JP2023501561A - 電池モジュールおよびこれを含む電池パック - Google Patents

電池モジュールおよびこれを含む電池パック Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されて形成される電池セル積層体、前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム、および前記モジュールフレームの上部面と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性パッドを含み、前記熱伝導性パッドは、前記電池セル積層体と向き合う面に前記電池セルの第1端部と対応する陥没パターンを有する。

Description

[関連出願との相互参照]
本出願は、2020年8月24日付韓国特許出願第10-2020-0106089号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
本発明は、電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関し、より具体的には冷却性能が改善された電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関する。
モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することに伴い、エネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。そのために、多様な要求に応えることができる二次電池に関する多くの研究が行われている。
二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギー源としても大きな関心を受けている。
一般的にリチウム二次電池は、外装材の形状により、電極組立体が金属カンに内装されているカン型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内装されているパウチ型二次電池とに分類され得る。
小型モバイル機器にはデバイス1台当たり1個または2~4個の電池セルが使用されることに対し、自動車などのように中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。このような電池モジュールは、多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されて電池セル積層体を形成することによって容量および出力が向上する。また、一つ以上の電池モジュールは、BMS(Battery Management System)、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。
中大型電池モジュールを構成する電池セルは、充放電が可能な二次電池で構成されているため、このような高出力大容量二次電池は、充放電過程で多量の熱を発生させる。特に、電池モジュールに広く使用されるパウチ型電池のラミネートシートは、熱伝導性が低い高分子物質で表面がコーティングされているため、電池セル全体の温度を効果的に冷却させ難い。
充放電過程で発生した熱が効果的に除去されなければ、熱蓄積が起こり、結果的に電池セルの劣化を促進し、場合によっては発火または爆発を誘発することがある。したがって、高出力大容量の電池モジュールおよび/または電池パックで電池セルを冷却させる冷却システムが重要である。
本発明が解決しようとする課題は、冷却性能が改善された電池モジュールおよびこれを含む電池パックを提供することにある。
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。
本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されて形成される電池セル積層体と、前記電池セル積層体を収納するモジュールフレームと、前記モジュールフレームの上部面と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性パッドとを含み、前記熱伝導性パッドは、前記電池セル積層体と向き合う面に前記電池セルの第1端部と対応する陥没パターンを有する。
前記電池セルの第1端部は、二重面折り畳み形状(Double Side Folded Shape)を有することができる。
前記電池セルは、セルケースおよび前記セルケース内に収納された電極組立体を含み、前記二重面折り畳み形状は、前記セルケースのシーリング部が少なくとも2度折り畳まれて形成された二重折り畳みシーリング部の形状であり得る。
前記電池モジュールは、前記電池セルの第1端部と垂直な方向に沿って位置する前記電池セルの両端部のうちの少なくとも一つから突出した電極リードをさらに含み、前記電池セルは前記電極リードが突出した方向に長く形成された長方形構造であり得る。
前記熱伝導性パッドの陥没パターンは、前記複数の電池セルのそれぞれの前記二重折り畳みシーリング部に対応する複数の陥没部を含むことができる。
前記電池セルの第1端部は互いに異なる二つの傾斜面を有し、前記陥没部は前記二つの傾斜面のうちの一つに対応するように形成され、前記二重折り畳みシーリング部は前記陥没部に密着することができる。
