车辆和大容量蓄电装置而积极研究可再充电二次电池。

明确地说，当与其它二次电池(例如铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池)比较时，锂二次电池每单位重量具有相对高的能量密度，并且能够快速充电，并且因此，锂二次电池的使用正迅速增长。

这种锂二次电池具有3.6V或更高的工作电压，并且可用作便携式电子装置的电源，或用于电动车辆、混合动力车辆、电动工具、电动自行车、蓄电装置、不间断电源(UPS)等，其中在这些装置中，将多个电池彼此串联或并联连接，并且需要高输出。

因为锂二次电池具有三倍于镍镉电池或镍金属氢化物电池的工作电压的工作电压，并且每单位重量具有优良的能量密度，所以锂二次电池的使用正迅速增长。

根据电解质的类型，锂二次电池可被分类为：使用液体电解质的锂离子电池以及使用聚合物固体电解质的锂离子聚合物电池。

此外，根据聚合物固体电解质的类型，锂离子聚合物电池可被分类为完全不含有任何电解液的全固体锂离子聚合物电池以及使用含有电解液的凝胶型聚合物电解质的锂离子聚合物电池。

在使用液体电解质的锂离子电池的情况下，大多数电池通过将圆柱形或正方形金属罐用作容器而以密封形式来使用。

如上所述，因为将金属罐用作容器的二次电池具有固定形状，所以存在缺点在于，将金属罐用作电源的电气产品的设计受到限制，并且难以减小其体积。

因此，已开发并正在使用袋型二次电池，其中电极组件和电解质被放置在由膜制成的袋封装材料中并且然后被密封。

然而，如果锂二次电池过热，那么因为存在爆炸的风险，所以确保安全性是重要任务之一。

锂离子二次电池的过热是因许多原因而导致，并且其中之一是穿过锂二次电池的超过极限的过电流的流动。

当过电流流动时，锂二次电池通过焦耳热而产生热，并且因此，电池的内部温度迅速上升。

此外，迅速温度上升引起电解质溶液的分解反应而导致热运行现象(heatrunning phenomenon)，从而导致电池的爆炸。

当冲击电流由于正极与负极之间的绝缘崩溃(这是因尖锐金属物体刺穿锂二次电池或介于正极与负极之间的分隔物的缩小而导致的)或由于连接到外部的外部充电电路或负载的异常条件而施加到电池时，发生过电流。

因此，为了保护锂二次电池免受异常情形(例如，过电流的发生)的影响，将电池结合保护电路来使用。

通常，保护电路包括熔丝装置，该熔丝装置在发生过电流时不可逆地断开充电电流或放电电流所流经的线路。

常规电池组以及应用到所述电池组的连接条在韩国专利公开No.10-2013-0080023中公开。

然而，常规连接条在安全性方面具有的限制在于，电池因在发生电池的外部短路时产生的火花而受损，并且电池被点燃。

发明内容

技术问题

因此，已做出本发明以解决上述限制，并且本发明的目的是提供一种能够减少或吸收由于在过电流状态下发生的火花所致的损坏的电池组。

技术解决方案

根据本发明的一方面，提供了一种电池组，包括：单元单体；汇流条，所述汇流条电连接到单元单体，并且因过电流而短路；以及保护部，所述保护部被设置在汇流条中，以吸收在汇流条短路时发生的火花。

保护部可被设置在汇流条短路的部分处。

保护部可包括：吸收构件，所述吸收构件围绕汇流条，以吸收火花；壳体构件，所述壳体构件将吸收构件密封在其中，以保护汇流条的一部分；以及吸热剂，所述吸热剂被注入到壳体构件中，并且被容纳在吸收构件与壳体构件之间的空间中。

