JP2015510673A - 安全性が向上した電池セルアセンブリ及びそれを含む電池モジュール - Google Patents

安全性が向上した電池セルアセンブリ及びそれを含む電池モジュール Download PDF

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Abstract

本発明は、電気的に接続されている多数個の電池セルが積層されている電池セルアセンブリであって、前記電池セルは、一つまたは２つ以上の単位で、電極端子を除外した両側面が取り囲まれた状態でセルハウジング部材内に装着されており、少なくとも２つのセルハウジング部材の一面または両面には、電池セルの膨張時に電池セルの本体の一部をセルハウジング部材の外部に露出させることができる膨張開放部が形成されており、少なくとも２つ以上の膨張開放部が互いに対面するように電池セルが積層されていることを特徴とする電池セルアセンブリ、及びそれを含む電池モジュールに関する。

Description

本発明は、安全性が向上した電池セルアセンブリ及びそれを含む電池モジュールに係り、より詳細には、電気的に接続されている多数個の電池セルが積層されている電池セルアセンブリであって、前記電池セルは、一つまたは２つ以上の単位で、電極端子を除外した両側面が取り囲まれた状態でセルハウジング部材内に装着されており、少なくとも２つのセルハウジング部材の一面または両面には、電池セルの膨張時に電池セルの本体の一部をセルハウジング部材の外部に露出させることができる膨張開放部が形成されており、少なくとも２つ以上の膨張開放部が互いに対面するように電池セルが積層されていることを特徴とする電池セルアセンブリ、及びそれを含む電池モジュールに関する。
近年、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ ＨＥＶ）などの動力源、または余剰電力を貯蔵した後、必要に応じて使用する電力貯蔵装置としても注目されている。
小型モバイル機器には、デバイス１台当たり一つから四つの電池セルが使用される一方、自動車などのような中大型デバイスには、高出力大容量の必要性によって、多数の電池セルを電気的に接続した中大型電池モジュールが使用される。
電池モジュールは、可能な限り小型及び軽量で製造されることが好ましいので、高い集積度で充積することができ、容量に比べて重量の小さい角形電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。特に、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として使用するパウチ型電池は、重量が軽く、製造コストが低いという利点により、最近多くの関心を集めている。
一方、電池モジュールは、多数の電池セルが組み合わされた構造となっているので、一部の電池セルが過充電、過放電される場合、電解液の分解による多量のガスが発生しながらケースが膨らむ、いわゆるスウェリング現象が生じ、このようなスウェリング現象は、密封されたケース内部に高圧を誘発しながら、電解液分解をさらに促進して爆発を起こすことがある。さらに、このような一部の電池セルでの作動異常は、他の電池セルに連鎖反応を誘発することがあり、それによる発火及び爆発は大型事故を招くことがある。
したがって、二次電池には、過充電、過放電、過電流時に電流を遮断する保護回路、温度上昇時に抵抗が大きく増加して電流を遮断するＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ）、ガス発生による圧力上昇時に電流を遮断したりガスを排気したりする安全ベントなどの安全システムが備えられている。また、多数の電池モジュールが組み合わされた構造となっているマルチ−セル構造の中大型電池パックには、過放電、過充電、過電流などから電池セルを保護するためのヒューズ、バイメタル、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などの安全システムが備えられている。
しかし、ＰＴＣ素子またはＢＭＳなどの安全システムの誤作動の可能性が存在し、中大型電池パックの異常発生時に電池パックと外部デバイスとの電気的接続を遮断する方法として主に使用されるＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）方式は、最外郭に位置した電池モジュールまたは電池セルが異常に作動する場合にのみ作動するように構成されているため、最外郭の電池モジュールまたは電池セルが正常に作動する場合には、所望の効果を発揮しにくいという問題がある。
