JP2024510285A - 耐衝撃性及び安全性が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パック - Google Patents

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Abstract

Figure 2024510285000001
本発明は耐衝撃性及び安全性が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックに関するものであり、具体的には、収納空間を備えた第１ケースと、正極端子が上向きになるように前記収納空間に直立状態で収納された複数の電池セルと、前記電池セルの正極端子の付近に位置する一つ以上のバスバーと、前記電池セルとバスバーとを電気的に連結するワイヤと、前記電池セルの上部に位置するリブ構造体であって、前記ワイヤを保護するために上方に突出したリブ及び前記ワイヤが通過する開放口を備えたリブ構造体と、前記電池セルの上部に充填された樹脂層と、を含む電池モジュール及びこれを含む電池パックに関するものである。

Description

本出願は２０２２年１月２４日付け韓国特許出願第２０２２－００１０１８０号及び２０２２年１２月２３日付け韓国特許出願第２０２２－０１８３５５９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。
本発明は耐衝撃性及び安全性が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックに関するものであり、具体的には、電池セルを含めた内部部品が遊動しないように完全に密着する構造を有し、またベンティングガスや火炎を遮断することが可能な耐衝撃性及び安全性が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックに関するものである。
環境に優しいエネルギー政策の導入につれて、リチウム二次電池を用いるバッテリー市場が徐々に広がっている。また、リチウム二次電池の技術開発によって容量の増加及びエネルギー密度の向上が急速になされ、グリーンエネルギーの分野でリチウム二次電池の使用範囲が拡がっている。
リチウム二次電池は正常な充電及び放電過程が発熱過程であるから、温度が増加することが必須であり、二次電池の過度な温度増加は電池セルの性能を低下させる原因になる。
リチウム二次電池が過熱する際、爆発の危険性があり、爆発による火炎が隣接した電池セルに拡散すると、全焼するまで火災を鎮圧しにくい特徴がある。
また、電池セルの熱暴走現象の発生の際、発火点以上の高温の火炎、スパーク及びベンティングガスが発生し、隣接した電池セルに火炎などが伝播することがあるので、これは結局電池セルの爆発につながることがある。
したがって、電池セルで発生した火炎及びスパークなどの温度を低めるために、電池モジュールまたは電池パックの内部から外部に熱を早く排出する構造を設計することで、電池セルの爆発による追加の被害を防止することができる。
図１は従来技術による電池モジュールの斜視図であり、図２は図１のＡ部を拡大した斜視図であり、図３は図１のＢ部を拡大した断面図である。
図１～図３に示すように、第１ケース１０及び第２ケース２０の内部に円筒型電池セル３０が立てられた状態で並んで収納され、これらの電池セル３０はバスバー４０及びワイヤ５０を介して並列または直列に連結されて単一の電池モジュールを構成することができる。
第１ケース１０は、電池セル３０の一端部が装着される第１フレーム１１と、電池セル３０の側面を取り囲んで保護するための第２フレーム１２とからなる。
すなわち、複数の円筒型電池セル３０の上部には長棒状のバスバー４０が位置し、電池セル３０の正極端子及び負極端子として機能するトップキャップ及びクリンピング部はリブ構造体６０の開放口６２を通過する第１ワイヤ５１及び第２ワイヤ５２を介して隣接バスバー４０と電気的に連結される。
ここで、これらの第１ワイヤ５１及び第２ワイヤ５２はノズル（図示せず）を通して連続的に排出される金属によって形成され、ワイヤボンディング（wire-bonding）によって電池セルの端子とバスバーとを連結する。
ワイヤボンディングを使用する場合、早いながらも正確に電気的連結構造を形成することができる利点がある。しかし、第２ケース２０と接触しないように、ワイヤ５０が位置する領域には空間を提供する必要があり、また外部衝撃などによって第２ケース２０が変形することを防止しながらワイヤ５０を保護することができるように、一定の高さに延びたリブ６１をさらに形成することもある。もちろん、第１ケース１０と第２ケース２０とを組み立てたとき、リブ６１の上端面と第２ケース２０の内側面とを密着させることができるが、組立公差を考慮して一定のギャップＧが生成されるように設計することもある。
前述した構造を有する電池モジュールの場合、比較的組立てが容易であるが、電池セル３０の正極端子及びリブ構造体が位置する部分には空間があるから、電池セル３０の正極端子が下向きになるようにデバイスに装着することは困難であり、また特定の電池セルで熱暴走が発生する場合、隣接した電池セルまで連鎖的に熱暴走または発火しやすい。
