WO2019194413A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2019194413A1
WO2019194413A1 PCT/KR2019/001994 KR2019001994W WO2019194413A1 WO 2019194413 A1 WO2019194413 A1 WO 2019194413A1 KR 2019001994 W KR2019001994 W KR 2019001994W WO 2019194413 A1 WO2019194413 A1 WO 2019194413A1
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battery
battery cells
cell
module
stacking direction
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최지순
공진학
최용석
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module including a plurality of battery cells of various sizes and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module having improved thermal balance of a cell assembly provided in a battery module.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such secondary batteries are highly applicable to various product groups and have electrical characteristics having high energy density.
  • the secondary battery is applied to not only portable electronic devices but also electric vehicles or hybrid vehicles, power storage devices, and the like driven by electric driving sources.
  • Secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels is generated, but also no by-products of energy use are generated.
  • the battery pack applied to an electric vehicle has a structure in which a plurality of battery modules including a plurality of battery cells are connected to obtain high power.
  • each battery cell is an electrode assembly, and may be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between components, including a positive electrode and a negative electrode current collector, a separator, an active material, an electrolyte, and the like.
  • the battery module is manufactured in a form in which a plurality of secondary batteries are concentrated in a narrow space, it is important to easily discharge heat generated from each battery cell to the outside.
  • the density of battery cells tends to be very high due to space constraints.
  • the calorific value of the battery cell is proportional to the square of the current, a phenomenon in which the temperature of the battery cell increases rapidly during high rate discharge is likely to occur.
  • a heat island phenomenon in which heat is concentrated in an inner portion (center portion) of an array structure of battery cells mounted inside a battery module is likely to occur.
  • an object of the present invention is to provide a battery module that has been devised to solve the above problems and improves the thermal balance of a cell assembly.
  • a cell assembly having at least three or more battery cells stacked in one direction, wherein one or more battery cells disposed inward in a stacking direction of the battery cells are thicker in a stacking direction than a battery cell positioned outside;
  • a module housing having one or more sidewalls and configured to receive the cell assembly in an interior space defined by the sidewalls.
  • the battery cells may be sequentially thickened in a stacking direction of battery cells from the outermost battery cell to the innermost battery cell in the stacking direction.
  • one or more battery cells located inside in the stacking direction of the battery cells may have a larger battery capacity than battery cells located outside.
  • the sidewalls of the module housing may be configured to compress the battery cells inward in the stacking direction so that no gap is generated between the battery cells.
  • the contact outer surfaces of the battery cells may be bonded to each other so that no gap is generated between the battery cells.
  • each of the battery cells may be integrated and connected to each other.
  • the electrode leads of one or more battery cells located inside in the stacking direction of the battery cells may have a larger outer surface than the electrode leads of the battery cells located outside.
  • the electrode leads of at least one battery cell positioned inward in the stacking direction of the battery cells may have a greater thickness in the stacking direction of the battery cells than the electrode leads of the battery cells positioned outside.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object may include at least one battery module.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object may be provided with the battery pack.
  • the battery cell located inside the battery cell in the stacking direction of the thickness of the stacking direction is formed thicker than the battery cell located on the outside, the frequency of the interface between the battery cells are formed inside the cell assembly Can be reduced.
  • the thermal balance of the cell assembly can be improved.
  • the elastic member can elastically compress the cell assembly, thereby reducing the gap between the battery cells, the thermal resistance of the interface Can be greatly reduced.
  • the heat dissipation characteristic of a cell assembly can be improved, and synergistic effect can be exhibited with improving the thermal balance according to cell thickness.
  • a gap does not occur between the battery cells, so that the thermal resistance of the interface may be greatly reduced, and the battery cells are constrained to each other so that the stacking arrangement is performed. It is possible to prevent the battery cell from flowing to the external shock without being disturbed, thereby improving the stability or durability of the cell assembly.
  • a cell assembly having an integrally formed outer case may not generate a gap between battery cells, thereby minimizing thermal resistance generated at an interface.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating separate components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a front view schematically showing some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial plan view schematically illustrating battery cells for a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically illustrating separate components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a front view schematically showing some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the cell assembly 100 may include at least three battery cells 110.
  • the battery cell 110 may be a pouch type battery cell 110.
  • the pouch type battery cell 110 may include an electrode assembly, an electrolyte, and a pouch exterior case 115.
  • the electrode assembly may be configured such that at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with the separator interposed therebetween. More specifically, the electrode assembly may be classified into a winding type in which one positive electrode plate and one negative electrode plate are wound together with a separator, and a stack type in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are alternately stacked with a separator interposed therebetween. .
  • the pouch exterior case 115 may be configured to include an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer.
  • the pouch exterior case 115 includes a metal thin film, such as an aluminum thin film, to protect internal components such as the electrode assembly and the electrolyte, and to improve the electrochemical properties of the electrode assembly and the electrolyte and to improve heat dissipation. It can be configured as.
  • the aluminum thin film may be interposed between insulating layers formed of an insulating material in order to secure electrical insulation between components inside the battery cell 110 such as an electrode assembly and an electrolyte or other components outside the battery cell 110. May be interposed.
  • the pouch exterior case 115 may be composed of two pouches, and at least one of the pouch exterior case 115 may be formed with a concave inner space.
  • the electrode assembly may be accommodated in the inner space of the pouch.
  • the outer circumferential surfaces of the two pouches are provided with sealing parts such that the sealing parts are fused to each other so that the inner space in which the electrode assembly is accommodated can be sealed.
  • the exterior case 115 may include an accommodating part 115c in which the electrode assembly and the electrolyte are accommodated.
  • Each pouch-type battery cell 110 may include an electrode lead 111, and the electrode lead 111 may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the electrode lead 111 may be configured to protrude forward or backward from a sealing portion located at an outer periphery of the front or rear of the pouch exterior case 115.
  • the electrode lead 111 can function as an electrode terminal of the battery cell 110.
  • one electrode lead 111 may be formed to protrude forward from the battery cell 110, and the other electrode lead 111 may be configured as the battery cell 110. It may be configured to protrude rearward from).
  • the pouch-type battery cells 110 may be included in a plurality of battery modules 200 and arranged to be stacked in at least one direction.
  • the plurality of pouch-type battery cells 110 may be configured to be stacked side by side in the left and right directions.
  • each pouch-type battery cell 110 when viewed in the F direction, two wide surfaces are respectively located on the left and right sides, and the upper and lower, front and rear are approximately perpendicular to the ground so that the sealing portion is located It may be arranged in the form.
  • each of the battery cells 110 may be configured in a form standing up and down.
  • the thickness Z may be thicker.
  • the portion of the thickness Z means the thickness Z in the horizontal direction of the accommodating part (FIGS. 2 and 115 c) of the battery cell 110 in which the electrode assembly and the electrolyte of the battery cell 110 are accommodated. .
