JP2023552352A - 改善されたベント能を有するバッテリーモジュール - Google Patents

改善されたベント能を有するバッテリーモジュール Download PDF

Info

Publication number
JP2023552352A
JP2023552352A JP2023533754A JP2023533754A JP2023552352A JP 2023552352 A JP2023552352 A JP 2023552352A JP 2023533754 A JP2023533754 A JP 2023533754A JP 2023533754 A JP2023533754 A JP 2023533754A JP 2023552352 A JP2023552352 A JP 2023552352A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vent
battery module
fire extinguishing
channel
extinguishing member
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
JP2023533754A
Other languages
English (en)
Inventor
ジュン－フン・イ
ジュン－ヨブ・ソン
ヒェ－ミ・ジュン
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 JP2023552352A publication Critical patent/JP2023552352A/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
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/358—External gas exhaust passages located on the battery cover or case
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • A62C99/0027—Carbon dioxide extinguishers
    • 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
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple 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
    • H01M50/204—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
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular 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
    • H01M50/204—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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • 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
    • 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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

本発明は、バッテリーモジュールの内部において生じたガスのベントを適切に制御することにより、安全性が向上できるように構成されたバッテリーモジュールを開示する。本発明の一側面によるバッテリーモジュールは、１つ以上のバッテリーセルを備えるセルアセンブリと、内部空間に前記セルアセンブリを収容し、前記セルアセンブリから生成されたベントガスを排出できるようにベント孔が形成されたモジュールケースと、前記モジュールケースの外側に配備され、ベントチャンネルが１つ以上の層として形成され、前記ベント孔から排出されたベントガスが前記ベントチャンネルに流れ込んで内部空間において移動可能なように構成されたベントユニットと、を含む。

Description

本出願は、２０２１年６月１７日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００７８９９６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、バッテリーモジュールの内部においてガスが生じたとき、改善されたベント能により安全性が向上し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自動車などに関する。
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、電気車両、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するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。
現在、商用化されているバッテリー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、リチウムバッテリーなどが挙げられるが、そのうちリチウム二次電池は、ニッケル系列のバッテリー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で脚光を浴びている。
この種のリチウム二次電池は、主として、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用いる。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ーを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と一緒に封入する外装材、すなわち、電池ケースと、を備える。
一般に、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と、に大別できる。
最近には、携帯型電子機器などの小型装置のみならず、電気自動車やエネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）などの中大型装置にも駆動用やエネルギー貯蔵用として二次電池が広く用いられている。このような二次電池は、複数が電気的に接続された状態で、モジュールケースの内部に一緒に収容される形態で、１つのバッテリーモジュールを構成することができる。このとき、バッテリーモジュールの内部には、エネルギー密度を高めるために狭い空間に複数のバッテリーセル（二次電池）が密集された状態で存在することがある。
ところが、このように、複数のバッテリーセル（二次電池）が狭い空間に密集された状態で存在する場合、火災や爆発などの事故に脆弱である可能性がある。例えば、いずれか１つのバッテリーセルにおいて熱暴走伝播（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）などといった事象が生じる場合、バッテリーセルから高温のベントガスが排出されることがある。もし、このようなベントガスをバッテリーモジュールの外部に適切に排出することができなければ、バッテリーモジュールの内部に組み込まれた他のバッテリーセルに伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）して連鎖反応が起こることがある。また、この場合、バッテリーモジュールの内部の圧力が大きくなって、爆発の可能性がある。バッテリーモジュールが爆発してしまうと、爆発圧力により周りの装置や使用者に大きな被害を被らせる虞があるだけではなく、被害の範囲と速度がより一層増大されてしまう虞がある。したがって、バッテリーモジュールの内部においてベントガスが生じる場合、ベントガスは外部に適切に排出されればよい。
