JP2023552351A - 熱暴走時に酸素流入の遮断のための構造が適用されたバッテリーモジュール - Google Patents

Abstract

本発明によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルを備えるセルアセンブリと、前記セルアセンブリを収容できるように設けられ、少なくとも一方の側に開放部を備えたモジュールケースと、前記開放部を覆う酸素流入遮断カバーと、を含み、前記酸素流入遮断カバーは、それぞれベント孔を備え、互いに重なり合うように配置され、前記開放部を覆うように設けられるが、前記セルアセンブリにおいてガスが生じたときに、ガスが前記ベント孔を介して前記モジュールケースの外部に排出されるように構成された２枚以上の隔壁と、前記隔壁の間に位置し、熱が印加される場合に形状が歪んで前記ベント孔を閉塞するように構成された孔閉塞部材と、を含んでいてもよい。

Description

本出願は、２０２１年０８月３０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１１５１１２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。

本発明は、バッテリーに関し、より詳細には、火災の発生ないし拡散を効果的に防ぐことのできるバッテリーモジュールとこれを含むバッテリーパック及びエネルギー貯蔵システムなどに関する。

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、ロボット、電気自動車などの商用化が本格化するにつれて、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、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挙げられる。特に、リチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きないため充放電が自在であり、自己放電率が非常に低く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。

二次電池は、単独で用いられたりもするが、一般的には、複数の二次電池が互いに電気的に直列及び／又は並列に接続された形態で構成された場合が多い。特に、複数の二次電池は、互いに電気的に接続された状態で１つのモジュールケースの内部に収納されて、１つのバッテリーモジュールを構成することができる。なお、バッテリーモジュールは、単独で用いられたり、または２以上が互いに電気的に直列及び／又は並列に接続されて、バッテリーパックなどのようにより上位レベルの装置を構成したりすることができる。

最近、電力不足や環境にやさしいエネルギーなどがイシューとして取り上げられることに伴い、生産された電力を蓄えるためのエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）がさらに大きな注目を集めている。代表的に、かようなエネルギー貯蔵システムを用いると、スマートグリッドシステム（Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｓｙｓｔｅｍ）などのシステムが構築し易いので、特定の地域や都市などにおいて手軽に電力の需給を調節することができる。

エネルギー貯蔵システムに用いられるバッテリーパックの場合、中小型バッテリーパックに比べて非常に大きな容量を必要とすることがある。したがって、バッテリーパックには、通常、複数のバッテリーモジュールが含まれ得る。なお、エネルギー密度を高めるために、複数のバッテリーモジュールは、非常に狭い空間に密集された形態で構成される場合が多い。

ところが、このように複数のバッテリーモジュールが狭い空間に密集された状態で存在する場合、火災に脆弱であり得る。例えば、あるバッテリーモジュールにおいて熱暴走（ｔｈｉｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）といった状況が生じて、少なくとも１つのバッテリーセルから高温のガスが排出されるといった状況が生じることがある。さらに、このようなガスの排出の際に高温のスパークが噴出され得るが、スパークには、バッテリーセルの内部の電極から脱離された活物質や溶融されたアルミニウム粒子などが含まれている可能性がある。もし、このような高温のスパーク及び高温のガスが酸素と出会う場合、バッテリーパックの火災を起こす虞がある。

特に、特定のバッテリーセルないしモジュールにおいて火災が起きる場合、これは、周りの他のバッテリーセルやバッテリーモジュール、他のバッテリーパックなどに拡散する虞がある。とりわけ、エネルギー貯蔵システムは、狭い空間に数多くのバッテリーが密集されているが故に、火災が起きる場合、鎮圧が決して容易ではない。さらに、エネルギー貯蔵システムの規模や役割を考慮するとき、バッテリーパックの内部の火災の発生は非常に深刻な財産及び人命の被害を生じさせる虞がある。そのため、特定のバッテリーセルやモジュールにおいて熱暴走の状況などが生じたとしても、火災にまで至らないようにすることが重要である。

本発明は、上記のような問題を解決するために案出されたものであり、熱暴走などにより内部において高温のガスやスパークが生じたとしても、火災の発生を効果的に抑えられるように構成されたバッテリーモジュールとこれを含むバッテリーパック及びエネルギー貯蔵システムなどを提供することを目的とする。