また、最外郭の電池モジュールまたは電池セルでスウェリングが発生する場合にも、電池モジュールまたは電池セル本体の一部を外部に露出させることができる空間が必然的に確保されなければならないため、体積当たりの容量を向上させるのに限界がある。
したがって、上記のような問題点を解決しながら電池モジュール及び電池パックの安全性を根本的に担保することができる新規な構造の電池セルアセンブリに関する技術が非常に必要な実情である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本出願の発明者らは、鋭意研究と様々な実験を重ねた結果、異常な作動状態で、スウェリングによる電池セル内部の膨張力が、隣接して側面積層されている電池セルの間において反対方向に作用して、前記電池セル間の電気的接続部位を破裂させる場合、作動信頼性及び安全性を向上させると同時に、前記電気的接続部位の破裂に十分な力を得ることができることを確認し、本発明を完成するに至った。
上記目的を達成するために、本発明に係る電池セルアセンブリは、電気的に接続されている多数個の電池セルが積層されており、前記電池セルは、一つまたは２つ以上の単位で、電極端子を除外した両側面が取り囲まれた状態でセルハウジング部材内に装着されており、少なくとも２つのセルハウジング部材の一面または両面には、電池セルの膨張時に電池セルの本体の一部をセルハウジング部材の外部に露出させることができる膨張開放部が形成されており、少なくとも２つ以上の膨張開放部が互いに対面するように電池セルが積層されていることを特徴とする。
本発明に係る電池セルアセンブリは、少なくとも２つのセルハウジング部材の一面または両面に形成されている少なくとも２つの膨張開放部が互いに対面するように電池セルが積層されているので、セルハウジング部材に装着されている一つまたは２つ以上の電池セルが異常に作動して、電池セルの本体の一部が膨張開放部を通じて外部に露出される場合、スウェリングによる膨張力がセルハウジング部材間の距離以上の大きさで互いに反対方向に作用する結果、隣接して積層されたセルハウジング部材内に装着された電池セル間の電気的接続を断電させることができる。このとき、前記の電気的接続は、後述するように、直列接続または並列接続であってもよい。
前述したように、一部の電池セルの異常な作動異常は他の電池セルに連鎖反応を誘発するようになり、前記の電気的接続の断電効果は、隣接して積層されているセルハウジング部材に装着された電池セルの間で連続的に発生するので、本発明に係る電池セルアセンブリは、従来に比べて安全性及び作動信頼性を向上させることができる。
上述したように、セルハウジング部材内には一つの電池セルが装着されてもよく、２つ以上の電池セルが装着されてもよい。２つ以上の電池セルがセルハウジング部材内に装着されている構造の電池セルの組み合わせを単位モジュールと定義することができる。
前記電池セルは、様々な方式で電気的接続が可能であり、例えば、並列接続はバスバーを用いて、直列接続はインターバスバーを用いて電気的接続されていてもよい。
セルハウジング部材内に一つの電池セルが装着されている場合、前記電池セルは、インターバスバーを用いて互いに直列接続された積層構造を有することが好ましいが、バスバーを用いて並列接続された積層構造を含むことを排除するものではない。
但し、並列接続された積層構造の場合には、並列接続された電池セルの間、すなわち、セルハウジング部材相互間の電池セルの間を直列接続することが好ましく、前記直列接続はインターバスバーを用いることができる。
同様に、セルハウジング部材内に２つ以上の電池セルが装着されている場合、前記２つ以上の電池セルは、直列接続または並列接続されていてもよく、また、セルハウジング部材相互間の電池セルは、並列接続または直列接続されていてもよい。
本発明の具体的な実施例において、セルハウジング部材内に、電池セルは、バスバーを用いて並列接続された状態で装着されており、このようなセルハウジング部材相互間の電池セルはインターバスバーを用いて直列接続されていてもよい。
