WO2017065384A1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
WO2017065384A1
WO2017065384A1 PCT/KR2016/006914 KR2016006914W WO2017065384A1 WO 2017065384 A1 WO2017065384 A1 WO 2017065384A1 KR 2016006914 W KR2016006914 W KR 2016006914W WO 2017065384 A1 WO2017065384 A1 WO 2017065384A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
battery
cartridge
battery cell
sheet member
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006914
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
진희준
김세원
문정오
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201680030001.8A priority Critical patent/CN107615515B/zh
Priority to US15/569,646 priority patent/US10516142B2/en
Priority to JP2018517247A priority patent/JP6651241B2/ja
Priority to EP16855602.5A priority patent/EP3282499B1/en
Priority to PL16855602T priority patent/PL3282499T3/pl
Publication of WO2017065384A1 publication Critical patent/WO2017065384A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the battery module, and more particularly, to a battery module including a cell cartridge that guides the stacking of battery cells and prevents the flow of battery cells.
  • the present invention relates to a battery pack including a battery module.
  • the secondary battery having high application characteristics and high electrical density such as energy efficiency according to the product group is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of drastically reducing the use of fossil fuels is generated but also no by-products of energy use are generated.
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including a plurality of battery cells is configured first, and the battery pack is configured by adding other components using the plurality of battery modules. How to do is common.
  • the conventional battery module is provided with at least one cell cartridge in which at least one battery cell is mounted therein to guide the stacking of the battery cells and to prevent the flow of the battery cells.
  • a cell cartridge is generally provided in plurality so as to be stacked on each other to guide the stacking of a plurality of battery cells.
  • the movement of the battery cell is generally constrained by applying pressure to the surface direction of the battery cell.
  • FIG. 1 is a schematic top view of a cell cartridge combined with a conventional battery cell
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1.
  • the cell cartridge 2 is injection-molded to have a shape capable of fixing the corner portion of the battery cell body, and two battery cells 1 are mounted on the cell cartridge 2.
  • the edge forming the edge is inserted into the cell cartridge 2 and received inside the cell cartridge 2. Accordingly, in the conventional battery module, when the edge of the battery cell 1 is fitted inside the cell cartridge 2, a shock or vibration that may occur during mounting may be transmitted to the edge of the battery cell 1, There is a problem that damage to the battery cell 1 may occur, such as damage to the electrode assembly or the electrode lead 3 inside the battery cell 1.
  • FIG. 3 which is an enlarged view of part III of FIG. 2, in the portion indicated by “a”, the shoulder portion of the battery cell 1 and the cell cartridge 2 are in contact with each other in the x direction. Although the movement may be restrained, the thickness of the separator inside the battery cell 1 may be thinned or the electrode tip may be broken due to continuous pressing.
  • the body of the battery cells 1 may flow in the x direction by vibration and shock. Therefore, the lead 3 of the battery cell 1 may be damaged.
  • the edge of the battery cell 1 is in contact with the counterpart such as the cell cartridge 2. Accordingly, when a cell swelling occurs during charging and discharging of the battery cell 1 and BOL-> EOL, it is difficult to secure an internal gas pocket area. 1) The internal ultrasonic welding part is damaged, which may cause short. When the structure of the cell cartridge 2 is changed so that the edge of the battery cell 1 does not come into contact with an opponent such as the cell cartridge 2, it is difficult to secure the battery cell 1 in the longitudinal fixing structure.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery module and a battery pack including such a battery module that can prevent the damage of the battery cell when mounting and retaining the cell cartridge of the cell.
  • the battery module a plurality of battery cells; At least one cell cartridge configured to guide stacking of the plurality of battery cells, wherein at least one battery cell of the plurality of battery cells is mounted therein; And a sheet member provided between the battery cell and the cell cartridge, wherein the sheet member and the battery cell are bonded to each other at a surface where the sheet member and the battery cell are in contact with each other, and the sheet member and the cell cartridge are in contact with each other. The sheet member and the cell cartridge are adhered to each other, and the battery cell and the cell cartridge are fixed through the sheet member.
  • the battery cell may be disposed to have a gap from the cell cartridge at at least two corners when mounted inside the cell cartridge.
  • the cell cartridge may include: a first cartridge frame coupled to each other to receive the battery cell therein; And a second cartridge frame, wherein at least two corners of the battery cell may be disposed to have the gap with at least one of the first cartridge frame and the second cartridge frame.
  • Each of the first cartridge frame and the second cartridge frame accommodates a battery cell, and at least two corners of the battery cell accommodated in the first cartridge frame are each within the first cartridge frame. At least two corners of the battery cell, which are disposed to have the gap from the frame and is accommodated in the second cartridge frame, may be disposed to have the gap from the second cartridge frame within the second cartridge frame.
  • Each of the first cartridge frame and the second cartridge frame may include: an edge frame forming an edge of the cell cartridge; And a cell accommodating part deeply formed from the edge frame and accommodating the battery cell, wherein the at least two corners of the battery cell have an inner wall of the cell accommodating part to have the gap in the cell accommodating part. Can be spaced apart from.
  • the battery cell includes an electrode assembly; A battery case including a case body accommodating the electrode assembly and a case sealing part protruding from the case body; And electrode leads protruding out of the case sealing part of the battery case and connected to the electrode assembly, wherein the at least two corners of the battery cell are formed at both side edges of the case body along the protruding direction of the electrode leads. Can be.
  • both edges of the case body may be spaced apart from each other so as to have the gap from an inner wall of the cell accommodating part facing the cell accommodating part.
  • the sheet member and the battery cell may be adhered by double-sided adhesive tape or adhesive in the battery case, and the sheet member and the cell cartridge may be adhered by double-sided adhesive tape or adhesive in the frame.
  • the sheet member may absorb the cell swelling pressure during cell swelling of the battery cell, or may electrically insulate between the battery cell and another element.
  • the present invention provides a battery pack comprising: at least one battery module of the above-described battery module; And a pack case for packaging the at least one battery module.
  • a cell member and a battery cell are fixed through a sheet member between the cell cartridge and the battery cell.
  • the cell cartridge does not have to be secured by pressing the edge of the battery cell, thereby increasing the margin of design of the cell cartridge, and when the edge of the battery cell is inserted inside the cell cartridge, It is possible to solve the problem that vibration, etc., is transmitted to the edge of the battery cell.
  • the thickness of the separator inside the battery cell may be reduced due to continuous pressing, or the end of the electrode may be broken to prevent the short circuit from occurring.
  • the edge of the battery cell can have a gap without contact with an opponent such as a cell cartridge, an internal gas pocket region can be secured.
  • the ultrasonic welding portion inside the battery cell may be damaged to prevent a short circuit.
  • the cell cartridge may be changed by fixing through the sheet member, and thus shock or vibration is transmitted to the edge of the battery cell when the battery cell is mounted and held inside the cell cartridge.
  • shock or vibration is transmitted to the edge of the battery cell when the battery cell is mounted and held inside the cell cartridge.
  • Such battery modules and battery packs are excellent for protecting battery cells against external vibrations, and thus are advantageous for applications to automobiles that are frequently exposed to external vibrations.
  • FIG. 1 is a schematic top view of a cell cartridge associated with a conventional battery cell.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part III of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electrode lead in a cell cartridge included in the battery module of FIG. 4.
  • 6 to 10 show various examples of sheet member adhesion.
  • FIG. 11 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view of an electrode lead in a cell cartridge included in the battery module of FIG. 4.
  • the battery module 10 may include a battery cell 100, a sheet member 150, cell cartridges 200: 210, 260, and cooling fins 300.
  • the battery cells 100 may be provided in plural and may be mounted in the cell cartridge 200 to be stacked on each other. In this case, the plurality of battery cells 100 may be accommodated in at least one cell cartridge 200.
