JP2023521186A - 冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック - Google Patents

冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック Download PDF

Info

Publication number
JP2023521186A
JP2023521186A JP2022562135A JP2022562135A JP2023521186A JP 2023521186 A JP2023521186 A JP 2023521186A JP 2022562135 A JP2022562135 A JP 2022562135A JP 2022562135 A JP2022562135 A JP 2022562135A JP 2023521186 A JP2023521186 A JP 2023521186A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
support plate
battery module
cover plate
battery cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022562135A
Other languages
English (en)
Inventor
ジュン・フン・イ
ジェ・フン・ヤン
サン・ユン・ジョン
ジョン・ス・ハ
セ・ホ・キム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of JP2023521186A publication Critical patent/JP2023521186A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6553—Terminals or leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

本発明は冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックに関し、具体的には、所定の面積を有し、水平に位置するヒートシンク（１００）と、前記ヒートシンク（１００）の上面及び下面にそれぞれ位置する上部支持プレート（２１０）及び下部支持プレート（２２０）を含む支持プレート（２００）と、前記上部支持プレート（２１０）と密着する第１電池セル（５１０）と、前記下部支持プレート（２２０）と密着する第２電池セル（５２０）で構成された電池セル（５００）と、前記第１電池セル（５１０）の上部に位置する上部カバープレート（６１０）及び前記第２電池セル（５２０）の下部に位置する下部カバープレート（６２０）を含むカバープレート（６００）と、を含むことを特徴とする電池モジュール及びこれを含む電池パックに関する。

