JP2023537016A - 電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

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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た電池セル積層体;および前記電池セルの間に位置する冷却フィンを含む。前記冷却フィンは、前記電池セルのうちの一つと対面する第1部分および前記電池セルのうちの他の一つと対面する第2部分を含み、前記第1部分と前記第2部分の間に空気層が形成される。

Description

[関連出願との相互引用]
本出願は2021年1月11日付韓国特許出願第10-2021-0003179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その製造方法に関し、より具体的には火災に対する安全性と冷却性能が向上した電池モジュールおよびその製造方法に関する。
現代社会では携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化するにつれて、前記のようなモバイル機器と関連する分野の技術に対する開発が活発に進められている。また、充放電が可能な二次電池は化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(P-HEV)などの動力源として用いられるため、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。
現在、商用化されている二次電池としては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があるが、その中で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ほとんど起きず、充・放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギ密度が高い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。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを間に置いて配置された電極組立体および電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースを備える。
一般にリチウム二次電池は外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内蔵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内蔵されているパウチ型二次電池に分類することができる。
小型機器に用いられる二次電池の場合、2~3個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに用いられる二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール(Battery module)が用いられる。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取り付けられて電池パックを形成することができる。
二次電池は、適正温度より高くなる場合、二次電池の性能が低下し得、甚だしい場合、爆発や発火の危険性もある。特に、多数の二次電池、すなわち電池セルを備えた電池モジュールや電池パックは狭い空間で多数の電池セルから出る熱が合算されて温度がより急激に上がり得る。言い換えれば、多数の電池セルが積層された電池モジュールとこのような電池モジュールが取り付けられた電池パックの場合、高い出力を得ることができるが、充電および放電時に電池セルで発生する熱を除去することが容易でない。電池セルの放熱がきちんと行われない場合、電池セルの劣化が早くなることにより、寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。
さらに、車両用電池パックに含まれる電池モジュールの場合、直射光線にしばしば露出し、夏や砂漠地域のような高温条件に置かれ得る。また、車両の走行距離を増やすために多数の電池セルを集約的に配置するので、いずれか一つの電池セルで発生した火災や熱が隣り合う電池セルに容易に伝播し、終局的に電池パック自体の爆発や発火につながる。
図1は従来の電池モジュールを示す斜視図である。
図1を参照すると、従来の電池モジュール10は複数の電池セル11が積層された電池セル積層体20を含むことができる。電池セル11はパウチ型電池セルであり得る。電池セル11の間には熱伝導度が高い金属板材の冷却フィン30が配置されることができる。冷却フィン30は電池セル11で発生する熱伝達、すなわち電池モジュール10の放熱には効果的であるが、電池セル11で発生した火災の伝播を遮断するには力不足である。換言すれば、熱伝導度が高い金属素材の冷却フィン30が左、右それぞれの電池セル11と直接接しているので、いずれか一つの電池セル11の発熱による火災発生時に隣り合う電池セル11にその火災や熱が伝播することを防ぐことは難しい。
そこで、電池セルに対する冷却および放熱性能と共に火災の伝達を遮断できる機能を備えた電池モジュールに対する必要性が求められる実情である。