  • the sheet member 150 is provided between the battery cell 100 and the cell cartridge 200.
  • the sheet member 150 may be for absorbing the cell swelling pressure during the cell swelling of the battery cell 100.
  • the pad may be made of an elastic material.
  • the pad made of a material having elasticity is not particularly limited as long as the material exerts an elastic pressing force during cell swelling.
  • the pad may be a polymer resin having elastic properties.
  • the pad made of a material having elasticity may be used as a material such as rubber or silicone that exhibits elastic force due to the characteristics of the material itself, or a structure in which a polymer resin that exhibits elastic force in structure or shape is foamed.
  • the sheet member 150 may be electrically insulated between the battery cell 100 and another element, for example, the battery cell 100 and the cooling fin 300 in this embodiment.
  • polyethylene PE
  • polypropylene PP
  • polystyrene PS
  • PET PET
  • polyamides PA, nylon
  • polyester polyyester
  • PES polyvinyl chloride
  • PVC polyurethane
  • PC polycarbonate
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • It may be an insulating plate or a partition plate made of a material containing at least one selected from the group consisting of telon), polyetheretherketone (PEEK, polyketone) and polyetherimide (polyetherimide, PEI, ultemtem).
  • It may be a paper material.
  • it may be a PET sheet, a nylon sheet or a PET-nylon composite sheet.
  • the sheet member 150 is shown as a substantially plate-shaped film, but depending on the structure may be a shape divided into a plurality of parts separated independently so that the center portion can be applied to the empty frame shape, or to individual locations. have.
  • the sheet member 150 is bonded to the battery cell 100 in contact with the battery cell 100, and is bonded to the cell cartridge 200 in contact with the cell cartridge 200. Accordingly, the battery cell 100 and the cell cartridge 200 are fixed through the sheet member 150. That is, the battery cell 100 is fixed by making a connection of the cell cartridge 200-the sheet member 150-the battery cell 100. This will be described later in more detail.
  • the cell cartridge 200 since the sheet member 150 is used to fix the battery cell 100 and the cell cartridge 200, the cell cartridge 200 does not need to be pressed to fix the edge of the battery cell 100. Accordingly, the degree of freedom in designing the cell cartridge 200 may be increased, and thus, the cell cartridge 200 having various structures may be used.
  • the battery cells 100 are accommodated in the cell cartridge 200, that is, when mounted inside the cell cartridge 200, the gap G from the cell cartridge 200 at at least two corners. ) Can be arranged to have. This arrangement will be described in more detail by explaining the following configurations.
  • Each battery cell 100 may include an electrode assembly 110, a battery case 120, an electrode lead 130, and a sealing tape 140.
  • the electrode assembly 110 may be configured of a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and the like. Since the electrode assembly 110 is well known, a detailed description thereof will be omitted below.
  • the battery case 120 is for packaging the electrode assembly 110 and may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
  • the battery case 120 may include a case body 122 and a case sealing part 126.
  • the case body 122 may receive the electrode assembly 110.
  • the case body 122 When the case body 122 is mounted on the cell cartridge 200, the case body 122 may be accommodated in the cell accommodating parts 216 and 266 of the cell cartridge 200 described later.
  • at least two edges 125 of the case body 122 specifically, both edges 125 of the case body 122 along the protruding direction (x-axis direction) of the electrode lead 130 to be described later are accommodated in the cell. It may be spaced apart from the inner wall of the portion 216 by a predetermined distance to have a gap (G).
  • both edges 125 of the case body 122 are spaced apart from the cell cartridge 200 to have a gap G when the inside of the cell cartridge 200 is mounted inside the cell cartridge 200. It may not be affected by shock or vibration that may occur when it is fitted. Therefore, when the cell cartridge 200 is mounted on the battery cell 100, damage to the electrode assembly 110, the electrode lead 130, and the like in the battery case 120 of the battery cell 100 may be prevented.
  • the case sealing part 126 may protrude from the case body 122 and be heat-sealed to seal the inside of the case body 122 accommodating the electrode assembly 110.
  • the electrode lead 130 protrudes out of the case sealing part 126 of the battery case 120 and may be electrically connected to the electrode assembly 110.
  • the electrode leads 130 may be provided in pairs.
  • the pair of electrode leads 130 may be formed of a positive electrode lead and a negative electrode lead, respectively, and may protrude from both ends of the case sealing part 126 in the longitudinal direction (x-axis direction) of the battery case 120.
  • the sealing tape 140 may be provided to correspond to the number of the electrode leads 130, and prevents a short circuit between the battery case 120 and the electrode leads 130 and provides a sealing force of the case sealing part 126. Can be improved. Accordingly, the sealing tape 140 may be provided in a pair like the electrode lead 130, and may be disposed between the case sealing part 126 and the electrode lead 130 in the length direction of the battery case 120. have.
  • the cell cartridge 200 may be configured to hold at least one battery cell 100 to prevent its flow and to be stacked on each other to guide assembly of the battery cell 100.
  • a plurality of cell cartridges 200 may be provided to guide the stacking of the plurality of battery cells 100 to be stacked on each other.
  • At least one battery cell 100 may be mounted inside the plurality of cell cartridges 200.
  • each of the cell cartridges 200 may have a battery cell 100 fitted therein to accommodate the battery cell 100 therein.
  • the battery cell 100 when the battery cell 100 is mounted in the cell cartridge 200, the battery cell 100 may be separated from the cartridge 200 at at least two corners 125, specifically, two corners 125 of the case body 122. It may be arranged to have a gap G.
  • Each cell cartridge 200 may include a first cartridge frame 210 and a second cartridge frame 260.
  • the cooling fin 300 may be made of a thermally conductive material such as aluminum, and the first cartridge frame 210 and the second cartridge frame 260 of each cell cartridge 200 to allow heat exchange with the battery cell 100. It may be provided in). Specifically, the cooling fin 300 is mounted on the rear surface of the first cartridge frame 210, mounted on the front of the second cartridge frame 260, front and rear of each cell cartridge 200 (y-axis direction) Each may be provided in).
  • the first cartridge frame 210 may mount the battery cell 100 therein to accommodate the battery cell 100.
  • at least two corners 125 of the battery cell 100 accommodated in the first cartridge frame 210, specifically, two corners 125 of the case body 122 of the battery case 120 may be the first cartridge frame.
  • the inside of the 210 may be disposed to have a gap G from the inner wall of the first cartridge frame 210.
  • the first cartridge frame 210 may include an edge frame 212 and a cell accommodating portion 216.
  • the edge frame 212 may form an edge of the cell cartridge 200.
  • the electrode lead 130 of the battery cell 100 may be disposed.
  • the cell accommodating part 216 may be formed to a predetermined depth from the edge frame 212 and may accommodate the battery cell 100.
  • the cell accommodating part 216 is disposed in a bottom of the case sealing part 126 of the case body 122 of the battery case 120 of the battery cell 100 in the cell cartridge 200. ) Can be accommodated.
  • both edges 125 along the longitudinal direction (x-axis direction) of the case body 122 accommodated in the cell accommodating part 216 are faced in the cell accommodating part 216 as described above.
  • a predetermined distance may be disposed to have a gap G from an inner side wall of the 216.
  • the second cartridge frame 260 may mount the battery cell 100 therein to accommodate the battery cell 100 like the first cartridge frame 210.
  • at least two corners 125 of the battery cell 100 accommodated in the second cartridge frame 260, specifically, two corners 125 of the case body 122 of the battery case 120 may be formed of the first cartridge frame.
  • the second cartridge frame 260 may be disposed to have a gap G from an inner wall of the second cartridge frame 260.