Description

本出願は２０２０年０９月２１日付の韓国特許出願第２０２０－０１２１１５０号に基づく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すべての内容はこの明細書の一部として含まれる。
本発明は電池モジュール及びこれを含む電池パックに関し、具体的には熱が発生する電池セルとヒートシンクとの間の熱交換が遂行される面積を増加させ、またバスバーとヒートシンクとの間にも熱交換が遂行されることによって冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックに関する。
最近、化石燃料の使用による大気汚染、エネルギー枯渇による代替エネルギーの開発によって生産された電気エネルギーを貯蔵することができる二次電池に対する需要が増加している。充放電の可能な二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車動車などに使われるなど、日常生活に密接に使われている。
現代社会で必要不可欠に使われている各種の電子機器のエネルギー源として使われている二次電池は、モバイル機器の使用量の増加及び複雑化、電気自動車などの開発によって所要容量が増加している。使用者の需要を満たすために、小型機器には多数の電池セルを配置しているが、自動車などには多数の電池セルを電気的に連結する電池モジュールまたこのような電池モジュールを多数備えた電池パックが使われる。
電池モジュールまたは電池パックは、容量及び出力を向上させるために、多数の電池セルを直列にまたは並列に連結して使っているが、この場合、多数の電池セルが連結された関係で過負荷などの問題点が発生することがある。特に、電池モジュールの場合、多数の電池セルを収容しているので、過負荷によって電池モジュールの内部温度が上昇して電池の異常状態を増幅させるなどの問題が発生している。このような問題を解決するために、一般的な電池モジュールは電池の内部で発生する熱を冷却させるためのヒートシンクを備えて電池温度を維持している。
図１は従来技術による電池モジュールの冷却構造を示す断面図である。図１に示すように、従来技術による電池モジュールは、ヒートシンク１０に垂直に配置されている複数の電池セル２０、及びヒートシンク１０に垂直に連結され、バスバーアセンブリー３０と直接的に接触する一対の冷却プレート４０を含んでいる。
このように、従来技術による電池モジュールはヒートシンク１０及び冷却プレート４０によって電池セル２０及びバスバーアセンブリー３０で発生する熱を冷やすことができる構造ではあるが、放熱効果が低いだけでなく、電池モジュールのサイズが大きくならざるをえないという問題点がある。
すなわち、ヒートシンク１０と電池セル２０とが互いに垂直に位置して接触しているので、接触面積が少なく、よって電池セル２０で発生した熱を速かに冷却することが難しいだけでなく、放熱効果が低い。さらに、バスバーアセンブリー３０を冷却するための別の冷却プレート４０及び伝熱部材５０を必要とするので、電池モジュールの全体的な体積増加によってエネルギー密度が低くならざるをえない。
韓国公開特許第２０２０－００３０９６８号公報
前記のような問題点を解決するための本発明は、電池セルで発生する熱を効率的に冷却することで、発熱による２次的な問題の発生を抑制することができる冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供することを目的とする。
また、本発明は、電池セル冷却部材を活用してバスバーを冷却させることで、電池モジュールの体積が増加することを最小化することができる電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、密着力を改善して電池セルに対する冷却偏差を減少させることができる電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供することを目的とする。
前記のような目的を達成するために、本発明による電池モジュールは、所定の面積を有し、水平に位置するヒートシンク（１００）と、前記ヒートシンク（１００）の上面及び下面にそれぞれ位置する上部支持プレート（２１０）及び下部支持プレート（２２０）を含む支持プレート（２００）と、前記上部支持プレート（２１０）と密着する第１電池セル（５１０）及び前記下部支持プレート（２２０）と密着する第２電池セル（５２０）を含む電池セル（５００）と、前記第１電池セル（５１０）の上部に位置する上部カバープレート（６１０）及び前記第２電池セル（５２０）の下部に位置する下部カバープレート（６２０）を含むカバープレート（６００）と、を含むことを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記ヒートシンク（１００）の上面には所定の高さに突出した隆起部（１１０）が設けられ、前記上部支持プレート（２１０）には前記隆起部（１１０）を収容するための第１開口部（２１１）が形成されていることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記第１電池セル（５１０）は前記隆起部（１１０）の上面に位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記ヒートシンク（１００）の下面には所定の高さに突出した隆起部（１１０）が設けられ、前記下部支持プレート（２２０）には前記隆起部（１１０）を収容するための第２開口部（２２１）が形成されていることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記第２電池セル（５２０）は前記隆起部（１１０）の下面に位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記第１電池セル（５１０）と前記隆起部（１１０）との間、及び前記第２電池セル（５２０）と前記隆起部（１１０）との間には、熱伝導性樹脂層が介在されていることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記上部支持プレート（２１０）と前記上部カバープレート（６１０）との間には両側縁部に沿って所定の高さ及び幅を有する第１支持フレーム（４１０）が位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記上部支持プレート（２１０）と前記上部カバープレート（６１０）との間には、中央に沿って延び、所定の高さ及び幅を有する第１支持フレーム（４１０）が位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記下部支持プレート（２２０）と前記下部カバープレート（６２０）との間には、両側縁部に沿って延び、所定の高さ及び幅を有する第２支持フレーム（４２０）が位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記下部支持プレート（２２０）と前記下部カバープレート（６２０）との間には、中央に沿って延び、所定の高さ及び幅を有する第２支持フレーム（４２０）が位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記上部支持プレート（２１０）と前記上部カバープレート（６１０）との間には第１バスバーアセンブリー（３１０）が位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記第１バスバーアセンブリー（３１０）は、第１収容溝（３１１（ａ））が形成された第１バスバーフレーム（３１１）と、所定の角度に複数回折り曲げられた凹凸構造を有し、前記第１収容溝（３１１（ａ））に着座するバスバー（３１２）とを含むことを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記下部支持プレート（２２０）と前記下部カバープレート（６２０）との間には第２バスバーアセンブリー（３２０）が位置することを特徴とする。
また、本発明は、前記特徴のうちの一つ以上を含む電池モジュールを収納している電池パックであってもよい。
また、本発明は、前記電池パックを含むデバイスであってもよい。
以上で説明したように、本発明による冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックによれば、電池セルの相対的に広い側面及びヒートシンクが水平方向に位置する状態で互いに密着しているので、熱交換面積の増加による電池セルの冷却性能が向上するという利点がある。
また、本発明による冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックによれば、電池セルを冷却させるためのヒートシンクとバスバーとが接触しているので、別のヒートシンクを備えなくてもよいという利点がある。
さらに、本発明による冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックによれば、複数の支持フレーム及び締結部材によって電池セル、ヒートシンク及び支持プレートなどが締結されるので、これらの電池セルとヒートシンクとの密着力を均一に維持することができるだけではなく、空間活用性を極大化することができるという利点がある。
従来技術による電池モジュールの冷却構造を示す断面図である。 本発明の好適な実施例による電池パックの斜視図である。 図２に示す電池パックの分解斜視図である。 図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の好適な実施例による電池モジュールの分解斜視図である。 本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいてヒートシンクと支持プレートとの結合構造を説明するための斜視図である。 本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいて電池セルの装着構造を説明するための斜視図である。 本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいて支持フレームの配置構造を説明するための斜視図である。 本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいて電池セルとバスバーとの結合構造を説明するための斜視図である。
以下、添付図面に基づき、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般にわたって、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、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。
以下、本発明による冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックについて添付図面を参照しながら説明する。
図２は本発明の好適な実施例による電池パックの斜視図であり、図３は図２に示す電池パックの分解斜視図であり、図４は図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
図２～図４に示すように、本発明による電池パックは、複数の電池モジュール１０００が水平に積層されており、これらの電池モジュール１０００は複数の締結部材Ｂによって固定される。
ここで、締結部材Ｂは、一例として、螺旋溝を有するボルトであってもよく、貫通して下部カバープレート６２０の下面から突出した部分と締結されるナットをさらに備えることができる。
もちろん、図面には示されていないが、電池モジュール１０００は締結部材Ｂによって固定された状態で別のケース（図示せず）に収納することができ、場合によっては、ケース（図示せず）に収納した後、締結部材Ｂによってケース（図示せず）とともに固定することもできる。
図５は本発明の好適な実施例による電池モジュールの分解斜視図である。図５に示すように、各電池モジュール１０００は、ヒートシンク１００、支持プレート２００、バスバーアセンブリー３００、支持フレーム４００、電池セル５００、及びカバープレート６００を含む。
まず、ヒートシンク１００は内部に流路が形成された所定の面積を有する平板状のものであり、ヒートシンク１００の上面及び下面に所定の距離だけ離隔したままで突出した複数の隆起部１１０が形成されている。隆起部１１０についての詳細な説明は後述する。
支持プレート２００は、ヒートシンク１００の両面、より詳細にはヒートシンク１００の上面に位置する上部支持プレート２１０と、ヒートシンク１００の下面に位置する下部支持プレート２２０とを含む。
