JP2018530896A - バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、自動車 - Google Patents

バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、自動車 Download PDF

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Abstract

本発明は、バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車に関する。本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、相互に対面して少なくとも一方向に並んで配置される複数のバッテリーセルと、複数の前記バッテリーセルの下部に位置する冷却プレートと、前記冷却プレートに前記バッテリーセルの熱を伝達し、前記バッテリーセルに接着される熱伝達テープとを含む。

Description

本発明は、複数の二次電池を有するバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車に関し、より具体的には、バッテリーセルを冷却できるバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車に関する。
本出願は、２０１６年５月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００６７４６９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用電子機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車またはハイブリッド自動車、電力貯蔵装置などに適用されている。
電気自動車などに適用されるバッテリーパックは、高出力を得るため、複数のバッテリーセルを含む多数のバッテリーモジュールを連結した構造を有している。そして、それぞれのバッテリーセルは、電極組立体であって、正極及び負極集電体、セパレータ、活物質、電解液などを含み、構成要素同士の電気化学的反応によって充放電を繰り返すことができる。
一方、近年、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高まるにつれて、多数の二次電池が直列または並列で連結された多数のバッテリーモジュールを集合させたマルチモジュール構造のバッテリーパックに対する需要が伸びている。
マルチモジュール構造のバッテリーパックは、多数の二次電池が狭い空間に密集した形態で製造されるため、各二次電池から発生する熱を容易に放出することが重要である。二次電池の充電／放電の過程では電気化学的反応によって熱が発生する。充放電過程で発生したバッテリーモジュールの熱が効果的に除去されなければ、熱蓄積が起き、それによってバッテリーモジュールの劣化が促進され、場合によっては発火または爆発につながる恐れがある。
したがって、高出力大容量のバッテリーモジュール及びそれを装着したバッテリーパックには、それに内蔵されているバッテリーセルを冷却する冷却装置が必ず必要となる。
一般に、冷却装置としては代表的に空冷式と水冷式の２つが挙げられるが、漏電や二次電池の防水問題などのため空冷式が水冷式より広く用いられている。
１つの二次電池セルによって生産可能な電力は大きくないため、商用化されたバッテリーモジュールは、一般に、モジュールケース内に複数のバッテリーセルを必要な数ほど積層してパッケージングする。そして、それぞれのバッテリーセルにおける電気生産過程で発生した熱を冷却して二次電池の温度を適正に維持するため、バッテリーセル同士の間に放熱部材としてバッテリーセルの面積に対応する複数の冷却フィンを挿入する。それぞれのバッテリーセルから熱を吸収した複数の冷却フィンは、１つの冷却プレートに連結されて冷却プレートに熱を伝達する。冷却プレートは冷却フィンから伝達された熱をヒートシンクに伝達し、ヒートシンクは冷却水または冷却空気によって冷却される。
一般に、バッテリーセルと冷却フィンとの結合のとき、接触界面間の熱抵抗を最小化できる熱伝達物質を界面に適用してバッテリーセルと冷却フィンとを接着させる。ただし、このような物質を使用して冷却フィンとバッテリーセルとを結合するとき、これらを接着させる熱伝達物質を使用することで材料費及び工程費が増加する。また、熱伝達物質をバッテリーセル及び冷却フィンの面積に均一に塗布し難いため、乾燥後、接触面の不均一によって冷却性能が減少することがある。また、バッテリーセルに膨れ（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が生じた場合は接触面離脱によって冷却性能が低下し、バッテリーセルを長期間使用したときは接触界面が分離するという問題がある。
