KR20140147993A - battery module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 셀이 수용되는 케이스 자체가 방열 기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 충전 또는 방전 시 전지 셀에서 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있는 전지 모듈에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module capable of effectively dissipating heat generated in a battery cell during charging or discharging by allowing a case itself, in which a battery cell is housed, to perform a heat radiation function.
일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다. 그리고 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.Generally, unlike a primary battery, a secondary battery can be charged and discharged and is being applied in various fields such as a digital camera, a mobile phone, a notebook, and a hybrid car, and active research is underway. Examples of the secondary battery include a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium secondary battery. Many researches have been made on lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage among secondary batteries, and they have been commercialized and widely used.
또한, 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있으며, 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.The lithium secondary battery can be manufactured in various forms. Typical examples of the lithium secondary battery include a cylinder type and a prismatic type, which are mainly used in a lithium ion battery. In recent years, a lithium polymer battery, It is made in pouch type and its shape is relatively free.
여기에서 파우치형 리튬 이차전지는 파우치의 기계적 강도가 약하므로 케이스의 내부에 파우치형 셀(전지 셀)이 수용되어 전지 모듈로 형성된다. 이때, 전지 모듈은 양측이 개방된 케이스의 내부에 전지 셀이 수용된 후, 양극단자와 음극단자가 케이스의 외부로 노출되도록 케이스의 개방된 양측에 상부캡과 하부캡이 결합되어 밀봉되는 형태로 형성된다.Here, the pouch type lithium secondary battery has a weak mechanical strength of the pouch, so that the pouch type cell (battery cell) is accommodated in the case and is formed as a battery module. At this time, after the battery cells are housed in the case with both sides opened, the upper and lower caps are coupled to the open sides of the case so that the positive and negative terminals are exposed to the outside of the case. do.
그런데 전지 모듈은 케이스에 상부캡과 하부캡의 결합 시 제조비용을 절감하기 위해 시밍(seaming)에 의해 결합되는데, 시밍으로 결합되는 케이스와 상부캡 및 하부캡의 특성상 캡들의 테두리가 절곡되어 케이스에 삽입된 상태에서 결합되어야 하므로 상부캡 및 하부캡의 수평면이 케이스의 내부로 들어간 상태로 형성된다. 즉, 시밍에 의해 결합된 케이스의 하측과 하부캡의 테두리 부분이 하부캡의 수평면 보다 아래쪽으로 돌출된 상태로 형성된다.However, the battery module is joined by seaming to reduce the manufacturing cost when the upper and lower caps are coupled to the case. Due to the nature of the casing coupled with seaming and the upper and lower caps, the edges of the caps are bent, Since the upper and lower caps need to be coupled in the inserted state, the horizontal surfaces of the upper and lower caps are formed into the case. That is, the lower part of the case and the rim part of the lower cap coupled by seaming are formed to protrude downward from the horizontal plane of the lower cap.
또한, 이러한 전지 모듈은 다수개가 적층되어 전지 팩으로 형성될 수 있으며, 이때 전지 모듈들 사이에 별도의 방열판을 개재하여 밀착되도록 형성하고, 방열판에 연결되는 냉각 장치를 통해 전지 모듈의 측면 또는 하측으로 열을 방출할 수 있도록 구성된다.A plurality of such battery modules may be stacked to form a battery pack. In this case, the battery modules are formed to be in close contact with each other with a separate heat sink interposed therebetween. The battery module is connected to the side or the bottom of the battery module through a cooling device connected to the heat sink And is configured to emit heat.
즉, 시밍에 의해 케이스와 캡들이 결합된 전지 모듈은 바닥면이 케이스 내부로 들어가 있는 상태이므로 하측에 구성되는 냉각 장치에 전지 모듈의 하측(하부캡의 평면)을 접촉시켜 방열되도록 하는 것이 어려우므로, 별도의 방열판을 전지 모듈에 밀착시켜 방열해야하는 단점이 있다.
