KR20230039132A - All solid state battery module and method for manufacturing the same - Google Patents

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김태홍
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현대모비스 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an all-solid-state battery module and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to an all-solid-state battery module capable of applying high surface pressure to stacked all-solid-state cells by configuring a leaf spring on one side of a case, and a manufacturing method thereof. The present invention includes an all-solid-state cell unit, a heater assembly, a first case, an FPCB member, and a second case.

Description

전고체 배터리 모듈 및 이의 제조방법 {ALL SOLID STATE BATTERY MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}All-solid-state battery module and its manufacturing method {ALL SOLID STATE BATTERY MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전고체 배터리 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 케이스 일측에 판스프링을 구성함으로써, 적층된 전고체셀에 높은 면압을 인가할 수 있는 전고체 배터리 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an all-solid-state battery module and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an all-solid-state battery module capable of applying high surface pressure to stacked all-solid-state cells by configuring a leaf spring on one side of a case, and a manufacturing method thereof It is about.

현재 이차전지는 자동차, 전력저장시스템 등의 대형기기에서부터 휴대폰, 캠코더, 노트북 등의 소형기기까지 널리 사용되고 있다. 이차전지의 적용 분야가 넓어짐에 따라 전지의 안전성 향상 및 고성능화에 대한 요구가 높아지고 있다.Currently, secondary batteries are widely used from large devices such as automobiles and power storage systems to small devices such as mobile phones, camcorders, and laptop computers. BACKGROUND ART As the fields of application of secondary batteries are widening, there is an increasing demand for improved safety and higher performance of batteries.

이차전지 중 하나인 리튬 이온 전지는 니켈-망간 전지나 니켈-카드뮴 전지에 비해 에너지 밀도가 높고 단위면적당 용량이 크다는 장점이 있다.A lithium ion battery, which is one of the secondary batteries, has a high energy density and a large capacity per unit area compared to a nickel-manganese battery or a nickel-cadmium battery.

그러나 종래의 리튬 이온 전지에 사용되는 전해질은 대부분 유기 용매 등의 액체전해질이었다. 따라서 전해질의 누액 및 이에 따른 화재의 위험성 등의 안전성 문제가 끊임없이 제기되었다.However, most electrolytes used in conventional lithium ion batteries are liquid electrolytes such as organic solvents. Therefore, safety issues such as leakage of electrolyte and the risk of fire due thereto have been constantly raised.

이에 따라 최근에는 안전성을 높이기 위해 액체전해질이 아니라 고체전해질을 이용하는 전고체 배터리에 대한 관심이 높아지고 있다.Accordingly, in recent years, interest in all-solid-state batteries using solid electrolytes rather than liquid electrolytes has increased in order to increase safety.

그러나 전고체 배터리는 수명이 그리 길지 않아 상용화에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 전고체 배터리는 고체상태의 전해질을 사용하기에 이온전도도가 액체전해질에 비해 낮기에, 출력 성능을 향상시키기 위해서는 이온 전도도를 높이기 위해 고온, 고압의 상태를 유지할 필요가 있다.However, all-solid-state batteries do not have a long lifespan, so commercialization is difficult. All-solid-state batteries use solid-state electrolytes, so their ion conductivity is lower than that of liquid electrolytes. Therefore, in order to improve output performance, it is necessary to maintain high temperature and high pressure to increase ion conductivity.

종래 리튬 이온 이차전지는 파우치셀 형태가 많은 비중을 차지하는데, 종래 파우치셀은 높은 가압량이 요구되지 않기 때문에 단순 철제 엔드플레이트로 면압 구조를 설계한다. 도 1은 종래 배터리 모듈의 조립 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참고하면, 종래 배터리 모듈은 각 구성이 각각 조립되는 형식이며, 높은 가압량이 요구되지 않기 때문에 내부로 추가 면압을 인가할 구성이 추가되지 않는다. 여기에서, 내부 셀 유닛이 전고체셀로 교체될 경우 출력 성능을 향상시키기 위해서는 높은 면압이 요구되기에 추가 면압을 인가할 구성이 필요하게 된다. 특히 전고체 배터리는 초기에 높은 가압량이 요구되므로 기존의 파우치셀의 면압 구조는 전고체 배터리에 부적합하다는 문제가 있다.Conventional lithium ion secondary batteries occupy a large proportion in the form of a pouch cell, and since a conventional pouch cell does not require a high pressurization amount, a surface pressure structure is designed with a simple iron end plate. 1 is a view showing an assembly structure of a conventional battery module. Referring to FIG. 1 , the conventional battery module is of a type in which each component is individually assembled, and since a high pressurization amount is not required, a configuration for applying additional surface pressure to the inside is not added. Here, when the internal cell unit is replaced with an all-solid-state cell, a configuration for applying additional surface pressure is required because high surface pressure is required to improve output performance. In particular, since an all-solid-state battery initially requires a high pressurization amount, there is a problem that the surface pressure structure of a conventional pouch cell is not suitable for an all-solid-state battery.

또한, 종래 배터리 모듈은 각 구성이 각각 조립되는 형식이기에 배터리 조립 공정이 복잡하여 불필요한 공정 비용이 발생하는 문제가 있다.In addition, since the conventional battery module is a type in which each component is individually assembled, a battery assembly process is complicated, resulting in unnecessary process costs.