  • the innermost adjacent battery cell 110 may have a thicker thickness Z in the left and right directions than the outermost battery cell 110.
  • the innermost battery cell 110 may have the thickest thickness Z in the left and right directions.
  • the battery cells 110 may be arranged in the stacking direction W of the battery cells 110 from the battery cell 110 located at the outermost side to the battery cell 110 located at the innermost side with respect to the stacking direction W.
  • the thickness Z may be thickened sequentially.
  • the cell assembly 100 includes twelve battery cells 110.
  • the two innermost battery cells 110a are formed to have a thicker thickness Z in the left and right directions than the remaining battery cells 110.
  • a gap is generated at the interface P contacted between the battery cells 110, and thus heat resistance may be generated at the interface P. Can be.
  • the battery module 200 of the present invention the battery cell 110 located in the inner side in the stacking direction of the battery cells 110 of the stacking direction than the battery cell 110 located in the outer side
  • the thickness Z thick it is possible to reduce the frequency that the interface P between the battery cells 110 is formed inside the cell assembly 100. That is, the frequency of formation of the interface P between the battery cells 110 may decrease from the outside to the inside of the cell assembly 100.
  • the thermal balance of the entire battery cells 110 may be properly maintained, and the performance and life of the battery module 200 may be improved.
  • the characteristics can be effectively increased.
  • the battery module 200 may be compared with the cell assembly 100 composed of one large battery cell 110.
  • the design capacity there is an advantage that the design can be easily changed by adding the necessary battery cells 110, or removing unnecessary battery cells 110.
  • one or more battery cells 110 located inside of the battery cells 110 in a stacking direction may have a larger battery capacity than battery cells 110 located outside of the battery cells 110.
  • the one or more battery cells 110 located inside may have a larger capacity of the exterior case 115 to accommodate the electrode assembly and the electrolyte than the battery cells 110 adjacent to the outside.
  • the inside of the battery cell 110, the amount of the electrode assembly and the electrolyte contained in the outer case 115 may also be more than the battery cell 110 adjacent to the outside.
  • the energy capacity per volume of the cell assembly 100 may be formed so that both the inner portion and the outer portion are similar.
  • the configuration of the pouch-type battery cell 110 described above is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains, and thus, a detailed description thereof will be omitted.
  • various battery cells (secondary batteries) known at the time of filing the present invention may be employed.
  • the module housing 220 may serve to protect an internal configuration from an external shock or prevent an external material from flowing in the battery module 200. Accordingly, the module housing 220 provides structural stability to the battery module 200 and protects components stored therein such as the cell assembly 100 from external physical elements such as impact or material. Play a role. To this end, the module housing 220 may be made of a metal material such as steel or aluminum.
  • the module housing 220 is formed of a metal material including aluminum, heat generated in the cell assembly 100 may be effectively discharged to the outside of the module housing 220 by using the high thermal conductivity of aluminum.
  • module housing 220 may include one or more sidewalls 220a, 220b, 220c, and 220d.
  • the sidewalls 220a, 220b, 220c, and 220d may have a structure in which a plurality of sidewalls 220a, 220b, 220c, and 220d are connected to each other.
  • the side walls 220a, 220b, 220c, and 220d may be upper wall 220a, lower wall 220b, left wall 220c, and right wall based on the cell assembly 100 when viewed in the F direction. 220d may be provided, and the walls 220a, 220b, 220c, and 220d may be connected to each other.
  • the module housing 220 may have an internal space defined by the side walls 220a, 220b, 220c, and 220d to accommodate the cell assembly 100.
  • the internal space may have an internal structure corresponding to the external shape of the cell assembly 100.
  • the module housing 220 may include an upper wall of the module housing 220 so as to accommodate the cell assembly 100 having an approximately rectangular parallelepiped shape therein.
  • 220a and the lower wall 220b may be connected to the left wall 220c and the right wall 220d to be perpendicular to each other.
  • an inner space such that at least one of the upper wall 220a, the lower wall 220b, the left wall 220c, and the right wall 220d of the module housing 220 contacts at least one side of the cell assembly 100. It may be provided. That is, as the area where the sidewalls 220a, 220b, 220c and 220d of the module housing 220 directly contact the outer surface of the cell assembly 100 increases, the heat generated in the cell assembly 100 becomes more effective. Can be reversed.
  • the module housing 220 includes an upper wall 220a, a lower wall 220b, and a left wall in contact with the top, bottom, left, and right sides of the cell assembly 100. 220c and a right wall 220d may be formed.
  • the module housing 220 may be configured as a mono frame in which the upper wall 220a, the lower wall 220b, the left wall 220c, and the right wall 220d are integrally formed.
  • the integrated form means a form composed of one body using a casting method or the like.
  • the module housing 220 may have a structure in which both ends of the upper wall 220a, the lower wall 220b, the left wall 220c, and the right wall 220d are connected to each other.
  • the module housing 220 the front and rear direction is open and both ends of the upper wall (220a), lower wall (220b), left wall (220c) and right wall (220d) It can be configured as a connected square tubular.
  • the module housing 220 is formed so as to surround the side of the cell assembly 100, it is generated in the cell assembly 100 during charge and discharge of the battery module 200 It can effectively dissipate heat to the outside.
  • the end frame 230 may include a main frame 232 and a bonding plate 236.
  • the body frame 232 may include a main wall 232a. That is, the main wall 232a may have a plate shape standing upright in the vertical direction.
  • a module terminal (not shown) may be provided on the main wall 232a to make an electrical connection between the cell assembly 100 and an external device.
  • the body frame 232 may include one or more sidewalls 233 extending from the outer circumference of the main wall 232a in a direction in which the module housing 220 is located.
  • the main body frame 232 may have an upper wall 233a, a lower wall 233b, a left wall 233c, and a right wall with the main wall 232a as the center when viewed in the F direction. 233d).
  • the sidewalls 233a, 233b, 233c, and 233d may be connected to each other.
  • the body frame 232 may serve to protect the battery module 200 from external shock. Accordingly, the body frame 232 provides structural stability to the battery module 200 and protects components stored therein, such as the cell assembly 100, from external physical elements such as impact or material. Play a role. To this end, the body frame 232 may be made of a metal material such as steel or aluminum.
  • one side portion of the bonding plate 236 may be fixedly coupled to the side wall 233 of the body frame 232. That is, the front portion and the rear portion of the bonding plate 236 may be divided into a front portion and a rear portion with respect to the left and right lines of the predetermined position on the bonding plate 236, and the side wall of the main body frame 232. 233 may be fixedly coupled to an outer surface.
  • junction plate 2366 when the front portion of the bonding plate 236 is fixed to the outer surface of the side wall 233 of the body frame 232, the rear portion is a front end of the module housing 220 It can be configured to be combined.
