WO2012067365A2 - 안전성이 향상된 전지모듈 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a battery module having improved safety, and more particularly, to a battery module including plate-shaped battery cells having electrode terminals formed on top and bottom thereof, respectively; A buffer member interposed at the interface of the battery cells so as to suppress the flow of the battery cells and buffer a volume change during charging and discharging of the battery cells; And a pair of module housings which are coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion, and formed of a plate material.
  • Secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources of wireless mobile devices. Secondary batteries are also attracting attention as a power source for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which are proposed as a way to solve air pollution in conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. .
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • One or two or four battery cells are used for small mobile devices, whereas medium and large battery modules, which are electrically connected to a plurality of battery cells, are used in medium and large devices such as automobiles due to the necessity of high output capacity.
  • the medium-large battery module is preferably manufactured in a small size and weight
  • the rectangular battery, the pouch-type battery, etc. which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of the medium-large battery module.
  • a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to the advantages of low weight and low manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a typical representative pouch-type battery.
  • the pouch-type battery 100 of FIG. 1 has a structure in which two electrode leads 110 and 120 protrude from each other to protrude from an upper end and a lower end of the battery main body 130.
  • Exterior member 140 is composed of two upper and lower units, both sides 140a and upper and lower portions 140b, which are mutually contacting portions, with the electrode assembly (not shown) mounted on the receiving portion formed on the inner surface thereof.
  • the battery 100 is made by attaching 140c).
  • the exterior member 140 is formed of a laminate structure of a resin layer / metal foil layer / resin layer, and is applied by heat and pressure to both sides 140a and upper and lower ends 140b and 140c in contact with each other. In some cases, the adhesive may be attached using an adhesive.
  • both side surfaces 140a are in direct contact with the same resin layer of the upper and lower exterior members 140, uniform sealing is possible by melting.
  • the sealing properties are considered in consideration of the thickness of the electrode leads 110 and 120 and the heterogeneity with the material of the exterior member 140. Heat-sealing is carried out in the state which interposed the film-shaped sealing member 160 between the electrode leads 110 and 120 so as to increase.
  • battery cells are generally manufactured by mounting battery cells (unit cells) in a pack case such as a cartridge. Doing.
  • a mounting space is generally limited to a device or a vehicle on which a medium / large battery module is mounted, when the size of the battery module is increased due to the use of a pack case such as a cartridge, there is a problem of low space utilization.
  • the low mechanical stiffness of the battery cell results in repeated expansion and contraction of the battery cell during charging and discharging, thereby causing a case where the heat fusion sites are separated.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-108693 discloses a technique related to a module housing in which both surfaces of a plate-shaped laminate battery cell are sandwiched by elastic parts that are paired with the same elasticity.
  • the above technique suggests a structure in which both sides of the battery cell are elastically pressed by using a concavely curved module housing, but the overall volume increase is inevitable by separately mounting the module housing on the outer surface of the battery cell. have.
  • the assembly process is not easy, and thus there is a limit to the application to the mass production process. In other words, if the battery cell is forcibly inserted into the module housing, excessive load may be applied and the battery cell may be damaged.
  • the thickness of the battery cell (secondary battery) is changed, which causes voids between the battery cells, which causes the battery cells to not be fixed in place during external shock and vibration.
  • the battery cells are slippery due to low friction between the battery cases, and as a result, the battery cells can move.
  • the electrode terminal connection portions may be broken or short-circuited, which is a problem in safety and operation efficiency of the battery module.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • a battery module including plate-shaped battery cells having electrode terminals formed on top and bottom, respectively, comprising: two or more battery cells;
  • a buffer member interposed at the interface of the battery cells so as to suppress the flow of the battery cells and buffer a volume change during charging and discharging of the battery cells;
  • a pair of module housings which are coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion, and formed of a plate material;
  • the buffer member buffers the volume change caused by the repeated expansion and contraction change during charging and discharging, and increases the friction force between the battery cells to suppress the flow of the battery cells. do.