しかしながら、バッテリーモジュールから排出されるベントガスは高温である場合が多く、ベントガスの内部にはスパークなど発火源になり得る物質が含まれる場合が多い。もし、ベントガスを適切に制御することができず、そのまま排出する場合、他の問題を引き起こすことがある。例えば、高温のベントガスによりバッテリー使用者、つまり、自動車の運転者や搭乗者、または周りの人々にやけどなどの被害を被らせることがある。特に、ベントガスは、非常に速やかに排出できるため、使用者が避難できる十分な時間を確保することができなくなる可能性がある。また、ベントガスから高温のスパークが排出される場合、バッテリーモジュールの外部の酸素と結合して火災を引き起こす虞がある。さらに、バッテリーモジュールの外部における火災は、バッテリーモジュールはもとより、バッテリーモジュールが搭載された装置、つまり、自動車の火災にまで及んでしまい、甚だしい人命の被害及び財産の被害を来してしまう可能性がある。
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、バッテリーモジュールの内部において生じたガスのベントを適切に制御することにより、安全性が向上でき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自動車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。
上記の目的を達成するための本発明の一側面によるバッテリーモジュールは、１つ以上のバッテリーセルを備えるセルアセンブリと、内部空間に前記セルアセンブリを収容し、前記セルアセンブリから生成されたベントガスを排出できるようにベント孔が形成されたモジュールケースと、前記モジュールケースの外側に配備され、ベントチャンネルが１つ以上の層として形成され、前記ベント孔から排出されたベントガスが前記ベントチャンネルに流れ込んで内部空間において移動可能なように構成されたベントユニットと、を含む。
ここで、前記ベントユニットは、内側面に流入口が形成されて前記モジュールケースのベント孔と連通し、前記内側面以外の部分に流出口が形成されてもよい。
また、前記ベントユニットは、多層構造に形成されてもよい。
さらに、本発明によるバッテリーモジュールは、熱分解反応を通じて二酸化炭素を生じさせるように構成された消火部材をさらに含んでいてもよい。
さらにまた、前記消火部材は、熱分解反応を通じて前記二酸化炭素とともに水を生じさせるように構成されてもよい。
さらにまた、前記消火部材は、前記モジュールケースの内部に位置してもよい。
さらにまた、前記消火部材は、前記ベントユニットの内部に位置してもよい。
さらにまた、前記消火部材は、前記ベントチャンネルの上部の表面に位置してもよい。
さらにまた、前記ベントユニットは、前記ベントチャンネルに傾斜面が形成された形状に構成されてもよい。
また、上記の目的を達成するための本発明の他の側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む。
さらに、上記の目的を達成するための本発明のさらに他の側面による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールを含む。
本発明によれば、バッテリーモジュールの内部においてガスが生じたとき、ベントが適切に制御可能である。
特に、本発明の一側面によれば、バッテリーモジュールの内部構成を大きく変更しなくても、バッテリーモジュールのガスベントを効果的に制御することができる。
また、本発明の一側面によれば、バッテリーモジュールにおいて生じたガスにより火災が起きるのを効果的に抑えたり、火災が起きても速やかに鎮圧したりすることができる。
さらに、本発明の一側面によれば、火災の拡散速度を遅らせることができる。
さらにまた、本発明の一側面によれば、高温のベントガスやそれと一緒に排出される物質の温度を低めることができる。
さらにまた、本発明の一側面によれば、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したり抑制したりすることができる。
そのため、本発明の場合、安全性が向上したバッテリーモジュールとその応用装置が提供可能である。特に、本発明によるバッテリーモジュールが自動車に適用される場合、搭乗者の安全をより一層効果的に保証することができる。
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。
本明細書に添付される以下の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項のみに限定されて解釈されてはいけない。
本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す分解斜視図である。 図１の構成に対する組立て状態の斜視図である。 図１に示されたベントユニットの構成を下部から見上げた様子の斜視図である。 図２のＡ１－Ａ１’線に沿った断面の構成を概略的に示す図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
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構成を概略的に示す分解斜視図であり、図２は、図１の構成に対する組立て状態の斜視図である。
図１及び図２を参照すると、本発明によるバッテリーモジュールは、セルアセンブリ１００と、モジュールケース２００及びベントユニット３００を含む。
前記セルアセンブリ１００は、１つ以上のバッテリーセル１１０を備えていてもよい。ここで、それぞれのバッテリーセル１１０は、二次電池を意味することがある。二次電池は、電極組立体と、電解質及び電池ケースを備えていてもよい。特に、セルアセンブリ１００に配備されたバッテリーセル１１０は、パウチ型二次電池であってもよい。但し、二次電池の他の形態、つまり、円筒型電池や角型電池もまた本発明のセルアセンブリ１００に採用可能である。
複数の二次電池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、同図に示すように、複数の二次電池１１０は、それぞれ上下方向（図中のｚ軸方向）に立てられた状態で水平方向（図中のｙ軸方向）に並べられた形状に積層されてもよい。それぞれのバッテリーセル１１０は、電極リードを備えていてもよいが、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。電極リードが両方向に突出した二次電池は両方向セルと称し、電極リードが一方向に突出した二次電池は単方向セルと称することができる。本発明は、このような二次電池の具体的な種類や形態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様々な形態の二次電池が本発明のセルアセンブリ１００に採用可能である。