따라서, 내부에 추가 면압을 인가할 구성을 추가하고 배터리 모듈 조립 공정을 단순화하는 구조 설계를 진행함으로써, 상술한 문제를 해결하고 충분한 출력 성능을 발휘하는 전고체 배터리 모듈 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop an all-solid-state battery module that solves the above problems and exhibits sufficient output performance by adding a configuration for applying additional surface pressure therein and proceeding with a structural design that simplifies the battery module assembly process.

한국공개특허공보 제 10-2019-0105731 호Korean Patent Publication No. 10-2019-0105731 한국공개특허공보 제 10-2019-0098338 호Korean Patent Publication No. 10-2019-0098338

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 판스프링을 통해 내부 전고체셀으로 추가 면압을 인가하여 전고체 배터리에 적합한 전고체 배터리 모듈을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an all-solid-state battery module suitable for an all-solid-state battery by applying additional surface pressure to an internal all-solid-state cell through a leaf spring.

또한, 본 발명의 목적은, 슬라이드 조립 방식으로 조립 공정을 단순화시킨 전고체 배터리 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide an all-solid-state battery module manufacturing method that simplifies the assembly process by using a slide assembly method.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈은 다수개의 전고체셀이 적층된 전고체셀 유닛; 상기 전고체셀 유닛의 하측에 위치된 히터 어셈블리; 상기 전고체셀 유닛의 좌우측 및 상하측을 커버하는 제1케이스; 상기 전고체셀 유닛과 상기 제1케이스 사이에 배치되는 FPCB부재; 및 상기 전고체셀 유닛의 전후면을 커버하는 제2케이스;를 포함할 수 있다.An all-solid-state battery module according to an embodiment of the present invention includes an all-solid-state cell unit in which a plurality of all-solid-state cells are stacked; a heater assembly located below the all-solid-state cell unit; a first case covering left and right sides and top and bottom sides of the all-solid-state cell unit; an FPCB member disposed between the all-solid-state cell unit and the first case; and a second case covering front and rear surfaces of the all-solid-state cell unit.

여기에서, 상기 제2케이스는, 내부에 판스프링;을 수용할 수 있다.Here, the second case, the inner plate spring; can be accommodated.

일 실시예에서, 상기 전고체셀 유닛은, 적층된 상기 다수의 셀에 리드탭 및 버스바가 용접될 수 있다.In one embodiment, in the all-solid-state cell unit, lead tabs and bus bars may be welded to the plurality of stacked cells.

일 실시예에서, 상기 히터 어셈블리는, 상기 전고체셀 유닛을 25℃ 내지 120℃의 온도로 가온할 수 있다.In one embodiment, the heater assembly may warm the all-solid-state cell unit to a temperature of 25°C to 120°C.

일 실시예에서, 상기 제1케이스는, 내측에 상기 FPCB부재가 삽입 가능한 홈이 형성될 수 있다.In one embodiment, the first case may be formed with a groove into which the FPCB member is inserted.

일 실시예에서, 상기 제1케이스는, 상기 전고체셀 유닛과 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있다.In one embodiment, the first case may be coupled to the all-solid-state cell unit in a sliding manner.

일 실시예에서, 상기 제1케이스는, 내측에 결합 레일이 형성될 수 있다.In one embodiment, the first case, a coupling rail may be formed on the inner side.

일 실시예에서, 상기 제2케이스는, 외측에 전극 단자, 히터 어셈블리 커넥터 및 FPCB 커넥터가 구비될 수 있다.In one embodiment, the second case may be provided with an electrode terminal, a heater assembly connector, and an FPCB connector on the outside.

일 실시예에서, 상기 판스프링은, 상기 전고체셀 유닛에 1Mpa 이상의 면압을 가압시킬 수 있다.In one embodiment, the plate spring may apply a surface pressure of 1 Mpa or more to the all-solid cell unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈 제조방법은 (a) 다수개의 전고체셀을 적층하여 전고체셀 유닛을 준비하는 단계; (b) 상기 전고체셀 유닛에 FPCB부재 및 히터 어셈블리를 결합하는 단계; (c) (b)단계를 통해 상기 FPCB부재 및 히터 어셈블리가 결합된 상기 전고체셀 유닛에 제1케이스를 결합시키는 단계; (d) (c)단계를 통해 상기 제1케이스와 결합된 상기 전고체셀 유닛에 제2케이스를 결합시키는 단계; 및 (e) 상기 제2케이스의 외측에 버스바와 절연캡을 결합하는 단계;를 포함할 수 있다.An all-solid-state battery module manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) preparing an all-solid-state cell unit by stacking a plurality of all-solid-state cells; (b) coupling an FPCB member and a heater assembly to the all-solid-state cell unit; (c) coupling a first case to the all-solid-state cell unit to which the FPCB member and heater assembly are coupled through step (b); (d) coupling the second case to the all-solid-state cell unit coupled to the first case through step (c); and (e) coupling the bus bar and the insulating cap to the outside of the second case.

상기 (a)단계에서, 상기 전고체셀 유닛은 적층된 상기 다수개의 전고체셀에 리드탭 및 버스바가 용접될 수 있다.In step (a), in the all-solid-state cell unit, lead tabs and bus bars may be welded to the plurality of stacked all-solid-state cells.

