JP7750934B2 - 電池モジュールおよびそれを含む電池パック - Google Patents

電池モジュールおよびそれを含む電池パック

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Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年１２月４日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１６８８９５号および２０２１年１１月４日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１５０５６２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関し、より具体的には安全性が強化された電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。
モバイル機器に対する技術開発と需要の増加によりエネルギ源としての二次電池の需要が急激に増加している。それに伴い、多様な要求に応えることができる二次電池に対する研究が多く行われている。
二次電池は携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギ源としても多くの関心を集めている。
最近、二次電池のエネルギ貯蔵源としての活用をはじめとして大容量二次電池構造に対する必要性が高まるにつれ、多数の二次電池が直列／並列に連結された電池モジュールを集合させた中大型モジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。
一方、複数個の電池セルを直列／並列に連結して電池パックを構成する場合、少なくとも一つの電池セルからなる電池モジュールを構成して、少なくとも一つの電池モジュールを用いてその他構成要素を追加して電池パックを構成することが一般的な方法である。このような中大型電池モジュールを構成する電池セルは充放電が可能な二次電池で構成されているので、このような高出力大容量二次電池は充放電過程で多量の熱を発生させる。
電池モジュールは複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、前記電池セル積層体を収容するフレーム、前記電池セル積層体の前後面をカバーするエンドプレートを含む。
図１は従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時の様子を示す図である。図２は図１のＡ－Ａ部分であり、従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時に隣接する電池モジュールに影響を及ぼす火炎の様子を示す図である。
図１および図２を参照すると、従来の電池モジュールは複数の電池セル１０が積層形成された電池セル積層体、電池セル積層体を収容するフレーム２０、電池セル積層体の前後面に形成されたエンドプレート３０、エンドプレートの外に突出形成されたターミナルバスバー４０などを含む。
フレーム２０とエンドプレート３０は溶接により密封されるように結合することができる。このように電池セル積層体を収容するフレーム２０とエンドプレート３０が結合されると、電池モジュールの過充電時に電池セル１０の内部圧力が増加して電池セル１０の融着強度の限界値を超える場合、電池セル１０で発生した高温の熱、ガスおよび火炎が電池セル１０の外部に排出される。
この時、高温の熱、ガスおよび火炎はエンドプレート３０に形成された開口部を介して排出されるが、エンドプレート３０同士が互いに向かい合うように複数の電池モジュールを配置する電池パック構造において、高温の熱、ガスおよび火炎を噴出する電池モジュールに隣り合う電池モジュールに影響を及ぼし得る。これにより隣り合う電池モジュールのエンドプレート３０に形成されたターミナルバスバー４０が損傷し得、高温の熱、ガスおよび火炎が隣り合う電池モジュールのエンドプレート３０に形成された開口部を介して電池モジュールの内部に入って複数の電池セル１０に損傷を与え得る。
本発明が解決しようとする課題は、電池モジュール内で発火現象発生時に排出される高温の熱と火炎を抑制して安全性が強化された電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。
本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、および前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、前記モジュールフレームの一側プレートにはベンティング部が形成され、前記ベンティング部は流入口および前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口を含み、前記ベンティング部の前記流入口および前記排出口は、前記一側プレートの長手方向に互いに離隔して位置する。
前記電池モジュールは前記モジュールフレームの一側プレートと前記電池セル積層体の間に位置する第１消火物質層を含み、前記第１消火物質層は消火（ｆｉｒｅ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ）剤を含み得る。
前記ベンティング部には消火剤が含まれた第２消火物質層が形成され得る。
前記モジュールフレームの一側プレートと前記電池セル積層体の間には消火剤を含む第１消火物質層が形成されており、前記ベンティング部には消火剤を含む第２消火物質層が形成されており、前記第１消火物質層および前記第２消火物質層に含まれた消火剤は炭酸水素カリウムを含み、火炎発生時に前記第１消火物質層および前記第２消火物質層のうちの少なくとも一つは熱分解反応が起き得る。
前記第１消火物質層と前記第２消火物質層は互いに連結され得る。
前記ベンティング部はホール構造を有して、前記ホール構造は傾斜した構造を有し得る。
