JP7852985B2 - 電池パックおよびこれを含むデバイス - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２２年０７月２０日付韓国特許出願第１０－２０２２－００８９８４４号および２０２３年０６月１４日付韓国特許出願第１０－２０２３－００７６２４０号に基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全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、電池パックおよびこれを含むデバイスに関し、より具体的にはエネルギー密度と冷却性能が向上して安全性が強化された電池パックおよびこれを含むデバイスに関する。

現代社会では携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化され、このようなモバイル機器と関連する分野技術に関する開発が活発になっている。また、充放電が可能な二次電池は、化石燃料を使用する従来のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）等の動力源として利用されており、二次電池に関する開発の必要性が高まっている。

現在の常用化された二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあるが、この中でリチウム二次電池は、充放電が自由で、自己放電率が低く、エネルギー密度が高いという長所で脚光を浴びている。

このようなリチウム二次電池は、正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に密封収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。

一般に、リチウム二次電池は外装材の形状によって、電極アセンブリが金属カンに内装されているカン型二次電池と、電極アセンブリがアルミニウムラミネートシートのパウチに内装されているパウチ型二次電池に分類することができる。

近年、電気自動車やエネルギー保存システムなどの中大型装置に駆動用やエネルギー保存用に電池パックが幅広く使用されている。従来電池パックは、パックケース内部に一つ以上の電池モジュールと電池パックの充放電を制御する制御ユニット、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含む。ここで、電池モジュールは、モジュールケースの内部に複数の電池セルを含む形態で構成される。即ち、従来電池パックの場合、複数の電池セル（二次電池）がモジュールケース内部に収納されてそれぞれの電池モジュールを構成し、このような電池モジュールが一つ以上パックケースの内部に収納されて電池パックを構成する

特に、パウチ型電池の場合、重量が軽く、積層時デッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）が少ないなどの様々な側面で長所を有しているが、外部の衝撃に脆弱で、組立性が多少落ちる問題がある。したがって、複数のセルをまずモジュール化した後、パックケースの内部に収納される形態に電池パックが製造されることが一般的である。代表的な例として、従来電池パックの場合、複数の電池セルをまずモジュールケース内部に収納して電池モジュールを構成した後、このような電池モジュールを一つ以上のパックケースの内部に収納する形態で構成することができる。さらに、従来電池モジュールは、カートリッジとも呼ばれるプラスチック材質の積層用フレーム、セル積層方向両端のプレート、およびボルトなどの締結部材などの様々な構成要素を利用して複数の電池セルを積層する場合が多い。そして、このように形成された積層体は、再びモジュールケース内部に収納されてモジュール化される場合も多い。

しかし、このような従来電池パックの場合、エネルギー密度側面から不利なこともある。代表的に、複数の電池セルをモジュールケース内部に収納してモジュール化する過程において、モジュールケースまたは積層用フレームなどの様々な構成要素によって電池パックの体積が不要に増加したり、電池セルが占める空間が減少することがある。さらに、モジュールケースや積層用フレームなどの構成要素自体が占める空間はもちろん、このような構成要素に対する組立公差を確保するために、電池セルの収納空間が減少することがある。したがって、従来電池パックの場合、エネルギー密度を高めることに限界が生じる可能性がある。

また、従来電池パックの場合、組立性側面からも不利なこともある。特に、電池パックを製造するためには、まず、複数の電池セルをモジュール化させて電池モジュールを構成した後、電池モジュールをパックケースに収納する過程を経ることになるので、電池パックの製造工程が複雑になる問題がある。さらに、前記先行文献に開示されたように、積層用フレームおよびボルト、プレートなどを利用してセル積層体を形成する工程および構造が非常に複雑なこともある。

また、従来電池パックの場合、パックケース内部にモジュールケースが収納され、モジュールケース内部に電池セルが収納されるので、優れた冷却性を確保するのが難しいという問題もある。特に、モジュールケース内部に収納された電池セルの熱をモジュールケースを経てパックケース外部に排出させる場合、冷却効率が落ち、冷却構造も複雑になる可能性がある。

また、従来電池パックに含まれる複数の電池セルが互いに直列または並列に接続されて電池セル積層体を形成することにより、容量および出力が向上するが、電池モジュール内の狭い空間で複数の電池セルから発生する熱が合算されることにより、全体温度がより急速に上昇する問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、エネルギー密度、組立性および／または冷却性などに優れた電池パックおよび自動車などを含むデバイスを提供することである。

また、連続的な熱暴走現象を防止することにより、耐久性および安全性が向上した電池パックおよびこれを含むデバイスを提供することである。

しかし、本発明の実施例が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、記載されていない他の課題は、本発明の説明から当業者に明確に理解できる範囲で拡張することができる。

本発明の一実施例による電池パックは、それぞれがシーリング部を含む電池セルが一方向に積層された複数の電池セル；前記複数の電池セルの少なくとも一部をカバーするセルカバー；前記複数の電池セルの前記シーリング部および前記セルカバーの間に形成されたベンティング流路；および前記ベンティング流路の内面に配置された接着層を含む。

前記シーリング部は、前記電池セルのうち前記セルカバーと対面する一側部が密封されて形成された部分であってもよい。

前記セルカバーは、前記複数の電池セルの側面をカバーする第１側面カバー部と第２側面カバー部、および前記複数の電池セルの上部をカバーする上側カバー部を含み、前記シーリング部は、前記複数の電池セルの上部に配置される。