前記二重折り畳みシーリング部の傾斜面と前記陥没部が形成された前記熱伝導性パッドの傾斜面とは互いに当接していることができる。
前記熱伝導性パッドは、前記モジュールフレームの上部面と対面する第1面と、前記電池セル積層体と対面する第2面とを有し、前記第1面と前記第2面は互いに非対称構造を有することができる。
前記熱伝導性パッドの第1面は前記モジュールフレームの上部面と平行な面を有することができる。
前記陥没パターンは鋸歯形状を有することができる。
前記電池モジュールは、前記モジュールフレーム下部面と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含むことができる。
前記モジュールフレームは、底部および互いに向き合う二つの側面部を含むフレーム部材と、前記フレーム部材の開放された上部を覆う上部プレートとを含み、前記熱伝導性樹脂層は前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置することができる。
前記フレーム部材に含まれる前記底部と前記側面部が一体に形成され得る。
前記電池モジュールは、前記熱伝導性パッドの陥没パターンと前記電池セルの第1端部との間に位置する熱伝導性樹脂部材をさらに含むことができる。
本発明の他の一実施形態による電池パックは、前述の電池モジュールを含む。
実施形態によれば、モジュールフレームの上部面と電池セル積層体との間に追加的な熱伝達部材を形成することによって、電池セルで発生した熱を排出するための熱伝導性能を向上させて電池モジュールおよび電池パックの冷却性能を改善することができる。
本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。 図1の電池モジュールの構成要素が結合した状態を示す斜視図である。 図1の電池セル積層体に含まれている一つの電池セルを示す斜視図である。 図2のyz平面に沿って切断した断面図である。 図4のA部分を拡大して示す斜視図である。 本実施形態による熱伝導性パッド構造を示す図面である。 図6の熱伝導性パッドが装着された電池モジュールを示す図面である。 中心位置の電池セルの場合に、時間による温度変化を示すグラフである。 縁部の電池セルの場合に、時間による温度変化を示すグラフである。 本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す図面である。 本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す図面である。 図10の熱伝導性樹脂を満たす方法の変形例を示す図面である。
以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ず図示されたところに限定されるのではない。図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ず重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た時を意味する。
図1は本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。図2は図1の電池モジュールの構成要素が結合した状態を示す斜視図である。図3は図1の電池セル積層体に含まれている一つの電池セルを示す斜視図である。
図1および図2を参照すると、本実施形態による電池モジュール100は、複数の電池セル110を含む電池セル積層体120と、電池セル積層体120が収納されるモジュールフレーム500と、モジュールフレーム500の前面と後面を覆うエンドプレート150とを含むことができる。モジュールフレーム500は、上部面、前面、および後面が開放されたフレーム部材300と、電池セル積層体120の上部を覆う上部プレート400とを含むことができる。フレーム部材300はU字型であり得る。
電池モジュール100は、電池セル積層体120とエンドプレート150との間に位置するバスバーフレーム130をさらに含む。エンドプレート150は、アルミニウムのような金属物質で形成され得る。エンドプレート150は、モジュールフレーム500の一側を覆う前面プレートと、モジュールフレーム500の他の一側を覆う後面プレートとを含むことができる。
フレーム部材300の開放された両側をそれぞれ、第1側と第2側という時、フレーム部材300は前記第1側と前記第2側に対応する電池セル積層体120の面を除いた残り外面のうち、互いに隣接した前面、下面、および後面を連続的に囲むように折り曲げられた板状型構造からなる。フレーム部材300の下面に対応する上面は開放されている。具体的に、フレーム部材300は、底部および互いに向き合う二つの側面部を含むことができる。この時、前記底部と二つの側面部が一体に形成され得る。
上部プレート400は、フレーム部材300により囲まれる前面、下面、および後面を除いた残りの上面を囲む一つの板状型構造からなる。フレーム部材300と上部プレート400は互いに対応する縁部位が接触した状態で、溶接などにより結合することによって電池セル積層体120を囲む構造を形成することができる。つまり、フレーム部材300と上部プレート400は互いに対応する縁部位に溶接などの結合方法により形成された結合部CPが形成されてモジュールフレーム500を形成することができる。
