JP2023505972A - バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック、及び自動車 - Google Patents

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Abstract

本発明は、火災や爆発に対する安定性を高めたバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車を開示する。上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーモジュールは、一端部及び他端部にそれぞれ電極端子が形成され、内圧が所定以上に上昇する場合、気体を外部に排出するように開放されるベントユニットをそれぞれ備えた複数の電池セルと、複数の電池セルを内部に収容する収容空間を有し、電池セルから排出された気体が外部に移動するように開口された複数の露出口が備えられたセルフレームと、露出口を密閉するようにセルフレームに固定され、電池セルのベントユニットからガスが排出される場合、ガス圧力によって露出口に対応する領域が開放されるように構成されたスクリーン部材と、スクリーン部材を固定するように構成され、露出口と対応する位置に形成された複数の連通口を備えた保護プレートと、を含む。

Description

本発明は、バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック、及び自動車に関し、より詳しくは、火災や爆発に対する安定性を高めたバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック、及び自動車に関する。
本出願は、２０２０年８月４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００９７５６２号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化されるにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主に、リチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。また、このようなリチウム二次電池は、正極活物質が塗布された正極板と負極活物質が塗布された負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体と、このような電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、例えば電池ケースを備える。
そして、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、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収納されているパウチ型二次電池とに分類され得る。
特に、近年、電気自動車などに適用される大容量のバッテリーモジュールの需要が増加している。このような大容量のバッテリーモジュールは、多数の電池セルを備えるため、多数の電池セルのうちの一部に火災や爆発が発生する場合、火炎と高温のガスが排出されて隣接した他の電池セルの温度を上昇させ、火災や熱暴走が伝播して２次爆発につながるおそれがある。そこで、バッテリーモジュールの火災やガス爆発に対する安定性を向上できる方案が求められている。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、火災や爆発に対する安定性を高めたバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック、及び自動車を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーモジュールは、
一端部及び他端部にそれぞれ電極端子が形成され、内圧が所定以上に上昇する場合、気体を外部に排出するように開放されるベントユニットをそれぞれ備えた複数の電池セルと、
複数の電池セルを内部に収容する収容空間を有し、電池セルから排出された気体が外部に移動するように開口された複数の露出口が備えられたセルフレームと、
露出口を密閉するようにセルフレームに固定され、電池セルのベントユニットからガスが排出される場合、ガス圧力によって露出口に対応する領域が開放されるように構成されたスクリーン部材と、
スクリーン部材を固定するように構成され、露出口と対応する位置に形成された複数の連通口を備えた保護プレートと、を含む。
また、スクリーン部材は、
露出口を密閉するようにセルフレームの外面に密着し、ガス圧力によって露出口と対面する一部分が破裂して露出口を開放するように構成された耐熱シートを備え、