前記上側カバー部は、前記シーリング部から離隔されることができる。

前記接着層は、前記上側カバー部の内面に配置することができる。

前記接着層は、前記第１側面カバー部の少なくとも一部の内面および前記第２側面カバー部の少なくとも一部の内面にさらに配置することができる。

前記セルカバーは、前記複数の電池セルの上面および両側面をカバーし、前記複数の電池セルの下面を露出させることができる。

前記シーリング部は、１回以上折り曲げられることができる。

前記セルカバーは、一体的な形状を有することができる。

前記セルカバーは、ステンレススチール（ＳＵＳ）を含むことができる。

前記複数の電池セルのそれぞれは、パウチ型電池セルであってもよい。

内部空間に前記複数の電池セルおよび前記セルカバーを収納するパックケースをさらに含むことができる。

本発明の一実施例による装置は、前記少なくとも一つの電池パックを含む。

本発明によれば、ガスや火炎発生時に各電池セルから排出された高温のパーティクルが外部に飛散することを防止し、連続的な熱暴走現象を防止することができる。

本発明の効果は、以上で言及した効果で限定されるものではなく、言及されていない他の効果は、請求範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

本発明の一実施例による電池パックの一部構成を分離して示す概略的な斜視図である。 本発明の一実施例による電池パック内部に収納される電池セルとセルカバーの構成を含むセルユニットを概略的に示す分解斜視図である。 図２の構成要素を結合した形態を示す斜視図である。 図３の切断面Ａに沿って示す斜視図である。 図４の正面図である。 比較例による発火現象が発生したセルユニットの様子を示す図面である。 図３のｙ軸方向にベンティングガスが排出される様子を示す図面である。 本発明の他の一実施例によるセルユニットを示す図面である。

以下、添付図面を参照して、本発明の多様な実施例について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、以下で説明するもの以外にも多様な異なる形態に実施することができ、ここで説明する実施例に限られない。

本発明を明確に説明するため、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については同じ参照符号を付ける。

また、図面に示した各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に拡大または縮小して示したので、本発明が必ずしも示されたものに限られない。図面から複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部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「の上に」または「上に」あるという時、これは当該する層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には、中間に別の部分がないことを意味する。また、基準となる部分「の上に」または「上に」あるというのは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向けて「の上に」または「上に」位置するとのを意味するものではない。一方、他の部分「の下に」または「下に」あると説明することも、上述した内容を参照して理解することができるだろう。

また、明細書全体において、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むことができることを意味する。

図１は、本発明の一実施例による電池パックの一部構成を分離して示す概略的な斜視図である。

図２は、本発明の一実施例による電池パック内部に収納される電池セルとセルカバーの構成を含むセルユニットを概略的に示す分解斜視図である。

図３は、図２の構成要素を結合した様子を示す斜視図である。

図１～図３を参照すると、本発明の一実施例による電池パック１０００は、電池セル１００、セルカバー２００、およびパックケース６００を含む。

電池セル１００は、パウチ型電池セルであってもよい。即ち、電池セル１００は、パウチ型二次電池であり、電極アセンブリ、電解質およびパウチ外装材を含むことができる。

一般的に、パウチ型である電池セル１００は、電極アセンブリをセルケースに収納した状態で電解液を注入し、セルケースをシーリング（Ｓｅａｌｉｎｇ）する過程を通じて製造することができる。例えば、セルケースは、電池セル１００の両端部とこれらを接続する一側部を接着することによってシーリングすることができる。

このような電池セル１００は、電池パックに複数に含まれることができる。そして、このような複数の電池セル１００は、少なくとも一方向に積層することができる。例えば、図１に示すように、複数の電池セル１００は、水平方向、例えば、左右方向（図面のｘ軸方向）に積層配置することができる。また、複数の電池セル１００は、図１に示すように、前後方向（図面のｙ軸方向）に配置することができる。

さらに、複数の電池セル１００は、水平方向に配置され、左右方向および水平方向に複数の列をなす形態で配置されることができる。例えば、図１を参照すると、複数の電池セル１００は、左右方向に配置されたセル列が前後方向に２つ備えられた形態に積層されることができる。

本発明による電池パックは、本発明の出願時点に公知された様々な形態の電池セル１００を採用することができるので、このような電池セル１００の構成などについては、詳細な説明を省略する。

パックケース６００は、内部に空隙が形成され、複数の電池セル１００を収納することができる。例えば、パックケース６００は、図１に示すように、上部ケース６１０と下部ケース６２０を備えることができる。より具体的な例として、下部ケース６２０は、上端が開放されたボックス形態で構成され、内部空間に複数の電池セルを収納することができる。そして、上部ケース６１０は、下部ケース６２０の上端開放部をカバーする蓋形態で構成することができる。この時、上部ケース６１０は、下端が開放されたボックス形態で構成されることもできる。また、このようなパックケース６００の内部空間には、複数の電池セル１００と共にセルカバー２００も収納することができる。パックケース６００は、プラスチックまたは金属材質で形成することができる。その他にも、パックケース６００は、本発明の出願時点に公知された様々な電池パックの外装材材質を採用することができる。

セルカバー２００は、パックケースの内部空間において、電池セル１００を包むように構成することができる。即ち、セルカバー２００は、電池パックに含まれている複数の電池セル１００のうち、少なくとも一部電池セルを包むように構成することができる。さらに、セルカバーは、電池セル１００を少なくとも部分的に包むように備えることができる。