本実施形態による電池モジュール100は、フレーム部材300と電池セル積層体120との間に位置する熱伝導性樹脂層310、および上部プレート400と電池セル積層体120との間に位置する熱伝導性パッド330を含む。熱伝導性パッド330は、熱伝導性樹脂層310と同一にシリコン系の材質で形成され得、圧縮パッドとして機能することができる。
電池セル積層体120は、一方向に積層された複数の電池セル110を含み、複数の電池セル110は、図1に示したように、Y軸方向に積層され得る。電池セル110は、パウチ型電池セルであることが好ましい。例えば、図3を参照すると、本実施形態による電池セル110は、二つの電極リード111、112が互いに反対方向に向かって電池本体113の一端部114aと他の一端部114bからそれぞれ突出している構造を有することができる。電池セル110は、セルケース114に電極組立体(図示せず)を収納した状態でセルケース114の両端部114a、114bとこれらを連結する両側面114cを接着することによって製造され得る。言い換えると、本実施形態による電池セル110は、合計3ヶ所のシーリング部114sa、114sb、114scを有し、シーリング部114sa、114sb、114scは熱融着などの方法によりシーリングされる構造であり、他の一側部は連結部115からなることができる。セルケース114の両端部114a、114bの間を電池セル110の長さ方向と定義し、電池ケース114の両端部114a、114bを連結する一側部114cと連結部115との間を電池セル110の幅方向と定義することができる。
連結部115は、電池セル110の一縁に沿って長く延びている領域であり、連結部115の端部に電池セル110の突出部110pが形成され得る。突出部110pは、連結部115の両端部のうちの少なくとも一つに形成され得、連結部115が延びる方向に垂直な方向に突出することができる。突出部110pは、セルケース114の両端部114a、114bのシーリング部114sa、114sbのうちの一つと連結部115との間に位置することができる。
セルケース114は、一般的に樹脂層/金属薄膜層/樹脂層のラミネート構造からなる。例えば、セルケース表面がO(oriented)-ナイロン層からなる場合には、中大型電池モジュールを形成するために多数の電池セルを積層する時、外部衝撃により簡単に滑る傾向がある。したがって、これを防止し、電池セルの安定した積層構造を維持するために、セルケースの表面に両面テープなどの粘着式接着剤または接着時に化学反応により結合する化学接着剤などの接着部材を付着して電池セル積層体120を形成することができる。本実施形態において電池セル積層体120はY軸方向に積層され、Z軸方向にフレーム部材300の内部に収容されて後述する熱伝導性樹脂層により冷却が行われ得る。これに対する比較例として、電池セルがカートリッジ形態の部品で形成されて電池セル間の固定が電池モジュールフレームで組み立てが行われる場合がある。このような比較例では、カートリッジ形態の部品の存在により冷却作用が殆どないか、または電池セルの面方向に行われて、電池モジュールの高さ方向には冷却が良好に行われない。
本実施形態によるフレーム部材300の側面部300bと上部プレート400の幅とは互いに同一であり得る。言い換えると、上部プレート400のX軸方向に沿った縁部分とフレーム部材300の側面部300bのX軸方向に沿った縁部分とが直接会って溶接などの方法により結合され得る。
図4は図2のyz平面に沿って切断した断面図である。
図2および図4を参照すると、本実施形態による電池モジュール100は、モジュールフレーム500の底部300aの下に位置する熱伝達媒介層820を含むことができる。熱伝達媒介層820は、モジュールフレーム500に伝達された熱を後述するヒートシンク830に伝達されるようにする熱伝達可能物質で形成することができる。
本実施形態による電池モジュール100は、熱伝達媒介層820の下部に位置するヒートシンク830をさらに含むことができる。ヒートシンク830は、その内部に形成された冷媒流路を含んで、電池セル積層体120で発生した熱を外部に排出する機能を果たすことができる。しかし、ヒートシンク830との熱効率増加を目的で熱伝達媒介層820および/または熱伝導性樹脂層310が使用されるだけでは、使用者が要求する冷却性能水準を満足させるのには限界がある。
電池モジュール内の電池セルの発熱による最高温度を低め、電池セルの位置による温度偏差を減少させて冷却性能に対して改善が必要であるが、冷却装置が追加されれば電池モジュールの体積が大きくなるという短所がある。このような問題を改善するために、本実施形態によれば、ヒートシンク830が形成されない上部プレート400と電池セル積層体120との間のエアー空間に熱伝導性パッド330を形成することによって、コンパクトなモジュール構造を維持しながらも、同時に冷却性能を改善させることができる。
図5は図4のA部分を拡大して示す斜視図である。
比較例によれば、図5に示したように、上部プレート400と電池セル積層体120との間にエアーギャップ(Air Gap)が存在し得る。エアーギャップは、熱伝導特性を低下させることがあり、電池セル110上端部、特に二重折り畳みシーリング部DSFに隣接した電池セル110部分の熱が図4のヒートシンク830に伝達されて冷却されるためには、複数の層を経なければならないため、冷却効率が落ちることがある。
図6は本実施形態による熱伝導性パッド構造を示す図面である。図7は図6の熱伝導性パッドが装着された電池モジュールを示す図面である。