保護プレートは、耐熱シートがセルフレームの外面に固定されるように耐熱シートの外側に位置し得る。
そして、保護プレートには、
連通口の外周縁から外側に突出したリブが備えられ得る。
さらに、保護プレートは、ガス圧力によって耐熱シートの露出口と対面する一部分が膨張する場合、耐熱シートの一部分を切り取るように構成された切取針をさらに備え得る。
また、耐熱シートは、他の部分に比べて相対的にシートが薄く形成された破裂部を備え得る。
さらに、スクリーン部材は、
連通口を密閉するように保護プレートに付着し、電池セルが爆発する場合、爆発圧力によって保護プレートから脱離するように構成された接着シートをさらに備え得る。
そして、スクリーン部材は、
露出口を密閉するように露出口の内部に塗布されて形成された耐熱被膜を備え得る。
さらに、バッテリーモジュールは、セルフレームを内部に収容するように構成された内部空間と、電池セルから排出されたガスを臨時に収容するように外壁とセルフレームとが離隔して形成され、連通口と連通された滞留空間とを有するモジュールケースをさらに含み得る。
そして、上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様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を少なくとも一つ含む。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の一態様による自動車は、上述したバッテリーモジュールを少なくとも一つ含む。
本発明の一態様によれば、露出口を密閉し、ガス圧力によって露出口を開放するスクリーン部材と、スクリーン部材を固定するように構成された保護プレートとを備えることで、開放された露出口と連通口を通してセルフレームの内部で発生したガスを外部に排出することができる。セルフレームの外部に排出されたガスはスクリーン部材で密閉された他の露出口を通して再度入り込むことができないため、火災や熱暴走が発生した電池セルに隣接した他の電池セルへと火災や熱暴走が伝播することを効果的に防止することができる。これにより、本発明は安全なバッテリーモジュールを提供することができる。
そして、本発明の一態様によれば、厚さが相対的に薄い破裂部を備えた耐熱シートを含むことで、一部の電池セルからガスが排出されたものの耐熱シートが破裂せず、露出口を開放できない場合を予め防止することができる。これにより、本発明は、信頼性高く露出口を開放できるため、排出されたガスがセルフレームの内部に滞留し、隣接した他の電池セルの温度を上昇させて熱暴走が伝播することを防止することができる。結果的に、バッテリーモジュールの安全性を効果的に高めることができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の実施例１によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。 本発明の実施例１によるバッテリーモジュールを概略的に示した底面からの斜視図である。 本発明の実施例１によるバッテリーモジュールを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の実施例１によるバッテリーモジュールの電池セルを概略的に示した断面図である。 本発明の実施例２によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。 図５のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分断面図である。 本発明の実施例３によるバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分断面図である。 本発明の実施例４によるバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分断面図である。 本発明の実施例５によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。 本発明の実施例６によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。 本発明の実施例７によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の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。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は本発明の実施例１によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図であり、図２は本発明の実施例１によるバッテリーモジュールを概略的に示した底面からの斜視図であり、図３は本発明の実施例１によるバッテリーモジュールを概略的に示した分解斜視図であり、図４は本発明の実施例１によるバッテリーモジュールの電池セルを概略的に示した断面図である。