そして、セルカバー２００は、このように電池セルを包む構造を通じて、パックケース６００内部で複数の電池セル１００の積層状態を支持するように構成することができる。例えば、複数の電池セル１００は、図１に示すように、水平方向（図面のｘ軸方向）に積層することができる。この時、セルカバー２００は、このように水平方向に積層された複数の電池セル１００の積層状態が安定的に維持されるように構成することができる。

本発明のこのような側面によれば、モジュールケースなしで、複数の電池セル１００がパックケース６００内部に直接装着されて収納することができる。特に、電池セル１００の場合、外装材が軟性材質で製作され、外部衝撃に脆弱であり、また硬度が低いと言える。したがって、モジュールケースに収納せず、電池セル１００自体だけでパックケース６００内部に収納することが容易でない。しかし、本発明の場合、複数の電池セル１００は、セルカバー２００によって少なくとも一部分が包まれた状態でセルカバー２００と結合し、パックケース６００内部に直接収納され、その積層状態が安定的に維持されることができる。

したがって、本発明のこのような側面によれば、電池パック１０００にモジュールケースや積層用フレーム、セルの積層状態を維持するためのボルトなどの締結部材などをさらに備える必要がない。したがって、モジュールケースや積層用フレームなど他の構成要素が占める空間やそれによる公差確保のための空間を除去することができる。したがって、除去された空間ほど電池セルがさらに空間を占めることができるため、電池パックのエネルギー密度がより向上することができる。

また、本発明のこのような側面によれば、モジュールケースや積層用フレーム、ボルトなどが備えられないため、電池パックの体積や重量が減少し、製造工程が簡素化される。

また、本発明のこのような側面によれば、電池セル１００のハンドリングがより容易になる可能性がある。例えば、複数の電池セル１００をパックケース内部に収納する場合、ジグなどによって電池セル１００を把持することができる。この時、ジグは電池セル１００を直接把持せずに、電池セル１００を包んでいるセルカバー２００を把持することができる。したがって、ジグによる電池セル１００の損傷や破損が防止することができる。

また、本発明のこのような側面によれば、電池セル１００にセルカバー２００が結合し、モジュールケースなくても電池セル１００を効果的に保護することができる。

セルカバー２００は、剛性確保のために、様々な材質で構成することができる。特に、セルカバー２００は、金属材質で構成することができる。このような金属材質の場合、電池セルの積層状態をより安定的に維持し、外部衝撃から電池セルをより安全に保護することができる。特に、セルカバー２００は、スチール材質、さらにステンレススチール（ＳＵＳ）材質を備えることができる。例えば、セルカバー２００は、全体的にＳＵＳ材質で構成することができる。

このように、セルカバー２００がスチール材質で構成される場合、機械的強度乃至剛性が優れているため、電池セル１００の積層状態をより安定的に支持することができる。また、この場合、外部の衝撃、例えば、針状体などから電池セル１００の損傷や破損をより効果的に防止することができる。それだけでなく、この場合、電池セルのハンドリングをより容易にすることができる。

また、前記実施例のように、セルカバー２００がスチール材質で構成される場合、高い溶融点により、電池セル１００から火炎発生時、全体的な構造が安定的に維持されることができる。特に、スチール材質の場合、アルミニウム材質に比べて融点が高いため、電池セル１００から噴出された火炎にも溶けず、その形態が安定的に維持されることができる。したがって、電池セル１００間の火炎伝播防止乃至遅延効果、ベンティング制御効果などが優秀に確保することができる。

セルカバー２００は、一つまたはそれ以上の電池セル１００を包むように構成することができる。例えば、図２および図３に示すように、一つのセルカバー２００は、一つの電池セル１００または複数の電池セル１００を包むように構成することができる。この場合、複数の電池セル１００のうち、それぞれの電池セル１００ごとにセルカバー２００が個別に結合されるか、またはセルカバー２００は、二つまたはそれ以上の電池セル１００を一緒に包むように構成することができる。

セルカバー２００は、電池セル１００の外側表面に少なくとも部分的に接着することができる。例えば、セルカバー２００は、電池セル１００の収納部に内側表面が接着することができる。

セルカバー２００は、電池パックに一つまたは複数含まれることができる。特に、セルカバー２００は、電池パックに含まれている複数の電池セル１００をグループ化してユニット化するように構成することができる。この場合、一つのセルカバー２００は、一つのセルユニット１０を構成すると言える。そして、一つのセルユニット１０には、一つまたは複数の電池セル１００が含まれることができる。電池パックには、複数のセルユニットが含まれることがあり、この場合、セルカバー２００は、電池パックに複数含まれると言える。一例として、セルカバー２００が一つの電池セル１００を包む形態で構成された場合、電池パックには、電池セル１００の数と同じ数のセルカバー２００が含まれることができる。他の例として、セルカバー２００が二つ以上の電池セル１００を包む形態で構成された場合、電池パックには、電池セル１００の数より小さい数のセルカバー２００が含まれることができる。

セルカバー２００は、複数の電池セル１００を立てた状態で支持するように構成することができる。それぞれの電池セル１００は、図２に示すように、２つの広い表面を有し、広い表面の角部分は、パウチ外装材のシーリング部や折り畳まれた部分が存在することができる。したがって、電池セル１００は、一般的に上下方向に立てられた形態で積層させることが困難である。しかし、本発明による電池パックにおいて、セルカバー２００は、一つまたはそれ以上の電池セル１００を包みながら、包まれた電池セル１００の立った状態、即ち、起立状態を支持するように構成することができる。