前記モジュールケース２００は、内部に空き空間が形成されて内部空間にセルアセンブリ１００を収容するように構成されてもよい。さらに、前記モジュールケース２００には、図１に示すように、ベント孔２０１が形成されてもよい。このようなベント孔２０１は、内部空間に収容されたセルアセンブリ１００からベントガスが生成された場合、生成されたベントガスがモジュールケース２００の外部空間に排出可能なように構成されてもよい。図１において、ベント孔２０１は、一方向に長尺状に延びた形状であると示されているが、本発明が必ずしもこのようなベント孔２０１の形状に限定されるとは限らない。なお、図１において、ベント孔２０１は完全に開放された形状であると示されているが、ベント孔２０１は完全に開放されておらず、正常の状態では閉鎖されているが、圧力や温度などの変化に伴い開放可能な形状に構成されてもよい。すなわち、ベント孔２０１の構成は、図１に示された構成に加えて、他の様々な形態を有することができる。
前記ベントユニット３００は、モジュールケース２００の少なくとも一方の側に配備されてベントガスが移動可能なように構成されてもよい。特に、前記ベントユニット３００は、モジュールケース２００の外側に配備されてもよい。さらに、ベントユニット３００は、少なくともモジュールケース２００においてベント孔２０１が形成された部分に取り付けられる形態に構成されてもよい。
また、ベントユニット３００は、内部にベントチャンネルが１つまたはそれ以上の層として形成された形状に構成されてもよい。すなわち、ベントユニット３００は、ベント孔２０１から排出されたベントガスが内部空間に流れ込んで、内部空間において移動可能なように構成されてもよい。
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のモジュールケース２００から排出されたベントガスの経路を制御することにより、高温のベントガスによる使用者や他の装置の被害を払拭したり低減したりすることができる。また、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の通常の構成、つまり、モジュールケース２００やその内部に配備されたセルアセンブリ１００の構造などは大きく変化させず、外部にベントユニット３００を取り付けることにより、ベントガスの様々な制御が可能になる。のみならず、本発明のこのような構成によれば、ベントユニット３００がガスや火災を制御する上で効果的な構造物や構成要素などを設ける空間を提供することができる。
前記ベントユニット３００は、モジュールケース２００のベント孔２０１から排出されたベントガスが内部に流れ込んでベントチャンネルにおいて流れていて、外部に排出する形態に構成されてもよい。このようなベントユニット３００のより具体的な構成については、図３及び図４をさらに参照してより詳述する。
図３は、図１に示されたベントユニット３００の構成を下部から見上げた様子の斜視図であり、図４は、図２のＡ１－Ａ１’線に沿った断面の構成を概略的に示す図である。
図３及び図４をさらに参照すると、前記ベントユニット３００には、流入口３０１と流出口３０２が形成されてもよい。ここで、流入口３０１は、内側面に形成されてもよいが、内側面とは、ベントユニット３００からモジュールケース２００へと向かう方向の表面、すなわち、モジュールケース２００に対面する表面であると言える。例えば、図１から図４の実施構成において、ベントユニット３００は、下部の表面がモジュールケース２００に取り付けられる形態に構成されてもよいが、このとき、流入口３０１は、ベントユニット３００の下部の表面に形成されてもよい。特に、ベントユニット３００の流入口３０１は、モジュールケース２００のベント孔２０１と連通するように構成されてもよい。すなわち、図４に示すように、ベントユニット３００の下面において、流入口３０１は、モジュールケース２００の上面においてベント孔２０１が形成された部分に対応する位置に形成されてもよい。したがって、ベント孔２０１と流入口３０１は、互いに連通して、ベント孔２０１から排出されたベントガスは、流入口３０１を介してベントユニット３００の内部に流れ込むことができる。
また、ベントユニット３００は、流入口３０１が形成されていない部分に流出口３０２が形成されるように構成されてもよい。例えば、流入口３０１がベントユニット３００の下面に形成された場合、流出口３０２は、ベントユニット３００の下面以外の表面に形成されてもよい。特に、図３及び図４に示すように、流出口３０２は、ベントユニット３００の側面に形成されてもよい。
本発明のこのような実施構成によれば、ベントユニット３００の内部において流れるベントガスがベントユニット３００から排出されるとき、セルアセンブリ１００に向かって排出されないようにすることができる。したがって、ベントガスによりセルアセンブリ１００側の温度が高くなるのを防ぐことができる。また、本発明のこのような実施構成によれば、流入口３０１と流出口３０２をベントユニット３００における互いに異なる部分に位置させることにより、ベントユニット３００の内部においてベントチャンネルＶの長さを長く構成することが実現され易い。したがって、この場合、ベントチャンネルＶを通過する間に、ベントガスの温度がさらに格段に低くなるようにすることができる。
さらに、前記実施構成の場合、図３及び図４に示すように、流入口３０１が下部に位置するとき、流出口３０２は、上面ではなく、側面に位置するようにベントユニット３００が構成されてもよい。バッテリーモジュールが自動車に装着された場合、バッテリーモジュールは、自動車の下部に配置される場合が多いため、バッテリーモジュールの上部側には搭乗者が位置することができる。したがって、前記実施構成のように、流出口３０２がベントユニット３００の側面に位置する場合、高温のベントガスが搭乗者側に排出されるのを防ぐことができる。なお、前記実施構成によれば、流入口３０１と流出口３０２の位置だけで、ベントユニット３００の内部においてベントガスの流れ方向が少なくとも１回以上折り曲げられるようにする構成がより一層達成され易い。
一方、この明細書中において、特に断りのない限り、内側方向は、バッテリーモジュールの中心を向く方向を意味し、外側方向は、その反対の方向を意味するといえる。
前記ベントユニット３００は、多層構造に形成されてもよい。すなわち、ベントユニット３００は、ベントチャンネルＶが２つ以上の層を有するように構成されてもよい。例えば、図４に示すように、ベントユニット３００は、２層構造に構成されてもよい。この場合、ベントユニット３００は、相対的に内側に位置する内層チャンネルＶ１と、相対的に外側に位置する外層チャンネルＶ２と、を備えるといえる。さらに、図示のごとく、ベントユニット３００がモジュールケース２００の上部に位置する場合、内層チャンネルＶ１は、外層チャンネルＶ２の下部に位置するといえる。そして、ベントユニット３００の内部空間には、このような互いに異なる層のベントチャンネルＶ（内層チャンネルＶ１、外層チャンネルＶ２）を区別するために、図４においてＷにて示されたように、隔壁を備えていてもよい。このとき、隔壁Ｗの少なくとも一方の側には連結孔３０３が形成されてもよい。互いに異なる層のベントチャンネルＶ（内層チャンネルＶ１、外層チャンネルＶ２）は、このような連結孔３０３により互いに連通してもよい。この場合、いずれか１本のベントチャンネルＶに流れ込んだベントガスは、連結孔３０３を介して他のベントチャンネルＶに流れることができる。
このような構成において、流入口３０１と流出口３０２は、互いに異なるベントチャンネルＶに形成されるように構成されてもよい。例えば、図４に示されたところを参照すると、流入口３０１は内層チャンネルＶ１に形成され、流出口３０２は外層チャンネルＶ２に形成されてもよい。より具体的には、流入口３０１は内層チャンネルＶ１の下部に形成され、流出口３０２は外層チャンネルＶ２の側部に形成されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、モジュールケース２００の内部のセルアセンブリ１００からベントガスが排出される場合、排出されたベントガスは、図中の矢印にて示されたように流れることができる。すなわち、ベントガスは、セルアセンブリ１００からモジュールケース２００の内部空間におけるベント孔２０１及び流入口３０１を介してベントユニット３００の内層チャンネルＶ１に流れ込むことができる。そして、ベントガスは、ベントユニット３００の内層チャンネルＶ１に沿って流れていて、連結孔３０３を介してベントユニット３００の外層チャンネルＶ２に流れ込むことができる。なお、ベントガスは、ベントユニット３００の外層チャンネルＶ２に沿って流れていて、外層チャンネルＶ２の流出口３０２を介してベントユニット３００の外部に排出されることができる。
