具有气体排放结构的电池模块
阅读说明：本技术 具有气体排放结构的电池模块 (Battery module with gas discharge structure ) 是由 安秀准 崔范 李晙镐 李泰奎 于 2019-01-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能够有效防止柱形电池单元的二次爆炸的电池模块。为了实现上述目的,根据本发明的电池模块包含：多个柱形电池单元,多个电池单元中的每一个包括至少两个电极端子,至少两个电极端子形成于其一个末端部分且具有不同极性；上壳体及下壳体,上壳体和下壳体中的每一个包含容纳部分,在容纳部分中具有插入和容纳柱形电池单元的空间；气体排放路径,气体排放路径在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上延伸并且具有暴露于外的开口部分以使从柱形电池单元排出的气体向外排放；覆盖片,该覆盖片插置在上壳体与下壳体之间以覆盖气体排放路径的开口部分；和多个线型汇流条,多个线型汇流条被配置为建立与多个柱形电池单元的电极端子的电接触及电连接。(The present invention provides a battery module capable of effectively preventing secondary explosion of cylindrical battery cells. In order to achieve the above object, a battery module according to the present invention includes: a plurality of cylindrical battery cells, each of the plurality of battery cells including at least two electrode terminals formed at one end portion thereof and having different polarities; an upper case and a lower case, each of which includes an accommodating portion having a space in which the cylindrical battery cell is inserted and accommodated; a gas discharge path extending in front, rear, left, and right directions and having an opening portion exposed to the outside to discharge gas discharged from the cylindrical battery cell to the outside; a cover sheet interposed between the upper case and the lower case to cover an opening portion of the gas discharge path; and a plurality of wire type bus bars configured to establish electrical contact and electrical connection with electrode terminals of the plurality of cylindrical battery cells.)
技术领域
本公开是关于一种具有气体排放结构的电池模块，且更具体地是关于一种能够有效地防止柱形(cylindrical)电池单元的二次***的电池模块。
本申请案主张2018年1月15日在韩国申请的韩国专利申请案第10-2018-0004908号的优先权，所述申请案的公开内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
近年来随着对便携型电子产品(诸如笔记本电脑、视频摄影机、便携型电话等)的需求的迅速增长及对电动车辆、能量储存电池、机器人、卫星等的积极开发，正积极开展对能够重复充电及放电的高效能二次电池的研究。
目前，商品化二次电池包含：镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，且在这些电池中，由于与镍类二次电池相比，锂二次电池几乎不产生记忆效应而根据如下优点一直受到关注：自由充电/放电、极低的自放电率(self-discharge rate)以及高能量密度。
此类锂二次电池主要将锂类氧化物及碳材料分别用作正极活性材料及负极活性材料。锂二次电池包含：电极组件，在该电极组件中布置有其上分别涂有正极活性材料及负极活性材料的正极板及负极板，且隔膜位于正极板和负极板之间；及外部材料(即，电池壳体)，该外部材料密封且容纳电极组件和电解液。
大体而言，根据外部材料的形状，可将锂二次电池分为罐型(can-type)二次电池及袋型(pouch-type)二次电池，在罐型二次电池中电极组件嵌入金属罐中，在袋型二次电池中电极组件嵌入铝层压片的袋中。
此外，由于各种可燃材料嵌入锂二次电池中，因此存在因过充电(over-charging)、过电流以及其他外部物理冲击而引发过热、***或类似的风险，且因此存在严重的安全缺陷。此外，由刚性金属组成的罐型二次电池可具有更高***风险。
因此，在包含由此类金属罐组成的多个二次电池的电池模块中，诸如继电器、电流传感器、熔断器或电池管理系统(battery management system；BMS)的配置可用于安全且有效地管理二次电池。