特に、セルカバー２００は、複数の電池セル１００が上下方向に立てられた状態で水平方向に積層されるように構成することができる。例えば、図１～図３に示す実施例のように、複数のセルカバー２００は、水平方向に相互積層され、それぞれのセルカバー２００は、一つまたはそれ以上の電池セル１００を包む形態で構成することができる。この場合、セルカバー２００によって、複数の電池セル１００がそれぞれ立てられた状態で、水平方向に並列に積層された構成が安定的に維持されることができる。

特に、セルカバー２００は、パックケース６００の内部空間で、自立可能に構成することができる。即ち、セルカバー２００は、パックケース６００や電池セル１００など、電池パックに備える他の構成要素の助けがなくでも、自ら起立状態を維持するように構成することができる。

例えば、セルカバー２００は、図１の実施例では、下部ケース６２０の底面に直接装着することができる。この時、セルカバー２００の一部、セルカバー２００の下端部が下部ケース６２０の底面に直接接触して装着することができる。この時、下部ケース６２０底面には、サーマルレジン層６２６が形成されている場合がある。サーマルレジン層６２６は、電池セル１００から発生した熱がヒートシンク（図示せず）を通じて放熱されるようにヒートシンクに熱を伝達することができる。図示しなかったが、サーマルレジン層６２６の下にヒートシンクが形成されることができる。一例として、ヒートシンクは、下部ケース６２０の底面上に形成され、ヒートシンク上部面にサーマルレジン層６２６が塗布されることができる。サーマルレジン層６２６は、接着性を有することにより、セルカバー２００および／または電池セル１００を下部ケース６２０の底面またはヒートシンクに結合させることができる。サーマルレジン層６２６は、電池セル１００とセルカバー２００の起立状態がより安定的に維持されるようにすることができる。

そして、セルカバー２００は、このように下端部が装着された場合、装着状態が安定的に維持されるように構成することができる。この時、セルカバー２００は、スチールのように剛性に優れた金属材質、特にＳＵＳ材質で構成される場合、自立状態がより安定的に維持することができる。したがって、この場合、電池セル１００の起立状態がより確実に支持することができる。

セルカバー２００は、包まれた電池セルの少なくとも一側が外部に露出するように電池セルを部分的に包む形態で構成することができる。即ち、セルカバー２００は、電池セル１００を全体的に完全に包むことなく、一部のみ包む形態で構成することができる。特に、セルカバー２００は、電池セルの少なくとも一側がパックケースに向けて露出するように構成することができる。

例えば、図２および図３の実施例を参照すると、セルカバー２００は、一つの電池セル１００を包む形態で構成されるが、包まれた電池セル１００、即ち、内部空間に収容された電池セル１００の下部は、セルカバー２００によって包まれない場合がある。したがって、電池セル１００の下部は、パックケース６００を向かって露出され、パックケース６００に直接対面することができる。特に、図１の実施例を参照すると、電池セル１００の下部は、下部ケース６２０の底面に向けって露出することができる。

本発明のこのような実施例によれば、電池パックの冷却性能がより効果的に確保することができる。特に、前記実施例によれば、電池セル１００とパックケース６００が直接対面接触することができる。したがって、それぞれの電池セル１００から放出した熱がパックケース６００に直接伝達され、冷却性能が向上することができる。また、この場合、電池セル１００とパックケース６００の間に別途の冷却構造が備えられなくても良いので、効率的な冷却性能が実現することができる。そして、この場合、電池セル１００の間に空気などの冷媒が流入するための空間が備えられない場合がある。

一方、本発明による電池パックにおいて、互いに異なる構成要素間の熱伝達性能を高めるために、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）が介在されることができる。例えば、電池セル１００とセルカバー２００の間、セルカバー２００とパックケース６００の間、および／または電池セル１００とパックケース６００の間にＴＩＭが充填されることができる。この場合、電池パックの冷却性能、例えば、デュアルクーリング性能などがより向上することができる。

特に、セルカバー２００は、内部に収容された電池セル１００の複数のエッジ部のうち、電極リードが備えていないエッジ部を包む形態で構成することができる。例えば、図２に示された実施例を参照すると、電池セル１００は、２つの電極リード１１０、即ち、正極リードと負極リードを備えることができる。この時、２つの電極リードは、前方側エッジ部と後方側エッジ部にそれぞれ位置することができる。この時、セルカバーは、このような前方側エッジ部と後方側エッジ部を除いた残りの２つのエッジ部のうち一つを包む形態で構成することができる。

図２および図３を参照すると、電池セル１００は、ほぼ６面体で形成されているとすることもできる。そして、６面のうち２面に電極リード１１０、即ち、負極リードと正極リードがそれぞれ形成されることができる。そして、セルカバー２００は、６面の電池セル１００から電極リード１１０が形成された２面を除いた残りの４面のうち３面の少なくとも一部を包むように備えられる。

本発明のこのような実施例によれば、セルカバー２００の露出した側面に火炎などの排出方向を誘導することができる。例えば、実施例によれば、電極リード１１０が位置するセルカバー２００の前方側および後方側が開放されているため、このような開放された方向に火炎などが排出されるようにすることができる。特に、前記のように前方および後方が開放された形態でセルカバー２００が構成された場合、サイドディレクショナルベンティング（ｓｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｅｎｔｉｎｇ）が容易に実現することができる。

