KR20220051719A - Battery Module, and Battery Pack, and Vehicle - Google Patents

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KR20220051719A
KR20220051719A KR1020200135458A KR20200135458A KR20220051719A KR 20220051719 A KR20220051719 A KR 20220051719A KR 1020200135458 A KR1020200135458 A KR 1020200135458A KR 20200135458 A KR20200135458 A KR 20200135458A KR 20220051719 A KR20220051719 A KR 20220051719A
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cylindrical battery
module
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신동환
최범
금종윤
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

The present invention discloses a battery module, a battery pack, and a vehicle capable of increasing safety with respect to thermal runaway, fire, and explosion. The battery module comprises: a plurality of cylindrical battery cells including electrode terminals, respectively, and standing tall up and down; a module case having an inner space to receive the plurality of cylindrical battery cells, and including a top wall extending in a horizontal direction to cover upper portions of the cylindrical battery cells and formed therein with a plurality of first exposure holes to expose at least a part of the upper portions of the cylindrical battery cells to an outside, a bottom wall extending in a horizontal direction to cover lower portions of the cylindrical battery cells and formed therein with a plurality of second exposure holes to expose the lower portions of the cylindrical battery cells to the outside, and a filling part having a space in which a part of the top wall is built; and a filling member having electrical insulation to be filled in a built space of the filling part and an inner space of the module case.

Description

배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차 {Battery Module, and Battery Pack, and Vehicle}Battery Module, and Battery Pack, and Vehicle {Battery Module, and Battery Pack, and Vehicle}

본 발명은 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열폭주, 화재, 폭발 등에 대한 안전성을 높인 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, a battery pack, and a vehicle, and more particularly, to a battery module with improved safety against thermal runaway, fire, explosion, and the like.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and mobile phones has rapidly increased and the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, etc. is in full swing, a high-performance secondary battery capable of repeatedly charging and discharging research is being actively conducted.

현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, The self-discharge rate is very low and the energy density is high, attracting attention.

이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. In addition, such a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which a positive electrode active material and a negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case. .

그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지셀과 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.And, depending on the shape of the exterior material, the lithium secondary battery may be classified into a cylindrical battery cell in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet.

이 중, 원통형 전지셀은 전극 조립체가 내장 되는 금속 캔을 원통형으로 제작할 경우가 있다. 이러한 원통형 전지셀은, 복수의 이차전지를 수용하는 모듈 케이스 및 복수의 이차전지를 전기적으로 연결하도록 구성된 금속 와이어를 구비한 배터리 모듈을 구성하는데 사용될 수 있다.Among them, a cylindrical battery cell may be manufactured in a cylindrical shape with a metal can in which an electrode assembly is embedded. Such a cylindrical battery cell may be used to construct a battery module having a module case accommodating a plurality of secondary batteries and a metal wire configured to electrically connect the plurality of secondary batteries.

그러나, 종래기술의 배터리 모듈은, 복수의 전지셀을 구비하고, 이러한 배터리 모듈의 내부에 구비된 복수의 전지셀 중, 일부 전지셀에서 열폭주나, 발화, 폭발 등이 발생할 경우, 생성된 고열의 가스, 화염, 또는 고온의 내부 물질이 분사되어 인접한 다른 전지셀로 전달됨에 따라 2차 열폭주나 2차 화재나 폭발 등이 일어나는 경우가 있어, 복수의 전지셀들이 연쇄적으로 열폭주, 발화, 또는 폭발이 유발되는 것을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.However, the prior art battery module includes a plurality of battery cells, and among the plurality of battery cells provided in the battery module, when thermal runaway, ignition, or explosion occurs in some of the battery cells, the high heat generated Secondary thermal runaway or secondary fire or explosion may occur as the gas, flame, or high-temperature internal material of , or to prevent an explosion from being triggered.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열폭주, 화재, 폭발 등에 대한 안전성을 높인 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery module with improved safety against thermal runaway, fire, explosion, and the like.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention may be understood by the following description, and will become more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,The battery module according to the present invention for achieving the above object,

각각이 전극 단자가 구비되고 상하 방향으로 길게 세워진 형태의 복수의 원통형 전지셀;a plurality of cylindrical battery cells each having an electrode terminal and being elongated in the vertical direction;

내부에 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하도록 구성된 내부 공간이 구비되고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부를 커버하도록 수평 방향으로 연장되고 상기 복수의 원통형 전지셀 각각의 상부의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 구성된 복수의 제1 노출구가 형성된 상벽, 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부를 커버하도록 수평 방향으로 연장되고 상기 복수의 원통형 전지셀의 각각의 하부가 외부로 노출되도록 구성된 복수의 제2 노출구가 형성된 하벽, 및 상기 상벽의 일부분이 내입되어 형성된 내입된 공간을 가진 충진부가 구비된 모듈 케이스; 및An internal space configured to accommodate the plurality of cylindrical battery cells is provided therein, and extends in a horizontal direction to cover the upper portions of the plurality of cylindrical battery cells, and at least a portion of an upper portion of each of the plurality of cylindrical battery cells is exposed to the outside A plurality of second exposure holes extending in the horizontal direction to cover the upper wall formed with a plurality of first exposure holes configured to be formed, the lower portions of the plurality of cylindrical battery cells, and configured to expose the lower portions of each of the plurality of cylindrical battery cells to the outside a module case provided with a filling unit having a lower wall formed thereon, and a space formed by inserting a portion of the upper wall; and

전기 절연성을 가지고, 상기 충진부의 내입된 공간과, 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 채워지도록 구성된 충진부재를 포함한다.It has electrical insulation and includes a filling member configured to fill the inner space of the filling part and the internal space of the module case.

또한, 상기 충진부재는, 상기 모듈 케이스 내부에 수용된 상기 복수의 원통형 전지셀들 사이의 공간에 충진될 수 있다.In addition, the filling member may be filled in a space between the plurality of cylindrical battery cells accommodated in the module case.

더욱이, 상기 충진부재는, 전기 절연성의 고분자 수지를 포함하고,Furthermore, the filling member includes an electrically insulating polymer resin,

상기 충진부재는, 난연성 소재 및 단열성 소재 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The filling member may further include any one or more of a flame retardant material and a heat insulating material.

또한, 상기 모듈 케이스는,In addition, the module case,

상기 복수의 원통형 전지셀 사이에 위치하고 상기 상벽으로부터 하부 방향으로 연장된 기둥 형태의 복수의 제1 구획부를 가진 상부 커버; 및an upper cover positioned between the plurality of cylindrical battery cells and having a plurality of first partitions in a columnar shape extending downward from the upper wall; and

상기 복수의 원통형 전지셀 사이에 위치하고 상기 하벽으로부터 상부 방향으로 연장된 기둥 형태의 복수의 제2 구획부를 가진 하부 프레임을 포함할 수 있다.It may include a lower frame positioned between the plurality of cylindrical battery cells and having a plurality of second partitions in the form of pillars extending upwardly from the lower wall.