  • the module housing protects the battery cell with low mechanical rigidity while suppressing the repeated expansion and contraction change during charging and discharging, thereby suppressing the increase in resistance inside the battery cell and preventing the sealing portion of the battery cell from being separated It improves the operation and life characteristics and safety.
  • the plate-shaped battery cell is a secondary battery having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when the battery cell is charged for the configuration of the battery module.
  • a secondary battery having a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and electrode terminals protrude from upper and lower ends thereof, and specifically, a pouch type of an aluminum laminate sheet It may be a structure in which the electrode assembly is built in the case.
  • a secondary battery having such a structure may be referred to as a pouch type battery cell.
  • the buffer member interposed at the interface of the battery cells is not particularly limited as long as it is a material capable of buffering the volume change of the battery cells and increasing the friction force between the battery cells to suppress the flow of the battery cells, preferably a polymer having a porous structure. It may be a resin. Such a porous structure may be in a form including open pores and a form including closed pores.
  • the type of the polymer resin is not particularly limited, and for example, polyethylene, polypropylene, polybutylene, polystyrene, natural rubber, artificial rubber, NBR resin, ABS resin, and the like are all possible.
  • the module housing preferably has an inner surface structure corresponding to the outer surface shape of the battery cell stack, and in particular, the module housing has a structure that is coupled in an assembly fastening manner that does not require a separate fastening member.
  • a representative example of the cross-sectional coupling portion in such a module housing may be a male and female coupling structure so that the module housings can be engaged by elastic coupling when pressed in a state in which the module housings face each other.
  • the module housing may be made of a metal plate of high thermal conductivity so that heat generated from the battery cells therein may be more easily discharged to the outside.
  • a step of a predetermined size is formed on the side adjacent to the top and bottom of the module housing to facilitate the fixing of the battery cell, in some cases the step is adjacent to the left and right ends of the metal housing It may be formed in. More preferably, the step is formed at both the upper and lower ends and the left and right ends of the metal housing, whereby the battery cells can be more securely fixed.
  • the shape of fixing the battery cells to the top and bottom of the module housing may be various, and for more efficient mounting, preferably the indentation step may be indented in the shape and size corresponding to the sealing portion of the battery cell. .
  • the outer surface of the module housing of the present invention has a structure in which a plurality of linear beads spaced from each other in the width direction (lateral direction) are formed on the outer surface thereof so as to provide a flow space of the refrigerant.
  • the bead portions can be sized such that both ends thereof reach the corresponding ends in the module housing.
  • the coolant for example, air
  • the coolant may flow in the width direction of the module housing in the state in which the battery modules are stacked, so that the cooling efficiency may be further improved.
  • the upper and lower surfaces of the outer surface of the module housing is preferably formed with bars of opposite shapes in the width direction (lateral direction), respectively, the shape of the bars are mutually corresponding to the adjacent battery module when stacked Since the shape has a shape, there is an effect of preventing the position of the stacking between the battery modules to be reversed or shifted.
  • the present invention also provides a medium-large battery pack manufactured by using the battery module as a unit.
  • Medium and large battery packs are manufactured by connecting a plurality of secondary batteries electrically and mechanically to supply high output large capacity electricity.
  • a medium-large battery pack may be manufactured by mounting a stack of two or more of the battery modules in a lateral direction and mounting them on a pack frame.
  • the present invention also provides a vehicle including the battery pack as a power source.
  • the vehicle having the above structure can be used as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle in consideration of mounting efficiency, structural stability, etc. according to a desired power and capacity.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional pouch type secondary battery
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the module housing of FIG. 2;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a coupling structure of the module housing of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a perspective view of a medium-large battery pack manufactured by filling a plurality of battery modules.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 400 including the plate-shaped battery cells 100 having electrode terminals 110 and 120 formed at the top and bottom thereof, respectively, has an interface between two battery cells 100.