本発明のこのような構成によれば、ベントユニット３００に配備された複数本のベントチャンネルＶを介してベントガスの流れの経路を著しく延ばすことができる。したがって、ベントチャンネルＶに沿って流れる間に、ベントガスの温度が落ち込むようにする効果を得ることができる。さらに、ベントユニット３００は、内部のベントガスの流れ方向が少なくとも１回以上折り曲げられるように構成されてもよい。特に、前記実施構成のように、ベントユニット３００は、互いに異なるベントチャンネルＶを流れるベントガスの流れ方向が互いに反対の方向となるように構成されてもよい。例えば、図４の実施構成において、ベントユニット３００は、内層チャンネルＶ１においてベントガスが右側方向（図中の＋ｘ軸方向）に流れ、外層チャンネルＶ２においてベントガスが左側方向（図中の－ｘ軸方向）に流れるように構成されてもよい。このような実施構成によれば、ベントガスに粒子状のスパークなどが含まれている場合、スパークの直進性により、スパークがベントユニット３００の内部から外部へと排出されるのが抑えられる。したがって、このようなスパークにより火災が起きるのをより効果的に防ぐことができる。
本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールは、図４に示すように、消火部材４００をさらに含んでいてもよい。
前記消火部材４００は、熱分解反応を通じて二酸化炭素を生じさせるように構成されてもよい。特に、前記消火部材４００は、一定のレベル以上の熱が印加された場合、２種類以上の互いに異なる物質に分解される所定の物質、すなわち、消火物質を含んでいてもよい。このとき、消火部材４００が含む消火物質は、熱分解により少なくとも二酸化炭素が生成される材料であってもよい。特に、前記消火部材４００は、セルアセンブリ１００からベントガスが排出されたりスパークが噴出されたりする場合、このようなベントガスやスパークにより熱分解反応を引き起こして二酸化炭素を生成するように構成されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、セルアセンブリ１００の所定のバッテリーセル１１０からベントガスやスパークが噴出された場合、二酸化炭素が生成されることにより、火災の発生が抑えられたり、火災の拡散が防がれたりすることができる。特に、この場合、二酸化炭素の供給により、酸素の流れ込みが阻止されたり低減されたりすることができる。また、前記実施構成によれば、消火部材４００の熱分解反応過程において熱が吸収されることにより、ベントガスやスパークなどの温度を低めることができる。さらに、前記実施構成によれば、二酸化炭素を生じさせ、熱を吸収するために、別途の制御や駆動のための電源が供給される必要がない。
さらに、前記消火部材４００は、熱分解反応を通じて二酸化炭素とともに水を生じさせるように構成されてもよい。すなわち、前記消火部材４００は、セルアセンブリ１００から高温のベントガスやスパークが排出された場合、ガスやスパークなどにより供給された熱により熱分解反応を引き起こして二酸化炭素と水を排出する消火物質を含む形態に構成されてもよい。
例えば、前記消火部材４００は、消火物質として炭酸水素カリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含み得る。
代表的に、炭酸水素カリウムの場合、下記のような熱分解反応を通じて二酸化炭素及び水（水蒸気）を生成することができる。
２ＫＨＣＯ３→Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２－Ｑ
すなわち、消火部材４００に炭酸水素カリウムが含まれている場合、炭酸水素カリウムは、熱（Ｑ）を吸収してＫ２ＣＯ３とともに、水蒸気（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）を生成することができる。
本発明のこのような実施構成によれば、セルアセンブリ１００から高温のベントガスやスパークが排出される場合、消火部材４００に含まれている消火物質により水（水蒸気）と二酸化炭素が排出可能である。したがって、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とともに、バッテリーモジュールの内部のスパークや火災を速やかに鎮圧することができる。なお、バッテリーモジュールの少なくとも一部の構成要素、つまり、ベントユニット３００やモジュールケース２００、セルアセンブリ１００の温度、またはベントガスの温度を落として熱暴走現象や火災の拡散をより一層効果的に阻止することができる。
前記消火部材４００は、消火物質のみから構成されてもよく、消火物質に加えて、他の構成要素をさらに備えていてもよい。
例えば、前記消火部材４００は、炭酸水素カリウムまたは炭酸水素ナトリウムのみから構成されてもよい。他の例として、前記消火部材４００は、炭酸水素カリウムや炭酸水素ナトリウムなどの消火物質に加えて、このような消火物質を特定の位置に支持したり保持したりするための支持部をさらに備えていてもよい。例えば、前記消火部材４００は、メッシュ状の支持部を備えていてもよい。より具体例として、前記消火部材４００は、メッシュ状の支持部により消火物質が上部方向に支持される形態に構成されてもよい。
前記消火部材４００は、図４に示すように、モジュールケース２００の内部に位置するように構成されてもよい。特に、前記消火部材４００は、モジュールケース２００の上部の内面に取り付けられた形態に配備されてもよい。このとき、消火部材４００は、板状に構成されてもよい。例えば、前記消火部材４００は、炭酸水素カリウム粉末が圧縮化された形態に構成された四角い板状を呈していてもよい。
本発明のこのような実施構成によれば、モジュールケース２００の内部空間に消火部材４００が占める空間を最小限にすることができる。したがって、消火部材４００がモジュールケース２００の内部に位置しても、バッテリーモジュールのエネルギー密度が低下するのを防ぐことができる。特に、セルアセンブリ１００は、図示のごとく、複数のパウチ型電池が立てられた形状に水平方向に配置された形態に構成されてもよい。このとき、板状の消火部材４００がモジュールケース２００の上部の内面に取り付けられた形態で存在する場合、どのようなパウチ型電池からガスやスパークが噴出されても、熱を吸収し、二酸化炭素及び水蒸気を供給して、火災を抑える効果が速やかにかつしっかりと成し遂げられる。なお、前記実施構成によれば、板状の消火部材４００に対する接触面積を最大化させて、消火部材４００に対する熱分解反応がしっかりと起きるようにすることができる。
前記実施構成において、消火部材４００は、モジュールケース２００の内部の上面に位置するが、ベント孔２０１が位置していない部分に配備されてもよい。この場合、セルアセンブリ１００から生成されたガスがベント孔２０１側により一層速やかに流出されるようにしてもよい。特に、ベント孔２０１が形成されていない部分においては、消火部材４００により二酸化炭素及び水が生成されることができるので、セルアセンブリ１００のベントガスは、ベント孔２０１側により一層円滑に移動することができる。なお、前記実施構成によれば、消火部材４００により、セルアセンブリ１００から上部に向かって噴出される高温のガスやスパークなどからモジュールケース２００が損傷されるのが防止可能である。特に、モジュールケース２００は、プラスチックなどの材質から構成されてもよいが、この場合、消火部材４００は、高温のベントガスやスパークなどからモジュールケース２００が溶融されたり破損されたりするのを防ぐことができる。