図１～図４を参照すると、本発明の実施例１によるバッテリーモジュール１００は、複数の電池セル１１０、セルフレーム１２０、スクリーン部材１３０、及び保護プレート１４０を含む。
ここで、電池セル１１０は、電極組立体１１６、電池缶１１２、及びキャップ組立体１１３を備え得る。
電極組立体１１６は、正極板と負極板との間にセパレータが介在された状態で巻き取られた構造を有し得、正極板には正極タブ１１４が取り付けられてキャップ組立体１１３に接続され、負極板には負極タブ１１５が取り付けられて電池缶１１２の下端に接続され得る。
電池缶１１２は、内部に空いた空間が形成され、電極組立体１１６を収納することができる。特に、電池缶１１２は、円筒型であって、上端が開放された形態で構成され得る。また、電池缶１１２は、剛性などを確保するため、スチールやアルミニウムのような金属材質で構成され得る。そして、電池缶１１２は、下端に負極タブが取り付けられ、電池缶１１２の下部は勿論、電池缶１１２自体が負極端子１１１として機能することができる。
また、電池セル１１０は、一端部及び他端部にそれぞれ電極端子１１１が位置し得る。複数の電池セル１１０は、金属素材を備えたバスバー（図示せず）によって電気的に接続され得る。バスバーは、ワイヤ状または金属プレート状であり得る。複数の電池セル１１０は、バスバーによって電気的に直列および／または並列に接続され得る。例えば、図示していないが、バスバーは、セルフレーム１２０の凹んだ溝部に収容され、セルフレーム１２０の外部に突出しないように構成され得る。
キャップ組立体１１３は、電池缶１１２の上端開放部に結合され、電池缶１１２の開放端を密閉できる。このようなキャップ組立体１１３は、電池缶１１２の形態に応じて、円形または角形などの形態を有し得、トップキャップＣ１、ベントユニットＣ２、及びガスケットＣ３などの下位構成を含み得る。
ここで、トップキャップＣ１は、キャップ組立体１１３の最上部に位置し、上方に突出した形態で構成され得る。特に、このようなトップキャップＣ１は、電池セル１１０において正極端子１１１として機能することができる。したがって、トップキャップＣ１は、外部装置、例えば、バスバーなどを通じて他の電池セル１１０や充電装置と電気的に接続され得る。このようなトップキャップＣ１は、例えばステンレス鋼やアルミニウムのような金属材質で形成され得る。
また、ベントユニットＣ２は、電池セル１１０の内圧、すなわち、電池缶１１２の内圧が所定水準以上に増加する場合、ベントユニットＣ２の形態が変形（破断）し、電池缶１１２内部のガスをトップキャップＣ１の開口Ｄを通して外部に排出するように構成され得る。ここで、内圧の所定水準は、５気圧～１０気圧であり得る。
さらに、ガスケットＣ３は、トップキャップＣ１及びベントユニットＣ２の周縁部が電池缶１１２と絶縁されるように、電気絶縁性を有する材質で構成され得る。
一方、キャップ組立体１１３は、電流遮断部材Ｃ４をさらに含み得る。電流遮断部材Ｃ４は、ＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれ、ガスの発生によって電池の内圧が増加し、ベントユニットＣ２の形状が逆さまになれば、ベントユニットＣ２と電流遮断部材Ｃ４との接触が切断されるか又は電流遮断部材Ｃ４が破損されることで、ベントユニットＣ２と電極組立体１１６との間の電気的接続を遮断することができる。
このような電池セル１１０の構成は、本発明の出願時点で当業者に周知されているため、本明細書では詳細な説明を省略する。また、図３に電池セル１１０の一例を示したが、本発明によるバッテリーモジュール１００は、特定の形態の電池セル１１０の構成に限定されない。すなわち、本発明の出願時点で公知の多様な電池セル１１０が本発明によるバッテリーモジュール１００に採用され得る。
また、セルフレーム１２０は、複数の電池セル１１０を内部に収容する収容空間を有し得る。セルフレーム１２０には、電池セル１１０を収容するように、電池セル１１０と対応する大きさの中空Ｈが複数個形成され得る。例えば、図３に示されたように、セルフレーム１２０は、第１フレーム１２１及び第２フレーム１２２を備え得る。第１フレーム１２１及び第２フレーム１２２には、それぞれ複数の中空Ｈが形成され得る。複数の中空Ｈは、セルフレーム１２０の上端から下端まで上下方向に延びた形態であり得る。すなわち、セルフレーム１２０には、複数の露出口Ｐ１が備えられ得る。露出口Ｐ１は、電池セル１１０から排出された気体が外部に移動するように開口され得る。例えば、図１及び図２に示されたように、セルフレーム１２０の上部と下部にそれぞれ複数の露出口Ｐ１が形成され得る。露出口Ｐ１は、電池セル１１０のベントユニットＣ２に対応する位置に形成され得る。例えば、図４の電池セル１１０ではベントユニットＣ２が電池セル１１０の上端部に位置しているため、露出口Ｐ１は電池セル１１０の上端部側に備えられ得る。より具体的には、露出口Ｐ１は、ベントユニットＣ２から排出されたガスが電池缶１１２の外部に排出されるトップキャップＣ１の開口Ｄと隣接した位置に備えられ得る。