本発明は前記のような問題を解決するためのものであり、外部衝撃に強いながらも、内部に収納された電池セルの方向にかかわらず、電池モジュールをデバイスに装着することができる電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供することを目的とする。
また、本発明は、連鎖発火を最小化することができる電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供することを目的とする。
前記のような目的を達成するために本発明による電池モジュールは、収納空間を備えた第１ケース（１００）と、正極端子が上向きになるように前記収納空間に直立した状態で収納された複数の電池セル（３００）と、前記電池セル（３００）の正極端子の付近に位置する一つ以上のバスバー（４００）と、前記電池セル（３００）とバスバー（４００）とを電気的に連結するワイヤ（５００）と、前記電池セル（３００）の上部に位置するリブ構造体（６００）であって、前記ワイヤ（５００）を保護するために上方に突出したリブ（６１０）及び前記ワイヤ（５００）が通過する開放口（６２０）を備えたリブ構造体（６００）と、前記電池セル（３００）の上部に充填された樹脂層（７００）と、を含むことを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記樹脂層（７００）の上部には、前記第１ケース（１００）と固定される第２ケース（２００）をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記樹脂層（７００）の上面は平坦面であることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記樹脂層（７００）は、前記電池セル（３００）の上面、前記バスバー（４００）、前記ワイヤ（５００）、及びリブ構造体（６００）と完全に密着するように充填されること特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記リブの高さはボンディングされたワイヤの高さ以上であることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記樹脂層の高さは前記リブの高さ以上であることを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記樹脂層（７００）と第２ケース２００との間にはパッド（８００）が位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記パッド（８００）は熱伝導性材質を含むことを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記パッド（８００）は伸縮性及び圧縮性を有する材質を含むことを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記樹脂層（７００）の上面とパッド（８００）の下面とは密着した状態で位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記パッド（８００）の上面と第２ケース（２００）の下面とは密着した状態で位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記パッド（８００）には複数の空間部（８１０）が形成され、前記空間部（８１０）はパッド（８００）を貫通する形状を有することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記空間部（８１０）は前記電池セル（３００）の垂直方向の延長線上に位置することを特徴とする。
また、本発明による電池モジュールにおいて、前記空間部（８１０）は前記電池セル（３００）と同数で形成されることを特徴とする。
また、本発明は前述した電池モジュールを含む電池パックであることを特徴とする。
以上説明したように、本発明による電池モジュールは、電気的連結のためのワイヤ及びリブ構造体が位置する空間部に樹脂層が充填されているので、部品の遊動を防止することができ、これは、内部に収納された電池セルの方向にかかわらず、電池モジュールの装着方向を自由に変更することができるという利点がある。
また、本発明による電池モジュールは、放熱素材のパッドが樹脂層と接するように位置しているので、発生した熱を速かに外部に排出することができるという利点がある。
さらに、本発明による電池モジュールは、パッドに空間部を備えているので、特定の電池セルでガスや熱暴走などが発生するとき、隣接した電池に移動することを最小化することができるので、安全性を確保することができるという利点がある。
従来技術による電池モジュールの斜視図である。 図１のＡ部を拡大した斜視図である。 図１のＢ部を拡大した断面図である。 本発明の好適な第１実施例による電池モジュールの斜視図である。 図４の電池モジュールを分解した斜視図である。 図４のＣ部分を拡大した断面図である。 本発明の好適な第２実施例による電池モジュールの斜視図である。 図７の電池モジュールを分解した斜視図である。 図７のＤ部を拡大した断面図である。 本発明の好適な第３実施例において、電池モジュールの一部を拡大した断面図である。 本発明の好適な第３実施例によるパッドの斜視図である。