더욱이, 상기 제1 구획부 및 상기 제2 구획부 중 적어도 하나 이상에는, 상기 충진부재가 유입되는 것을 가이드하도록 구성된 상기 기둥 형태를 따라 상하 방향으로 연장된 가이드홈이 형성될 수 있다.Furthermore, a guide groove extending in the vertical direction along the pillar shape configured to guide the inflow of the filling member may be formed in at least one of the first partition part and the second partition part.

그리고, 상기 복수의 제1 구획부 중, 적어도 하나 이상에는,And, in at least one of the plurality of first partitions,

상기 모듈 케이스의 외부와 내부가 연통되도록 상기 기둥 형태의 중심이 상하 방향으로 관통된 형태의 주입홀이 형성될 수 있다.An injection hole in which the center of the pillar shape penetrates in the vertical direction may be formed so that the outside and the inside of the module case communicate with each other.

또한, 상기 하부 프레임은,In addition, the lower frame,

상기 충진부재가 충진 되도록 구성되고 상기 하벽의 일부분이 내입되어 내입된 공간이 형성된 내입부가 구비될 수 있다.The filling member may be configured to be filled, and a portion of the lower wall may be provided with an interior portion in which an interior space is formed.

더욱이, 상기 배터리 모듈은, 상부에 상기 복수의 원통형 전지셀이 탑재되도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 각각의 하부와 접합되도록 구성된 냉각 부재를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the battery module may further include a cooling member configured to have a plate shape extending in a horizontal direction so that the plurality of cylindrical battery cells are mounted thereon, and to be joined to the lower portions of each of the plurality of cylindrical battery cells. .

그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.In addition, the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery modules.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.In addition, the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery module.

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 모듈 케이스의 충진부의 내입된 공간과, 복수의 원통형 전지셀이 수용된 내부 공간에 채워지도록 구성된 충진부재를 포함함으로써, 복수의 원통형 전지셀 중, 일부에서 열폭주, 또는 화재나 폭발이 발생되더라도, 인접한 다른 원통형 전지셀로 열폭주나, 화재 폭발이 전파되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명은, 충진부재가 충진부에 채워 짐으로써, 일부 원통형 전지셀의 상부에서 가스와 화염 고온의 내부 물질이 분출되더라도, 충진부에 채워진 충진부재에 의해 외부로 배출되지 않도록 막을 수 있다. 또는, 일부 원통형 전지셀이 큰 가스 폭발로, 충진부에 채워진 충진부재를 뚫고 가스나 화염이 분사되더라도, 충진부의 형성된 충진부재에 의해 인접한 다른 원통형 전지셀로 가스나 화염이 유입되는 것을 효과적으로 막을 수 있다.According to one aspect of the present invention, the battery module of the present invention includes a space inside the filling part of the module case, and a filling member configured to fill the inner space in which the plurality of cylindrical battery cells are accommodated, so that one of the plurality of cylindrical battery cells is , even if thermal runaway, fire or explosion occurs in some, thermal runaway or fire explosion may not propagate to other adjacent cylindrical battery cells. That is, in the present invention, when the filling member is filled in the filling part, even if gas and high-temperature internal material of a flame are ejected from the upper part of some cylindrical battery cells, it can be prevented from being discharged to the outside by the filling member filled in the filling part. . Alternatively, even if some cylindrical battery cells are sprayed with gas or flame through the filling member filled in the filling part due to a large gas explosion, the inflow of gas or flame into other cylindrical battery cells adjacent to the filling part can be effectively prevented by the filling member formed in the filling part. there is.

더욱이, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 본 발명은, 하부 프레임의 제1 구획부에 충진부재가 유입되는 것을 가이드하는 가이드홈을 형성 시킴으로써, 충진부재가 모듈 케이스의 복수의 원통형 전지셀이 수용된 내부 공간으로 유입되는 것을 도울 수 있다. 특히, 가이드홈을 통해 유입된 충진부재는 복수의 원통형 전지셀 사이의 빈 공간을 효과적으로 채울 수 있다.Moreover, according to another aspect of the present invention, in the present invention, by forming a guide groove for guiding the inflow of the filling member to the first compartment of the lower frame, the filling member is a module case in which a plurality of cylindrical battery cells are accommodated. It can help to get into the interior space. In particular, the filling member introduced through the guide groove can effectively fill the empty space between the plurality of cylindrical battery cells.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 원통형 전지셀의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 도 1의 C-C' 라인을 따라 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 수직 부분 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상부 커버를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상부 커버의 일부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 확대도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하부 프레임을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 도 7의 하부 프레임의 일부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 확대도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 커버의 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 커버의 모습을 개략적으로 나타낸 부분 저면 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부 프레임의 모습을 개략적으로 나타낸 저면 사시도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so that the present invention is a matter described in those drawings should not be construed as being limited to
1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view schematically illustrating the configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing a cylindrical battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention.
4 is a vertical partial cross-sectional view schematically illustrating a state in which the battery module is cut along the line CC′ of FIG. 1 .
5 is a bottom perspective view schematically illustrating an upper cover of a battery module according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial enlarged view schematically showing an enlarged portion of the upper cover of the battery module according to another embodiment of the present invention.
7 is a perspective view schematically illustrating a lower frame of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partial enlarged view schematically illustrating an enlarged part of the lower frame of FIG. 7 .
9 is a plan view schematically showing the appearance of an upper cover according to another embodiment of the present invention.
10 is a partial bottom perspective view schematically illustrating the appearance of an upper cover according to another embodiment of the present invention.
11 is a bottom perspective view schematically showing a state of a lower frame according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 원통형 전지셀의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도면 설명의 편의를 위해, 도 2에서는, 하부 프레임(130)에 부가된 충진부재(140)를 도시하지 않았다.1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating the configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention. And, FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cylindrical battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, in FIG. 2 , the filling member 140 added to the lower frame 130 is not shown.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 원통형 전지셀(110), 모듈 케이스(170), 및 충진부재(140)를 포함한다.1 to 3 , the battery module 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of cylindrical battery cells 110 , a module case 170 , and a filling member 140 .