因过电流而短路的凹口部可被设置在汇流条中，并且吸收构件可围绕凹口部。

吸收构件可包括芳纶纤维、陶瓷纤维和碳化硅纤维中的至少一种。

吸热剂可包括二氧化硅(silica)和水。

壳体构件可具有多边形形状或圆柱形形状。

壳体构件可由选自塑料、钢化玻璃和橡胶的至少一种非导电材料制成。

有利效果

根据本发明，具有如下效果，包括芳纶纤维的保护部被安装在汇流条中，以吸收因在汇流条短路时发生的火花所致的损坏。

根据本发明，具有如下效果，包括芳纶纤维和吸热剂的保护部被安装在汇流条中，以去除在汇流条短路时发生的火花。

根据本发明，具有如下效果，包括吸热剂的保护部被安装在汇流条中，以控制在汇流条短路时产生的热。

根据本发明，具有如下效果，包括非导电壳体构件的保护部被安装在汇流条中，以保护汇流条的凹口部。

附图说明

图1是图示根据本发明的实施例的电池组的主要部分的示意性前视图。

图2是图示其中电池模块的电池盖被去除以示出其在图1中的内部的状态的立体图。

图3是图1中的仅汇流条的放大图。

图4是图示其中保护部被安装在图3的汇流条中的状态的视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图来描述本发明。因为本发明可具有不同的修改实施例，所以在附图中图示了具体实施例并详细描述了这些具体实施例。然而，这不将本发明限于具体实施例内，并且应理解，本发明涵盖处于本发明的理念和技术范围内的所有修改和/或等同物和替换。相同附图标记用于在描述和附图中表示相同或类似元件。图1是图示根据本发明的实施例的电池组的主要部分的示意性前视图，并且图2是图示其中电池模块的电池盖被去除以示出其在图1中的内部的状态的立体图。

如图1和图2中所图示的，根据本发明的实施例的电池组1包括：单元单体10；汇流条20，所述汇流条20电连接到单元单体10，并且因过电流而短路；以及保护部30，所述保护部30被设置在汇流条20中，以吸收在汇流条20短路时发生的火花。

根据本发明的电池组1可由多个电池模块100构成，所述多个电池模块100根据其用途而彼此串联或并联连接。

在图1中，将仅图示两个电池模块100彼此串联连接的情况。

然而，本发明不限于此，并且因此，显然，必要时，适当数量的电池模块100彼此串联或并联连接。

电池模块100中的每一个包括至少一个单元单体10以及围绕该单元单体10的电池盖120。

单元单体10包括：电极组件(未示出)，所述电极组件被容纳在壳体中；以及第一电极引线111和第二电极引线112，所述第一电极引线111和第二电极引线112分别连接到电极组件的第一电极板和第二电极板的非涂层部分并且接着被引出到壳体的一侧和另一侧。

在本说明书中，将其中第一电极板和第二电极板分别作为正极板和负极板设置的情况作为实例来描述，并且因此，下文将描述第一电极引线111和第二电极引线112分别作为正极引线和负极引线设置的情况。

通常，作为正极板的第一电极板由铝(Al)材料制成，并且作为负极板的第二电极板由铜(Cu)材料制成。

因此，根据电极板与电极引线111和112之间的可焊性以及使其电阻最小化，正极引线111可由与正极板相同的铝材料制成，并且负极引线112可由与负极板相同的铜(Cu)材料或以镍(Ni)涂布的铜(Cu)材料制成。

当设置多个单元单体10时，单元单体10可根据用途而彼此串联或并联连接。然而，在本说明书中，将其中单元单体10彼此串联连接的情况作为实例来描述。

也就是说，单元单体10可通过将一个单元单体10的正极引线111联接到邻近单元单体10的负极引线112而彼此连接。

在此情况下，设置在最外部后侧处的单元单体10的正极引线111以及设置在最外部前侧处的单元单体10的负极引线112中的每一个连接到汇流条20。

单元单体10的数量不限于附图，并且因此，显然，单元单体的数量可根据二次电池的用途而变化。

图3是图1中仅汇流条的放大图。

如图3中所图示的，汇流条20由薄板状合金制成。

此外，联接孔23在汇流条20的两侧中的每一侧中冲压出，并且凹口部21被设置在汇流条20的中心处。

凹口部21在厚度方向上具有从汇流条20的中心的外部向内的预定深度。

汇流条20的横截面面积因凹口部21的深度而减小，并且因此，电阻在设置凹口部21的部分处减小。

因此，当过电流流动时，包括凹口部21的汇流条20可以容易地断裂。

外部端子113从电池模块100的设置在最外部后侧处的单元单体10的正极引线111以及设置在最外部前侧处的单元单体10的负极引线112中的每一个突出。

此外，如图1中所图示的，当汇流条20被安装在电池模块100中时，外部端子113被联接成配合到汇流条20的联接孔23中。

也就是说，在汇流条20的一侧中冲压出的联接孔23联接到设置在一个电池模块100的正极引线111上的外部端子113，并且在汇流条20的另一侧中冲压出的联接孔23联接到设置在另一电池模块100的负极引线112上的外部端子113，以允许汇流条20电连接到两个电池模块100。