然而，尽管具有此类措施，但仍可能因外部冲击、电池单元的异常操作或BMS控制失效而出现诸如电池模块内部的电池单元***的火灾。
在此情况下，当安装在电池模块中的所有电池单元当中的一个电池单元***时，由于***产生的热(诸如火焰)可传递至位于附近的电池单元，由此促使电池单元被连续点燃的现象出现，且因此风险可能增加。
就此而言，需要开发用于增加电池模块的稳定性来解决此类问题的技术。
发明内容
技术问题
本公开被设计为解决现有技术的问题，且因此本公开旨在提供一种能够有效地防止柱形电池单元的二次***的电池模块。
本公开的这些及其他目标以及优点可通过以下详细描述来理解且通过本公开的示例性实施方式将变得更加显而易见。此外，将容易理解的是，本公开的目标及优点可通过随附权利要求中示出的构件以及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供一种电池模块，该电池模块包括：多个柱形电池单元，每个柱形电池单元具有至少两个电极端子，形成在一个末端部分处的所述至少两个电极端子具有不同的极性；上壳体，所述上壳体包括：容纳部分，在所述容纳部分中形成有***且容纳所述多个柱形电池单元的空间；气体排放路径，所述气体排放路径在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上延伸以使从所述多个柱形电池单元排出的气体向外排放且在所述气体排放路径中形成有向下暴露的开口部分；以及气体排放孔，所述气体排放孔被开口为使得所述气体排放路径连接至外部；下壳体，所述下壳体包括：容纳部分，所述容纳部分与所述上壳体的底部部分组合且在所述容纳部分中形成有***且容纳所述多个柱形电池单元的空间；气体排放路径，所述气体排放路径在所述前侧方向、所述后侧方向、所述左侧方向以及所述右侧方向上延伸以使从所述多个柱形电池单元排出的所述气体向外排放且在所述气体排放路径中形成有向上暴露的开口部分；以及气体排放孔，所述气体排放孔开口为使得所述气体排放路径连接至外部；以及覆盖片，所述覆盖片设置在所述上壳体与所述下壳体之间以覆盖所述气体排放路径的所述开口部分；以及多个线型汇流条，所述多个线型汇流条被配置为与所述多个柱形电池单元的所述电极端子电接触并使所述多个柱形电池单元的所述电极端子彼此连接。
此外，气体排放孔可形成于上壳体及下壳体中的每一个的前侧末端、后侧末端、左侧末端以及右侧末端中的至少两个中。
此外，气体排放路径在上下方向(up-and-down direction)上的高度可为至少5毫米。
此外，多个柱形电池单元可彼此间隔至少0.1毫米。
另外，多个柱形电池单元可通过在前后方向上布置成线且基于在左右方向上延伸的参考线在前向方向或后向方向上交替地偏置而具有锯齿形排列结构(zigzagarrangement structure)。
此外，气体排放路径可沿多个柱形电池单元的排列在前后方向上成直线连接及延伸且基于左右方向的参考线在前后方向上成锯齿形连接及延伸。
此外，容纳部分可以粘附方式形成为在水平方向上包围多个柱形电池单元的外表面。
此外，在多个柱形电池单元的电极端子所在的方向上突出以支承多个柱形电池单元中的每一个的上表面或下表面的至少一个区域的止动件可形成于容纳部分处。
此外，分隔多个柱形电池单元的分隔壁可形成于上壳体及下壳体中的每一个的容纳部分处。
此外，外表面在上下方向上具有不同高度的阶梯形结构可形成于分隔壁处。
另外，分隔壁可具有竖直高度在从一个柱形电池单元至另一柱形电池单元的方向上连续变化的至少一个倾斜结构。
此外，分隔壁的上部末端部分可具有半柱形形状。
此外，具有在向内方向上凹进的结构以使多个线型汇流条中的每一个的一部分***的固定凹槽可形成于分隔壁的上部末端及下部末端中的至少一个中。
此外，所述电池模块还可包含多个板型汇流条，所述多个板型汇流条与多个线型汇流条电接触及电连接并且位于上壳体及下壳体中的每一个在左右方向上的两侧。
另外，在向上方向上凹进的***凹槽可形成于上壳体在左右方向上的两个侧部部分中的每一个侧部部分处以使多个板型汇流条中的至少一个区域***且容纳于所述在向上方向上凹进的***凹槽中，以及在向下方向上凹进的***凹槽可形成于下壳体在左右方向上的两个侧部部分中的每一个侧部部分处以使多个板型汇流条中的至少一个区域***且容纳于所述在向下方向上凹进的***凹槽中。
此外，覆盖片可包含云母材料(mica material)。
此外，沿气体排放路径在上下方向上突出的隆升结构可形成于覆盖片的顶表面及底表面中的每一个处以使隆升结构的至少一部分***气体排放路径的开口部分中。
在本公开的另一方面中，提供一种电池组，所述电池组包含根据本公开的至少一个电池模块。
在本公开的另一方面中，提供一种装置，所述装置包含本公开的电池组。
有益效果
根据本公开的一方面，在电池模块中，由于形成于上壳体及下壳体中的气体排放路径在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上延伸，因此防止在由柱形电池单元的***所引起的气体或火焰在所有方向上蔓延时所产生的热集中于特定区域。因此，由于气体排放路径具有用于立即容纳气体及火焰的充足容纳值，因此可防止与燃烧的柱形电池单元相邻的另一柱形电池单元的二次***。
此外，根据本公开的此方面，在电池模块中，由于上壳体及下壳体的容纳部分被形成为包围柱形电池单元的外表面，因此防止另一柱形电池单元的外表面与燃烧的柱形电池单元的火焰等直接接触或暴露于所述火焰等，且因此可防止多个柱形电池单元的二次燃烧或***。
此外，根据本公开的一方面，通过在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上将气体排放孔形成于上壳体及下壳体的末端部分处，气体排放孔接近上壳体及下壳体的容纳部分的任何位置而形成，且因此可快速排出在柱形电池单元中产生的气体、火焰、热等。因此，可稳定地且极大地降低二次***的风险。
