JP2023524586A - 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

Info

Publication number
JP2023524586A
JP2023524586A JP2022567673A JP2022567673A JP2023524586A JP 2023524586 A JP2023524586 A JP 2023524586A JP 2022567673 A JP2022567673 A JP 2022567673A JP 2022567673 A JP2022567673 A JP 2022567673A JP 2023524586 A JP2023524586 A JP 2023524586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
heat transfer
transfer member
battery module
frame
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.)
Granted
Application number
JP2022567673A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7540844B2 (ja
Inventor
ウォン・キョン・パク
ジュンヨブ・ソン
スビン・パク
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 JP2023524586A publication Critical patent/JP2023524586A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7540844B2 publication Critical patent/JP7540844B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M10/6553—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
    • H01M10/653—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
    • H01M10/64—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
    • H01M10/655—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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • 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
    • 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
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • 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
    • H01M50/505—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • 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
    • 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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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

本発明の一実施例による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、前記電池セル積層体を囲むモジュールフレームと、前記モジュールフレームから露出する前記電池セル積層体部分を覆うバスバーフレームと、前記バスバーフレームに形成されたスロットを介して前記電池セル積層体から突出した電極リードと連結されたバスバーと、前記バスバーフレームをカバーするエンドプレートと、前記バスバーと連結された熱伝達部材とを含み、前記熱伝達部材は、前記エンドプレートと接触する。