  • the front portion when the rear portion of the bonding plate 236 is fixedly coupled to the outer surface of the side wall 233 of the body frame 232, the front portion may be configured to be coupled to the rear end of the module housing 220.
  • the bonding plate 236 may be made of a metal material such as steel or aluminum.
  • FIG. 4 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a battery module 200B may include a vertical direction H of at least three battery cells 110 included in the cell assembly 100B, and located inside the battery cell 110. ) May have a height greater than that of the battery cell 110 located outside.
  • the two innermost battery cells 110a may have the highest height in the vertical direction H, and the two Four battery cells 110b positioned adjacent to the two battery cells 110a may be formed to have the second largest height, and the six battery cells 110c positioned at the outer side may have the height in the vertical direction H. Can be formed to be low.
  • the battery module 200B according to another embodiment, the height of the vertical direction (H) of the battery cell 110 located inside the cell assembly (100B) relative to the remaining battery
  • H the vertical direction of the battery cell 110 located inside the cell assembly (100B)
  • lamination The amount of heat dissipation may be higher than that of the battery cells 110 positioned relatively outside in the direction.
  • FIG. 5 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the sidewalls 220a, 220b, 220c, and 220d of the module housing 220 may have the battery cells 110 stacked in the stacking direction so that no gap is generated between the battery cells 110. It can be configured to compress.
  • the battery module 200C of FIG. 5 further includes an elastic member 130 in an inner space that accommodates the cell assembly 100C of the module housing 220 as compared with the battery module 200 of FIG. 3. can do.
  • the elastic member 130 may be provided with an elastic material that is excellent in heat dissipation and is reduced in volume according to external pressure.
  • the elastic member 130 may be a silicon pad.
  • the elastic members 130 may be located at both side ends of the plurality of battery cells 110 in the stacking direction. For example, as shown in FIG. 5, two elastic members 130 are positioned on inner surfaces of the left wall 220c and the right wall 220d respectively located on both sides of the plurality of battery cells 110 in the left and right directions. Can be.
  • the elastic member 130 can elastically compress the cell assembly 100C, and accordingly, The gap between the battery cells 110 may be reduced, thereby greatly reducing the thermal resistance of the interface.
  • FIG. 6 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the cell assembly 100D of the battery module 200D may have different contact outer surfaces between the battery cells 110 when compared with the cell assembly 100 of FIG. 3. Can be bonded.
  • the adhesive layer 117 may be formed between the plurality of battery cells 110 of the cell assembly 100D of FIG. 6 so that no gap is generated between the battery cells 110.
  • the adhesive layer 117 is preferably a material having excellent heat dissipation, and may be, for example, curable grease or glue. However, it is not limited to such an adhesive material, and the adhesive layer 117 may be formed using a known heat dissipating adhesive material.
  • the adhesive layer 117 between the battery cells 110 by forming the adhesive layer 117 between the battery cells 110, a gap does not occur between the battery cells 110, the heat of the interface between the battery cells 110
  • the battery cells 110 may be constrained with each other to prevent the stacking arrangement from being disturbed, and the battery cells 110 may be prevented from flowing due to external impact, thereby improving stability of the cell assembly 100D. Durability can be improved.
  • FIG. 7 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the outer case 115 of each of the battery cells 110 is integrated as compared with the cell assembly 100 of FIG. 3. And may be connected to each other.
  • the exterior cases 115 of the battery cells 110 may have a form in which portions 115a which are in contact with each other are connected to each other. That is, the outer case 115 of at least three or more battery cells 110 included in the cell assembly 100E is made of an integrated outer case 115 having a plurality of accommodating parts capable of accommodating the electrode assembly and the electrolyte. Can lose.
  • the exterior case 115 of the twelve battery cells 110 may be integrally formed. That is, the twelve battery cells 110 may be integrally formed with an outer case 115.
  • the cell assembly 100E having the integral case 115 formed integrally has no gap between the battery cells 110, thereby minimizing thermal resistance generated at the interface. have.
  • FIG. 8 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the cell assembly 100F of the battery module 200F may further include a cooling fin 119 as compared to the cell assembly 100 of FIG. 3. Can be.
  • the cooling fin 119 may be added to contact the battery cell 110 located inside the at least three battery cells 110.
  • the cooling fin 119 may have various sizes.
  • the cooling fin 119a positioned to be in contact with the battery cell 110 located at the inner side may be the cooling fin 119b positioned to be in contact with the battery cell 110 at the outer side.
  • the outer surface may be larger than). That is, the cooling fin 119a positioned to contact the battery cell 110 located inside may be set to have a larger heat dissipation amount than the cooling fin 119b positioned to contact the battery cell 110 located outside.
  • the cooling fins 119 may be configured to be in contact with the battery cells 110 located in the stacking direction rather than being in contact with all of the battery cells 110. This, by reducing the number of applications of the cooling fins 119, not only can reduce the manufacturing cost of the battery module 200F, but also is more suitable for achieving a lighter weight of the battery module 200F.
  • three cooling fins 119 may be added to the cell assembly 100F between the battery cells 110 located therein.
  • the cooling fin 119a located in the gown may be formed longer in the vertical direction than the remaining cooling fins (119b).
  • the cooling fin 119 when the cooling fin 119 is added to be in contact with the battery cell 110 located inside, the heat dissipation amount of the battery cell 110 located inside the heat island phenomenon is likely to occur effectively You can increase it. Accordingly, the heat balance of the entire battery cells 110 may be properly maintained, and the performance and life characteristics of the battery module 200F may be effectively increased.
  • FIG. 9 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a cell assembly 100G of a battery module 200G may include an electrode lead of at least one battery cell 110G positioned inward in a stacking direction of the battery cells 110G.
  • 111a may have a larger outer surface than the electrode lead 111c of the battery cell 110G located outside.
  • the electrode leads 111a of the one or more battery cells 110G located inside the battery cells 110G in the stacking direction are longer than the electrode leads 111c of the battery cells 110G located outside the battery cells 110G. Can be formed.
  • the electrode leads 111a of the battery cells 110a located at the innermost side among the twelve battery cells 110G may have the widest external area.
  • the lengths of the 12 battery cells 110G in the vertical direction of the electrode leads 111 from the battery cells 110c positioned at the outermost side to the battery cells 110a positioned at the innermost side in the stacking direction may be sequentially lengthened. Can be.
  • the length of the electrode leads 111a of the two innermost battery cells 110a among the 12 battery cells 110G may be formed to be the longest.
  • the electrode leads 111b of the four battery cells 110b positioned adjacent to the two battery cells 110a may be formed to be the second longest, and the electrodes of the six battery cells 110c located at the outside thereof.
  • the lead 111c may be formed to have the shortest length in the vertical direction.