상기 (c)단계에서, 상기 전고체셀 유닛은 상기 제1케이스 내부에 형성된 결합 레일을 따라 슬라이드 이동되어 끼움 결합될 수 있다.In the step (c), the all-solid-state cell unit may be slid and coupled along a coupling rail formed inside the first case.

상기 (d)단계에서, 상기 제2케이스는 내부에 판스프링이 구비될 수 있다.In the step (d), the second case may have a leaf spring provided therein.

상기 (d)단계에서, 상기 제2케이스가 상기 제1케이스에 결합되는 결합력에 의해 상기 판스프링이 상기 전고체셀 유닛을 가압시킬 수 있다.In the step (d), the plate spring may press the all-solid-state cell unit by the coupling force of the second case coupled to the first case.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체셀 유닛은 케이스 내부에 전고체셀 유닛이 배치되어 구성된 전고체 배터리 모듈에 있어서, 다수의 셀이 적층된 전고체셀; 상기 전고체셀의 하측에 배치된 히터 어셈블리; 및 상기 전고체셀의 상면 및 좌우면에 배치된 FPCB부재;를 포함할 수 있다.An all-solid-state cell unit according to an embodiment of the present invention is an all-solid-state battery module configured by disposing an all-solid-state cell unit inside a case, comprising: an all-solid-state cell in which a plurality of cells are stacked; a heater assembly disposed below the all-solid-state cell; and FPCB members disposed on the top and left and right surfaces of the all-solid-state cell.

일 실시예에서, 상기 전고체셀 유닛은, 상기 케이스 내측에 상기 제2FPCB의 크기에 맞게 형성된 결합 레일을 따라 슬라이딩 이동되어 상기 케이스와 결합될 수 있다.In one embodiment, the all-solid-state cell unit may be coupled to the case by sliding along a coupling rail formed inside the case to fit the size of the second FPCB.

본 발명에 따르면 제2케이스 내부에 판스프링을 구성함으로써, 내부 전고체셀으로 추가 면압이 인가된다. 따라서, 전고체셀이 종래 리튬이온 배터리의 파우치셀보다 셀 브리딩(cell breathing) 비율(부피팽창률)이 경우에 따라 20배 정도로 현저히 높음에도 불구하고 추가 면압을 통해 부피를 유지함으로써 목표로 하는 이온전도도를 확보할 수 있어 전고체 배터리의 충분한 출력 성능이 발휘되는 효과가 발생할 수 있다.According to the present invention, additional surface pressure is applied to the inner all-solid cell by configuring the leaf spring inside the second case. Therefore, even though the all-solid-state cell has a significantly higher cell breathing rate (volume expansion rate) of about 20 times higher than the pouch cell of the conventional lithium ion battery in some cases, the target ionic conductivity is achieved by maintaining the volume through additional surface pressure. can be secured, so that sufficient output performance of the all-solid-state battery can occur.

또한, 본 발명에 따르면 전고체셀 유닛 하측에 히터 어셈블리를 위치시킴으로써 전고체셀 유닛의 이온전도도 확보를 위한 최적 온도 범위를 만족시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by placing the heater assembly below the all-solid-state cell unit, it is possible to satisfy the optimum temperature range for securing the ionic conductivity of the all-solid-state cell unit.

또한, 본 발명에 따르면 다수의 전고체셀을 전기적으로 연결하는 수단으로 FPCB부재를 적용하여 기존 와이어 방식과 대비하여 배터리 모듈의 중량과 부피를 감소시키고 슬라이드 조립이 가능한 모듈 구조를 갖출 수 있다.In addition, according to the present invention, by applying the FPCB member as a means of electrically connecting a plurality of all-solid-state cells, it is possible to reduce the weight and volume of the battery module and to have a module structure capable of slide assembly compared to the existing wire method.

또한, 본 발명에 따르면 슬라이드 조립 방식으로 조립 공정을 단순화하여 전고체 배터리 모듈의 제조 공정 비용을 절감시키는 효과가 발생할 수 있다.In addition, according to the present invention, an effect of reducing manufacturing process costs of an all-solid-state battery module may occur by simplifying an assembly process by using a slide assembly method.

도 1은 종래 배터리 모듈의 조립 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈의 구성을 도시한 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2케이스의 외측 및 내측에 구비된 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈의 조립 공정을 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈 제조방법의 순서도를 도시한 도면이다.1 is a view showing an assembly structure of a conventional battery module.
2 is an exploded view showing the configuration of an all-solid-state battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing the configuration provided on the outside and inside of the second case according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an assembly process of an all-solid-state battery module according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an all-solid-state battery module according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 “특징”으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.The detailed description of the present invention is intended to completely explain the present invention to those skilled in the art. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain component or to “characterize” a certain structure or shape, this excludes other components or excludes other structures and shapes unless otherwise stated. It does not mean that it does, but it can include other components, structures and shapes.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be presented and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the content of the invention by the examples, and should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

< 전고체 배터리 모듈><All-solid-state battery module>

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈(100)의 구성을 도시한 분해도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2케이스(50)의 외측 및 내측에 구비된 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈(100)의 조립 공정을 도시한 도면이다. 도 2 내지 4를 참고하면, 전고체 배터리 모듈(100)은 크게 전고체셀 유닛(10), 히터 어셈블리(20), FPCB부재(30), 제1케이스(40) 및 제2케이스(50)으로 구성될 수 있다. 상기 각 구성과 세부 구성에 대한 설명은 다음과 같다.Figure 2 is an exploded view showing the configuration of an all-solid-state battery module 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is provided on the outside and inside of the second case 50 according to an embodiment of the present invention It is a diagram showing the configuration, and FIG. 4 is a diagram showing an assembly process of the all-solid-state battery module 100 according to an embodiment of the present invention. 2 to 4, the all-solid-state battery module 100 largely consists of an all-solid-state cell unit 10, a heater assembly 20, an FPCB member 30, a first case 40 and a second case 50. may consist of A description of each of the above configurations and detailed configurations is as follows.