That is, since the bottom surface of the battery module in which the case and the caps are coupled by seaming is in the inside of the case, it is difficult to allow the lower side of the battery module (the plane of the lower cap) , There is a disadvantage that a separate heat sink must be closely attached to the battery module to dissipate heat.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시밍에 의해 케이스 하단부와 하부캡의 테두리부가 결합되어 하부캡의 수평부보다 하부캡의 테두리부가 하측으로 돌출 형성되는 전지 모듈에 있어서, 하부캡의 수평부의 일부가 하측으로 돌출되도록 돌출부를 형성하여 별도의 방열판 없이 전지 모듈 하측의 돌출부를 통해 직접 열을 방출할 수 있는 전지 모듈을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a cushion- The present invention provides a battery module in which a protrusion is formed so that a part of a horizontal portion of a lower cap protrudes downward so that heat can be radiated directly through a protrusion on the lower side of a battery module without a separate heat sink.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지 모듈은, 전지 셀; 상기 전지 셀이 내부에 수용되며 양측이 개방되게 형성되는 케이스; 상기 케이스의 개방된 상측에 결합되며, 상기 전지 셀의 전극탭에 연결된 전극 단자가 외부로 노출되는 관통공이 형성되는 상부캡; 및 상기 케이스의 개방된 하측에 시밍(seaming)에 의해 결합되는 하부캡; 을 포함하며, 상기 하부캡은 수평부가 케이스의 내측으로 삽입되도록 결합되며, 상기 수평부의 일부가 하측으로 돌출된 돌출부가 형성되되, 상기 돌출부의 하면은 상기 케이스와 하부캡이 시밍 결합된 결합부의 하단과 높이가 같거나, 결합부의 하단보다 하측으로 더 돌출되도록 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module including: a battery cell; A case in which the battery cell is accommodated and both sides are opened; An upper cap coupled to an open upper side of the case and having a through hole through which an electrode terminal connected to an electrode tab of the battery cell is exposed to the outside; And a lower cap coupled to the open lower side of the case by seaming; Wherein the lower cap is coupled to the inside of the horizontal portion so as to be inserted into the inside of the case, and a protrusion protruding downward is formed at a part of the horizontal portion, And is further protruded to the lower side than the lower end of the engaging portion.
또한, 상기 돌출부는 하부캡의 수직부에서 일정거리 이격되어 중앙부 전체에 형성된다.Further, the projecting portion is formed on the entire central portion at a distance from the vertical portion of the lower cap.
또한, 상기 돌출부와 수평부는 경사부로 연결되며, 상기 경사부는 돌출부의 바깥쪽 방향으로 경사지게 형성된다.Further, the protrusion and the horizontal portion are connected to each other by an inclined portion, and the inclined portion is formed to be inclined in an outward direction of the protrusion.
또한, 상기 돌출부가 형성된 하부캡의 내측 공간에는 열전도성 재료가 충전되거나 열전도성 패드가 개재된다.Further, a thermally conductive material is filled in the inner space of the lower cap in which the protrusion is formed, or a thermally conductive pad is interposed.
또한, 상기 돌출부의 하면에는 열전도성 그리스가 도포되거나 열전도성 패드가 결합된다.
In addition, a thermally conductive grease is applied to the lower surface of the protrusion or a thermally conductive pad is bonded.
본 발명의 전지 모듈은, 시밍에 의해 케이스 하단부와 하부캡의 테두리부가 결합되어 하부캡의 수평부보다 하부캡의 테두리부가 하측으로 돌출 형성되는 전지 모듈에 있어서, 전지 모듈의 하측으로 열전도에 의해 방열할 수 있도록 하여 별도의 방열판이 필요 없어 제조비용을 절감할 수 있으며 방열 성능이 향상되는 장점이 있다.
The battery module of the present invention is characterized in that a rim of the lower cap is protruded downwardly from the horizontal part of the lower cap by joining the rim of the lower part of the case and the lower part of the lower part by seaming, Thereby eliminating the need for a separate heat sink, thereby reducing manufacturing cost and improving heat dissipation performance.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전지 셀 및 셀 프레임을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 5는 본 발명에 따른 하부캡을 뒤집은 상태의 사시도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스와 하부캡의 결합구조를 나타낸 부분단면도 및 부분단면 확대도.1 and 2 are an exploded perspective view and an assembled perspective view showing a battery cell and a cell frame according to the present invention.
3 and 4 are an exploded perspective view and an assembled perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view of the lower cap according to the present invention in an inverted state.