また、前記消火部材４００は、ベントユニット３００の内部に位置するように構成されてもよい。これについては、図５に基づいてより詳述する。
図５は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。特に、図５は、図４の構成に対する変形例であるといえる。本実施形態においては、上述した実施形態と相違点がある部分に重点をおいて説明し、上述した実施形態について説明された部分が同一または類似に適用可能な部分については詳細な説明を省略する。
図５を参照すると、消火部材４００は、ベントユニット３００の内部空間、特に、ベントチャンネルＶに配備されてもよい。さらに、ベントユニット３００は、複数本のベントチャンネルＶを備えていてもよいが、消火部材４００は、これらの複数本のベントチャンネルＶのうちの少なくとも一部のベントチャンネルＶに位置してもよい。例えば、図５に示すように、ベントユニット３００が内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２の２つの層を備える場合、消火部材４００は、そのうちの少なくとも１本のチャンネル、つまり、内層チャンネルＶ１に配備されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、消火部材４００がモジュールケース２００の外部に位置するため、セルアセンブリ１００を収容するモジュールケース２００そのものの構造やその内部構成、つまり、セルアセンブリ１００は、従来の構成と比べたときに大きく変化させる必要がない。したがって、前記実施形態によるバッテリーモジュールを構成するために、モジュールケース２００やその内部構成に対する設計を異ならせなくても済む。そのため、この場合、従来のバッテリーモジュールの外部にベントユニット３００を取り付ける形態として本発明が実現可能であるので、本発明の互換性が向上する。のみならず、前記実施構成によれば、消火部材４００により水が生成されても、生成された水がセルアセンブリ１００と直接的に接触しないようにすることができる。したがって、水との接触による問題、つまり、爆発や漏電、感電などの事故が予防可能である。
また、前記消火部材４００は、ベントチャンネルＶの上部の表面に位置するように構成されてもよい。例えば、前記消火部材４００は、図５に示すように、内層チャンネルＶ１の上部の表面に位置してもよい。特に、内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２との間に隔壁Ｗが存在することがあるが、消火部材４００は、隔壁Ｗの下面に取り付けられてもよい。さらに、前記消火部材４００は、板状に構成されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、ベントチャンネルＶの上部に位置する消火部材４００に熱が印加されて、二酸化炭素及び／又は水が生成される場合、生成された二酸化炭素などがベントチャンネルＶ側に落下することができる。特に、二酸化炭素の場合、ベントチャンネルＶの内部空間に下降することになってベントチャンネルＶの内部空間を満たすことになり、これにより、ベントチャンネルＶに酸素が流れ込んだり、高温の活物質またはスパークなどがそのまま通過して外部に排出されたりするのを効果的に遮断することができる。なお、水の場合、ベントガス及びベントチャンネルＶの内部空間の温度を低め、火炎やスパークなどの温度を落とすことができる。さらに、高い温度により水が水蒸気の形態で存在する場合、ベントチャンネルＶの内部空間を満たすことになって、酸素の流れ込みなどを遮断することができる。そのため、本発明のこのような実施構成によれば、火災の発生や拡散を効果的に阻止することができる。
さらに、前記消火部材４００は、図５においてＡ２にて示された部分のように、流入口３０１の上部の表面に位置してもよい。この場合、流入口３０１に流れ込むベントガスと直接的に当接することになるので、高温のベントガスから熱が速やかに印加可能であるい。そのため、この場合、消火部材４００の熱分解反応がより一層速やかに起こることができる。のみならず、このような実施構成によれば、高温のベントガスがベントユニット３００の内部において最初に接触する部分を保護して、当該部分が溶融されたり破損されたりするのを防ぐことができる。
図６は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。特に、図６は、図４の構成に対する他の変形例であるといえる。本実施形態においても、上述した実施形態と相違点がある部分に重点をおいて説明する。
図６を参照すると、ベントユニット３００は、モジュールケース２００の上部の表面に載置され、内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２を備えていてもよい。なお、消火部材４００は、板状に構成されて、ベントユニット３００の内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２のそれぞれの上部の表面に取り付けられてもよい。
ここで、ベントユニット３００は、ベントチャンネルＶに傾斜面が形成された形態に構成されてもよい。すなわち、図６に示されたところを参照すると、ベントユニット３００は、内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２のそれぞれに傾斜した構成が含まれるように構成されてもよい（Ｓ１、Ｓ２）。
特に、ベントユニット３００は、ベントチャンネルＶの少なくとも一部分が流出口３０２から流入口３０１に向かって進むにつれて高さが次第に低くなる形状に傾斜面が形成されてもよい。さらに、ベントユニット３００のこのような傾斜面は、消火部材４００の下部に位置しているベントチャンネルＶの表面に形成されてもよい。例えば、外層チャンネルＶ２の上部の表面には消火部材４００が取り付けられ、このような消火部材４００の下面に対面する位置において、外層チャンネルＶ２の下部の表面は、流入口３０１方向（図６の＋ｘ軸方向）に向かって進むにつれて高さが次第に低くなる形状に傾斜面Ｓ２が形成されてもよい。なお、内層チャンネルＶ１の上部の表面には消火部材４００が取り付けられ、このような消火部材４００の下面に対面する位置において、内層チャンネルＶ１の下部の表面は、流入口３０１方向（図６の－ｘ軸方向）に向かって進むにつれて高さが次第に低くなる形状に傾斜面Ｓ１が形成されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、ベントユニット３００の内部において消火部材４００により生成された二酸化炭素などが流入口３０１側に移動することができる。すなわち、消火部材４００により生成された二酸化炭素などは、図６において矢印にて示されたように、各チャンネルの上部から下部に向かって移動していて、傾斜面Ｓ１、Ｓ２に沿って流入口３０１の方向に流れることができる。そして、このようにベントユニット３００の流入口３０１側に移動した二酸化炭素などは、モジュールケース２００の内部空間に流れ込むことができる。したがって、前記実施構成によれば、モジュールケース２００の内部空間に二酸化炭素が流れ込むことができるので、モジュールケース２００の内部空間における火災の発生の防止または火災の鎮圧の効果がより一層成し遂げられ易い。さらに、このような効果をより一層しっかりと成し遂げるためには、複数本のベントチャンネルＶのうち、少なくとも流入口３０１が形成された層のチャンネル、すなわち、内層チャンネルＶ１に傾斜面が形成されればよい。
のみならず、前記実施構成によれば、ベントチャンネルＶの傾斜面により、ベントガスがベントチャンネルＶの上部面に位置する消火部材４００へ向かうようにすることができる。したがって、消火部材４００に熱がしっかりと供給できるようにすることにより、消火部材４００の熱分解反応がより一層速やかに起こるようにすることができる。
また、前記ベントユニット３００は、図６においてＰ１にて示された部分のように、遮断突起を備えていてもよい。前記遮断突起Ｐ１は、ベントチャンネルＶの下部の表面に位置して上部方向に突出した形状に構成されてもよい。特に、このような遮断突起Ｐ１は、流入口３０１の周りに形成されてもよい。
前記遮断突起Ｐ１は、消火部材４００により生成された水が流入口３０１を介してモジュールケース２００の内部に流れ込むのを防ぐように構成されてもよい。特に、消火部材４００により生成された水蒸気が液化して水となった場合、遮断突起Ｐ１は、このような水がモジュールケース２００の内部に流れ込まないようにすることができる。そのため、このような実施構成によれば、水がモジュールケース２００の内部に流れ込むことによるさらなる問題、つまり、爆発や漏電、短絡などの問題が生じるのを防ぐことができる。
図７は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。特に、図７は、図４の構成に対するさらに他の変形例であるといえる。本実施形態においても、上述した実施形態と相違点がある部分に重点をおいて説明する。
図７を参照すると、消火部材４００は、ベントユニット３００の内部空間のうち、連結孔３０３が形成された部分に配備されてもよい。すなわち、ベントユニット３００が複数本のベントチャンネルＶを備える場合、複数本のベントチャンネルＶ同士をつなぐ部分に消火部材４００が配備されてもよい。より具体的に、ベントチャンネルＶに内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２が配備され、内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２とをつなぐ連結孔３０３が形成された場合、消火部材４００は、このような内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２との間の連結孔３０３が位置している部分の内面に取り付けられてもよい。例えば、図７の構成において、連結孔３０３は、内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２の右側の端部に位置し、このとき、消火部材４００は、連結孔３０３が位置している内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２の右側の端部に位置してもよい。特に、消火部材４００は、図７に示すように、連結孔３０３の上部、下部及び側部を包み込む形状に構成されてもよい。すなわち、消火部材４００は、連結孔３０３の部分においてベントチャンネルＶの上面、側面及び下面に取り付けられて覆う形状に構成されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、消火部材４００による火災の抑制能がより一層向上する。特に、連結孔３０３が位置している部分は、ベントガスの方向が切り換えられる個所であって、ベントガスが所定の時間の間に滞留したり滞積されたりする区間であり得る。したがって、このような連結孔３０３の部分において熱が累積されることがあるが、前記実施構成によれば、当該個所に位置している消火部材４００によりこのような熱をより一層速やかに除去することができる。また、連結孔３０３が位置している部分は、高温のベントガスやスパークと直接的にぶつかり合う部分であり得るが、熱が累積される場合、ベントユニット３００が破損される虞がある。前記実施構成によれば、このような個所に消火部材４００が位置するので、高温のベントガスや高温のスパークがベントユニット３００のケースを損傷させるのを効果的に防ぐことができる。さらに、ベントユニット３００のケースは、成形のしやすさや絶縁性、軽量性などを確保するために、プラスチックなどの材質からなり得る。このとき、ベントユニット３００の連結孔３０３の部分に熱が集中すれば、当該部分が一部溶融されたり破損されたりする可能性があるが、前記実施構成によれば、消火部材４００がこのような部分を覆って当該部分の溶融や破損を防ぐことができる。
図８は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。特に、図８は、図４の構成に対するさらに他の変形例であるといえる。本実施形態においても、上述した実施形態と相違点がある部分に重点をおいて説明する。
図８を参照すると、ベントユニット３００は、ベントチャンネルＶの上面に消火部材４００が配備され、ベントチャンネルＶの下面が傾斜した形状に構成されてもよい。特に、図８の実施構成において、ベントチャンネルＶの下面は、連結孔３０３が形成された方向に向かうにつれて、高さが次第に低くなる形状に傾斜するように構成されてもよい。例えば、図８に示されたところを参照すると、内層チャンネルＶ１の底面と外層チャンネルＶ２の底面にはそれぞれ傾斜面Ｓ１’、Ｓ２’が形成されてもよいが、このとき、２つの傾斜面Ｓ１’、Ｓ２’は、両方とも連結孔３０３を向く方向（図中の＋ｘ軸方向）に向かって進むにつれて高さが次第に低くなる形状に構成されてもよい。この場合、内層チャンネルＶ１は、流出口３０２を向く方向に高さが次第に低くなるように傾斜面が形成され、外層チャンネルＶ２は、流入口３０１を向く方向に高さが次第に低くなるように傾斜面が形成されるといえる。なお、各傾斜面の上部、すなわち、各ベントチャンネルＶの上部面には消火部材４００が配備されてもよい。
本発明のこのような構成によれば、消火部材４００から二酸化炭素及び／又は水が生成される場合、生成された二酸化炭素や水が連結孔３０３側に移動するように構成されてもよい。すなわち、前記図８の実施構成によれば、内層チャンネルＶ１の上面において生成された二酸化炭素や水、及び外層チャンネルＶ２の上面において生成された二酸化炭素や水は、矢印にて示されたように、連結孔３０３が位置する右側方向に移動することができる。このとき、連結孔３０３側にはベントガスやスパーク、熱などが滞留したり蓄積されたりすることがあるが、前記実施構成によれば、連結孔３０３側に移動する二酸化炭素や水によりベントガスの温度を低めたり、スパークまたは熱を除去ないし低減したりすることができる。そのため、この場合、火災の発生や拡散を抑えることができ、ベントユニット３００を保護することもできる。なお、この場合、水が連結孔３０３側に移動し、モジュールケース２００の内部に移動するのを遮断することができる。
図９は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。特に、図９は、図４の構成に対するさらに他の変形例であるといえる。本実施形態においても、上述した実施形態と相違点がある部分に重点をおいて説明する。
図９を参照すると、前記ベントユニット３００は、Ｇ１にて示されたように、ベントチャンネルＶの底面に下部方向に凹んだ溝が形成された形状に構成されてもよい。より具体的に、図９の実施形態において、ベントユニット３００は、内層チャンネルＶ１の上面に消火部材４００が位置している状態で、内層チャンネルＶ１の下面に溝Ｇ１が形成された形状に構成されてもよい。
本発明のこのような実施構成によれば、消火部材４００により供給された水が溝Ｇ１に保持されることにより、水がモジュールケース２００の内部に流れ込むのを遮断することができる。のみならず、前記実施構成によれば、ベントチャンネルＶの内面に形成された溝Ｇ１によりベントガスとベントユニット３００との間の摩擦力を増大させて、スパークや粒子などの移動を阻止する効果を得ることもできる。