전고체셀 유닛(10)은 고체전해질이 포함된 다수개의 전고체셀이 적층된 형태로 구성될 수 있다. 여기에서, 전고체셀은 다수개가 상호 면접촉되도록 겹쳐질 수 있다. The all-solid-state cell unit 10 may be configured in a stacked form of a plurality of all-solid-state cells containing a solid electrolyte. Here, a plurality of all-solid-state cells may be overlapped so as to be in surface contact with each other.

일 실시예에서, 전고체셀 유닛(10)은 적층된 다수의 전고체셀에 리드탭(11) 및 버스바(12)가 용접될 수 있다. 여기에서, 리드탭(11)은 다수의 전고체셀의 측면부에 모두 접촉되도록 적층방향으로 연장된 바 형태로 구성될 수 있고, 버스바(12)는 리드탭(11)의 양단에 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 리드탭(11) 및 버스바(12)는 도전체로써 다수의 전고체셀의 전력을 상호 또는 외부로 이송시키는 역할을 수행한다.In one embodiment, in the all-solid-state cell unit 10, the lead tab 11 and the bus bar 12 may be welded to a plurality of stacked all-solid-state cells. Here, the lead tab 11 may be configured in a bar shape extending in the stacking direction so as to contact all of the side surfaces of the plurality of all-solid-state cells, and the bus bar 12 protrudes from both ends of the lead tab 11. may consist of The lead tab 11 and the bus bar 12 serve as conductors to transfer power of a plurality of all-solid-state cells to each other or to the outside.

히터 어셈블리(20)는 전고체셀 유닛(10)의 이온전도도가 향상되도록 가온하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 히터 어셈블리(20)는 전고체셀 유닛(10)의 하측에 위치될 수 있으며, 전고체셀 유닛(10)의 하측면과 면접촉되도록 일정 넓이의 판형태로 구성될 수 있다. The heater assembly 20 serves to warm the all-solid-state cell unit 10 so as to improve its ionic conductivity. In order to perform this role, the heater assembly 20 may be located on the lower side of the all-solid-state cell unit 10, and may be configured in the form of a plate having a certain width so as to be in surface contact with the lower side of the all-solid-state cell unit 10. can

일 실시예에서, 히터 어셈블리(20)는 전고체셀 유닛(10)을 25℃ 내지 120℃의 온도로 가온할 수 있다. 여기에서, 히터 어셈블리(20)가 25℃ 미만의 온도로 가온할 경우, 전고체셀 유닛(10)의 이온전도도 향상 효과가 미미할 수 있으며, 120℃ 초과의 온도로 가온할 경우, 전고체셀 유닛(10)이 지나친 열에 의해 손상될 수 있다.In one embodiment, the heater assembly 20 may warm the all-solid-state cell unit 10 to a temperature of 25°C to 120°C. Here, when the heater assembly 20 is heated to a temperature of less than 25 ° C, the effect of improving the ionic conductivity of the all-solid-state cell unit 10 may be insignificant, and when heated to a temperature of more than 120 ° C, the all-solid-state cell unit (10) can be damaged by excessive heat.

FPCB부재(30)는 전고체셀 유닛(10)의 전고체셀 접속단자와 각각 접속되어 다수의 전고체셀을 서로 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, FPCB부재(30)는 전고체셀 유닛(10)의 접속단자가 위치된 좌우측면에 면접촉되도록 위치될 수 있고, 좌우측에 위치된 FPCB를 연결시키기 위해 전고체셀 유닛(10)의 상하측으로 연결도선이 위치될 수 있다. The FPCB member 30 is connected to the all-solid-state cell connection terminals of the all-solid-state cell unit 10 and serves to electrically connect a plurality of all-solid-state cells to each other. In order to perform this role, the FPCB member 30 may be positioned so as to be in surface contact with the left and right side surfaces where the connection terminals of the all-solid-state cell unit 10 are located, and to connect the FPCBs located on the left and right sides, the all-solid-state cell unit Connecting wires may be positioned on the upper and lower sides of (10).

일 실시예에서, FPCB부재(30)는 전고체셀 유닛(10)과 후술되는 제1케이스(40) 사이에 배치될 수 있다.In one embodiment, the FPCB member 30 may be disposed between the all-solid-state cell unit 10 and the first case 40 to be described later.

일 실시예에서, FPCB부재(30)에 전고체셀의 전압을 측정하는 회로를 구성할 수 있다.In one embodiment, a circuit for measuring the voltage of an all-solid-state cell may be configured in the FPCB member 30.