本発明は、上述した問題を解決するため、バッテリーセルの冷却効率を向上できるバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車を提供することを目的とする。
また、本発明は、バッテリーセル同士の間に冷却フィンを設けなくても、バッテリーセルを冷却できるバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、外部の衝撃からバッテリーセルを保護できるバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車を提供することをさらに他の目的とする。
本発明は、上記の目的に制限されず、言及されていない他の目的は下記する記載によって当業者に明確に理解できるであろう。
本発明は、複数のバッテリーセルを有するバッテリーモジュールを提供する。
本発明の一実施例によれば、前記バッテリーモジュールは、相互に対面して少なくとも一方向に並んで配置される複数のバッテリーセルと、複数の前記バッテリーセルの下部に位置する冷却プレートと、前記冷却プレートに前記バッテリーセルの熱を伝達し、前記バッテリーセルに接着される熱伝達テープとを含むことができる。
一実施例によれば、前記熱伝達テープは、一面及び他面がそれぞれ相異なる前記バッテリーセルに面接触し、前記バッテリーセルを接着させる接着部、及び前記バッテリーセルのエッジ部と前記冷却プレートとの間に位置する緩衝部を含むことができる。
一実施例によれば、前記緩衝部は内部に緩衝空間を有し得る。
一実施例によれば、前記冷却プレートはアルミニウム材質からなり、前記熱伝達テープはグラファイトを含む材質からなり得る。
一実施例によれば、前記緩衝部は、前記バッテリーセルのうちいずれか１つのバッテリーセルのエッジ部に接触する第１傾斜面と、前記いずれか１つのバッテリーセルに隣接するもう１つのバッテリーセルのエッジ部に接触し、一端が前記第１傾斜面に連結される第２傾斜面と、前記冷却プレートに接触し、両端が前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面にそれぞれ連結される水平面とを含み、前記第１傾斜面、前記第２傾斜面及び前記水平面は相互に組み合わせられて内部に前記緩衝空間を形成することができる。
一実施例によれば、前記冷却プレートは、上部に前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面が位置し、前記水平面に接触して、複数の前記バッテリーセルが配置される方向に対して垂直な方向に突出する複数の突出部と、隣接する前記突出部同士の間に位置し、前記バッテリーセルのエッジ部が収容される複数の収容部とを有し得る。
一実施例によれば、前記突出部は両側端から中央に向かって上向きに傾斜する形状を有し、前記接着部は前記突出部の上部に位置することができる。
一実施例によれば、前記緩衝部は、前記バッテリーセルのエッジ部及び前記冷却プレートに接触する面に接着面を有し得る。
一実施例によれば、前記緩衝空間に対面する前記緩衝部の面は非接着面であり得る。
一実施例によれば、前記緩衝空間に対面する前記緩衝部の面は、前記接着部の接着面より弱い接着力を有し得る。
一実施例によれば、前記バッテリーモジュールは、内部に冷却流体が流れ、前記冷却プレートと熱交換するヒートシンクをさらに含むことができる。
一実施例によれば、前記バッテリーセルの面に接触する前記接着部は、前記バッテリーセルより小さい面積を有し得る。
本発明は、上述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができる。
本発明は、上述したバッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
本発明の一実施例によれば、バッテリーセル同士を熱伝導率の良い熱伝達テープを用いて付着し、バッテリーセル同士の接着性及びバッテリーセルの冷却効率を向上させることができる。
また、本発明の一実施例によれば、バッテリーセルのエッジ部と冷却プレートとの間に緩衝部を設け、外部の衝撃からバッテリーセルを保護することができる。
また、本発明の一実施例によれば、バッテリーセルのエッジ部と冷却プレートとの間に緩衝部を設け、バッテリーセルの内部に膨れが生じたとき、バッテリーセルを保護することができる。
また、本発明の一実施例によれば、バッテリーモジュールに熱伝達テープを用いることで、バッテリーモジュールの重量を最小化することができる。
また、本発明の一実施例によれば、バッテリーモジュールに熱伝達テープを用いることで製造工程を簡単にし、バッテリーセル同士の固定性を向上させることができる。