電池セルの異常な作動状態で、電池セルのスウェリングによる膨張力は膨張開放部に集中するので、前記のインターバスバーまたはバスバー及びインターバスバーは破裂しながら断電がなされる。
これと関連して、本出願の発明者らは、上記のように電池セルの直列接続と並列接続が組み合わされている場合、従来の最外郭の電池モジュールまたは電池セルの直列接続部位を破裂させることができる大きさで一方向に作用するスウェリングによる膨張力のみでは直列接続部位と並列接続部位を同時に破裂させることが難しいことを確認した。したがって、本発明に係る電池セルアセンブリは、特に、直列接続と並列接続が組み合わされた場合、従来の構造に比べて向上した安全性及び作動信頼性を発揮する。
前記膨張開放部は、最上段及び最下段のセルハウジング部材を除外した、一部または全てのセルハウジング部材の両面に形成されていてもよく、最下段及び最上段のセルハウジング部材を除外した全てのセルハウジング部材の両面に膨張開放部がそれぞれ形成されていることが好ましい。
このとき、最上段のセルハウジング部材の下面及び最下段のセルハウジング部材の上面に膨張開放部が形成されていてもよく、セルハウジング部材の両面に形成されている膨張開放部、すなわち、上面（または下面）に形成されている膨張開放部と下面（または上面）に形成されている膨張開放部とは互いに斜線構図をなしてもよく、上面（または下面）に形成されている膨張開放部と下面（または上面）に形成されている膨張開放部とは互いに対面していてもよい。
対面する一対の膨張開放部は、隣接する他の一対の膨張開放部と斜線配置されていてもよく、対面していてもよい。
ここで、上面、下面は、一つのセルハウジング部材において、ある一面とこれに対応する他面を例示的に表現したもので、上面または下面のみで制限して解釈されるものではない。
前記膨張開放部の形状は多様にすることができ、例えば、電池セルが膨張していない状態でも電池セルの本体の一部が露出される開口の形状でセルハウジング部材に形成されていてもよく、または電池セルの膨張時に破断しながら電池セルの本体の一部が露出されるようにノッチ溝の形状でセルハウジング部材に形成されていてもよい。
上記のいずれの場合にも、電池セルの膨張時にバスバーまたはインターバスバー、すなわち、電極端子連結部位が破裂しながら断電がなされるように、前記膨張開放部は、前記電極端子連結部位に近接した位置のセルハウジング部材上に形成されていることが好ましく、具体的には、セルハウジング部材の中心を基準として電極端子連結部位側に偏向して位置していてもよい。
このとき、前記膨張開放部は、電極端子連結部位に近接した位置からセルハウジング部材の一面の全体面積の１０〜５０％の範囲の面積で形成されていることがより好ましい。
ここで、“前記膨張開放部が、セルハウジング部材上の一面の全体面積の５０％の範囲の面積で形成されている”ということは、前記セルハウジング部材の中心を中心として一側面、例えば、左側面の全部、または右側面の全部又はほぼ全部に開口のような膨張開放部が形成されていることを意味する。
前記電池セルは、金属層と樹脂層を含むラミネートシートの電池ケース内に電極組立体を装着し、電極組立体収納部の外周面に沿って電池ケースを熱融着してシーリング部を形成した構造の電池セル、いわゆるパウチ型電池セルであってもよく、前記セルハウジング部材は、互いに結合する一対の第１及び第２セルハウジングからなっていてもよい。
好ましくは、隣接して積層されている第１電池セルまたは第１単位モジュールの第１セルハウジングの外面、及び第２電池セルまたは第２単位モジュールの第２セルハウジングの外面には、膨張開放部を除外した部位に冷媒流路形成のための突起が形成されていてもよい。このとき、前記突起は、互いに対応する位置に形成されている。
前記電池セルは、小型デバイスの電源として使用できるだけでなく、多数の電池セル、すなわち、電池セルアセンブリを含む中大型電池モジュールに単位電池としても好ましく使用することができる。
また、本発明は、前記電池モジュールを中大型デバイスの電源として含む電池パックを提供しており、前記中大型デバイスは、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＰＨＥＶ）などを含む電気車及び電力貯蔵装置などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
このような中大型デバイスの構造及び作製方法は、当業界において公知であるので、本明細書ではそれについての詳細な説明を省略する。