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した課題に何ら制限されるものではなく、言及されていない他の課題は、下記に記載されている発明の説明から当業者にとって明らかに理解できる筈である。

上記技術的課題を達成するための本発明の一局面によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルを備えるセルアセンブリと、前記セルアセンブリを収容できるように設けられ、少なくとも一方の側に開放部を備えたモジュールケースと、前記開放部を覆う酸素流入遮断カバーと、を含み、前記酸素流入遮断カバーは、それぞれベント孔を備え、互いに重なり合うように配置され、且つ、前記開放部を覆うように設けられる２枚以上の隔壁であって、前記セルアセンブリにおいてガスが生じたとき、ガスが前記ベント孔を介して前記モジュールケースの外部に排出されるように構成された２枚以上の前記隔壁と、前記隔壁同士の間に位置する孔開閉部材であって、熱が印加される場合に前記孔開閉部材の形状が歪むことによって、前記ベント孔を閉塞するように構成された孔閉塞部材と、を含んでいてもよい。

前記孔閉塞部材は、プラスチック射出物であって、板状体の形状に構成されてもよい。

前記２枚以上の隔壁は、第１の隔壁と第２の隔壁とを含み、前記第１の隔壁と前記第２の隔壁とは、前記孔閉塞部材を間に挟んで重なり合うように配置されていてもよい。

前記孔閉塞部材は板状体の形状に設けられ、厚さ方向にガスが通過可能なガス通過孔を備え、前記第１隔壁のベント孔、前記ガス通過孔、及び前記第２隔壁のベント孔は、相互間に少なくとも一部分が一致するように構成されてもよい。

前記ガス通過孔は、前記第１隔壁のベント孔及び前記第２隔壁のベント孔の幅より狭幅に形成されてもよい。

前記ガス通過孔の幅は、前記第１隔壁のベント孔に近づくにつれて次第に狭くなるように形成されてもよい。

前記孔閉塞部材は、所定の温度において溶融可能なメッシュ網から構成されてもよい。

前記２枚以上の隔壁は、３重に互いに向かい合うように配置された第１隔壁、第２隔壁及び第３隔壁を含み、前記孔閉塞部材は、前記第１隔壁と前記第２隔壁との間に配置される第１孔閉塞部材と、前記第２隔壁と前記第３隔壁との間に配置される第２孔閉塞部材と、を含んでいてもよい。

前記第１隔壁のベント孔と前記第２隔壁のベント孔とは、互いに対してずれて位置し、前記第２隔壁のベント孔と前記第３隔壁のベント孔とは、互いに対してずれて位置し、前記第１孔閉塞部材と前記第２孔閉塞部材は、多孔性構造からなり得る。

前記セルアセンブリは、複数のパウチ型バッテリーセルが互いに積層された形状に構成されてもよい。

前記複数のパウチ型バッテリーセルは、電極リードが前記モジュールケースの前後方向に位置し、前記モジュールケースは、前方及び後方のうちの少なくとも一方に前記開放部が配備されていてもよい。

また、上記技術的課題を達成するための本発明の他の局面によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを含んでいてもよい。

さらに、上記技術的課題を達成するための本発明のさらに他の局面によるエネルギー貯蔵システムは、本発明によるバッテリーモジュールを含んでいてもよい。

本発明によれば、バッテリーモジュールの火災の発生が効果的に防止可能になる。

特に、本発明の一局面によれば、バッテリーモジュール内に含まれている特定のバッテリーセルにおいて熱暴走現象などにより高温のガスやスパークが生じたとしても、火災にまで至らないようにすることができる。

また、本発明の一実施構成によれば、バッテリーモジュールの外部にガスを排出しながらも、バッテリーモジュールの内部に酸素が流れ込むのを遮断することができる。したがって、燃焼の３要素の一つである酸素を排除することにより、バッテリーモジュールの内部において燃焼、すなわち、火災が起きることを源泉的に遮断することができる。

さらに、本発明の一局面によれば、バッテリーモジュールの内部において火災が起きたとしても、さらなる酸素の流れ込みが遮断されて火災が拡散せず、速やかに鎮圧されるようにすることができる。

これらに加えて、本発明は色々な他の効果を有することができ、これについては各実施構成の欄において説明したり、当業者が容易に類推可能な効果などについては当該説明を省略したりする。