구체적으로, 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 각각은 전극 단자(111)가 구비될 수 있다. 상기 전극 단자(111)는 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은, 상하 방향으로 길게 세워진 형태로 배열될 수 있다. 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은 수평 방향으로 배열될 수 있다. 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은 소정 간격으로 이격되어 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은 전후 방향(Y축 방향)과 좌우 방향(X축 방향)으로 배열될 수 있다. 참고로, 본 발명의 도 2에 표기한 X축의 양 방향과 X축의 음의 방향은, 우 방향 및 좌 방향을 의미할 수 있다. Y축의 양 방향과 Y축의 음의 방향은, 후방 및 전방을 의미할 수 있다. Z축의 양 방향과 Z축의 음의 방향은, 상 방향 및 하 방향을 의미할 수 있다.Specifically, each of the plurality of cylindrical battery cells 110 may be provided with an electrode terminal 111 . The electrode terminal 111 may include a positive terminal 111a and a negative terminal 111b. In addition, the plurality of cylindrical battery cells 110 may be arranged in a vertically erected form. The plurality of cylindrical battery cells 110 may be arranged in a horizontal direction. The plurality of cylindrical battery cells 110 may be arranged to be spaced apart from each other at a predetermined interval. For example, as shown in FIG. 2 , the plurality of cylindrical battery cells 110 may be arranged in a front-back direction (Y-axis direction) and a left-right direction (X-axis direction). For reference, the positive X-axis direction and the negative X-axis direction shown in FIG. 2 of the present invention may mean a right direction and a left direction. The positive direction of the Y-axis and the negative direction of the Y-axis may refer to the rear and the front. The positive direction of the Z axis and the negative direction of the Z axis may mean an upward direction and a downward direction.

여기서, 상기 원통형 전지셀(110)은, 전극 조립체(116), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.Here, the cylindrical battery cell 110 may include an electrode assembly 116 , a battery can 112 , and a cap assembly 113 .

상기 전극 조립체(116)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.The electrode assembly 116 may have a structure wound with a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the positive electrode tab 114 is attached to the positive electrode plate and connected to the cap assembly 113 , and the negative electrode tab is provided on the negative electrode plate A 115 may be attached and connected to the lower end of the battery can 112 .

상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(116)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 상부 및 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자(111b)로서 기능할 수 있다.The battery can 112 may have an empty space therein to accommodate the electrode assembly 116 . In particular, the battery can 112 may have a cylindrical shape and an open top. In addition, the battery can 112 may be made of a metal material such as steel or aluminum to secure rigidity. In addition, the battery can 112 may have a negative electrode tab attached to a lower end thereof, so that the battery can 112 itself may function as the negative electrode terminal 111b as well as the upper and lower portions of the battery can 112 .

상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 벤트 유닛(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.The cap assembly 113 may be coupled to the upper open portion of the battery can 112 to seal the open end of the battery can 112 . The cap assembly 113 may have a circular or prismatic shape depending on the shape of the battery can 112, and includes sub-components such as a top cap C1, a vent unit C2, and a gasket C3. can do.

여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체(113)의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 원통형 전지셀(110)에서 양극 단자(111a)로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면 금속 와이어(160) 등을 통해 다른 원통형 전지셀(110)나 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.Here, the top cap C1 may be positioned at the top of the cap assembly 113 and configured to protrude upward. In particular, the top cap C1 may function as the positive electrode terminal 111a in the cylindrical battery cell 110 . Accordingly, the top cap C1 may be electrically connected to another cylindrical battery cell 110 or a charging device through an external device, for example, a metal wire 160 . The top cap C1 may be formed of, for example, a metal material such as stainless steel or aluminum.

또한, 상기 벤트 유닛(C2)은, 원통형 전지셀(110)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내부 압력이 소정 수준 이상으로 증가하는 경우, 상기 벤트 유닛(C2)의 형태가 변형(파단)되어, 전지 캔(112) 내부의 가스를 탑 캡(C1)의 개구(D)를 통해 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 내부 압력의 소정 수준은, 5 기압 내지 10 기압일 수 있다.In addition, in the vent unit C2, when the internal pressure of the cylindrical battery cell 110, that is, the internal pressure of the battery can 112 increases to a predetermined level or more, the shape of the vent unit C2 is deformed (breaking). ), it may be configured to discharge the gas inside the battery can 112 to the outside through the opening D of the top cap C1. Here, the predetermined level of the internal pressure may be 5 to 10 atmospheres.

더욱이, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 벤트 유닛(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.Furthermore, the gasket C3 may be made of a material having electrical insulation properties so that the edge portions of the top cap C1 and the vent unit C2 can be insulated from the battery can 112 .

한편, 상기 캡 조립체(113)는 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 벤트 유닛(C2)의 형상이 역전되면, 벤트 유닛(C2)과 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 벤트 유닛(C2)과 전극 조립체(116) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.Meanwhile, the cap assembly 113 may further include a current blocking member C4. The current interrupting member C4 is also called a CID (Current Interrupt Device), and when the internal pressure of the battery increases due to gas generation and the shape of the vent unit C2 is reversed, between the vent unit C2 and the current interrupting member C4 is broken or the current blocking member C4 is damaged, the electrical connection between the vent unit C2 and the electrode assembly 116 may be blocked.

이러한 원통형 전지셀(110)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 원통형 전지셀(110)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)은 특정한 형태의 원통형 전지셀(110)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 원통형 전지셀(110)이 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)에 채용될 수 있다.Since the configuration of the cylindrical battery cell 110 is widely known to those skilled in the art at the time of filing the present invention, a more detailed description will be omitted herein. In addition, although an example of the cylindrical battery cell 110 is illustrated in FIG. 3 , the battery module 100 according to the present invention is not limited to the configuration of the cylindrical battery cell 110 having a specific shape. That is, various cylindrical battery cells 110 known at the time of filing of the present invention may be employed in the battery module 100 according to the present invention.

도 4는, 도 1의 C-C' 라인을 따라 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 수직 부분 단면도이다.4 is a vertical partial cross-sectional view schematically illustrating a state in which the battery module is cut along the line C-C' of FIG. 1 .

도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 배터리 모듈(100)은, 복수의 금속 와이어(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 금속 와이어(160)는 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 간의 전기적 연결을 이루도록 구성될 수 있다. 상기 금속 와이어(160)는 전도성 금속을 구비할 수 있다. 상기 금속 와이어(160)는 예를 들면, 구리, 니켈, 및 알루미늄 중, 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 와이어(160)는 일방향으로 길게 연장된 플레이트 형상 또는 와이어 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 2 , the battery module 100 may further include a plurality of metal wires 160 . The metal wire 160 may be configured to make an electrical connection between the plurality of cylindrical battery cells 110 . The metal wire 160 may include a conductive metal. The metal wire 160 may include, for example, at least one of copper, nickel, and aluminum. For example, the metal wire 160 may have a plate shape or a wire shape elongated in one direction.

또한, 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 복수의 원통형 전지셀(110)의 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b) 각각에 와이어 형태의 금속 와이어(160)가 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 와이어(160)의 일단부는 전지셀(110)의 양극 단자(111a)와 연결되고, 타단부는 전지셀의 상단 외주부에 형성된 음극 단자(111b)와 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b) 각각에 와이어 형태의 금속 와이어(160)가 연결된 상태에서, 상기 충진부재(140)가 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 표면에 도포될 수 있다.In addition, in the battery module 100 of the present invention, a metal wire 160 in the form of a wire may be connected to each of the positive terminal 111a and the negative terminal 111b of the plurality of cylindrical battery cells 110 . For example, as shown in FIGS. 2 and 4 , one end of the metal wire 160 is connected to the positive terminal 111a of the battery cell 110 , and the other end is a negative terminal formed on the upper outer periphery of the battery cell. (111b) can be connected. In addition, in the battery module 100 of the present invention, in a state in which the metal wire 160 in the form of a wire is connected to each of the positive terminal 111a and the negative terminal 111b, the filling member 140 includes the plurality of cylindrical batteries. It may be applied to the surface of the cell 110 .