また、本発明の一実施例によれば、バッテリーモジュールのバッテリーセルを接着させ、同時に外部の衝撃からバッテリーセルを保護できる熱伝達テープを提供することで、バッテリーモジュールの材料費を節減し、バッテリーモジュールの製造工程を単純化することができる。
本発明の効果は、上記の効果に限定されず、言及されていない効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者に明確に理解できるであろう。
本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示した斜視図である。 図１のバッテリーセルを示した分解斜視図である。 図１のバッテリーセルを示した結合斜視図である。 図１のバッテリーモジュールの一部を示した斜視図である。 図１のバッテリーモジュールの一部を示した正面斜視図である。 図１のバッテリーモジュールの正面図である。 図５のＡ領域を示した拡大斜視図である。 図６のＢ領域を示した拡大図である。 図５のＣ領域を示した拡大図である。 図１のバッテリーセルと熱伝達テープとの結合を概略的に示した斜視図である。
以下、本発明の実施例を添付された図面を参照してより詳細に説明する。本発明の実施例は様々な形態に変形でき、本発明の範囲が後述される実施例に限定されると解釈されてはならない。本実施例は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状は、より明確な説明を強調するため、誇張して示され得る。また、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示した斜視図である。図１を参照すれば、バッテリーモジュール１０は複数のバッテリーセル１００を有する。バッテリーセル１００は二次電池であり得る。一例として、バッテリーセル１００はパウチ型二次電池であり得る。以下、本発明のバッテリーセル１００がパウチ型二次電池であるとして説明する。
バッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００、熱伝達テープ２００、冷却プレート３００及びヒートシンク４００を含む。
バッテリーセル１００は複数個が提供される。複数のバッテリーセル１００は、それぞれの面同士が対面する方向に並んで配置される。以下、複数のバッテリーセル１００が並んで配置される方向を第１方向１２とする。上部から見たとき、第１方向１２に垂直な方向を第２方向１４とする。第１方向１２及び第２方向１４の両方に垂直な方向を第３方向１６とする。
図２は図１のバッテリーセルを示した分解斜視図であり、図３は図１のバッテリーセルを示した結合斜視図である。図２及び図３を参照すれば、バッテリーセル１００は、パウチケース１１０、電極組立体１２０、電極タブ１３０及び電極リード１４０を含む。
パウチケース１１０は内部空間１０１を有する。パウチケース１１０の内部には後述する電極組立体１２０及び電解液が位置する。パウチケース１１０の中央領域は上下方に突出して提供される。パウチケース１１０は上部ケース１１１及び下部ケース１１２を含む。
上部ケース１１１と下部ケース１１２とは相互に結合されて内部空間１０１を形成する。上部ケース１１１の中央領域は上方に突出した凹状を有する。下部ケース１１２は上部ケース１１１の下部に位置する。下部ケース１１２の中央領域は下方に突出した凹状を有する。パウチケース１１０の内部空間１０１は上部ケース１１１または下部ケース１１２のいずれか一方のみに形成されても良い。
上部ケース１１１及び下部ケース１１２はそれぞれシーリング部１６０を有する。上部ケース１１１のシーリング部１６０と下部ケース１１２のシーリング部１６０とは相互に対面する形態で提供され得る。上部ケース１１１のシーリング部１６０と下部ケース１１２のシーリング部１６０とは、内側に位置した内部接着層が熱融着などによって相互に接着され得る。シーリング部１６０の接着によって内部空間１０１を密閉することができる。
パウチケース１１０の内部空間１０１には電解液及び電極組立体１２０が収納される。パウチケース１１０は外部絶縁層、金属層及び内部接着層を有し得る。外部絶縁層は外部の水分、ガスなどが内部に浸透することを防止でき、金属層はパウチケース１１０の機械的強度を向上させることができる。金属層はアルミニウム材質からなり得るが、これに限定されず、鉄、炭素、クロム、マンガンの合金、鉄及びニッケルの合金、アルミニウムまたはその等価物から選択されたいずれか１つからなり得る。金属層として鉄が含有された材質を使用する場合、機械的強度を向上でき、金属層がアルミニウム材質からなる場合は軟性を改善することができる。望ましい実施例としては、アルミニウムからなる金属層が挙げられる。外部絶縁層及び内部接着層はポリマー材質からなり得る。
電極組立体１２０は、正極板、負極板及び分離膜を含む。電極組立体１２０は、１つ以上の正極板と１つ以上の負極板とが分離膜を介在して配置された形態であり得るが、多数の正極板と多数の負極板とが互いに交互に積層された形態であっても良く、１つの正極板と負極板とが巻き取られた形態であっても良い。