  • the buffer member 300 is interposed therebetween, and is coupled to the pair of module housings 200.
  • the buffer member 300 is made of a polymer resin of a porous structure, buffers the volume change caused by the repeated expansion and contraction during charge and discharge, and increases the friction between the battery cells to suppress the flow of the battery cells Complement
  • the module housing 200 includes a pair of module housings 200 coupled to each other to cover the entire outer surface of the stack of battery cells 100 except for electrode terminals 110 and 120. 200) prevents the sealing part of the battery cell from being separated by inhibiting repeated expansion and contraction during charging and discharging while protecting the battery cell with low mechanical rigidity.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating the module housing of FIG. 2.
  • a step 240 is formed on side surfaces adjacent to the left and right ends of the module housing 200 to facilitate fixing of the module.
  • the outer surface of the module housing 200 is formed with a plurality of linear beads 233 spaced apart from each other in the width direction, these beads 233 are both ends thereof reach the corresponding end in the module housing Having a size, since the refrigerant (for example, air) can flow in the width direction of the module housing in the state in which the battery modules are stacked, the cooling efficiency can be further improved.
  • the refrigerant for example, air
  • a bar 235 having a shape opposite to each other in the width direction (lateral direction) is formed on the top surface and the bottom surface of the outer surface of the module housing 200, so that the shape corresponding to the adjacent battery module when stacked Since the stacking position between the battery modules can be reversed or shifted.
  • module housing 200 is composed of a pair of the left housing 211 and the right housing 212, it may be a structure coupled to each other without using a separate fastening member.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of the module housing 200.
  • the male and female coupling structures 221 and 222 may be engaged with each other by elastic coupling when the module housings 211 and 212 are pressed in contact with each other to face each other.
  • the shape of the fastening structure may be various, such as hexahedral fastening structure (221a, 222a) and cylindrical fastening structure (221b, 222b), etc., while engaging with each other in the fastening process to increase the coupling force.
  • FIG. 5 is a perspective view of a medium-large battery pack 500 in which the unit battery modules 400 are stacked.
  • Four unit battery modules 400 according to the present invention constitute one medium and large battery module 500, and include eight battery cells 100 as a whole. That is, the stack of four unit battery modules is mounted in the lateral direction to be mounted on the pack frames 510 and 520 to manufacture the medium-large battery pack 500.
  • the battery module according to the present invention reinforces the low rigidity of the battery cell by the module housing, can suppress the flow of the battery cells due to the buffer member and buffer the volume change during charging and discharging of the battery cell In addition, it improves the operation or life characteristics of the battery and ensures the stability and safety of the battery module against external force.

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Abstract

본 발명은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 상기 전지셀들의 유동을 억제하고 전지셀의 충방전시 부피 변화를 완충할 수 있도록, 전지셀들의 계면에 개재되어 있는 완충부재; 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되며, 판재로 이루어진 한 쌍의 모듈 하우징; 을 포함하는 것으로 구성된 전지모듈을 제공한다.

Description

안전성이 향상된 전지모듈
본 발명은 안전성이 향상된 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 전지셀들; 상기 전지셀들의 유동을 억제하고 전지셀의 충방전시 부피 변화를 완충할 수 있도록, 전지셀들의 계면에 개재되어 있는 완충부재; 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되며, 판재로 이루어진 한 쌍의 모듈 하우징;을 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지(100)는 두 개의 전극리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지 본체(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다.
외장부재(140)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(140a)과 상단부 및 하단부(140b, 140c)를 부착시킴으로써 전지(100)가 만들어진다. 이러한 외장부재(140)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(140a)과 상단부 및 하단부(140b, 140c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다.
양측면(140a)은 상하 외장부재(140)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(140b)와 하단부(140c)에는 전극리드(110, 120)가 돌출되어 있으므로, 전극리드(110, 120)의 두께 및 외장부재(140) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
그러나, 외장부재(140) 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위하여, 일반적으로 전지셀들(단위전지들)을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다. 그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간 활용도의 문제점이 초래된다. 또한, 전지셀의 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 초래된다.
상기와 같은 파우치형 전지셀의 안전성을 확보하기 위하여 전지셀의 외면을 덮는 모듈 하우징에 대한 기술이 일부 알려져 있다.
예를 들어, 일본 특허출원공개 제2005-108693호에는 판상형의 라미네이트 전지셀의 양면을 동일 탄성을 가지며 쌍을 이루고 있는 탄성부에 의해 협지되는 모듈 하우징에 관한 기술이 개시되어 있다.
상기 기술은 오목하게 휘어진 형태의 모듈 하우징을 사용하여 전지셀의 양면을 탄성으로 압박하는 구조를 제시하고 있으나, 전지셀의 외면에 그러한 모듈 하우징을 별도로 장착함으로 인해 전체적인 체적 증가가 불가피하다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 상기와 같은 구조의 모듈 하우징에 전지셀을 삽입하여야 하므로 조립 과정이 용이하지 않아 양산 공정에의 적용에 한계가 있다. 즉, 모듈 하우징에 전지셀을 무리하게 삽입할 경우 과도한 하중이 가해져 전지셀이 파손될 우려가 있다.
한편, 충방전시 전지셀(이차전지)의 두께가 변화되고, 이로 인해 전지셀들 사이에서 공극이 발생하여, 외부 충격 및 진동시에 전지셀들이 원위치에서 고정되어 있지 못하는 경우가 발생한다. 또한, 전지셀들이 직접 접하는 구조에서, 전지케이스 상호 간의 낮은 마찰력으로 인해 미끄러지 쉬우며, 결과적으로, 전지셀들이 움직일 수 있다.
이와 같이, 다양한 원인들에 의해 전지셀들이 원위치에 고정되지 못하고 유동되는 경우에는, 전극단자 연결부위가 파괴되거나 단락이 유발될 수 있으므로, 전지모듈의 안전성과 작동 효율성에 크게 문제가 된다.
따라서, 보다 콤팩트하고 외부 충격에 유연하며 안정성 및 안전성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 전지셀의 낮은 기계적 강성을 효과적으로 보강하면서 전지셀들의 유동을 억제하고 전지셀의 충방전시 부피 변화를 완충할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,
전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 둘 또는 그 이상의 전지셀들;
상기 전지셀들의 유동을 억제하고 전지셀의 충방전시 부피 변화를 완충할 수 있도록, 전지셀들의 계면에 개재되어 있는 완충부재; 및
상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되며, 판재로 이루어진 한 쌍의 모듈 하우징;
을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 전지모듈에서 완충부재는 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화에 의해 발생하는 부피변화를 완충해 주고, 전지셀들 사이의 마찰력을 높여서 전지셀들이 유동되는 것을 억제하는 작용을 한다.
또한, 상기 모듈 하우징은 기계적 강성이 낮은 전지셀을 보호하면서 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화를 억제함으로써, 전지셀 내부의 저항 증가를 억제하고 전지셀의 실링부위가 분리되는 것을 방지하여, 작동 및 수명 특성과 안전성을 향상시켜 준다.
상기 판상형 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지이다. 그러한 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.
전지셀들의 계면에 개재되는 완충부재는 전지셀들의 부피변화를 완충하고 전지셀들 사이의 마찰력을 높여서 전지셀들의 유동을 억제할 수 있는 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 다공성 구조의 고분자 수지일 수 있다. 이러한 다공성 구조는 개방형 기공을 포함하는 형태와 폐쇄형 기공을 포함하는 형태가 모두 가능하다.
상기 고분자 수지의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 천연 고무, 인조 고무, NBR 수지, ABS 수지 등이 모두 가능하다.