한편, 다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 모듈 케이스(170)는, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 케이스(170)는 폴리염화비닐 소재 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 소재를 구비할 수 있다. 상기 모듈 케이스(170)는, 내부에 상기 복수의 원통형 전지셀(110)을 수용하도록 구성된 내부 공간이 구비될 수 있다.On the other hand, referring again to FIGS. 1 to 4 , the module case 170 may include an electrically insulating material. For example, the module case 170 may be made of a polyvinyl chloride material or a polyethylene terephthalate material. The module case 170 may have an internal space configured to accommodate the plurality of cylindrical battery cells 110 therein.

또한, 상기 모듈 케이스(170)는, 상벽(120a) 및 하벽(130a)을 구비할 수 있다. 상기 상벽(120a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 상부에 위치할 수 있다. 상기 상벽(120a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 상부를 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형태를 가질 수 있다. 상기 상벽(120a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 각각의 상부의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 구성된 복수의 제1 노출구(120h)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 노출구(120h)는 상기 원통형 전지셀(110)의 전극 단자(111)가 노출되도록 구성될 수 있다.In addition, the module case 170 may include an upper wall 120a and a lower wall 130a. The upper wall 120a may be positioned above the plurality of cylindrical battery cells 110 . The upper wall 120a may have a plate shape extending in a horizontal direction to cover the upper portions of the plurality of cylindrical battery cells 110 . A plurality of first exposure holes 120h configured to expose at least a portion of an upper portion of each of the plurality of cylindrical battery cells 110 to the outside may be formed in the upper wall 120a. For example, the first exposure hole 120h may be configured to expose the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 110 .

더욱이, 상기 하벽(130a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부에 위치될 수 있다. 상기 하벽(130a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부를 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 하벽(130a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 각각의 하부가 외부로 노출되도록 구성된 복수의 제2 노출구(도 7의 130h)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 노출구(130h)는 상기 원통형 전지셀(110)의 전지 캔(112)의 하면이 노출되도록 구성될 수 있다. 상기 제2 노출구(130h)는 상기 원통형 전지셀(110)의 하부가 삽입되도록 구성될 수 있다.Moreover, the lower wall 130a may be located under the plurality of cylindrical battery cells 110 . The lower wall 130a may have a plate shape extending in a horizontal direction to cover the lower portions of the plurality of cylindrical battery cells 110 . A plurality of second exposure holes (130h in FIG. 7 ) configured to expose lower portions of each of the plurality of cylindrical battery cells 110 to the outside may be formed in the lower wall 130a. For example, the second exposure hole 130h may be configured such that the lower surface of the battery can 112 of the cylindrical battery cell 110 is exposed. The second exposure hole 130h may be configured such that a lower portion of the cylindrical battery cell 110 is inserted.

그리고, 도 1 및 도 2를 살펴보면, 상기 모듈 케이스(170)는, 상기 상벽(120a)의 일부분이 내입되어 형성된 내입된 공간(K)을 가진 충진부(120g)가 구비될 수 있다. 상시 충진부(120g)는, 상기 복수의 제1 노출구(120h)가 형성된 부분이 상기 모듈 케이스(170)의 내부 방향으로 내입되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 충진부(120g)는 상기 상벽(120a)의 외주부와 단차진 형태를 가질 수 있다.And, referring to FIGS. 1 and 2 , the module case 170 may include a filling part 120g having a recessed space K formed by a portion of the upper wall 120a being inside. The always filling part 120g may be formed by inserting a portion in which the plurality of first exposure holes 120h are formed in an inner direction of the module case 170 . That is, the filling part 120g may have a stepped shape from the outer periphery of the upper wall 120a.

또한, 상기 충진부재(140)는, 전기 절연성을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 충진부재(140)는 고분자 수지가 경화된 형태를 가질 수 있다. 상기 충진부재(140)는, 예를 들면, 글루(glue) 또는 핫멜트 수지(Hot-melt resin), 또는 실리콘계 접착제일 수 있다. 예를 들면, 상기 충진부재(140)는, 폴리실리콘 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 및 아크릴계 수지 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.In addition, the filling member 140 may have electrical insulation. For example, the filling member 140 may have a form in which a polymer resin is cured. The filling member 140 may be, for example, glue or hot-melt resin, or a silicone-based adhesive. For example, the filling member 140 may include at least one of a polysilicon resin, a polyamide-based resin, a polyimide-based resin, an epoxy-based resin, and an acrylic resin.

더욱이, 상기 충진부재(140)는, 난연성 소재를 구비할 수 있다. 상기 충진부재(140)는 난연제 등이 첨가된 고분자 수지가 경화되어 형성될 수 있다. 상기 난연제는, 예를 들면, 프탈레이트(phthalate), 브로민계 난연제(예: polybrominated biphenyl) 및 PBDE(예: polybrominated diphenyl ether), HBCDD(예: hexabromocyclododecane), 할로젠, PAHs(예: polynuclear aromatic hydrocarbons), 또는 인계 난연제(예: tris(2-carboxyethyl)phosphine) 등일 수 있다.Moreover, the filling member 140 may include a flame retardant material. The filling member 140 may be formed by curing a polymer resin to which a flame retardant is added. The flame retardant is, for example, phthalate (phthalate), bromine-based flame retardants (eg polybrominated biphenyl) and PBDE (eg polybrominated diphenyl ether), HBCDD (eg hexabromocyclododecane), halogens, PAHs (eg polynuclear aromatic hydrocarbons) , or a phosphorus-based flame retardant (eg, tris(2-carboxyethyl)phosphine).

또한, 상기 난연제는 무기계 난연제가 첨가될 수 있다. 상기 난연제는, 예를 들면, 수산화알루미늄(aluminum hydroxide), 삼사화안티몬(antimony trioxide), 오산화안티몬(antimony pentoxide), 수산화마그네슘(magnesium hydroxide), 주석산 아연(zinc stannate), 구아니딘계 난연제(예: sulfaguanidine), 몰리브덴산염(molybdate), 및 지르코늄(zirconium) 중 적어도 하나 이상일 수 있다.In addition, an inorganic flame retardant may be added to the flame retardant. The flame retardant is, for example, aluminum hydroxide, antimony trioxide, antimony pentoxide, magnesium hydroxide, zinc stannate, guanidine-based flame retardants (eg: It may be at least one of sulfaguanidine), molybdate, and zirconium.