前記ベンティング部は前記モジュールフレームの上側プレートに形成されるホール構造を有し、前記ホール構造は斜めに前記上側プレートを貫通し得る。
前記ベンティング部は、前記モジュールフレームの上側プレートに形成されて前記電池セル積層体と向かい合う流入口、前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口を含み、前記排出口は前記流入口に対して垂直な方向に形成され得る。
前記ベンティング部は、前記流入口と前記排出口の間に形成されて前記流入口に流入したガスを前記排出口が位置した方向に案内する連結部を含み、前記連結部の上面は傾斜して形成され得る。
前記ベンティング部は、前記電池セル積層体と連結され、前記モジュールフレームの上側プレート上で上側方向に形成された流入口、前記上側方向に形成されて前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口および前記流入口と前記排出口を連結する連結部を含み、前記連結部は前記流入口の流入方向および前記排出口の排出方向に対して垂直な方向に形成され得る。
前記第１消火物質層の熱分解反応によって前記モジュールフレームの一側プレートと前記電池セル積層体の間に排出通路が形成され得る。
本発明の他の一実施形態による電池パックは、前述した電池モジュールを含む。
実施形態によれば、電池モジュール内で熱暴走現象発生時に高温の熱とガスおよび火炎を制御するために、消火機能およびガス排出機能を有する孔形状のモジュールフレームを実現することによって、火炎発生前には外部からの汚染物を防ぎ、火炎発生時には化学反応により火炎を抑制することができる。
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるものである。
従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時の様子を示す図である。 図１のＡ－Ａに沿って切断した部分であり、従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時に隣接する電池モジュールに影響を及ぼす火炎の様子を示す図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。 図３の電池モジュールに対する分解斜視図である。 図４の電池モジュールに含まれた電池セルに対する斜視図である。 図３の切断線Ｂ－Ｂに沿って切断した断面図である。 本実施形態による電池モジュールでの火炎発生時の熱分解反応後の様子を示す断面図である。 本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。 本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。
以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面で、説明の便宜上、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。
図３は本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。図４は図３の電池モジュールに対する分解斜視図である。図５は図４の電池モジュールに含まれた電池セルに対する斜視図である。
図３ないし図５を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００ａは、互いに対向する方向に突出した電極リード１１１，１１２を含む複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０、電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００、および電極リード１１１が突出する一方向（ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の一面に配置された第１バスバーフレーム３１０を含む。
まず、図５を参照すると、電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましい。例えば、本実施形態による電池セル１１０は二つの電極リード１１１，１１２が互いに対向してセル本体１１３の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。より詳細には電極リード１１１，１１２は電極組立体（図示せず）と連結され、電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。
一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態でセルケース１１４の両端部１１４ａ，１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することにより製造されることができる。換言すれば、本実施形態による電池セル１１０は総３ケ所のシーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃは熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は連結部１１５からなる。セルケース１１４は樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなる。
また、連結部１１５は電池セル１１０の一縁に沿って長く伸びることができ、連結部１１５の端部にはバットイヤー（ｂａｔ－ｅａｒ）と呼ばれる電池セル１１０の突出部１１０ｐが形成されることができる。また、突出した電極リード１１１，１１２を間に置いてセルケース１１４が密封され、電極リード１１１，１１２とセル本体１１３の間にテラス（Ｔｅｒｒａｃｅ）部１１６が形成されることができる。すなわち、電池セル１１０は、電極リード１１１，１１２が突出した方向にセルケース１１４から延長形成されたテラス部１１６を含む。