제1케이스(40)는 전고체셀 유닛(10)의 외관 중 좌우측 및 상하측을 커버하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 제1케이스(40)는 전후면이 개방된 육면체 형태로 구성될 수 있으며, 전고체셀 유닛(10)을 수용할 수 있는 내부 공간이 구비될 수 있다.The first case 40 serves to cover the left and right sides and the upper and lower sides of the exterior of the all-solid-state cell unit 10 . In order to fulfill this role, the first case 40 may be configured in the form of a hexahedron with open front and rear surfaces, and may have an internal space capable of accommodating the all-solid-state cell unit 10.

일 실시예에서, 제1케이스(40)는 전고체셀 유닛(10)과 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1케이스(40)의 개방된 전후면으로 전고체셀 유닛(10)이 삽입되고 제1케이스(40)의 내측에 형성된 결합 레일(41)을 따라 슬라이딩되어 끼움 결합될 수 있다. 여기에서, 제1케이스(40)는 좌우면의 내측에 전고체셀 유닛(10)의 적층방향에 따라 결합 레일(41)이 형성될 수 있다.In one embodiment, the first case 40 may be coupled to the all-solid-state cell unit 10 in a sliding manner. Specifically, the all-solid cell unit 10 may be inserted into the open front and rear surfaces of the first case 40 and slid along the coupling rail 41 formed inside the first case 40 to be fitted. Here, coupling rails 41 may be formed on the inside of the left and right surfaces of the first case 40 along the stacking direction of the all-solid-state cell units 10 .

또한, 제1케이스(40)는 내측에 전고체셀 유닛(10)과 결합된 FPCB부재(30)를 삽입할 수 있는 결합홈(42)이 형성될 수 있다. 여기에서, 결합홈(42)은 FPCB부재(30)의 형태에 따라 너비 및 깊이가 변형될 수 있다. 그리고 결합홈(42)은 전고체셀 유닛(10)과 제1케이스(40)의 결합력을 향상시키기 위해, 결합 레일(41)과 수직방향으로 제1케이스(40)의 상하면 내측에 형성되는 것이 바람직하다.In addition, a coupling groove 42 into which the FPCB member 30 coupled to the all-solid-state cell unit 10 can be inserted may be formed on the inside of the first case 40 . Here, the width and depth of the coupling groove 42 may be modified according to the shape of the FPCB member 30 . In addition, the coupling groove 42 is formed on the inside of the upper and lower surfaces of the first case 40 in a direction perpendicular to the coupling rail 41 in order to improve the coupling force between the all-solid cell unit 10 and the first case 40. desirable.

제2케이스(50)는 전고체셀 유닛(10)의 외관 중 전후면을 커버하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 제2케이스(50)는 제1케이스(40)의 개방된 전후면과 결합될 수 있다. The second case 50 serves to cover the front and rear surfaces of the exterior of the all-solid-state cell unit 10 . In order to perform this role, the second case 50 may be combined with the open front and rear surfaces of the first case 40 .

일 실시예에서, 제2케이스(50)는 내부에 판스프링(51)을 수용할 수 있으며, 제2케이스(50)는 제1케이스(40)과 결합될 때 내측으로 면압을 인가할 수 있다. 여기에서, 판스프링(51)은 제1케이스(40) 내부에 수용된 전고체셀 유닛(10)으로 인가되는 면압을 증가시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 판스프링(51)은 제1케이스(40)과 제2케이스(50)가 결합될 때 발생하는 결합력에 의해 수축될 수 있으며, 동시에 결합력에 대한 반발력으로 내측으로 압력을 인가할 수 있다. 즉, 제2케이스(50)는 제1케이스(40)와 결합될 때 발생하는 결합력에 의해, 판스프링(51)이 전고체셀 유닛(10)에 면압을 인가시키도록 형성될 수 있다. In one embodiment, the second case 50 may accommodate the leaf spring 51 therein, and when the second case 50 is coupled with the first case 40, surface pressure may be applied to the inside. . Here, the plate spring 51 serves to increase the surface pressure applied to the all-solid-state cell unit 10 accommodated inside the first case 40 . Specifically, the leaf spring 51 can be contracted by a coupling force generated when the first case 40 and the second case 50 are coupled, and at the same time, pressure can be applied inward as a repulsive force against the coupling force. . That is, the plate spring 51 may apply surface pressure to the all-solid-state cell unit 10 by a coupling force generated when the second case 50 is coupled to the first case 40 .

일 실시예에서, 판스프링(51)은 전고체셀 유닛(10)에 1Mpa 이상의 면압을 가압시킬 수 있다. 여기에서, 판스프링(51)은 1Mpa 미만의 면압을 전고체셀 유닛(10)에 인가할 경우, 고압에 의한 전고체셀 유닛(10)의 출력 성능 향상 효과를 기대하기 어렵다. 특히 전고체 배터리는 높은 초기 가압량이 필요한데, 상기 판스프링은 상기 전고체셀 유닛에 2MPa 이상의 초기 면압을 인가할 수 있다.In one embodiment, the leaf spring 51 may apply a surface pressure of 1 Mpa or more to the all-solid-state cell unit 10 . Here, when the plate spring 51 applies a surface pressure of less than 1 Mpa to the all-solid-state cell unit 10, it is difficult to expect an effect of improving the output performance of the all-solid-state cell unit 10 due to the high pressure. In particular, an all-solid-state battery requires a high initial pressing amount, and the plate spring can apply an initial surface pressure of 2 MPa or more to the all-solid-state cell unit.