  • the second cartridge frame 260 may be combined with the first cartridge frame 210 to form the cell cartridge 200. Accordingly, two battery cells 100 may be accommodated in one cell cartridge 200.
  • the second cartridge frame 260 may include an edge frame 262 and a cell accommodating portion 266.
  • the edge frame 262 may form an edge of the cell cartridge 200 like the edge frame 212 of the first cartridge frame 210.
  • the electrode lead 130 of the battery cell 100 may be disposed in the edge frame 262 when the cell cartridge of the battery cell 100 is mounted like the edge frame 212 of the first cartridge frame 210.
  • the cell accommodating part 266 may accommodate the battery cell 100, like the cell accommodating part 216 of the first cartridge frame 210.
  • the cell accommodating part 266 is disposed in an upper part of the case sealing part 126 of the case body 122 of the battery case 120 of the battery cell 100 in the cell cartridge 200. ) Can be accommodated.
  • both edges 125 along the longitudinal direction of the case body 122 accommodated in the cell accommodating part 266 are formed inside the cell accommodating part 266 facing each other in the cell accommodating part 266 as described above. It may be spaced a predetermined distance from the side wall 267 to have a gap G.
  • the sheet member 150 and the battery cell 100 are adhered by double-sided adhesive tape or adhesive 152 in the battery case 120, especially the case body 122, and the sheet member 150 and the cell cartridge 200 may be adhered by double-sided adhesive tape or adhesive 154 in the border frame (212, 262).
  • 6 to 10 show various examples of sheet member adhesion.
  • FIG. 6 shows the front surface of the sheet member 150, that is, the surface in contact with the cell cartridge 200.
  • the sheet member 150 may include a double-sided adhesive tape or an adhesive 154 at a position corresponding to the edge frames 212 and 262 in order to adhere to the cell cartridge 200 at a surface in contact with the cell cartridge 200.
  • the sheet member 150 may be attached to the battery case 120 of the battery cell 100, in particular, the case body 122, in order to adhere to the battery cell 100 in contact with the battery cell 100.
  • the corresponding central portion may include a strip-shaped double-sided adhesive tape or adhesive 152.
  • the strip-shaped double-sided adhesive tape or adhesive 152 may be variously formed in addition to the illustrated form. For example, it may be formed by two or more bands parallel to each other. They may be arranged spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the double-sided adhesive tape or the adhesive 152 may be formed long along the longitudinal direction of the sheet member 150, or may be formed long along the width direction (z-axis direction) of the sheet member 150. Of course, horizontal and vertical cross shape is also possible.
  • the sheet member 150 is attached to the battery case 120 of the battery cell 100, in particular, the case body 122, in order to adhere to the battery cell 100 in contact with the battery cell 100.
  • It may include an adhesive figure double-sided adhesive tape or adhesive 156 in a substantially central portion corresponding thereto.
  • the illustration is circular in shape, but may be other polygonal shapes, such as squares.
  • the double-sided adhesive tape or the adhesive 156 is illustrated along the longitudinal direction of the sheet member 150, the double-sided adhesive tape or the adhesive 156 may be arranged along the width direction of the sheet member 150. It is also possible to arrange.
  • the battery cell 100 and the cell cartridge 200 may be fixed through the sheet member 150, and may function as a pressure absorber or an electrical insulation during cell swelling.
  • the double-sided adhesive tape or adhesive 154 for fixing the cell cartridge 200 to the front surface of the sheet member 150 and the double-sided adhesive tape or adhesives 152 and 156 for fixing the battery cell 100 to the rear surface thereof.
  • the double-sided adhesive tape or adhesive 154 for fixing the cell cartridge 200 to the front surface of the sheet member 150 and the double-sided adhesive tape or adhesives 152 and 156 for fixing the battery cell 100 to the rear surface thereof.
  • the double-sided adhesive tape or adhesive 154 for fixing the cell cartridge 200 to the front surface of the sheet member 150 and the double-sided adhesive tape or adhesives 152 and 156 for fixing the battery cell 100 to the rear surface thereof.
  • the double-sided adhesive tape or adhesive 154 for fixing the cell cartridge 200 to the front surface of the sheet member 150 and the double-sided adhesive tape or adhesives 152 and 156 for fixing the battery cell 100 to the rear surface thereof.
  • the double-sided adhesive tape or adhesive 154 for fixing the cell cartridge 200 to the front surface of the sheet member 150 and the double-sided adhesive tape or adhesives 152 and
  • 9 and 10 are double-sided adhesive tape or adhesive for fixing the cell cartridge 200 to one or both sides of the sheet member 150, and double-sided adhesive tape or adhesive for fixing the battery cell 100. Examples in which both 152 and 156 are applied are shown, respectively.
  • the battery module 10 uses a double-sided adhesive tape or adhesives 152, 154, and 156, and the battery case 120 and the cell cartridge of the battery cell 100, in particular, the battery cell 100. It can be said that it is the structure which affixes and fixes the sheet member 150 attached to 200. In order to fix the large area surface of the battery cell 100, a double-sided adhesive tape or adhesives 152 and 156 may be applied to suppress relative movement between the battery cells 100. Accordingly, insulation may be secured through the sheet member 150 and may be used to protect the battery cell 100 from vibration and shock through the battery cell 100 fixing structure.
  • the sheet member 150 is shown as a substantially plate-like film, but depending on the structure may be in the form of a frame with an empty center portion. In such a case, a double-sided adhesive tape or adhesive may be included at an appropriate position so that the cell cartridge 200 and the battery cell 100 can be fixed through the front and back of the frame shape.
  • the battery cell 100 and the cell cartridge 200 may be fixed by using the sheet member 150 in various designs.
  • the upper battery cell 100 is fixed to the second cartridge frame 260 through the sheet member, and the lower battery cell 100 is fixed to the first cartridge frame 210 through the sheet member. It does not flow in the x direction due to vibration or shock. Therefore, even if the electrode lead 130 of the battery cell 100 is fixed by welding, there is no fear that the electrode lead 130 of the battery cell 100 may be damaged.
  • the edge of the battery cell 100 has a gap G without contact with a counterpart such as the cell cartridge 200, an internal gas pocket region may be secured. In addition, there is no fear that the ultrasonic welding part inside the battery cell 100 may be damaged and a short may occur.
  • the cell cartridge 200 may be changed by fixing through the sheet member 150, and thus the battery cell 100 may be inside the cell cartridge 200.
  • the cell receptacles 216, 266 of the cell cartridge 200 at at least two corners 125 where the electrode assembly 110 and the electrode lead 130 of the battery cell 100 are provided therein. Bars may be spaced apart from the inner walls 217 and 267 to have a gap G, thereby preventing shock or vibration that may occur during mounting from being transmitted to the corners 125 of the battery cell 100. There is no problem due to continuous pressing when maintaining the coupling and there is an advantage to secure the gas pocket area.
  • the battery module 10 prevents damage to the electrode assembly 110 and the electrode lead 130 inside the battery cell 100 when the cell cartridge 200 is mounted in the battery cell 100. Damage to the battery cell 100 may be prevented.
  • FIG. 11 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1000 may include at least one battery module 10 and a pack case 400 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment.
  • the movement of the battery cell 100 in the cell cartridge 200 can be suppressed, thereby preventing damage to components, thereby improving vibration characteristics.
  • the battery pack 1000 may be provided in a vehicle as a fuel source of the vehicle.
  • the battery pack 1000 may be provided in a vehicle in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and other ways in which the battery pack 1000 may be used as a fuel source.
  • the battery pack 1000 may be provided in other devices, devices, and facilities, such as an energy storage system using a secondary battery, in addition to the vehicle.
  • the apparatus, apparatus, and facility including the battery pack 1000 and the battery pack 1000 such as the vehicle according to the present embodiment include the battery module 10 described above.