  • the heat dissipation amount of the battery cell 110G can be increased, so that the battery cell 110G located inside is most likely to generate heat accumulation, and thus the battery cell 110a located inside.
  • the outer surface of the electrode lead 111a of () may be formed to be wider to form a larger heat generation amount.
  • the amount of heat radiation of the battery cell (110G) located inside can be effectively increased, and in addition to the heat dissipation effect of the battery cell 110G formed relatively thick inside, it can exhibit a greater synergy effect.
  • FIG. 10 is a partial plan view schematically illustrating battery cells for a battery module according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • At least one battery cell 110H positioned inward (center) in a stacking direction of the battery cells 110H of the cell assembly 100H of the battery module 200H according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the thickness T1 of the electrode lead 111a of the () may be thicker than the electrode lead 111c of the battery cell 110H located at the outside.
  • the thicknesses T1 of the electrode leads 111 of the twelve battery cells 110H may be different from each other. That is, of the 12 battery cells 110H, the two innermost battery cells 110a may have a thickness T1 of 0.8 mm, and the electrodes of the four battery cells 110H adjacent to the other inner side thereof.
  • the lead 111b may have a thickness of 0.6 mm T2, and the electrode leads 111c of six battery cells 110H located at the outside may have a thickness of 0.4 mm T3.
  • the electrode lead 111 of the battery cell (110a) located on the inside thicker than the battery cell (110c) located on the outside the amount of heat dissipation through the electrode lead 111 is increased, Since the electric resistance heat generated in the electrode lead 111 can be reduced, the thermal accumulation of the battery cell 110H located inside can be effectively reduced.
  • a battery pack (not shown) according to the present invention may include at least one battery module 200.
  • the battery pack according to the present invention in addition to the battery module 200, a pack case for storing the battery module 200, various devices for controlling the charge and discharge of the battery module 200, such as BMS, current Sensors, fuses, etc. may be further included.
  • the battery pack according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include a battery pack according to the present invention.
  • cell assembly 110 battery cell
  • electrode lead 220 module housing
  • the present invention relates to a battery module and a battery pack provided with a plurality of battery cells of various sizes.
  • the present invention can be used in the industry related to electronic devices or automobiles equipped with the battery pack.

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Abstract

본 발명은, 셀 어셈블리의 열 밸런스를 향상시킨 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 적어도 3 이상의 배터리 셀들이 일방향으로 적층되어 구비되고, 상기 배터리 셀들 중, 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀이, 외측에 위치한 배터리 셀 보다 적층 방향의 두께가 더 두꺼운 셀 어셈블리; 및 하나 이상의 측벽을 구비하고 상기 측벽에 의해 한정되는 내부 공간에 상기 셀 어셈블리를 수납하도록 구성된 모듈 하우징을 포함한다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 다양한 크기의 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈에 구비된 셀 어셈블리의 열 밸런스를 향상시킨 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 04월 04일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0039232호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 이차 전지는 다양한 제품군에 적용성이 높고, 높은 에너지 밀도를 가지는 전기적 특성을 가지고 있다. 이러한 이차 전지는 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 전력 저장 장치 등에 적용되고 있다.
이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점 뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 모듈을 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 개개의 배터리 셀은 전극 조립체로서, 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로 활용하는 것을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 배터리 모듈은 다수의 이차 전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 배터리 셀에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출하는 것이 중요하다.
즉, 이차 전지 배터리의 충전 또는 방전의 과정은 전기 화학적 반응에 의하여 열이 발생한다. 따라서, 충방전 과정에서 발생한 배터리 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어날 수 있다. 또한, 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다.
또한, 하나의 배터리 모듈 내부에 다수의 배터리 셀들이 탑재된 경우, 공간적인 제약으로 인해 배터리 셀들의 밀집도가 매우 높은 편이었다. 또한, 배터리 셀의 발열량은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 고율 방전 시, 배터리 셀의 온도가 급격히 상승하는 현상이 발생하기 쉬웠다. 특히, 배터리 모듈 내부에 탑재된 배터리 셀의 배열 구조의 내측 부위(중심 부위)에서 열이 집중되는 열섬 현상이 발생하기 쉬웠다.
이러한 열섬 현상이 장기적으로 발생하게 되면, 내측 부위에 위치한 배터리 셀들의 전지 성능이 떨어져, 전기적으로 병렬 구조로 연결 되어있는 배터리 셀들의 출력 전압이 불균일 해지는 이른바 셀 임밸런스(cell imbalance) 현상이 발생하였다. 이로 인해, 종래기술에서는 고율 방전의 배터리 모듈이 오랫동안 고성능을 발휘하기 어려웠다. 이에 따라, 배터리 모듈의 성능 및 수명 특성을 높이기 위해 열 밸런스를 향상시킬 수 있는 기술이 필요한 상황이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 셀 어셈블리의 열 밸런스를 향상시킨 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
적어도 3 이상의 배터리 셀들이 일방향으로 적층되어 구비되고, 상기 배터리 셀들 중, 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀이, 외측에 위치한 배터리 셀 보다 적층 방향의 두께가 더 두꺼운 셀 어셈블리; 및
하나 이상의 측벽을 구비하고 상기 측벽에 의해 한정되는 내부 공간에 상기 셀 어셈블리를 수납하도록 구성된 모듈 하우징을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀들은, 적층 방향에서 최 외측에 위치한 배터리 셀에서 최 내측에 위치한 배터리 셀까지 배터리 셀들의 적층 방향의 두께가 순차적으로 두꺼워질 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 셀들 중, 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀이, 외측에 위치한 배터리 셀 보다 배터리 용량이 더 클 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징의 측벽은, 상기 배터리 셀들 사이에 간극이 발생되지 않도록 상기 배터리 셀들을 적층 방향에서 내측으로 압착하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 셀들 사이에 간극이 발생되지 않도록, 상기 배터리 셀들 간의 접촉 외면이 서로 접합될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀들 각각의 외장 케이스는 일체화되어 서로 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀의 전극 리드는, 외측에 위치한 배터리 셀의 전극 리드 보다 외면적이 더 넓게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀의 전극 리드는, 외측에 위치한 배터리 셀의 전극 리드 보다 배터리 셀들의 적층 방향의 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 배터리 셀이 외측에 위치한 배터리 셀 보다 적층 방향의 두께가 더 두껍게 형성시킴으로써, 셀 어셈블리의 내측에 배터리 셀들 사이의 경계면이 형성되는 빈도를 줄일 수 있다.
이에 따라, 셀 어셈블리의 중심에 위치한 배터리 셀들에 과도한 열축적을 방지하여, 전체 배터리 셀들의 열 밸런스를 적절히 유지할 수 있으며, 배터리 모듈의 성능 및 수명 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 셀 어셈블리의 내측에 위치한 배터리 셀의 상하 방향의 높이를 상대적으로 나머지 배터리 셀들 보다 높게 형성시킴으로써, 내측에 위치한 배터리 셀의 외면적을 효과적으로 늘릴 수 있고, 특히, 배터리 셀들 간의 접합면이 아닌 외부로 노출된 외면의 면적을 늘릴 수 있어, 적층 방향에서 상대적으로 외측에 위치한 배터리 셀들 보다 방열량을 높일 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리의 열 밸런스를 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 모듈 하우징 내부에 탄성 부재를 구비함으로써, 상기 탄성 부재가 탄력적으로 셀 어셈블리를 압착할 수가 있고, 이에 따라, 배터리 셀들 사이에 간극이 줄어들어, 경계면의 열저항을 크게 줄일 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리의 방열 특성을 향상시킬 수 있고, 셀 두께에 따른 열 밸런스를 향상시키는 것과 시너지 효과를 발휘할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 배터리 셀들 사이에 접착층을 형성시킴으로써, 배터리 셀들 사이에 간극이 발생되지 않아 경계면의 열저항을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 셀들이 서로 구속되어 적층 배열이 흐트러지지 않고, 외부 충격에 배터리 셀이 유동되는 것을 방지할 수 있어, 셀 어셈블리의 안정성 내지 내구성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 일체형으로 형성된 외장 케이스를 구비한 셀 어셈블리는, 배터리 셀들 사이에 간극이 발생되지 않아, 경계면에 발생되는 열저항을 최소화할 수 있다. 더불어, 셀 어셈블리의 외장 케이스의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 셀 어셈블리의 내측에 위치한 배터리 셀의 전극 리드의 외면을 상대적으로 넓게 형성시킴으로써, 내측에 위치한 배터리 셀의 방열량을 효과적으로 늘리 수 있고, 더불어, 내측에 상대적으로 두껍게 형성된 배터리 셀의 방열 효과와 시너지 효과를 발휘할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 구성들을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 배터리 셀들을 개략적으로 나타낸 일부 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 구성들을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(100), 모듈 하우징(220), 및 엔드 프레임(230)을 포함하고 있다.
여기서, 상기 셀 어셈블리(100)는, 적어도 3 이상의 배터리 셀(110)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(110)은, 파우치형 배터리 셀(110)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 배터리 셀(110)은, 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장 케이스(115)를 구비할 수 있다.
여기서, 전극 조립체는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 권취형, 및 다수의 양극판과 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.
또한, 파우치 외장 케이스(115)는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치 외장 케이스(115)는, 전극 조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 알루미늄 박막은, 전극 조립체 및 전해액과 같은 배터리 셀(110) 내부의 구성요소나 배터리 셀(110) 외부의 다른 구성 요소와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 절연물질로 형성된 절연층 사이에 개재될 수 있다.
특히, 파우치 외장 케이스(115)는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 파우치의 내부 공간에는 전극 조립체가 수납될 수 있다. 그리고, 2개의 파우치의 외주면에는 실링부가 구비되어 이러한 실링부가 서로 융착됨으로써, 전극 조립체가 수용된 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다. 즉, 상기 외장 케이스(115)는, 전극 조립체 및 전해액이 수용된 수용부(115c)가 형성될 수 있다.
각각의 파우치형 배터리 셀(110)은, 전극 리드(111)를 구비할 수 있으며, 이러한 전극 리드(111)에는 양극 리드 및 음극 리드가 포함될 수 있다.
더욱 구체적으로, 전극 리드(111)는, 파우치 외장 케이스(115)의 전방 또는 후방의 외주변에 위치한 실링부로부터 전방 또는 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 전극 리드(111)는, 배터리 셀(110)의 전극 단자로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 전극 리드(111)가 배터리 셀(110)로부터 전방으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있고, 다른 하나의 전극 리드(111)가 배터리 셀(110)로부터 후방으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 배터리 셀(110)에서, 양극 리드와 음극 리드 사이의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(111)의 면적을 넓힐 수 있고, 복수의 전극 리드(111) 간에 또는 전극 리드(111)와 버스바(도시하지 않음) 사이의 용접 공정 등이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 파우치형 배터리 셀(110)은, 배터리 모듈(200)에 복수 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 배터리 셀(110)이 좌우 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 각각의 파우치형 배터리 셀(110)은, F 방향으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 배터리 셀(110)은, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
더욱이, 상기 배터리 셀(110)들 중, 배터리 셀(110)들의 적층 방향(W)에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀(110)이, 외측에 위치한 배터리 셀(110) 보다 적층 방향(좌우 방향)의 두께(Z)가 더 두꺼울 수 있다. 여기서, 상기 두께(Z)의 부위는, 상기 배터리 셀(110)의 전극 조립체 및 전해액이 수용되는 배터리 셀(110)의 수용부(도 2, 115c)의 좌우 방향의 두께(Z)를 의미한다.
구체적으로, 상기 배터리 셀(110)들 중, 최 내측에 인접한 배터리 셀(110)일수록 외측에 위치한 배터리 셀(110) 보다 좌우 방향의 두께(Z)가 더 두꺼울 수 있다. 그리고, 상기 배터리 셀(110)들 중, 최 내측에 위치한 배터리 셀(110)이 좌우 방향의 두께(Z)가 가장 두꺼울 수 있다.
나아가, 상기 배터리 셀(110)들은, 적층 방향(W)을 기준으로 최 외측에 위치한 배터리 셀(110)에서 최 내측에 위치한 배터리 셀(110)까지 배터리 셀(110)들의 적층 방향(W)의 두께(Z)가 순차적으로 두꺼워질 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)는, 12개의 배터리 셀(110)을 구비하고 있다. 상기 12개의 배터리 셀(110) 중, 최 내측에 위치한 2개의 배터리 셀(110a)이 나머지 배터리 셀(110)들 보다 좌우 방향의 두께(Z)가 더 두껍게 형성되어 있다.
한편, 복수의 배터리 셀(110)을 구비한 배터리 모듈(200)은, 배터리 셀(110)들 사이에 접촉된 경계면(P)에서 간극이 발생하므로, 이러한 경계면(P)에서 열저항이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서 내측에 위치한 배터리 셀(110)이 외측에 위치한 배터리 셀(110) 보다 적층 방향의 두께(Z)를 두껍게 형성시킴으로써, 셀 어셈블리(100)의 내측에 배터리 셀(110)들 사이의 경계면(P)이 형성되는 빈도를 줄일 수 있다. 즉, 셀 어셈블리(100)의 외측에서 내측으로 갈수록 배터리 셀(110)들 사이의 경계면(P)의 형성 빈도가 줄어들 수 있다.
이에 따라, 셀 어셈블리(100)의 중심에 위치한 배터리 셀(110)들에 과도한 열축적을 방지하여, 전체 배터리 셀(110)들의 열 밸런스를 적절히 유지할 수 있으며, 배터리 모듈(200)의 성능 및 수명 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
나아가, 다양한 두께(Z)의 복수의 배터리 셀(110)을 구비한 셀 어셈블리(100)의 경우, 하나의 커다란 배터리 셀(110)로 구성된 셀 어셈블리(100)와 비교하여, 배터리 모듈(200)의 설계 용량 변경시, 필요한 배터리 셀(110)을 추가하거나, 불필요한 배터리 셀(110)을 제거하는 것으로 쉽게 설계 변경이 가능한 이점이 있다.
또한, 다양한 두께(Z)의 복수의 배터리 셀(110)을 구비한 셀 어셈블리(100)의 경우, 복수의 배터리 셀(110) 중, 불량이 발생한 배터리 셀(110)만을 새것으로 교체하여 다시 정상화시킬 수 있으므로, 배터리 모듈(200)의 유지 보수가 간편하며 보수 비용을 감소시킬 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(110)들 중, 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀(110)이, 외측에 위치한 배터리 셀(110) 보다 배터리 용량이 더 클 수 있다. 다시 말해, 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀(110)은, 외측에 인접한 배터리 셀(110) 보다 전극 조립체 및 전해질을 수용할 수 있는 외장 케이스(115)의 용량이 더 클 수 있다. 달리 말해, 내측에 위치한 배터리 셀(110)은, 상기 외장 케이스(115)에 수용된 전극 조립체 및 전해질의 양 또한 외측에 인접한 배터리 셀(110) 보다 더 많을 수 있다.
이에 따라, 셀 어셈블리(100)의 부피당 에너지 용량이 내측 부위나 외측 부위 둘다 비슷하도록 형성될 수 있다.
앞서 설명한 파우치형 배터리 셀(110)의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 셀 어셈블리(100)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 셀(이차 전지)이 채용될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 모듈 하우징(220)은, 배터리 모듈(200)에 있어서, 외부 충격으로 내부 구성을 보호하거나, 외부 물질이 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 모듈 하우징(220)은, 배터리 모듈(200)에 구조적 안정성을 부여하고, 충격이나 물질 등 외부의 다른 물리적인 요소로부터 셀 어셈블리(100)와 같은 내부에 수납된 구성요소들을 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 모듈 하우징(220)은, 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
특히, 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 모듈 하우징(220)을 구성할 경우, 알루미늄의 높은 열 전도성을 이용하여 셀 어셈블리(100)에서 발생된 열을 모듈 하우징(220) 외부로 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(220)은, 하나 이상의 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)은, 복수 개로 구성될 경우 서로 연결되어 있는 구조일 수 있다. 예를 들면, 상기 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)은, F 방향으로 바라봤을 때, 셀 어셈블리(100)를 기준으로 상벽(220a), 하벽(220b), 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)을 구비할 수 있고, 또한 상기 벽들(220a, 220b, 220c, 220d)은 서로 연결된 구조일 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징(220)은, 상기 셀 어셈블리(100)를 수납하도록 상기 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)에 의해 한정된 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 공간은, 셀 어셈블리(100)의 외관 형상과 대응되는 내부 구조를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(220)은, 대략적인 전체 형상이 직육면체로 형성된 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용할 수 있도록, 상기 모듈 하우징(220)의 상벽(220a) 및 하벽(220b)이 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)과 서로 직각을 이루도록 연결된 구조일 수 있다.
나아가, 상기 모듈 하우징(220)의 상벽(220a), 하벽(220b), 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d) 중, 하나 이상이 셀 어셈블리(100)의 적어도 하나 이상의 측면과 접하도록 내부 공간이 구비될 수 있다. 즉, 상기 모듈 하우징(220)의 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)과 셀 어셈블리(100)의 외면이 직접 접촉하는 면적이 커질수록 셀 어셈블리(100)에 생성된 열이 효과적으로 모듈 하우징(220)으로 전도될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(220)은, 셀 어셈블리(100)의 상면, 하면, 좌측면, 및 우측면과 접하도록 상벽(220a), 하벽(220b), 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)이 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 모듈 하우징(220)은, 상벽(220a), 하벽(220b), 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)이 일체화된 형태로 형성된 모노 프레임으로 구성될 수 있다.
여기서, 일체화된 형태는, 주조 방법 등을 이용해, 하나의 몸체로 구성된 형태를 의미한다. 구체적으로, 상기 모듈 하우징(220)은, 상벽(220a), 하벽(220b), 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)의 양 단부들이 서로 연결된 구조일 수 있다.
예를 들어, 도 2에서 도시된 바와 같이, 모듈 하우징(220)은, 전후 방향이 개방되고 상벽(220a), 하벽(220b), 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)의 양 단부들이 서로 연결된 사각 관형으로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(220)은, 상기 셀 어셈블리(100)의 측면을 감싸도록 형성됨으로써, 배터리 모듈(200)의 충방전시 상기 셀 어셈블리(100)에서 생성된 열을 효과적으로 외부로 방열 시킬 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 엔드 프레임(230)은, 본체 프레임(232) 및 접합 플레이트(236)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 본체 프레임(232)은, 메인 벽(232a)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 메인 벽(232a)은 상하 방향으로 직립한 플레이트 형상일 수 있다. 또한, 상기 메인 벽(232a)에는 상기 셀 어셈블리(100)와 외부 디바이스 간의 전기적 연결을 이루도록 모듈 단자(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 본체 프레임(232)은, 상기 메인 벽(232a)의 외주로부터 상기 모듈 하우징(220)이 위치한 방향으로 연장된 하나 이상의 측벽(233)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 본체 프레임(232)은, F 방향으로 바라봤을 때, 상기 메인 벽(232a)이 중앙을 기준으로 상측벽(233a), 하측벽(233b), 좌측벽(233c) 및 우측벽(233d)을 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 측벽들(233a, 233b, 233c, 233d)은 서로 연결된 구조일 수 있다.
더욱이, 상기 본체 프레임(232)은, 배터리 모듈(200)에 있어서, 외부의 충격으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 본체 프레임(232)은, 배터리 모듈(200)에 구조적 안정성을 부여하고, 충격이나 물질 등 외부의 다른 물리적인 요소로부터 셀 어셈블리(100)와 같은 내부에 수납된 구성요소들을 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 본체 프레임(232)은, 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
나아가, 상기 접합 플레이트(236)는 일측부가 상기 본체 프레임(232)의 측벽(233)에 결합 고정될 수 있다. 즉, 상기 접합 플레이트(236) 상에서 소정 위치의 좌우 방향의 선을 기준하여, 전방 부위와 후방 부위로 나눌 수 있고, 상기 접합 플레이트(236)의 전방부 또는 후방부는 상기 본체 프레임(232)의 측벽(233)의 외면에 결합 고정될 수 있다.
또한, 상기 접합 플레이트(236)는, 상기 접합 플레이트(236)의 전방부가 상기 본체 프레임(232)의 측벽(233)의 외면에 결합 고정될 경우, 후방부는 상기 모듈 하우징(220)의 전단부에 결합되도록 구성될 수 있다. 반대로, 상기 접합 플레이트(236)의 후방부가 상기 본체 프레임(232)의 측벽(233)의 외면에 결합 고정될 경우, 전방부는 상기 모듈 하우징(220)의 후단부에 결합되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 접합 플레이트(236)는, 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200B)은, 셀 어셈블리(100B)에 구비된 적어도 3 이상의 배터리 셀(110) 중, 내측에 위치한 배터리 셀(110)의 상하 방향(H)의 높이가 외측에 위치한 배터리 셀(110) 보다 크도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 12개의 배터리 셀(110) 중, 최 내측에 위치한 2개의 배터리 셀(110a)이 상하 방향(H)의 높이가 가장 높게 형성될 수 있고, 상기 2개의 배터리 셀(110a)의 인접하여 위치된 4개의 배터리 셀(110b)이 2번째로 높이가 크도록 형성될 수 있으며, 외측에 위치한 6개의 배터리 셀(110c)들은 가장 상하 방향(H)의 높이가 낮도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200B)은, 셀 어셈블리(100B)의 내측에 위치한 배터리 셀(110)의 상하 방향(H)의 높이를 상대적으로 나머지 배터리 셀(110)들 보다 높게 형성시킴으로써, 내측에 위치한 배터리 셀(110)의 외면적을 효과적으로 늘릴 수 있고, 배터리 셀(110)들 간의 접합면이 아닌 외부로 노출된 외면의 면적을 늘릴 수 있어, 적층 방향에서 상대적으로 외측에 위치한 배터리 셀(110)들 보다 방열량을 높일 수 있다.
이에 따라, 셀 어셈블리(100B)의 중심에 위치한 배터리 셀(110)들에 과도하게 열 축적되는 것을 방지하여, 전체 배터리 셀(110)들의 열 밸런스를 적절히 유지할 수 있으며, 배터리 모듈(200B)의 성능 및 수명 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 모듈 하우징(220)의 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)은, 상기 배터리 셀(110)들 사이에 간극이 발생되지 않도록 상기 배터리 셀(110)들을 적층 방향에서 내측으로 압착하도록 구성될 수 있다. 이때, 도 5의 배터리 모듈(200C)은, 도 3의 배터리 모듈(200)과 비교하여, 상기 모듈 하우징(220)의 셀 어셈블리(100C)를 수용하는 내부 공간에 탄성 부재(130)를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄성 부재(130)는, 방열성이 우수하고 외압 여부에 따라 부피가 줄어들었다 늘어나는 탄성 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성 부재(130)는 실리콘 패드일 수 있다. 또한, 상기 탄성 부재(130)는, 상기 복수의 배터리 셀(110)의 적층 방향의 양측단 각각에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 탄성 부재(130)가 복수의 배터리 셀(110)의 좌우 방향의 양측에 위치한 좌측벽(220c) 및 우측벽(220d)각각의 내면에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 모듈 하우징(220) 내부에 탄성 부재(130)를 구비함으로써, 상기 탄성 부재(130)가 탄력적으로 상기 셀 어셈블리(100C)를 압착할 수가 있고, 이에 따라, 상기 배터리 셀(110)들 사이에 간극이 줄어, 경계면의 열저항을 크게 줄일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 6을 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200D)의 셀 어셈블리(100D)는, 도 3의 셀 어셈블리(100)와 비교할 때, 상기 배터리 셀(110)들 간의 접촉 외면이 서로 접합될 수 있다. 구체적으로, 도 6의 셀 어셈블리(100D)의 복수의 배터리 셀(110)들 사이에는 상기 배터리 셀(110)들 사이에 간극이 발생되지 않도록 접착층(117)이 형성될 수 있다.
더욱이, 이러한 접착층(117)은, 방열성이 우수한 소재가 적합하며, 예를 들면, 경화성 그리스(grease) 또는 글루(glue)일 수 있다. 그러나, 이러한 접착소재로 한정되는 것은 아니고, 공지된 방열성 접착소재를 사용하여 접착층(117)을 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 셀(110)들 사이에 접착층(117)을 형성시킴으로써, 배터리 셀(110)들 사이에 간극이 발생되지 않아 배터리 셀(110)들 사이의 경계면의 열저항을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 셀(110)들이 서로 구속되어 적층 배열이 흐트러지지 않고, 외부 충격에 배터리 셀(110)이 유동 되는 것을 방지할 수 있어, 셀 어셈블리(100D)의 안정성 내지 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 7을 참조하면, 도 7의 배터리 모듈(200E)의 셀 어셈블리(100E)는, 도 3의 셀 어셈블리(100)와 비교하여, 상기 배터리 셀(110)들 각각의 외장 케이스(115)가 일체화 되어 서로 연결된 형태일 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(110)들의 외장 케이스(115)는, 서로 접촉하고 있는 부위(115a)가 서로 연결된 형태일 수 있다. 즉, 상기 셀 어셈블리(100E)에 구비된 적어도 3 이상의 배터리 셀(110)들의 외장 케이스(115)는, 전극 조립체 및 전해액을 수용할 수 있는 복수의 수용부가 형성된 일체형의 외장 케이스(115)로 만들어질 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 12개의 배터리 셀(110)들의 외장 케이스(115)는 일체형으로 형성될 수 있다. 즉, 12개의 배터리 셀(110)들은, 외장 케이스(115)가 일체형으로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 일체형으로 형성된 외장 케이스(115)를 구비한 셀 어셈블리(100E)는, 배터리 셀(110)들 사이에 간극이 없어, 경계면에 발생되는 열저항을 최소화할 수 있다. 더불어, 상기 셀 어셈블리(100E)의 외장 케이스(115)의 크기를 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 8을 참조하면, 도 8의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200F)의 셀 어셈블리(100F)는, 도 3의 셀 어셈블리(100)와 비교하여, 냉각핀(119)을 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 냉각핀(119)은, 적어도 3 이상의 배터리 셀(110) 중, 내측에 위치한 배터리 셀(110)과 접하도록 부가될 수 있다.
또한, 상기 냉각핀(119)은, 다양한 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리 셀(110)들 중, 내측에 위치한 배터리 셀(110)과 접하도록 위치된 냉각핀(119a)은, 외측에 위치한 배터리 셀(110)과 접하도록 위치된 냉각핀(119b) 보다 외면의 크기가 더 클 수 있다. 즉, 내측에 위치한 배터리 셀(110)과 접하도록 위치된 냉각핀(119a)은 외측에 위치한 배터리 셀(110)과 접하도록 위치된 냉각핀(119b) 보다 방열량이 더 크도록 설정될 수 있다.