그리고, 상기 충진부재(140)는, 단열성 소재를 구비할 수 있다. 상기 단열성 소재는, 예를 들면, 유기 단열재일 수 있다. 상기 유기 단열재는 예를 들면, 발포 폴리스티렌(Expanded Poly Styrene), 우레탄, 실리콘(silicone), 또는 페놀폼 단열재일 수 있다.In addition, the filling member 140 may include a heat insulating material. The heat insulating material may be, for example, an organic heat insulating material. The organic heat insulating material may be, for example, expanded polystyrene (Expanded Poly Styrene), urethane, silicone, or phenol foam insulating material.

나아가, 상기 충진부재(140)는, 상기 충진부(120g)의 내입된 공간(K)을 수지 형태로 채워진 후, 경화된 형태를 가질 수 있다. 상기 충진부(120g)에 채워진 충진부재(140)의 두께는 예를 들면, 1 mm 내지 10 mm일 수 있다.Furthermore, the filling member 140 may have a cured shape after filling the internal space K of the filling part 120g with a resin shape. The thickness of the filling member 140 filled in the filling part 120g may be, for example, 1 mm to 10 mm.

또한, 상기 충진부재(140)는, 상기 모듈 케이스(170)의 복수의 원통형 전지셀(110)들이 수용된 내부 공간(S)에 채워지도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 충진부재(140)는, 상기 모듈 케이스(170)의 내부에 빈공간이 없도록 충진될 수 있다. 다시 말해, 상기 충진부재(140)는, 상기 모듈 케이스(170) 내부에 수용된 복수의 원통형 전지셀(110)들 사이의 공간에 충진될 수 있다.Also, the filling member 140 may be configured to fill the inner space S in which the plurality of cylindrical battery cells 110 of the module case 170 are accommodated. That is, the filling member 140 may be filled so that there is no empty space inside the module case 170 . In other words, the filling member 140 may be filled in the space between the plurality of cylindrical battery cells 110 accommodated in the module case 170 .

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 모듈 케이스(170)의 충진부(120g)의 내입된 공간과, 복수의 원통형 전지셀(110)이 수용된 내부 공간에 채워지도록 구성된 충진부재(140)를 포함함으로써, 복수의 원통형 전지셀(110) 중, 일부에서 열폭주, 또는 화재나 폭발이 발생되더라도, 인접한 다른 원통형 전지셀(110)로 열폭주나, 화재 폭발이 전파되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명은, 충진부재(140)가 충진부(120g)에 채워 짐으로써, 일부 원통형 전지셀(110)의 상부에서 가스와 화염 고온의 내부 물질이 분출되더라도, 상기 충진부(120g)에 채워진 충진부재(140)에 의해 외부로 배출되지 않도록 막을 수 있다. 또는, 일부 원통형 전지셀(110)이 큰 가스 폭발로, 상기 충진부(120g)에 채워진 충진부재(140)를 뚫고 가스나 화염이 분사되더라도, 상기 충진부(120g)의 형성된 충진부재(140)에 의해 인접한 다른 원통형 전지셀(110)로 가스나 화염이 유입되는 것을 효과적으로 막을 수 있다.Therefore, according to this configuration of the present invention, the present invention provides a filling member ( 140), even if thermal runaway or fire or explosion occurs in some of the plurality of cylindrical battery cells 110, thermal runaway or fire explosion may not propagate to other adjacent cylindrical battery cells 110 . That is, in the present invention, as the filling member 140 is filled in the filling part 120g, even if gas and a high-temperature internal material of a flame are ejected from the upper part of the cylindrical battery cell 110, the filling part 120g is filled with the filling part 120g. It can be prevented from being discharged to the outside by the filled filling member 140 . Alternatively, even if some cylindrical battery cells 110 are injected with gas or flame through the filling member 140 filled in the filling part 120g due to a large gas explosion, the filling member 140 formed in the filling part 120g. It is possible to effectively prevent gas or flame from flowing into the adjacent cylindrical battery cell 110 by the

더욱이, 본 발명은, 상기 충진부재(140)가 상기 모듈 케이스(170)의 내부 공간에 채워 짐으로써, 복수의 원통형 전지셀(110) 중, 일부 전지셀에서 열폭주나 폭발이 발생할 경우, 전지 캔(112)의 측부가 파열되면서 인접한 다른 원통형 전지셀(110)의 측부로 고온의 가스나 화염이 분출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 복수의 원통형 전지셀(110) 중, 일부 전지셀(110)에서 가스나 화염이 분출되더라도, 인접한 다른 원통형 전지셀(110)로 열폭주, 화재 등이 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Furthermore, in the present invention, when the filling member 140 is filled in the inner space of the module case 170 , thermal runaway or explosion occurs in some of the plurality of cylindrical battery cells 110 , the battery As the side of the can 112 is ruptured, it is possible to prevent a high-temperature gas or flame from being ejected to the side of another adjacent cylindrical battery cell 110 . Accordingly, the present invention effectively prevents the propagation of thermal runaway, fire, etc. to other adjacent cylindrical battery cells 110 even if gas or flame is ejected from some of the cylindrical battery cells 110 among the plurality of cylindrical battery cells 110 . can be prevented

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상부 커버를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다. 즉, 도 5에서는 상부 커버가 뒤집어 배치된 모습을 사시도로 나타내었다.5 is a bottom perspective view schematically illustrating an upper cover of a battery module according to an embodiment of the present invention. That is, in FIG. 5 , a state in which the upper cover is disposed upside down is shown in a perspective view.

도 2와 함께 도 5를 참조하면, 상기 모듈 케이스(170)는 상부 커버(120)를 구비할 수 있다. Referring to FIG. 5 together with FIG. 2 , the module case 170 may include an upper cover 120 .

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 상부 커버(120)는, 복수의 제1 구획부(121)를 구비할 수 있다. 상기 복수의 제1 구획부(121)는, 복수의 원통형 전지셀(110) 사이를 구획하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 제1 구획부(121)는, 상기 상벽(120a)의 하면으로부터 하부 방향으로 연장된 원 기둥 형태를 가질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5 , the upper cover 120 may include a plurality of first partition parts 121 . The plurality of first partition parts 121 may be configured to partition between the plurality of cylindrical battery cells 110 . The plurality of first partition parts 121 may have a cylindrical shape extending downward from a lower surface of the upper wall 120a.

그리고, 도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상부 커버의 일부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 확대도이다.And, FIG. 6 is a partial enlarged view schematically showing an enlarged part of the upper cover of the battery module according to another embodiment of the present invention.