本発明のこのような実施例によれば、一つのセルカバー２００として、一つまたはそれ以上の電池セルを支持して保護する構成が容易に実現することができる。特に、前記実施例によれば、下側エッジ部は、セルカバー２００によって包まれることなく、パックケース６００と直接対面接触することができる。したがって、セルカバー２００によって包まれた電池セル１００の熱が下部のパックケース６００側に迅速かつ円滑に排出することができる。したがって、電池パックの冷却性能をより効果的に確保することができる。

特に、このような構成は、パックケース６００の下部で冷却が主に行われる場合、より効果的に実施することができる。例えば、電気自動車に装着される電池パックの場合、車体の下部に装着されるので、パックケース６００の下部で主に冷却が行われることがある。この時、前記実施例のように、各電池セル１００の下側エッジ部がパックケースに対面接触される場合、各電池セル１００からパックケース側に熱が迅速に伝達され、冷却性能がより向上することができる。

また、前記実施例によれば、熱暴走などの状況で電池セル１００から高温のガスや火炎などが排出される場合、排出されたガスや火炎が上部側へ向かうことを効果的に防止することができる。特に、電気自動車のように、電池パックの上部側に搭乗者が位置する場合、前記実施例によれば、ガスや火炎などが搭乗者側へ向かうことを抑制または遅延させることができる。

図２および図３を参照すると、セルカバー２００は、ほぼｎ字と類似の形状に形成されると言える。そして、セルカバー２００は、このような形状を通じて、内部に収容された電池セル１００に対して、電極リードが突出した前方側と後方側、そして下側を除いた他の部分を覆うように構成されているといえる。即ち、セルカバー２００は、内部に収容された電池セルの収納部の外側および上部側を覆うように備えられることができる。

より具体的には、セルカバー２００は、図２に示すように、上側カバー部２１０、第１側面カバー部２２０、および第２側面カバー部２３０を含むことができる。

ここで、上側カバー部２１０は、内部に収容された電池セル１００の上部を包むように構成することができる。特に、上側カバー部２１０は、電池セル１００の上部側エッジ部に接触したり離隔される形態で構成することができる。また、上側カバー部２１０は、平面状に構成することができる。この場合、上側カバー部２１０は、断面が水平方向の直線状に形成され、電池セル１００の上部側エッジ部を外側から直線状に包むことができる。

第１側面カバー部２２０は、上側カバー部２１０の一端から下部方向に延びる形態で構成することができる。例えば、第１側面カバー部２２０は、上側カバー部２１０の左側端部から下部方向（図面の－Ｚ軸方向）に長く延びた形態で構成することができる。さらに、第１側面カバー部２２０は、平面状に形成することができる。この時、第１側面カバー部２２０は、上側カバー部２１０でベンディングされた形態で構成することができる。

そして、第１側面カバー部２２０は、内部に収容された電池セル１００の一側収納部の外側を包むように構成することができる。例えば、セルカバー２００に一つの電池セル１００が収容された場合、第１側面カバー部２２０は、収容された電池セル１００の収納部の左側表面を左側から包むように構成することができる。ここで、第１側面カバー部２２０は、収納部の外側表面に直接接触することができる。

第２側面カバー部２３０は、第１側面カバー部２２０から水平方向に離隔して位置することができる。そして、第２側面カバー部２３０は、上側カバー部２１０の他端から下部方向に延びる形態で構成することができる。例えば、第２側面カバー部２３０は、上側カバー部２１０の右側端部から下部方向に長く延びた形態で構成することができる。さらに、第２側面カバー部２３０も第１側面カバー部２２０と同じに平面状に構成することができる。この時、第２側面カバー部２３０と第１側面カバー部２２０は、水平方向に離隔した状態で互いに平行に配置されていると言える。

そして、第２側面カバー部２３０は、内部に収容された電池セル１００の他側収納部の外側を包むように構成することができる。例えば、セルカバー２００に一つの電池セル１００が収容された場合、第２側面カバー部２３０は、収容された電池セル１００の収納部の右側表面を右側から包むように構成することができる。ここで、第２側面カバー部２３０は、収納部の外側表面に直接接触することができる。

前記実施例において、上側カバー部２１０、第１側面カバー部２２０および第２側面カバー部２３０によって内部空間が限定することができる。そして、セルカバー２００は、このように限定された内部空間に一つまたはそれ以上の電池セルを収容することができる。

また、前記実施例において、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０の下側端部は、パックケース６００の底面に接触することができる。特に、このような第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０の下側端部とパックケース６００の間の接触構成は、前後方向（図面のｙ軸方向）に長く延びた形態で形成することができる。このような実施例によれば、内部に収容された電池セル１００を立てた状態で維持させることができるセルカバー２００の自立構成がより安定的に実現することができる。

さらに、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０は、互いに同じ高さを有することができる。即ち、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０は、上側カバー部２１０から下部方向に延びた長さが同じであることができる。この場合、セルカバー２００の自立構成がより容易に達成することができる。

一方、本発明の一実施例によるセルカバー２００と電池セル１００を再度説明すると、上側カバー部２１０は、電池セル１００の上部側エッジ部を対面することができ、第１側面カバー部２２０および第２側面カバー部２３０と共に上部側エッジ部を包むことができる。