如图4中所图示的，保护部30被安装在汇流条20中。保护部30被安装成围绕汇流条20的凹口部21。

如上所述，保护部30被安装在凹口部21中的原因是允许保护部30吸收并去除在汇流条20短路时发生的火花，并由此防止电池模块100受损并被点燃。

也即是说，当过电流流经电池组1时，汇流条20的凹口部21短路以阻断过电流。

此处，当凹口部21短路时，可能发生火花。因此，保护部30可吸收并且去除火花，以确保电池组1的安全性。

保护部30包括：吸收构件31，所述吸收构件31围绕汇流条20的凹口部21，以吸收在汇流条20短路时发生的火花；壳体构件32，所述壳体构件32将吸收构件31密封在其中，以保护汇流条20的凹口部21；以及吸热剂33，所述吸热剂33被注入到壳体构件32中，并且被容纳在吸收构件31与壳体构件32之间，以控制在汇流条20短路时产生的热并且去除火花。

吸热构件31由芳纶纤维、陶瓷纤维和碳化硅纤维(这些纤维具有优良耐热性)中的至少一种制成，以有效地吸收并去除在凹口部21短路时发生的火花，并且防止热产生。

吸热剂33由二氧化硅和水构成，以有效地控制在凹口部21短路时产生的热并且去除火花。

根据实施例，吸热剂33可形成为在吸热剂33的总成分中具有10％的二氧化硅和90％的水，但不限于此。例如，必要时，吸热剂33中二氧化硅与水的成分比可改变。

壳体构件32具有多边形或圆柱形形状，但不限于此。例如，只要壳体构件32将汇流条20的凹口部21容纳在其中以保护凹口部21，将围绕凹口部21的吸收构件31密封在其中，并且密封其中所容纳的吸热剂33以防止吸热剂33泄漏到外部，则壳体构件32可具有各种形状。

此外，壳体构件32可由选自塑料、钢化玻璃和橡胶的至少一种非导电材料制成，但不限于此。例如，除上述材料之外，壳体构件32还可由已知非导电材料制成。

下文将描述将保护部30安装在汇流条20中的方法。

将吸收构件31轧制到内部开放的壳体构件32中。

接着，将汇流条20插入到吸收构件31中，使得吸收构件31围绕汇流条20的凹口部21。

接着，将吸热剂33填充到壳体构件32中，使得吸热剂33填充在壳体构件32与吸收构件31之间。

接着，使壳体构件32闭合，以密封壳体构件32的内部。

根据本发明的电池组可具有如下效果，其中包括芳纶纤维的保护部被安装在汇流条中以吸收因在汇流条短路时发生的火花所致的损坏。

根据本发明，具有如下效果，其中包括非导电壳体构件的保护部被安装在汇流条中，以保护汇流条的凹口部。

虽然已参照示例性附图描述了根据本发明的电池组，但是在不偏离如所附权利要求书阐述的本发明的范围和精神的情况下，可由本领域技术人员进行各种改变和修改。

Claims

1.一种电池组，包括：

单元单体(10)；

汇流条(20)，所述汇流条(20)电连接到所述单元单体(10)，并且因过电流而短路，其中，凹口部(21)被设置在所述汇流条(20)的中心处，使得所述汇流条(20)的横截面面积因所述凹口部(21)的深度而减小，当过电流流经所述电池组时，所述汇流条(20)的所述凹口部(21)短路以阻断过电流；以及

保护部(30)，所述保护部(30)被设置在所述汇流条(20)中，以吸收在所述汇流条(20)的所述凹口部(21)短路时发生的火花，其中，所述保护部(30)包括：

吸收构件，所述吸收构件围绕所述汇流条(20)的所述凹口部(21)，以吸收所述火花；

壳体构件，所述壳体构件将所述吸收构件(31)密封在其中，以保护所述汇流条(20)的一部分；以及

吸热剂，所述吸热剂被注入到所述壳体构件(32)中，并且被容纳在所述吸收构件(31)与所述壳体构件(32)之间的空间中，其中，所述吸热剂(33)包括二氧化硅和水。

2.根据权利要求1的电池组，其中，所述吸收构件(31)包括芳纶纤维、陶瓷纤维和碳化硅纤维中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述壳体构件(32)具有多边形或圆柱形形状。

4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述壳体构件(32)由选自塑料、钢化玻璃和橡胶中的至少一种非导电材料制成。