다시 도 5과 함께 도 6을 참조하면, 본 발명의 상부 커버(120)는, 복수의 제1 구획부(121) 중, 적어도 일부에 상기 충진부재(140)가 유입되는 것을 가이드하도록 구성된 가이드홈(121g)이 형성될 수 있다. 상기 가이드홈(121g)은, 상기 제1 구획부(121)의 몸통의 일부분이 내입된 형태를 가질 수 있다. 상기 가이드홈(121g)은, 상기 원 기둥 형태를 따라 상하 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 가이드홈(121g)은 하부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다.Referring back to FIG. 6 together with FIG. 5 , the upper cover 120 of the present invention has a guide groove configured to guide the inflow of the filling member 140 into at least a portion of the plurality of first compartments 121 . (121g) may be formed. The guide groove 121g may have a shape in which a portion of the body of the first compartment 121 is inserted. The guide groove 121g may have a shape extending in the vertical direction along the cylindrical shape. The guide groove 121g may have a shape that becomes narrower in a downward direction.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상부 커버(120)의 제1 구획부(121)에 상기 충진부재(140)가 유입되는 것을 가이드하는 가이드홈(121g)을 형성 시킴으로써, 상기 충진부재(140)가 상기 모듈 케이스(170)의 복수의 원통형 전지셀(110)이 수용된 내부 공간으로 유입되는 것을 도울 수 있다. 특히, 상기 가이드홈(121g)을 통해 유입된 충진부재(140)는 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이의 빈 공간을 효과적으로 채울 수 있다.Therefore, according to this configuration of the present invention, in the present invention, by forming a guide groove 121g for guiding the inflow of the filling member 140 in the first partition 121 of the upper cover 120, The filling member 140 may help to flow into the inner space in which the plurality of cylindrical battery cells 110 of the module case 170 are accommodated. In particular, the filling member 140 introduced through the guide groove 121g can effectively fill the empty space between the plurality of cylindrical battery cells 110 .

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하부 프레임을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 8은, 도 7의 하부 프레임의 일부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 확대도이다.7 is a perspective view schematically illustrating a lower frame of a battery module according to an embodiment of the present invention. And, FIG. 8 is a partial enlarged view schematically showing an enlarged part of the lower frame of FIG. 7 .

도 2와 함께 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 모듈 케이스(170)는, 하부 프레임(130)을 구비할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 프레임(130)은, 하벽(130a) 및 상기 하벽(130a)으로부터 상부 방향으로 연장된 측벽(130b)을 구비할 수 있다. 상기 하부 프레임(130)은, 복수의 제2 구획부(131)를 구비할 수 있다. 상기 복수의 제2 구획부(131)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)들 사이를 구획하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 제2 구획부(131)는, 상기 하벽(130a)의 하면으로부터 상부 방향으로 연장된 다각 기둥 형태를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8 together with FIG. 2 , the module case 170 may include a lower frame 130 . As shown in FIG. 2 , the lower frame 130 may include a lower wall 130a and a sidewall 130b extending upwardly from the lower wall 130a. The lower frame 130 may include a plurality of second partitions 131 . The plurality of second partition parts 131 may be configured to partition between the plurality of cylindrical battery cells 110 . The plurality of second partition parts 131 may have a polygonal column shape extending upwardly from a lower surface of the lower wall 130a.

또한, 본 발명의 하부 프레임(130)은, 복수의 제2 구획부(131) 중, 적어도 일부에 상기 충진부재(140)가 유입되는 것을 가이드하도록 구성된 가이드홈(131g)이 형성될 수 있다. 상기 가이드홈(131g)은, 상기 제2 구획부(131)의 몸통의 일부분이 내입된 형태를 가질 수 있다. 상기 가이드홈(131g)은, 상기 원 기둥 형태를 따라 상하 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 가이드홈(131g)은, 상기 하부 프레임(130)의 제2 노출구(130h)와 연통되도록 상기 제2 구획부(131)의 상단으로부터 하부 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.In addition, in the lower frame 130 of the present invention, a guide groove 131g configured to guide the inflow of the filling member 140 may be formed in at least a portion of the plurality of second partitions 131 . The guide groove 131g may have a shape in which a portion of the body of the second compartment 131 is inserted. The guide groove 131g may have a shape extending in the vertical direction along the cylindrical shape. The guide groove 131g may have a shape extending downward from the upper end of the second partition part 131 so as to communicate with the second exposure hole 130h of the lower frame 130 .

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 하부 프레임(130)의 제2 구획부(131)에 상기 충진부재(140)가 유입되는 것을 가이드하는 가이드홈(131g)을 형성 시킴으로써, 상기 충진부재(140)가 상기 모듈 케이스(170)에 수용된 복수의 원통형 전지셀(110)의 측부를 감쌀 수 있도록 유입되는 것을 도울 수 있다. 특히, 상기 충진부재(140)는 일부가 상기 제2 구획부(131)의 상기 가이드홈(131g)을 통해 유입되어 상기 제2 노출구(130h)로 배출될 수 있다. 즉, 본 발명은, 상기 충진부재(140)가 상기 모듈 케이스(170)의 내부 공간을 채워지면서, 내부에 있던 공기가 상기 충진부재(140)에 의해 상기 제2 노출구(130h)를 통해 외부로 배출될 수 있도록 충진부재(140)의 일부가 상기 제2 노출구(130h)를 통해 배출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 충진부재(140)가 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이의 빈 공간을 효과적으로 채울 수 있다.Therefore, according to this configuration of the present invention, in the present invention, by forming a guide groove (131g) for guiding the inflow of the filling member 140 in the second compartment 131 of the lower frame 130, The filling member 140 may help the inflow to surround the sides of the plurality of cylindrical battery cells 110 accommodated in the module case 170 . In particular, a portion of the filling member 140 may be introduced through the guide groove 131g of the second compartment 131 and discharged through the second exposure port 130h. That is, in the present invention, as the filling member 140 fills the inner space of the module case 170 , the air inside is transferred to the outside through the second exposure hole 130h by the filling member 140 . A portion of the filling member 140 may be discharged through the second exposure port 130h to be discharged to the Accordingly, in the present invention, the filling member 140 can effectively fill the empty space between the plurality of cylindrical battery cells 110 .

도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 커버의 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 그리고, 도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 커버의 모습을 개략적으로 나타낸 부분 저면 사시도이다.9 is a plan view schematically showing a state of an upper cover according to another embodiment of the present invention. And, Figure 10 is a partial bottom perspective view schematically showing the appearance of the upper cover according to another embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 커버(120)는, 복수의 주입홀(H)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 주입홀(H)은, 상기 복수의 제1 구획부(121) 중, 적어도 하나 이상에 형성될 수 있다. 상기 복수의 주입홀(H)은, 상기 모듈 케이스(170)의 외부와 내부가 연통되도록 상기 상부 커버(120)를 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 주입홀(H)은, 상기 상부 커버(120)의 상면(123)으로부터 상기 제1 구획부(121)의 원 기둥의 중심을 상하 방향으로 관통하여 형성될 수 있다.9 and 10 , in the upper cover 120 according to another embodiment of the present invention, a plurality of injection holes H may be formed. The plurality of injection holes H may be formed in at least one of the plurality of first partition portions 121 . The plurality of injection holes H may be formed through the upper cover 120 so that the outside and the inside of the module case 170 communicate with each other. That is, the injection hole H may be formed by vertically penetrating the center of the circular column of the first partition unit 121 from the upper surface 123 of the upper cover 120 .