また、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０の断面積は、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０が対面する電池セル１００の断面積より大きく備えられ、収納部が外部に露出することを防止して安全性を最大限確保することができる。

一方、電池セル１００は、シーリング部２４０（図４参照）を含むことができる。シーリング部２４０（図４参照）は、電池セル１００のうちセルカバー２００と対面する一側部が密封されて形成された部分であることができる。シーリング部２４０（図４参照）は、熱融着などの方法で密封され、密封性能を向上させるために１回以上折り曲げられることができる。例えば、シーリング部２４０（図４参照）は、二重折り畳み（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｆｏｌｄｉｎｇ）された部分であることができる。

図２の実施例において、上部側エッジ部は電池セル１００のシーリング部２４０（図４参照）として二重折り畳み（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｆｏｌｄｉｎｇ）された部分であることができる。下側エッジ部は、電池セル１００の未シーリング部であることができる。

ここで、セルカバー２００は、電池セル１００を包むが、シーリング部の少なくとも一部は包んで、未シーリング部の少なくとも一部は包まずに外部に露出するように構成することができる。例えば、図２の実施例を参照すると、セルカバー２００は、電池セル１００のシーリング部の一部である上部側エッジ部を覆う形で構成することができる。この場合、セルカバー２００の内部に収容された電池セル１００は、シーリング部である上部側エッジ部が上側カバー部２１０と対面するように構成されると言える。また、セルカバー２００は、電池セル１００の未シーリング部である下側エッジ部については、外部に露出するように電池セル１００を包むことができる。この場合、電池セル１００における未シーリング部である下側エッジ部は、セルカバー２００の開放面に配置されるといえる。

電池セル１００におけるシーリング部としての上部側エッジ部は、未シーリング部である下側エッジ部より相対的に高温のガスや火炎の排出にさらに脆弱である可能性がある。しかし、前記実施例によれば、シーリング部である上部側エッジ部が上側カバー部２１０を対面するように配置され、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｖｅｎｔｉｎｇにさらに有利であることができる。

また、電池セル１００で未シーリング部として下側エッジ部は、シーリング部である上部側エッジ部より相対的に断面積が広く、平坦な形状で備えてセルカバー２００の開放面に配置することができ、図１のサーマルレジン層６２６に直接接触して冷却効率が増大することができる。

さらに、下部ケース６２０が車体の一面に装着される場合、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０は、上側カバー部２１０から車体の一面に向けて延びることができ、上部側エッジ部は、下側エッジ部より車体の一面からより遠くに配置されることができる。即ち、下部ケース６２０が車体の一面に装着される場合、セルカバー２００は、車体の一面と相対的に近くに配置された面が開放される形態で構成することができる。

逆に、上部ケース６１０が車体の一面に装着される場合、第１側面カバー部２２０と第２側面カバー部２３０は、上側カバー部２１０から車体の一面から離れるように延びることができ、上部側エッジ部は、下側エッジ部より車体の一面よりさらに近くに配置されることができる。即ち、上部ケース６１０が車体の一面に装着される場合、セルカバー２００は、車体の一面と相対的に離れる面が開放される形態で構成することができる。

即ち、セルカバー２００と電池セル１００の配置は、車体、パックケース６００、パックケース６００以外の車体に配置される構成との関係に応じて多様に設定することができる。

一方、前記実施例では、セルカバー２００がｎ字状で形成された構成を中心に図示乃至説明したが、セルカバー２００は、他の多様な形態で構成することができる。例えば、セルカバー２００は、Ｉ字、Ｕ字、Ｌ字など他の多様な形状に形成することができる。

図４は、本発明の一実施例による電池パックの一部構成を概略的に示す分離斜視図である。

図２を参照すると、本発明による電池パックは、バスバーアセンブリー３００をさらに含むことができる。ここで、バスバーアセンブリー３００は、複数の電池セル１００を互いに電気的に接続するように構成することができる。例えば、図２に示すように、バスバーアセンブリー３００は、複数の電池セル１００の電極リード１１０に結合され、複数の電池セル１００の間を電気的に直列および／または並列に接続するようにすることができる。バスバーアセンブリー３００は、銅やアルミニウムのような電気導電性材質で構成され、電極リード１１０に直接接触するバスバー端子およびプラスチックのような電気絶縁性材質で構成され、バスバー端子を支持するバスバーハウジングを備えることができる。

さらに、電池セル１００において電極リード１１０が両側に備えられる場合、バスバーアセンブリー３００も電極リード１１０が備えられた両側に全て含まれることができる。例えば、図２に示すように、電極リード１１０が前方側（図面のｙ軸方向）と後方側（図面の－ｙ軸方向）の両方に突出した場合、バスバーアセンブリー３００も前方側と後方側の全てに位置することができる。

バスバーアセンブリー３００は、一つまたは複数のセルカバー２００と結合することができる。この時、バスバーアセンブリー３００は、１つのセルカバー２００の端部に結合することができる。この時、１つのセルカバー２００には、一つまたは複数の電池セル１００が収容することができる。

バスバーアセンブリー３００は、セルカバー２００と様々な方式で結合することができる。例えば、バスバーアセンブリー３００は、接着、溶接、挿入結合、フック結合、ボルティング結合、リベット結合など様々な締結方式を通じてセルカバー２００と結合固定することができる。