此外，根据本公开的一方面，通过将包含云母材料的覆盖片设置在上壳体与下壳体之间，可有效地防止在位于电池模块的顶部处的柱形电池单元与位于电池模块的底部处的柱形电池单元之间出现短路。
此外，根据本公开的一方面，由于线型汇流条即使经由少量材料亦能够与多个柱形电池单元电连接，因此可减少制造成本。此外，与条型汇流条相比，线型汇流条具有较小体积，且因此即使在线型汇流条位于气体排放路径中时，对所排出的气体的流动产生干扰的影响亦较小，由此降低了由气体或火焰所引起的二次***等的风险。
此外，根据本公开的另一方面，形成于上壳体及下壳体的容纳部分中的分隔壁可防止线型汇流条的一个末端部分的移动(流动)，以使在线型汇流条的一个末端部分与柱形电池单元的电极端子断开时，防止线型汇流条的一个末端部分与另一柱形电池单元的具有不同极性的电极端子出现短路。因此，可极大地提高本公开的电池模块的稳定性。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式且与前述公开内容一起用以提供对本公开的技术特征的进一步理解，且因此本公开不应理解为限于附图。
图1为示意性地绘示根据本公开的实施方式的电池模块的立体图。
图2为绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的若干独立组件的分解立体图。
图3为示意性地绘示根据本公开的实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的柱形电池单元的部分内部结构的部分截面图。
图4为示意性地绘示根据本公开的实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的上壳体的侧视图。
图5为示意性地绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的上部组件的仰视图。
图6为示意性地绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的下部组件的分解立体图。
图7为示意性地绘示根据本公开的实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的下壳体的侧视图。
图8为示意性地绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的部分组件的立体图。
图9为示意性地绘示沿图1的线A-A'截取的电池模块的一个区域的部分截面图。
图10为示意性地绘示图8的区域C'的部分放大图。
图11为示意性地绘示根据本公开的另一实施方式的相对于电池模块的部分组件的部分放大图。
图12为示意性地绘示根据本公开的另一实施方式的相对于电池模块的部分组件的部分放大图。
图13为示意性地绘示根据本公开的实施方式的电池模块的平面图。
图14为示意性地绘示根据本公开的另一实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的覆盖片的侧视图。
图15为示意性地绘示本公开的比较例1的配置的立体图。
图16为示意性地绘示本公开的示例2的配置的立体图。
图17为示意性地绘示本公开的比较例3的配置的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应理解，本说明书及随附权利要求中所使用的术语不应解释为限于通用以及辞典含义，而是基于允许发明人恰当定义术语以提供最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面对应的含义以及概念来解释。
因此，仅用于说明的目的，本文所提出的描述仅为优选示例，并不意在限制本公开的范围，因此应理解，可在不偏离本公开的范围的情况下获得关于其的其他等效物及修改。
图1为示意性地绘示根据本公开的实施方式的电池模块的立体图。图2为绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的若干独立组件的分解立体图。此外，图3为示意性地绘示根据本公开的实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的柱形电池单元的部分内部结构的部分截面图。
参照图1至图3，根据本公开的实施方式的电池模块200可包含多个柱形电池单元100、上壳体210A、下壳体210B、覆盖片230以及多个线型汇流条240。
此处，柱形电池单元100可包含柱形电池罐120及容纳于电池罐120内部的电极组件140。
此处，电池罐120可包含具有高导电率的材料，且例如，电池罐120可包含铝、钢或铜材料。此外，至少两个电极端子111可形成于电池罐120的顶部处。
具体地，电极端子111可包含具有不同电极性的第一电极端子111A及第二电极端子111B。此外，当自(图1中绘示的)箭头F所指示的方向观察时，第一电极端子111A可形成于电池罐120的顶部处的圆形顶部部分处。此外，第二电极端子111B可形成于电池罐120的圆形外周部分上。换言之，柱形电池单元100可包含在其一个末端部分处具有不同极性的至少两个电极端子111。
另外，除非另外具体陈述，否则在本说明书中，顶部方向、底部方向、前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向是基于箭头F所指示的方向。
此外，电极组件140可具有其中正极和负极以隔膜处于正极及负极间的方式卷绕成凝胶卷(jelly-roll)形状的结构。正极接片(positive electrode tab)170附接至正极(未绘示)以与电池罐120的顶部处的第一电极端子111A接触。负极接片附接至负极(未绘示)以与电池罐120的底部处的第二电极端子111B接触。