상기 모듈 하우징은 바람직하게는 전지셀 적층체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있으며, 특히 별도의 체결 부재를 필요로 하지 않는 조립 체결방식으로 결합되는 구조로 이루어져 있다. 이러한 모듈 하우징에서 단면 결합부의 대표적인 예로는, 모듈 하우징들이 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물릴 수 있도록, 암수 체결구조로 이루어질 수 있다.
한편, 이차전지의 경우 충방전 과정에서 발열이 일어나게 되며, 발생한 열을 외부로 효과적으로 방출시키는 것이 전지의 수명을 연장시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 따라서, 상기 모듈 하우징은 내부의 전지셀에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것이 더욱 용이할 수 있도록 높은 열전도성의 금속 판재로 이루어질 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 모듈 하우징의 상단과 하단에 인접한 측면에는 전지셀의 고정을 용이하게 하기 위해 소정 크기의 단차가 형성되어 있으며, 경우에 따라서는 상기 단차가 금속 하우징의 좌우 양단에 인접한 측면에 형성될 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 금속 하우징의 상하단과 좌우 양단 모두에 단차가 형성됨으로써, 전지셀의 고정을 더욱 확실하게 할 수 있다.
상기 모듈 하우징의 상단과 하단에 전지셀을 고정되는 형태는 다양할 수 있으며, 더욱 효율적인 장착을 위해, 바람직하게는 만입형 단차가 전지셀의 실링부에 대응하는 형상과 크기로 만입되어 있을 수 있다.
이러한 모듈 하우징의 단차 및 완충부재의 조합에 의해, 전지셀들의 유동 억제를 극대화할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 본 발명의 모듈 하우징의 외면에는 냉매의 유동 공간을 제공할 수 있도록, 폭 방향(횡 방향)으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 비드들이 그것의 외면에 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 구조에서, 비드부들은 그것의 양 단부가 모듈 하우징에 대응 단부에 도달하는 크기를 가질 수 있다. 이로 인해, 전지모듈이 적층된 상태에서 모듈 하우징의 폭 방향으로 냉매(예를 들어, 공기)가 유동할 수 있어서, 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징의 외면에서 상단면과 하단면에는 바람직하게는 폭 방향(횡 방향)으로 상호 반대되는 형상의 바가 각각 형성되어 있으며, 이러한 바의 형상은 적층시 인접하는 전지모듈과 상호 대응되는 형상을 갖고 있어서 전지모듈 간에 적층되는 위치가 뒤바뀌거나 또는 어긋나는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 또한 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 중대형 전지팩을 제공한다.
중대형 전지팩은 고출력 대용량의 전기를 공급할 수 있도록 다수의 이차전지들을 전기적 및 기계적으로 연결하여 제조된다. 예를 들어, 중대형 전지팩은 둘 또는 그 이상의 상기 전지모듈들의 적층체를 측면 방향으로 세워 팩 프레임에 장착함으로써 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 차량을 제공한다.
특히, 상기 구조의 차량은 소망하는 출력 및 용량에 따라 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차로 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해 사시도이다;
도 3은 도 2의 모듈 하우징의 사시도이다;
도 4는 도 2의 모듈 하우징의 결합구조의 확대도이다;
도 5는 전지모듈을 다수 개를 충적하여 제조되는 중대형 전지팩의 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극단자들(110, 120)이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들(100)을 포함하고 있는 전지모듈(400)은, 두 개의 전지셀(100)들의 계면에 완충부재(300)가 개재되어 있고, 한 쌍의 모듈 하우징(200)으로 결합되어 있다.
완충부재(300)는 다공성 구조의 고분자 수지로 이루어져 있어서, 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화에 의해 발생하는 부피변화를 완충해주고, 전지셀들 사이의 마찰력을 높여서 전지셀들의 유동 억제를 보완해 준다.