電池セル１１０は複数で構成され、複数の電池セル１１０は相互電気的に接続されるように積層されて電池セル積層体１２０を形成することができる。図４を参照すると、電池セル１１０がｙ軸方向に沿って積層されて電池セル積層体１２０を形成することができる。電極リード１１１が突出した方向（ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の一面には第１バスバーフレーム３１０が位置し得る。具体的に図示していないが、電極リード１１２が突出する方向（－ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の他面に第２バスバーフレームが位置し得る。電池セル積層体１２０および第１バスバーフレーム３１０はモジュールフレーム２００に共に収容されることができる。モジュールフレーム２００がモジュールフレーム２００の内部に収容された電池セル積層体１２０およびこれと連結された電装品を外部の物理的な衝撃から保護することができる。
本発明の実施形態によるモジュールフレーム２００はモノフレームの構造を有することができる。まず、モノフレームは上面、下面および両側面が一体化した金属板材の形態であり得、押出成形で製造されることができる。ただし、モジュールフレーム２００構造はこれに限定されず、Ｕ字型フレームと上部プレートが結合された構造であり得る。Ｕ字型フレームと上部プレートが結合された構造の場合、下面および両側面が結合されたまたは一体化した金属板材であるＵ字型フレームの上側に上部プレートを結合して形成されることができ、プレス成形で製造されることができる。
電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の下面の間には熱伝導性樹脂が注液され得、注液された熱伝導性樹脂を介して電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の下面の間に熱伝導性樹脂層（図示せず）が形成されることができる。
一方、電極リード１１１，１１２が突出した方向（ｘ軸方向、－ｘ軸方向）に、モジュールフレーム２００が開放され得、モジュールフレーム２００の開放された両側にそれぞれ第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０が位置し得る。第１エンドプレート４１０が第１バスバーフレーム３１０を覆うことによりモジュールフレーム２００と接合され得、第２エンドプレート４２０が第２バスバーフレーム（図示せず）を覆うことによりモジュールフレーム２００と接合されることができる。すなわち、第１エンドプレート４１０と電池セル積層体１２０の間に第１バスバーフレーム３１０が位置し得、第２エンドプレート４２０と電池セル積層体１２０の間に第２バスバーフレーム（図示せず）が位置し得る。また、第１エンドプレート４１０と第１バスバーフレーム３１０の間には電気的な絶縁のための絶縁カバー（８００，図３を参照）が位置し得る。
第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０は電池セル積層体１２０の前記一面と前記他面をそれぞれカバーするように位置する。第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０は外部の衝撃から第１バスバーフレーム３１０およびこれと連結された複数の電装品を保護することができ、このために所定の強度を有するべきであり、アルミニウムのような金属を含むことができる。また、第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０はそれぞれモジュールフレーム２００の対応するエッジと溶接などの方法で接合されることができる。
第１バスバーフレーム３１０は電池セル積層体１２０の一面に位置し、電池セル積層体１２０をカバーすると同時に電池セル積層体１２０と外部機器との連結を案内することができる。具体的には、第１バスバーフレーム３１０にはバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタのうちの少なくとも一つが取り付けられる。特に、第１バスバーフレーム３１０が電池セル積層体１２０と向き合う面の反対面にバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタのうちの少なくとも一つが取り付けられる。一例として、図４には第１バスバーフレーム３１０にバスバー５１０およびターミナルバスバー５２０が取り付けられた様子が示されている。
バスバー５１０やターミナルバスバー５２０により電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０が直列または並列連結され得、電池モジュール１００ａの外部に露出するターミナルバスバー５２０を介して外部機器や回路と電池セル１１０が電気的に接続されることができる。一例として、ターミナルバスバー５２０は、ターミナルバスバー５２０が含まれた電池モジュールに隣り合う他の電池モジュールと連結されるようにする外部バスバーと連結されることができる。
第１バスバーフレーム３１０は電気的に絶縁である素材を含むことができる。第１バスバーフレーム３１０は、バスバー５１０やターミナルバスバー５２０が電極リード１１１と接合された部分を除いて、バスバー５１０やターミナルバスバー５２０が電池セル１１０と接触することを制限して、短絡発生を防止することができる。
一方、上述したように、電池セル積層体１２０の他面に第２バスバーフレームが位置し得るが、第２バスバーフレームにはバスバーとモジュールコネクタが取り付けられる。このようなバスバーに電極リード１１２が接合されることができる。