  • the battery pack 1000 and the vehicle having all the advantages due to 10 may be implemented.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

배터리 셀의 셀 카트리지 장착 및 결합 유지시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지; 및 상기 배터리 셀과 상기 셀 카트리지 사이에 구비되는 시트 부재를 포함하며, 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀이 접하는 면에서 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀이 접착되고, 상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지가 접하는 면에서 상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지가 접착이 되어, 상기 시트 부재를 매개로 상기 배터리 셀과 상기 셀 카트리지가 고정이 된다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀들의 적층을 가이드 함과 아울러 배터리 셀들의 유동을 방지할 수 있게 하는 셀 카트리지를 포함하는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 출원은 2015년 10월 14일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2015-0143625호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
여기서, 종래 배터리 모듈에서는 배터리 셀들의 적층을 가이드 함과 아울러 배터리 셀들의 유동을 방지할 수 있게 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지가 구비된다. 이러한 셀 카트리지는 일반적으로 상호 적층될 수 있게 복수 개로 구비되어, 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드 하게 된다. 셀 카트리지를 이용하여 배터리 셀을 구속하는 방식의 기존 배터리 모듈에서는 일반적으로 배터리 셀의 면 방향에 압력을 가하는 형태로 배터리 셀의 움직임을 구속하고 있다.
도 1은 종래 배터리 셀과 결합된 셀 카트리지의 개략적인 상면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 셀 카트리지(2)는 배터리 셀 바디(body)의 모서리 부분을 고정할 수 있는 형태를 갖도록 사출 제작되고, 두 개의 배터리 셀(1)은 셀 카트리지(2)에 장착 시, 테두리를 이루는 모서리가 셀 카트리지(2) 내부에 끼워지면서 셀 카트리지(2) 내부에 수용된다. 이에 따라, 종래 배터리 모듈에서는, 배터리 셀(1)의 모서리가 셀 카트리지(2) 내부에 끼워질 때, 장착 시 발생할 수 있는 충격이나 진동 등이 배터리 셀(1)의 모서리로 전달될 수 있고, 배터리 셀(1) 내부의 전극 조립체 또는 전극 리드(3)가 파손되는 등 배터리 셀(1)의 손상이 발생될 수 있는 문제가 있다.
도 2의 Ⅲ 부분 확대도인 도 3을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, "a"로 표시한 부분에서 배터리 셀(1) 숄더(shoulder)부와 셀 카트리지(2)의 접촉으로 x 방향으로의 움직임을 구속할 수 있으나, 지속적인 눌림에 의해 배터리 셀(1) 내부의 분리막 두께가 얇아지거나, 전극 끝단이 파괴되어 쇼트가 발생할 우려가 있다.
또한, "b"로 표시한 부분과 같이 두 배터리 셀(1)의 전극 리드(3)는 용접에 의해 고정되어 있는 반면, 배터리 셀(1) 바디는 진동, 충격에 의하여 x 방향으로 유동될 수 있으므로 배터리 셀(1)의 리드(3)가 손상될 수 있다.
뿐만 아니라, "c"로 표시한 부분을 보면 배터리 셀(1)의 모서리가 셀 카트리지(2) 등 상대물과 접촉되어 있다. 이에 따라 배터리 셀(1) 충방전 및 BOL -> EOL 과정에서 셀 스웰링(swelling)이 발생하는 상황이 생길 경우, 내부 가스 포켓(gas pocket) 영역을 확보하는 데에 어려움이 있으며, 배터리 셀(1) 내부의 초음파 융착 부분이 손상되어 쇼트가 발생할 우려가 가중된다. 배터리 셀(1)의 모서리가 셀 카트리지(2) 등 상대물과 접촉되지 않도록 셀 카트리지(2) 구조를 변경하는 경우, 배터리 셀(1) 길이 방향 고정 구조를 확보하는 데에 어려움이 있다.
그러므로, 배터리 셀의 셀 카트리지 장착 및 결합 유지시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 셀의 셀 카트리지 장착 및 결합 유지시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지; 및 상기 배터리 셀과 상기 셀 카트리지 사이에 구비되는 시트 부재를 포함하며, 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀이 접하는 면에서 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀이 접착되고, 상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지가 접하는 면에서 상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지가 접착이 되어, 상기 시트 부재를 매개로 상기 배터리 셀과 상기 셀 카트리지가 고정이 된다.
상기 배터리 셀은 상기 셀 카트리지 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리에서 상기 셀 카트리지로부터 간극을 갖게 배치될 수 있다.
상기 셀 카트리지는, 상호 결합되어 상기 배터리 셀을 내부에 수용하는 제1 카트리지 프레임; 및 제2 카트리지 프레임;을 포함하며, 상기 배터리 셀의 적어도 두 모서리는, 상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임 중 적어도 하나와 상기 간극을 갖게 배치될 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각, 배터리 셀을 수용하며, 상기 제1 카트리지 프레임에 수용되는 상기 배터리 셀의 적어도 두 모서리는, 상기 제1 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제1 카트리지 프레임으로부터 상기 간극을 갖게 배치되며, 상기 제2 카트리지 프레임에 수용되는 상기 배터리 셀의 적어도 두 모서리는, 상기 제2 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제2 카트리지 프레임으로부터 상기 간극을 갖게 배치될 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각, 상기 셀 카트리지의 테두리를 형성하는 테두리 프레임; 및 상기 테두리 프레임으로부터 깊이로 형성되며, 상기 배터리 셀을 수용하는 셀 수용부;를 포함하며, 상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는, 상기 셀 수용부 내에서 상기 간극을 갖도록 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 이격 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 바디와 상기 케이스 바디로부터 돌출되는 케이스 실링부를 구비하는 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 상기 케이스 실링부 밖으로 돌출되며, 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드;를 포함하며, 상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는, 상기 전극 리드의 돌출 방향에 따른 상기 케이스 바디의 양측 모서리일 수 있다.
그리고, 상기 케이스 바디의 양측 모서리는, 각각, 상기 셀 수용부 내에서 마주 보는 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 상기 간극을 갖도록 이격 배치되는 것일 수 있다.
이 때, 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀은 상기 전지 케이스에서 양면 접착 테이프나 접착제에 의하여 접착되고, 상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지는 상기 테두리 프레임에서 양면 접착 테이프나 접착제에 의하여 접착될 수 있다.
상기 시트 부재는 상기 배터리 셀의 셀 스웰링 시, 상기 셀 스웰링 압력을 흡수하는 것이거나, 상기 배터리 셀과 다른 요소 사이를 전기 절연하는 것일 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하기 위한 팩 케이스;를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 따르면, 셀 카트리지와 배터리 셀 사이에 시트 부재를 개재하고 이 시트 부재를 통하여 셀 카트리지와 배터리 셀을 고정한다. 이에 따라 셀 카트리지가 배터리 셀의 모서리를 끼워 눌러 고정하는 구조가 아니어도 되므로 셀 카트리지 설계의 여유도가 증가하며, 기존에 배터리 셀의 모서리가 셀 카트리지 내부에 끼워질 때 장착 시 발생할 수 있는 충격이나 진동 등이 배터리 셀의 모서리로 전달되는 문제를 해결할 수 있다.
특히 본 발명에 따르면, 배터리 셀 숄더부와 셀 카트리지간의 직접적인 접촉이 없다. 이에 따라, 지속적인 눌림에 의해 배터리 셀 내부의 분리막 두께가 얇아지거나, 전극 끝단이 파괴되어 쇼트가 발생할 우려를 원천 차단할 수 있다.
하나의 셀 카트리지 안에 두 개의 배터리 셀이 수용되는 경우에도 각 배터리 셀은 시트 부재를 통해 셀 카트리지와 고정이 되므로 배터리 셀들 간에 상대적인 유동이 발생하기 어렵다. 이에 따라, 두 배터리 셀들의 전극 리드가 용접에 의해 고정되어 있어도, 상대적인 유동으로 인한 전극 리드 손상의 염려가 없다.