모듈 하우징(200)은 전극단자(110, 120) 부위를 제외하고 전지셀(100) 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되어 있는 한 쌍의 모듈 하우징(200)으로 이루어져 있는 바, 모듈 하우징(200)은 기계적 강성이 낮은 전지셀을 보호하면서 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화를 억제하여 전지셀의 실링부위가 분리되는 것을 방지하여 준다.
도 3은 도 2의 모듈 하우징의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 3을 도 2와 함께 참조하면, 모듈 하우징(200)의 좌우 양단에 인접한 측면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 단차(240)가 형성되어 있다. 또한, 모듈 하우징(200)의 외면에는 폭 방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 비드들(233)이 형성되어 있으며, 이러한 비드들(233)은 그것의 양 단부가 모듈 하우징에 대응 단부에 도달하는 크기를 가지고 있어서, 전지모듈이 적층된 상태에서 모듈 하우징의 폭 방향으로 냉매(예를 들어, 공기)가 유동할 수 있으므로, 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 모듈 하우징(200)의 외면에서 상단면과 하단면에는 폭 방향(횡 방향)으로 상호 반대되는 형상의 바(235)가 각각 형성되어 있어서, 적층시 인접하는 전지모듈과 상호 대응되는 형상을 갖으므로 전지모듈 간에 적층되는 위치가 뒤바뀌거나 또는 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 모듈 하우징(200)은 한 쌍의 좌측 하우징(211)과 우측 하우징(212)으로 이루어져 있으며, 별도의 체결 부재를 사용하지 않고 상호 결합되는 구조일 수 있다.
모듈 하우징(200)의 구체적인 결합구조는 도 4를 통해 확인할 수 있다. 도 4에는 모듈 하우징(200)의 단면도와 부분 확대도가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 모듈 하우징들(211, 212)이 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물릴 수 있도록, 암수 체결구조(221, 222)로 이루어져 있다.
즉, 체결구조의 형태는 육면체 체결구조(221a, 222a) 및 원기둥 체결구조(221b, 222b) 등으로 다양할 수 있으며, 체결 과정에서 서로 맞물리면서 결합력을 증가시킨다.
따라서, 모듈 하우징(200)의 조립을 위해서 별도의 결합 부재 내지 가공 공정을 거칠 필요 없이 강력한 기계적 결합이 가능하며, 그러한 간편한 결합 방식은 양산 공정에의 적용에 특히 바람직하다.
도 5에는 단위 전지모듈(400)이 적층되어 있는 중대형 전지팩(500) 의 사시도가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 4 개의 단위 전지모듈들(400)이 하나의 중대형 전지모듈(500)을 이루고 있으며, 전체적으로 8개의 전지셀(100)이 포함되어 있다. 즉, 4개의 단위 전지모듈들의 적층체를 측면 방향으로 세워 팩 프레임(510, 520)에 장착하여 중대형 전지팩(500)을 제조한다.
이러한 전지팩(500)을 다수 개 연결하면 더욱 큰 출력과 용량의 중대형 전지시스템을 제조할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 전지모듈의 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 모듈 하우징에 의해 전지셀의 낮은 강성을 보강하고, 완충부재로 인해 전지셀들의 유동을 억제하고 전지셀의 충방전시 부피 변화를 완충할 수 있어서, 전지의 작동 내지 수명 특성을 향상시키고 외력에 대해 전지모듈의 안정성 및 안전성을 담보한다.