電池セル５００を電気的に互いに連結するためのバスバーアセンブリー３００は、第１バスバーアセンブリー３１０と、第２バスバーアセンブリー３２０とを含む。第１バスバーアセンブリー３１０は上部支持プレート２１０の上面に位置し、第２バスバーアセンブリー３２０は下部支持プレート２２０の下面に配置される。
たとえ図面には、第１バスバーアセンブリー３１０が総６個から構成され、上部支持プレート２１０の縁部付近にそれぞれ１個ずつ、さらにこれらの間で所定の距離だけ離隔したままで４個が長手方向（Ｘ軸方向）に沿って位置するものとして示されているが、これは一例に過ぎず、上部支持プレート２１０と密着することができれば個数や位置は変更可能である。
第２バスバーアセンブリー３２０は第１バスバーアセンブリー３１０と対称をなしている構造なので、更なる説明は省略する。
次に、支持フレーム４００は、第１支持フレーム４１０及び第２支持フレーム４２０を含む。第１支持フレーム４１０は上部支持プレート２１０と上部カバープレート６１０との間に位置し、第２支持フレーム４２０は下部支持プレート２２０と下部カバープレート６２０との間に位置する。そのより詳細な内容は後述する。
電池セル５００は、ヒートシンク１００に水平に位置する複数の第１電池セル５１０と第２電池セル５２０からなる。具体的には、第１電池セル５１０は上部支持プレート２１０と上部カバープレート６１０との間に位置し、第２電池セル５２０は下部支持プレート２２０と下部カバープレート６２０との間に位置する。
前記のような第１電池セル５１０と第２電池セル５２０とは互いに同じ構成を有する電池セルであってもよい。一例として、電極組立体（図示せず）を収納するセルケースと一対の電極リードとを含むことができる。
ここで、電極組立体は、長いシート状の正極及び負極の間に分離膜が介在されてから巻き取られた構造を有するゼリーロール型組立体、長方形の正極及び負極が分離膜を挟んでいる状態で積層される構造のスタック型組立体、単位セルが長い分離フィルムによって巻き取られるスタックフォルディング型組立体、または電池セルが分離膜を挟んでいる状態で積層されて互いに付着されるラミネーションスタック型組立体などからなることができるが、これに限定されない。本発明による電極組立体は、カーブドモジュールを形成する場合、物理的ストレスが最も少ないスタックフォルディング型、またはラミネーションスタック型構造であることが好ましい。
前記のような電極組立体はセルケースに収納され、セルケースは、通常に、内部層／金属層／外部層のラミネートシート構造を有している。内部層は電極組立体と直接的に接触するので、絶縁性及び耐電解液性を有しなければならなく、また外部に対する密閉のために、シーリング性、すなわち内部層同士熱接着されたシーリング部位は優れた熱接着強度を有しなければならない。このような内部層の材料としては、耐化学性に優れながらもシーリング性がよいポリプロピレン、ポリエチレン、酢酸ポリエチレン、ポリブチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリイミド樹脂から選択することができるが、これに限定されず、引張強度、剛性、表面硬度、耐衝撃強度などの機械的物性及び耐化学性に優れたポリプロピレンが最も好ましい。
内部層と接している金属層は外部から水分や各種のガスが電池の内部に浸透することを防止するバリア層に相当し、このような金属層の好適な材料としては、軽いながらも成形性に優れたアルミニウム薄膜を使うことができる。
そして、金属層の他側面には外部層が備えられる。このような外部層は、電極組立体を保護しながら耐熱性及び耐化学性を確保することができるように、引張強度、透湿防止性及び空気透過防止性に優れた耐熱性ポリマーを使うことができ、一例としてナイロンまたはポリエチレンテレフタレートを使うことができるが、これに限定されない。
一方、一対の電極リードは正極リード及び負極リードからなり、電極組立体の正極タブと負極タブとがそれぞれ電気的に連結された後、セルケースの外部に露出されるか、タブなしに電極組立体と直接連結されても関係ない。
次に、カバープレート６００は電池セル５００を外部から保護する役割を果たし、上部カバープレート６１０と下部カバープレート６２０とを含む。
具体的には、上部カバープレート６１０は第１電池セル５１０の上部に位置して第１電池セル５１０の上面を保護し、下部カバープレート６２０は第２電池セル５２０の下部に位置して第２電池セル５２０の下面を保護する。
そして、前述した締結部材Ｂが貫くことができるように、上部カバープレート６１０及び下部カバープレート６２０には所定の距離だけ離隔して形成された複数の貫通ホールが形成されている。
図６は本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいてヒートシンクと支持プレートとの結合構造を説明するための斜視図である。
図６を参照して説明すれば、本発明によるヒートシンク１００の上面には上部支持プレート２１０が位置し、ヒートシンク１００の下面には下部支持プレート２２０が位置する。
一方、ヒートシンク１００の両面、すなわち上面及び下面には所定の形状に所定の高さに突出した状態の隆起部１１０がそれぞれ形成されることが好ましく、上部支持プレート２１０にはヒートシンク１００の上面に形成された隆起部１１０を収容するための第１開口部２１１が形成され、下部支持プレート２２０にはヒートシンク１００の下面に形成された隆起部１１０を収容するための第２開口部２２１が形成されることがより好ましい。
前記のように、隆起部１１０が両面に形成されたヒートシンク１００の上面及び下面に上部支持プレート２１０と下部支持プレート２２０とがそれぞれ密着すれば、ヒートシンク１００の上面の隆起部１１０は第１開口部２１１に挿入され、ヒートシンク１００の下面に形成された隆起部１１０は第２開口部２２１に挿入されることで、左右への揺動を防止することができる。
ここで、上部支持プレート２１０及び下部支持プレート２２０は熱伝導性樹脂からなるプレートであってもよい。
一方、ヒートシンク１００の一側部には冷却水を供給するための冷却水流入ポート１２０が設けられ、その付近には熱交換された冷却水が排出される冷却水流出ポート１３０が設けられており、冷却水の供給及び流出ができれば、これらの冷却水流入ポート１２０及び冷却水流出ポート１３０が必ずしも付近に位置しなくてもよいというのは明らかである。また、締結部材Ｂが貫くことができるように、ヒートシンク１００及び支持プレート２００にはそれぞれ貫通ホールが備えられている。
図７は本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいて電池セルの装着構造を説明するための斜視図であり、図８は本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいて支持フレームの配置構造を説明するための斜視図である。
本発明による複数の第１電池セル５１０は、上部支持プレート２１０の第１開口部２１１に挿入された状態で外部に露出されているヒートシンク１００の隆起部１１０及び上部支持プレート２１０に水平に着座する。
従来の電池モジュールでは、電池セルとヒートシンクとは互いに垂直に位置する構造を有するので、電池セルとヒートシンクとの接触面積が少なく、よって冷却性能に限界があった。
これに対し、本発明による電池モジュール１０００は、ヒートシンク１００と第１電池セル５１０とが互いに平行に位置するとともに、ヒートシンク１００の隆起部１１０と第１電池セル５１０の水平側面とが接触するように配置される構造を有するので、迅速に熱伝逹効率を高めることができるという利点がある。
もちろん、ヒートシンク１００の隆起部１１０と密着しない第１電池セル５１０の残りの領域は上部支持プレート２１０と密着しているというのは明らかである。
一方、隆起部１１０と第１電池セル５１０との間には、これらを互いに固定するための公知の熱伝導性樹脂層を介在させることができる。
第２電池セル５２０及び下部支持プレート２２０の装着構造は方向のみ異なるだけで、第１電池セル５１０と上部支持プレート２１０との結合構造と同一であるので、その具体的な説明は省略する。
前述したように、支持フレーム４００は、第１支持フレーム４１０と、第２支持フレーム４２０とを含む。
第１支持フレーム４１０は上部支持プレート２１０と上部カバープレート６１０との間、より詳細には、電池モジュールの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って上部支持プレート２１０の両側縁部及び中央にそれぞれ位置し、所定の幅、高さ及び長さを有し、切断面は略方形のバー（Ｂａｒ）形状を有する。そして、第１支持フレーム４１０には、締結部材Ｂが通過するように所定の距離だけ離隔したままで複数の第１貫通ホール４１１が形成されている。
第２支持フレーム４２０は下部支持プレート２２０と下部カバープレート６２０との間に位置することのみを除き、残りの構成は第１支持フレーム４１０と同様である。すなわち、第２支持フレーム４２０にも、締結部材Ｂが通過するように、所定の距離だけ離隔したままで複数の第２貫通ホール４２１が形成されている。
複数の電池モジュール１０００が積層された状態で締結されても、前記のような第１支持フレーム４１０及び第２支持フレーム４２０によってプレート２００とカバープレート６００との間が常に所定の距離だけ離隔した状態を維持することができるので、電池セル５００が必要以上に押圧されることを防止することができるだけでなく、スウェリング発生の際、局所的な膨張を抑制することができるという利点がある。
図９は本発明の好適な実施例による電池モジュールにおいて電池セルとバスバーとの結合構造を説明するための斜視図である。
図７を一緒に参照しながらバスバーアセンブリー３００について詳細に説明すれば、第１バスバーアセンブリー３１０と第２バスバーアセンブリー３２０とから構成される。これは配置される位置のみ異なるだけで、具体的な構成は同一であるので、以下では第１バスバーアセンブリー３１０を中心に説明する。
第１バスバーアセンブリー３１０は、第１バスバーフレーム３１１と、バスバー３１２とを含む。第１バスバーフレーム３１１はバスバー３１２を支持するとともに付近に位置するバスバー３１２を電気的に連結するためのものであり、第１バスバーフレーム３１１には、バスバー３１２を収容するための第１収容溝３１１（ａ）と、第１収容溝３１１（ａ）より相対的に深く陥没している第２収容溝３１１（ｂ）とが形成されている。
バスバー３１２は所定の角度に複数回折り曲げられた凹凸構造を有し、第１水平部３１２（ａ）、第１水平部３１２（ａ）より相対的に下に位置する第２水平部３１２（ｂ）、及び第１水平部３１２（ａ）と第２水平部３１２（ｂ）とを連結するように所定の角度に折り曲げられた連結部３１２（ｃ）を含む。
前記のような構成を有するバスバー３１２が第１バスバーフレーム３１１の収容溝に着座するとき、第１水平部３１２（ａ）は第１収容溝３１１（ａ）に、第２水平部３１２（ｂ）は第２収容溝３１１（ｂ）に挿入される構造を有するので、第１バスバーフレーム３１１とバスバー３１２とが堅固に締結されることができる。
一方、第１電池セル５１０の電極リード５１１は第１水平部３１２（ａ）に着座する。
従来の電池モジュールはバスバーアセンブリー３００を冷却する機能がないか追加的に備えなければならない問題点があった。しかし、本発明は、ヒートシンク１００の上面及び下面にそれぞれ位置する上部支持プレート２１０及び下部支持プレート２２０にバスバーアセンブリー３００が面接触するように位置するので、電池セルを冷却するための単一のヒートシンク１００のみでもバスバーアセンブリー３００を冷却することができ、よって電池モジュールの体積が増加することを最小化することができる。
本発明は前述した特徴のうちの一つ以上の特徴を有している電池モジュール１０００が装着された電池パックであってもよく、前記電池パックは、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド電気自動車などのようなデバイスに装着可能である。
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。
１０００ 電池モジュール
１００ ヒートシンク
１１０ 隆起部
１２０ 冷却水流入ポート
１３０ 冷却水流出フォト
２００ 支持プレート
２１０ 上部支持プレート
２１１ 第１開口部
２２０ 下部支持プレート
２２１ 第２開口部
３００ バスバーアセンブリー
３１０ 第１バスバーアセンブリー
３１１ 第１バスバーフレーム
３１１（ａ） 第１収容溝
３１１（ｂ） 第２収容溝
３１２ バスバー
３１２（ａ） 第１水平部
３１２（ｂ） 第２水平部
３１２（ｃ） 連結部
３２０ 第２バスバーアセンブリー
４００ 支持フレーム
４１０ 第１支持フレーム
４１１ 第１貫通ホール
４２０ 第２支持フレーム
４２１ 第２貫通ホール
５００ 電池セル
５１０ 第１電池セル
５１１ 電極リード
５２０ 第２電池セル
６００ カバープレート
６１０ 上部カバープレート
６２０ 下部カバープレート
Ｂ 締結部材

Claims (15)

  1. 所定の面積を有し、水平に位置するヒートシンク（１００）と、
    前記ヒートシンク（１００）の上面及び下面にそれぞれ位置する上部支持プレート（２１０）及び下部支持プレート（２２０）を含む支持プレート（２００）と、
    前記上部支持プレート（２１０）と密着する第１電池セル（５１０）及び前記下部支持プレート（２２０）と密着する第２電池セル（５２０）を含む電池セル（５００）と、
    前記第１電池セル（５１０）の上部に位置する上部カバープレート（６１０）及び前記第２電池セル（５２０）の下部に位置する下部カバープレート（６２０）を含むカバープレート（６００）と、
    を含む、電池モジュール。
  2. 前記ヒートシンク（１００）の上面には所定の高さに突出した隆起部（１１０）が設けられ、前記上部支持プレート（２１０）には前記隆起部（１１０）を収容するための第１開口部（２１１）が形成されている、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記第１電池セル（５１０）は前記隆起部（１１０）の上面に位置する、請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 前記ヒートシンク（１００）の下面には所定の高さに突出した隆起部（１１０）が設けられ、前記下部支持プレート（２２０）には前記隆起部（１１０）を収容するための第２開口部（２２１）が形成されている、請求項１に記載の電池モジュール。
  5. 前記第２電池セル（５２０）は前記隆起部（１１０）の下面に位置する、請求項４に記載の電池モジュール。
  6. 前記第１電池セル（５１０）と前記隆起部（１１０）との間、及び前記第２電池セル（５２０）と前記隆起部（１１０）との間には熱伝導性樹脂層が介在されている、請求項３に記載の電池モジュール。
  7. 前記上部支持プレート（２１０）と前記上部カバープレート（６１０）との間には、両側縁部に沿って所定の高さ及び幅を有する第１支持フレーム（４１０）が位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  8. 前記上部支持プレート（２１０）と前記上部カバープレート（６１０）との間には、中央に沿って延び、所定の高さ及び幅を有する前記第１支持フレーム（４１０）が位置する、請求項７に記載の電池モジュール。
  9. 前記下部支持プレート（２２０）と前記下部カバープレート（６２０）との間には、両側縁部に沿って延び、所定の高さ及び幅を有する第２支持フレーム（４２０）が位置する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  10. 前記下部支持プレート（２２０）と前記下部カバープレート（６２０）との間には、中央に沿って延び、所定の高さ及び幅を有する前記第２支持フレーム（４２０）が位置する、請求項９に記載の電池モジュール。
  11. 前記上部支持プレート（２１０）と前記上部カバープレート（６１０）との間には、第１バスバーアセンブリー（３１０）が位置する、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. 前記第１バスバーアセンブリー（３１０）は、第１収容溝（３１１（ａ））が形成された第１バスバーフレーム（３１１）と、
    所定の角度に複数回折り曲げられた凹凸構造を有し、前記第１収容溝（３１１（ａ））に着座するバスバー（３１２）と、
    を含む、請求項１１に記載の電池モジュール。
  13. 前記下部支持プレート（２２０）と前記下部カバープレート（６２０）との間には第２バスバーアセンブリー（３２０）が位置する、請求項１に記載の電池モジュール。
  14. 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が垂直方向に並んで複数積層されている、電池パック。
  15. 請求項１４に記載の電池パックを含む、デバイス。
JP2022562135A 2020-09-21 2021-08-19 冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック Pending JP2023521186A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0121150 2020-09-21
KR1020200121150A KR20220038848A (ko) 2020-09-21 2020-09-21 냉각성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
PCT/KR2021/011016 WO2022059936A1 (ko) 2020-09-21 2021-08-19 냉각성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023521186A true JP2023521186A (ja) 2023-05-23

Family

ID=80776250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022562135A Pending JP2023521186A (ja) 2020-09-21 2021-08-19 冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230352764A1 (ja)
EP (1) EP4099482A1 (ja)
JP (1) JP2023521186A (ja)
KR (1) KR20220038848A (ja)
CN (1) CN115398715A (ja)
WO (1) WO2022059936A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230167962A (ko) * 2022-06-03 2023-12-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014157721A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Honda Motor Co Ltd 電池モジュール及び組電池
JP2015522911A (ja) * 2012-05-19 2015-08-06 エルジー・ケム・リミテッド 電池セルアセンブリ及び該電池セルアセンブリ用冷却フィンの製造方法
JP2016039111A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
JP2017517850A (ja) * 2014-05-27 2017-06-29 エルジー・ケム・リミテッド 電池パック及び電池パックに設けられた電気ファンを制御する方法
JP2018006043A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 三洋電機株式会社 バッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101748360B1 (ko) * 2014-12-01 2017-06-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR102314041B1 (ko) * 2015-03-12 2021-10-18 삼성에스디아이 주식회사 베터리 팩
KR20180091600A (ko) * 2017-02-07 2018-08-16 에스케이이노베이션 주식회사 직접냉각 배터리 팩
KR102301195B1 (ko) * 2017-12-01 2021-09-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩
KR102204302B1 (ko) 2018-09-13 2021-01-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20200121150A (ko) 2019-04-15 2020-10-23 주식회사 엘지화학 액정 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015522911A (ja) * 2012-05-19 2015-08-06 エルジー・ケム・リミテッド 電池セルアセンブリ及び該電池セルアセンブリ用冷却フィンの製造方法
JP2014157721A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Honda Motor Co Ltd 電池モジュール及び組電池
JP2017517850A (ja) * 2014-05-27 2017-06-29 エルジー・ケム・リミテッド 電池パック及び電池パックに設けられた電気ファンを制御する方法
JP2016039111A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
JP2018006043A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 三洋電機株式会社 バッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両

Also Published As

Publication number Publication date
EP4099482A1 (en) 2022-12-07
WO2022059936A1 (ko) 2022-03-24
US20230352764A1 (en) 2023-11-02
CN115398715A (zh) 2022-11-25
KR20220038848A (ko) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101403930B1 (ko) 콤팩트한 구조의 전지팩
KR101205181B1 (ko) 신규한 구조의 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101095346B1 (ko) 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 중대형 전지팩
KR101205180B1 (ko) 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
EP2509150B1 (en) Battery module having excellent cooling efficiency and compact structure and middle or large-sized battery pack
KR101071537B1 (ko) 신규한 구조의 방열부재를 포함하는 전지모듈 및 중대형 전지팩
KR101326086B1 (ko) 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 그것을 포함하는 중대형 전지팩
KR101084969B1 (ko) 온도 센서가 장착된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
KR20100109872A (ko) 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 중대형 전지팩
JP7335048B2 (ja) 隣接モジュールへのガス移動を防止することができる電池モジュール
JP7442921B2 (ja) ケースの外部に冷却部を備えたバッテリーパック
JP2023521186A (ja) 冷却性能が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック
JP2014154401A (ja) 電池モジュール、電池ユニット
JP7483302B2 (ja) 電池セルの寿命が向上した電池パック及びこれを含むデバイス
KR20210072999A (ko) 에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩
JP2023524004A (ja) 電池セルの寿命が向上した電池パック及びこれを含むデバイス
JP2023540768A (ja) 冷却性能が向上した電池パック及びこれを含むデバイス
JP7362051B2 (ja) パックケースに冷媒循環路を備えた電池パック
CN115336092B (zh) 电池组和包括该电池组的装置
JP7508141B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP2024510820A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20230113998A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230111916A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230111915A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
JP2023535778A (ja) 折曲形態のトラップ部を備えた電池モジュール及びこれを含む電池パック

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221011

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231225

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240624