本実施形態による第１エンドプレート４１０にターミナルバスバー５２０が露出する開口部が形成されることができる。前記開口部はターミナルバスバー開口部であり得る。一例として、図３および図４に示すように、第１エンドプレート４１０にターミナルバスバー５２０が露出するターミナルバスバー開口部４１０Ｈが形成されることができる。ターミナルバスバー５２０はバスバー５１０と比較して、上向きに突出した部分をさらに含むが、このような上向きに突出した部分がターミナルバスバー開口部４１０Ｈを介して電池モジュール１００ａの外部に露出することができる。ターミナルバスバー開口部４１０Ｈを介して露出したターミナルバスバー５２０が他の電池モジュールやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）と連結されてＨＶ（Ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ）連結を形成することができる。
図６は図３の切断線Ｂ－Ｂに沿って切断した断面図である。図７は本実施形態による電池モジュールでの火炎発生時の熱分解反応後の様子を示す断面図である。
図３および図６を参照すると、本実施形態による電池モジュールは、モジュールフレーム２００の上側プレートと電池セル積層体１２０の間に位置するバリア層４４０を含む。本実施形態によるバリア層４４０は消火（ｆｉｒｅ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ）剤を含む。ここで、消火剤は粉末形態の消火剤物質であり得る。一例として、前記消火剤物質は炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、リン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ３）、および「炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）と尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）」の混合物のいずれか一つであり得る。特に、本実施形態によるバリア層４４０に含まれた消火剤物質は炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）を含むことができる。炭酸水素カリウムの熱分解反応により炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、および二酸化炭素（ＣＯ２）が生成されることができ、水蒸気が火炎を相殺させて、火炎が酸素などと接触することを二酸化炭素が遮断することができる。ただし、前記消火剤物質はこれに限定されず、消火機能を遂行する物質であれば制限なく使用することが可能である。
電池モジュールの内部で火炎が発生する場合に、本実施形態によるバリア層４４０で下化学式１と同じ熱分解反応が起きて二酸化炭素と水蒸気が発生し得る。この時、発生した二酸化炭素と水蒸気によって酸素供給を遮断する窒息効果が発生して火炎を抑制することができる。具体的には、前記熱分解反応は、電池モジュール内で発生した熱を吸熱反応で吸収することができ、酸素供給もまた、遮断されることができ、火炎および熱伝播速度が効果的に遅れて電池モジュールの安全性が向上することができる。
２ＫＨＣＯ３→Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２－Ｑ 化学式１
本実施形態によるモジュールフレーム２００の上側プレートにはベンティング部９００が形成されることができる。ベンティング部９００はホール構造を有して、流入口９０１、排出口９０２および連結部９０３を含むことができる。ベンティング部９００は電池セル積層体１２０と連結される流入口９０１、流入口９０１を介して流入したガスを排出する排出口９０２および流入口９０１と排出口９０２を連結する連結部９０３を含むことができる。連結部９０３は流入口９０１および排出口９０２の流入および排出方向と角をなすように形成されることができる。
ここで、流入口９０１および排出口９０２は上側プレートの長手方向（ｘ軸方向）に互いに離隔して位置することができる。流入口９０１と排出口９０２を連結した仮想の直線は上側プレートの長手方向（ｘ軸方向）と角をなすことができる。流入口９０１と排出口９０２を連結した仮想の直線は上側プレートと角をなすことができる。連結部９０３は上側プレートと角をなす傾斜した構造を有することができる。
ベンティング部９００の前記ホール構造は傾斜した構造を有することができる。この時、前記ホール構造は斜めにモジュールフレーム２００の上側プレートを貫通することができる。図７に示すようにバリア層４４０の熱分解反応によってベンティング部９００が開かれると、火炎およびガス排出流路が確保され、傾斜した構造を介して電池モジュール内部の直接的な露出を最小化することができる。
図６を再び参照すると、本実施形態によるバリア層４４０は第１消火物質層４４０ａと第２消火物質層４４０ｂを含むことができる。第１消火物質層４４０ａはモジュールフレーム２００の上側プレートと電池セル積層体１２０の間に位置して、第２消火物質層４４０ｂはベンティング部９００に位置し得る。第１消火物質層４４０ａと第２消火物質層４４０ｂは消火（ｆｉｒｅ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ）剤を含み、前述したように消火剤を含む第１消火物質層４４０ａと第２消火物質層４４０ｂのうちの少なくとも一つは電池モジュール内部で火炎が発生すると熱分解反応が起き得る。第１消火物質層４４０ａと第２消火物質層４４０ｂは互いに連結されることができる。
電池モジュール内に火炎が発生する前にはベンティング部９００を第２消火物質層４４０ｂが塞いでいるので、外部から汚染物が電池モジュールの内部に流入することを遮断することができる。仮に電池モジュールの内部で火炎が発生すると、第１消火物質層４４０ａと第２消火物質層４４０ｂが熱分解してベンティング部９００が開かれ、ベンティング部９００を介して火炎およびガスが噴出することができる。この時、電池モジュールの内部に蓄積される熱エネルギを排出することができる。
前述したベンティング部９００はモジュールフレーム２００の上側プレートに形成された場合を説明したが、ベンティング部９００が形成される位置はモジュールフレーム２００が上側プレートに制限されず下側プレートおよび側面プレートに形成することもできる。
本実施形態によれば、図７に示すようにモジュールフレーム２００の上部と電池セル積層体１２０の間に排出通路４５０が形成されることができる。火炎発生前には排出通路４５０が形成された部分に第１消火物質層４４０ａが形成されている。第１消火物質層４４０ａの熱分解反応によってモジュールフレーム２００の一側プレートと電池セル積層体１２０の間に排出通路４５０が形成され、電池モジュールの一側で発生したガスや熱が排出通路４５０を介して移動することができる。その後、ベンティング部９００を介して電池モジュールから排出されるかバリア層４４０の熱分解過程で消火されることができる。
図１および図２を参照すると、従来の電池モジュールの場合、電池モジュールの開口部などを介して噴出した高温の熱、ガスおよび火炎などが隣り合う電池モジュールに影響を及ぼし得る。特に、ＨＶ連結のためにターミナルバスバー４０同士が向き合っている隣り合う電池モジュールは、ターミナルバスバー４０や電池セル１０をはじめとするその他電装品に損傷が発生し得る。
従来とは異なり、本実施形態による電池モジュール１００ａは、モジュールフレーム２００の上側プレートにベンティング部９００が形成され、電池セル１１０から起因した高温の熱、ガスおよび火炎などが第１エンドプレート４１０の開口部、一例としてターミナルバスバー開口部４１０Ｈなどを介して排出されることを制限することができる。ターミナルバスバー５２０に火炎が転移すると、互いに隣り合う電池モジュールを連結する外部バスバーが溶けて内部ショートによる追加発火になり、隣り合う電池モジュールに転移する可能性が高い。本実施形態によれば、隣り合う電池モジュールおよびＨＶ連結構造に加えられる損傷を減らすことができる。
図８は本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。
図８を参照すると、本実施形態によるベンティング部９１０は、電池セル積層体１２０を基準に上側方向にベンティングされるように形成されることができる。ベンティング部９１０は流入口９１１、排出口９１２および連結部９１３を含むことができる。ベンティング部９１０は、電池セル積層体１２０と連結され、モジュールフレーム２００の上面上で上側方向に形成された流入口９１１、上側方向に形成されて流入口９１１を介して流入したガスを排出する排出口９１２および流入口９１１と排出口９１２を連結する連結部９１３を含むことができる。連結部９１３は流入口９１１の流入方向および排出口９１２の排出方向に対して垂直な方向に形成されることができる。ここで、流入口９１１および排出口９１２は上側プレートの長手方向（ｘ軸方向）に互いに離隔して位置することができる。流入口９１１と排出口９１２を連結した仮想の直線は上側プレートの長手方向（ｘ軸方向）と角をなすことができる。流入口９１１と排出口９１２を連結した仮想の直線は上側プレートと角をなすことができる。
ベンティング部９１０は電池モジュール内部の高温の熱、ガスおよび火炎を電池モジュールの上側方向に向かって排出して、エンドプレートを対向して配置された他の電池モジュールへの被害を最小化させることができる。しかし、排出口９１２が上側方向に向かって形成されて空気中の異物が重力によって排出口９１２に入ることもあるので、連結部９１３が排出口９１２に対して垂直な方向に形成されるようにして排出口９１２に流入した異物が流入口９１１を介して電池モジュールの内部に流入する現象が最小化することができる。
また、連結部９１３上には排出口９１２を介して入る異物を遮断する異物遮断部（図示せず）が形成され、異物が排出口９１２部分で連結部９１３を介して流入口９１１部分に入らないように防ぐことができる。
図９は本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。
図９を参照すると、本実施形態によるベンティング部９２０は、モジュールフレーム２００の上面上に形成されて電池セル積層体と連結される流入口９２１、流入口９２１を介して流入したガスを排出する排出口９２２を含み、排出口９２２は流入口９２１に対して垂直な方向に形成されることができる。また、ベンティング部９２０は、流入口９２１と排出口９２２の間に形成されて流入口９２１に流入したガスを排出口９２２が位置した方向に案内する連結部９２３を含み、連結部９２３の上面は傾斜して形成されることができる。連結部９２３は上側プレートと角をなす傾斜した構造を有することができる。ここで、流入口９２１および排出口９２２は上側プレートの長手方向（ｘ軸方向）に互いに離隔して位置することができる。流入口９２１と排出口９２２を連結した仮想の直線は上側プレートの長手方向（ｘ軸方向）と角をなすことができる。流入口９２１と排出口９２２を連結した仮想の直線は上側プレートと角をなすことができる。
排出口９２２が流入口９２１およびモジュールフレーム２００の上面に対して垂直な方向に形成され、空気中に漂う異物が重力によって排出口９２２の内部に入る現象を防止することができる。また、連結部９２３の上面が排出口９２２に向かって傾斜して形成され、流入口９２１に流入した高温の熱、ガスおよび火炎が連結部９２３を介して方向が転換されて排出口９２２を介して自然に排出されることができる。
前述した電池モジュールは電池パックに含まれ得る。電池パックは、本実施形態による電池モジュールを一つ以上集めて電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）と冷却装置などを追加してパッキングした構造であり得る。
前述した電池モジュールおよびそれを含む電池パックは多様なデバイスに適用することができる。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用できるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールおよびそれを含む電池パックを使用できる多様なデバイスに適用することが可能であり、これもまた本発明の権利範囲に属する。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