図２および図３を参照すると、本発明による電池パック１０００は、絶縁カバー部３５０およびエンドプレート４００をさらに含むことができる。絶縁カバー部３５０は、電気絶縁性材質で構成され、バスバーアセンブリー３００がエンドプレート４００によって外部に露出することを防止し、電気絶縁性を確保および維持することができる。

エンドプレート４００は、複数の電池セル１００の前後面を覆って、セルカバー２００と結合することができる。エンドプレート４００は、電池セル１００の前方側（図面のｙ軸方向）に配置された第１エンドプレート４１０と電池セル１００の後方側（図面の－ｙ軸方向）に配置された第２エンドプレート４１０を含むことができる。

エンドプレート４００は、溶接を通じてセルカバー２００と密封されるように結合されることができる。

この時、エンドプレート４００は、バスバーアセンブリー３００と絶縁カバー部３５０を固定してセルユニット１０の構造的安定性を確保することができる。一方、エンドプレート４００には、絶縁カバー部３５０が露出するホールが形成されることができ、前記ホールを通じて場合によってディレクショナルベンティング（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｅｎｔｉｎｇ）が誘導されることができる。

以下、本実施例による電池パック１０００に含まれるベンティング流路および接着層についてより具体的に説明する。

図４は、図３の切断面Ａにより示される斜視図である。

図５は、図４の正面図である。

図４および図５を参照すると、セルカバー２００の上部と電池セル１００の間にエアーギャップ（Ａｉｒ Ｇａｐ）が存在することができる。このようなエアーギャップを介してベンティング流路（ＶＰ、図７参照）が形成され、電池セル１００から発生したガスが移動することができる。特に、電池セル１００の上部側エッジ部は、シーリング部２４０が形成されることによって、未シーリング部である下側エッジ部より相対的に高温のガスや火炎の排出がよく起きることができる。ガスや火炎が発生すると、ベンティング流路（ＶＰ、図７参照）を通じて高温のガスおよびスパークに放出され、スパークが外部の酸素などと接触することによって発火が発生する可能性がある。したがって、本実施例の電池パックは、上述した問題を解決するために、スパーク、即ち、高温のパーティクルが外部に飛散されることを防止する接着層２５０を含むことができる。接着層２５０は、セルカバー２００と電池セル１００の間の空間の内面に配置することができる。具体的には、接着層２５０は、上側カバー部２１０の内面に配置することができる。また、接着層２５０は、第１側面カバー部２２０の少なくとも一部の内面および第２側面カバー部２３０の少なくとも一部の内面にさらに配置することができる。例えば、接着層２５０は、上側カバー部２１０の内面、上側カバー部２１０の一端から下部方向に延びる第１側面カバー部２２０の一部の内面、および上側カバー部２１０の他の一端から下部方向に延びる第２側面カバー部２３０の一部の内面に配置することができる。特に、シーリング部２４０と上側カバー部２１０の間に接着層が相対的に多く形成されることによって、スパークをさらに多くキャッチするようにすることができる。

セルユニット１０に接着層２５０が形成されると、電池セル１００の発火時にベンティング流路であるエアーギャップに沿って移動するパーティクルが接着層２５０に付着することができ、これによってパーティクルがセルユニット１０の外部に飛散することを防止することができる。接着層２５０によって高温のパーティクル、即ち、スパークの放出が制限されると、スパークが外部酸素と接触する可能性が低くなり、これにより、さらなる熱暴走現象を防止することができる。

接着層２５０は、ベンティング流路の内部に層の形態で付着したり、液体形態で塗布された後、層で形成することができる。

接着層２５０は、粘着物質を含むことができる。接着層２５０に使用できる粘着物質は、パーティクルが付着可能な粘着性を保有するものであれば種類に関係なく可能である。粘着物質の例としては、アトリレートまたはシリコンを含むものを挙げることができ、上述した粘着物質には、エステルゴム、フェノール樹脂またはその他の物質が補助剤として使用されたり、ヒマシ油またはポリイソブチレンのような低分子物質がさらに混合することができる。

接着層２５０は、ベンティング流路に提供されることができる。ベンティング流路は、図２、３に示したｙ軸方向に沿って延びることができ、エンドプレート４００のホールを通してディレクショナルベンティングが誘導される時、ガスおよび火炎はベンティング流路に沿って排出されるが、この時、接着層２５０によって高温のパーティクル、即ち、スパークの放出が制限されると、スパークが外部酸素と接触する可能性が低くなり、これにより、追加的な熱暴走現象を防止することができる。

図６は、比較例による発火現象が発生したセルユニットの様子を示す図面である。

図７は、図３のｙ軸方向にベンティングガスが排出される様子を示す図面である。

図６を参照すると、セルユニットは、セルカバー２１と電池セル１の間に形成されたベンティング流路を含むことができる。電池セル１は、充放電過程で多量の熱を発生させることができ、過充電などの理由でその温度が適正温度より高くなる場合、性能が低下することがあり、温度上昇が過度な場合、爆発または発火することがある。電池セル１の発火時、外部に高温の引火性ガスと共にセルの内部物質が噴出することがあり、このような内部物質は主にＣ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｌｉのような物質で、高温のパーティクル、即ち、スパークの形態で噴出される。

一方、このようなスパークは、一緒に排出された引火ガスまたは外部の酸素と接触すると発火現象を発生させるので、電池セル１を含む電池パック内の外部で連続的な熱暴走現象を発生させることができる。