本発明が解決しようとする課題は、電池セルから発生した熱を効果的に排出することができ、かつ同時にいずれか一つの電池セルから発生した火災や熱が隣り合う電池セルに伝播することを遮断できる電池モジュールおよびその製造方法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、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。
本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体;および前記電池セルの間に位置する冷却フィンを含む。前記冷却フィンは、前記電池セルのうちの一つと対面する第1部分および前記電池セルのうちの他の一つと対面する第2部分を含み、前記第1部分と前記第2部分の間に空気層が形成される。
前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビード(bead)が形成され得、前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビード(bead)が形成され得る。
前記冷却フィンは少なくとも一度曲がって前記第1部分と前記第2部分が形成され得る。
畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第1部分と前記第2部分の間に位置する第3部分をさらに含み得る。前記第1部分と第2部分を連結する第1ベンディング部が形成されて前記第2部分と前記第3部分を連結する第2ベンディング部が形成され、前記第1部分、前記第2部分および前記第3部分が畳まれ得る。
前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビードが形成され得、前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビードが形成され得る。前記第3部分に開放部が形成され得、前記第1ビードと前記第2ビードが前記開放部を介して互いに対向し得る。
前記第1部分または前記第2部分の両辺に側面フランジ部が位置し得、前記側面フランジ部が前記第1部分または前記第2部分の一面に垂直に曲がり得る。
前記第1部分と前記第2部分は、長辺と短辺を備えた長方形のシート状であり得、前記第1ベンディング部と前記第2ベンディング部は前記長辺に形成され得る。
前記電池モジュールは前記電池セル積層体の下に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含み得、前記電池セルおよび前記冷却フィンが前記熱伝導性樹脂層と接触し得る。
本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法は、金属板材から冷却フィンを製造する段階;および複数の電池セルを積層して前記電池セルのうちの互いに隣接する電池セルの間に前記冷却フィンを介在して、電池セル積層体を製造する段階を含む。前記冷却フィンは、前記隣接する電池セルのうちの一つと接する第1部分および前記隣接する電池セルのうちの他の一つと接する第2部分を含み、前記第1部分と前記第2部分の間に空気層が形成される。
前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビード(bead)が形成され得、前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビード(bead)が形成され得る。
畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第1部分と前記第2部分の間に位置する第3部分をさらに含み得る。
前記冷却フィンを製造する段階は、前記第2部分と前記第3部分を連結する第2ベンディング部を形成して前記第2部分と前記第3部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階;および前記第1部分と前記第2部分を連結する第1ベンディング部を形成して前記第1部分、前記第2部分および前記第3部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階を含み得る。
前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビードが形成され得、前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビードが形成され得る。前記第3部分に開放部が形成され得、前記第1ビードと前記第2ビードが前記開放部を介して互いに対向し得る。
前記第1部分または前記第2部分の両辺に側面フランジ部が形成され得、前記冷却フィンを製造する段階は、前記側面フランジ部が前記第1部分または前記第2部分の一面に垂直であるように前記側面フランジ部を曲げる段階を含み得る。
本発明の実施形態によれば、内部に空気層が形成された冷却フィンを電池セルの間に配置することによって、冷却および放熱性能を備えると同時にいずれか一つの電池セルから発生した火災や熱が隣り合う電池セルに伝播することを遮断することができる。
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されることができる。
従来の電池モジュールを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールに対する斜視図である。 図2の電池モジュールに含まれた電池セル積層体および冷却フィンを示す斜視図である。 図3の電池セル積層体に含まれた電池セルを示す斜視図である。 図3の冷却フィンを示す斜視図である。 図5の冷却フィンに対してB線に該当する部分をxy平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。 図5の冷却フィンに対してC線に該当する部分をxz平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。 図5の冷却フィンの第1部分、第2部分および第3部分が畳まれる前の様子を示す斜視図である。 図8の冷却フィンをxz平面上で-y軸方向に沿って見た様子を示す平面図である。 図2の切断線A-A’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。
以下、添付する図面を参照して本発明の様々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できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で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と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面で、説明の便宜上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「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」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。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上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横から見た時を意味する。
図2は本発明の一実施形態による電池モジュールに対する斜視図である。図3は図2の電池モジュールに含まれた電池セル積層体および冷却フィンを示す斜視図である。図4は図3の電池セル積層体に含まれた電池セルを示す斜視図である。
本発明の一実施形態による電池モジュール100は、複数の電池セル110が積層された電池セル積層体200および電池セル110の間に位置する冷却フィン300を含む。
まず、電池セル110はパウチ型電池セルであることが好ましく、長方形のシート型構造で形成されることができる。本実施形態による電池セル110は突出した第1および第2電極リード111,112を含む。具体的には、本実施形態による電池セル110は第1および第2電極リード111,112がセル本体113を基準として互いに対向して一端部114aと他端部114bからそれぞれ突出している構造を有する。より詳細には第1および第2電極リード111,112は電極組立体(図示せず)と連結され、前記電極組立体(図示せず)から電池セル110の外部に突出する。第1および第2電極リード111,112は互いに異なる極性であって、一例として、そのうちの一つは正極リード111であり得、他の一つは負極リード112であり得る。すなわち、一つの電池セル110を基準として正極リード111と負極リード112が互いに対向する方向に突出することができる。
一方、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一側部114cを接着することにより製造されることができる。換言すれば、本実施形態による電池セル110は総3ケ所のシーリング部を有し、シーリング部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、残りの他の一側部は連結部115からなる。セルケース114は樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなる。
このような電池セル110は複数個で構成されることができ、複数の電池セル110は相互電気的に連結されるように積層されて電池セル積層体200を形成する。特に、図2および図3に示すようにx軸と平行な方向に沿って複数の電池セル110が積層されることができる。そのため、電極リード111,112はそれぞれy軸方向と-y軸方向に突出することができる。
以下では図3および図5ないし図7を参照して本実施形態による冷却フィン300について詳しく説明する。
図5は図3の冷却フィンを示す斜視図である。図6は図5の冷却フィンに対してB線に該当する部分をxy平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。図7は図5の冷却フィンに対してC線に該当する部分をxz平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。
図3および図5ないし図7を参照すると、本実施形態による冷却フィン300は、電池セル110のうちの一つと対面する第1部分310および電池セル110のうちの他の一つと対面する第2部分320を含む。第1部分310と第2部分320の間に空気層ALが形成される。すなわち、第1部分310と第2部分320は金属板材であり、互いに離隔してその間に空の空間、すなわち空気層ALが設けられる。
従来の冷却フィン(30,図1参照)のように単に単一の金属板材である場合、電池セル11で発生した熱を伝達するには問題ないが、電池セル11で発生した火災が隣り合う電池セル11に伝播することを遮断するには困難性がある。反面、本実施形態による冷却フィン300は内部に空気層ALが形成され、このような空気層ALは断熱層として機能することができる。いずれか一つの電池セル110で発熱による火災が発生しても、電池セル110の間に備えられた空気層ALにより隣り合う電池セル110に火災や熱が伝播することを遅延させることができる。すなわち、周辺の電池セル110に火災が伝播する時間を確保して電池モジュール100の安全性を向上させることができる。特に、該当電池モジュール100が車両用電池パックに含まれる場合、電池セル110間の火災の伝播を遅延させて運転者が火災から待避できる時間的余裕を確保することができる。さらに、金属板材である第1部分310と第2部分320がそれぞれ電池セル110と対向しているので、電池モジュール100の上部方向や下部方向への熱伝達に異常はない。特に、冷却フィン300の第1部分310や第2部分320が後述する熱伝導性樹脂層1300と直接接触するので熱伝達性能低下の恐れはない。すなわち、本実施形態による冷却フィン300は、冷却および放熱性能を備えると同時にいずれか一つの電池セルから発生した火災が隣り合う電池セルに伝播することを遮断することができる。
以下では、図8および図9などを参照して、本発明の一実施形態による冷却フィン300についてより詳しく説明する。
図8は図5の冷却フィンの第1部分、第2部分および第3部分が畳まれる前の様子を示す斜視図である。図9は図8の冷却フィンをxz平面上で-y軸方向に沿って見た様子を示す平面図である。
図6ないし図9を参照すると、本発明の一実施形態による冷却フィン300は、少なくとも一度曲がって第1部分310と第2部分320が形成されることができる。換言すれば、第1部分310と第2部分320は金属板材を少なくとも一度曲げることによって形成され、第1部分310と第2部分320は一つの金属板材が曲がった部分を境界として区分する。
より具体的には、冷却フィン300は、図6のように畳まれた状態を基準として、第1部分310と第2部分320の間に位置する第3部分330をさらに含むことができる。第1部分310と第2部分320を連結する第1ベンディング部BD1が形成され、第2部分320と第3部分330を連結する第2ベンディング部BD2が形成されて、第1部分310、第2部分320および第3部分330が畳まれることができる。ここで第1ベンディング部BD1と第2ベンディング部BD2は金属板材が曲がった部分をいう。すなわち、本実施形態による冷却フィン300は、一つの金属板材である第1部分310、第2部分320および第3部分330が互いに畳まれた状態でその間に空気層ALを形成する構造であり得る。また、第1部分310と第2部分は、長辺と短辺を備えた長方形のシート状であり、第1ベンディング部BD1と第2ベンディング部BD2はそのうちの長辺に形成されることができる。
一方、第1部分310に第2部分320方向に突出した第1ビード(First bead,310B)が形成されることができ、第2部分320に第1部分310方向に突出した第2ビード(Second bead、320B)が形成されることができる。これは同様に第1部分310と第2部分320が互いに畳まれた状態を基準とする。
第1部分310と第2部分320が対向するように畳まれた時、第1ビード310Bと第2ビード320Bが互いに対向することができる。より具体的には、第3部分330に開いている開放部330Pが形成されることができ、第1部分310、第2部分320および第3部分330が互いに畳まれた時、第1ビード310Bと第2ビード320Bが開放部330Pを介して互いに対向し、また、第1ビード310Bと第2ビード320Bが互いに接触することができる。互いに対向する方向に突出した第1ビード310Bと第2ビード320Bにより、冷却フィン300は凹んだ形状を有する長方形のシートであり得る。第1ビード310Bと第2ビード320Bはそれぞれ第1部分310と第2部分320の全体でない一部領域にのみ形成されることができ、図8に示すようにそれぞれの中心部に形成されることができる。また、開放部330Pは第1ビード310Bと第2ビード320Bの位置と対応するように形成されることができる。
複数の電池セル110が繰り返し充放電される過程で、その内部の電解質が分解されてガスが発生して電池セル110が膨らむ現象、すなわちスウェリング(Swelling)現象が発生し得る。特に、各電池セル110は電池セル110の積層方向(x軸と平行な方向、図2および図3を参照)にスウェリングが起き得る。
従来の冷却フィン(30,図1参照)のように単に単一の金属板材である場合、隣り合ういずれか一つの電池セル11のスウェリング時、冷却フィン30を置いて反対側に位置する電池セル11にその圧力がそのまま印加される。各電池セル11のスウェリングを抑制できない場合、電池モジュール10の構造的変形を起こし得、また、電池モジュール10の耐久性に悪影響を及ぼし得る。
反面、本実施形態による冷却フィン300の場合、第1ビード310Bと第2ビード320Bのビード構造が設けられて隣接する電池セル110が膨らむ時それに対する反作用として該当電池セル110に均一な弾性力を印加することができる。また、第1部分310と第2部分320の間に位置する第3部分330の弾性復原力によって電池セル110のスウェリング時反対側に位置する電池セル110に伝達される圧力を縮小することができる。
一方、第1部分310または第2部分320の両辺に側面フランジ部300Fが位置し得、第1部分310と第2部分320が畳まれた状態を基準として、このような側面フランジ部300Fが第1部分310または第2部分320の一面に垂直に曲がることができる。図8には曲がる前の側面フランジ部300Fが図示されているが、図6に示すように、側面フランジ部300Fが第1部分310または第2部分320の一面に垂直に曲がることができる。冷却フィン300の内部に設けられた空気層ALは第1部分310、第2部分320および側面フランジ部300Fにより囲まれるように構成されることができる。曲がったフランジ部300Fは、第1部分310または第2部分320の鋭い部位をカバーして、第1部分310または第2部分320が電池セル110などをはじめとする電池モジュール100内部の構成品に損傷を加えることを防止することができる。
一方、図3を再び参照すると、場合によって、電池セル110と冷却フィン300の間には接着部材800が設けられる。電池セル110の個数が増えるにつれて電池セル110とその間に介在する冷却フィン300を固定して構造的に安定した電池セル積層体200を設けるために接着力を有する接着部材800を位置させることができる。このような接着部材800は接着性を有する薄い部材であれば特に制限なく適用可能である。一例として、両面テープを接着部材800として使用することができる。
一方、図2および図3を再び参照すると、本実施形態による電池モジュール100は、弾性部材700、第1および第2センシングブロック410,420および側面パッド600を含むことができる。
弾性部材700は弾性を有する素材を含み、電池セル積層体200の前面、後面および両側面をカバーすることができる。ここで前面は電池セル積層体200のy軸方向の面を意味し、後面は電池セル積層体200の-y軸方向の面を意味し、両側面はそれぞれ電池セル積層体200のx軸および-x軸方向の面を意味する。弾性部材700の下部が開放され、電池セル積層体200の上面と下面が露出することができる。ここで上面と下面はそれぞれ電池セル積層体200のz軸および-z軸方向の面を意味する。
第1センシングブロック410は電池セル積層体200の前記前面と弾性部材700の間に位置し得、第2センシングブロック420は電池セル積層体200の前記後面と弾性部材700の間に位置することができる。第1センシングブロック410と第2センシングブロック420は電気的絶縁を示す素材を含み得、一例としてプラスチック素材、高分子素材または複合素材を含むことができる。また、第1センシングブロック410と第2センシングブロック420は一種のバスケット形状を有し、電池セル積層体200の前記前面および前記後面をそれぞれ覆うように構成されることができる。各電池セル110の電極リード(111,112,図4を参照)は第1センシングブロック410と第2センシングブロック420に形成されたスリットを通過した後曲がって接合されることができる。これにより、電池セル110が互いに直列または並列に連結されることができる。
板状の側面パッド600は電池セル積層体200の前記両側面と弾性部材700の間に配置され、電池モジュール100の剛性を補完し、電池セル110と弾性部材700の間の緩衝機能を遂行することができる。このような側面パッド600にはフォーム素材のパッドが適用されることができる。
以下では、図10を参照して、本発明の一実施形態による熱伝導性樹脂層について詳しく説明する。
図10は図2の切断線A-A’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。この時、図10は図2の電池セル積層体200が熱伝導性樹脂層1300に接触した状態であることを仮定してその断面を示す図である。
本発明の一実施形態による電池モジュール100は、電池セル積層体200の下に位置する熱伝導性樹脂層1300をさらに含むことができる。本発明の一実施形態として、図2の電池モジュール100がパックフレームに収納されて電池パックを形成することができる。この場合、前記パックフレームの底部に熱伝導性樹脂層1300が位置し、熱伝導性樹脂層1300の上に電池セル積層体200の下面が安着することができる。本発明の他の一実施形態として、具体的に図示していないが、電池セル積層体がモジュールフレームに挿入されて電池モジュールを形成することができる。この場合、モジュールフレームの底部に熱伝導性樹脂層1300が位置し、熱伝導性樹脂層1300の上に電池セル積層体200の下面が安着することができる。
熱伝導性樹脂層1300は、熱伝導性樹脂(Thermal resin)を塗布して形成されることができる。前記熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含み得、具体的にはシリコーン(Silicone)素材、ウレタン(Urethan)素材およびアクリル(Acrylic)素材の少なくとも一つを含むことができる。前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが塗布後に硬化して電池セル積層体200を構成する複数の電池セル110を固定する役割を果たすことができる。また、熱伝導特性に優れて電池モジュール100で発生した熱を外部に伝達して電池モジュール100の過熱を防止することができる。
この時、電池セル110は熱伝導性樹脂層1300と直接接触することができる。そのため、電池モジュール100の下側方向への熱伝達経路が単純化され、エアギャップなどの空気層の発生可能性を減らすことができる。したがって、電池モジュール100またはそれを含む電池パックの冷却性能を高めることができる。
また、冷却フィン300は電池セル積層体200の下面から延びることができ、それにより、冷却フィン300も熱伝導性樹脂層1300と直接接触することができる。電池セル110と対面する冷却フィン300を直接熱伝導性樹脂層1300と接触するように構成することによって、熱排出性能を極大化させることができる。
以下では、図2、図3、図8および図11ないし図14を参照して、本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法について詳しく説明する。ただし、先立って説明した内容と重複する部分は説明の繰り返しを避けるために省略する。
まず、図2および図3を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール100の製造方法は、金属板材から冷却フィン300を製造する段階;および複数の電池セル110を積層して電池セル110のうちの互いに隣接する電池セル110の間に前記冷却フィン300を介在して、電池セル積層体200を製造する段階を含む。複数の電池セル110とその間に配置される冷却フィン300を順に積層する方式で電池セル積層体200を製造することができる。
この時、冷却フィン300は、隣接する電池セル110のうちの一つと接する第1部分310および隣接する電池セル110のうちの他の一つと接する第2部分320を含み、第1部分310と第2部分320の間に空気層ALが形成される。また、第1部分310に第2部分320方向に突出した第1ビード310Bが形成されることができ、第2部分320に第1部分310方向に突出した第2ビード320Bが形成されることができる。また、冷却フィン300は、畳まれた状態を基準として、第1部分310と第2部分320の間に位置する第3部分330をさらに含むことができる。上記の内容は先立って説明した部分と重複するので、これ以上の説明は省略する。
上述したように、本実施形態による冷却フィン300は、一つの金属板材である第1部分310、第2部分320および第3部分330が互いに畳まれた状態でその間に空気層ALを形成する構造である。以下では図11ないし図14を参照して、冷却フィン300を製造する段階について詳しく説明する。
図11ないし図14は、本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。この時、図11ないし図14の図(b)は図(a)を横から見た様子である。
先に図11および図12を参照すると、前記冷却フィン300を製造する段階は、第2部分320と第3部分330を連結する第2ベンディング部BD2を形成して第2部分320と第3部分330が畳まれるように金属板材Mを曲げる段階を含むことができる。
次に、図12および図13を参照すると、前記冷却フィン300を製造する段階は、第1部分310と第2部分320を連結する第1ベンディング部BD1を形成して第1部分310、第2部分320および第3部分330が畳まれるように金属板材Mを曲げる段階を含むことができる。
この時、第2ベンディング部BD2や第1ベンディング部BD1を形成するのは金属板材Mを曲げることを意味する。また、第3部分330に開いている開放部330Pが形成されることができ、このような開放部330Pを介して第1ビード310Bと第2ビード320Bが互いに対向することができる。
次の図13および図14を参照すると、第1部分310または第2部分320の両辺に側面フランジ部300Fが形成されることができる。図11や図12などには第2部分320に側面フランジ部300Fが形成された場合が示されているが、第1部分310に形成されることもできる。側面フランジ部300Fが形成される辺は、第1ベンディング部BD1や第2ベンディング部BD2が形成されていない辺であることが好ましい。
前記冷却フィン300を製造する段階は、側面フランジ部300Fが第1部分310または第2部分320の一面に垂直であるように側面フランジ部300Fを曲げる段階を含むことができる。そのため、空気層ALが第1部分310、第2部分320および側面フランジ部300Fにより囲まれるように構成された冷却フィン300を製造することができる。
本実施形態で前、後、左、右、上、下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り、対象に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。
前述した本実施形態による一つまたはそれ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取り付けられて電池パックを形成することができる。
前記電池モジュールや電池パックは多様なデバイスに適用することができる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用することが可能である。
以上、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るものではなく、次の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様々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
200 電池セル積層体
300 冷却フィン
310 第1部分
320 第2部分

Claims (14)

  1. 複数の電池セルが積層された電池セル積層体;および
    前記電池セルの間に位置する冷却フィンを含み、
    前記冷却フィンは、前記電池セルのうちの一つと対面する第1部分および前記電池セルのうちの他の一つと対面する第2部分を含み、
    前記第1部分と前記第2部分の間に空気層が形成される、電池モジュール。
  2. 前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビードが形成され、
    前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビードが形成される、請求項1に記載の電池モジュール。
  3. 前記冷却フィンは少なくとも一度曲がって前記第1部分と前記第2部分が形成される、請求項1または2に記載の電池モジュール。
  4. 畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第1部分と前記第2部分の間に位置する第3部分をさらに含み、
    前記第1部分と第2部分を連結する第1ベンディング部が形成され、前記第2部分と前記第3部分を連結する第2ベンディング部が形成されて、前記第1部分、前記第2部分および前記第3部分が畳まれている、請求項1~3のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  5. 前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビードが形成され、
    前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビードが形成され、
    前記第3部分に開放部が形成され、
    前記第1ビードと前記第2ビードが前記開放部を介して互いに対向する、請求項4に記載の電池モジュール。
  6. 前記第1部分または前記第2部分の両辺に側面フランジ部が位置し、
    前記側面フランジ部が前記第1部分または前記第2部分の一面に垂直に曲がる、請求項4または5に記載の電池モジュール。
  7. 前記第1部分と前記第2部分は、長辺と短辺を備えた長方形のシート状であり、
    前記第1ベンディング部と前記第2ベンディング部は前記長辺に形成される、請求項4~6のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  8. 前記電池セル積層体の下に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含み、
    前記電池セルおよび前記冷却フィンが前記熱伝導性樹脂層と接触する、請求項1~7のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  9. 金属板材から冷却フィンを製造する段階;および
    複数の電池セルを積層して前記電池セルのうちの互いに隣接する電池セルの間に前記冷却フィンを介在して、電池セル積層体を製造する段階を含み、
    前記冷却フィンは、前記隣接する電池セルのうちの一つと接する第1部分および前記隣接する電池セルのうちの他の一つと接する第2部分を含み、
    前記第1部分と前記第2部分の間に空気層が形成される、電池モジュールの製造方法。
  10. 前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビードが形成され、
    前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビードが形成される、請求項9に記載の電池モジュールの製造方法。
  11. 畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第1部分と前記第2部分の間に位置する第3部分をさらに含む、請求項9または10に記載の電池モジュールの製造方法。
  12. 前記冷却フィンを製造する段階は、
    前記第2部分と前記第3部分を連結する第2ベンディング部を形成して前記第2部分と前記第3部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階;および
    前記第1部分と前記第2部分を連結する第1ベンディング部を形成して前記第1部分、前記第2部分および前記第3部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階を含む、請求項11に記載の電池モジュールの製造方法。
  13. 前記第1部分に前記第2部分方向に突出した第1ビードが形成され、
    前記第2部分に前記第1部分方向に突出した第2ビードが形成され、
    前記第3部分に開放部が形成され、
    前記第1ビードと前記第2ビードが前記開放部を介して互いに対向する、請求項12に記載の電池モジュールの製造方法。
  14. 前記第1部分または前記第2部分の両辺に側面フランジ部が形成され、
    前記冷却フィンを製造する段階は、前記側面フランジ部が前記第1部分または前記第2部分の一面に垂直であるように前記側面フランジ部を曲げる段階を含む、請求項12または13に記載の電池モジュールの製造方法。
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