本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの概略斜視図である。 図１のモジュールケースと酸素流入遮断カバーとを分離した分解斜視図である。 図２の酸素流入遮断カバーの分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの内部においてガスが生じた場合、ガスの排出と酸素流入の遮断の効果を図式化して示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの内部においてガスが生じた場合、ガスの排出と酸素流入の遮断の効果を図式化して示す図である。 図４の変形例であって、主部を拡大して示す図である。 図６の孔閉塞部材の形状が熱により歪んだ例を示す図である。 図２に対応する図であって、酸素流入遮断カバーの変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略斜視図である。 図９の酸素流入遮断カバーの分解斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの内部においてガスが生じた場合、ガスの排出と酸素流入の遮断の効果を図式化して示す図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの内部においてガスが生じた場合、ガスの排出と酸素流入の遮断の効果を図式化して示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。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、本発明の最も好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、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの概略斜視図であり、図２は、図１のモジュールケースと酸素流入遮断カバーとを分離した分解斜視図であり、図３は、図２の酸素流入遮断カバーの分解斜視図である。

同図を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、セルアセンブリ１００と、モジュールケース２００及び酸素流入遮断カバー３００を含んでいてもよい。

前記セルアセンブリ１００は、複数のバッテリーセル１１０を備えていてもよい。前記バッテリーセル１１０は、電極組立体、電解液及び電池ケースを備えていてもよい。図２に示すように、セルアセンブリ１００は、パウチ型バッテリーセル１１０から構成されてもよい。いうまでもなく、セルアセンブリ１００が必ずしもパウチ型バッテリーセル１１０から構成されなければならないとは限らない。たとえば、セルアセンブリ１００は、円筒型バッテリーセルや角型バッテリーセルから構成されてもよい。

前記パウチ型バッテリーセル１１０は、互いに積層された形状にセルアセンブリ１００を形成してもよい。例えば、図２に示すように、複数のパウチ型バッテリーセル１１０が上下方向（Ｚ軸方向）に積層されてもよい。それぞれのパウチ型バッテリーセル１１０は、電極リードを備え、このような電極リードは、各バッテリーセル１１０の両端部に位置してもよく、一方の端部に位置してもよい。

図２に示すバッテリーセル１１０は、両方向セルであって、電極リードがバッテリーセル１１０の長手方向（Ｘ軸方向）の両端に位置する。しかしながら、前記パウチ型バッテリーセル１１０は、電極リードがＸ軸方向の一方の端部、たとえば、＋Ｘ軸方向の端部にのみ位置することに置き換えられる。本発明は、このようなバッテリーセル１１０の具体的な種類や形状により何ら制限されるものではなく、本発明の出願時点において公知となっている多種多様なバッテリーセル１１０が本発明のセルアセンブリ１００に採用可能である。

セルアセンブリ１００は、バッテリーセル１１０の電極リード側がモジュールケース２００の前方と後方、すなわち、両側の開放部２１０を向くようにモジュールケース２００の内部に収容され、図面作成の便宜性のために図示はしないが、バッテリーセル１１０の電気的な接続のための手段としてのバスバー組立体（図示せず）がセルアセンブリ１００の長手方向に沿った両端部に組み立てられてもよい。ここで、バスバー組立体は、電極リードが通過可能なスロットが形成されている絶縁板と、前記絶縁板の片面に取り付けられ、銅などの金属素材の棒状に配設されるバスバーと、から構成されてもよい。例えば、１つ以上のバッテリーセル１１０の電極リードをスロットを介して絶縁板の前側に引き出して特定のバスバーの片面に溶接し、他の１つ以上のバッテリーセル１１０の電極リードを他のスロットを介して絶縁板の前側に引き出し、前記特定のバスバーに溶接する方式によりバッテリーセル１１０を直列に及び／並列に接続してもよい。

前記モジュールケース２００は、内部に空き空間を備え、セルアセンブリ１００を収容できるように構成されてもよい。なお、前記モジュールケース２００は、（Ｘ軸方向に沿って）所定の長さに形成され、開放部２１０が長手方向に沿った前方と後方に配備されている概ね直方体の形状に構成されてもよい。

以下、説明のしやすさのために、モジュールケース２００において、前記セルアセンブリ１００の上部と下部をそれぞれ覆う部分を上プレートと下プレートと称し、前記セルアセンブリ１００の両方の側面部を覆う部分をサイドプレート（左プレートと右プレート）と称する。