返回参照图3，在柱形电池单元100中，顶盖110被配置为使电极端子111形成为突出，且使至少一部分在内部气体达到特定压力或高于特定压力时穿过。
此外，柱形电池单元100可在底部包含安全组件122(例如正温度系数(positivetemperature coefficient；PTC)组件、透明导电氧化物(transparent conducting oxide；TCO)等)，所述安全组件在电池单元内部温度较高时通过具有较大电池电阻来阻挡电流。此外，柱形电池单元100可包含安全排气孔130，所述安全排气孔在正常状态下具有向下突出的形状但在电池单元内部温度升高时突出且破裂，从而排出气体。
此外，柱形电池单元100可包含电流中断装置(current interrupt device；CID)150，所述电流中断装置的一个顶侧区域与安全排气孔130组合且所述电流中断装置的一个底侧区域与电极组件140的正极连接。
然而，除上文所描述的柱形电池单元100之外，根据本公开的电池模块200亦可采用在申请本公开时已知的各种柱形电池单元。
图4为示意性地绘示根据本公开的实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的上壳体的侧视图。此外，图5为示意性地绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的上部组件的仰视图。
参照图4及图5以及图1及图2，上壳体210A可包含形成有***且容纳柱形电池单元100的空间的容纳部分211。此外，上壳体210A可包含电绝缘材料。例如，电绝缘材料可为塑料材料。
具体地，容纳部分211可包含柱形容纳空间，在所述柱形容纳空间中可容纳柱形电池单元100。此外，柱形电池单元100可通过***容纳部分211的圆形开口O2中而容纳于上壳体210A内部。
此外，容纳部分211可以粘附方式形成为在水平方向上包围柱形电池单元100的外表面。换言之，容纳部分211可具有粘附至柱形电池单元100的外表面的容纳空间，使得特定材料、火焰等不引入其中。
此处，第一电极端子111A及第二电极端子111B位于柱形电池单元100的底部部分处。换言之，柱形电池单元100可***倒置的上壳体210A的容纳部分211中。
这样，根据本公开的此配置，如同以下实验例2的结果，通过形成上壳体210A的容纳部分211以包围柱形电池单元100的外表面，防止另一柱形电池单元100与电池模块200内的燃烧的柱形电池单元100的火焰等直接接触或暴露于所述火焰等，且因此可防止柱形电池单元100的二次燃烧或***。
此外，多个柱形电池单元100可容纳于容纳部分211中，同时彼此间隔例如至少0.1毫米。然而，本公开不必限于此类数值，且所述数值仅仅是示例。
这样，根据本公开的此配置，如同以下实验例1的实验结果，通过将根据本公开的实施方式的电池模块200中所容纳的多个柱形电池单元100定位成彼此间隔0.1毫米或大于0.1毫米，在一个柱形电池单元100燃烧时所传递的热量较低，且因此可防止相邻柱形电池单元100的链式燃烧(chain ignition)。然而，当多个柱形电池单元100彼此间隔小于0.1毫米时，当一个柱形电池单元100燃烧时，很有可能会出现相邻柱形电池单元100的链式燃烧。
此外，在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向延伸以使自柱形电池单元100排出的气体向外排放的气体排放路径212可形成于上壳体210A处。
因此，根据本公开的此配置，通过将气体排放路径212形成为在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上延伸，可在由柱形电池单元100的***所引起的气体或火焰在所有方向上蔓延时防止所产生的热集中于特定区域。此外，由于气体排放路径212具有用于立即容纳气体及火焰的充足容纳值，因此可防止与燃烧的柱形电池单元100相邻的另一柱形电池单元100的二次***。
此外，图9的气体排放路径212在上下方向上的高度H1可等于或大于5毫米。然而，当图9的气体排放路径212在上下方向上的高度H1小于5毫米时，很可能会出现多个柱形电池单元100的链式燃烧，且因此存在风险。
这样，根据本公开的此配置，如同以下实验例3的结果，当图9的气体排放路径212在上下方向上的高度H1被设定为等于或大于5毫米时，可实现防止聚集的柱形电池单元100的链式燃烧的效果。
此外，气体排放路径212可经形成于上壳体210A的底部部分处，所述气体排放路径与形成于柱形电池单元100的底部处的第一电极端子111A相邻。此处，图3的安全排气孔130可形成于柱形电池单元100的形成有第一电极端子111A的底部部分处。
另外，向下暴露的开口部分212K可形成于上壳体210A的气体排放路径212处。换言之，能够引导气体移动的侧壁212a可形成于气体排放路径212处。向下开口的开口部分212K可形成于侧壁212a的底部处。
另外，开口为使得气体排放路径212连接至外部的气体排放孔213可形成于上壳体210A处。具体地，当自图1的箭头F所指示的方向观察时，气体排放孔213可形成于上壳体210A的前侧末端210a、后侧末端210b、左侧末端210c以及右侧末端210d中的至少两个中。
例如，如图5中所绘示，多个气体排放孔213可形成于上壳体210A的前侧末端210a、后侧末端210b、左侧末端210c以及右侧末端210d中的每一个中。
这样，根据本公开的此配置，通过在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上将气体排放孔213形成于上壳体210A的末端部分处，可快速排出柱形电池单元100中所产生的气体、火焰、热等，且由于气体排放孔213形成为接近上壳体210A的容纳部分211的任何位置，因此可稳定地且极大地降低二次***的风险。