図７を参照すると、本実施例によるセルユニット１０は、電池セル１００と上側カバー部２１０の間に形成されたベンティング流路（ＶＰ）を含むことができる。ベンティング流路（ＶＰ）は、電池セル１００から発生したガスなどをセルカバー２００の外部に排出するためのものとすることができる。ベンティング流路（ＶＰ）は、セルカバー２００と電池セル１００の間の離隔空間に形成することができる。ベンティング流路（ＶＰ）の一端部には電池セル１００の内部ガスを排出するベンティング部、例えば、図２および図３で説明したエンドプレート４００のホールが位置することができる。各電池セル１００からベンティング流路（ＶＰ）に排出された火炎、ガスなどは、ベンティング流路（ＶＰ）に沿って移動し、セルユニット１０に備えられた排出口（図示せず）を介して外部に排出されることができる。

図７に示すように、電池セル１００の発火時、ベンティング流路（ＶＰ）に沿って移動するパーティクルが接着層２５０に付着することができ、これにより、パーティクルがセルユニット１０の外部に飛散されることが防止することができる。接着層２５０によって高温のパーティクル、即ち、スパークの放出が制限されると、スパークが外部酸素と接触する可能性が低くなり、これにより、さらなる熱暴走現象を防止することができる。

図８は、本発明の他の一実施例によるセルユニットを示す図面である。

図８の実施例は、図５の実施例を変形したものであり、本実施例によるセルユニット２０は、電池セル１００の上部を覆う熱伝達部材２６０をさらに含むことができる。熱伝達部材２６０は、シリコン系の材質で塗布形成したり、熱導電性パッドで形成することができる。接着層２５０は、熱伝達部材２６０と上側カバー部２１０の間に形成することができる。接着層２５０は、上側カバー部２１０の内面、上側カバー部２１０の一端から下部方向に熱伝達部材２６０まで延びる第１側面カバー部２２０の一部の内面、および上側カバー部２１０の他の一端から下部方向に熱伝達部材２６０まで延びる第２側面カバー部２３０の一部の内面に接着層２５０が形成されることができる。但し、接着層２５０の形成位置はこれに限定されず、熱伝達部材２６０の上部面に直接塗布されたり、付着して形成されることもできる。

以上で説明した相違点以外に、図５で説明した内容は全て本実施例に適用可能である。

一方、以上で具体的に言及されていないが、本発明の一実施例による電池パックは、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）および／または冷却装置などをさらに含むことができる。

本発明の一実施例による電池パックは、様々なデバイスに適用することができる。例えば、電池パックが適用されるデバイスは、電動自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段である可能性がある。しかし、上述したデバイスがこれに限定されるものではなく、上述した例示以外にも様々なデバイスに本実施例による電池パックが使用することができ、これも本発明の権利範囲に属する。

本実施例において、前、後、左、右、上、下のような方向を表す用語を使用したが、これらの用語は説明の便宜のためのものであり、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって異なる場合がある。

以上、本発明の好ましい実施例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ず、請求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ものである。

１０、２０ セルユニット
ＶＰ ベンティング流路
１００ 電池セル
２００ セルカバー
２１０ 上側カバー部
２２０ 第１側面カバー部
２３０ 第２側面カバー部
２４０ シーリング部
２５０ 接着層
２６０ 熱伝達部材
３００ バスバーアセンブリー
３５０ 絶縁カバー部
４００ エンドプレート
６００ パックケース
６１０ 上部ケース
６２０ 下部ケース
６２６ サーマルレジン層
１０００ 電池パック

Claims (12)

1. それぞれがシーリング部を含む電池セルが一方向に積層された複数の電池セル；
   前記複数の電池セルの少なくとも一部をカバーするセルカバー；
   前記複数の電池セルの前記シーリング部および前記セルカバーの間に形成されたベンティング流路；および
   前記ベンティング流路の内面に配置された接着層を含み、
   前記セルカバーは、前記複数の電池セルの上面および両側面をカバーし、前記複数の電池セルの下面を露出させる、電池パック。
2. 前記シーリング部は、前記電池セルのうち前記セルカバーと対面する一側部が密封されて形成された部分である、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記セルカバーは、前記複数の電池セルの側面をカバーする第１側面カバー部および第２側面カバー部と、前記複数の電池セルの上部をカバーする上側カバー部と、を含み、
   前記シーリング部は、前記複数の電池セルの上部に配置される、請求項１に記載の電池パック。
4. 前記上側カバー部は、前記シーリング部から離隔される、請求項３に記載の電池パック。
5. 前記接着層は、前記上側カバー部の内面に配置される、請求項３に記載の電池パック。
6. 前記接着層は、前記第１側面カバー部の少なくとも一部の内面および前記第２側面カバー部の少なくとも一部の内面にさらに配置される、請求項５に記載の電池パック。
7. 前記シーリング部は、１回以上折り曲げられたものである、請求項１に記載の電池パック。
8. 前記セルカバーは、一体的な形状を有する、請求項１に記載の電池パック。
9. 前記セルカバーは、ステンレススチール（ＳＵＳ）を含む、請求項１に記載の電池パック。
10. 前記複数の電池セルそれぞれは、パウチ型電池セルである、請求項１に記載の電池パック。
11. 内部空間に前記複数の電池セルおよび前記セルカバーを収納するパックケースをさらに含む、請求項１に記載の電池パック。
12. 請求項１に記載の電池パックを含む、装置。