以下、添付図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただし、本発明の好適な実施例に対する動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
また、構成要素を限定するか付け加えて具体化する説明は、特別な制限がない限り、すべての発明に適用可能であり、特定の発明に限定されない。
また、本発明の説明及び特許請求の範囲全般にわたって単数で表示したものは、別に言及しない限り、複数の場合も含む。
また、本発明の説明及び特許請求の範囲全般にわたって「または」は、別に言及しない限り、「及び」を含むものである。したがって、「ＡまたはＢを含む」はＡを含むか、Ｂを含むか、またはＡ及びＢの両者を含む３種の場合を意味する。
以下、本発明による耐衝撃性及び安全性が向上した電池モジュール及びこれを含む電池パックについて説明する。
図４は本発明の好適な第１実施例による電池モジュールの斜視図であり、図５は図４の電池モジュールを分解した斜視図であり、図６は図４のＣ部分を拡大した断面図である。
図４～図６に示すように、本発明の第１実施例による電池モジュールは、収納空間を備えた第１ケース１００と、第２ケース２００と、複数の電池セル３００と、一つ以上のバスバー４００と、ワイヤ５００と、リブ構造体６００と、樹脂層７００とを含むことができる。
第１ケース１００は内部が空いている六面体形状を有することができ、電池セル３００の一端部が装着される第１フレーム１１０と、電池セル３００の側面を取り囲んで保護するための第２フレーム１２０とを含む。
第１ケース１００の上部に位置する第２ケース２００は、収納された電池セル３００及び各種の電装部品（図示せず）などを保護するためのものであり、第１ケース１００と締結される。
第１ケース１００の収納空間に収納される電池セル３００は、円筒型電池セルであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、角型電池でもあり得る。
電池セル３００は、正極端子及び負極端子として機能するトップキャップ及びクリンピング部が上向きになるように直立した状態で配置され、これらの電池セル３００を直列または並列に連結するために、バスバー４００及びワイヤ５００を備える。また、ワイヤ５００を保護するためのリブ構造体６００が電池セル３００の上部付近に配置される。
すなわち、前述したように、電池セル３００の上部付近には多数の長棒状のバスバー４００が一定の間隔で離隔した状態で配置される。また、バスバー４００の付近、より詳細には電池セル３００の上部には、上方に突出したリブ６１０及び開放口６２０が交互に設けられたリブ構造体６００がバスバー４００に平行に設けられている。
そして、電池セル３００の正極端子として機能するトップキャップ及びバスバー４００、及び負極端子として機能するクリンピング部、及びバスバー４００は、ボンディング方式で形成される第１ワイヤ５１０及び第２ワイヤ５２０を介して電気的に連結される。
ここで、ワイヤは、金、アルミニウム、銅などの導電性物質であり、ノズル（図示せず）の端部から溶融状態の導電性物質が細糸のように紡糸されるが、このようなワイヤボンディング方式は公知の技術に相当するので、詳細な説明は省略する。
一方、リブの高さＨ１は、ボンディングされたワイヤを充分に保護することができるように、ワイヤの高さ以上であることが好ましい。
次に、樹脂層７００について説明する。電池セル３００の上部空間部、より詳細には電池セル３００の正極端子及び負極端子の付近、及びバスバー４００、ワイヤ５００、及びリブ構造体６００が位置する空間部には樹脂が満たされた状態の樹脂層７００が形成される。
流動性を有する状態の樹脂が空間部に充填されると、電池セル３００の端子を含めてバスバー４００、ワイヤ５００、及びリブ構造体６００と完全に密着することにより、空間が完全になくなる。
このように充填された樹脂は、時間の経過につれて、表面が平らに変わりながら硬化するので、樹脂層７００の上面は平坦面を形成するとともに、電池セル３００の端子及びバスバー４００など、空間部に露出された部品は樹脂層７００に陥没した状態なので、遊動が制限される。もちろん、樹脂層７００の上部には第２ケース２００が位置した後、ボルトなどの公知の締結手段によって第１ケース１００と締結される。
ここで、樹脂は熱伝導性高分子樹脂、例えば、エポキシ、ポリイミド、及びポリスチレンなどの高分子物質にＡｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属粒子、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＳｉＣ、ＢｅＯなどのセラミック粒子、グラファイト、炭素ナノチューブ、炭素繊維、グラフェンなどの炭素系フィラーを含む高分子複合材料であり得る。