２００ モジュールフレーム
３１０ バスバーフレーム
４４０ バリア層
４４０ａ、４４０ｂ 消火物質層
４５０ 排出通路
９００，９１０，９２０ ベンティング部

Claims (11)

  1. 複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、および
    前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、
    前記モジュールフレームの一側プレートにはベンティング部が形成され、
    前記ベンティング部は流入口および前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口を含み、
    前記ベンティング部の前記流入口および前記排出口は、前記一側プレートの長手方向に互いに離隔して位置し、
    前記ベンティング部を消火物質層が塞いでおり、前記消火物質層が、火災発生時に熱分解反応が起きて二酸化炭素と水蒸気が発生し得る消火剤を含み、
    前記ベンティング部は前記モジュールフレームに形成されるホール構造を有しており、前記ホール構造は斜めに前記モジュールフレームを貫通する、電池モジュール。
  2. 前記電池モジュールは前記モジュールフレームの一側プレートと前記電池セル積層体の間に位置する第１消火物質層を含み、
    前記第１消火物質層は消火剤を含む、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記モジュールフレームの一側プレートと前記電池セル積層体の間には消火剤を含む第１消火物質層が形成されており、
    前記ベンティング部を塞ぐ前記消火物質層が、第２消火物質層であり、
    前記第１消火物質層および前記第２消火物質層に含まれた消火剤は炭酸水素カリウムを含み、火炎発生時に前記第１消火物質層および前記第２消火物質層は熱分解反応が起きる、請求項１に記載の電池モジュール。
  4. 前記第１消火物質層と前記第２消火物質層は互いに連結される、請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 前記ベンティング部はホール構造を有しており、前記ホール構造は傾斜した構造を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  6. 複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、および
    前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、
    前記モジュールフレームの一側プレートにはベンティング部が形成され、
    前記ベンティング部は流入口および前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口を含み、
    前記ベンティング部の前記流入口および前記排出口は、前記一側プレートの長手方向に互いに離隔して位置し、
    前記ベンティング部を消火物質層が塞いでおり、前記消火物質層が、火災発生時に熱分解反応が起きて二酸化炭素と水蒸気が発生し得る消火剤を含み、
    前記ベンティング部は前記モジュールフレームの上側プレートに形成されるホール構造を有しており、前記ホール構造は斜めに前記上側プレートを貫通する、電池モジュール。
  7. 前記ベンティング部は、
    前記モジュールフレームの上側プレートに形成されて前記電池セル積層体と向かい合う流入口、
    前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  8. 前記ベンティング部は、
    前記流入口と前記排出口の間に形成されて、前記流入口に流入したガスを前記排出口が位置する方向へ案内する連結部を含み、
    前記連結部は前記上側プレートと角をなす傾斜した構造を有する、請求項７に記載の電池モジュール。
  9. 複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、および
    前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームを含み、
    前記モジュールフレームの一側プレートにはベンティング部が形成され、
    前記ベンティング部は流入口および前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口を含み、
    前記ベンティング部の前記流入口および前記排出口は、前記一側プレートの長手方向に互いに離隔して位置し、
    前記ベンティング部を消火物質層が塞いでおり、前記消火物質層が、火災発生時に熱分解反応が起きて二酸化炭素と水蒸気が発生し得る消火剤を含み、
    前記ベンティング部は、
    前記電池セル積層体と連結され、前記モジュールフレームの上側プレート上で上側方向に形成された流入口、
    前記上側方向に形成されて、前記流入口を通って流入したガスを排出する排出口および
    前記流入口と前記排出口を連結する連結部を含み、
    前記連結部は前記流入口の流入方向および前記排出口の排出方向に対して垂直な方向に形成される、電池モジュール。
  10. 前記第１消火物質層の熱分解反応によって前記モジュールフレームの一側プレートと前記電池セル積層体の間に排出通路が形成される、請求項２に記載の電池モジュール。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項による電池モジュールを含む、電池パック。
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