電極組立体１２０の電極板は、集電体及び集電体の一面または両面に塗布された活物質スラリーを含む。活物質スラリーは、粒状の活物質、補助導体、バインダー及び可塑剤などの溶媒を添加した状態で撹拌して形成することができる。それぞれの電極板は、活物質スラリーが塗布されていない領域に該当する無地部を有し得る。無地部にはそれぞれの電極板に対応する電極タブ１３０を形成することができる。
電極タブ１３０は、電極組立体１２０から突出した形態で延設される。電極タブ１３０は正極タブ１３１及び負極タブ１３２を含む。正極タブ１３１は正極板の無地部から延長され、負極タブ１３２は負極板の無地部から延長される。
正極タブ１３１及び負極タブ１３２は、バッテリーセル１００にそれぞれ１つずつ備えられるが、複数個ずつ備えられても良い。一例として、バッテリーセル１００の電極組立体１２０に正極板と負極板がそれぞれ１つのみ含まれた場合、正極タブ１３１と負極タブ１３２はそれぞれ１つずつ含まれ得る。一方、正極タブ１３１と負極タブ１３２はそれぞれ多数個含まれ得る。電極組立体１２０に正極板と負極板がそれぞれ多数含まれた場合、正極タブ１３１と負極タブ１３２も多数個含まれ得、電極板１枚毎にそれぞれ電極タブ１３０が備えられ得る。
電極リード１４０は、バッテリーセル１００を外部の他の装置と電気的に連結することができる。電極リード１４０は正極リード１４１及び負極リード１４２を含む。電極リード１４０は、パウチケース１１０の内側から外側まで延びる形態で提供され、一部領域がシーリング部１６０の間に介在し得る。電極リード１４０は電極タブ１３０と連結される。本発明の電極リード１４０は、パウチケース１１０の一側に正極リード１４１が設けられ、他側に負極リード１４２が設けられるが、正極リード１４１と負極リード１４２が共にパウチケース１１０の一側に設けられても良い。
バッテリーセル１００は、収納部１５０、シーリング部１６０及びエッジ部１７０を有する。ここで、収納部１５０はバッテリーセル１００で電極組立体１２０が収納される部分である。シーリング部１６０はパウチケース１１０のうち収納部１５０を囲む４つの側面がシーリングされる部分である。エッジ部１７０は、収納部１５０のうちシーリング部１６０に接し、後述する冷却プレート３００に隣接する収納部１５０の一部分、すなわち側面部分と定義する。
図４は図１のバッテリーモジュールの一部を示した斜視図であり、図５は図１のバッテリーモジュールの一部を示した正面斜視図であり、図６は図１のバッテリーモジュールの正面図である。図１及び図４〜図６を参照すれば、熱伝達テープ２００はバッテリーセル１００に接触して、後述する冷却プレート３００にバッテリーセル１００の熱を伝達する。熱伝達テープ２００はバッテリーセル１００同士を接着させることができる。熱伝達テープ２００は、冷却プレート３００とバッテリーセル１００とを接着させることができる。熱伝達テープ２００は複数個が提供される。複数の熱伝達テープ２００は複数のバッテリーセル１００同士、またはバッテリーセル１００と冷却プレート３００とを接着させることができる。
熱伝達テープ２００は熱伝導性の良い材質からなり、一例として、グラファイトシート材質からなり得る。また、熱伝達テープ２００は接着性の良い材質を含むことができる。
熱伝達テープ２００は、接着部２１０及び緩衝部２３０を含む。
接着部２１０は、隣接するバッテリーセル１００同士を接着させることができる。接着部２１０は一面及び他面がそれぞれ相異なるバッテリーセル１００と面接触する。接着部２１０は隣接する２つのバッテリーセル１００の間に位置する。一例として、バッテリーセル１００、接着部２１０、バッテリーセル１００、接着部２１０、そしてバッテリーセル１００の順に第１方向１２に沿って配置され得る。接着部２１０のバッテリーセル１００に接触する面は接着面からなり得る。接着部２１０は両面が接着面からなり、１つの接着面は１つのバッテリーセル１００に接着することができる。接着部２１０は、隣接する２つのバッテリーセル１００同士を接着させ、バッテリーセル１００を第１方向１２に積層できるように提供される。バッテリーセル１００の間の熱伝達テープ２００の接着部２１０を通じてバッテリーセル１００同士の結合を容易にすることができる。
バッテリーセル１００の面に接触する接着部２１０は、バッテリーセル１００より小さい面積を有し得る。一例として、バッテリーセル１００の面に接触する接着部２１０の面積はバッテリーセル１００の面積の半分であり得るが、バッテリーセル１００の面積に対応する大きさであっても良い。バッテリーセル１００の面に接触する接着部２１０の面積は、バッテリーモジュール１０の製造工程、バッテリーセル１００の面積、材料の特性に応じて適宜選択され得る。