従来は、電池モジュールの内部の上部空間部によって、電池モジュールをデバイスに装着するとき、設置方向による制約があったが、空間部に樹脂層７００が充填されることにより、電池セル３００の正極端子が下向きになるように電池モジュールを装着することができ、外部衝撃にも強い。
特に、円筒型電池セルの場合、トップキャップを備えたクリンピング部で主にガスベンティングが発生することを考慮すると、車両のようなデバイスに装着されるとき、運転者や乗客が位置する側の反対側にトップキャップが位置するように電池モジュールを装着することで、運転者の被害を最小化することができる。
一方、樹脂層の高さＨ２はリブの高さＨ１と同じかまたは高さＨ１よりも少し高いことがよい。これは、樹脂層７００の上面と第２ケース２００の内面とが全体的に密着することにより、バスバー４００、ワイヤ５００などが遊動することを最小化することができるからである。
図７は本発明の好適な第２実施例による電池モジュールの斜視図であり、図８は図７の電池モジュールを分解した斜視図であり、図９は図７のＤ部を拡大した断面図である。
パッドを追加的に備えたことを除いた残りは前述した第１実施例と同様であるので、以下では異なる構成であるパッドのみについて説明する。
パッド８００は樹脂層７００と第２ケース２００との間に位置することで、外部衝撃から電池セル３００を含めた各種の部品を保護するとともに、電池セル３００などで発生した熱を外部に放出する機能を果たす。
詳細には、パッド８００は平面形の上面及び下面を含み、一定の厚さを有するように構成され、内部または外部に熱伝導性に優れた素材を含む。例えば、前記熱伝導性に優れた素材としては、金属、セラミック、高分子複合材料、またはシリコンを含むことができる。
このようなパッド８００は樹脂層７００の平坦面と第２ケース２００の下面との間を完全に満たす形態になる。すなわち、第２ケース２００、パッド８００、及び樹脂層７００は互いに完全に密着する。したがって、電池モジュールの上部ケースの方向に熱が円滑に伝逹されることができ、特に第２ケース２００の外面にヒートシンク（図示せず）を配置する場合、電池モジュールの冷却性能を一層向上させることができる。
また、パッド８００の成分としてシリコンまたは高分子複合材料を含む場合は、伸縮性及び圧縮性を一緒に期待することができ、これは、外部衝撃を吸収する機能とともに、製造の際に公差が発生しても隙間がない状態で組み立てられるようにする。
図１０は本発明の好適な第３実施例において、電池モジュールの一部を拡大した断面図であり、図１１は本発明の好適な第３実施例によるパッドの斜視図である。
パッド８００に空間部８１０が形成されていることを除き、残りは前述した第２実施例と実質的に同一であるので、以下では異なる構成であるパッド８００の空間部８１０を中心に説明する。
外部衝撃などの多様な原因によって特定の電池セルでガスベンティングまたは熱暴走が発生するとき、高温高圧ガス、スパークまたは火炎などが隣接した電池セルに転移することを遮断する必要がある。
一定の間隔でパッド８００に貫設された空間部８１０は、電池セル３００でイベントが発生するとき、生成された高温高圧ガス、スパークまたは火炎を収容することができる一種のポケットの役割を果たすことができ、ガスや火炎などが隣接した電池セルに移動することを遮断または遅延させることができる。
すなわち、特定の電池セル３００で発生した高温高圧ガスが樹脂層７００を通して上昇する場合、前記高温高圧ガスは樹脂層７００よりも相対的に耐熱性及び物理的強度に優れたパッド８００の空間部８１０に閉じこめることができるので、隣接した電池セル３００を保護することができる。
特に、空間部８１０の形成個数が電池モジュールを構成するすべての電池セル３００の個数と同一であるとともに、それぞれの電池セル３００の垂直方向の延長線上に位置する場合は、電池モジュールの安全性を一層向上させることができる。
もちろん、空間部８１０の外形は円形であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、円形の場合、直径は円筒型電池セル３００の外径よりも小さくてもかまわない。
また、本発明は前述した電池モジュールを含む電池パックを提供することができ、前述した電池モジュールや電池パックは、軽量電気自動車（ＬＥＶ）、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（ＰＨＥＶ）、電気バイク（E-Bike）及び電気スクーター（E-Scooter）を含む群から選択されるいずれか一つのデバイスのエネルギー源として含まれることができる。
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形をなすことが可能であろう。
１０、１００ 第１ケース
１１、１１０ 第１フレーム
１２、１２０ 第２フレーム
２０、２００ 第２ケース
３０、３００ 電池セル
４０、４００ バスバー
５０、５００ ワイヤ
５１、５１０ 第１ワイヤ
５２、５２０ 第２ワイヤ
６０、６００ リブ構造体
６１、６１０ リブ
６２、６２０ 開放口
７００ 樹脂層
８００ パッド
８１０ 空間部
Ｇ ギャップ
Ｈ１ リブの高さ
Ｈ２ 樹脂層の高さ