例えば、前記上プレートと前記サイドプレートは一体化されて断面がＵ字状であるＵフレームとして形成され、前記下プレートは、前記Ｕフレームにボルト締めまたは溶接などの方式により結合できるように両側の周縁部のラインが上部方向に折り曲げられている板状に配設されてもよい。あるいは、その代替例として、前記モジュールケース２００は、四角い管状であって、上プレート、下プレート、及びサイドプレートのすべてが一体化されて継ぎ目のない単一のフレーム（モノフレーム）状に配設されてもよい。

かようなモジュールケース２００は、開放部２１０を除いた４面が密閉された構造となっていて、セルアセンブリ１００においてガスやスパークなどが生じたとき、モジュールケース２００の開放部２１０側にガスやスパークが移動することができる。

前記酸素流入遮断カバー３００は、バッテリーセル１１０の熱暴走の状況下でモジュールケース２００の内部にガスが生じた場合、前記ガスをモジュールケース２００の外部に送り出すことにより、バッテリーモジュール１０の内圧の増加による爆発を防ぎ、ガスの排出後にモジュールケース２００の内部に酸素が流れ込むのを遮断して火災のリスクを最小限に抑えるための構成要素である。

かような酸素流入遮断カバー３００は、モジュールケース２００の前方と後方、すなわち、モジュールケース２００の両側の開放部２１０に一対として配備されてもよい。前記酸素流入遮断カバー３００は、開放部２１０の全体を覆い、モジュールケース２００の両端部に結合されるように構成されてもよい。酸素流入遮断カバーとモジュールケース２００との組み合わせに際して、溶接、ボルト締め、フック締結、接着方式など様々な方式が採用可能であり、気密性の確保のためにＯリング（Ｏ－ｒｉｎｇ）などのシール材が付加され得る。

具体的に、前記酸素流入遮断カバー３００は、図２及び図３に示すように、それぞれベント孔Ｈ１、Ｈ２を備え、互いに重なり合うように配置され、前記開放部２１０を覆うように設けられた第１隔壁３１０Ａと第２隔壁３１０Ｂとの間、及び前記第１隔壁３１０Ａと前記第２隔壁３１０Ｂとの間に位置し、熱が印加される場合に形状が歪んで前記ベント孔Ｈ１、Ｈ２を閉塞する孔閉塞部材３２０を含む。

前記第１隔壁３１０Ａと第２隔壁３１０Ｂは、機械的な剛性の高い金属素材または耐火性に優れた素材から設けられ、前記孔閉塞部材３２０は、熱により溶融可能な素材、例えば、プラスチック（ポリマー）素材から設けられてもよい。なお、前記孔閉塞部材３２０は、ガス通過孔３２１を備えていてもよい。

前記第１隔壁３１０Ａは、モジュールケース２００の開放部２１０を覆うことができる板状に設けられて、バッテリーセル１１０の熱暴走の状況下でスパークや火炎（ｆｌａｒｅ）の外部への流出を防ぐ役割を果たす。しかしながら、ガスは、前記第１隔壁３１０Ａを通過できるように、前記第１隔壁は、高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って複数のベント孔Ｈ１を備える。

前記第２隔壁３１０Ｂは、前記孔閉塞部材３２０を間に挟んで前記第１隔壁３１０Ａと重なり合うように配置される構成要素であって、第１隔壁３１０Ａと実質的に同様に設けられてもよい。第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２は、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１と同じ形状に設けられ、第２隔壁３１０Ｂの高さ方向（Ｚ軸方向）に複数で配備されてもよい。前記第１隔壁３１０Ａと前記第２隔壁３１０Ｂを重ね合わせて配置しても、ガスがこれらを通過できるように、前記第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１と前記第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２は、バッテリーモジュール１０の長手方向（Ｘ軸方向）に互いにマッチングされるように構成され得る。

孔閉塞部材３２０は、プラスチック射出物であって、所定の厚さを有する板状体の形状に構成され、その一方の面は前記第１隔壁３１０Ａに対面して接触し、その他方の面は前記第２隔壁３１０Ｂに対面して接触するように前記第１隔壁３１０Ａと前記第２隔壁３１０Ｂとの間に位置してもよい。なお、前記孔閉塞部材３２０は、高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って配備された複数のガス通過孔３２１を備える。ガスは、前記複数のガス通過孔３２１を介して孔閉塞部材３２０を通過することができる。

このようなガス通過孔３２１は、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１及び第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２と互いに少なくとも一部分が一致する高さに配備される。すなわち、図２に示すように、第１隔壁３１０Ａ、孔閉塞部材３２０、及び第２隔壁３１０Ｂがこの順に重なり合った状態で、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１、ガス通過孔３２１、及び第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２は相互間に少なくとも一部分がマッチングされてもよい。したがって、モジュールケース２００の内部においてガスが生じる場合、前記ガスは、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１、孔閉塞部材３２０のガス通過孔３２１、及び第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２の順に通過して、バッテリーモジュール１０の外部に排出されることが可能になる。

一方、前記孔閉塞部材３２０は、プラスチック射出物からなるため、バッテリーセル１１０の熱暴走の状況により生成された熱が一定のレベル以上に前記孔閉塞部材３２０に伝えられたり、放出されるガスの熱が一定のレベル以上に前記孔閉塞部材３２０に伝えられたりする場合、孔閉塞部材３２０が溶け落ちて形状が歪むことがある。このような孔閉塞部材３２０の形状の歪みにより第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１と第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２が閉塞されることが可能になる。

本発明のこのような構成によれば、バッテリーモジュール１０の内部において熱暴走の状況などが生じてガスが放出された場合、放出されたガスは、ベント孔Ｈ１、Ｈ２とガス通過孔３２１を介してバッテリーモジュール１０の外部に円滑に排出されることが可能になる。したがって、バッテリーモジュール１０の内圧の増加による爆発を防ぐことができる。のみならず、ベントガスが排出されながら伝えられた熱により、孔閉塞部材３２０が溶け落ちて第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１と第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２が閉塞されることにより、ベントガスの排出後に前記ベント孔とガス通過孔３２１を介してバッテリーモジュール１０の内部に酸素が流れ込むのが効果的に遮断されることが可能になる。

これについては、図４及び図５に基づいてさらに詳しく説明する。

図４及び図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０の内部においてガスが生じた場合、ガスの排出と酸素流入の遮断の効果を図式化して示す図である。

１つ以上のバッテリーセル１１０の熱暴走の状況下で、図４において符号Ｇにて示すように、前記バッテリーセル１１０からガスが噴出された場合、噴出されたガスは、モジュールケース２００の開放部２１０に移動することができる。符号Ｇにて示すガスの場合、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１、孔閉塞部材３２０のガス通過孔３２１、及び第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２の順に通過してバッテリーモジュール１０の外部に排出されることができる。

上記のように、ガスが排出されるとき、ガス通過孔３２１の周辺領域に熱が効果的に伝えられるように、前記孔閉塞部材３２０のガス通過孔３２１は、前記第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１と前記第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２の幅より狭幅に形成されてもよい。このような構成によれば、孔閉塞部材３２０のガス通過孔３２１の周りへの伝熱が効果的に行われて、当該部分の形状が歪みやすい。このため、図５に示すように、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１と第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２が閉塞されてバッテリーモジュール１０の外部から内部への酸素の流れ込みが遮断されることが可能になる。

図６は、図４の変形例であって、主部を拡大して示す図であり、図７は、図６の孔閉塞部材３２０が熱により形状が歪んだ例を示す図である。

図４の変形例として、ガス通過孔３２１は、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１に近づくにつれて上下方向の幅が次第に狭くなるように構成されてもよい。前記構成によれば、図６において符号Ｇ_０にて示すガスの流れは経路上に障害がないものの、例えば、符号Ｇ_１にて示すガスの流れの場合、ガス通過孔３２１の周りの部位に遮られてしまう。これにより、前記ガス通過孔３２１の周りの部位の温度がさらに早く高くなって、当該部位が効果的に溶融されることが可能になる。ところが、前記ガス通過孔３２１において右側方向にガスの排出圧力が働くため、溶融された部分が図６における右側方向、すなわち、第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２の方向に偏ってしまうという現象が生じることがある。このような偏り現象がさらに激しくなる場合、溶融された部分がガスとともに第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２の外に飛び散って、ベント孔が閉塞され難くなることがある。このため、本変形例においては、第１隔壁３１０Ａのベント孔Ｈ１側に向かって進むにつれてガス通過孔３２１の幅が次第に狭くなるように形成して、その周りのプラスチック領域が溶融されるとき、ガス通過孔３２１の上側と下側とがより一層速やかに融着できるように構成しているのである。このように、ガス通過孔３２１の上側と下側とが融着された後には、溶融された部分の粘性が強くなって、第２隔壁３１０Ｂのベント孔Ｈ２の外に容易に飛び散らない。このため、本変形例によれば、ベント孔の閉塞がより一層効果的に行われることが可能になる。

一方、ガス通過孔３２１を備えたプラスチック射出物タイプの孔閉塞部材３２０の代案として、図８に示すように、所定の温度において溶融可能な素材からなるメッシュ網製の孔閉塞部材３２０Ａが採用されてもよい。メッシュ網の場合、前述したプラスチック射出物タイプの孔閉塞部材３２０に比べて通風性がさらに良いため、ガスの排出がより一層円滑に行われることができ、粒子状のスパークや異物の流入または流出をより一層上手く遮断することができるという効果がある。

以上のように、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０の構成とその構成の作用によれば、特定のバッテリーセル１１０の熱暴走の状況下で生じたガスをバッテリーモジュール１０の外部に排出することができて、バッテリーモジュール１０の爆発を防ぐことができ、かつ、ガスの排出後に酸素の流れ込みを遮断して火災の拡散を防ぐことができる。すなわち、バッテリーモジュール１０は、熱暴走の状況下でバッテリーモジュール１０の内部にスパークのような熱源や可燃物が存在することがあるが、上記のように、燃焼の３要素の一つである酸素の流れ込みが遮断されれば、バッテリーモジュール１０の内部の火災の拡散が防止ないし顕著に遅延可能である。

図９は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０Ａの概略斜視図であり、図１０は、図９の酸素流入遮断カバー４００の分解斜視図である。

次いで、同図に基づいて、本発明の他の実施形態について説明する。

前述した実施形態と同じ部材番号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複する説明は省略し、前述した実施形態との相違点に重点をおいて説明する。

本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０Ａは、前述した実施形態の構成と比べるとき、３重に重なり合うように配置される３枚の隔壁４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃと、前記３枚の隔壁４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃの間に配置される２つの孔閉塞部材４２０、４３０と、を含む。なお、前記２つの孔閉塞部材４２０、４３０は、多孔性構造に形成される。

具体的に、図１０を参照すると、本発明の酸素流入遮断カバー４００は、３重に互いに向かい合うように配置された第１隔壁４１０Ａ、第２隔壁４１０Ｂ及び第３隔壁４１０Ｃを含む。また、前記酸素流入遮断カバー４００は、前記第１隔壁４１０Ａと前記第２隔壁４１０Ｂとの間に配置される第１孔閉塞部材４２０と、前記第２隔壁４１０Ｂと前記第３隔壁４１０Ｃとの間に配置される第２孔閉塞部材４３０と、を含む。

前記第１隔壁４１０Ａのベント孔Ｊ１、Ｊ２は、両側の側部に１本ずつ縦方向（Ｚ軸方向）に長尺状に延びた形状に設けられ、前記第２隔壁４１０Ｂのベント孔（Ｋ１は、前記第１隔壁４１０Ａのベント孔Ｊ１、Ｊ２とずれて位置するように中央部に縦方向（Ｚ軸方向）に長尺状に延びた形状に設けられ、前記第３隔壁４１０Ｃのベント孔Ｑ１、Ｑ２は、前記第２隔壁４１０Ｂのベント孔Ｋ１とずれて位置するように両側の側部に１本ずつ縦方向（Ｚ軸方向）に長尺状に延びた形状に設けられてもよい。

前記第１孔閉塞部材４２０と前記第２孔閉塞部材４３０は、プラスチック樹脂のように熱溶融される材質であり、多孔性構造に、かつ、所定の体積を有する形態に、例えば、多孔性スポンジまたは多孔性フォームやウェブ（ｗｅｂ）の形態に実現可能である。これらの第１孔閉塞部材４２０と第２孔閉塞部材４３０は、厚さ方向（Ｘ軸方向）のみならず、横方向（Ｙ軸方向）と縦方向（Ｚ軸方向）にも通風性を有する。

上記のような酸素流入遮断カバー４００の構成によれば、バッテリーモジュール１０Ａの内部の熱暴走の状況下でスパークや火炎（Ｆｌａｒｅ）などは外部に排出されないように防ぎつつ、ガスは外部に円滑に排出されるようにすることができる。なお、前述した実施形態のように、第１孔閉塞部材４２０と第２孔閉塞部材４３０が熱により歪むように構成されていて、ガスの排出後に酸素がバッテリーモジュール１０Ａの内部に流れこむのを遮断することができる。

これについて、図１１と図１２に基づいて捕捉説明する。

図１１及び図１２は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０の内部においてガスが生じた場合、ガスの排出と酸素流入の遮断の効果を図式化して示す図である。

バッテリーセル１１０からガスとスパークなどが噴出された場合、図１１にＦにて示されたスパークは、第１隔壁４１０Ａにより遮断されるか、あるいは、第１隔壁４１０Ａのベント孔Ｊ１、Ｊ２を通過したとしても、第２隔壁４１０Ｂに遮られて遮断されることができる。さらに、スパークは粒子状のものがほとんどであるため、多孔性構造の第１孔閉塞部材４２０内に流れ込み難い。なお、本実施形態は、３重隔壁からなるため、スパークないし火炎が外部に流出されるためには、複雑な経路を経ることを余儀なくされる。したがって、実質的にスパークないし火炎は、外部に流出されることが非常に困難である。

しかしながら、図１１において符号Ｇにて示すガスの場合、第１隔壁４１０Ａのベント孔Ｊ１、Ｊ２を通過して多孔性構造の第１孔閉塞部材４２０に至り、さらには第２隔壁４１０Ｂのベント孔Ｋ１を通過して多孔性構造の第２孔閉塞部材４３０に至り、最終的には第３隔壁４１０Ｃのベント孔Ｑ１、Ｑ２を通過してバッテリーモジュール１０Ａの外部に排出されることができる。

ガスの排出後に、前記ガスが排出される過程において熱が前記第１孔閉塞部材４２０と前記第２孔閉塞部材４３０に伝えられる。これにより、前記第１孔閉塞部材４２０と前記第２孔閉塞部材４３０のうちの少なくともどちらか一方は、形状が歪むことができる。すなわち、第１孔閉塞部材４２０または第２孔閉塞部材４３０が溶け落ちて多孔性構造が崩れたり、第１隔壁４１０Ａのベント孔Ｊ１、Ｊ２、前記第２隔壁４１０Ｂのベント孔Ｋ１、前記第３隔壁４１０Ｃのベント孔Ｑ１、Ｑ２が閉塞されたりすることができる。このとき、図１２において符号Ｏにて示すように、酸素がバッテリーモジュール１０Ａの内部に流れ込むことが遮断されることが可能になる。

以上述べたように、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０Ａの場合、前述した実施形態と比べたとき、３重の隔壁４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃからなっており、前記各隔壁のベント孔が交互に位置していて、スパークと火炎などは通過できないようにし、ガスのみが外部に排出されるようにすることができる。なお、ガスの排出後には、前記ガスの排出過程において熱により孔閉塞部材が歪んで前記ベント孔が閉塞できるように構成されていて、バッテリーモジュール１０Ａの内部に酸素が流れ込まないようにすることができる。その結果、バッテリーモジュール１０Ａの内部とバッテリーモジュール１０の外部における火災の拡散のリスクを大幅に低めることができる。

一方、本発明によるバッテリーパック１は、上述した本発明によるバッテリーモジュールを複数含んでいてもよい。また、本発明によるバッテリーパック１は、このようなバッテリーモジュールに加えて、他の様々な構成要素、たとえば、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やバスバー、パックケース２０、リレー、電流センサーなどといったように、本発明の出願時点において公知となっているバッテリーパック１の構成要素などをさらに含んでいてもよい。

本発明によるエネルギー貯蔵システムは、本発明によるバッテリーモジュールを１つ以上含んでいてもよい。特に、エネルギー貯蔵システムは、大きなエネルギー容量を有するために、本発明によるバッテリーモジュールが互いに電気的に接続された形態で複数含まれるようにすることができる。あるいは、本発明によるバッテリーモジュールは、複数が１つのバッテリーパック１を構成し、このようなバッテリーパックが複数含まれた形態でエネルギー貯蔵システムが構成されてもよい。この他にも、本発明によるエネルギー貯蔵システムは、本発明の出願時点において公知となっているエネルギー貯蔵システムの多種多様な構成要素をさらに含んでいてもよい。さらに、このようなエネルギー貯蔵システムは、スマートグリッドシステムや電気充電ステーションなど多種多様な場所や装置に使用可能である。