图6为示意性地绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的下部组件的分解立体图。此外，图7为示意性地绘示根据本公开的实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的下壳体的侧视图。
参照图6及图7以及图2及图4，下壳体210B可具有与上壳体210A的底部组合的联接结构。例如，联接结构可为组合有卡钩突出部G1及联接凹槽G2联接结构。
具体地，卡钩突出部G1及联接凹槽G2可形成于上壳体210A及下壳体210B中的每一个处。例如，如图4及图7中所绘示，上壳体210A的卡钩突出部G1可形成于要与下壳体210B的联接凹槽G2组合的对应位置处。此外，下壳体210B的卡钩突出部G1可形成于要与上壳体210A的联接凹槽G2组合的对应位置处。
此外，下壳体210B可包含容纳部分211，在所述容纳部分中形成有***且容纳柱形电池单元100的空间。此外，下壳体210B可包含电绝缘材料。例如，电绝缘材料可为塑料材料。
具体地，容纳部分211可包含柱形容纳空间，在所述柱形容纳空间中可容纳柱形电池单元100。此外，柱形电池单元100可通过***容纳部分211的圆形开口O2中而容纳于下壳体210B内部。
此处，第一电极端子111A及第二电极端子111B位于柱形电池单元100的顶部部分处。换言之，当第一电极端子111A及第二电极端子111B定位于顶部部分处时，柱形电池单元100可***下壳体210B的容纳部分211中。
此外，当一个柱形电池单元100的外表面及另一柱形电池单元100的外表面彼此间隔至少0.1毫米时，多个柱形电池单元100可容纳于容纳部分211中。
这样，根据本公开的此配置，如同实验例1的实验结果，由于电池模块200中所容纳的多个柱形电池单元100彼此间隔0.1毫米或大于0.1毫米，因此在一个柱形电池单元100燃烧时所传递的热量较低，且因此可防止相邻柱形电池单元100的链式燃烧。
此外，容纳部分211可以粘附方式形成为在水平方向上包围柱形电池单元100的外表面。换言之，容纳部分211可具有粘附至柱形电池单元100的外表面的容纳空间，使得特定材料、火焰等不引入至外表面。
这样，根据本公开的此配置，通过将下壳体210B的容纳部分211形成为包围柱形电池单元100的外表面，防止另一柱形电池单元100与电池模块200内部的燃烧的柱形电池单元100的火焰等直接接触或暴露于所述火焰等，且因此可防止柱形电池单元100的二次燃烧或***。
图8为示意性地绘示根据本公开的实施方式的相对于电池模块的部分组件的立体图。
参照图8以及图6，在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上延伸以使自柱形电池单元100排出的气体向外排放的气体排放路径212可形成于下壳体210B处。
这样，根据本公开的此配置，通过将气体排放路径212形成为在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上延伸，可在由柱形电池单元100的***所引起的气体或火焰在所有方向上蔓延时防止所产生的热集中于特定区域。此外，由于气体排放路径212具有用于立即容纳气体及火焰的充足容纳值，因此可防止与燃烧的柱形电池单元100相邻的另一柱形电池单元100的二次***。
此外，图9的气体排放路径212在上下方向上的高度H1可等于或大于5毫米。然而，当图9的气体排放路径212在上下方向上的高度H1小于5毫米时，很可能会出现多个柱形电池单元100的链式燃烧，且因此存在风险。
这样，根据本公开的此配置，如同以下实验例3的结果，当图9的气体排放路径212在上下方向上的高度H1被设定为等于或大于5毫米时，可实现防止聚集的柱形电池单元100的链式燃烧的效果。
此外，气体排放路径212可形成于下壳体210B的顶部部分处，所述气体排放路径与形成于柱形电池单元100的顶部处的第一电极端子111A相邻。此处，图3的安全排气孔130可形成于柱形电池单元100的形成有第一电极端子111A的顶部部分处。
另外，向上暴露的开口部分212K可形成于下壳体210B的气体排放路径212处。换言之，能够引导气体移动的侧壁212a可形成于气体排放路径212处。向上开口的开口部分212K可形成于侧壁212a的顶部处。
另外，开口的气体排放孔213可形成于下壳体210B处使得气体排放路径212连接至外部。具体地，气体排放孔213可形成于下壳体210B的前侧末端210a、后侧末端210b、左侧末端210c以及右侧末端210d中的至少两个中。例如，如图8中所绘示，多个气体排放孔213可形成于下壳体210B的前侧末端210a、后侧末端210b、左侧末端210c以及右侧末端210d中的每一个中。
这样，根据本公开的此配置，在下壳体210B中，通过在前侧方向、后侧方向、左侧方向以及右侧方向上形成气体排放孔213，可快速排出在柱形电池单元100中产生的气体、火焰、热等，且由于气体排放孔213形成为接近下壳体210B的容纳部分211的任何位置，因此可稳定地且极大地降低二次***的风险。
图9为示意性地绘示沿图1的线A-A'截取的电池模块的一个区域的部分截面图。
再次参照图9以及图2及图8，覆盖片230可安置于上壳体210A与下壳体210B之间以覆盖上壳体210A及下壳体210B中的每一个的气体排放路径212的开口部分212K。
此外，覆盖片230可包含具有高耐火性及电绝缘性的材料。例如，覆盖片230可包含云母材料和/或陶瓷材料。具体地，覆盖片230可具有云母层形成于陶瓷片的两个表面上的形式。
这样，根据本公开的此配置，通过将具有电绝缘性的覆盖片230安置在上壳体210A与下壳体210B之间，可有效地防止在位于电池模块200的上壳体210A处的柱形电池单元100与位于下壳体210B处的柱形电池单元100之间的短路。