일 실시예에서, 제2케이스(50)는 외측에 양극 및 음극으로 구성된 전극 단자(52), 히터 어셈블리 커넥터(53) 및 FPCB 커넥터(54)가 구비될 수 있다. 여기에서, 전극 단자(52)는 전고체 배터리 모듈(100)의 전력을 충전 및 방전시키는 역할을 수행하며, 히터 어셈블리 커넥터(53) 및 FPCB 커넥터(54)는 히터 어셈블리(20) 및 FPCB부재(30)에 전류가 흐를 수 있도록 도전 수단 역할을 수행할 수 있다.In one embodiment, the second case 50 may be provided with an electrode terminal 52 composed of an anode and a cathode, a heater assembly connector 53 and an FPCB connector 54 on the outside. Here, the electrode terminal 52 serves to charge and discharge power of the all-solid-state battery module 100, and the heater assembly connector 53 and the FPCB connector 54 are the heater assembly 20 and the FPCB member ( 30) can serve as a conductive means to allow current to flow.

< 전고체 배터리 모듈 제조방법><All-solid-state battery module manufacturing method>

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 배터리 모듈 제조방법의 순서도를 도시한 도면이다. 도 5를 참고하면, 전고체 배터리 모듈 제조방법은 전고체셀 유닛 준비단계(a), FPCB부재 및 히터 어셈블리 결합 단계(b), 제1케이스 결합 단계(c), 제2케이스 결합 단계(d) 및 외측 버스바 및 절연캡 결합 단계(e)로 구성될 수 있다. 각 제조 단계에 대한 설명은 다음과 같다.5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an all-solid-state battery module according to an embodiment of the present invention. 5, the all-solid-state battery module manufacturing method includes an all-solid-state cell unit preparation step (a), FPCB member and heater assembly step (b), first case joining step (c), second case joining step (d) ) and external bus bar and insulating cap coupling step (e). A description of each manufacturing step is as follows.

(a) 단계는 다수개의 전고체셀을 적층하여 전고체셀 유닛을 준비하는 단계로써, 다수개의 전고체셀이 서로 면접촉되도록 겹쳐지게 적층될 수 있다. 여기에서, 전고체셀 유닛은 내부 및 외부로 전력이 이송되도록 적층된 다수개의 전고체셀에 리드탭 및 버스바가 용접되어 준비될 수 있다. Step (a) is a step of preparing an all-solid-state cell unit by stacking a plurality of all-solid-state cells, and the plurality of all-solid-state cells may be stacked so as to be in surface contact with each other. Here, the all-solid-state cell unit may be prepared by welding lead tabs and bus bars to a plurality of all-solid-state cells stacked so that electric power is transferred to the inside and outside.

(b) 단계는 전고체셀 유닛에 FPCB부재 및 히터 어셈블리를 결합시키는 단계로써, 전고체셀 유닛의 하측에 히터 어셈블리가 결합될 수 있으며, 좌우측에 FPCB부재가 결합될 수 있다. 여기에서, FPCB부재 및 히터 어셈블리는 전체 부피를 최소화하고자 전고체셀 유닛에 밀착되어 결합될 수 있다.Step (b) is a step of coupling the FPCB member and the heater assembly to the all-solid-state cell unit, and the heater assembly can be coupled to the lower side of the all-solid-state cell unit, and the FPCB member can be coupled to the left and right sides. Here, the FPCB member and the heater assembly may be tightly coupled to the all-solid-state cell unit to minimize the overall volume.

(c) 단계는 (b)단계를 통해 FPCB부재 및 히터 어셈블리가 결합된 전고체셀 유닛을 제1케이스와 결합하는 단계로써, 전고체셀 유닛을 제1케이스의 내부로 슬라이딩 삽입시킴으로써, 전고체셀 유닛과 제1케이스를 결합시킬 수 있다. 구체적으로, (c) 단계에서 전고체셀 유닛은 좌우측이 제1케이스 내부에 형성된 결합 레일에 삽입되어 결합 레일을 따라 슬라이드 이동 및 끼움 결합될 수 있다. 즉, (c) 단계에서 전고체셀 유닛과 제1케이스는 나사, 볼트 등의 별도의 결합부재 없이 용이하게 결합될 수 있다.Step (c) is a step of coupling the all-solid cell unit to which the FPCB member and heater assembly are coupled to the first case through step (b), by sliding and inserting the all-solid cell unit into the first case, The cell unit and the first case may be coupled. Specifically, in step (c), the left and right sides of the all-solid cell unit are inserted into coupling rails formed inside the first case, and can be slid and fitted along the coupling rails. That is, in step (c), the all-solid-state cell unit and the first case can be easily coupled without separate coupling members such as screws and bolts.

(d) 단계는 (c)단계를 통해 제1케이스와 결합된 전고체셀 유닛에 제2케이스와 결합하는 단계로써, 제1케이스의 개방된 전후면에 제2케이스를 삽입하여 끼움 결합시킬 수 있다. 여기에서, 제2케이스는 내부에 판스프링을 구비할 수 있으며, 판스프링은 제2케이스가 제1케이스에 결합되는 결합력에 대한 반발력으로 제1케이스 내부에 위치된 전고체셀 유닛에 면압을 인가할 수 있다.Step (d) is a step of coupling the second case to the all-solid-state cell unit coupled to the first case through step (c), and the second case can be inserted into the open front and rear surfaces of the first case to be fitted. there is. Here, the second case may have a leaf spring therein, and the leaf spring applies surface pressure to the all-solid-state cell unit located inside the first case as a repulsive force against the coupling force in which the second case is coupled to the first case. can do.