図6および図7を参照すると、本実施形態による熱伝導性パッド330は、モジュールフレームの上部面に該当する上部プレート400と電池セル積層体120との間に位置する。熱伝導性パッド330は、モジュールフレームの上部面と対面する第1面と、電池セル積層体と対面する第2面とを有し、前記第1面と前記第2面は互いに非対称構造を有する。前記第1面はモジュールフレームの上部面に該当する上部プレート400と平行な面を有することができる。
熱伝導性パッド330は、電池セル積層体120と向き合う面に形成された陥没パターン330DPを有する。陥没パターン330DPは、鋸歯形状を有することができる。陥没パターン330DPは、電池セル110の第1端部と対応する構造であり、電池セル110の第1端部は二重面折り畳み形状(Double Side Folded Shape)を有することができる。このような二重面折り畳み形状は、セルケースのシーリング部が少なくとも2度折り畳まれて形成された二重折り畳みシーリング部DSFの形状である。具体的に、電池セル110の第1端部は、図3で説明したように、セルケース114の両端部114a、114bを連結するセルケース114の両側面114cを接着した部分114scであり得る。図3で、電極リード111、112は、電池セル110の第1端部と垂直な方向に沿って位置する電池セル110の両端部に位置することができ、電池セル110は電極リード111、112が突出した方向に長く形成された長方形構造であり得る。
再び図6および図7を参照すると、本実施形態による熱伝導性パッド330の陥没パターン330DPは、複数の電池セル110のそれぞれの二重折り畳みシーリング部DSFに対応する複数の陥没部331DPを含む。
電池セル110の第1端部は互いに異なる二つの傾斜面を有し、これに対応するように熱伝導性パッド330も第1傾斜面SP1と第2傾斜面SP2を有する。熱伝導性パッド330の第1傾斜面SP1は電池セル110の第1端部と当接することができ、熱伝導性パッド330の第2傾斜面SP2は二重折り畳みシーリング部DSFの傾斜面と当接することができる。このような構造を形成するために、二重折り畳みシーリング部DSFは、熱伝導性パッド330の陥没部331DPに密着することができる。このような構造を実現することによって、電池セル積層体120と熱伝導性パッド330の接触面積を極大化して冷却性能を向上させることができる。
二重折り畳みシーリング部DSFの構造により電池セル110と二重折り畳みシーリング部DSFとの間にはエアーギャップ(Air Gap)が形成され得る。これによって、熱伝導性パッド330の第1傾斜面SP1が電池セル110の第1端部と当接する部分に比べて熱伝導性パッド330の第2傾斜面SP2と二重折り畳みシーリング部DSFの傾斜面が当接する部分は接着力が弱くなり得る。したがって、図7に示したように、第1傾斜面SP1を通過する矢印方向に移動する熱に比べて、第2傾斜面SP2を通過する矢印方向に移動する熱が相対的に少なくなり得る。具体的には、二重折り畳みシーリング部DSFは二度折り畳んでシーリング部を仕上げるため、その間に存在する死空間(die sealing gap)の熱効率を熱伝導性パッド330を通じて補完することができる。
図8は中心位置の電池セルの場合に、時間による温度変化を示すグラフである。図9は縁部の電池セルの場合に、時間による温度変化を示すグラフである。
下記表1は、図8および図9に示される結果を最大値、最小値、および温度差数値で整理したものである。
Figure 2023501561000002
図8を参照すると、図5に示したように、比較例では、上部プレート400と電池セル積層体120との間にエアーギャップ(Air Gap)が存在する。この時、電池セルが充放電(充電は1Cレートより高く、放電は1Cレートより低い条件)するようになると、発生した熱により初期には温度が急激に増加し、ほぼ1000秒以上になると一定の温度に収束されるものと示される。図9を参照すると、図7に示したように、本発明の実施形態では、上部プレート400と電池セル積層体120との間に熱伝導性パッド330が存在する。この時、電池セルが充放電するようになると、発生した熱により初期には温度が急激に増加し、ほぼ1100秒以上になると一定の温度に収束するか、または温度が若干落ちるものと示される。
前記表1を参照すると、比較例では中心位置の電池セルの最大温度と縁部の電池セルの最小温度との差が摂氏10.2度であり、実施例では中心位置の電池セルの最大温度と縁部の電池セルの最小温度との差が摂氏8.5度である。結論的に、比較例に比べて実施例では温度差がほぼ16%減少することを確認することができる。
図10および図11は本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す図面である。
本実施形態による電池モジュールは、図11に示したように、熱伝導性パッド330と二重折り畳みシーリング部DSFが形成される電池セル110の一端部との間に位置する熱伝導性樹脂部材320をさらに含む。熱伝導性樹脂部材320は、図10に示したように、熱伝導性パッド330の陥没パターン330DPに熱伝導性樹脂320pを満たした後、熱伝導性パッド330と電池セル積層体120を圧着して形成され得る。この時、熱伝導性パッド330と電池セル積層体120の圧着は熱伝導性樹脂320pが硬化する前に行うことが好ましい。熱伝導性パッド330の陥没パターン330DPに熱伝導性樹脂320pを満たすために、図10に示したものとは異なり、熱伝導性パッド330をひっくり返した状態で重力方向に熱伝導性樹脂320pを満たすことができる。