6 to 8 are partial cross-sectional views and partially enlarged cross-sectional views illustrating a coupling structure of a case and a lower cap according to an embodiment of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 전지 모듈을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the battery module of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 셀, 셀 프레임 및 전지 모듈의 조립구조를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 하부캡을 뒤집은 상태의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스와 하부캡의 결합구조를 나타낸 부분단면도이다.FIG. 5 is a perspective view of a battery pack, a cell frame, and a battery module according to an embodiment of the present invention. FIG. Sectional view showing a coupling structure of a case and a lower cap according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(1000)은, 전지 셀(100); 상기 전지 셀(100)이 내부에 수용되며 양측이 개방되게 형성되는 케이스(300); 상기 케이스(200)의 개방된 상측에 결합되며, 상기 전지 셀(100)의 전극탭(120)에 연결된 전극 단자(220)가 외부로 노출되는 관통공(410)이 형성되는 상부캡(400); 및 상기 케이스(300)의 개방된 하측에 시밍(seaming)에 의해 결합되는 하부캡(500); 을 포함하며, 상기 하부캡(500)은 수평부(510)가 케이스(300)의 내측으로 삽입되도록 결합되며, 상기 수평부(510)의 일부가 하측으로 돌출된 돌출부(540)가 형성되되, 상기 돌출부(540)의 하면은 상기 케이스(300)와 하부캡(500)이 시밍 결합된 결합부(530)의 하단과 높이가 같거나, 결합부(530)의 하단보다 하측으로 더 돌출되도록 형성된다.As shown in the figure, a
우선, 도 1 및 도 2와 같이 전지 셀(100)은 전극체(110)의 상측에 한 쌍의 전극탭(120)이 형성된다. 그리고 전지 셀(100)은 한 쌍이 구비되어, 내부에 전극체(110)가 삽입되어 수용되도록 중공부(210)가 형성된 셀 프레임(200)의 양측에 한 쌍의 전지 셀(100)이 결합될 수 있다. 이때, 전극탭(120)은 셀 프레임(200)의 상측에 형성된 전극 단자(220)에 연결될 수 있으며, 전극탭(120)들은 서로 마주보는 측으로 절곡되어 레이저 용접 등에 의해 서로 결합되고 전극단자(220)에 연결될 수 있다. 그리고 한 쌍의 전지 셀(100)은 직렬 또는 병렬로 연결되도록 전극탭(120)들이 전극 단자(220)에 결합될 수 있다. 또한, 전지 셀(100)이 다수개가 적층되어 전극탭(120)들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 구성될 수도 있다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, a pair of
도 3 및 도 4를 참조하면, 케이스(300)는 내부가 중공되고 양측이 개방되게 형성되어, 내부에 전지 셀(100)이 삽입되어 수용된다. 이때, 상기한 바와 같이 한 쌍의 전지 셀(100)이 셀 프레임(200)에 결합된 상태에서 케이스(300) 내부에 수용될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, the
상부캡(400)은 케이스(300)의 개방된 상측에 결합되어 테두리 부분이 밀봉되며, 상부캡(400)은 양측에 상하를 관통하는 관통공(410)이 형성되어 전지 셀(100)의 전극탭(120)에 연결된 전극 단자(220)가 관통공(410)을 통과하여 외부로 노출되도록 상부캡(400)이 케이스(300)에 결합된다. 이때, 상부캡(400)은 테두리 부분이 상측으로 절곡 형성되어, 케이스(300)의 개방된 상측 단부에 상부캡(400)이 삽입된 후 절곡된 수직부가 시밍(seaming)에 의해 결합된다.The
하부캡(500)은 도 5 내지 도 7과 같이 케이스(300)의 개방된 하측에 결합되어 테두리 부분이 시밍에 의해 밀봉되도록 결합된다. 이때, 하부캡(500)은 테두리 부분이 하측으로 절곡 형성되어, 케이스(300)의 개방된 하측 단부에 하부캡(500)이 삽입된 후 절곡된 수직부가 시밍에 의해 결합된다.The
그리고 하부캡(500)은 수평부(510)의 가장자리에 하측으로 절곡된 수직부(520)가 형성되며, 하부캡(500)이 케이스(300)의 하측 단부에 삽입된 상태에서 케이스(300)의 하단 및 하부캡(500)의 수직부(520) 일부가 바깥쪽으로 접혀 말려진 상태로 시밍에 의해 결합되어 테두리에 결합부(530)가 형성될 수 있다. 여기에서 시밍 결합되는 결합부(530)는 접혀 말려진 상태로 가압 지그(600)를 이용하여 양측에서 밀착시킴으로써 견고하게 결합될 수 있다.The