Claims (16)

  1. 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서,
    둘 또는 그 이상의 전지셀들;
    상기 전지셀들의 유동을 억제하고 전지셀의 충방전시 부피 변화를 완충할 수 있도록, 전지셀들의 계면에 개재되어 있는 완충부재; 및
    상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되며, 판재로 이루어진 한 쌍의 모듈 하우징;
    을 포함하는 것으로 구성된 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전지셀을 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재는 다공성 구조의 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재는 개방형 기공 또는 폐쇄형 기공을 포함하는 다공성 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 하우징은 전지셀 적층체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있으며, 조립 체결방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 모듈 하우징의 단면 결합부는, 모듈 하우징들이 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물릴 수 있도록, 암수 체결구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 하우징은 금속 판재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 하우징의 상단과 하단에 인접한 측면에는 전지셀을 고정하기 위한 소정 크기의 만입형 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 만입형 단차는 전지셀의 실링부에 대응하는 형상과 크기로 만입되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 하우징의 외면에는 냉매의 유동 공간을 제공할 수 있도록 폭 방향(횡 방향)으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 비드들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 비드부들은 그것의 양 단부가 모듈 하우징의 대응 단부에 도달하는 크기를 가진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 모듈 하우징의 외면에서 상단면과 하단면에는 폭 방향(횡 방향)으로 상호 반대되는 형상의 바가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 단위체로 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 전지모듈들의 적층체를 측면 방향으로 세워 팩 프레임에 장착하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 13 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 차량은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차인 것을 특징으로 하는 차량.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140147717A1 (en) * 2012-11-27 2014-05-29 Ford Global Technologies, Llc Protective Vehicle Battery Cage and Method of Making a Battery Cage

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101716884B1 (ko) * 2012-08-01 2017-03-27 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
WO2015103548A1 (en) 2014-01-03 2015-07-09 Quantumscape Corporation Thermal management system for vehicles with an electric powertrain
WO2015061443A1 (en) 2013-10-25 2015-04-30 Quantumscape Corporation Thermal and electrical management of battery packs
KR101902447B1 (ko) * 2014-01-17 2018-11-13 주식회사 엘지화학 탄성 외장 부재를 포함하는 유닛모듈
US9834114B2 (en) 2014-08-27 2017-12-05 Quantumscape Corporation Battery thermal management system and methods of use
KR102588049B1 (ko) * 2015-05-06 2023-10-12 에이일이삼 시스템즈 엘엘씨 배터리 크러시 보호 시스템
KR20160148316A (ko) 2015-06-16 2016-12-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102051109B1 (ko) * 2015-10-08 2019-12-02 주식회사 엘지화학 전지 모듈
WO2018033880A2 (en) 2016-08-17 2018-02-22 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
KR102018301B1 (ko) 2016-09-01 2019-09-04 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 그 제조 방법
EP3566253B1 (en) 2017-01-04 2022-12-28 Shape Corp. Battery support structure for a vehicle
WO2018213383A1 (en) 2017-05-16 2018-11-22 Shape Corp. Vehicle battery tray with integrated battery retention and support features
US10886513B2 (en) 2017-05-16 2021-01-05 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based integration
US10483510B2 (en) 2017-05-16 2019-11-19 Shape Corp. Polarized battery tray for a vehicle
KR102201342B1 (ko) 2017-07-06 2021-01-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2019055658A2 (en) 2017-09-13 2019-03-21 Shape Corp. VEHICLE BATTERY TRAY WITH TUBULAR PERIPHERAL WALL
US12347879B2 (en) 2017-09-13 2025-07-01 Shape Corp. Vehicle battery tray with tubular peripheral wall
DE112018005556T5 (de) 2017-10-04 2020-06-25 Shape Corp. Batterieträger-bodenbaugruppe für elektrofahrzeuge
US10581041B2 (en) * 2017-10-24 2020-03-03 Ford Global Technologies, Llc Battery array plate assembly with pressure retention pad
WO2019169080A1 (en) 2018-03-01 2019-09-06 Shape Corp. Cooling system integrated with vehicle battery tray
US11688910B2 (en) 2018-03-15 2023-06-27 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component
JP2019220360A (ja) * 2018-06-20 2019-12-26 ソフトバンク株式会社 電池の製造方法及び電池
EP3736873A1 (de) * 2019-05-10 2020-11-11 Andreas Stihl AG & Co. KG Akkupack, bearbeitungssystem und verfahren zur herstellung eines akkupacks
KR102886192B1 (ko) * 2020-10-05 2025-11-13 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀의 손상 방지를 위한 완충 패드를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230052657A (ko) * 2021-10-13 2023-04-20 주식회사 엘지에너지솔루션 소화 및 냉각 기능을 갖는 단열 패드가 구비된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
MX2024008719A (es) * 2022-04-06 2024-07-22 Nippon Steel Corp Miembro estructural de rebarbado.