図７は図５のＡ領域を示した拡大斜視図であり、図８は図６のＢ領域を示した拡大図であり、図９は図５のＣ領域を示した拡大図である。図７〜図９を参照すれば、緩衝部２３０は接着部２１０の第３方向１６の下部に位置することができる。緩衝部２３０は、バッテリーセル１００と冷却プレート３００とを接着させることができる。緩衝部２３０は接着部２１０と連結される。緩衝部２３０はバッテリーセル１００のエッジ部１７０と冷却プレート３００との間に位置する。緩衝部２３０はバッテリーセル１００のエッジ部１７０及び冷却プレート３００に接触する面に接着面を有し得る。緩衝部２３０は内部に緩衝空間２５０を有する。緩衝部２３０は、第１傾斜面２３１、第２傾斜面２３３及び水平面２３５を含む。
第１傾斜面２３１は、接着部２１０と連結される。第１傾斜面２３１の一面はバッテリーセル１００のエッジ部１７０と面接触する。第１傾斜面２３１のうちバッテリーセル１００に接触する面は接着面であり得る。
第２傾斜面２３３は、接着部２１０と連結される。第２傾斜面２３３は第１傾斜面２３１と連結され得る。第２傾斜面２３３の一面はバッテリーセル１００のエッジ部１７０と面接触する。第１傾斜面２３１が接触するバッテリーセル１００と第２傾斜面２３３が接触するバッテリーセル１００とは相異なるセルである。第２傾斜面２３３のうちバッテリーセル１００に接触する面は接着面であり得る。
水平面２３５は、冷却プレート３００に接触する。水平面２３５の第３方向１６の上部には第１傾斜面２３１及び第２傾斜面２３３が位置する。水平面２３５は第１傾斜面２３１及び第２傾斜面２３３と結合され得る。水平面２３５の中央部分は屈曲した形状であり得る。水平面２３５のうち冷却プレート３００に接触する面は接着面であり得る。
第１傾斜面２３１、第２傾斜面２３３及び水平面２３５は相互に組み合わせられて内部に緩衝空間２５０を形成する。緩衝空間２５０はその断面が略ハンガー形状に形成され得る。緩衝空間２５０は上部に２つのバッテリーセル１００が位置する。緩衝空間２５０は、外部の衝撃が伝達されるとき、バッテリーセル１００が冷却プレート３００にぶつかり、バッテリーセル１００のエッジ部１７０が損傷することを防止することができる。また、バッテリーセル１００の内部に膨れが生じたとき、バッテリーセル１００の一部分が膨れ上がり、他の部分に接触し損傷することを防止することができる。
緩衝空間２５０に対面する緩衝部２３０の面は非接着面であり得るが、これに限定されず、接着力を有する面であっても良い。この場合、緩衝空間２５０に対面する緩衝部２３０の面は接着部２１０の接着面より弱い接着力を有し得る。または、緩衝空間２５０に対面する緩衝部２３０の面は、第１傾斜面２３１、第２傾斜面２３３または水平面２３５の接着面より弱い接着力を有し得る。緩衝空間２５０に対面する面が弱い接着力を有することで、外部の衝撃が与えられたとき、衝撃を吸収する役割を果たすことができる。
冷却プレート３００は、バッテリーセル１００から伝達された熱を外部に排出する。冷却プレート３００はバッテリーセル１００の第３方向１６の下部に位置する。冷却プレート３００は熱伝導に優れた材質からなり得る。一例として、冷却プレート３００は金属材質からなり得、例えば、アルミニウム材質からなり得るが、熱伝導度の良い他の金属材質からなっても良い。
冷却プレート３００の上部には複数のバッテリーセル１００が位置する。冷却プレート３００は複数のバッテリーセル１００に接触する。冷却プレート３００は、突出部３１０及び収容部３３０を有する。
突出部３１０及び収容部３３０は複数個が提供される。突出部３１０と収容部３３０とは第１方向１２に沿って交互に位置する。
突出部３１０は、複数のバッテリーセル１００が配置される方向に垂直な方向である第３方向１６に突出し得る。突出部３１０は第２方向１４に長く延びた形状であり得る。突出部３１０は両側端から中央に向かって上向きに傾斜する形状を有し得る。突出部３１０の断面は五角形状であり得る。突出部３１０の第１方向１２の中心の上部には接着部２１０が位置する。突出部３１０の上面には水平面２３５が結合される。突出部３１０、水平面２３５、第１傾斜面２３１及び第２傾斜面２３３は順に第３方向１６に沿って位置され得る。
収容部３３０は隣接する突出部３１０同士の間に位置する。収容部３３０は複数個が提供される。複数の収容部３３０は第１方向１２に沿って位置する。収容部３３０は第３方向１６の下方に凹んだ形状であり得る。収容部３３０は第２方向１４に長く延びた形状であり得る。収容部３３０にはバッテリーセル１００のシーリング部１６０が位置される。複数の収容部３３０にはそれぞれバッテリーセル１００が収容され得る。
ヒートシンク４００は、冷却プレート３００と熱交換することができる。ヒートシンク４００は冷却プレート３００の第３方向１６の下部に位置する。