(e) 단계는 제2케이스의 외측에 버스바와 절연캡을 결합하는 단계로써, 전고체 배터리 모듈의 내부 및 외부 전력을 전송할 수 있는 버스바를 조립하고, 절연캡으로 포장하는 단계이다.Step (e) is a step of combining the bus bar and the insulating cap on the outside of the second case, assembling the bus bar capable of transmitting internal and external power of the all-solid-state battery module and wrapping it with the insulating cap.

< 전고체셀 유닛><All solid cell unit>

본 발명의 제2실시예에 따른 전고체셀 유닛은 케이스 내부에 전고체셀 유닛이 배치되어 구성된 전고체 배터리 모듈에 있어서, 다수의 셀이 적층된 전고체셀; 상기 전고체셀의 하측에 배치된 히터 어셈블리; 및 상기 전고체셀의 상면 및 좌우면에 배치된 FPCB부재;를 포함할 수 있다. 여기에서, FPCB부재는, 전고체셀의 길이방향을 따라 연장되어 전고체셀의 상면에 배치되는 제1FPCB; 및 전고체셀의 적층방향을 따라 연장되고 제1FPCB 양단과 연결된 제2FPCB로 구성될 수 있다. An all-solid-state cell unit according to a second embodiment of the present invention is an all-solid-state battery module configured by disposing an all-solid-state cell unit inside a case, comprising: an all-solid-state cell in which a plurality of cells are stacked; a heater assembly disposed below the all-solid-state cell; and FPCB members disposed on the top and left and right surfaces of the all-solid-state cell. Here, the FPCB member includes a first FPCB extending along the longitudinal direction of the all-solid-state cell and disposed on the upper surface of the all-solid-state cell; and a second FPCB extending along the stacking direction of the all-solid-state cells and connected to both ends of the first FPCB.

본 발명의 제2실시예에 따른 전고체셀 유닛은 케이스 내측에 제2FPCB의 크기에 맞게 형성된 결합 레일을 따라 슬라이딩 이동되어 케이스와 결합될 수 있다. 여기에서, 전고체셀 유닛은 나사, 볼트 등의 별도 결합부재 없이 케이스와 결합될 수 있다.The all-solid-state cell unit according to the second embodiment of the present invention can be coupled to the case by sliding along a coupling rail formed inside the case to fit the size of the second FPCB. Here, the all-solid cell unit can be coupled to the case without separate coupling members such as screws and bolts.

상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 전고체 배터리 모듈
10: 전고체셀 유닛
11: 리드탭 12: 버스바
20: 히터 어셈블리
30: FPCB부재
40: 제1케이스
41: 결합 레일 42: 결합홈
50: 제2케이스
51: 판스프링 52: 전극단자 53: 히터 어셈블리 커넥터 54: FPCB 커넥터100: all-solid-state battery module
10: all solid cell unit
11: lead tab 12: bus bar
20: heater assembly
30: FPCB member
40: first case
41: coupling rail 42: coupling groove
50: second case
51: plate spring 52: electrode terminal 53: heater assembly connector 54: FPCB connector

Claims (15)