뿐만 아니라, 배터리 셀의 모서리가 셀 카트리지 등 상대물과의 접촉이 없이 간극을 가지도록 할 수 있음에 따라 내부 가스 포켓 영역을 확보할 수 있다. 그리고, 배터리 셀 내부의 초음파 융착 부분이 손상되어 쇼트가 발생할 우려를 차단할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따르면, 시트 부재를 통한 고정에 의해 셀 카트리지가 변경될 수 있고, 이에 따라 배터리 셀이 셀 카트리지 내부에 장착 및 결합 유지될 때에 충격이나 진동 등이 배터리 셀의 모서리로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 지속적인 눌림에 의한 문제가 없으며 가스 포켓 영역을 확보할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 셀 카트리지 장착 및 결합 유지시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있으며, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
이러한 배터리 모듈 및 배터리 팩은 외부 진동에 대하여 배터리 셀을 보호하는 효과가 탁월하므로 외부 진동에 수시로 노출되는 자동차 등에 적용하기에 유리하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 배터리 셀과 결합된 셀 카트리지의 개략적인 상면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 배터리 모듈에 포함되는 셀 카트리지에서 전극 리드 쪽 단면도다.
도 6 내지 도 10은 시트 부재 접착에 관한 다양한 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 배터리 모듈에 포함되는 셀 카트리지에서 전극 리드 쪽 단면도다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 시트 부재(150), 셀 카트리지(200 : 210, 260) 및 냉각 핀(300)을 포함할 수 있다.
배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있고, 서로 적층될 수 있게 셀 카트리지(200) 내부에 장착될 수 있다. 이 때, 복수 개의 배터리 셀들(100)은 하나의 셀 카트리지(200)에 적어도 하나 이상으로 수용될 수 있다.
배터리 셀(100)과 셀 카트리지(200) 사이에는 시트 부재(150)가 구비된다. 시트 부재(150)는 배터리 셀(100)의 셀 스웰링 시, 셀 스웰링 압력을 흡수하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어 탄성을 가진 재질로 구성된 패드일 수 있다. 상기 탄성을 가진 재질로 구성된 패드는 셀 스웰링시 탄성 가압력을 발휘하는 소재라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 탄성적 물성의 고분자 수지일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성을 가진 재질로 구성된 패드는 소재 자체의 특성상 탄성력을 발휘하는 고무 또는 실리콘이거나, 구조 내지 형태 상으로 탄성력을 발휘하는 고분자 수지를 발포한 구조 등이 소재로 사용될 수 있다.
시트 부재(150)는 배터리 셀(100)과 다른 요소, 예컨대 본 실시예에서는 배터리 셀(100)과 냉각 핀(300) 사이를 전기 절연하는 것일 수 있다. 예컨대 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스타이렌(polystyrene, PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET, 페트), 폴리아미드(polyamides, PA,　나일론), 폴리에스터(polyester, PES), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리우레탄(polyurethanes, PU), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride, PVDC,　사란), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE,　테플론), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK,　폴리케톤) 및 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI,　울템)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 절연 플레이트 또는 격벽 플레이트일 수 있다. 종이 재질일 수도 있다. 바람직하게는 PET 시트, 나일론 시트 또는 PET-나일론 복합 시트일 수 있다.
한편, 시트 부재(150)는 대략 플레이트 모양의 필름으로 도시하였으나 구조에 따라서는 가운데 부분이 비어 있는 액자 모양, 또는 개별 위치에 적용이 될 수 있도록 독립적으로 분리된 여러 개의 부분으로 나누어진 모양일 수도 있다.
시트 부재(150)는 배터리 셀(100)과 접하는 면에서 배터리 셀(100)과 접착되고, 셀 카트리지(200)와 접하는 면에서 셀 카트리지(200)와 접착이 된다. 이에 따라, 시트 부재(150)를 매개로 배터리 셀(100)과 셀 카트리지(200)가 고정이 된다. 즉, 셀 카트리지(200) - 시트 부재(150)- 배터리 셀(100)의 연결을 만듦으로써 배터리 셀(100)을 고정시키는 것이다. 이에 대해서는 보다 상세히 후술한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀(100)과 셀 카트리지(200) 고정에 시트 부재(150)가 이용이 되므로, 셀 카트리지(200)는 배터리 셀(100) 모서리를 눌러 고정할 필요가 없다. 이에 따라 셀 카트리지(200)의 설계시 자유도가 증가하여 다양한 구조의 셀 카트리지(200)를 이용할 수 있다.
여기에 예로 든 것은 하나의 예시로서, 배터리 셀(100)들은 셀 카트리지(200)에 수용 시, 즉, 셀 카트리지(200) 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리에서 셀 카트리지(200)로부터 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다. 이러한 배치에 대해서는 이하의 구성들을 설명하면서 더 자세히 살펴보겠다.
각각의 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110), 전지 케이스(120), 전극 리드(130) 및 실링 테이프(140)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 전극 조립체(110)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
전지 케이스(120)는 전극 조립체(110)를 패키징하기 위한 것으로서, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다. 이러한 전지 케이스(120)는, 케이스 바디(122) 및 케이스 실링부(126)를 포함할 수 있다.
케이스 바디(122)는 전극 조립체(110)를 수용할 수 있다. 이러한 케이스 바디(122)는 셀 카트리지(200)에 장착 시, 후술하는 셀 카트리지(200)의 셀 수용부(216, 266)에 수용될 수 있다. 이 때, 케이스 바디(122)의 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 후술하는 전극 리드(130)의 돌출 방향(x축 방향)에 따른 케이스 바디(122)의 양측 모서리(125)는 셀 수용부(216)의 내측벽으로부터 앞선 간극(G)을 갖도록 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
여기서, 케이스 바디(122)의 양측 모서리(125) 내부에는 전극 조립체(110) 및 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되는 전극 리드(130) 등의 배터리 셀(100)의 주요한 구성들이 밀집되어 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 케이스 바디(122)의 양측 모서리(125)가, 셀 카트리지(200) 내부에 장착 시 셀 카트리지(200)로부터 간극(G)을 갖도록 이격되는 바, 셀 카트리지(200) 내부에 끼워질 때 발생할 수 있는 충격이나 진동 등의 영향을 받지 않을 수 있다. 따라서, 배터리 셀(100)의 셀 카트리지(200) 장착 시 배터리 셀(100)의 전지 케이스(120) 내의 전극 조립체(110) 및 전극 리드(130) 등의 손상을 방지할 수 있다.
케이스 실링부(126)는 전극 조립체(110)를 수용하는 케이스 바디(122) 내부를 밀봉할 수 있게 케이스 바디(122)로부터 돌출되어 열융착될 수 있다.
전극 리드(130)는 전지 케이스(120)의 케이스 실링부(126) 밖으로 돌출되며, 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 전극 리드(130)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 전극 리드(130)들은 각각 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있고, 전지 케이스(120)의 길이 방향(x축 방향)에서 케이스 실링부(126)의 양단부로부터 각각 돌출될 수 있다.
실링 테이프(140)는 전극 리드(130)의 개수에 대응되게 구비될 수 있으며, 전지 케이스(120)와 전극 리드(130) 사이에서의 단락 발생을 방지하고 케이스 실링부(126)의 밀봉력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 실링 테이프(140)는 전극 리드(130)와 같이 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 전지 케이스(120)의 길이 방향에서 케이스 실링부(126)와 전극 리드(130) 사이에 배치될 수 있다.