Description

［関連出願との相互参照］
本出願は、２０２１年２月２６日付の韓国特許出願第１０－２０２１－００２６９７２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本明細書の一部として含まれる。
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、新規な冷却構造を有する電池モジュールおよび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の増加に伴い、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。特に、二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン、ウェアラブルデバイス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多くの関心を集めている。
小型モバイル機器にはデバイス１台あたり１個または２、３、４個の電池セルが用いられるのに対し、自動車などのような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用いられる。
中大型電池モジュールは、できるだけ小さい大きさと重量で製造されることが好ましいので、高い集積度で積層可能であり、容量に比べて重量が小さい角形電池、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用いられている。このような電池モジュールは、高出力を得るために複数の単位電池セルを含む多数のセルアセンブリを直列に連結した構造を有している。そして、前記電池セルは、正極および負極集電体、セパレータ、活物質、電解液などを含み、構成要素間の電気化学的反応によって繰り返しの充放電が可能である。
一方、近年、エネルギー貯蔵源としての活用をはじめとして大容量構造に対する必要性が高まるにつれ、多数の二次電池が直列および／または並列に連結された多数の電池モジュールを集合させたマルチモジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。
一方、複数の電池セルを直列／並列に連結して電池パックを構成する場合、少なくとも１つの電池セルからなる電池モジュールを先に構成し、このような少なくとも１つの電池モジュールを用いてその他の構成要素を追加して電池パックを構成する方法が一般的である。
図１は、従来の電池モジュールによる斜視図を示す図である。図２は、図１の切断線Ａ－Ａ’を基準とするｘｚ平面に沿った断面図の一部を拡大して示す図である。図３は、従来の電池モジュールを含む電池パックの断面図の一部である。
図１および図２を参照すれば、従来の電池モジュール１０は、相互積層される複数の電池セル１１から構成された電池セルアセンブリと、複数の電池セル１１の電極リード１２を電気的に連結するバスバーアセンブリと、前記電池セルアセンブリを囲むモジュールフレーム１３と、バスバーアセンブリを覆うエンドプレート１４とを含んで構成される。
ここで、バスバーアセンブリは、それぞれの電池セル１１の電極リード１２を個別的に通過させるリードスロットを備えるバスバーフレームと、前記バスバーフレームに取り付けられ、リードスロットの個数に対応するように備えられるバスバースロットを備え、バスバースロットを通過した電極リードと溶接などで連結されるバスバー１６とを含んで構成される。
この時、バスバー１６で発生した熱は直接的な冷却経路がないため、電極リード１２を通して伝達されて、電池セル１１、モジュールフレーム１３の底部上に形成される熱伝導性樹脂層１７およびモジュールフレーム１３の底部を通して伝達される。
これとともに、図３を参照すれば、前記伝達された熱は、従来の電池モジュール１０を含む電池パックの内部に形成される熱伝達部材２０および冷却プレート２１を通して追加的に伝達される。
最近、高容量、高エネルギー、急速充電などの必要性が持続的に増加して、バスバーに流れる電流の量も増加する傾向にある。バスバーに流れる高電流によってバスバーに発熱が発生し、このような発熱は従来の冷却構造だけでは効果的に冷却させにくい。したがって、前記発熱の冷却のために、バスバーと直接的に接触してバスバーの冷却が可能な構造の必要性がある。
本発明の解決しようとする課題は、バスバーの発熱問題の解決が可能な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である。
しかし、本発明が解決しようとする課題が上述した課題に制限されるわけではなく、言及されていない課題は本明細書および添付した図面から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施例による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、前記電池セル積層体を囲むモジュールフレームと、前記モジュールフレームから露出する前記電池セル積層体部分を覆うバスバーフレームと、前記バスバーフレームに形成されたスロットを介して前記電池セル積層体から突出した電極リードと連結されたバスバーと、前記バスバーフレームをカバーするエンドプレートと、前記バスバーと連結された熱伝達部材とを含み、前記熱伝達部材は、前記エンドプレートと接触する。
前記バスバーは、前記熱伝達部材と面接触して連結される。
前記熱伝達部材は、電気的に絶縁性を有し、熱伝導性を有する材質で形成される。
前記電池モジュールは、前記エンドプレートと前記バスバーフレームとの間に位置する絶縁カバーをさらに含み、前記絶縁カバーは、前記熱伝達部材が前記エンドプレートおよび前記バスバーと接触する部分を除いて前記熱伝達部材を覆う蓋部を有することができる。
前記熱伝達部材は、前記エンドプレートの下端部に隣接するように位置することができる。
前記熱伝達部材は、複数の前記電池セルが積層される方向に沿って互いに離隔して配置されるように複数形成される。
前記熱伝達部材は、曲がった構造を含み、前記曲がった構造を介して前記バスバーと少なくとも一面で接触することができる。
前記熱伝達部材は、前記バスバーの下端部を支持する突出底部を含み、前記突出底部と前記バスバーとが接触することができる。
前記エンドプレートは、前記モジュールフレームと接触し、前記バスバーで発生した熱は、前記熱伝達部材、前記エンドプレート、および前記モジュールフレームの底部に順次に伝達される。
本発明の他の実施例による電池パックは、上述した電池モジュールと、前記電池モジュールの底部の下に位置する第２熱伝導性樹脂層と、前記第２熱伝導性樹脂層の下に位置する冷却プレートとを含む。
本発明の一実施例による電池モジュールは、新規な形態のバスバー冷却構造によって高電流および急速充電環境でのバスバー発熱問題を解決することができる。また、前記発熱問題を解決することによって、電池モジュールの安定性が向上できる。
本発明の効果が上述した効果に制限されるわけではなく、言及されていない効果は本明細書および添付した図面から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
従来の電池モジュールによる斜視図である。 図１の切断線Ａ－Ａ’を基準とするｘｚ平面に沿った断面図の一部を拡大して示す図である。 従来の電池モジュールを含む電池パックの断面図の一部である。 本発明の一実施例による電池モジュールの分解斜視図である。 図４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４の電池セル積層体に含まれている１つの電池セルを示す斜視図である。 図４の電池モジュールに含まれるエンドプレートの斜視図である。 図７のＣ部分を拡大して示す図である。 図８の切断線Ｄ－Ｄ’を基準とするｙｚ平面に沿った断面図の一部を拡大して示す図である。 図５の切断線Ｂ－Ｂ’を基準とするｘｚ平面に沿った断面図の一部を拡大して示す図である。 図１０のＥ部分を拡大して示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックを示す断面図である。
以下、本発明の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できるように、本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、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す。
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ので、本発明が必ずしも図示のものに限定されない。図面において様々な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」あるとする時、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上に」あるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。さらに、基準となる部分の「上に」あるというのは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の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」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
さらに、明細書全体において、「平面上」とする時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」とする時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。
本出願で使用される第１、第２用語は多様な構成要素を説明するのに使用できるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
以下、図４～図１１を参照して、本発明の一実施例による電池モジュールについて説明する。
図４は、本発明の一実施例による電池モジュールの分解斜視図である。図５は、図４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６は、図４の電池セル積層体に含まれている１つの電池セルを示す斜視図である。
図４および図５を参照すれば、本実施例による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層されている電池セル積層体１２０と、電池セル積層体１２０を囲むモジュールフレームと、電池セル積層体１２０の上部を覆う上部プレート４００と、電池セル積層体１２０の前面と後面にそれぞれ位置するエンドプレート１５０と、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とを含む。バスバーフレーム１３０は、前記モジュールフレームから露出する電池セル積層体１２０部分を覆うことができる。この時、前記モジュールフレームは、上部面、前面および後面が開放されたＵ字状フレーム３００を含むことができる。また、電池モジュール１００は、Ｕ字状フレーム３００と電池セル積層体１２０との間に位置する第１熱伝導性樹脂層３１０を含む。第１熱伝導性樹脂層３１０は一種の放熱層であって、放熱機能を有する物質を塗布して形成することができる。エンドプレート１５０は、金属物質で形成される。
Ｕ字状フレーム３００の開放された両側をそれぞれ第１側および第２側とする時、Ｕ字状フレーム３００は、前記第１側および前記第２側に対応する電池セル積層体１２０の面を除いて残りの外面のうち、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ベンディングされた板状型構造からなる。Ｕ字状フレーム３００の下面に対応する上面は開放されている。
上部プレート４００は、Ｕ字状フレーム３００によって囲まれる前面、下面および後面を除いた残りの上面を囲む１つの板状型構造からなる。Ｕ字状フレーム３００と上部プレート４００は、互いに対応する角部位が接触した状態で、溶接などによって結合されることによって、電池セル積層体１２０を囲む構造を形成することができる。
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４に示したように、ｙ軸方向に積層される。言い換えれば、複数の電池セル１１０が積層される方向は、Ｕ字状フレーム３００の２つの側面部が互いに対向する方向と同一であってもよい。
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６を参照すれば、本実施例による電池セル１１０は、２つの電極リード１１１、１１２が互いに対向して電池本体１１３の一方の端部１１４ａと他方の端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。電池セル１１０は、電池ケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態で、電池ケース１１４の一方の端部１１４ａ及び他方の端部１１４ｂとこれらを連結する２つの側面１１４ｃとを接着することによって製造できる。言い換えれば、本実施例による電池セル１１０は、計３箇所のシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃは、熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は、連結部１１５からなる。電池ケース１１４の一方の端部１１４ａ及び他方の端部１１４ｂの間を電池セル１１０の長手方向と定義し、電池ケース１１４の一方の端部１１４ａ及び他方の端部１１４ｂを連結する一の側面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が形成される。突出部１１０ｐは、連結部１１５の両端部の少なくとも１つに形成され、連結部１１５が延びる方向に垂直な方向に突出できる。突出部１１０ｐは、電池ケース１１４の一方の端部１１４ａ及び他方の端部１１４ｂのシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂのうちの１つと連結部１１５との間に位置することができる。
電池ケース１１４は、一般に樹脂層／金属薄膜層／樹脂層のラミネート構造からなる。例えば、電池ケースの表面が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、外部衝撃によって滑りやすい傾向がある。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、電池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の化学反応によって結合される化学接着剤などの接着部材を付着させて電池セル積層体１２０を形成することができる。本実施例において、電池セル積層体１２０は、ｙ軸方向に積層され、ｚ軸方向にＵ字状フレーム３００の内部に収容される。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に形成されて、電池セル間の固定が電池モジュールフレームによる組立からなる場合がある。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って冷却作用がほとんどなかったり電池セルの面方向に行われ、電池モジュールの高さ方向には冷却がうまく行われない。
図４を再び参照すれば、本実施例によるＵ字状フレーム３００は、底部と、前記底部によって連結される互いに対向する２つの側面部とを含む。電池セル積層体１２０がＵ字状フレーム３００の底部に取り付けられる前に、Ｕ字状フレーム３００の底部に熱伝導性樹脂を塗布し、熱伝導性樹脂を硬化して第１熱伝導性樹脂層３１０を形成することができる。第１熱伝導性樹脂層３１０は、Ｕ字状フレーム３００の底部と電池セル積層体との間に位置し、電池セル１１０で発生する熱を、電池モジュール１００の底に伝達し、電池セル積層体１２０を固定する役割を果たすことができる。
図７は、図４に示した電池モジュールのエンドプレートの斜視図である。図８は、図７のＣ部分を拡大して示す図である。図９は、図８の切断線Ｄ－Ｄ’を基準とするｙｚ平面に沿った断面図の一部を拡大して示す図である。図１０は、図５の切断線Ｂ－Ｂ’を基準とするｘｚ平面に沿った断面図の一部を拡大して示す図である。図１１は、図１０のＥ部分を拡大して示す図である。
従来の電池モジュールは、バスバーの直接的な冷却経路が存在せず、バスバーでの発熱は、バスバー、電極リード、電池セル、熱伝導性樹脂層およびモジュールフレームの底部につながる経路によってのみ放出された。しかし、急速充電のように、高電流の流れによってバスバーの短時間の高い発熱を発生させる状況では、バスバーの温度上昇を最小化できる冷却構造が必要である。
したがって、図７～図９を参照すれば、本実施例による電池モジュール１００は、バスバーフレーム１３０に形成されたスロットを介して電池セル積層体１２０から突出した電極リード１１１と連結されたバスバー１７０と、バスバー１７０と連結された熱伝達部材１８０とを含む。この時、熱伝達部材１８０は、エンドプレート１５０と接触する。
本実施例によるバスバー１７０は、熱伝達部材１８０と面接触して連結される。熱伝達部材１８０は、曲がった構造を含み、前記曲がった構造を介してバスバー１７０と少なくとも一面で接触することができる。特に、図８を参照すれば、熱伝達部材１８０は、バスバー１７０の下端部を支持する突出底部Ａを含み、突出底部Ａとバスバー１７０とが接触することができる。前記曲がった構造は、前記構造にバスバー１７０が合わせ結合できるようにバスバー１７０の形状と同一に形成されるが、これに制限されるわけではない。むしろ、バスバー１７０に機構的なストレスを付加しないように、熱伝達部材１８０の一部分はバスバー１７０との接触がないように構成される。したがって、前記接触によりバスバー１７０での発熱が熱伝達部材１８０に伝達され、バスバー１７０の冷却が行われる。
本実施例による熱伝達部材１８０は、電気的に絶縁性を有し、熱伝導性を有する材質で形成される。具体的には、熱伝達部材１８０は、熱伝達パッドおよび熱伝導性樹脂層のうちの１つを含むことができる。また、熱伝達部材１８０は、最初に液状で注液されて、後に硬化する方法により形成される。熱伝達部材１８０は、電気的には絶縁性を有するが、熱伝導性を有することによって、バスバー１７０の絶縁性を維持しながら、熱伝導を可能にする。
バスバー１７０で発生した熱は、熱伝達部材１８０、エンドプレート１５０、前記モジュールフレーム、特に、Ｕ字状フレーム３００の底部に順次に伝達されて放出される。このような順次に伝達されて放出される構造により急速充電などの高電流状況で発生するバスバーからの熱を効果的に放出することができ、電池モジュールの安定性を確保することができる。
特に、図７を参照すれば、本発明の熱伝達部材１８０は、エンドプレート１５０の下端部に隣接するように位置することができる。具体的には、熱伝達部材１８０は、エンドプレート１５０の上端部より下端部に近く位置することができる。
また、熱伝達部材１８０は、複数の電池セル１１０が積層される方向に沿って互いに離隔して配置されるように複数形成される。具体的には、図４を参照すれば、複数の電池セル１１０は、ｙ軸方向に積層される。したがって、熱伝達部材１８０は、エンドプレート１５０上にｙ軸方向に沿って互いに離隔して配置されるように複数形成される。
この時、熱伝達部材１８０がエンドプレート１５０と接触することによって、急速冷却を可能にする。また、本発明の熱伝達部材１８０がエンドプレート１５０の下端部に隣接するように位置することによって、バスバー１７０の温度が高い場合、熱伝達部材１８０の相変化によって熱伝達部材１８０の冷却性能が弱まるのを防止することができる。
熱伝達部材１８０は、熱伝達部材１８０と接触するバスバー１７０の数を考慮して形成されるが、これに制限されるわけではなく、バスバー１７０の冷却を最大化できる個数で形成可能である。また、場合によっては、熱伝達部材１８０は、エンドプレート１５０の下端部全体を覆うように複数形成されてもよいし、エンドプレート１５０の下端部全体を覆う一体形に形成されてもよい。これによって、熱伝達部材１８０がエンドプレート１５０と接触することによって、可能な急速冷却の効率がさらに増加できる。
本発明の一実施例による電池モジュールは、エンドプレート１５０とバスバーフレーム１３０との間に位置する絶縁カバー２００をさらに含むことができる。絶縁カバー２００は、熱伝達部材１８０がエンドプレート１５０およびバスバー１７０と接触する熱伝達部材１８０部分を除いて熱伝達部材１８０を覆う蓋部２１０を有することができる。絶縁カバー２００は、熱伝達部材１８０の形態を構成することができ、モジュールの組立後、熱伝達部材１８０が離脱したり壊れないように形態を維持する役割を果たすことができる。また、蓋部２１０を介して熱伝達部材１８０の絶縁性を確保することができる。
図１０および図１１を参照すれば、本発明の一実施例による電池モジュールのエンドプレート１５０は、前記モジュールフレームと接触することができる。特に、前記モジュールフレームであるＵ字状フレーム３００の底部と接触することができる。したがって、バスバー１７０で発生した熱は、バスバー１７０、熱伝達部材１８０、エンドプレート１５０およびモジュールフレーム、特に、Ｕ字状フレーム３００の底部に伝達されて放出される。
また、本実施例による電池モジュールに含まれているモジュールフレーム、特に、Ｕ字状フレーム３００の底部の下には、パック構成要素として第２熱伝導性樹脂層３２０および冷却プレート７００が形成されるか、電池モジュールに一体に形成された冷却プレート７００が形成される。したがって、Ｕ字状フレーム３００の底部に伝達された熱は、第２熱伝導性樹脂層３２０および冷却プレート７００に伝達されて放出されてもよい。そのため、バスバー１７０で発生した熱は、前記伝達により効果的に冷却および放出可能であり、電池モジュールの安定性を確保することができる。
以下、図１２を参照して、本発明の他の実施例による電池パックについて説明する。
図１２は、本発明の他の実施例による電池パックを示す断面図である。
図１２を参照すれば、本実施例による電池パックは、先に説明した電池モジュールと、Ｕ字状フレーム３００の底部の下に位置する第２熱伝導性樹脂層３２０と、第２熱伝導性樹脂層３２０の下に位置する冷却プレート７００とを含む。
したがって、先に説明したように、バスバー１７０、熱伝達部材１８０、エンドプレート１５０、Ｕ字状フレーム３００の底部に伝達された熱は、第２熱伝導性樹脂層３２０および冷却プレート７００に追加的に伝達される。バスバー１７０で発生した熱が前記経路を通して冷却されることによって、効果的な冷却が可能である。
これとともに、本発明の電池パックは、本実施例による電池モジュールを１つ以上まとめて電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）と冷却装置などを追加してパッキングした構造であってもよい。
前記電池パックは、多様なデバイスに適用可能である。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できるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールを使用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、本発明の好ましい実施例について図示して説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。
１００：電池モジュール
１１０：電池セル
１２０：電池セル積層体
１３０：バスバーフレーム
１５０：エンドプレート
１７０：バスバー
１８０：熱伝達部材
２００：絶縁カバー
２１０：蓋部
３００：Ｕ字状フレーム
３１０：第１熱伝導性樹脂層
３２０：第２熱伝導性樹脂層
７００：冷却プレート

Claims (10)

  1. 複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、
    前記電池セル積層体を囲むモジュールフレームと、
    前記モジュールフレームから露出する前記電池セル積層体の一部分を覆うバスバーフレームと、
    前記バスバーフレームに形成されたスロットを介して前記電池セル積層体から突出した電極リードと連結されたバスバーと、
    前記バスバーフレームをカバーするエンドプレートと、
    前記バスバーと連結された熱伝達部材とを含む電池モジュールであって、
    前記熱伝達部材は、前記エンドプレートと接触する電池モジュール。
  2. 前記バスバーは、前記熱伝達部材と面接触して連結される、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記熱伝達部材は、電気的に絶縁性を有し、熱伝導性を有する材質で形成された、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
  4. 前記エンドプレートと前記バスバーフレームとの間に位置する絶縁カバーをさらに含み、
    前記絶縁カバーは、前記熱伝達部材が前記エンドプレートおよび前記バスバーと接触する部分を除いて前記熱伝達部材を覆う蓋部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  5. 前記熱伝達部材は、前記エンドプレートの下端部に隣接するように位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  6. 前記熱伝達部材は、複数の前記電池セルが積層される方向に沿って互いに離隔して配置されるように複数形成される、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  7. 前記熱伝達部材は、曲がった構造を含み、
    前記曲がった構造を介して前記バスバーと少なくとも一面で接触する、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  8. 前記熱伝達部材は、前記バスバーの下端部を支持する突出底部を含み、
    前記突出底部と前記バスバーとが接触する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  9. 前記エンドプレートは、前記モジュールフレームと接触し、
    前記バスバーで発生した熱は、前記熱伝達部材、前記エンドプレート、および前記モジュールフレームの底部に順次に伝達される、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
    前記電池モジュールの底部の下に位置する第２熱伝導性樹脂層と、
    前記第２熱伝導性樹脂層の下に位置する冷却プレートとを含む電池パック。
JP2022567673A 2021-02-26 2022-02-17 電池モジュールおよびこれを含む電池パック Active JP7540844B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0026972 2021-02-26
KR1020210026972A KR20220122402A (ko) 2021-02-26 2021-02-26 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
PCT/KR2022/002361 WO2022182063A1 (ko) 2021-02-26 2022-02-17 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023524586A true JP2023524586A (ja) 2023-06-12
JP7540844B2 JP7540844B2 (ja) 2024-08-27

Family

ID=83049387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022567673A Active JP7540844B2 (ja) 2021-02-26 2022-02-17 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230178821A1 (ja)
EP (1) EP4131580A4 (ja)
JP (1) JP7540844B2 (ja)
KR (1) KR20220122402A (ja)
CN (1) CN115668591A (ja)
WO (1) WO2022182063A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240100145A (ko) * 2022-12-22 2024-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 열 전파가 지연되는 전지 모듈 및 전지 팩

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120050799A (ko) * 2010-11-11 2012-05-21 주식회사 루비 방열판이 부착된 배터리 셀 어셈블리
JP5916500B2 (ja) 2012-04-27 2016-05-11 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 組電池
KR101750479B1 (ko) * 2015-01-13 2017-06-23 주식회사 엘지화학 열전도 부재를 포함하는 전지팩
JP6439710B2 (ja) * 2016-01-27 2018-12-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 バスバーモジュール
KR102018719B1 (ko) 2016-02-12 2019-09-04 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각용 버스바 및 이를 이용한 배터리 모듈
KR102034208B1 (ko) * 2016-03-03 2019-10-18 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102416919B1 (ko) 2019-02-26 2022-07-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈
KR20200125184A (ko) * 2019-04-26 2020-11-04 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR102691429B1 (ko) * 2019-06-18 2024-08-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022182063A1 (ko) 2022-09-01
KR20220122402A (ko) 2022-09-02
EP4131580A1 (en) 2023-02-08
EP4131580A4 (en) 2024-03-27
JP7540844B2 (ja) 2024-08-27
CN115668591A (zh) 2023-01-31
US20230178821A1 (en) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7297365B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
US20220223939A1 (en) Battery Module And Battery Pack Including The Same
JP2023535947A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP2023537015A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP2023535774A (ja) 電池モジュールおよびそれを含む電池パック
JP7540844B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP7527712B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP2022523953A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP2023530687A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
US20240178474A1 (en) Battery module and battery pack including the same
EP4243159A1 (en) Battery module and battery pack including same
CN216958206U (zh) 电池模块及包含该电池模块的电池组
US20240186613A1 (en) Battery module and battery pack including the same
US20240356101A1 (en) Battery Module and Battery Pack Including the Same
EP4376141A1 (en) Battery module and battery pack including same
KR20230036864A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230111916A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
JP2023529118A (ja) 電池モジュールおよび当該電池モジュールを含む電池パック
KR20210132815A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP2023535461A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20220041426A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230012706A (ko) 버스바 구조체, 이를 포함하는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
CN115943517A (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240408

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240716

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240809

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7540844

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150