ヒートシンク４００はチャンバ４１０を有する。チャンバ４１０は、冷却プレート３００と同一であるか又は大きい断面積を有し得る。チャンバ４１０の内部には流路（図示せず）を形成することができる。流路には冷却流体が流れ得る。一例として、冷却流体は冷却水であり得るが、これに限定されず、空気であっても良い。チャンバ４１０には、冷却流体が流れ込む流入管（図示せず）及び冷却流体が流出される流出管（図示せず）が形成され得る。
本発明によるバッテリーパックは、上述したバッテリーモジュール１０を１つ以上含むことができる。バッテリーパックには、バッテリーモジュール１０の外に、このようなバッテリーモジュール１０を収納するためのケース、バッテリーモジュール１０の充放電を制御するための各種装置がさらに含まれ得る。一例として、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサ、ヒューズなどがさらに含まれ得る。
本発明によるバッテリーモジュール１０は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用することができる。本発明による自動車は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０を含むバッテリーパックを１つ以上含むことができる。
以下、本発明のバッテリーモジュール１０の製造過程を概略的に説明する。図１０は、図１のバッテリーセルと熱伝達テープとの結合を概略的に示した斜視図である。
図１０を参照すれば、複数のバッテリーセル１００を冷却プレート３００に結合するとき、１つのバッテリーセル１００の一面に熱伝達テープ２００を付着して冷却プレート３００に結合させる。その後、他のバッテリーセル１００を冷却プレート３００と結合したバッテリーセル１００の一面に接着させる。このとき、後に付着されるバッテリーセル１００の面のうち、以前のバッテリーセル１００に接着する面には熱伝達テープ２００が付着されていない。後で付着されるバッテリーセル１００の面のうち、以前のバッテリーセル１００に接着する面の反対面には予め熱伝達テープ２００が付着されている。バッテリーモジュール１０を製造するとき、予め熱伝達テープ２００を付着しておき、上述した工程を繰り返すことで、複数のバッテリーセル１００と冷却プレート３００とを容易に結合することができる。すなわち。熱伝達テープ２００を提供することで、バッテリーモジュール１０の製造工程を単純化することができる。上述したように、熱伝達テープ２００の接着面を通じてバッテリーセル１００を固定させることで、製造工程が単純になり、製造時間を短縮することができる。
以下、本発明のバッテリーモジュール１０におけるバッテリーセル１００の冷却過程について説明する。
バッテリーセル１００から発生した熱は、直接冷却プレート３００に伝達されるか、又は、バッテリーセル１００のエッジ部１７０、熱伝達テープ２００、そして冷却プレート３００に伝達される。バッテリーセル１００から発生した熱が冷却プレート３００に直接伝達される場合は、冷却プレート３００の収容部３３０に接触するバッテリーセル１００の部分、例えば、シーリング部１６０の外縁端部から直接伝達される。
一方、熱伝達テープ２００を通じても冷却プレート３００に熱が伝達され得る。この場合はバッテリーセル１００同士の間に位置する接着部２１０を通じて冷却プレート３００に熱が伝達されるか、又は、バッテリーセル１００のエッジ部１７０に接触する緩衝部２３０を通じて冷却プレート３００に熱が伝達される。熱伝達テープ２００は、上述したように、熱伝導度の良い材質からなり、バッテリーセル１００の熱を冷却プレート３００に伝達する。冷却プレート３００に伝達された熱はヒートシンク４００と熱交換される。
上述した２つの経路を経てバッテリーセル１００の熱を外部に伝達し、複数のバッテリーセル１００を冷却することができる。本発明の場合、熱伝達テープ２００を熱伝導性の良い材質で製造することで、外部にバッテリーセル１００の熱を効果的に伝達し、バッテリーセル１００の冷却効率を向上させることができる。
上述したように本発明の一実施例によれば、熱伝達テープ２００を通じてバッテリーセル１００の冷却効率を向上させることができる。また、熱伝達テープ２００の緩衝部２３０を通じて外部の衝撃からバッテリーセル１００を保護することができる。また、熱伝達テープ２００を通じてバッテリーモジュール１０の製造工程を単純化し、製造工程の効率を向上させることができる。
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述した内容は本発明の望ましい実施形態を説明するものであり、本発明は多様な他の組合せ、変更及び環境で使用することができる。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述した実施例は、本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途から求められる多様な変更も可能である。したがって、上述した発明の詳細な説明は開示された実施状態によって本発明が制限されることを意味するものではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されねばならない。