CN114784441B (zh) 2022-06-22 2022-10-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池以及用电装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108693A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Toyota Motor Corp 組電池及び単電池

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4237557B2 (ja) * 2003-06-26 2009-03-11 Ｔｄｋ株式会社 電池パック
JP4445737B2 (ja) * 2003-10-06 2010-04-07 日本電気株式会社 ラミネート型電池、前記ラミネート型電池用の保護部材および電池ユニット
KR100905391B1 (ko) 2004-12-24 2009-06-30 주식회사 엘지화학 이차전지 모듈의 단자 연결부재
EP2450981B1 (en) * 2004-12-24 2014-03-19 Lg Chem, Ltd. Secondary battery module
KR100612239B1 (ko) * 2005-04-26 2006-08-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈과 이차 전지 모듈을 이루는 이차 전지의격벽
JP4749774B2 (ja) * 2005-06-16 2011-08-17 本田技研工業株式会社 組電池
KR100948970B1 (ko) * 2006-03-13 2010-03-23 주식회사 엘지화학 완충부재가 설치되어 있는 중대형 전지모듈
KR100942986B1 (ko) 2006-03-21 2010-02-17 주식회사 엘지화학 전지셀 사이에 접착부재가 부착되어 있는 전지모듈
KR100895203B1 (ko) * 2006-05-15 2009-05-06 주식회사 엘지화학 중대형 전지모듈
JP5638183B2 (ja) 2006-07-13 2014-12-10 株式会社Ｇｓユアサ 扁平形電池の複数個を積層した組電池
KR101244736B1 (ko) * 2006-08-17 2013-03-18 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
KR101005607B1 (ko) * 2006-10-30 2011-01-05 주식회사 엘지화학 완충 부재를 포함하고 있는 전지모듈
JP5094215B2 (ja) * 2007-05-30 2012-12-12 三洋電機株式会社 電池および組電池
JP4508221B2 (ja) * 2007-08-27 2010-07-21 豊田合成株式会社 組電池装置
JP5040611B2 (ja) * 2007-11-22 2012-10-03 株式会社明電舎 電気化学素子のプロテクタ
US8883342B2 (en) * 2007-12-05 2014-11-11 Enerdel, Inc. Battery assembly with temperature control device
US20100104927A1 (en) * 2008-10-29 2010-04-29 Scott Albright Temperature-controlled battery configuration
JP2012523087A (ja) 2009-04-01 2012-09-27 エルジー・ケム・リミテッド モジュールの設計構造に柔軟性を有するバッテリーモジュール、並びにそのバッテリーモジュールを含む中型および大型のバッテリーパック
US8173294B2 (en) * 2009-04-28 2012-05-08 Lightening Energy High voltage modular battery with electrically-insulated cell module and interconnector peripheries
US9147916B2 (en) * 2010-04-17 2015-09-29 Lg Chem, Ltd. Battery cell assemblies

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108693A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Toyota Motor Corp 組電池及び単電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140147717A1 (en) * 2012-11-27 2014-05-29 Ford Global Technologies, Llc Protective Vehicle Battery Cage and Method of Making a Battery Cage
US9236592B2 (en) * 2012-11-27 2016-01-12 Ford Global Technologies, Llc Protective vehicle battery cage and method of making a battery cage
US10276848B2 (en) 2012-11-27 2019-04-30 Ford Global Technologies, Llc Protective vehicle battery cage and method of making a battery cage

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KR101281744B1 (ko) 2013-07-04
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