本発明の一つの実施例によってセルハウジング部材の内部に装着された電池セルの平面図である。 本発明の一つの実施例によってセルハウジング部材の内部に装着された電池セルの背面図である。 本発明の一つの実施例によってセルハウジング部材の内部に２つの電池セルが装着された構造の単位モジュールを模式的に示す側面図である。 図３の単位モジュールの構造において、電池セルが異常に作動する場合を模式的に示す側面図である。 図３の単位モジュールを膨張開放部が互いに対面するように積層した積層構造を模式的に示す側面図である。 図５の構造において電池セルが異常に作動する場合を模式的に示す側面図である。 他の一つの単位モジュールの積層構造において、電池セルが異常に作動する場合を模式的に示す側面図である。
以下、図面を参照して本発明をさらに詳述するが、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
図１は、本発明の一つの実施例によってセルハウジング部材の内部に装着された電池セルの平面図であり、図２は、本発明の一つの実施例によってセルハウジング部材の内部に装着された電池セルの背面図である。
図１及び図２を共に参照すると、電極端子１１０，１２０が互いに反対方向に形成されている電池セル１００の両側面は、セルハウジング部材で取り囲まれている。このようなセルハウジング部材は、互いに結合する一対の第１ハウジング２００ａ及び第２ハウジング２００ｂからなっており、第１ハウジング２００ａの外面には、膨張開放部２７０を除外した部位に冷媒流路形成のための突起２１０ａ，２２０ａが形成され、第２ハウジング２００ｂの外面には冷媒流路形成のための突起２１０ｂ，２２０ｂ，２３０ｂが形成されている。
膨張開放部２７０は、電池セル１００が膨張していない状態でも電池セル１００の本体の一部が露出される開口の形状に形成されており、セルハウジング部材の全体面積の約４０％の面積でセルハウジング部材の中心を基準として右側面に形成されている。
図３は、本発明の一つの実施例によってセルハウジング部材の内部に２つの電池セルが装着された単位モジュールの構造を模式的に示す側面図であり、図４は、図３の単位モジュール構造において、電池セルが異常に作動する場合を模式的に示す側面図であり、図５は、図３の単位モジュールを膨張開放部が互いに対面するように積層した積層構造を模式的に示す側面図であり、図６は、図５の構造において電池セルが異常に作動する場合を模式的に示す側面図である。
図３乃至図６を共に参照すると、電極端子１１０，１２０が互いに反対方向に形成されている一つの電池セルと、電極端子１１１，１２１が互いに反対方向に形成されている他の一つの電池セルとは、並列接続３１０，３２０された状態で、一つのセルハウジング内に装着されている。
セルハウジング部材は、互いに結合する一対の第１ハウジング２００ａ及び第２ハウジング２００ｂからなっており、第１ハウジング２００ａの外面には、膨張開放部２７０を除外した部位に冷媒流路形成のための突起２１０ａ，２２０ａ，２３０ａ，２５０ａが形成され、第２ハウジング２００ｂの外面には、冷媒流路形成のための突起２１０ｂ，２２０ｂ，２３０ｂ，２４０ｂ、２５０ｂが形成されている。
電池セルアセンブリ６００は、図３の単位モジュール４００、すなわち、２以上の電池セルがセルハウジング部材内に装着されている構造のような構造の単位モジュール４００，４０１，４０２が互いに直列接続５１０，５２０された状態で、膨張開放部２７１，２７０が互いに対面するように積層されており、セルハウジングの外面の突起が、膨張開放部２７０，２７１を除いては、互いに対応する位置に形成されているので、積層された単位モジュール４００，４０１，４０２の間に冷媒流路が形成される。
単位モジュール４０１，４０２は、単位モジュール４００と同様に、電極端子が互いに反対方向に形成されている２つの電池セルが並列接続３１１，３２１，３１２，３２２された状態で、一つのセルハウジング部材内に装着されている。
図４及び図６を共に参照すると、電池セルが異常に作動する場合には、互いに対面する膨張開放部２７０，２７１を通じて電池セルの本体の一部が外部に露出され、これによって、単位モジュール４００，４０１間の距離が離隔しながら、直列接続５２０が破裂し、電池セルアセンブリ６００は断電される。