此外，包含云母材料的覆盖片230具有极佳耐热性，且因此可有效地减小由柱形电池单元100的***所引起的火焰对另一相邻柱形电池单元100的影响。
再次参照图9以及图5及图8，线型汇流条240可被配置为与多个柱形电池单元100的电极端子111彼此电接触及电连接，多个柱形电池单元100安装于上壳体210A及下壳体210B中的每一个上。
具体地，线型汇流条240可包含导电材料。例如，导电材料可为铜、铝、镍等。此外，线型汇流条240可与柱形电池单元100的第一电极端子111A的外表面及另一柱形电池单元100的第二电极端子111B的外表面接触并且组合。
另选地，线型汇流条240可与柱形电池单元100的第一电极端子111A的外表面及另一柱形电池单元100的第一电极端子111A的外表面接触并且组合。
另选地，线型汇流条240可与柱形电池单元100的第二电极端子111B的外表面及另一柱形电池单元100的第二电极端子111B的外表面接触并且组合。
换言之，线型汇流条240可被配置为在多个柱形电池单元100之间提供串联电连接或并联电连接。
此外，线型汇流条240的与电极端子111的外表面接触的末端部分可具有粘附至电极端子111的外表面的板形状。
这样，根据本公开的此配置，当线型汇流条240的末端部分被配置成粘附至电极端子111的板形状时，与电极端子111的接触面积可增大且粘合力亦增大，且因此可有效地提高连接结构的耐久性。
此外，线型汇流条240可位于气体排放路径212内部。换言之，经由多个线型汇流条240的多个柱形电池单元100的电连接结构可形成于气体排放路径212内部。
例如，如图5中所绘示，形成于上壳体210A处的多个线型汇流条240可与柱形电池单元100的电极端子111及另一柱形电池单元100的电极端子111接触及连接。换言之，在以前后方向布置的两个柱形电池单元100中，其第二电极端子111B可经由线型汇流条240彼此电连接。
此外，在以左右方向布置的多个柱形电池单元100中，第一电极端子111A及第二电极端子111B可经由线型汇流条240彼此电连接。
例如，如图8中所绘示，形成于下壳体210B处的多个线型汇流条240可与一个柱形电池单元100的电极端子111及另一柱形电池单元100的电极端子111接触及连接。换言之，在以前后方向布置的两个柱形电池单元100中，其第二电极端子111B可经由线型汇流条240电连接。此外，在以左右方向布置的多个柱形电池单元100中，第一电极端子111A及第二电极端子111B可经由线型汇流条240彼此电连接。
这样，根据本公开的此配置，线型汇流条240即使利用少量材料亦可与多个柱形电池单元100电连接，且因此可减少制造成本。此外，与条型汇流条相比，线型汇流条具有较小体积，且因此即使在线型汇流条240位于气体排放路径212中时，对所排出的气体的流动产生干扰的影响较小，由此降低了由气体或火焰所引起的二次***等的风险。
此外，可考虑到线型汇流条240的截面面积及所需的合适水平的电阻值来设定在两个电极端子111之间提供电连接的线型汇流条240的数目。
换言之，当在两个电极端子111之间提供电连接的线型汇流条240的面积及数目增大时，可降低两个柱形电池单元100之间的电流的电阻。另一方面，当线型汇流条240具有较高电阻时，热值较高，由此增加电池模块200的内部温度，且因此会降低电池模块200的耐久性或可能出现火灾。
此外，当存在在两个电极端子111之间提供电连接的两个或更多个线型汇流条240时，即使在一个线型汇流条240断开时，剩余的线型汇流条240亦提供电连接，且因此可减少由断开所引起的损害。
返回参照图5及图8，上壳体210A及下壳体210B中所容纳的多个柱形电池单元100可通过在前后方向上布置成线且基于在左右方向上延伸的参考线在前向方向或后向方向上交替地偏置而具有锯齿形排列结构。
这样，根据本公开的此配置，当多个柱形电池单元100在左右方向上具有锯齿形排列结构时，可减小形成于多个柱形电池单元100之间的空的空间，且因此，在相同体积中可容纳更多数目的电池单元，由此有效地增加电池模块200的能量密度。
此外，可根据多个柱形电池单元100的排列结构来设定气体排放路径212。具体地，气体排放路径212可沿多个柱形电池单元100的排列在前后方向上成直线连接及延伸且基于左右方向的参考线在前后方向上成锯齿形连接及延伸。
这样，根据本公开的此配置，通过使气体排放路径212以锯齿形连接及延伸，柱形电池单元100中产生的火焰可受气体排放路径212的侧壁212a干扰，且因此可减小火焰对与燃烧的柱形电池单元100相邻的左侧及右侧柱形电池单元100的影响。
图10为示意性地绘示图8的区域C'的部分放大图。
参照图8及图10以及图2，在柱形电池单元100的电极端子111所在的方向上突出的止动件217可形成于上壳体210A及下壳体210B的容纳部分211处。具体地，止动件217可被配置为支承柱形电池单元100的上表面或下表面中的至少一个区域。换言之，止动件217可被形成为支承柱形电池单元100的形成有第一电极端子111A及第二电极端子111B的一个末端部分。
例如，止动件217可被配置为支承柱形电池单元100的、在形成于上壳体210A处的容纳部分211处的下表面。此外，止动件217可被配置为支承柱形电池单元100的、在形成于下壳体210B处的容纳部分211处的上表面。
如图10中所绘示，突出以支承柱形电池单元100的第二电极端子111B的一个区域的多个止动件217可形成于下壳体210B的容纳部分211处。
这样，根据本公开的此配置，形成于容纳部分211处的多个止动件217可有效地防止柱形电池单元100从容纳部分211移位。
此外，线型汇流条240可延伸至其的空间217d可在多个止动件217之间形成。换言之，空间217d可在一个止动件217在水平方向上的侧表面与另一止动件217在水平方向上的侧表面之间形成。
这样，根据本公开的此配置，即使在线型汇流条240的多个电极端子111之间的连接结构断开时，多个止动件217亦可阻挡线型汇流条240从空间217d移位。因此，可有效地提高电池模块200的耐久性。