이와 같이 하부캡(500)은 수평부(510)가 케이스(300)의 내측으로 삽입된 상태로 결합되고, 케이스(300)의 하측과 하부캡(500)이 결합되어 테두리에 결합부(530)가 형성된다. 이때, 하부캡(500)은 도 8과 같이 수평부(510)의 일부가 하측으로 돌출되어 돌출부(540)가형성되며, 돌출부(540)는 하면이 결합부(530)의 하단과 높이가 같도록 형성되거나 돌출부(540)의 하면이 결합부(530) 하단보다 하측으로 더 돌출되도록 형성된다. 즉, 하부캡(500)은 수평부(510)를 기준으로 결합부(530) 하단까지의 높이(H1)보다 돌출부(540) 하면까지의 높이(H2)가 더 높게 형성된다.The
그리하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 시밍에 의해 케이스 하단부와 하부캡의 테두리부가 결합되어 하부캡의 수평부보다 하부캡의 테두리부가 하측으로 돌출 형성되는 전지 모듈에 있어서, 하부캡의 수평부의 일부가 하측으로 돌출되도록 돌출부를 형성하여 전지 모듈의 하측으로 열전도에 의해 방열할 수 있도록 함으로써 케이스에 밀착되는 별도의 방열판이 필요 없어 제조비용을 절감할 수 있으며 방열 성능이 향상되는 장점이 있다.The battery module according to an embodiment of the present invention is characterized in that a rim of the lower cap is protruded downwardly from the horizontal part of the lower cap by joining edges of the lower and upper casings by seaming, A protruding portion is formed so that a part of the horizontal portion protrudes downward so that heat can be radiated to the lower side of the battery module by heat conduction so that a separate heat radiating plate adhered to the case is not required, .
그리고 케이스(300), 상부캡(400) 및 하부캡(500)은 두께 0.1mm 내지 0.2mm의 알루미늄 재질로 형성될 수 있으며, 수평부(510)의 하면에서 결합부(530)의 하단까지의 높이는 2.5mm 내지 3.5mm로 형성하는 것이 시밍 결합을 위해 바람직하다. 또한, 케이스(300)와 상부캡(400)의 결합부 및 케이스(300)와 하부캡(500)의 결합부(530)는 시밍 결합 후 추가적인 레이저 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.The
또한, 상기 돌출부(540)는 하부캡(500)의 수직부(520)에서 일정거리 이격되어 중앙부 전체에 형성된다.The
즉, 도 6과 같이 수직부(520)와 돌출부(540)가 일정거리 이격되도록 형성되어, 하부캡(500)의 길이 방향 및 폭 방향 외측에 수평부(510) 및 수직부(520)가 형성되고 내측 중앙부 전체에 돌출부(540)가 형성된다. 그리하여 수평부(510)의 하측에 형성되는 공간에 시밍을 위한 가압 지그(600)가 배치될 수 있어 케이스와 하부캡의 시밍 결합이 용이한 장점이 있다. 또한, 가압 지그(600)가 배치되는 공간을 제외한 하부캡(500)의 나머지인 중앙부 전체에 돌출부(540)가 형성되므로 열전도에 의한 방열 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.6, the
그리고 수직부(520)와 돌출부(540)가 이격되는 거리인 수평부(510)의 길이는 도시된 바와 같이 짧거나 길게 형성될 수 있으며, 이는 가압 지그(600)의 크기에 따라 변경될 수 있다.The length of the
또한, 상기 돌출부(540)와 수평부(510)는 경사부(550)로 연결되며, 상기 경사부(550)는 돌출부(540)의 바깥쪽 방향으로 경사지게 형성된다.The
즉, 상기 돌출부(540)는 하부캡(500)을 프레싱 또는 드로잉 가공하여 수평부(510)하측으로 볼록한 형태로 형성될 수 있으므로, 수평부(510)와 돌출부(540)가 수직으로 연결되는 형태에 비해 경사진 형태로 형성됨으로써 돌출부(540)의 형성이 용이한 장점이 있다.That is, the
또한, 상기 돌출부(540)가 형성된 하부캡(500)의 내측 공간에는 열전도성 재료가 충전되거나 열전도성 패드(700)가 개재될 수 있다.In addition, a thermally conductive material may be filled in the inner space of the
즉, 케이스(300) 내부에 수용된 전지 셀(100) 및 셀 프레임(200)의 하면과 하부캡(500) 돌출부(540)의 상면 사이의 공간에 열전도성 재료를 충전하여 경화시키거나 열전도성 패드(700)를 개재하여 전지 셀(100)의 충방전 시 발생되는 열을 보다 효과적으로 하부캡(500)을 통해 외부로 방출할 수 있다.That is, the space between the lower surface of the
또한, 상기 돌출부(540)의 하면에는 열전도성 그리스가 도포되거나 열전도성 패드가 결합될 수 있다.In addition, a thermally conductive grease may be applied to the lower surface of the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 하부캡(500)을 통해 열전도에 의해 방열할 수 있도록 형성되므로, 별도의 냉각 장치에 하부캡(500)의 하면이 밀착되도록 하여 방열시킬 때 열전도도의 향상을 위해 돌출부(540)의 하면에 열전도성 그리스를 도포하거나 열전도성 패드를 결합할 수 있다.That is, since the battery module according to an embodiment of the present invention is formed to be able to radiate heat by thermal conduction through the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