図７は、電池セルが異常に作動する場合の更に他の実施例を模式的に示す側面図であり、これを参照すると、セルハウジング部材４００の上面及び下面には、膨張開放部２７０，２７２が斜線構図をなしながら形成されており、セルハウジング部材４０２の上面及びセルハウジング部材４０１の下面にはそれぞれ膨張開放部２７３，２７１が形成されており、一対の膨張開放部２７０，２７１と他の一対の膨張開放部２７２，２７３とは、セルハウジング部材４００を挟んで斜線配置されている。
セルハウジング部材４０２は、最下端に位置したセルハウジング部材であって、モジュールケース（図示せず）に固定されている。
単位モジュール４００，４０２内の電池セルが異常に作動する場合、膨張圧力が互いに対面する膨張開放部２７２，２７３に集中し、膨張開放部２７２，２７３を通じて電池セルの本体の一部が外部に露出されることによって、単位モジュール４００，４０２間の距離が離隔しながら、直列接続５１０が破裂し、電池セルアセンブリ６００は断電される。
＜実施例１＞
ＬｉＣｏＯ２：Ｓｕｐｅｒ−Ｐ：ＰＶｄＦの量が９５：２．５：２．５になるように計量した後、ＮＭＰに入れ、ミキシング（ｍｉｘｉｎｇ）して正極スラリーを製造し、２０μｍの厚さのアルミニウムホイルに前記正極スラリーを２００μｍの厚さでコーティングした後、圧延及び乾燥して、電極を製造した。
黒鉛：Ｓｕｐｅｒ−Ｐ：ＳＢＲ／ＣＭＣの量が９６：１．５：２．５になるように計量した後、水に入れ、ミキシング（ｍｉｘｉｎｇ）して負極スラリーを製造し、１０μｍの厚さの銅ホイルに前記負極スラリーをコーティングした後、圧延及び乾燥して、負極を製造した。
正極と負極との間に分離膜が介在している構造の電極組立体を、金属層と樹脂層を含むラミネートシートの電池ケース内に装着し、電解質としてＬｉＰＦ６が１モル溶解しているカーボネート電解液に含浸させた後、電極組立体収納部の外周面に沿って電池ケースを熱融着してシーリング部を形成した構造のパウチ型電池セルを作製した。
＜実施例２＞
実施例１のパウチ型電池セルのうち一部のパウチ型電池セルを、４５℃の温度条件、１．０Ｃ充電条件及び１．０Ｃ放電条件下で、１００回充放電した。
＜実施例３＞
２つのパウチ型電池セルを並列接続した状態でセルハウジング部材内に装着して、単位モジュールを作製した。
複数個の単位モジュールを直列接続した状態で積層して、本発明に係る電池セルアセンブリを作製した。
最上段の単位モジュールは下面に膨張開放部が形成され、最上段の単位モジュールに隣接して積層されている単位モジュールの上面に膨張開放部が形成されており、膨張開放部は互いに対面するようにした。
最上段の単位モジュール及び最上段の単位モジュールに隣接して積層されている単位モジュールを、実施例２のパウチ型電池で構成した。
最上段の電池セル及び最上段の単位モジュールを除外した残りの単位モジュールは、実施例１のパウチ型電池で構成した。
＜実施例４＞
２つのパウチ型電池セルを並列接続した状態でセルハウジング部材内に装着して、単位モジュールを作製した。
複数個の単位モジュールを直列接続した状態で積層して、本発明に係る電池セルアセンブリを作製した。
最上段の単位モジュールは下面に膨張開放部が形成され、最下段の単位モジュールは上面に膨張開放部が形成されるようにした。
最上段及び最下段の単位モジュールを除外した残りの単位モジュールは、上面と下面の両方に膨張開放部が形成され、上面と下面に形成されている膨張開放部は斜線構図をなすようにした。
対面する一対の膨張開放部は、隣接する一対の膨張開放部と斜線配置されるようにした。
全ての単位モジュールを実施例２のパウチ型電池セルで構成した。
＜実施例５＞
２つのパウチ型電池セルを並列接続した状態でセルハウジング部材内に装着して、単位モジュールを作製した。
複数個の単位モジュールを直列接続した状態で積層して、本発明に係る電池セルアセンブリを作製した。
最上段の単位モジュールは下面に膨張開放部が形成され、最下段の単位モジュールは上面に膨張開放部が形成されるようにした。
最上段及び最下段の単位モジュールを除外した残りの単位モジュールは、上面と下面の両方に膨張開放部が形成され、上面と下面に形成されている膨張開放部は斜線構図をなすようにした。
対面する一対の膨張開放部は、隣接する一対の膨張開放部と斜線配置されるようにした。
最上段及び最下段の単位モジュールを除外した残りの単位モジュールのうち一つを実施例２のパウチ型電池セルで構成し、他の単位モジュールは実施例１のパウチ型電池セルで構成した。