図12は図10の熱伝導性樹脂を満たす方法の変形例を示す図面である。
図12を参照すれば、図10で説明したものと異なり、電池セル積層体120の一端部上に熱伝導性樹脂420pを塗布することができる。その後、熱伝導性樹脂420pが塗布された電池セル積層体120上に熱伝導性パッド330を圧着して図11に示したように熱伝導性樹脂部材320を形成することができる。
図10~図12で説明した実施形態によれば、熱伝導性樹脂部材320によりエアーギャップをより最小化することによって、熱伝導性パッド330によってのみ熱効率を補完することよりも熱効率の側面でより有利になり得る。
一方、本発明の実施形態による電池モジュールは、一つまたはそれ以上がパックケース内にパッケージングされて電池パックを形成することができる。
前述した電池モジュールおよびこれを含む電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用され得るが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールおよびこれを含む電池パックを使用することができる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する。
以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
100:電池モジュール
120:電池セル積層体
310:熱伝導性樹脂層
320:熱伝導性樹脂部材
330:熱伝導性パッド
330DP:陥没パターン
331DP:陥没部
400:上部プレート
500:モジュールフレーム
830:ヒートシンク
DSF:二重折り畳みシーリング部

Claims (15)

  1. 複数の電池セルが積層されて形成される電池セル積層体と、
    前記電池セル積層体を収納するモジュールフレームと、
    前記モジュールフレームの上部面と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性パッドと、
    を含み、
    前記熱伝導性パッドは、前記電池セル積層体と向き合う面に前記電池セルの第1端部と対応する陥没パターンを有する電池モジュール。
  2. 前記電池セルの第1端部は、二重面折り畳み形状(Double Side Folded Shape)を有する、請求項1に記載の電池モジュール。
  3. 前記電池セルは、セルケースおよび前記セルケース内に収納された電極組立体を含み、
    前記二重面折り畳み形状は、前記セルケースのシーリング部が少なくとも2度折り畳まれて形成された二重折り畳みシーリング部の形状である、請求項2に記載の電池モジュール。
  4. 前記電池セルの第1端部と垂直な方向に沿って位置する前記電池セルの両端部のうちの少なくとも一つから突出した電極リードをさらに含み、
    前記電池セルは前記電極リードが突出した方向に長く形成された長方形構造である、請求項3に記載の電池モジュール。
  5. 前記熱伝導性パッドの陥没パターンは、前記複数の電池セルのそれぞれの前記二重折り畳みシーリング部に対応する複数の陥没部を含む、請求項3に記載の電池モジュール。
  6. 前記電池セルの第1端部は互いに異なる二つの傾斜面を有し、前記陥没部は前記二つの傾斜面のうちの一つに対応するように形成され、前記二重折り畳みシーリング部は前記陥没部に密着する、請求項5に記載の電池モジュール。
  7. 前記二重折り畳みシーリング部の傾斜面と前記陥没部が形成された前記熱伝導性パッドの傾斜面とは互いに当接している、請求項6に記載の電池モジュール。
  8. 前記熱伝導性パッドは、前記モジュールフレームの上部面と対面する第1面と、前記電池セル積層体と対面する第2面と、を有し、前記第1面と前記第2面とは互いに非対称構造を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  9. 前記熱伝導性パッドの第1面は前記モジュールフレームの上部面と平行な面を有する、請求項8に記載の電池モジュール。
  10. 前記陥没パターンは鋸歯形状を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  11. 前記モジュールフレームの下部面と前記電池セル積層体との間に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  12. 前記モジュールフレームは、底部および互いに向き合う二つの側面部を含むフレーム部材と、前記フレーム部材の開放された上部を覆う上部プレートと、を含み、
    前記熱伝導性樹脂層は前記フレーム部材の底部と前記電池セル積層体との間に位置する、請求項11に記載の電池モジュール。
  13. 前記フレーム部材に含まれる前記底部と前記側面部とが一体に形成される、請求項12に記載の電池モジュール。