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 복수의 제1 구획부(121) 중, 적어도 일부에 주입홀(H)이 형성됨으로써, 상기 충진부재(140)가 수지 형태로 상기 모듈 케이스(170) 내부 공간으로 유입되는 것을 도울 수 있다. 특히, 복수의 원통형 전지셀(110) 사이는 충진부재(140)가 유입되기 어렵기 때문에, 상기 충진부재(140)가 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이에 위치한 상기 제1 구획부(121)에 형성된 주입홀(H)을 통해 유입될 수 있어, 더욱 효과적으로 상기 모듈 케이스(170)의 빈 공간을 효과적으로 채울 수 있다.Therefore, according to this configuration of the present invention, in the present invention, an injection hole (H) is formed in at least a part of the plurality of first partition parts 121, so that the filling member 140 is formed in a resin form in the module case. (170) can help to flow into the interior space. In particular, since it is difficult for the filling member 140 to flow between the plurality of cylindrical battery cells 110 , the first partitioning part 121 in which the filling member 140 is located between the plurality of cylindrical battery cells 110 . ) can be introduced through the injection hole (H) formed in the module case 170 can be more effectively filled in the empty space.

또한, 본 발명은, 상기 제1 구획부(121)에 형성된 주입홀(H)을 통해, 상기 충진부재(140)의 주입 과정에서, 상기 모듈 케이스(170)의 내부의 불필요한 공기를 외부로 배출하는 배출 통로로 사용될 수 있다.In addition, in the present invention, unnecessary air inside the module case 170 is discharged to the outside during the injection process of the filling member 140 through the injection hole H formed in the first compartment 121 . It can be used as an exhaust passage.

도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부 프레임의 모습을 개략적으로 나타낸 저면 사시도이다.11 is a bottom perspective view schematically showing a state of a lower frame according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부 프레임(130)은, 도 2의 하부 프레임(130)과 비교할 경우, 상기 충진부재(140)가 충진 되도록 구성된 내입부(130g)가 더 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 내입부(130g)는, 상기 하벽(130a)의 일부분이 내입되어 내입된 공간이 형성될 수 있다. 상기 내입부(130g)는, 수지 형태의 충진부재(140)가 채워진 후, 상기 충진부재(140)가 경화될 수 있다.Referring to FIG. 11 , the lower frame 130 according to another embodiment of the present invention has an inner inner portion 130g configured to fill the filling member 140 when compared with the lower frame 130 of FIG. 2 . More may be provided. Specifically, in the inner portion 130g, a portion of the lower wall 130a may be inserted to form a recessed space. After the filling member 140 in the form of a resin is filled in the inner portion 130g, the filling member 140 may be cured.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부 프레임(130)은, 내입부(130g)가 형성됨으로써, 상기 충진부재(140)가 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부를 커버할 수 있도록 형성될 수 있는 바, 복수의 원통형 전지셀(110) 중, 일부가 화재나 폭발이 발생하여 전지 캔(112)의 하부가 파열되어 다른 원통형 전지셀(110)로 고온의 가스나 화염이 분출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 화재 안전성을 크게 높일 수 있다.Accordingly, according to this configuration of the present invention, in the lower frame 130 according to another embodiment of the present invention, the inner mouth 130g is formed, so that the filling member 140 is provided with the plurality of cylindrical battery cells 110 . ), the lower part of the battery can 112 is ruptured due to a fire or explosion in some of the plurality of cylindrical battery cells 110 to form another cylindrical battery cell 110 . It can prevent the hot gas or flame from being ejected. Accordingly, the battery module 100 of the present invention can greatly increase fire safety.

한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 냉각 부재(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 부재(150)는, 상부에 상기 복수의 원통형 전지셀(110)이 탑재되도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 냉각 부재(150)는, 내부에 냉매가 이동하는 냉매 채널(보이지 않음)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각 부재(150)는, 냉매를 주입되는 주입 포트(I)와 냉매가 배출되는 배출 포트(O)를 구비한 히트 싱크일 수 있다.Meanwhile, again referring to FIGS. 1 and 2 , the battery module 100 of the present invention may further include a cooling member 150 . The cooling member 150 may have a plate shape extending in a horizontal direction so that the plurality of cylindrical battery cells 110 are mounted thereon. The cooling member 150 may have a refrigerant channel (not shown) through which the refrigerant moves. For example, the cooling member 150 may be a heat sink having an injection port I through which the refrigerant is injected and an exhaust port O through which the refrigerant is discharged.

또한, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은, 상기 냉각 부재(150)의 상면과 접합될 수 있다. 이때, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은, 접착제를 사용하여 접합될 수 있다. 상기 접착제는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)에서 발생된 열이 상기 냉각 부재(150)로 효과적으로 전달될 수 있도록 열전도성이 높은 소재를 구비할 수 있다.In addition, the plurality of cylindrical battery cells 110 may be bonded to the upper surface of the cooling member 150 . In this case, the plurality of cylindrical battery cells 110 may be bonded using an adhesive. The adhesive may include a material having high thermal conductivity so that heat generated from the plurality of cylindrical battery cells 110 can be effectively transferred to the cooling member 150 .

더욱이, 상기 냉각 부재(150)의 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부와 접합되는 상면에는 접합하기 전에 비전도성 코팅층(도시하지 않음)을 형성시킬 수 있다. 즉, 상기 냉각 부재(150)의 상면에 비전도성 물질을 코팅함으로써, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)이 상기 냉각 부재(150)를 통해 전기적 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 원통형 전지셀(110)은 상기 냉각 부재(150)에 고정되고, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)과 상기 냉각 부재(150)의 사이에는 접착층(180) 및 비전도성층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.Furthermore, a non-conductive coating layer (not shown) may be formed on the upper surface of the cooling member 150 to be bonded to the lower portions of the plurality of cylindrical battery cells 110 before bonding. That is, by coating the non-conductive material on the upper surface of the cooling member 150 , it is possible to prevent an electrical short circuit between the plurality of cylindrical battery cells 110 through the cooling member 150 . For example, as shown in FIG. 2 , the plurality of cylindrical battery cells 110 are fixed to the cooling member 150 , and between the plurality of cylindrical battery cells 110 and the cooling member 150 , An adhesive layer 180 and a non-conductive layer (not shown) may be formed.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부와 접합되도록 구성된 냉각 부재(150)를 포함함으로써, 열전도 경로가 짧아져 배터리 모듈(100)을 효과적으로 냉각 시킬 수 있다.Accordingly, according to this configuration of the present invention, the present invention includes the cooling member 150 configured to be joined to the lower portion of the plurality of cylindrical battery cells 110 , thereby shortening the heat conduction path and effectively cooling the battery module 100 . can do it

한편, 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(미도시)은, 상기 배터리 모듈(100)을 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩은, 적어도 둘 이상의 상기 배터리 모듈(100)을 수용하는 수용 공간이 구비된 팩 하우징(미도시)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈(100)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, a battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention may include at least two or more of the battery modules 100 . In addition, the battery pack may include a pack housing (not shown) having an accommodating space for accommodating at least two or more of the battery modules 100 . In addition, the battery pack may further include various devices (not shown) for controlling the charging and discharging of the battery module 100 , for example, a battery management system (BMS), a current sensor, a fuse, and the like.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩을 탑재할 수 있다.In addition, the battery pack according to an embodiment of the present invention may be included in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, in the vehicle according to the embodiment of the present invention, a battery pack including at least one battery pack according to the embodiment of the present invention described above may be mounted in a vehicle body.