以上、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、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する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様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

一方、本明細書においては、上、下、左、右などの方向指示語が用いられたが、これらの用語は説明のしやすさのために用いられたものに過ぎず、対象となる物事の位置や観測者の位置などに応じて異なってくる可能性があるということは本発明の当業者にとって自明である。

符号 名称
１ バッテリーパック
１０ バッテリーモジュール
１０Ａ バッテリーモジュール
２０ パックケース
１００ セルアセンブリ
１１０ バッテリーセル（パウチ型バッテリーセル）
２００ モジュールケース
２１０ 開放部
３００ 酸素流入遮断カバー
３１０Ａ 第１隔壁
３１０Ｂ 第２隔壁
３２０ 孔閉塞部材
３２０Ａ 孔閉塞部材
３２１ ガス通過孔
４００ 酸素流入遮断カバー
４１０Ａ 第１隔壁
４１０Ｂ 第２隔壁
４１０Ｃ 第３隔壁
４２０ 第１孔閉塞部材
４３０ 第２孔閉塞部材
Ｈ１ ベント孔
Ｈ２ ベント孔
Ｊ１ ベント孔
Ｊ２ ベント孔
Ｋ１ ベント孔
Ｑ１ ベント孔
Ｑ２ ベント孔

Claims (13)

1. 複数のバッテリーセルを備えるセルアセンブリと、
   前記セルアセンブリを収容できるように設けられ、少なくとも一方の側に開放部を備えたモジュールケースと、
   前記開放部を覆う酸素流入遮断カバーと、
   を含み、
   前記酸素流入遮断カバーは、
   それぞれベント孔を備え、互いに重なり合うように配置され、且つ、前記開放部を覆うように設けられる２枚以上の隔壁であって、前記セルアセンブリにおいてガスが生じたとき、ガスが前記ベント孔を介して前記モジュールケースの外部に排出されるように構成された２枚以上の前記隔壁と、
   前記隔壁同士の間に位置する孔閉塞部材であって、熱が印加される場合に前記孔閉塞部材の形状が歪むことによって、前記ベント孔を閉塞する孔閉塞部材と、
   を含む、バッテリーモジュール。
2. 前記孔閉塞部材は、プラスチック射出物であって、板状体の形状に構成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. ２枚以上の前記隔壁は、第１隔壁と第２隔壁とを含み、
   前記第１隔壁と前記第２隔壁とは、前記孔閉塞部材を前記第１隔壁と前記第２隔壁との間に挟んで重なり合うように配置される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記孔閉塞部材は板状体の形状に設けられ、厚さ方向にガスが通過可能なガス通過孔を備え、
   前記第１隔壁のベント孔、前記ガス通過孔、及び前記第２隔壁のベント孔は、相互間に少なくとも一部分が一致する、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記ガス通過孔は、
   前記第１隔壁のベント孔及び前記第２隔壁のベント孔の幅より狭幅に形成された、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記ガス通過孔の幅は、前記第１隔壁のベント孔に近づくにつれて次第に狭くなるように形成された、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記孔閉塞部材は、所定の温度において溶融可能なメッシュ網から構成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
8. ２枚以上の前記隔壁は、
   ３重に互いに向かい合うように配置された第１隔壁、第２隔壁及び第３隔壁を含み、
   前記孔閉塞部材は、前記第１隔壁と前記第２隔壁との間に配置される第１孔閉塞部材と、前記第２隔壁と前記第３隔壁との間に配置される第２孔閉塞部材と、を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
9. 前記第１隔壁のベント孔と前記第２隔壁のベント孔とは、互いに対してずれて位置し、前記第２隔壁のベント孔と前記第３隔壁のベント孔とは、互いに対してずれて位置し、
   前記第１孔閉塞部材と前記第２孔閉塞部材は、多孔性構造からなる、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
10. 前記セルアセンブリは、複数のパウチ型バッテリーセルが互いに積層された形状に構成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
11. 前記複数のパウチ型バッテリーセルは、電極リードが前記モジュールケースの前後方向に位置し、
    前記モジュールケースは、前方及び後方のうちの少なくとも一方に前記開放部が配備される、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを複数含む、バッテリーパック。
13. 請求項１～１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、エネルギー貯蔵システム。

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