１ 電極板
１０ バッテリーモジュール
１２ 第１方向
１４ 第２方向
１６ 第３方向
１００ バッテリーセル
１０１ 内部空間
１１０ パウチケース
１１１ 上部ケース
１１２ 下部ケース
１２０ 電極組立体
１３０ 電極タブ
１３１ 正極タブ
１３２ 負極タブ
１４０ 電極リード
１４１ 正極リード
１４２ 負極リード
１５０ 収納部
１６０ シーリング部
１７０ エッジ部
２００ 熱伝達テープ
２１０ 接着部
２３０ 緩衝部
２３１ 第１傾斜面
２３３ 第２傾斜面
２３５ 水平面
２５０ 緩衝空間
３００ 冷却プレート
３１０ 突出部
３３０ 収容部
４００ ヒートシンク
４１０ チャンバ

Claims (14)

  1. 相互に対面して少なくとも一方向に並んで配置される複数のバッテリーセルと、
    複数の前記バッテリーセルの下部に位置する冷却プレートと、
    前記冷却プレートに前記バッテリーセルの熱を伝達し、前記バッテリーセルに接着される熱伝達テープと
    を含むバッテリーモジュール。
  2. 前記熱伝達テープは、一面及び他面がそれぞれ相異なる前記バッテリーセルに面接触し、前記バッテリーセルを接着させる接着部、及び前記バッテリーセルのエッジ部と前記冷却プレートとの間に位置する緩衝部を含む請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記緩衝部は、内部に緩衝空間を有する請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記冷却プレートはアルミニウム材質からなり、前記熱伝達テープはグラファイトを含む材質からなる請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記緩衝部は、前記バッテリーセルのうちいずれか１つのバッテリーセルのエッジ部に接触する第１傾斜面と、前記いずれか１つのバッテリーセルに隣接するもう１つのバッテリーセルのエッジ部に接触し、一端が前記第１傾斜面に連結される第２傾斜面と、前記冷却プレートに接触し、両端が前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面にそれぞれ連結される水平面とを含み、
    前記第１傾斜面、前記第２傾斜面及び前記水平面は相互に組み合わせられて内部に前記緩衝空間を形成する請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記冷却プレートは、上部に前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面が位置し、前記水平面に接触して、複数の前記バッテリーセルが配置される方向に対して垂直な方向に突出する複数の突出部と、隣接する前記突出部同士の間に位置し、前記バッテリーセルのエッジ部が収容される複数の収容部とを有する請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記突出部は両側端から中央に向かって上向きに傾斜する形状を有し、前記接着部は前記突出部の上部に位置する請求項６に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記緩衝部は、前記バッテリーセルのエッジ部及び前記冷却プレートに接触する面に接着面を有する請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  9. 前記緩衝空間に対面する前記緩衝部の面は非接着面である請求項８に記載のバッテリーモジュール。
  10. 前記緩衝空間に対面する前記緩衝部の面は、前記接着部の接着面より弱い接着力を有する請求項８に記載のバッテリーモジュール。
  11. 前記バッテリーモジュールは、内部に冷却流体が流れ、前記冷却プレートと熱交換するヒートシンクをさらに含む請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  12. 前記バッテリーセルの面に接触する前記接着部は、前記バッテリーセルより小さい面積を有する請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  13. 請求項１〜請求項１２のうちいずれか１項に記載のバッテリーモジュールを含むバッテリーパック。
  14. 請求項１３に記載のバッテリーパックを含む自動車。
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