＜比較例１＞
２つのパウチ型電池セルを並列接続した状態でセルハウジング部材内に装着して、単位モジュールを作製した。
複数個の単位モジュールを直列接続した状態で積層して、本発明に係る電池セルアセンブリを作製した。
最上段の単位モジュールの上面にのみ膨張開放部が形成されるようにした。
最上段の単位モジュール及び最上段の単位モジュールと隣接して積層されている単位モジュールを、実施例２のパウチ型電池で構成した。
最上段の電池セル及び最上段の単位モジュールを除外した残りの単位モジュールは、実施例１のパウチ型電池で構成した。
＜比較例２＞
２つのパウチ型電池セルを並列接続した状態でセルハウジング部材内に装着して、単位モジュールを作製した。
複数個の単位モジュールを直列接続した状態で積層して、本発明に係る電池セルアセンブリを作製した。
最上段の単位モジュールの上面にのみ膨張開放部が形成されるようにした。
全ての単位モジュールを実施例２のパウチ型電池セルで構成した。
＜比較例３＞
２つのパウチ型電池セルを並列接続した状態でセルハウジング部材内に装着して、単位モジュールを作製した。
複数個の単位モジュールを直列接続した状態で積層して、本発明に係る電池セルアセンブリを作製した。
最上段の単位モジュールの上面にのみ膨張開放部が形成されるようにした。
最上段及び最下段の単位モジュールを除外した残りの単位モジュールのうち一つを実施例２のパウチ型電池セルで構成し、他の単位モジュールは実施例１のパウチ型電池セルで構成した。
＜実験例１＞
実施例３乃至５及び比較例１乃至３を、４５℃の温度条件、１．０Ｃ充電条件及び１．０Ｃ放電条件下で充放電を繰り返した。下記表１に結果を示す。
Figure 2015510673
上記表１を参照すると、本発明に係る実施例３、４、５は、最上段の単位モジュールの上面にのみ膨張開放部を形成した比較例１、２、３に比べて短時間内に断電されたことがわかる。
比較例１、２、３の場合、最上段の単位モジュールを構成する電池セル間の並列接続部位のみが破断され、他の単位モジュールとの電気的接続は相変らず維持された。
実施例４と比較例２を比較すると、比較例２は、最上段の単位モジュールを構成する電池セルの並列接続部位を破断する力が足りないため断電がなされなかったが、実施例４の場合、電池セルの膨張力が集中して短時間内に断電されたことがわかる。
実施例５と比較例３を比較すると、本発明に係る電池セルアセンブリは、最外郭の単位モジュールを除いて、積層されている単位モジュールを構成する電池セルのいずれか一つが異常に作動する場合にも安全性を確保することができることを確認した。
本発明に係る電池セルアセンブリは、前記膨張開放部が少なくとも２つのセルハウジング部材の一面または両面に形成されており、少なくとも２つの膨張開放部が互いに対面するように電池セルが積層される構造となっているので、セルハウジング部材相互間の隔離距離以上にのみ斥力が作用すれば、セルハウジング部材相互間の電池セルの電気的接続部位を破裂させて断電をなすことができるので、従来に比べて迅速な断電効果を得ることができる。
また、電気的接続部位の破断による断電効果が、最外郭の単位モジュールに内蔵されている電池セルの異常作動にのみ依存するものではなく、側面積層されたそれぞれの電池セルの異常な作動によっても得られるので、従来に比べて安全性及び作動信頼性を向上させることができる。
１００ 電池セル
１１０，１２０ 電極端子
２００ａ 第１ハウジング
２００ｂ 第２ハウジング
２７０ 膨張開放部
２１０ａ，２２０ａ，２１０ｂ，２２０ｂ，２３０ｂ 突起

Claims (21)

  1. 電気的に接続されている多数個の電池セルが積層されている電池セルアセンブリであって、前記電池セルは、一つまたは２つ以上の単位で、電極端子を除外した両側面が取り囲まれた状態でセルハウジング部材内に装着されており、少なくとも２つのセルハウジング部材の一面または両面には、電池セルの膨張時に電池セルの本体の一部をセルハウジング部材の外部に露出させることができる膨張開放部が形成されており、少なくとも２つ以上の膨張開放部が互いに対面するように電池セルが積層されていることを特徴とする、電池セルアセンブリ。