셀 카트리지(200)는 적어도 하나의 배터리 셀(100)을 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 배터리 셀(100)의 조립을 가이드 할 수 있다. 아울러, 셀 카트리지(200)는 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층을 가이드 할 수 있게 복수 개로 구비되어 상호 적층될 수 있다.
복수 개의 셀 카트리지들(200)에는 적어도 하나의 배터리 셀(100)이 내부에 장착될 수 있다. 구체적으로, 셀 카트리지(200)에는, 각각, 배터리 셀(100)을 내부에 수용할 수 있게 배터리 셀(100)이 내부에 끼워질 수 있다. 여기서, 배터리 셀(100)은 앞서 설명한 바와 같이, 셀 카트리지(200) 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 케이스 바디(122)의 두 모서리(125)에서 카트리지(200)로부터 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다.
각각의 셀 카트리지(200)는, 제1 카트리지 프레임(210) 및 제2 카트리지 프레임(260)을 포함할 수 있다.
냉각 핀(300)은 알루미늄과 같은 열 전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 배터리 셀(100)과 열교환을 가능할 수 있게 각각의 셀 카트리지(200)의 제1 카트리지 프레임(210) 및 제2 카트리지 프레임(260)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 냉각 핀(300)은 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 후면에 장착되며, 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 전면에 장착되어, 각각의 셀 카트리지(200)의 전후방(y축 방향)에 각각 구비될 수 있다.
제1 카트리지 프레임(210)은 배터리 셀(100)을 수용할 수 있게 배터리 셀(100)을 내부에 장착시킬 수 있다. 여기서, 제1 카트리지 프레임(210)에 수용되는 배터리 셀(100)의 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 전지 케이스(120)의 케이스 바디(122)의 두 모서리(125)는 제1 카트리지 프레임(210)의 내부에서 제1 카트리지 프레임(210)의 내벽으로부터 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다.
이러한 제1 카트리지 프레임(210)은, 테두리 프레임(212) 및 셀 수용부(216)를 포함할 수 있다.
테두리 프레임(212)은 셀 카트리지(200)의 테두리를 형성할 수 있다. 테두리 프레임(212)에는 배터리 셀(100)의 셀 카트리지(200) 장착 시, 배터리 셀(100)의 전극 리드(130)가 배치될 수 있다.
셀 수용부(216)는 테두리 프레임(212)으로부터 소정 깊이로 형성되며, 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 구체적으로, 셀 수용부(216)는 셀 카트리지(200) 내에서 배터리 셀(100)의 전지 케이스(120)의 케이스 바디(122) 중 케이스 실링부(126)의 저부에 배치되는 케이스 바디(122)를 수용할 수 있다. 이 때, 셀 수용부(216)에 수용되는 케이스 바디(122)의 길이 방향(x축 방향)에 따른 양측 모서리(125)는 앞서 설명한 바와 같이 셀 수용부(216) 내에서 마주 보는 셀 수용부(216)의 내측벽으로부터 간극(G)을 갖도록 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
제2 카트리지 프레임(260)은 제1 카트리지 프레임(210)과 같이 배터리 셀(100)을 수용할 수 있게 배터리 셀(100)을 내부에 장착시킬 수 있다. 여기서, 제2 카트리지 프레임(260)에 수용되는 배터리 셀(100)의 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 전지 케이스(120)의 케이스 바디(122)의 두 모서리(125)는 제1 카트리지 프레임(210)과 같이 제2 카트리지 프레임(260)의 내부에서 제2 카트리지 프레임(260)의 내벽으로부터 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다.
이러한 제2 카트리지 프레임(260)은 제1 카트리지 프레임(210)과 상호 결합되어 셀 카트리지(200)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 하나의 셀 카트리지(200)에는 두 개의 배터리 셀(100)이 수용될 수 있다.
이러한 제2 카트리지 프레임(260)은, 제1 카트리지 프레임(210)과 같이, 테두리 프레임(262) 및 셀 수용부(266)를 포함할 수 있다.
테두리 프레임(262)은 제1 카트리지 프레임(210)의 테두리 프레임(212)과 같이 셀 카트리지(200)의 테두리를 형성할 수 있다. 테두리 프레임(262)에는 제1 카트리지 프레임(210)의 테두리 프레임(212)과 같이 배터리 셀(100)의 셀 카트리지 장착 시, 배터리 셀(100)의 전극 리드(130)가 배치될 수 있다.
셀 수용부(266)는 제1 카트리지 프레임(210)의 셀 수용부(216)와 같이, 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 구체적으로, 셀 수용부(266)는 셀 카트리지(200) 내에서 배터리 셀(100)의 전지 케이스(120)의 케이스 바디(122) 중 케이스 실링부(126)의 상부에 배치되는 케이스 바디(122)를 수용할 수 있다. 이 때, 셀 수용부(266)에 수용되는 케이스 바디(122)의 길이 방향에 따른 양측 모서리(125)는 앞서 설명한 바와 같이 셀 수용부(266) 내에서 마주 보는 셀 수용부(266)의 내측벽(267)으로부터 간극(G)을 갖도록 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
이러한 구성에서, 시트 부재(150)와 배터리 셀(100)은 전지 케이스(120), 특히 케이스 바디(122)에서 양면 접착 테이프나 접착제(152)에 의하여 접착되고, 시트 부재(150)와 셀 카트리지(200)는 테두리 프레임(212, 262)에서 양면 접착 테이프나 접착제(154)에 의하여 접착될 수 있다.
양면 접착 테이프나 접착제(152, 154)를 이용해 셀 카트리지(200)에 부착된 시트 부재(150)에 배터리 셀(100)을 고정하는 구조를 통해 상대 운동을 억제하는 효과가 있다. 그리고, 부분적으로 양면 접착 테이프나 접착제(152, 154) 적용을 통해 비용 절감 및 공정성 확보(공정 중 발생하는 양면 접착 테이프나 접착제 내 공기층 감소)가 가능한 효과도 있다.
도 6 내지 도 10은 시트 부재 접착에 관한 다양한 예를 도시한다.
먼저 도 6은 시트 부재(150)의 앞면, 즉 셀 카트리지(200)와 접하는 면을 도시한다. 셀 카트리지(200)와 접하는 면에서 셀 카트리지(200)와 접착하기 위하여 시트 부재(150)는 테두리 프레임(212, 262)에 대응되는 위치에 양면 접착 테이프나 접착제(154)를 포함할 수 있다.
도 7과 도 8은 시트 부재(150)의 뒷면, 즉 배터리 셀(100)과 접하는 면을 도시한다.
먼저 도 7을 참조하면, 배터리 셀(100)과 접하는 면에서 배터리 셀(100)과 접착하기 위하여 시트 부재(150)는 배터리 셀(100)의 전지 케이스(120), 특히 케이스 바디(122)에 대응되는 대략 중앙부에 띠 형상의 양면 접착 테이프나 접착제(152)를 포함할 수 있다.
띠 형상의 양면 접착 테이프나 접착제(152)는 도시한 형태 이외에 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어 서로 평행한 두 개 이상의 띠로 형성할 수 있다. 이들은 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이러한 양면 접착 테이프나 접착제(152)는 시트 부재(150)의 길이 방향을 따라 길게 형성될 수 있으며, 시트 부재(150)의 폭 방향(z축 방향)을 따라 길게 형성될 수도 있다. 물론 가로 세로 교차 모양도 가능하다.
다음 도 8을 참조하면, 배터리 셀(100)과 접하는 면에서 배터리 셀(100)과 접착하기 위하여 시트 부재(150)는 배터리 셀(100)의 전지 케이스(120), 특히 케이스 바디(122)에 대응되는 대략 중앙부에 아이솔레이티드(isolated) 도형 모양의 양면 접착 테이프나 접착제(156)를 포함할 수 있다. 도시한 것은 원형 모양이지만 사각형 등의 다른 다각형 모양일 수도 있다. 그리고 이러한 양면 접착 테이프나 접착제(156)는 시트 부재(150)의 길이 방향을 따라 배열된 예를 도시하였으나, 시트 부재(150)의 폭 방향을 따라 배열할 수도 있고, 가로 세로 교차 지점에 격자 모양으로 배열하는 것도 가능하다.