望ましくは、露出口Ｐ１は、電池缶１１２の開口Ｄをすべてカバーできる大きさで形成され得る。例えば、図４を参照すると、電池缶１１２のトップキャップＣ１には、リング状の開口Ｄが備えられ得る。このとき、露出口Ｐ１の直径がリング状の開口Ｄの直径よりも大きいか又は同一に構成され得る。
スクリーン部材１３０は、露出口Ｐ１を密閉するようにセルフレーム１２０に固定され得る。このとき、固定方法は、例えば、接着剤を用いてセルフレーム１２０の外面に付着し得る。スクリーン部材１３０は、電池セル１１０のベントユニットＣ２から露出口Ｐ１へとガスが排出される場合、スクリーン部材１３０の全体領域のうちの露出口Ｐ１に対応する領域がガス圧力によって破断して開放されるように構成され得る。換言すると、スクリーン部材１３０は、普段は露出口Ｐ１を密閉しているが、複数の電池セル１１０のうちの一部の電池セル１１０でガス爆発が発生した場合、ガス爆発圧力によって、一部の電池セル１１０と対面している露出口Ｐ１に対応する領域の密閉状態を開放状態に変えるように構成され得る。
そして、保護プレート１４０は、スクリーン部材１３０を固定するように構成され得る。例えば、保護プレート１４０は、セルフレーム１２０上にスクリーン部材１３０が固定されるように、スクリーン部材１３０の外面上に密着して位置し得る。すなわち、保護プレート１４０とセルフレーム１２０との間にはスクリーン部材１３０が介在され得る。例えば、セルフレーム１２０の外面に付着したスクリーン部材１３０の外面に接着剤を塗布した後、保護プレート１４０をスクリーン部材１３０の外面に接着し得る。
さらに、保護プレート１４０は、水平方向に延びたプレート状であり得る。保護プレート１４０は、露出口Ｐ１と対応する位置に形成された複数の連通口Ｐ２を備え得る。したがって、結果的に、電池セル１１０のベントユニットＣ２、トップキャップＣ１の開口Ｄ、露出口Ｐ１、及び連通口Ｐ２はすべてほぼ同一線上に位置し得る。したがって、ガスの排出経路が最小化され、ガスが電池セル１１０の外部へと円滑に排出できる。本発明のこのような構成によれば、露出口Ｐ１を密閉し、ガス圧力によって露出口Ｐ１に対応する領域で破断するスクリーン部材１３０、及びスクリーン部材１３０を固定するように構成された保護プレート１４０を備えることで、開放された露出口Ｐ１、及び露出口Ｐ１と連通された連通口Ｐ２を通して、セルフレーム１２０の内部で発生したガスを外部に排出することができる。セルフレーム１２０の外部に排出されたガスはスクリーン部材１３０で密閉された他の露出口Ｐ１を通して再度入り込むことができないため、火災や熱暴走が発生した電池セル１１０に隣接した他の電池セル１１０へと火災や熱暴走が伝播することを効果的に防止することができる。これにより、本発明は、安全なバッテリーモジュール１００を提供することができる。
より具体的には、スクリーン部材１３０は、耐熱性素材を含む耐熱シート１３１を備え得る。例えば、耐熱性素材は、ポリカーボネートであり得る。耐熱シート１３１は、露出口Ｐ１を密閉するようにセルフレーム１２０の外面に密着され得る。耐熱シート１３１は、電池セル１１０が爆発する場合、爆発しながら排出されたガスの圧力によって露出口Ｐ１と対面する一部分が破裂するように所定の厚さを有し得る。例えば、耐熱シート１３１の厚さは、０．０５ｍｍ～０．１ｍｍであり得る。耐熱シート１３１の一部分が破裂しながら、露出口Ｐ１を通してガスがセルフレーム１２０の外部へと排出され得る。
また、保護プレート１４０は、電気絶縁性のプラスチック素材を含み得る。例えば、保護プレート１４０は、ポリ塩化ビニルを含み得る。保護プレート１４０は、耐熱シート１３１がセルフレーム１２０の外面に固定されるように耐熱シート１３１の外側に位置し得る。例えば、図１及び図２に示されたように、本発明のバッテリーモジュール１００は、セルフレーム１２０の上部と下部にそれぞれ、スクリーン部材１３０及び保護プレート１４０を備え得る。このとき、保護プレート１４０は、露出口Ｐ１と対面する耐熱シート１３１の一部分を除いて、残りの部分をセルフレーム１２０の外面上に密着させるように耐熱シート１３１の外面に固定され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、耐熱シート１３１及び耐熱シート１３１を固定する保護プレート１４０を備えることで、一部の電池セル１１０から排出されたガスによって耐熱シート１３１のうち露出口Ｐ１に対応する領域を開放することで、効果的にガスをセルフレーム１２０の外側に排出でき、電池セル１１０の火炎によって損傷され難いため、熱暴走や火災が発生していない他の電池セル１１０を安全に保護することができる。すなわち、本発明は、爆発が起きた電池セル１１０を除き、残りの電池セル１１０と対面しているセルフレーム１２０の露出口Ｐ１の密閉状態を維持し続けることができ、２次爆発、または、火災や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。