  2. 前記セルハウジング部材内に装着されている２つ以上の電池セルは、並列接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  3. 前記セルハウジング部材相互間の電池セルは、直列接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  4. 前記膨張開放部は、電池セルが膨張していない状態でも電池セルの本体の一部が露出される開口の形状でセルハウジング部材に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  5. 前記膨張開放部は、電池セルの膨張時に破断しながら電池セルの本体の一部が露出されるように、ノッチ溝の形状でセルハウジング部材に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  6. 前記膨張開放部は、電池セルの膨張時に電極端子連結部位が破裂しながら断電がなされるように、前記電極端子連結部位に近接した位置のセルハウジング部材上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  7. 前記膨張開放部は、セルハウジング部材の中心を基準として電極端子連結部位側に偏向して位置していることを特徴とする、請求項６に記載の電池セルアセンブリ。
  8. 前記膨張開放部は、電極端子連結部位に近接した位置からセルハウジング部材の一面の全体面積の１０〜５０％の範囲の面積で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  9. 前記セルハウジング部材のうち最上段に位置するセルハウジング部材は、下面に膨張開放部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  10. 前記セルハウジング部材のうち最下段に位置するセルハウジング部材は、上面に膨張開放部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  11. 前記セルハウジング部材のうち最上段及び最下段に位置するセルハウジング部材を除外した全てのセルハウジング部材のそれぞれは、両面に膨張開放部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  12. 前記セルハウジング部材の両面に形成されている膨張開放部は斜線構図をなしていることを特徴とする、請求項１１に記載の電池セルアセンブリ。
  13. 前記セルハウジング部材の両面に形成されている膨張開放部は対面していることを特徴とする、請求項１１に記載の電池セルアセンブリ。
  14. 対面する一対の膨張開放部は、隣接する他の一対の膨張開放部と斜線配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  15. 対面する一対の膨張開放部は、隣接する他の一対の膨張開放部と対面していることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  16. 前記セルハウジング部材は、互いに結合する一対の第１及び第２セルハウジングからなっており、隣接して積層されている第１電池セルの第１セルハウジングの外面及び第２電池セルの第２セルハウジングの外面には、膨張開放部を除外した部位に冷媒流路形成のための突起が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  17. 前記突起は、互いに対応する位置に形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の電池セルアセンブリ。
  18. 前記電池セルは、金属層と樹脂層を含むラミネートシートの電池ケース内に電極組立体を装着し、電極組立体収納部の外周面に沿って電池ケースを熱融着してシーリング部を形成した構造の電池セルであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルアセンブリ。
  19. 請求項１に記載の電池セルアセンブリを含むことを特徴とする、電池モジュール。
  20. 請求項１９に記載の電池モジュールを含むことを特徴とする、電池パック。
  21. 請求項２０に記載の電池パックを電源または動力源として使用する、中大型デバイス。
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