이와 같이 시트 부재(150)의 앞면에 셀 카트리지(200) 고정을 위한 양면 접착 테이프나 접착제(154), 뒷면에 배터리 셀(100) 고정을 위한 양면 접착 테이프나 접착제(152, 156)를 포함함으로써, 배터리 셀(100)과 셀 카트리지(200)는 시트 부재(150)를 매개로 하여 고정이 되는 한편, 셀 스웰링시 압력 흡수 또는 전기 절연 기능을 할 수 있다.
이상 예로 든 바와 같이 시트 부재(150)의 앞면에 셀 카트리지(200) 고정을 위한 양면 접착 테이프나 접착제(154), 뒷면에 배터리 셀(100) 고정을 위한 양면 접착 테이프나 접착제(152, 156)를 포함하는 것 이외에 다양한 예가 가능할 수 있다.
그 중 도 9와 도 10은 시트 부재(150)의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 셀 카트리지(200) 고정을 위한 양면 접착 테이프나 접착제(154)와 배터리 셀(100) 고정을 위한 양면 접착 테이프나 접착제(152, 156)를 모두 적용한 예를 각각 도시한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은 양면 접착 테이프나 접착제(152, 154, 156)를 이용하여, 배터리 셀(100), 특히 배터리 셀(100)의 전지 케이스(120)와 셀 카트리지(200)에 부착된 시트 부재(150)를 붙여 고정하는 구조라고 할 수 있다. 배터리 셀(100)의 대면적 표면을 고정하는 데에 양면 접착 테이프나 접착제(152, 156)를 적용하여 배터리 셀(100)들간 상대 운동을 억제할 수 있다. 따라서, 시트 부재(150)를 통해 절연성을 확보할 수 있으며, 배터리 셀(100) 고정 구조를 통해 진동 및 충격으로부터 배터리 셀(100)을 보호하는 데에 이용될 수 있다.
한편, 시트 부재(150)는 대략 플레이트 모양의 필름으로 도시하였으나 구조에 따라서는 가운데 부분이 비어 있는 액자 모양일 수도 있다. 그러한 경우에는 액자 모양의 앞면과 뒷면을 통해 셀 카트리지(200)와 배터리 셀(100)이 고정이 될 수 있도록 적절한 위치에 양면 접착 테이프나 접착제가 포함될 수 있다.
이와 같이 함으로써 다양한 설계에서 시트 부재(150)를 이용하여 배터리 셀(100)과 셀 카트리지(200)를 고정할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 본 발명에서는 배터리 셀(100) 숄더부와 셀 카트리지(200)간의 직접적인 접촉이 없다. 배터리 셀(100) 숄더부와 셀 카트리지(200)간의 직접적인 접촉이 없어도 시트 부재를 통해 배터리 셀(100)과 셀 카트리지(200)간의 고정이 되어 있으므로 x 방향으로의 움직임을 구속할 수 있다. 배터리 셀(100) 숄더부와 셀 카트리지(200)간의 직접적인 접촉이 없으므로 지속적인 눌림에 의해 배터리 셀(100) 내부의 분리막 두께가 얇아지거나, 전극 끝단이 파괴되어 쇼트가 발생할 우려를 원천 차단할 수 있다.
상측 배터리 셀(100)은 제2 카트리지 프레임(260)에 시트 부재를 통해 고정이 되고 하측 배터리 셀(100)은 제1 카트리지 프레임(210)에 시트 부재를 통해 고정이 되므로 배터리 셀(100)들이 진동, 충격에 의하여 x 방향으로 유동되지 않는다. 따라서 배터리 셀(100)의 전극 리드(130)가 용접에 의해 고정되어 있어도, 배터리 셀(100)의 전극 리드(130)가 손상될 염려가 없다.
뿐만 아니라, 배터리 셀(100)의 모서리가 셀 카트리지(200) 등 상대물과의 접촉이 없이 간극(G)을 가짐에 따라 내부 가스 포켓 영역을 확보할 수 있다. 그리고, 배터리 셀(100) 내부의 초음파 융착 부분이 손상되어 쇼트가 발생할 우려가 전혀 없다.
이처럼, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)에서는, 시트 부재(150)를 통한 고정에 의해 셀 카트리지(200)가 변경될 수 있고, 이에 따라 배터리 셀(100)이 셀 카트리지(200) 내부에 장착 및 결합 유지될 때, 배터리 셀(100)의 전극 조립체(110) 및 전극 리드(130)가 내부에 구비되는 적어도 두 모서리(125)에서 셀 카트리지(200)의 셀 수용부(216, 266)의 내벽(217, 267)으로부터 간극(G)을 갖도록 이격 배치할 수 있는 바, 장착 시 발생할 수 있는 충격이나 진동 등이 배터리 셀(100)의 모서리(125)로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 결합 유지시 지속적인 눌림에 의한 문제가 없고 가스 포켓 영역을 확보할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 배터리 셀(100)의 셀 카트리지(200) 장착 시, 배터리 셀(100) 내부의 전극 조립체(110) 및 전극 리드(130)의 파손을 방지하여 상기 배터리 셀(100)의 손상을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 배터리 팩(1000)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(400)를 포함할 수 있다.
시트 부재(150)를 포함함으로써 셀 카트리지(200) 내 배터리 셀(100)의 움직임을 억제할 수 있어 부품의 손상을 방지할 수 있으므로 진동 특성이 향상된다.
이러한 상기 배터리 팩(1000)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1000)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1000)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1000)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1000)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1000)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1000) 및 자동차를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (11)

  1. 복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지; 및
    상기 배터리 셀과 상기 셀 카트리지 사이에 구비되는 시트 부재를 포함하며,
    상기 시트 부재와 상기 배터리 셀이 접하는 면에서 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀이 접착되고,
    상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지가 접하는 면에서 상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지가 접착이 되어,
    상기 시트 부재를 매개로 상기 배터리 셀과 상기 셀 카트리지가 고정이 되는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 셀 카트리지 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리에서 상기 셀 카트리지로부터 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 셀 카트리지는,
    상호 결합되어 상기 배터리 셀을 내부에 수용하는 제1 카트리지 프레임; 및
    제2 카트리지 프레임;을 포함하며,
    상기 배터리 셀의 적어도 두 모서리는,
    상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임 중 적어도 하나와 상기 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각, 배터리 셀을 수용하며,
    상기 제1 카트리지 프레임에 수용되는 상기 배터리 셀의 적어도 두 모서리는,
    상기 제1 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제1 카트리지 프레임으로부터 상기 간극을 갖게 배치되며,
    상기 제2 카트리지 프레임에 수용되는 상기 배터리 셀의 적어도 두 모서리는,
    상기 제2 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제2 카트리지 프레임으로부터 상기 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각,
    상기 셀 카트리지의 테두리를 형성하는 테두리 프레임; 및
    상기 테두리 프레임으로부터 깊이로 형성되며, 상기 배터리 셀을 수용하는 셀 수용부;를 포함하며,
    상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는,
    상기 셀 수용부 내에서 상기 간극을 갖도록 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 배터리 셀은,
    전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 바디와 상기 케이스 바디로부터 돌출되는 케이스 실링부를 구비하는 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 상기 케이스 실링부 밖으로 돌출되며, 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드;를 포함하며,
    상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는,
    상기 전극 리드의 돌출 방향에 따른 상기 케이스 바디의 양측 모서리인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스 바디의 양측 모서리는, 각각,
    상기 셀 수용부 내에서 마주 보는 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 상기 간극을 갖도록 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 시트 부재와 상기 배터리 셀은 상기 전지 케이스에서 양면 접착 테이프나 접착제에 의하여 접착되고,
    상기 시트 부재와 상기 셀 카트리지는 상기 테두리 프레임에서 양면 접착 테이프나 접착제에 의하여 접착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 시트 부재는 상기 배터리 셀의 셀 스웰링 시, 상기 셀 스웰링 압력을 흡수하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 시트 부재는 상기 배터리 셀과 다른 요소 사이를 전기 절연하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하기 위한 팩 케이스;를 포함하는 배터리 팩.