1000 : 전지 모듈
100 : 전지 셀
110 : 전극체 120 : 전극탭
200 : 셀 프레임
210 : 중공부 220 : 전극 단자
300 : 케이스
400 : 상부캡 410 : 관통공
500 : 하부캡
510 : 수평부 520 : 수직부
530 : 결합부 540 : 돌출부
550 : 경사부
600 : 가압 지그
700 : 열전도성 패드(열전도성 재료)1000: Battery module
100: Battery cell
110: electrode body 120: electrode tab
200: cell frame
210: hollow part 220: electrode terminal
300: Case
400: upper cap 410: through hole
500: Lower cap
510: horizontal part 520: vertical part
530: engaging portion 540:
550:
600: Pressurizing jig
700: thermally conductive pad (thermally conductive material)
Claims (5)
상기 전지 셀이 내부에 수용되며 양측이 개방되게 형성되는 케이스;
상기 케이스의 개방된 상측에 결합되며, 상기 전지 셀의 전극탭에 연결된 전극 단자가 외부로 노출되는 관통공이 형성되는 상부캡; 및
상기 케이스의 개방된 하측에 시밍(seaming)에 의해 결합되는 하부캡; 을 포함하며,
상기 하부캡은 수평부가 케이스의 내측으로 삽입되도록 결합되며, 상기 수평부의 일부가 하측으로 돌출된 돌출부가 형성되되,
상기 돌출부의 하면은 상기 케이스와 하부캡이 시밍 결합된 결합부의 하단과 높이가 같거나, 결합부의 하단보다 하측으로 더 돌출되도록 형성되는 전지 모듈.
A battery cell;
A case in which the battery cell is accommodated and both sides are opened;
An upper cap coupled to an open upper side of the case and having a through hole through which an electrode terminal connected to an electrode tab of the battery cell is exposed to the outside; And
A lower cap coupled to the open lower side of the case by seaming; / RTI >
The lower cap is coupled to be inserted into the horizontal part of the case, and a protrusion part of the horizontal part protruding downward is formed,
Wherein the lower surface of the protrusion is formed to have the same height as the lower end of the joint portion in which the case and the lower cap are seamed together or to protrude further downward than the lower end of the joint portion.
상기 돌출부는 하부캡의 수직부에서 일정거리 이격되어 중앙부 전체에 형성되는 전지 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the protrusions are formed on the entire central portion at a distance from a vertical portion of the lower cap.
상기 돌출부와 수평부는 경사부로 연결되며, 상기 경사부는 돌출부의 바깥쪽 방향으로 경사지게 형성되는 전지 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the protruding portion and the horizontal portion are connected to each other by an inclined portion, and the inclined portion is formed to be inclined in an outward direction of the protruding portion.
상기 돌출부가 형성된 하부캡의 내측 공간에는 열전도성 재료가 충전되거나 열전도성 패드가 개재되는 전지 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein a thermally conductive material is filled in the inner space of the lower cap on which the protrusion is formed or a thermally conductive pad is interposed.
상기 돌출부의 하면에는 열전도성 그리스가 도포되거나 열전도성 패드가 결합되는 전지 모듈.The method according to claim 1,
And the lower surface of the protrusion is coated with a thermally conductive grease or a thermally conductive pad is bonded.
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