図１０及び図１１は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。本実施形態についても、上述した実施形態と相違点がある部分に重点をおいて説明する。
図１０及び図１１を参照すると、前記ベントユニット３００は、３層以上のベントチャンネルＶを有するように構成されてもよい。例えば、図示のごとく、前記ベントユニット３００は、最も下部に位置している内層チャンネルＶ１と、最も上部に位置している外層チャンネルＶ２及び内層チャンネルＶ１と外層チャンネルＶ２のとの間に位置している中央チャンネルＶ３を備えていてもよい。このとき、ベントユニット３００は、内部に複数の連結孔３０３が形成されてもよい。すなわち、内層チャンネルＶ１と中央チャンネルＶ３との間及び中央チャンネルＶ３と外層チャンネルＶ２との間に各チャンネルをつなぐ通路としての連結孔３０３が形成されてもよい。このような構成において、セルアセンブリ１００からベントガスが噴出された場合、ベントガスは、ベントユニット３００の内部において矢印にて示されたように移動することができる。
ここで、隣り合うベントチャンネルＶは、互いにベント方向が反対となるように構成されてもよい。例えば、図１０の構成を参照すると、内層チャンネルＶ１のベント方向は右側方向であり、中央チャンネルＶ３のベント方向は左側方向であってもよい。なお、外層チャンネルＶ２のベント方向は、再び右側方向に形成されてもよい。このために、ベントユニット３００の流入口３０１は左側の端部に形成され、ベントユニット３００の流出口３０２は右側の端部に形成されてもよい。
あるいは、ベントユニット３００の流入口３０１及び／又は流出口３０２は、複数本形成されてもよい。例えば、図１１に示すように、ベントユニット３００の流入口３０１は、モジュールケース２００のベント孔２０１の位置に対応して、ベントユニット３００の左側の端部と右側の端部にそれぞれ形成されてもよい。このとき、内層チャンネルＶ１と中央チャンネルＶ３との間の連結孔３０３は中央部分に形成され、中央チャンネルＶ３と外層チャンネルＶ２との間の連結孔３０３は左側の端部と右側の端部にそれぞれ形成されてもよい。なお、外層チャンネルＶ２に形成されたベントユニット３００の流出口３０２は、左右方向（ｘ軸方向）に中央部分に形成されてもよい。
前記実施形態のように、複数層のベントチャンネルＶがベントユニット３００に含まれている場合、ベントチャンネルＶの経路をさらに長く形成することにより、ベントガスの温度を低め、スパークなどの外部への流出をより一層しっかりと防ぐことができる。また、前記実施構成の場合、複数層のベントチャンネルＶの構成要素を互いに異なる形状に形成することにより、ベントの制御効果をさらに増大させることができる。例えば、図１０及び図１１に示すように、消火部材４００は、中央チャンネルＶ３にのみ位置させることにより、消火部材４００がベントユニット３００の内部においてより一層安定的に配置され、消火部材４００によるベントユニット３００の保護効果をさらに高めることができる。また、前記実施構成によれば、消火部材４００が位置しない他の層のチャンネル、つまり、内層チャンネルＶ１や外層チャンネルＶ２の内部に様々な構成要素を形成することにより、ガスベント能は一定のレベル以上に確保しながらも、火災の発生や火災の拡散防止などの効果もまた安定的に成し遂げられるようにすることができる。例えば、前記実施構成において、内層チャンネルＶ１の下面には、図６や図８に示されたような傾斜面、または図９に示されたような溝が形成されるようにしてもよい。
一方、前記色々な実施形態において、ベント孔２０１は、モジュールケース２００の上面に形成され、ベントユニット３００は、モジュールケース２００の上部に取り付けられる形態で示されているが、本発明が必ずしもこのような形態に限定されるとは限らない。例えば、ベント孔２０１は、モジュールケース２００の側面や下面に形成され、ベントユニット３００は、このようなベント孔２０１が形成された表面、すなわち、モジュールケース２００の側面や下面に取り付けられる形態に構成されてもよい。
また、前記ベントユニット３００は、モジュールケース２００に対して様々な形態で結合されてもよい。例えば、ベントユニット３００は、接着剤によりモジュールケース２００の上面に接着されてもよい。あるいは、ベントユニット３００は、モジュールケース２００の外面にレーザー溶接などの方式により締結・固定されてもよい。
本発明によるバッテリーパックは、上述した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。また、本発明によるバッテリーパックは、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、つまり、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）やバスバー、パックケース、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。
本発明によるバッテリーモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。すなわち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールまたは本発明によるバッテリーパックを含み得る。また、本発明による自動車は、このようなバッテリーモジュールやバッテリーパックの他に、自動車に含まれる他の様々な構成要素などをさらに含み得る。例えば、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールの他に、車体やモーター、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの制御装置などをさらに含み得る。
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。
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。
１００ セルアセンブリ
１１０ バッテリーセル
２００ モジュールケース
２０１ ベント孔
３００ ベントユニット
３０１ 流入口
３０２ 流出口
３０３ 連結孔
４００ 消火部材
Ｖ ベントチャンネル
Ｖ１ 内層チャンネル
Ｖ２ 外層チャンネル
Ｖ３ 中央チャンネル
Ｗ 隔壁
Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’ 傾斜面
Ｐ１ 遮断突起
Ｇ１ 溝

Claims (11)

  1. １つ以上のバッテリーセルを備えるセルアセンブリと、
    内部空間に前記セルアセンブリを収容し、前記セルアセンブリから生成されたベントガスを排出できるようにベント孔が形成されたモジュールケースと、
    前記モジュールケースの外側に配備され、ベントチャンネルが１つ以上の層として形成され、前記ベント孔から排出されたベントガスが前記ベントチャンネルに流れ込んで内部空間において移動可能であるベントユニットと、
    を含む、バッテリーモジュール。