PCT/KR2016/006914 2015-10-14 2016-06-28 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 WO2017065384A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680030001.8A CN107615515B (zh) 2015-10-14 2016-06-28 电池模块和包括电池模块的电池组
US15/569,646 US10516142B2 (en) 2015-10-14 2016-06-28 Battery module and battery pack including same
JP2018517247A JP6651241B2 (ja) 2015-10-14 2016-06-28 バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック
EP16855602.5A EP3282499B1 (en) 2015-10-14 2016-06-28 Battery module and battery pack including same
PL16855602T PL3282499T3 (pl) 2015-10-14 2016-06-28 Moduł akumulatorowy i zawierający go pakiet akumulatorowy

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150143625A KR102024326B1 (ko) 2015-10-14 2015-10-14 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR10-2015-0143625 2015-10-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017065384A1 true WO2017065384A1 (ko) 2017-04-20

Family

ID=58517308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/006914 WO2017065384A1 (ko) 2015-10-14 2016-06-28 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10516142B2 (ko)
EP (1) EP3282499B1 (ko)
JP (1) JP6651241B2 (ko)
KR (1) KR102024326B1 (ko)
CN (1) CN107615515B (ko)
PL (1) PL3282499T3 (ko)
WO (1) WO2017065384A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102159347B1 (ko) 2017-11-14 2020-09-23 주식회사 엘지화학 배터리 셀 가압형 엔드 플레이트와 확장형 센싱 하우징 구조가 적용된 배터리 모듈
KR102639713B1 (ko) * 2018-10-10 2024-02-22 현대자동차주식회사 배터리 팩
KR102455471B1 (ko) 2019-02-18 2022-10-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치
KR20200106378A (ko) * 2019-03-04 2020-09-14 주식회사 엘지화학 스웰링 흡수 및 열 차단 기능을 갖는 패드 복합체를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20200145297A (ko) * 2019-06-21 2020-12-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102473336B1 (ko) * 2019-10-07 2022-12-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102464825B1 (ko) * 2019-10-10 2022-11-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102398575B1 (ko) * 2019-11-13 2022-05-13 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
CN114270610A (zh) * 2020-01-03 2022-04-01 株式会社Lg新能源 电池模块和制造电池单元集合体的方法
KR20220100430A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 주식회사 엘지에너지솔루션 발포층을 포함하는 파우치형 전지셀 및 상기 파우치형 전지셀을 포함하는 전지모듈
WO2023243869A1 (ko) * 2022-06-16 2023-12-21 주식회사 엘지에너지솔루션 가이드라인을 포함하는 프레임 및 그 프레임을 포함하는 전지모듈

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080024108A (ko) * 2005-05-23 2008-03-17 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 라미네이트 전지의 안전기구
KR101416544B1 (ko) * 2013-08-02 2014-07-09 (주)대원산업 이차전지 케이스
JP2015026424A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
KR101524007B1 (ko) * 2012-09-25 2015-05-29 주식회사 엘지화학 가압 탄성부재를 포함하는 전지모듈
KR20150065964A (ko) * 2013-11-25 2015-06-16 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 및 전지팩

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11111250A (ja) * 1997-10-06 1999-04-23 Japan Storage Battery Co Ltd 電 池
JP4747539B2 (ja) * 2004-09-13 2011-08-17 マックス株式会社 電池パック
JP2007087907A (ja) 2005-09-26 2007-04-05 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電体セルのケース構造
EP2067194B8 (en) * 2006-09-25 2018-07-18 Lg Chem, Ltd. Cell-module cartridge and mid-large battery module including the same
KR100922469B1 (ko) * 2007-09-21 2009-10-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
CN101593820B (zh) 2008-05-30 2012-11-28 上海空间电源研究所 一种锂离子电池组合模块
KR101023886B1 (ko) * 2009-02-17 2011-03-22 삼성에스디아이 주식회사 보호회로모듈을 구비하는 이차전지
CN102356505B (zh) * 2009-04-01 2015-05-20 株式会社Lg化学 具有优良散热特性的电池模块和中型到大型电池组
KR101071537B1 (ko) 2009-09-17 2011-10-10 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 방열부재를 포함하는 전지모듈 및 중대형 전지팩
US8859133B2 (en) 2010-08-17 2014-10-14 GM Global Technology Operations LLC Repeating frame battery with compression joining of cell tabs to welded connection terminals
JP2012069408A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Hitachi Maxell Energy Ltd 電気化学素子モジュール
CN102496610A (zh) 2011-12-22 2012-06-13 日月光半导体制造股份有限公司 具有延伸引脚的半导体封装件及其制作方法
JP2014078367A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 蓄電モジュール
JP5672461B2 (ja) * 2013-02-15 2015-02-18 三菱自動車工業株式会社 車両用電池パック
KR102073191B1 (ko) * 2013-08-05 2020-02-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101729213B1 (ko) * 2013-10-23 2017-04-21 주식회사 엘지화학 진동 특성이 향상된 배터리 모듈 및 이에 적용되는 프레임 카트리지 조립체
JP5892148B2 (ja) * 2013-12-04 2016-03-23 株式会社豊田自動織機 電池モジュールユニット

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080024108A (ko) * 2005-05-23 2008-03-17 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 라미네이트 전지의 안전기구
KR101524007B1 (ko) * 2012-09-25 2015-05-29 주식회사 엘지화학 가압 탄성부재를 포함하는 전지모듈
JP2015026424A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
KR101416544B1 (ko) * 2013-08-02 2014-07-09 (주)대원산업 이차전지 케이스
KR20150065964A (ko) * 2013-11-25 2015-06-16 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 및 전지팩

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3282499A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107615515B (zh) 2020-10-02
KR20170043933A (ko) 2017-04-24
US10516142B2 (en) 2019-12-24
US20180108881A1 (en) 2018-04-19
CN107615515A (zh) 2018-01-19
EP3282499A4 (en) 2018-04-11
KR102024326B1 (ko) 2019-09-23
EP3282499A1 (en) 2018-02-14
EP3282499B1 (en) 2020-05-27
JP2018536967A (ja) 2018-12-13
JP6651241B2 (ja) 2020-02-19
PL3282499T3 (pl) 2020-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017065384A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2017052041A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2017052050A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2018135756A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2017138704A1 (ko) 배터리 셀 냉각용 버스바 및 이를 이용한 배터리 모듈
WO2017209365A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
WO2017095003A1 (ko) 그립핑부가 구비되어 있는 카트리지를 포함하고 있는 전지모듈
WO2017030290A1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2016032092A1 (ko) 전지모듈
WO2014027786A1 (ko) 조립 체결 구조를 가진 전지모듈
WO2021221300A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2018199521A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2022014966A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2020009483A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2021080124A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2013065942A1 (en) Battery cell and battery module including the same
WO2022149888A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2017052051A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2022149967A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022080754A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2020171392A1 (ko) 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치
WO2022250287A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022211250A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022169310A2 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2021221309A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16855602

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15569646

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018517247

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE