WO2021251624A1 - 배터리 모듈 및 그의 제조방법 - Google Patents

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battery
battery cell
heat transfer
accommodating groove
cover plate
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진희준
서성원
김경우
문정오
지호준
박진용
박진하
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a battery module in which heat dissipation of a battery cell is increased and a temperature deviation is reduced, and a method of manufacturing the same.
  • a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery that cannot be charged, and these secondary batteries are widely used in phones, notebook computers, camcorders, power storage devices, electric vehicles, and the like.
  • the secondary battery is classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch, wherein the pouch-type secondary battery is an electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked; and a pouch for accommodating the electrode assembly.
  • the battery pack includes a battery module including a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells are connected in series or parallel to increase capacity and output.
  • the above-described battery module generates more heat as the capacity and output increase, and accordingly, if the heat generated from the battery module is not smoothly discharged to the outside, deterioration, ignition, and explosion of the battery module may occur.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of reducing temperature deviation of the entire battery module and a method for manufacturing the same.
  • a battery module of the present invention for achieving the above object includes a plurality of battery cells overlappingly arranged in a thickness direction; a battery case accommodating the battery cells and having an open bottom structure; and a cover plate coupled to a lower portion of the battery case to support the battery cells, and a heat dissipation member provided on one surface of the cover plate on which the battery cells are supported and provided with a heat sink for dissipating heat generated in the battery cells.
  • the heat sink includes a first heat transfer material provided to be connected in the longitudinal direction of the battery cell to the center of one surface of the cover plate, and a first heat transfer material provided on both sides of the first heat transfer material, respectively, in the longitudinal direction of the battery cell a second heat transfer material having a structure arranged in a plurality of rows along This can be gradually narrowed.
  • the cover plate is provided on both sides of a first accommodating groove provided in the center of one surface and having a structure connected in the longitudinal direction of the battery cell, and the first accommodating groove in the thickness direction of the battery cell, and is provided at the center of the battery cell.
  • a second accommodating groove having a structure in which the spacing is gradually narrowed toward both ends, the first accommodating groove is provided with a first heat transfer material, and the second heat transfer material is provided in the second accommodating groove can
  • the first accommodating groove and the second accommodating groove may be formed to be connected, and the first and second heat transfer materials may be integrally connected.
  • An insulating member having insulating properties may be provided on one surface of the cover plate except for the first and second accommodating grooves.
  • a pair of heat dissipation pads may be provided at both ends of the inner surface of the battery case to reduce a temperature difference between the center and both ends of the battery cell by dissipating heat generated from both ends of the battery cell.
  • a finishing pad for closing the space between the pair of heat dissipation pads may be provided on the inner surface of the battery case between the pair of heat dissipation pads.
  • the first receiving groove is provided to gradually increase in depth from the center to both ends of the battery cell, and the thickness of the first heat transfer material provided in the first receiving groove is gradually increased from the center to both ends of the battery cell. It can be provided to increase.
  • the thickness of the battery cell may be gradually increased from the center to both ends of the battery cell.
  • the battery module manufacturing method of the present invention includes the disposing step of arranging a plurality of battery cells to overlap in the thickness direction; An accommodating step of accommodating a plurality of battery cells overlapping the inside of the battery case having an open lower portion; A preparation step of preparing a heat dissipation member including a cover plate and a heat sink provided on one surface of the cover plate on which the battery cells are supported;
  • the preparatory step includes a preparatory step of preparing a cover plate, one surface of the cover plate A molding process of forming the first accommodating groove and the second accommodating groove by pressing with a press, and injecting a heat transfer solution into the first accommodating groove and the second accommodating groove to manufacture a heat sink, wherein the heat sink is the first and an injection process including a first heat transfer material formed in the receiving groove and a second heat transfer material formed in the second receiving groove, wherein the first receiving groove is located in the center of one surface of the cover plate in the forming process It is formed to be connected in the longitudinal direction of the cell, and the second accommodating groove is provided on both sides of the first accommodating groove and is formed in a structure arranged in a plurality of rows in the longitudinal direction of the battery cell, and the second accommodating groove is It is formed on one surface of the cover plate so that the gap is gradually narrowed
  • first accommodating groove and the second accommodating groove are connected to each other, and in the injection process, as the first accommodating groove and the second accommodating groove are connected, the first heat transfer material and the second heat transfer material are integrally formed. Connected heat sinks can be manufactured.
  • an attachment process of attaching an insulating member having insulation to one surface of the cover plate excluding the first and second accommodation grooves may be further included.
  • the receiving step may further include attaching heat dissipation pads having heat dissipation properties to both ends of the battery case corresponding to both ends of the battery cell.
  • the receiving step may further include a step of attaching a finishing pad to the inner surface of the battery case between the heat dissipation pads.
  • the battery module of the present invention includes a plurality of battery cells, a battery case, and a heat dissipation member having a cover plate and a heat sink, wherein the heat sink includes a first heat transfer material and a plurality of rows of second heat transfer materials have Due to such a characteristic, heat generated in the battery cell may be smoothly discharged to the outside through the first and second heat transfer materials, and accordingly, the temperature increase of the battery module may be significantly suppressed.
  • the second heat transfer material is characterized in that the gap is gradually narrowed from the center to both ends of the battery cell. Due to this characteristic, it is possible to gradually increase the heat dissipation from the center to both ends of the battery cell, and accordingly, the temperature deviation from the center to both ends of the battery cell can be reduced, and as a result, the performance of the battery module can be greatly improved. can be raised
  • the cover plate includes a first accommodating groove and a second accommodating groove formed in an intaglio, wherein the first heat transfer material is provided in the first accommodation groove, and the second heat transfer material is a second It is characterized in that it is provided in the receiving groove. Due to these characteristics, the first and second heat transfer materials may be effectively provided.
  • the battery module of the present invention it is characterized in that an insulating member having insulation is provided on one surface of the cover plate except for the first and second accommodating grooves. Due to such a feature, it is possible to prevent in advance the occurrence of a short circuit due to the contact between the battery cell and the cover plate, and as a result, safety can be improved.
  • the first accommodating groove is characterized in that the depth gradually increases from the center to both ends of the battery cell, and due to this characteristic, the first heat transfer material provided in the first accommodating groove may be provided to increase in height from the center to both ends of the battery cell, thereby greatly increasing the heat dissipation of both ends compared to the center of the battery cell, and as a result, the temperature deviation of the entire battery cell can be reduced. have.
  • the second accommodating groove is characterized in that the depth gradually increases from the center to both ends of the battery cell, and due to such a feature, the second heat transfer material provided in the second accommodating groove may be provided to increase in height from the center to both ends of the battery cell, thereby greatly increasing the heat dissipation of both ends compared to the center of the battery cell, and as a result, the temperature deviation of the entire battery cell can be reduced. have.
  • a pair of heat dissipation pads are provided at both ends of the inner surface of the battery case, respectively. Due to such a characteristic, heat dissipation at both ends of the upper portion of the battery cell may be greatly increased, and accordingly, the temperature deviation of the entire battery cell may be greatly reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a battery module according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing a heat dissipation member of the battery module according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a plan view showing a heat dissipation member of the battery module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line C-C shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a heat dissipation pad and a finishing pad in the battery module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a battery module according to a first embodiment of the present invention.
  • 10 to 13 are process diagrams showing the preparation steps of the battery module manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a heat dissipation member of a battery module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a heat dissipation member of a battery module according to a third embodiment of the present invention.
  • the battery module 100 improves the heat dissipation structure of the battery cell to increase the heat dissipation property of the battery cell and reduce the temperature deviation of the entire battery cell, the thickness A plurality of battery cells 110 overlapping in the direction, a battery case 120 accommodating the battery cells 110 but having an open bottom structure, and coupled to a lower portion of the battery case 120 and the battery
  • the case 120 includes a heat dissipation member 130 that radiates heat generated from the plurality of battery cells 110 accommodated in the case 120 to the outside.
  • the battery module 100 has been described as one embodiment that the heat dissipation member is coupled to the lower portion of the battery case. It may be provided in the department.
  • the battery cell 110 includes an electrode assembly, an electrode lead connected to the electrode assembly, and a pouch case accommodating the electrode assembly with the tip of the electrode lead drawn out to the outside.
  • a plurality of battery cells 110 having such a configuration are disposed to overlap in a thickness direction, and a plurality of battery cells 110 disposed in a thickness direction have a structure connected in series or in parallel.
  • the battery case 120 is for accommodating a plurality of battery cells, has a rectangular box shape with an opening at the bottom, and accommodates a plurality of overlapping battery cells 110 inside the battery case 120 through the opening.
  • the battery cell 110 is accommodated in the battery case 120 in an upright state with the electrode lead facing the longitudinal end of the battery case 120 .
  • the heat dissipating member 130 includes a cover plate 131 supporting the battery cell 110 accommodated in the battery case 120 and a heat dissipating body 132 dissipating heat generated in the battery cell 110 to the outside. do.
  • the cover plate 131 closes the lower part of the battery case 120 while being coupled to the lower part of the battery case 120 , and supports the lower part of the battery cell 110 accommodated in the battery case 120 to the outside. prevent withdrawal.
  • the cover plate 131 is formed of a heat dissipation material so that the heat of the battery cell transferred from the heat sink can be smoothly discharged to the outside.
  • the heat sink 132 is provided on one surface of the cover plate 131 on which the battery cell 110 is supported, absorbs heat generated in the battery cell 110, and then discharges it to the outside, and thus the battery cell ( 110) can be effectively dissipated.
  • the heat sink 132 includes a first heat transfer material 132a provided to be connected to the center of one surface of the cover plate 131 in the longitudinal direction (left and right direction of the cover plate when viewed in FIG. 4) of the battery cell; It is provided on both sides of the first heat transfer material 132a (the upper and lower portions of the first heat transfer material when viewed in FIG. 4 ), and a plurality of batteries are provided along the longitudinal direction of the battery cell (the left and right direction of the cover plate as viewed in FIG. 4 ). and a second heat transfer material 132b having a structure arranged in a column.
  • first and second heat transfer materials 132a and 132b may be formed of a contact thermal interface material (TIM) and may have adhesive properties.
  • TIM contact thermal interface material
  • at least one of a heat dissipation grease, a heat conductive adhesive, and a phase change material may be used.
  • the heat sink 132 having such a configuration can apply heat to the center of the overlapping battery cells 110 in which a lot of heat is generated, and the heat generation of both sides of the overlapping battery cells 110 in which heat is generated less than the center can be applied differently. , thereby increasing the heat dissipation property of the battery cell 110 and reducing the temperature deviation between the center and both sides of the battery cell 110 .
  • the present invention has an arrangement structure of the second heat transfer material 132b for reducing the temperature deviation of the battery cell 110 as described above.
  • the second heat transfer material 132b gradually increases the distance from the outer central point in the width direction of the battery cell 110 (the point at which the longitudinal direction of the battery cell is equal) to both ends (both end points in the longitudinal direction of the battery cell). It has a structure that is narrowly arranged in multiple columns. Accordingly, a large amount of the second heat transfer material 132b is arranged at both ends of the battery cell generating high heat to greatly increase heat dissipation, and a small amount of the second heat transfer material 132b is arranged at the central point of the battery cell generating low heat. Thus, the exothermicity can be increased less. As a result, the temperature deviation due to the difference in heat dissipation between the central point and both ends of the battery cell can be greatly reduced.
  • the heat dissipation member 130 having the above configuration can greatly increase the heat dissipation properties of the plurality of battery cells 110 accommodated in the battery case 120 , and in particular can reduce the overall temperature variation of the plurality of battery cells, thereby reducing the battery cell performance. can increase
  • the cover plate 131 is provided in the center of one surface and includes a first receiving groove 131a having a structure connected in the longitudinal direction of the battery cell 110 and the battery cell 110 .
  • the second receiving grooves 131b are provided on both sides of the first receiving grooves 131a in the thickness direction, respectively, and the second receiving grooves 131b having a structure in which the intervals are gradually narrowed from the center to both ends of the battery cell 110 are included.
  • the first heat transfer material 132a is provided in the first receiving groove 131a
  • the second heat transfer material 132b is provided in the second receiving groove 131b.
  • first accommodating groove 131a and the second accommodating groove 131b have a structure formed in a concave shape on the upper surface of the cover plate 131 as seen in FIG. 3 .
  • first heat transfer material 132a and the second heat transfer material 132b are made of the same material.
  • the heat dissipation member 130 having such a configuration forms a first accommodating groove 131a and a second accommodating groove 131b on one surface of the cover plate 131 to form a first heat transfer material 132a and a second heat transfer material ( 132b) can be easily formed.
  • first accommodating groove 131a and the second accommodating groove 131b are formed to be connected, and accordingly, the first accommodating groove 131a and the second accommodating groove 131b provided in the first accommodating groove 131b are formed to be connected. and the second heat transfer materials 132a and 132b may be integrally connected, and as a result, heat generated from the battery cell 110 may be dispersed throughout the first and second heat transfer materials 132a and 132b. heat dissipation can be improved.
  • an insulating member 133 having insulating properties is provided on one surface of the cover plate 131 except for the first and second receiving grooves 131a and 131b. That is, the insulating member 133 insulates between the battery cell 110 and the cover plate 131 , thereby preventing a short circuit that may occur as the battery cell 110 and the cover plate 131 come into contact with each other.
  • the insulating member 133 has an adhesive tape shape and is attached to one surface of the cover plate 131 . Accordingly, it is possible to increase the convenience of use.
  • a coating layer is further included between the end of the insulating member 133 and the cover plate 131 to prevent a heat transfer material from flowing between the end of the insulating member 133 and the cover plate 131 .
  • the coating layer may prevent the end of the insulating member 133 from falling off the cover plate 131 .
  • the battery module 100 according to the first embodiment of the present invention further includes a heat dissipation pad 140 .
  • the heat dissipation pad 140 is for reducing a temperature deviation between the upper center and both ends of the battery cell.
  • both ends of the battery cell generate higher heat than the center of the battery cell because the electrode leads are connected, and heat dissipation paddles 140 are further added to reduce the temperature deviation between the center of the top surface of the battery cell and both ends.
  • the heat dissipation pad 140 is attached to both sides of the inner surface of the battery case 120 , and both ends of the upper surface of the battery cell 110 accommodated in the battery case 120 are supported, and both ends of the upper surface of the battery cell 110 are supported. It dissipates heat, and thus the temperature deviation between the center and both ends of the battery cell can be greatly reduced by increasing the heat dissipation properties of both ends of the battery cell.
  • the battery case 120 further includes a finishing pad 150 for maintaining a constant distance between the heat dissipation pads 140 respectively attached to both sides of the inner surface.
  • the finishing pad 150 is attached to the inner surface of the battery case 120 between the pair of heat dissipation pads 140 , and maintains a constant distance between the pair of heat dissipation pads 140 .
  • the closing pad 150 closes the space between the pair of heat dissipation pads 140 , thereby preventing the battery cell 110 from being deformed while flowing into the space between the pair of heat dissipation pads 140 . .
  • the method for manufacturing a battery module according to the first embodiment of the present invention includes an arrangement step, an accommodation step, a preparation step, and a combination step, as shown in FIGS. 9 to 13 .
  • a plurality of battery cells 110 are prepared, the prepared plurality of battery cells 110 are overlapped in the thickness direction, and the plurality of overlapped battery cells 110 are connected in series or parallel contact.
  • a plurality of battery cells 110 overlapping the inside of the battery case 120 having an open lower part is accommodated.
  • the battery cell 110 is accommodated in an upright state with the electrode lead facing the longitudinal end of the battery case 120 .
  • the receiving step further includes the step of attaching the heat dissipation pad 140 to both ends of the inner surface of the battery case 120 corresponding to both ends of the upper surface of the battery cell 110, respectively, and the heat dissipation pad 140 increases heat dissipation to both ends of the upper surface of the battery cell 110 .
  • the receiving step further includes a step of attaching a finishing pad 150 to the inner surface of the battery case 120 between the heat dissipation pads 140 , and the finishing pad 150 is a pair of heat dissipation pads 140 . The space between them is maintained, and the space between the pair of heat dissipation pads 140 is closed.
  • the preparation steps include a preparation process of preparing the cover plate 131 , a molding process of forming a receiving groove for providing a heat sink in the cover plate 131 , and a heat sink 132 through the receiving groove formed in the cover plate 131 . ) including the injection process to manufacture
  • a cover plate 131 having a size and shape corresponding to the open lower portion of the battery case 120 is prepared.
  • a first accommodating groove 131a and a second accommodating groove 131b formed by pressing one surface (the upper surface of the cover plate as viewed in FIG. 11 ) of the cover plate 131 with a press are engraved. ) is molded.
  • the first accommodating groove 131a is formed to be connected in the longitudinal direction of the battery cell to the center of one surface of the cover plate 131 , and the second accommodating groove 131b is formed on both sides of the first accommodating groove 131a. It is provided in the portion and is formed in a structure arranged in a plurality of rows in the longitudinal direction of the battery cells 110 .
  • the second accommodating grooves 131b are formed on one surface of the cover plate 131 so that the distance from the center of the battery cell 110 to both ends is gradually narrowed. Accordingly, the second heat transfer material 132b provided in the second accommodating groove 131b may be manufactured to have a structure in which the gap is gradually narrowed from the center to both ends of the battery cell 110 .
  • a heat dissipating member 130 having a heat dissipating body 132 provided on one surface of the cover plate 131 on which the battery cell 110 is supported is prepared.
  • the first receiving groove 131a and the second receiving groove 131b are formed to be connected, and accordingly, even if the heat transfer solution is injected into the first receiving groove 131a or the second receiving groove 131b.
  • the heat transfer solution can be fed to other receiving grooves, and as a result, work efficiency can be increased.
  • the first and second heat transfer materials 132a and 132b manufactured in the first accommodating groove 131a and the second accommodating groove 131b may be manufactured to be integrally connected to each other, thereby improving heat dissipation.
  • an insulating member 133 having insulation is attached to one surface of the cover plate 131 except for the first accommodating groove 131a and the second accommodating groove 131b. It further includes an attaching step.
  • an insulating member 133 having an adhesive force is attached to one surface of the cover plate 131 .
  • a coating solution is applied between the end of the insulating member 133 and the cover plate 131 to prepare a coating layer.
  • the first heat transfer material 132a and the second heat transfer material 132b are injected by injecting the heat transfer solution 132c into the first accommodation groove 131a and the second accommodation groove 131b.
  • the finished battery module 100 shown in FIG. 2 can be manufactured.
  • the battery module 100 is provided in the center of one surface of the cover plate 131 and has a structure connected in the longitudinal direction of the battery cell 110 . It is provided on both sides of the first accommodating groove 131a and the first accommodating groove 131a in the thickness direction of the battery cell 110 and arranged so that the distance from the center of the battery cell 110 to both ends is gradually narrowed. It includes a second receiving groove (131b) having a structure to be.
  • the first accommodating groove 131a is provided to gradually increase in depth from the center to both ends of the battery cell 110, and accordingly, the first heat transfer material 132a provided in the first accommodating groove 131a. ) has a structure in which the height gradually increases from the center to both ends of the battery cell 110 .
  • heat dissipation properties can be applied differently from the center to both ends of the battery cell 110 disposed in the center, and accordingly, the battery cell disposed in the center of the battery case. It is possible to reduce the temperature deviation of (110).
  • the battery module 100 is provided in the center of one surface of the cover plate 131 and has a structure connected in the longitudinal direction of the battery cell 110 . It is provided on both sides of the first accommodating groove 131a and the first accommodating groove 131a in the thickness direction of the battery cell 110 and arranged so that the distance from the center of the battery cell 110 to both ends is gradually narrowed. It includes a second receiving groove (131b) having a structure to be.
  • the second accommodating groove 131b is provided to gradually increase in depth from the center to both ends of the battery cell 110, and accordingly, the second heat transfer material 132b provided in the second accommodating groove 131b. ) has a structure in which the height gradually increases from the center to both ends of the battery cell 110 .
  • the battery module 100 according to the second embodiment of the present invention can more precisely control the heat dissipation from the middle to both ends of the battery cells 110 disposed at both ends of the battery case, and accordingly, both sides of the battery case It is possible to reduce the temperature deviation of the battery cell 110 disposed at the end.

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈로서, 두께 방향으로 겹치게 배치되는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀을 수용하되, 하부가 개방된 구조를 가진 배터리 케이스; 및 상기 배터리 케이스의 하부에 결합되면서 상기 배터리 셀을 지지하는 커버 플레이트와, 상기 배터리 셀이 지지되는 상기 커버 플레이트의 일면에 구비되고 상기 배터리 셀에서 발생한 열을 방열하는 방열체를 구비한 방열부재를 포함하며, 상기 방열체는, 상기 커버 플레이트의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되게 구비되는 제1 열전달 물질과, 상기 제1 열전달 물질의 양측부에 각각 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향을 따라 복수 열로 정렬되는 구조를 가지는 제2 열전달 물질을 포함하고, 상기 제2 열전달 물질은, 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 방열성이 증대되도록 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가진다.

Description

배터리 모듈 및 그의 제조방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 06월 10일자 한국특허출원 제10-2020-0070473호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 배터리 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 배터리 셀의 방열성은 높이고, 온도 편차는 감소시킨 배터리 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 전력저장장치 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함한다.
한편, 최근에는 화석 연료의 고갈 및 환경 오염에 대한 관심이 높아지면서, 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에는 배터리 팩이 장착된다.
상기 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 포함하며, 복수의 배터리 셀은 직렬 또는 병렬로 연결되면서 용량 및 출력을 증대시킨다.
그러나 상기한 배터리 모듈은 용량 및 출력이 증대될수록 열이 많이 발생하며, 이에 따라 배터리 모듈에서 발생하는 열을 외부로 원활하게 방출하지 못할 경우 배터리 모듈의 열화, 발화 및 폭발이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 배터리 모듈의 방열 구조를 개선함으로써 배터리 모듈에서 발생하는 열을 외부로 원활하게 방출할 수 있고, 이에 따라 배터리 모듈의 방열성을 높일 수 있다. 특히 배터리 모듈 전체의 온도 편차를 감소시킬 수 있는 배터리 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은 두께 방향으로 겹치게 배치되는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀을 수용하되, 하부가 개방된 구조를 가진 배터리 케이스; 및 상기 배터리 케이스의 하부에 결합되면서 상기 배터리 셀을 지지하는 커버 플레이트와, 상기 배터리 셀이 지지되는 상기 커버 플레이트의 일면에 구비되고 상기 배터리 셀에서 발생한 열을 방열하는 방열체를 구비한 방열부재를 포함하며, 상기 방열체는, 상기 커버 플레이트의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되게 구비되는 제1 열전달 물질과, 상기 제1 열전달 물질의 양측부에 각각 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향을 따라 복수 열로 정렬되는 구조를 가지는 제2 열전달 물질을 포함하고, 상기 제2 열전달 물질은, 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 방열성이 증대시키기 위해 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 정렬될 수 있다.
상기 커버 플레이트는, 일면 중앙에 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되는 구조를 가진 제1 수용홈과, 상기 배터리 셀의 두께 방향인 제1 수용홈의 양측에 구비되고 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가진 제2 수용홈을 포함하며, 상기 제1 수용홈에는 제1 열전달 물질이 구비되고, 상기 제2 수용홈에는 상기 제2 열전달 물질이 구비될 수 있다.
상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈은 연결되게 형성되면서 상기 제1 및 제2 열전달 물질을 일체로 연결시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 수용홈을 제외한 상기 커버 플레이트의 일면에는 절연성을 가진 절연부재가 구비될 수 있다.
상기 배터리 케이스의 내면 양쪽 끝단에는 상기 배터리 셀의 양쪽 끝단에서 발생하는 열을 방열하여 상기 배터리 셀의 중앙과 양쪽 끝단 사이의 온도 편차를 감소시키는 한 쌍의 방열패드가 각각 구비될 수 있다.
한 쌍의 방열패드 사이의 상기 배터리 케이스 내면에는 한 쌍의 방열패드 사이의 공간을 마감하는 마감패드가 구비될 수 있다.
상기 제1 수용홈은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 깊이가 점차 증대되게 구비되고, 상기 제1 수용홈에 구비되는 제1 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 구비될 수 있다.
상기 배터리 셀의 중앙에 위치한 상기 제2 수용홈에서 상기 배터리 셀의 양쯕단에 위치한 상기 제2 수용홈으로 갈수록 깊이가 점차 증대되게 구비되고, 상기 제2 수용홈에 구비된 복수의 제2 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 모듈 제조방법은 복수개의 배터리 셀을 두께 방향으로 겹치게 배치하는 배치단계; 하부가 개방된 배터리 케이스의 내부에 겹친 복수개의 배터리 셀을 수용하는 수용단계; 커버 플레이트와, 상기 배터리 셀이 지지되는 커버 플레이트의 일면에 구비되는 방열체를 포함한 방열부재를 준비하는 준비단계;
상기 방열부재의 커버 플레이트를 상기 배터리 케이스의 하부에 결합하고, 상기 방열체를 상기 배터리 셀에 지지시키는 결합단계를 포함하며, 상기 준비단계는, 커버 플레이트를 준비하는 준비공정, 상기 커버 플레이트의 일면을 프레스로 가압하여 제1 수용홈과 제2 수용홈을 성형하는 성형공정, 상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈에 열전달 용액을 주입하여 방열체를 제조하되, 상기 방열체는 상기 제1 수용홈에 형성되는 제1 열전달 물질과, 상기 제2 수용홈에 형성되는 제2 열전달 물질을 포함하는 주입공정을 포함하고, 상기 성형공정에서 제1 수용홈은 상기 커버 플레이트의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되게 성형되고, 상기 제2 수용홈은 상기 제1 수용홈의 양측부에 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향으로 복수 열로 정렬되는 구조로 성형되며, 상기 제2 수용홈은 상기 커버 플레이트의 일면에 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되도록 성형되고, 상기 제2 수용홈에 구비되는 상기 제2 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가질 수 있다.
상기 성형공정은 제1 수용홈과 제2 수용홈을 연결되게 성형하며, 상기 주입공정은 상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈이 연결됨에 따라 제1 열전달 물질과 제2 열전달 물질이 일체로 연결된 방열체를 제조할 수 있다.
상기 성형공정과 상기 주입공정 사이에는, 상기 제1 수용홈과 제2 수용홈을 제외한 상기 커버 플레이트의 일면에 절연성을 가진 절연부재를 부착하는 부착공정을 더 포함할 수 있다.
상기 수용단계는, 상기 배터리 셀의 양쪽 끝단과 대응하는 상기 배터리 케이스의 내면 양쪽 끝단에 방열성을 가진 방열패드를 각각 부착하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 수용단계는, 상기 방열패드 사이의 상기 배터리 케이스 내면에 마감패드를 부착하는 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀, 배터리 케이스, 및 커버 플레이트와 방열체를 구비한 방열부재를 포함하고, 상기 방열체는 제1 열전달 물질과 복수 열의 제2 열전달 물질을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 배터리 셀에서 발생하는 열을 제1 및 제2 열전달 물질을 통해 외부로 원활하게 방출할 수 있으며, 그에 따라 배터리 모듈의 온도 상승을 크게 억제할 수 있다.
특히, 상기 제2 열전달 물질은 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 정렬되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단까지의 갈수록 방열성을 점차 증대시킬 수 있고, 이에 따라 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단까지의 온도 편차를 감소시킬 수 있으며, 그 결과 배터리 모듈의 성능을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈에서 커버 플레이트에는 음각으로 형성된 제1 수용홈과 제2 수용홈을 포함하되, 상기 제1 열전달 물질은 상기 제1 수용홈에 구비되고, 상기 제2 열전달 물질은 제2 수용홈에 구비되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 제1 및 제2 열전달 물질을 효과적으로 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈에서 제1 및 제2 수용홈을 제외한 커버 플레이트의 일면에는 절연성을 가진 절연부재가 구비되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 배터리 셀과 커버 플레이트의 접촉으로 인한 쇼트 발생을 미연에 방지할 수 있고, 그 결과 안전성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈에서 제1 수용홈은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 깊이가 점차 증대되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 제1 수용홈에 구비되는 제1 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 높이가 점차 증대되게 구비할 수 있고, 이에 따라 배터리 셀의 중앙 대비 양쪽 끝단의 방열성을 크게 높일 수 있고, 그 결과 배터리 셀 전체의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈에서 제2 수용홈은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 깊이가 점차 증대되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 제2 수용홈에 구비되는 제2 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 높이가 점차 증대되게 구비할 수 있고, 이에 따라 배터리 셀의 중앙 대비 양쪽 끝단의 방열성을 크게 높일 수 있고, 그 결과 배터리 셀 전체의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈에서 배터리 케이스의 내면 양쪽 끝단에는 한 쌍의 방열패드가 각각 구비되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 배터리 셀의 상부 양단 방열성을 크게 높일 수 있고, 그에 따라 배터리 셀 전체의 온도 편차를 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 방열부재를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 방열부재를 도시한 평면도.
도 5는 도 4에 표시된 A-A선 단면도.
도 6은 도 4에 표시된 B-B선 단면도.
도 7은 도 4에 표시된 C-C선 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 방열패드와 마감패드를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법을 나타낸 순서도.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법의 준비단계를 나타낸 공정도.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 방열부재를 도시한 단면도.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 방열부재를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈]
본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 도 1 내지 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 방열 구조를 개선하여 배터리 셀의 방열성을 높이고 배터리 셀 전체의 온도 편차를 감소시킨 것으로, 두께 방향으로 겹치게 배치되는 복수의 배터리 셀(110), 상기 배터리 셀(110)을 수용하되, 하부가 개방된 구조를 가진 배터리 케이스(120), 및 상기 배터리 케이스(120)의 하부에 결합되고 상기 배터리 케이스(120)에 수용된 복수의 배터리 셀(110)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부재(130)를 포함한다.
여기서 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 방열부재가 배터리 케이스의 하부에 결합되는 것을 하나의 실시예로 설명하였으나, 제품 적용에 따라 방열부재가 배터리 케이스의 상부, 측부, 전후부에 구비될 수도 있다.
배터리 셀
배터리 셀(110)은 전극조립체, 상기 전극조립체에 연결되는 전극리드, 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함한다.
이와 같은 구성을 가진 배터리 셀(110)은 복수 개가 두께 방향으로 겹치게 배치되고, 두께 방향으로 배치된 복수의 배터리 셀(110)은 직렬 또는 병렬로 연결되는 구조를 가진다.
배터리 케이스
배터리 케이스(120)는 복수의 배터리 셀을 수용하기 위한 것으로, 하부에 개구부가 형성된 사각 박스 형태를 가지며, 상기 개구부를 통해 배터리 케이스(120) 내부에 복수개가 겹쳐진 배터리 셀(110)을 수용한다.
한편, 상기 배터리 셀(110)은 전극리드가 배터리 케이스(120)의 길이방향 단부를 향하고, 세워진 상태로 배터리 케이스(120)에 수용된다.
방열부재
방열부재(130)는 상기 배터리 케이스(120)에 수용된 배터리 셀(110)을 지지하는 커버 플레이트(131)와, 상기 배터리 셀(110)에서 발생한 열을 외부로 방열하는 방열체(132)를 포함한다.
커버 플레이트(131)는 상기 배터리 케이스(120)의 하부에 결합되면서 상기 배터리 케이스(120)의 하부를 마감하고, 상기 배터리 케이스(120)에 수용된 상기 배터리 셀(110)의 하부를 지지하여 외부로 인출되는 것을 방지한다.
특히, 커버 플레이트(131)는 방열체로부터 전달되는 배터리 셀의 열을 외부로 원활하게 방출할 수 있도록 방열 소재로 형성된다.
방열체(132)는 상기 배터리 셀(110)이 지지되는 상기 커버 플레이트(131)의 일면에 구비되고 상기 배터리 셀(110)에서 발생한 열을 흡수한 후, 외부로 방출하며, 이에 따라 배터리 셀(110)을 효과적으로 방열할 수 있다.
특히 방열체(132)는 상기 커버 플레이트(131)의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향(도 4에서 보았을 때 커버 플레이트의 좌우방향)으로 연결되게 구비되는 제1 열전달 물질(132a)과, 상기 제1 열전달 물질(132a)의 양측부(도 4에서 보았을 때 제1 열전달 물질의 상부와 하부)에 각각 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향(도 4에서 보았을 때 커버 플레이트의 좌우방향)을 따라 복수 열로 정렬되는 구조를 가지는 제2 열전달 물질(132b)을 포함한다.
한편, 제1 및 제2 열전달 물질(132a)(132b)은 접촉 열전도재(thermal interface material (TIM))로 마련될 수 있고, 접착성을 가질 수 있다. 특히 제1 및 제2 열전달 물질(132a)(132b)은 방열 그리스, 열 전도성 접착제 및 상변화 물질 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 방열체(132)는 열이 많이 발생하는 겹친 배터리 셀(110)의 중앙과, 중앙보다 열이 적게 발생하는 겹친 배터리 셀(110)의 양측부의 발열성을 달리 적용할 수 있고, 그에 따라 배터리 셀(110)의 방열성을 높임과 동시에 배터리 셀(110)의 중앙과 양측부 사이의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
한편, 배터리 셀(110)는 전극리드에 의한 높은 저항으로 인해 배터리 셀(110)의 중앙 지점 보다 양쪽 끝단에서 높은 열이 발생한다. 본 발명은 상기와 같은 배터리 셀(110)의 온도 편차를 감소시키기 위한 제2 열전달 물질(132b)의 배열 구조를 가진다.
즉, 제2 열전달 물질(132b)은 배터리 셀(110)의 폭방향 외측 중앙 지점(배터리 셀의 길이방향을 균등하는 지점)에서 양쪽 끝단(배터리 셀의 길이방향으로 양쪽 끝점)으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 복수열로 정렬되는 구조를 가진다. 이에 따라 높은 열이 발생하는 배터리 셀의 양쪽 끝단에는 제2 열전달 물질(132b)을 많이 배열하여 방열성을 크게 높이고, 낮은 열이 발생하는 배터리 셀의 중앙 지점에는 제2 열전달 물질(132b)을 적게 배열하여 발열성을 적게 높일 수 있다. 그 결과 배터리 셀의 중앙 지점과 양쪽 끝단의 방열성 차이로 인해 온도 편차를 크게 줄일 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 방열부재(130)는 배터리 케이스(120)에 수용된 복수개의 배터리 셀(110)의 방열성을 크게 높일 수 있고, 특히 복수개의 배터리 셀 전체 온도 편차를 감소시킬 수 있어 배터리 셀 성능을 높일 수 있다.
한편, 방열부재(130)에서 커버 플레이트(131)는 일면 중앙에 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 길이방향으로 연결되는 구조를 가진 제1 수용홈(131a)과, 상기 배터리 셀(110)의 두께 방향인 제1 수용홈(131a)의 양측에 각각 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가진 제2 수용홈(131b)을 포함한다.
여기서 상기 제1 수용홈(131a)에는 상기 제1 열전달 물질(132a)이 구비되고, 제2 수용홈(131b)에는 상기 제2 열전달 물질(132b)이 구비된다.
한편, 제1 수용홈(131a)과 제2 수용홈(131b)는 도 3에서 보았을 때 커버 플레이트(131)의 상면에 음각으로 형성되는 구조를 가진다.
그리고 제1 열전달 물질(132a)과 상기 제2 열전달 물질(132b)은 동일한 물질로 이루어진다.
이와 같은 구성을 가진 방열부재(130)는 커버 플레이트(131)의 일면에 제1 수용홈(131a)과 제2 수용홈(131b)을 형성함으로써 제1 열전달 물질(132a)과 제2 열전달 물질(132b)을 용이하게 형성시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 수용홈(131a)과 상기 제2 수용홈(131b)은 연결되게 형성되며, 이에 따라 상기 제1 수용홈(131a)과 상기 제2 수용홈(131b)에 구비된 상기 제1 및 제2 열전달 물질(132a)(132b)을 일체로 연결시킬 수 있고, 그 결과 배터리 셀(110)에서 발생하는 열을 상기 제1 및 제2 열전달 물질(132a)(132b) 전체로 분산시킬 수 있어 방열성을 높일 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 수용홈(131a)(131b)을 제외한 상기 커버 플레이트(131)의 일면에는 절연성을 가진 절연부재(133)가 구비된다. 즉, 절연부재(133)는 배터리 셀(110)과 커버 플레이트(131) 사이를 절연하며, 이에 따라 배터리 셀(110)과 커버 플레이트(131)가 접촉됨에 따라 발생할 수 있는 쇼트를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 상기 절연부재(133)는 접착성을 가진 테이프 형태를 가지며, 상기 커버 플레이트(131)의 일면에 부착된다. 이에 따라 사용의 편의성을 높일 수 있다.
특히 절연부재(133)의 단부와 커버 플레이트(131)의 사이에는 절연부재(133)의 단부와 커버 플레이트(131) 사이에 열전달 물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 코팅층이 더 포함된다. 특히 상기 코팅층은 절연부재(133) 단부가 커버 플레이트(131)로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 방열패드(140)를 더 포함한다.
방열패드
방열패드(140)는 배터리 셀의 상부 중앙과 양쪽 끝단 사이의 온도 편차를 감소시키기 위한 것이다.
즉, 배터리 셀의 양쪽 단부는 전극리드가 연결되어 있기 때문에 배터리 셀의 중앙 보다 높은 열을 발생시키며, 배터리 셀의 상면 중앙과 양쪽 단부 사이의 온도 편차를 감소시키기 위해 방열패들(140)를 더 포함한다.
이와 같은 방열패드(140)는 배터리 케이스(120)의 내면 양쪽에 각각 부착되고, 배터리 케이스(120)에 수용된 배터리 셀(110)의 상면 양쪽 단부가 지지되면서 배터리 셀(110)의 상면 양쪽 단부를 방열하며, 이에 따라 배터리 셀의 양쪽 단부의 방열성 증대를 통해 배터리 셀의 중앙과 양쪽 단부 사이의 온도 편차를 크게 감소시킬 수 있다.
한편, 배터리 케이스(120)의 내면 양쪽에 각각 부착된 방열패드(140)의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 마감패드(150)를 더 포함한다.
마감패드
마감패드(150)는 한 쌍의 방열패드(140) 사이의 상기 배터리 케이스(120) 내면에 부착되고, 한 쌍의 방열패드(140) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 특히 마감패드(150)는 한 쌍의 방열패드(140) 사이의 공간을 마감하며, 이에 따라 배터리 셀(110)이 한 쌍의 방열패드(140) 사이 공간에 유입되면서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법은 도 9 내지 도 13에 도시되어 있는 것과 같이, 배치단계, 수용단계, 준비단계 및 결합단계를 포함한다.
배치단계
배치단계는 배터리 셀(110)을 복수개 준비하고, 준비한 복수개의 배터리 셀(110)을 두께 방향으로 겹치게 배치하며, 겹치게 배치된 복수개의 배터리 셀(110)은 직렬 또는 병렬로 접촉되게 연결한다.
수용단계
수용단계는 하부가 개방된 배터리 케이스(120)의 내부에 겹친 복수개의 배터리 셀(110)을 수용한다. 이때 배터리 셀(110)은 전극리드가 배터리 케이스(120)의 길이방향 단부를 향하고, 세워진 상태로 수용한다.
한편, 수용단계는 상기 배터리 셀(110)의 상면 양쪽 끝단과 대응하는 상기 배터리 케이스(120)의 내면 양쪽 끝단에 방열패드(140)를 각각 부착하는 공정을 더 포함하며, 상기 방열패드(140)는 상기 배터리 셀(110)의 상면 양쪽 끝단에 대한 방열성을 높인다.
또한, 수용단계는 상기 방열패드(140) 사이의 상기 배터리 케이스(120) 내면에 마감패드(150)를 부착하는 공정을 더 포함하며, 상기 마감패드(150)는 한 쌍의 방열패드(140) 사이의 간격을 유지시키고, 한 쌍의 방열패드(140) 사이의 공간을 마감한다.
준비단계
준비단계는 커버 플레이트(131)를 준비하는 준비공정, 커버 플레이트(131)에 방열체를 구비하기 위한 수용홈을 성형하는 성형공정, 커버 플레이트(131)에 성형된 수용홈을 통해 방열체(132)를 제조하는 주입공정을 포함한다.
준비공정은 도 10을 참조하면, 배터리 케이스(120)의 개방된 하부와 대응하는 크기와 형태를 가진 커버 플레이트(131)를 준비한다.
성형공정은 도 11을 참조하면, 상기 커버 플레이트(131)의 일면(도 11에서 보았을 때 커버 플레이트의 상면)을 프레스로 가압하여 음각으로 형성된 제1 수용홈(131a)과 제2 수용홈(131b)을 성형한다.
여기서 제1 수용홈(131a)은 상기 커버 플레이트(131)의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되게 성형되며, 상기 제2 수용홈(131b)은 상기 제1 수용홈(131a)의 양측부에 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 길이방향으로 복수 열로 정렬되는 구조로 성형된다.
특히 상기 제2 수용홈(131b)은 상기 커버 플레이트(131)의 일면에 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되도록 성형된다. 이에 따라 상기 제2 수용홈(131b)에 구비되는 상기 제2 열전달 물질(132b)은 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조로 제조할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)이 지지되는 커버 플레이트(131)의 일면에 구비되는 방열체(132)를 구비한 방열부재(130)를 준비한다.
한편, 상기 성형공정은 제1 수용홈(131a)과 제2 수용홈(131b)을 연결되게 성형하며, 이에 따라 제1 수용홈(131a) 또는 제2 수용홈(131b)에 열전달 용액을 주입하더라도 다른 수용홈까지 열전달 용액을 투입할 수 있고, 그 결과 작업의 효율성을 높일 수 있다. 특히 제1 수용홈(131a) 및 제2 수용홈(131b)에 제조되는 제1 및 제2 열전달 물질(132a)(132b)을 일체로 연결되게 제조할 수 있어 방열성을 높일 수 있다.
한편, 상기 성형공정과 상기 주입공정 사이에는, 상기 제1 수용홈(131a)과 제2 수용홈(131b)을 제외한 상기 커버 플레이트(131)의 일면에 절연성을 가진 절연부재(133)를 부착하는 부착공정을 더 포함한다.
상기 부착공정은 도 12를 참조하면, 접착력을 가진 절연부재(133)를 상기 커버 플레이트(131)의 일면에 부착한다. 이때 절연부재(133)의 단부가 떨어지는 것을 방지하기 위해 절연부재(133)의 단부와 커버 플레이트(131) 사이에 코팅액을 도포하여 코팅층을 제조한다.
주입공정은 도 13을 참조하면, 상기 제1 수용홈(131a)과 상기 제2 수용홈(131b)에 열전달 용액(132c)을 주입하여 제1 열전달 물질(132a)과 제2 열전달 물질(132b)을 포함한 방열체(132)를 제조한다. 즉, 열전달 용액(132c)이 상기 제1 수용홈(131a)에 도포되고 응고됨에 따라 제1 열전달 물질(132a)이 제조되고, 열전달 용액(132c)이 상기 제2 수용홈(131b)에 도포되고 응고됨에 따라 제2 열전달 물질(132b)이 제조된다. 이때 상기 제1 수용홈(131a)과 상기 제2 수용홈(131b)는 연결되는 구조를 가지기 때문에 제1 열전달 물질(132a)과 제2 열전달 물질(132b)을 일체로 연결되게 제조할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 제조방법이 완료되면 도 2에 도시된 완제품 배터리 모듈(100)을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈]
본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 도 14에 도시되어 있는 것과 같이, 커버 플레이트(131)의 일면 중앙에 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 길이방향으로 연결되는 구조를 가진 제1 수용홈(131a)과, 상기 배터리 셀(110)의 두께 방향인 제1 수용홈(131a)의 양측에 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가진 제2 수용홈(131b)을 포함한다.
여기서 상기 제1 수용홈(131a)은 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 깊이가 점차 증대되게 구비되고, 이에 따라 상기 제1 수용홈(131a)에 구비되는 제1 열전달 물질(132a)은 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 높이가 점차 증대되는 구조를 가진다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 중앙에 배치된 배터리 셀(110)의 가운데에서 양쪽 끝단까지 방열성을 달리 적용할 수 있고, 그에 따라 배터리 케이스의 중앙에 배치되는 배터리 셀(110)의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈]
본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 도 15에 도시되어 있는 것과 같이, 커버 플레이트(131)의 일면 중앙에 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 길이방향으로 연결되는 구조를 가진 제1 수용홈(131a)과, 상기 배터리 셀(110)의 두께 방향인 제1 수용홈(131a)의 양측에 구비되고 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가진 제2 수용홈(131b)을 포함한다.
여기서 상기 제2 수용홈(131b)은 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 깊이가 점차 증대되게 구비되며, 이에 따라 상기 제2 수용홈(131b)에 구비되는 제2 열전달 물질(132b)은 상기 배터리 셀(110)의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 높이가 점차 증대되는 구조를 가진다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 배터리 케이스의 양쪽 단부에 배치된 배터리 셀(110)의 가운데에서 양쪽 끝단까지 방열성을 보다 세밀하게 조절할 수 있고, 그에 따라 배터리 케이스의 양쪽 단부에 배치되는 배터리 셀(110)의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
[부호의 설명]
100: 배터리 모듈
110: 배터리 셀
120: 배터리 케이스
130: 방열부재
131: 커버 플레이트
131a: 제1 수용홈
131b: 제2 수용홈
132: 방열체
132a: 제1 열전달 물질
132b: 제2 열전달 물질
133: 절연부재
140: 방열패드
150: 마감패드

Claims (13)

  1. 두께 방향으로 겹치게 배치되는 복수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀을 수용하되, 하부가 개방된 구조를 가진 배터리 케이스; 및
    상기 배터리 케이스의 하부에 결합되면서 상기 배터리 셀을 지지하는 커버 플레이트와, 상기 배터리 셀이 지지되는 상기 커버 플레이트의 일면에 구비되고 상기 배터리 셀에서 발생한 열을 방열하는 방열체를 구비한 방열부재를 포함하며,
    상기 방열체는, 상기 커버 플레이트의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되게 구비되는 제1 열전달 물질과, 상기 제1 열전달 물질의 양측부에 각각 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향을 따라 복수 열로 정렬되는 구조를 가지는 제2 열전달 물질을 포함하고,
    상기 제2 열전달 물질은, 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 방열성이 증대시키기 위해 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 정렬되는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트는, 일면 중앙에 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되는 구조를 가진 제1 수용홈과, 상기 배터리 셀의 두께 방향인 제1 수용홈의 양측에 구비되고 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가진 제2 수용홈을 포함하며,
    상기 제1 수용홈에는 제1 열전달 물질이 구비되고, 상기 제2 수용홈에는 상기 제2 열전달 물질이 구비되는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈은 연결되게 형성되면서 상기 제1 및 제2 열전달 물질을 일체로 연결시키는 배터리 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2 수용홈을 제외한 상기 커버 플레이트의 일면에는 절연성을 가진 절연부재가 구비되는 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 케이스의 내면 양쪽 끝단에는 상기 배터리 셀의 양쪽 끝단에서 발생하는 열을 방열하여 상기 배터리 셀의 중앙과 양쪽 끝단 사이의 온도 편차를 감소시키는 한 쌍의 방열패드가 각각 구비되는 배터리 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    한 쌍의 방열패드 사이의 상기 배터리 케이스 내면에는 한 쌍의 방열패드 사이의 공간을 마감하는 마감패드가 구비되는 배터리 모듈.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 수용홈은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 깊이가 점차 증대되게 구비되고,
    상기 제1 수용홈에 구비되는 제1 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 구비되는 배터리 모듈.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 셀의 중앙에 위치한 상기 제2 수용홈에서 상기 배터리 셀의 양쯕단에 위치한 상기 제2 수용홈으로 갈수록 깊이가 점차 증대되게 구비되고,
    상기 제2 수용홈에 구비된 복수의 제2 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 두께가 점차 증대되게 구비되는 배터리 모듈.
  9. 복수개의 배터리 셀을 두께 방향으로 겹치게 배치하는 배치단계;
    하부가 개방된 배터리 케이스의 내부에 겹친 복수개의 배터리 셀을 수용하는 수용단계;
    커버 플레이트와, 상기 배터리 셀이 지지되는 커버 플레이트의 일면에 구비되는 방열체를 포함한 방열부재를 준비하는 준비단계;
    상기 방열부재의 커버 플레이트를 상기 배터리 케이스의 하부에 결합하고, 상기 방열체를 상기 배터리 셀에 지지시키는 결합단계를 포함하며,
    상기 준비단계는, 커버 플레이트를 준비하는 준비공정, 상기 커버 플레이트의 일면을 프레스로 가압하여 제1 수용홈과 제2 수용홈을 성형하는 성형공정, 상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈에 열전달 용액을 주입하여 방열체를 제조하되, 상기 방열체는 상기 제1 수용홈에 형성되는 제1 열전달 물질과, 상기 제2 수용홈에 형성되는 제2 열전달 물질을 포함하는 주입공정을 포함하고,
    상기 성형공정에서 제1 수용홈은 상기 커버 플레이트의 일면 중앙에 상기 배터리 셀의 길이방향으로 연결되게 성형되고, 상기 제2 수용홈은 상기 제1 수용홈의 양측부에 구비되고 상기 배터리 셀의 길이방향으로 복수 열로 정렬되는 구조로 성형되며,
    상기 제2 수용홈은 상기 커버 플레이트의 일면에 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되도록 성형되고,
    상기 제2 수용홈에 구비되는 상기 제2 열전달 물질은 상기 배터리 셀의 중앙에서 양쪽 끝단으로 갈수록 간격이 점차 좁아지게 배열되는 구조를 가지는 배터리 모듈 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 성형공정은 제1 수용홈과 제2 수용홈을 연결되게 성형하며,
    상기 주입공정은 상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈이 연결됨에 따라 제1 열전달 물질과 제2 열전달 물질이 일체로 연결된 방열체를 제조하는 배터리 모듈 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 성형공정과 상기 주입공정 사이에는, 상기 제1 수용홈과 제2 수용홈을 제외한 상기 커버 플레이트의 일면에 절연성을 가진 절연부재를 부착하는 부착공정을 더 포함하는 배터리 모듈 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 수용단계는, 상기 배터리 셀의 양쪽 끝단과 대응하는 상기 배터리 케이스의 내면 양쪽 끝단에 방열성을 가진 방열패드를 각각 부착하는 공정을 더 포함하는 배터리 모듈 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 수용단계는, 상기 방열패드 사이의 상기 배터리 케이스 내면에 마감패드를 부착하는 공정을 더 포함하는 배터리 모듈 제조방법.
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