再次参照图10以及图2，分隔开多个柱形电池单元100的分隔壁219可形成于上壳体210A及下壳体210B中的每一个的容纳部分211处。此处，分隔壁219可在向上方向或向下方向上突出。此外，分隔壁219可具有分隔壁219的外表面及容纳部分211的外表面在上下方向(top-and-bottom direction)上具有不同高度的阶梯形结构。
例如，如图10中所绘示，分隔壁219可在形成于下壳体210B的容纳部分211处的两个止动件217之间形成。此外，分隔壁219可具有在向上方向上突出的四边形块状以具有在上下方向上的高度与容纳部分211的外表面不同的阶梯形结构。
这样，根据本公开的此配置，当线型汇流条240的一个末端部分与柱形电池单元100的电极端子111断开时，分隔壁219可阻挡线型汇流条240的一个末端部分的移动以防止线型汇流条240的一个末端部分与另一柱形电池单元100的不同极性的电极端子111出现短路。因此，可极大地提高本公开的电池模块200的安全。
图11为示意性地绘示根据本公开的另一实施方式的相对于电池模块的部分组件的部分放大图。
参照图11，竖直高度在从一个柱形电池单元100至另一柱形电池单元100的方向上持续变化的至少一个倾斜结构C1可形成于分隔壁219B处。
具体地，分隔壁219B可在从一个柱形电池单元100至另一柱形电池单元100的方向上具有高度持续升高的倾斜结构C1及高度持续降低的倾斜结构C2。换言之，分隔壁219B可具有倾斜结构C1及倾斜结构C2，且分隔壁219B的截面在分隔壁219B的突出方向上可具有三角形形状。
此外，分隔壁219B的上部部分S1可具有半柱形形状。
例如，如图11中所绘示，分隔壁219B可具有两个倾斜结构C1及C2，在两个倾斜结构C1及C2中高度在从一个柱形电池单元100至另一柱形电池单元100的方向上持续变化，且分隔壁219B的上部部分S1可具有半柱形形状。
这样，根据本公开的此配置，通过形成分隔壁219B以支承线型汇流条240的底部，分隔壁219B可引导线型汇流条240适当地布置在柱形电池单元100的电极端子111与柱形电池单元100的电极端子111之间，且因此可有助于多个柱形电池单元100的电连接工艺且可减少制造时间。
图12为示意性地绘示根据本公开的另一实施方式的相对于电池模块的部分组件的部分放大图。
参照图12，具有在向内方向上凹进的结构的固定凹槽G4可形成于分隔壁219的顶部及底部中的至少一个上。固定凹槽G4可按用于容纳线型汇流条240的外部形状使得线型汇流条240的一部分***的大小凹进。
例如，如图12中所绘示，在向下方向上凹进的固定凹槽G4可形成于分隔壁219的顶部处。此外，线型汇流条240可***其中的***部分G4a可形成于固定凹槽G4内部的两侧中的每一侧处。
这样，根据本公开的此配置，通过将线型汇流条240固定在形成于分隔壁219处的固定凹槽G4中，能够防止由当线型汇流条240与电极端子111断开时线型汇流条240的一个末端部分可移动且与另一电极端子接触的情况引起的短路。
再次参照图8以及图1及图2，多个板型汇流条260可与多个线型汇流条240电接触且分别连接至所述多个线型汇流条。此外，板型汇流条260最终可实现与图1的模块端子280的电连接以电连接至外部装置。因此，板型汇流条260可被配置为在多个柱形电池单元100与电池模块200内部的图1的模块端子280之间提供电连接。
此处，板型汇流条260可包含导电材料。例如，导电材料可为铜、铝、镍等。
此外，多个板型汇流条260可位于上壳体210A及下壳体210B中的每一个在左右方向上的两侧处。具体地，位于上壳体210A及下壳体210B中的每一个的两侧处的多个板型汇流条260可具有不同极性。例如，如图8中所绘示，位于下壳体210B的左侧部分处的板型汇流条260的电极性可为负，且位于右侧部分处的板型汇流条260的电极性可为正。
此外，在向上方向上凹进使得板型汇流条260的至少一个区域***且容纳于其中的***凹槽G3可形成于上壳体210A在左右方向上的两个侧部部分中的每一个处。此外，在向下方向上凹进使得板型汇流条260的至少一个区域***且容纳于其中的***凹槽G3可形成于下壳体210B在左右方向上的两个侧部部分中的每一个处。
例如，如图2及图5中所绘示，***凹槽G3可形成于上壳体210A的两个侧部部分中的每一个处，且板型汇流条260可***且固定至***凹槽G3。此外，如图8中所绘示，***凹槽G3可形成于下壳体210B的两个侧部部分中的每一个处，且板型汇流条260可***且固定至***凹槽G3。
图13为示意性地绘示根据本公开的实施方式的电池模块的平面图。
再次参照图13以及图2，其中形成有容纳柱形电池单元100的顶部的容纳空间的上支承盖250A可与上壳体210A的顶部部分组合。换言之，上支承盖250A可包含容纳空间，在所述容纳空间中形成有以圆的形式穿孔的多个开口O1。此外，支承柱形电池单元100的上表面的支承件253可形成于上支承盖250A的顶部处。
此外，其中形成有容纳柱形电池单元100的顶部的容纳空间的下支承盖250B可与下壳体210B的底部部分组合。换言之，下支承盖250B可包含容纳空间，在所述容纳空间中形成有以圆的形式穿孔的多个开口O1。此外，支承柱形电池单元100的下表面的支承件253可形成于下支承盖250B的底部处。
例如，如图2中所绘示，上支承盖250A及下支承盖250B分别设置于电池模块200的顶部及底部处。此外，用于容纳112个柱形电池单元100的一个区域的容纳空间可设置于上支承盖250A及下支承盖250B中的每一个处。此外，用于支承多个柱形电池单元100的截面的六个支承件253设置于上支承盖250A及下支承盖250B中的每一个处。
图14为示意性地绘示根据本公开的另一实施方式的作为相对于电池模块的部分组件的覆盖片的侧视图。