다수개의 전고체셀이 적층된 전고체셀 유닛;
상기 전고체셀 유닛의 하측에 위치된 히터 어셈블리;
상기 전고체셀 유닛의 좌우측 및 상하측을 커버하는 제1케이스;
상기 전고체셀 유닛과 상기 제1케이스 사이에 배치되는 FPCB부재; 및
상기 전고체셀 유닛의 전후면을 커버하는 제2케이스;를 포함하고,
상기 제2케이스는,
내부에 판스프링;을 수용하는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
an all-solid-state cell unit in which a plurality of all-solid-state cells are stacked;
a heater assembly located below the all-solid-state cell unit;
a first case covering left and right sides and top and bottom sides of the all-solid-state cell unit;
an FPCB member disposed between the all-solid-state cell unit and the first case; and
A second case covering the front and rear surfaces of the all-solid-state cell unit,
In the second case,
To accommodate the leaf spring inside;
All-solid-state battery module characterized by.
 제1항에 있어서,
상기 전고체셀 유닛은,
적층된 상기 다수의 전고체셀에 리드탭 및 버스바가 용접된 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 1,
The all-solid cell unit,
Lead tabs and bus bars welded to the plurality of stacked all-solid cells
All-solid-state battery module characterized by.
 제1항에 있어서,
상기 히터 어셈블리는,
상기 전고체셀 유닛을 25℃ 내지 120℃의 온도로 가온하는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 1,
The heater assembly,
Warming the all-solid-state cell unit to a temperature of 25 ° C to 120 ° C
All-solid-state battery module characterized by.
 제1항에 있어서,
상기 제1케이스는,
내측에 상기 FPCB부재가 삽입 가능한 결합홈이 형성되는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 1,
In the first case,
Forming a coupling groove into which the FPCB member can be inserted on the inside
All-solid-state battery module characterized by.
 제1항에 있어서,
상기 제1케이스는,
상기 전고체셀 유닛과 슬라이딩 방식으로 결합되는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 1,
In the first case,
Being combined with the all-solid-state cell unit in a sliding manner
All-solid-state battery module characterized by.
 제5항에 있어서,
상기 제1케이스는,
내측에 결합 레일이 형성되는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 5,
In the first case,
Forming a coupling rail on the inside
All-solid-state battery module characterized by.
 제1항에 있어서,
상기 제2케이스는,
외측에 전극 단자, 히터 어셈블리 커넥터 및 FPCB 커넥터가 구비된 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 1,
In the second case,
Equipped with electrode terminal, heater assembly connector and FPCB connector on the outside
All-solid-state battery module characterized by.
 제1항에 있어서,
상기 판스프링은,
상기 전고체셀 유닛에 1Mpa 이상의 면압을 가압시키는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈.
According to claim 1,
The leaf spring,
Applying a surface pressure of 1 Mpa or more to the all-solid cell unit
All-solid-state battery module characterized by.
 (a) 다수개의 전고체셀을 적층하여 전고체셀 유닛을 준비하는 단계;
(b) 상기 전고체셀 유닛에 FPCB부재 및 히터 어셈블리를 결합하는 단계;
(c) (b)단계를 통해 상기 FPCB부재 및 히터 어셈블리가 결합된 상기 전고체셀 유닛에 제1케이스를 결합시키는 단계;
(d) (c)단계를 통해 상기 제1케이스와 결합된 상기 전고체셀 유닛에 제2케이스를 결합시키는 단계; 및
(e) 상기 제2케이스의 외측에 버스바와 절연캡을 결합하는 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈 제조방법.
(a) preparing an all-solid-state cell unit by stacking a plurality of all-solid-state cells;
(b) coupling an FPCB member and a heater assembly to the all-solid-state cell unit;
(c) coupling a first case to the all-solid-state cell unit to which the FPCB member and heater assembly are coupled through step (b);
(d) coupling the second case to the all-solid-state cell unit coupled to the first case through step (c); and
(e) coupling a bus bar and an insulation cap to the outside of the second case; including
All-solid-state battery module manufacturing method characterized in that.
 제9항에 있어서,
상기 (a)단계에서,
상기 전고체셀 유닛은 적층된 상기 다수개의 전고체셀에 리드탭 및 버스바가 용접되는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈 제조방법.
According to claim 9,
In step (a),
In the all-solid-state cell unit, lead tabs and bus bars are welded to the plurality of all-solid-state cells stacked
All-solid-state battery module manufacturing method characterized in that.
 제9항에 있어서,
상기 (c)단계에서,
상기 전고체셀 유닛은 상기 제1케이스 내부에 형성된 결합 레일을 따라 슬라이드 이동되어 끼움 결합되는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈 제조방법.
According to claim 9,
In step (c),
The all-solid-state cell unit slides along a coupling rail formed inside the first case and is fitted.
All-solid-state battery module manufacturing method characterized in that.
 제9항에 있어서,
상기 (d)단계에서,
상기 제2케이스는 내부에 판스프링이 구비되는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈 제조방법.
According to claim 9,
In step (d),
The second case is provided with a leaf spring therein
All-solid-state battery module manufacturing method characterized in that.
 제12항에 있어서,
상기 (d)단계에서,
상기 제2케이스가 상기 제1케이스에 결합되는 결합력에 의해 상기 판스프링이 상기 전고체셀 유닛을 가압시키는 것
을 특징으로 하는 전고체 배터리 모듈 제조방법.
According to claim 12,
In step (d),
The plate spring presses the all-solid cell unit by the coupling force of the second case coupled to the first case
All-solid-state battery module manufacturing method characterized in that.
 케이스 내부에 전고체셀 유닛이 배치되어 구성된 전고체 배터리 모듈에 있어서,
다수의 셀이 적층된 전고체셀;
상기 전고체셀의 하측에 배치된 히터 어셈블리; 및
상기 전고체셀의 상면 및 좌우면에 배치된 FPCB부재;를 포함하고,
상기 FPCB부재는,
상기 전고체셀의 길이방향을 따라 연장되어 상기 전고체셀의 상면에 배치되는 제1FPCB; 및 상기 전고체셀의 적층방향을 따라 연장되고 상기 제1FPCB 양단과 연결된 제2FPCB로 구성되는 것
을 특징으로 하는 전고체셀 유닛.
In the all-solid-state battery module configured by disposing the all-solid-state cell unit inside the case,
All-solid cells in which a plurality of cells are stacked;
a heater assembly disposed below the all-solid-state cell; and
Including; FPCB members disposed on the top and left and right surfaces of the all-solid-state cell,
The FPCB member,
a first FPCB extending along the longitudinal direction of the all-solid-state cell and disposed on an upper surface of the all-solid-state cell; and a second FPCB extending along the stacking direction of the all-solid-state cell and connected to both ends of the first FPCB.
All-solid-state cell unit characterized by.
 제14항에 있어서,
상기 전고체셀 유닛은,
상기 케이스 내측에 상기 제2FPCB의 크기에 맞게 형성된 결합 레일을 따라 슬라이딩 이동되어 상기 케이스와 결합되는 것
을 특징으로 하는 전고체셀 유닛.According to claim 14,
The all-solid cell unit,
Sliding along a coupling rail formed inside the case to fit the size of the second FPCB to be coupled with the case
All-solid-state cell unit characterized by.
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