한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.Meanwhile, in this specification, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are used, but these terms are for convenience of explanation only, and may vary depending on the location of the object or the position of the observer. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be used.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

100: 배터리 모듈 110: 원통형 전지셀
111: 전극 단자 112: 전지 캔
170: 모듈 케이스
120: 상부 커버 130: 하부 프레임
120h, 130h: 제1 노출구, 제2 노출구 120g: 충진부
121, 131: 제1 구획부, 제2 구획부 120a, 130a: 상벽, 하벽
121g, 131g: 가이드홈 H: 주입홀
160: 금속 와이어 150: 냉각 부재
140: 충진부재
130g: 내입부100: battery module 110: cylindrical battery cell
111: electrode terminal 112: battery can
170: module case
120: upper cover 130: lower frame
120h, 130h: first exposure hole, second exposure hole 120g: filling part
121, 131: first compartment, second compartment 120a, 130a: upper wall, lower wall
121g, 131g: guide groove H: injection hole
160: metal wire 150: cooling member
140: filling member
130g: inside

Claims (10)

각각이 전극 단자가 구비되고 상하 방향으로 길게 세워진 형태의 복수의 원통형 전지셀;
내부에 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하도록 구성된 내부 공간이 구비되고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부를 커버하도록 수평 방향으로 연장되고 상기 복수의 원통형 전지셀 각각의 상부의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 구성된 복수의 제1 노출구가 형성된 상벽, 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부를 커버하도록 수평 방향으로 연장되고 상기 복수의 원통형 전지셀의 각각의 하부가 외부로 노출되도록 구성된 복수의 제2 노출구가 형성된 하벽, 및 상기 상벽의 일부분이 내입되어 형성된 내입된 공간을 가진 충진부가 구비된 모듈 케이스; 및
전기 절연성을 가지고, 상기 충진부의 내입된 공간과, 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 채워지도록 구성된 충진부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.a plurality of cylindrical battery cells each having an electrode terminal and being elongated in the vertical direction;
An internal space configured to accommodate the plurality of cylindrical battery cells is provided therein, and extends in a horizontal direction to cover the upper portions of the plurality of cylindrical battery cells, and at least a portion of an upper portion of each of the plurality of cylindrical battery cells is exposed to the outside An upper wall formed with a plurality of first exposure holes configured to be formed, a plurality of second exposure holes extending in the horizontal direction to cover the lower portions of the plurality of cylindrical battery cells and configured to expose the lower portions of each of the plurality of cylindrical battery cells to the outside a module case provided with a filling unit having a lower wall formed thereon, and a space formed by inserting a portion of the upper wall; and
A filling member configured to have electrical insulation and fill the internal space of the filling part and the internal space of the module case
A battery module comprising a. 제1항에 있어서,
상기 충진부재는, 상기 모듈 케이스 내부에 수용된 상기 복수의 원통형 전지셀들 사이의 공간에 충진된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The filling member is a battery module, characterized in that filled in the space between the plurality of cylindrical battery cells accommodated in the module case. 제1항에 있어서,
상기 충진부재는, 전기 절연성의 고분자 수지를 포함하고,
상기 충진부재는, 난연성 소재 및 단열성 소재 중 어느 하나 이상을 더 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The filling member includes an electrically insulating polymer resin,
The filling member, the battery module, characterized in that it further comprises any one or more of a flame retardant material and a heat insulating material. 제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는,
상기 복수의 원통형 전지셀 사이에 위치하고 상기 상벽으로부터 하부 방향으로 연장된 기둥 형태의 복수의 제1 구획부를 가진 상부 커버; 및
상기 복수의 원통형 전지셀 사이에 위치하고 상기 하벽으로부터 상부 방향으로 연장된 기둥 형태의 복수의 제2 구획부를 가진 하부 프레임을 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The module case is
an upper cover positioned between the plurality of cylindrical battery cells and having a plurality of first partitions in a columnar shape extending downward from the upper wall; and
and a lower frame positioned between the plurality of cylindrical battery cells and having a plurality of second partitions in the form of pillars extending upward from the lower wall. 제4항에 있어서,
상기 제1 구획부 및 상기 제2 구획부 중 적어도 하나 이상에는, 상기 충진부재가 유입되는 것을 가이드하도록 구성된 상기 기둥 형태를 따라 상하 방향으로 연장된 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.5. The method of claim 4,
The battery module, characterized in that at least one of the first compartment and the second compartment, a guide groove extending in the vertical direction along the pillar shape configured to guide the inflow of the filling member is formed. 제4항에 있어서,
상기 복수의 제1 구획부 중, 적어도 하나 이상에는,
상기 모듈 케이스의 외부와 내부가 연통되도록 상기 기둥 형태의 중심이 상하 방향으로 관통된 형태의 주입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.5. The method of claim 4,
Among the plurality of first partitions, at least one
The battery module, characterized in that the injection hole in the form of penetrating the center of the pillar shape in the vertical direction so that the outside and the inside of the module case are communicated. 제4항에 있어서,
상기 하부 프레임은,
상기 충진부재가 충진 되도록 구성되고 상기 하벽의 일부분이 내입되어 내입된 공간이 형성된 내입부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.5. The method of claim 4,
The lower frame is
The battery module, characterized in that it is configured to be filled with the filling member and a portion of the lower wall is internal, characterized in that the battery module is characterized in that provided with an internal cavity is formed. 제4항에 있어서,
상기 배터리 모듈은, 상부에 상기 복수의 원통형 전지셀이 탑재되도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고, 상기 복수의 원통형 전지셀의 각각의 하부와 접합되도록 구성된 냉각 부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.5. The method of claim 4,
The battery module has a plate shape extending in a horizontal direction so that the plurality of cylindrical battery cells are mounted thereon, and further comprises a cooling member configured to be joined to the lower portions of each of the plurality of cylindrical battery cells. module. 제1항 내지 제8항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.[Claim 9] The battery pack comprising at least one battery module according to any one of claims 1 to 8. 제1항 내지 제8항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 자동차.A vehicle comprising at least one battery module according to any one of claims 1 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102635679B1 (en) * 2023-07-13 2024-02-08 황동근 battery for vehicle

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