図５は本発明の実施例２によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図であり、図６は図５のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分断面図である。
図３とともに図５及び図６を参照すると、本発明の実施例２によるバッテリーモジュール１００は、モジュールケース１５０をさらに含み得る。モジュールケース１５０は、セルフレーム１２０を内部に収容するように構成された内部空間を備え得る。すなわち、モジュールケース１５０は、内部が空いている四角箱状の外壁１５０ａを備え得る。
また、モジュールケース１５０は、外壁１５０ａとセルフレーム１２０との間に離隔して形成された滞留空間Ｓを有し得る。滞留空間Ｓは、連通口Ｐ２と連通され得る。滞留空間Ｓは、電池セル１１０から排出されたガスを臨時に収容するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、電池セル１１０の爆発によって排出された高温のガスが臨時に滞留空間Ｓに留まるように構成され、セルフレーム１２０と保護プレート１４０との間に介在された耐熱シート１３１によって、他の露出口Ｐ１を通してガスがセルフレーム１２０の内部に再度入り込むことを防止することができる。これにより、排出されたガスがモジュールケース１５０の外部に排出されないため、バッテリーモジュール１００付近の人や他の装置に損傷を与えることを防止することができる。
図７は、本発明の実施例３によるバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分断面図である。
図５とともに図７を参照すると、本発明の実施例３によるバッテリーモジュールは、図６の実施例２によるバッテリーモジュール１００と比べて、保護プレート１４０Ａがリブ１４１をさらに備える点で異なる。その他の構成は、図１の実施例１のバッテリーモジュール１００と同一であるため、同一の構成についての説明は省略することにする。
本発明の実施例３によるバッテリーモジュール１００の保護プレート１４０Ａは、連通口Ｐ２の外周縁から外側に（モジュールケース１５０の外壁１５０ａに向かって）突出したリブ１４１を備え得る。リブ１４１は、連通口Ｐ２と連通された管状であり得る。例えば、図７に示されたように、耐熱シート１３１に固定された保護プレート１４０Ａには、連通口Ｐ２の外周縁から上方に突出したリブ１４１が備えられ得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、保護プレート１４０Ａにリブ１４１をさらに備えることで、複数の電池セル１１０のうちの一部の電池セル１１０で排出されたガスが、隣接した他の連通口Ｐ２からセルフレーム１２０の内部へと入り込むことを阻止することができる。これにより、本発明は、熱暴走や火災が発生していない他の電池セル１１０を安全に保護することができる。
図８は、本発明の実施例４によるバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分断面図である。
図５とともに図８を参照すると、本発明の実施例４によるバッテリーモジュールは、図６の実施例２によるバッテリーモジュール１００と比べて、保護プレート１４０Ｂに切取針１４２をさらに備えることを除き、残りの構成は同一である。
切取針１４２は、保護プレート１４０Ｂの連通口Ｐ２に備えられ得る。切取針１４２は、連通口Ｐ２の内周縁から連通口Ｐ２の中央位置まで延びた延長部１４２ａ、及び延長部１４２ａの端部に備えられた針部１４２ｂを備え得る。切取針１４２は、ガス圧力によって耐熱シート１３１の露出口Ｐ１と対面する一部分が外側（切取針が位置する方向）に膨張する場合、耐熱シート１３１の一部分と接触して耐熱シート１３１の一部分を切り取るように構成され得る。針部１４２ｂは、延長部１４２ａの端部から耐熱シート１３１に向かって尖った形状であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、耐熱シート１３１の一部分を切り取るように構成された切取針１４２を備えることで、一部の電池セル１１０からガスが排出されたものの耐熱シート１３１が破裂せず、露出口Ｐ１を開放できない場合を予め防止することができる。これにより、本発明は、信頼性高く露出口Ｐ１を開放できるため、排出されたガスがセルフレーム１２０の内部に滞留し、隣接した他の電池セル１１０の温度を上昇させて熱暴走が伝播することを防止することができる。結果的に、バッテリーモジュール１００の安全性を効果的に高めることができる。
図９は、本発明の実施例５によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。
図３とともに図９を参照すると、本発明の実施例５によるバッテリーモジュールは、実施例１によるバッテリーモジュール１００と比べて、スクリーン部材１３０Ｃの耐熱シート１３１に破裂部１３１ａをさらに備え得る。その他の構成は、実施例１によるバッテリーモジュール１００と同一であるため、説明を省略する。
本発明の実施例５によるバッテリーモジュール１００の耐熱シート１３１には、耐熱シート１３１の他の部分よりも薄く構成された破裂部１３１ａが備えられ得る。例えば、破裂部１３１ａは線形であり得る。例えば、図９に示されたように、破裂部１３１ａは、平面視で十字状であり得る。破裂部１３１ａは、露出口Ｐ１と対面している耐熱シート１３１の一部分に形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、厚さが相対的に薄い破裂部１３１ａを備えた耐熱シート１３１を含むことで、一部の電池セル１１０からガスが排出されたものの耐熱シート１３１が破裂せず、露出口Ｐ１を開放できない場合を予め防止することができる。これにより、本発明は、信頼性高く露出口Ｐ１を開放できるため、排出されたガスがセルフレーム１２０の内部に滞留し、隣接した他の電池セル１１０の温度を上昇させて熱暴走が伝播することを防止することができる。結果的に、バッテリーモジュール１００の安全性を効果的に高めることができる。
図１０は、本発明の実施例６によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。
図３とともに図１０を参照すると、本発明の実施例６によるバッテリーモジュールは、実施例１によるバッテリーモジュール１００と比べて、スクリーン部材１３０Ｄが接着シート１３２をさらに備え得る。接着シート１３２は、耐熱シート１３１の外側に備えられ得る。すなわち、接着シート１３２は、耐熱シート１３１と保護プレート１４０との間および／または耐熱シート１３１とセルフレーム１２０との間に位置し得る。その他のバッテリーモジュール１００の構成は、実施例１によるバッテリーモジュール１００と同一であるため、説明を省略する。
接着シート１３２は、連通口Ｐ２を密閉するように保護プレート１４０に付着し得る。接着シート１３２は、接着シート１３２に塗布された粘着剤によって連通口Ｐ２の外周縁に付着し得る。すなわち、接着シート１３２は、連通口Ｐ２を覆うように位置し得る。
また、接着シート１３２は、電池セル１１０が爆発する場合、爆発圧力によって保護プレート１４０から脱離するように構成され得る。すなわち、露出口Ｐ１に流れ込んだガスの圧力によって接着シート１３２が外側に押されて保護プレート１４０から分離され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、接着シート１３２を備えることで、普段は連通口Ｐ２を密閉し、複数の電池セル１１０のうちの一部の電池セル１１０が爆発してガス排出が必要な場合、連通口Ｐ２を開放することができる。これにより、本発明は、一部の電池セル１１０でガス爆発が起きても、露出口Ｐ１を密閉する耐熱シート１３１と連通口Ｐ２を密閉する接着シート１３２によって二重シーリングされているため、隣接した他の電池セル１１０にガスが流れ込むことを信頼性高く防止することができる。結果的に、バッテリーモジュール１００の安全性を高めることができる。
図１１は、本発明の実施例７によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。
図３とともに図１１を参照すると、本発明の実施例７によるバッテリーモジュールは、実施例１によるバッテリーモジュール１００と比べて、スクリーン部材１３０Ｅが相異なる構成を有し得る。すなわち、実施例７によるバッテリーモジュールのスクリーン部材１３０Ｅは、耐熱シート１３１の代りに耐熱被膜１３３を備え得る。ただし、バッテリーモジュールの他の構成は、実施例１のバッテリーモジュール１００と同一であるため、説明を省略する。