参照图14以及图8，在上下方向上突出的隆升结构232可形成于覆盖片230B的顶表面及底表面中的每一个处。此外，隆升结构232可沿气体排放路径212形成为使得其至少一部分***气体排放路径212的开口部分212K中。此外，隆升结构232的隆升大小可突出以在很大程度上避免其干扰气体在气体排放路径212中的移动。例如，如图14中所绘示，在上下方向上突出的16个隆升结构232可形成于覆盖片230B的顶表面及底表面中的每一个处。
另外，根据本公开的电池组(未绘示)可包含根据本公开的至少一个电池模块200。此外，除电池模块200之外，根据本公开的电池组可包含用于容纳电池模块200的电池组壳体及用于控制电池模块200的充电及放电的各种装置，诸如电池管理系统(BMS)、电流传感器、熔断器等。
此外，根据本公开的电池组可应用于诸如能量储存装置的装置。换言之，根据本公开的装置可包含根据本公开的电池组。
例如，电池组可应用于在紧急情况期间可用作电源的能量储存系统。换言之，根据本公开的能量储存系统可包含根据本公开的电池组和能够控制电池组的操作的控制单元。
在下文中，提供示例及实验例以详细地描述本公开，但本公开不受这些示例及实验例限制。根据本公开的示例可修改成各种其他形式，且本公开的范围不应解释为受限于下文所描述的示例。提供本公开的示例以使本领域技术人员能够更充分地理解本公开。
比较例1
通过如下步骤来制造柱形电池单元100：制造顶盖及柱形壳体，所述顶盖及柱形壳体通过使用镀镍(Ni)冷轧超深冲压钢板(steel plate cold deep drawn extra；SPCE)来制造；将电极组件安装于柱形壳体内部；在柱形壳体的与电极组件的顶部部分对应的区域上执行卷边制程(beading process)以形成卷曲区域(crimping region)；将垫片***卷曲区域的内表面；以及将顶盖与柱形壳体的顶部组合。随后，如图15中所绘示，七个此类柱形电池单元100被布置为使得其在水平方向上的侧部部分在其间不具有空间的情况下彼此接触。
示例1
除了在水平方向上使柱形电池单元100彼此间隔0.1毫米之外，以与比较例1中相同的方式制造七个柱形电池单元100。
<实验例1：链式燃烧测试>
分别将比较例1及示例1中获得的产品置于两个外壳中，任意地点燃位于比较例1及示例1中的每一个的七个电池单元中的中心处的中心电池单元，且随后密封外壳。随后，检查在与中心电池单元相邻的剩余电池单元中是否出现链式燃烧。
作为实验结果，在比较例1中在与中心电池单元相邻的剩余电池单元中出现链式燃烧，但在示例1中并未出现链式燃烧。确定在示例1中并未出现链式燃烧，这是因为剩余电池单元与燃烧的中心电池单元相隔0.1毫米，且因此与比较例1相比，从燃烧的电池单元传递至剩余电池单元的热量较低。
示例2
如图16中所绘示，比较例1中制造的七个柱形电池单元100被布置成彼此间隔0.1毫米，且以粘附方式包围柱形电池单元100的顶部的上盖215在水平方向上安装于七个柱形电池单元100的侧部部分上以防引入火焰。
比较例2
除了未设置单独构件且使柱形电池单元100的顶部在水平方向上暴露于外之外，七个柱形电池单元100以与示例2相同的方式配置。
<实验例2：链式燃烧测试>
分别将比较例2及示例2中获得的产品置于两个外壳中，任意地点燃位于比较例2及示例2中的每一个的七个电池单元中的中心处的中心电池单元，且随后密封外壳。随后，检查在与中心电池单元相邻的剩余电池单元中是否出现链式燃烧。
作为实验结果，在比较例2中在与中心电池单元相邻的剩余电池单元中出现链式燃烧，但在示例2中并未出现链式燃烧。确定在示例2中并未出现链式燃烧，这是因为与比较例2相比，通过使用上盖来减少相邻电池单元的暴露于从燃烧的中心电池单元的顶部蔓延的火焰的面积，示例2的电池单元之间的辐射热较低。
比较例3
如图17中所绘示，在比较例3中，制备模块壳体270，在所述模块壳体中形成有气体排放路径212及容纳七个柱形电池单元100的容纳部分211。此处，模块壳体270的气体排放路径212的竖直高度H2被设定为4毫米。
示例3
除了气体排放路径212的竖直高度H2被设定为5毫米之外，以与比较例3相同的方式制备模块壳体270。
<实验例3：链式燃烧测试>
任意地点燃位于比较例3及示例3中的每一个的七个电池单元中的中心处的中心电池单元。随后，检查在与中心电池单元相邻的剩余电池单元中是否出现链式燃烧。
作为实验结果，在比较例3中在与中心电池单元相邻的剩余电池单元中出现链式燃烧，但在示例3中并未出现链式燃烧。确定在示例3中并未出现链式燃烧，这是因为与比较例3相比，通过使气体排放路径212形成得较高以增加立即容纳火焰或气体的容量来减少相邻电池单元暴露于从燃烧的中心电池单元蔓延的火焰及高温气体的时间，且电池单元之间经由对流所传递的热减少。
另外，在本说明书中，使用表明方向的术语(诸如上、下、左、右、前、后)，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些术语的使用仅仅是为了便于描述且可根据目标物体的位置、观测者的位置等而变化。
已详细地描述本公开。然而，应理解，由于在本公开的范围内的各种改变及修改通过此详细说明对本领域技术人员将变得显而易见，因此指示本公开的优选实施方式的详细说明和具体示例仅以说明方式给出。
附图标记
100：柱形电池单元 200：电池模块
111：电极端子
210A：上壳体 210B：下壳体
211：容纳部分
212：气体排放路径
213：气体排放孔
212K：开口部分
219：分隔壁
230：覆盖片 232：隆升结构
240：线型汇流条
G4：固定凹槽 G1：卡钩突出部
G2：联接凹槽 G3：***凹槽
G4：固定凹槽
217：止动件
250A：上支承盖 250B：下支承盖
260：板型汇流条
工业实用性
本公开涉及具有气体排放结构的电池模块和包括该电池模块的电池组。另外，本公开可以用于需要电源的电动装置或车辆。