  2. 前記ベントユニットは、内側面に流入口が形成されて前記モジュールケースのベント孔と連通し、前記内側面以外の部分に流出口が形成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記ベントユニットは、多層構造に形成された、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  4. 熱分解反応を通じて二酸化炭素を生じさせる消火部材をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記消火部材は、熱分解反応を通じて前記二酸化炭素とともに水を生じさせる、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記消火部材は、前記モジュールケースの内部に位置する、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記消火部材は、前記ベントユニットの内部に位置する、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記消火部材は、前記ベントチャンネルの上部の表面に位置する、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
  9. 前記ベントユニットは、前記ベントチャンネルに傾斜面が形成された構造を有する、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
  11. 請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、自動車。
JP2023533754A 2021-06-17 2022-06-17 改善されたベント能を有するバッテリーモジュール Pending JP2023552352A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0078996 2021-06-17
KR1020210078996A KR20220168918A (ko) 2021-06-17 2021-06-17 개선된 벤팅 성능을 갖는 배터리 모듈
PCT/KR2022/008653 WO2022265460A1 (ko) 2021-06-17 2022-06-17 개선된 벤팅 성능을 갖는 배터리 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023552352A true JP2023552352A (ja) 2023-12-15

Family

ID=84527256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023533754A Pending JP2023552352A (ja) 2021-06-17 2022-06-17 改善されたベント能を有するバッテリーモジュール

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240088515A1 (ja)
EP (1) EP4333183A1 (ja)
JP (1) JP2023552352A (ja)
KR (1) KR20220168918A (ja)
CN (1) CN116636069A (ja)
WO (1) WO2022265460A1 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5639835B2 (ja) * 2010-09-30 2014-12-10 株式会社リチウムエナジージャパン 電池パック及びこれを備えた電動車
KR102061872B1 (ko) * 2016-01-28 2020-01-02 주식회사 엘지화학 이차전지 팩 케이스 및 이를 포함하는 이차전지 팩
CN205488293U (zh) * 2016-03-17 2016-08-17 清远市巨劲科技有限公司 一种电池充电安全防爆箱
KR102033101B1 (ko) * 2017-09-27 2019-10-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102123819B1 (ko) * 2018-11-26 2020-06-18 (주)비에이에너지 화재 소화용 장치
KR102397850B1 (ko) 2019-12-19 2022-05-13 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220168918A (ko) 2022-12-26
CN116636069A (zh) 2023-08-22
US20240088515A1 (en) 2024-03-14
EP4333183A1 (en) 2024-03-06
WO2022265460A1 (ko) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102061872B1 (ko) 이차전지 팩 케이스 및 이를 포함하는 이차전지 팩
KR20210134165A (ko) 개선된 고정 구조 및 가스 배출 구조를 갖는 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차
JP7457103B2 (ja) 多段冷却方式の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
KR20230114735A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
JP2023552352A (ja) 改善されたベント能を有するバッテリーモジュール
JP2023538656A (ja) 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
JP2023539231A (ja) 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
JP2024502983A (ja) 安全性が強化されたバッテリーモジュール及びバッテリーパック
KR20230055374A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
JP2024506958A (ja) 安全性が強化されたバッテリーモジュールとバッテリーパック
EP4366058A1 (en) Battery module including cartridge for extinguishing fire
JP2024513879A (ja) バッテリーパック及びそれを含む自動車
JP2024509860A (ja) バッテリーパック及びそれを含む自動車
KR20230013978A (ko) 안전성이 향상된 배터리 모듈
JP2023551230A (ja) バッテリーパック、電動車椅子及び自動車
KR20230099609A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20230114734A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
CN118140351A (zh) 电池组和包括该电池组的车辆
JP2023548504A (ja) 安全性が強化されたバッテリーモジュール
KR20240051647A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
JP2024506400A (ja) 安全性が向上したバッテリーモジュール
KR20230160176A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
JP2023540724A (ja) 火事防止性能が向上したバッテリーモジュール
KR20240067709A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20230129778A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230601