耐熱被膜１３３は、露出口Ｐ１を密閉するように露出口Ｐ１の内部に塗布されて形成され得る。すなわち、耐熱被膜１３３は、露出口Ｐ１の内部を耐熱性を有する樹脂で充填した後、硬化して形成し得る。耐熱被膜１３３は、例えば、ポリカーボネートを含み得る。例えば、図１１に示されたように、複数の露出口Ｐ１のそれぞれには耐熱被膜１３３が備えられ得る。場合によって、耐熱被膜１３３は、一部分がセルフレーム１２０の外壁と保護プレート１４０との間に介在されて固定され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、耐熱被膜１３３を備えることで、実施例１のバッテリーモジュール１００の耐熱シート１３１と比べて、スクリーン部材１３０Ｅの量を最小化して材料コストを節減できるという利点がある。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーモジュール１００及びバッテリーモジュール１００と電気的に接続されるＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリー管理システム）を含み得る。ＢＭＳは、複数の電池セルの充放電を制御するように各種の回路や素子などを備え得る。
一方、本発明の一実施形態による自動車（図示せず）は、少なくとも一つのバッテリーモジュール１００及び該バッテリーモジュール１００を収容する収容空間を有する車体を含み得る。例えば、自動車は、電気自動車、電気スクーター、電気車椅子、または電気バイクなどであり得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１００ バッテリーモジュール
１１０ 電池セル
１１１ 電極端子
１２０ セルフレーム
１３０ スクリーン部材
１４０ 保護プレート
Ｃ２ ベントユニット
Ｐ１ 露出口
Ｐ２ 連通口

Claims (10)

  1. 一端部及び他端部にそれぞれ電極端子が形成された複数の電池セルであって、内圧が所定以上に上昇する場合、気体を外部に排出するように開放されるベントユニットを備えた複数の電池セルと、
    前記複数の電池セルを内部に収容する収容空間を有するセルフレームであって、前記電池セルから排出された気体が外部に移動するように開口された複数の露出口が備えられたセルフレームと、
    前記露出口を密閉するように前記セルフレームに固定され、前記電池セルのベントユニットからガスが排出される場合、ガス圧力によって前記露出口に対応する領域が開放されるように構成されたスクリーン部材と、
    前記スクリーン部材を固定するように構成され、前記露出口と対応する位置に形成された複数の連通口を備えた保護プレートと、
    を含む、バッテリーモジュール。
  2. 前記スクリーン部材は、
    前記露出口を密閉するように前記セルフレームの外面に密着し、前記ガス圧力によって前記露出口と対面する一部分が破裂して前記露出口を開放するように構成された耐熱シートを備え、
    前記保護プレートは、前記耐熱シートが前記セルフレームの外面に固定されるように前記耐熱シートの外側に位置している、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記保護プレートは、前記連通口の外周縁から外側に突出したリブを備える、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記保護プレートは、前記ガス圧力によって前記耐熱シートの前記露出口と対面する一部分が膨張する場合、前記耐熱シートの一部分を切り取るように構成された切取針をさらに備える、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記耐熱シートは、他の部分に比べて相対的にシートが薄く形成された破裂部を備える、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記スクリーン部材は、
    前記連通口を密閉するように前記保護プレートに付着し、前記電池セルが爆発する場合、爆発圧力によって前記保護プレートから脱離するように構成された接着シートをさらに備える、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記スクリーン部材は、
    前記露出口を密閉するように前記露出口の内部に塗布されて形成された耐熱被膜を備える、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記セルフレームを内部に収容するように構成された内部空間と、前記電池セルから排出されたガスを臨時に収容するように外壁と前記セルフレームとが離隔して形成され、前記連通口と連通された滞留空間と、を有するモジュールケースをさらに含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ含む、バッテリーパック。
  10. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ含む、自動車。
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