  14. 前記熱伝導性パッドの陥没パターンと前記電池セルの第1端部との間に位置する熱伝導性樹脂部材をさらに含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に記載の電池モジュールを含む電池パック。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018014251A (ja) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 電池パック及び電池パックの製造方法
JP2018529186A (ja) * 2015-09-25 2018-10-04 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
JP2019508846A (ja) * 2016-08-18 2019-03-28 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール
JP2019109968A (ja) * 2017-12-15 2019-07-04 信越ポリマー株式会社 放熱構造体およびそれを備えるバッテリー
WO2020009484A1 (ko) * 2018-07-03 2020-01-09 주식회사 엘지화학 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈
KR20200003600A (ko) * 2018-07-02 2020-01-10 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
WO2020060054A1 (ko) * 2018-09-19 2020-03-26 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011061931A1 (ja) * 2009-11-17 2011-05-26 本田技研工業株式会社 蓄電装置
JP2013051099A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Nissan Motor Co Ltd バッテリ温調用モジュール
KR101589996B1 (ko) * 2013-06-07 2016-01-29 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
KR101865995B1 (ko) * 2015-03-27 2018-06-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR101900998B1 (ko) 2015-06-18 2018-09-20 주식회사 엘지화학 경량화를 위한 냉각 플레이트, 이를 포함하는 전지모듈 및 제조방법
JP6599483B2 (ja) * 2015-09-24 2019-10-30 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール
KR102067713B1 (ko) * 2016-05-31 2020-01-17 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
DE102017122661B3 (de) * 2017-09-29 2019-03-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Batteriemodules
KR102353917B1 (ko) * 2018-01-04 2022-01-19 주식회사 엘지에너지솔루션 열전도 패드를 구비한 배터리 모듈
KR102499869B1 (ko) * 2018-07-03 2023-02-15 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018529186A (ja) * 2015-09-25 2018-10-04 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
JP2018014251A (ja) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 電池パック及び電池パックの製造方法
JP2019508846A (ja) * 2016-08-18 2019-03-28 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール
JP2019109968A (ja) * 2017-12-15 2019-07-04 信越ポリマー株式会社 放熱構造体およびそれを備えるバッテリー
KR20200003600A (ko) * 2018-07-02 2020-01-10 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
WO2020009484A1 (ko) * 2018-07-03 2020-01-09 주식회사 엘지화학 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈
WO2020060054A1 (ko) * 2018-09-19 2020-03-26 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

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