나아가, 냉각핀(119)을 배터리 셀(110) 모두에 접하도록 구성하기 보다는 적층 방향에서 내측에 위치한 배터리 셀(110)들과 접하도록 구성할 수 있다. 이는, 냉각핀(119)의 적용 개수를 줄임으로써, 배터리 모듈(200F)의 제조 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 모듈(200F)의 경량화를 이루는데 더 적합하다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100F)에는 3개의 냉각핀(119)이 내측에 위치된 배터리 셀(110)들 사이에 부가될 수 있다. 또한, 상기 3개의 냉각핀(119) 중, 가운에 위치한 냉각핀(119a)은 나머지 냉각핀(119b)들 보다 상하 방향의 길이가 더 길게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각핀(119)을 내측에 위치된 배터리 셀(110)과 접하도록 부가할 경우, 열섬 현상이 발생하기 쉬운 내측에 위치한 배터리 셀(110)의 방열량을 효과적으로 증대 시킬 수 있다. 이에 따라, 전체 배터리 셀(110)들의 열 밸런스를 적절히 유지할 수 있으며, 배터리 모듈(200F)의 성능 및 수명 특성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 9를 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200G)의 셀 어셈블리(100G)는, 상기 배터리 셀(110G)들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀(110G)의 전극 리드(111a)가, 외측에 위치한 배터리 셀(110G)의 전극 리드(111c) 보다 외면적이 더 넓게 형성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀(110G)들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀(110G)의 전극 리드(111a)는, 외측에 위치한 배터리 셀(110G)의 전극 리드(111c) 보다 상하 방향이 더 길게 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 12개의 배터리 셀(110G) 중, 최내측에 위치한 배터리 셀(110a)들의 전극 리드(111a)는 외면적이 가장 넓게 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 12개의 배터리 셀(110G)은, 적층 방향에서 최 외측에 위치한 배터리 셀(110c)에서 최 내측에 위치한 배터리 셀(110a)까지의 전극 리드(111)의 상하 방향의 길이가 순차적으로 길어질 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 12개의 배터리 셀(110G) 중, 최 내측에 위치한 2개의 배터리 셀(110a)의 전극 리드(111a)의 상하 방향의 길이가 가장 길도록 형성될 수 있고, 상기 2개의 배터리 셀(110a)의 인접하여 위치된 4개의 배터리 셀(110b)의 전극 리드(111b)가 2번째로 길도록 형성될 수 있으며, 외측에 위치한 6개의 배터리 셀(110c)의 전극 리드(111c)는 가장 상하 방향의 길이가 짧도록 형성될 수 있다.
즉, 전극 리드(111)의 외면이 커질 수록, 배터리 셀(110G)의 방열량을 늘릴 수 있으므로, 내측에 위치한 배터리 셀(110G)이 가장 열축적이 발생되기 쉬운 바, 내측에 위치한 배터리 셀(110a)의 전극 리드(111a)의 외면을 더 넓게 형성시켜 발열량이 더 크도록 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100G)의 내측에 위치한 배터리 셀(110G)의 전극 리드(111)의 외면을 상대적으로 넓게 형성시킴으로써, 내측에 위치한 배터리 셀(110G)의 방열량을 효과적으로 늘리 수 있고, 더불어, 내측에 상대적으로 두껍게 형성된 배터리 셀(110G)의 방열 효과와 더불어 더 큰 시너지 효과를 발휘할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 배터리 셀들을 개략적으로 나타낸 일부 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200H)의 셀 어셈블리(100H)의 상기 배터리 셀(110H)들의 적층 방향에서 내측(중앙)에 위치한 하나 이상의 배터리 셀(110H)의 전극 리드(111a)의 두께(T1)가, 외측에 위치한 배터리 셀(110H)의 전극 리드(111c) 보다 더 두껍게 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 12개의 배터리 셀(110H)들의 전극 리드(111)의 적층 방향의 두께(T1)가 서로 다를 수 있다. 즉, 12개의 배터리 셀(110H)들 중, 최 내측에 위치한 2개의 배터리 셀(110a)들은, 0.8 mm의 두께(T1)를 가질 수 있고, 나머지 내측에 인접한 4개의 배터리 셀(110H)들의 전극 리드(111b)는 0.6 mm 두께(T2)를 가질 수 있으며, 외측에 위치한 6개의 배터리 셀(110H)들의 전극 리드(111c)는 0.4 mm 두께(T3)를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 내측에 위치한 배터리 셀(110a)의 전극 리드(111)를 외측에 위치한 배터리 셀(110c) 보다 두껍게 형성시킴으로써, 전극 리드(111)를 통한 방열량을 증대 시키고, 전극 리드(111)에 발생되는 전기 저항열을 줄일 수 있어, 내측에 위치한 배터리 셀(110H)의 열축적을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(200) 이외에, 이러한 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
200: 배터리 모듈 230: 엔드 프레임
100: 셀 어셈블리 110: 배터리 셀
111: 전극 리드 220: 모듈 하우징
117: 접착층 119: 냉각핀
본 발명은 다양한 크기의 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 팩이 구비된 전자 디바이스 또는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 적어도 3 이상의 배터리 셀들이 일방향으로 적층되어 구비되고, 상기 배터리 셀들 중, 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀이, 외측에 위치한 배터리 셀 보다 적층 방향의 두께가 더 두꺼운 셀 어셈블리; 및
    하나 이상의 측벽을 구비하고 상기 측벽에 의해 한정되는 내부 공간에 상기 셀 어셈블리를 수납하도록 구성된 모듈 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들은, 적층 방향에서 최 외측에 위치한 배터리 셀에서 최 내측에 위치한 배터리 셀까지 배터리 셀들의 적층 방향의 두께가 순차적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들 중, 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀이, 외측에 위치한 배터리 셀 보다 배터리 용량이 더 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 측벽은, 상기 배터리 셀들 사이에 간극이 발생되지 않도록 상기 배터리 셀들을 적층 방향에서 내측으로 압착하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들 사이에 간극이 발생되지 않도록, 상기 배터리 셀들 간의 접촉 외면이 서로 접합된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들 각각의 외장 케이스는 일체화되어 서로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀의 전극 리드는, 외측에 위치한 배터리 셀의 전극 리드 보다 외면적이 더 넓은 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들의 적층 방향에서 내측에 위치한 하나 이상의 배터리 셀의 전극 리드는, 외측에 위치한 배터리 셀의 전극 리드 보다 배터리 셀들의 적층 방향의 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 배터리 팩을 포함한 것을 특징으로 하는 자동차.
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