Claims (15)

  1. 収納空間を備えた第１ケースと、
    正極端子が上向きになるように前記収納空間に直立状態で収納された複数の電池セルと、
    前記電池セルの正極端子の付近に位置する一つ以上のバスバーと、
    前記電池セルと前記バスバーとを電気的に連結するワイヤと、
    前記電池セルの上部に位置するリブ構造体であって、前記ワイヤを保護するために上方に突出したリブ及び前記ワイヤが通過する開放口を備えたリブ構造体と、
    前記電池セルの上部に充填された樹脂層と、
    を含む、電池モジュール。
  2. 前記樹脂層の上部には、前記第１ケースと固定される第２ケースをさらに備える、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記樹脂層の上面は平坦面である、請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 前記樹脂層は、前記電池セルの上面、前記バスバー、前記ワイヤ、及びリブ構造体と完全に密着するように充填されている、請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 前記リブの高さはボンディングされたワイヤの高さ以上である、請求項２に記載の電池モジュール。
  6. 前記樹脂層の高さは前記リブの高さ以上である、請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 前記樹脂層と前記第２ケースとの間にはパッドが位置する、請求項２に記載の電池モジュール。
  8. 前記パッドは熱伝導性材質を含む、請求項７に記載の電池モジュール。
  9. 前記パッドは伸縮性及び圧縮性を有する材質を含む、請求項７に記載の電池モジュール。
  10. 前記樹脂層の上面とパッドの下面とは密着した状態で位置する、請求項７に記載の電池モジュール。
  11. 前記パッドの上面と第２ケースの下面とは密着した状態で位置する、請求項１０に記載の電池モジュール。
  12. 前記パッドには複数の空間部が形成されており、前記空間部はパッドを貫通する形状を有する、請求項１１に記載の電池モジュール。
  13. 前記空間部は前記電池セルの垂直方向の延長線上に位置する、請求項１２に記載の電池モジュール。
  14. 前記空間部は前記電池セルと同数で形成されている、請求項１３に記載の電池モジュール。
  15. 請求項１～１４のいずれか一項に記載の電池モジュールを含む、電池パック。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN222654235U (zh) * 2024-04-30 2025-03-21 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电池包

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156171A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
KR20190083533A (ko) * 2018-01-04 2019-07-12 주식회사 엘지화학 열전도 패드를 구비한 배터리 모듈
WO2021107429A1 (ko) * 2019-11-25 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 배터리 팩
WO2021125476A1 (ko) * 2019-12-18 2021-06-24 주식회사 엘지에너지솔루션 복수의 단위 모듈과 bms 어셈블리를 포함하는 서브 팩 및 이를 포함하는 배터리 팩
JP2021516852A (ja) * 2019-01-10 2021-07-08 エルジー・ケム・リミテッド 内部プレートを含むバッテリーモジュール

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102258179B1 (ko) * 2017-08-30 2021-05-28 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 이차전지 모듈
KR102924317B1 (ko) * 2019-12-31 2026-02-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20210156220A (ko) * 2020-06-17 2021-12-24 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈 및 이 전지 모듈을 포함하는 차량
KR102882235B1 (ko) 2020-07-17 2025-11-06 주식회사 아모센스 파워모듈
KR20230114180A (ko) * 2022-01-24 2023-08-01 주식회사 엘지에너지솔루션 내충격성과 안전성이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156171A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
KR20190083533A (ko) * 2018-01-04 2019-07-12 주식회사 엘지화학 열전도 패드를 구비한 배터리 모듈
JP2021516852A (ja) * 2019-01-10 2021-07-08 エルジー・ケム・リミテッド 内部プレートを含むバッテリーモジュール
WO2021107429A1 (ko) * 2019-11-25 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 배터리 팩
WO2021125476A1 (ko) * 2019-12-18 2021-06-24 주식회사 엘지에너지솔루션 복수의 단위 모듈과 bms 어셈블리를 포함하는 서브 팩 및 이를 포함하는 배터리 팩

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