JP6651241B2 - バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリーモジュール及びこのようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、バッテリーセルの積層をガイドするとともに、バッテリーセルの動きを防止できるセルカートリッジを含むバッテリーモジュール、及びこのようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１５年１０月１４日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４３６２５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に用いられている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．２Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が求められる場合、多数の二次電池セルを直列で連結してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて多数のバッテリーセルを並列で連結してバッテリーパックを構成することもある。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量に応じて多様に設定され得る。
一方、多数のバッテリーセルを直列／並列で連結してバッテリーパックを構成する場合、複数のバッテリーセルからなるバッテリーモジュールをまず構成し、複数のバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を付け加え、バッテリーパックを構成する方法が一般的である。
ここで、従来のバッテリーモジュールでは、バッテリーセルの積層をガイドすると共にバッテリーセルの動きを防止できるように、少なくとも１つのバッテリーセルが内部に装着される少なくとも１つのセルカートリッジが備えられる。このようなセルカートリッジは、一般に、相互積層自在に複数備えられ、複数のバッテリーセルの積層をガイドするようになる。セルカートリッジを用いてバッテリーセルを拘束する方式の従来のバッテリーモジュールでは、一般にバッテリーセルの面方向に圧力を加える形態でバッテリーセルの動きを拘束している。
図１は従来のバッテリーセルと結合されたセルカートリッジの概略的な上面図であり、図２は図１のII−II’断面図である。
図１及び図２を参照すれば、セルカートリッジ２はバッテリーセル本体の周縁部を固定できる形態を有するように射出製作され、２つのバッテリーセル１をセルカートリッジ２に装着するとき、周縁を成すエッジをセルカートリッジ２の内部に押し込みながらセルカートリッジ２の内部に収容する。それにより、従来のバッテリーモジュールでは、バッテリーセル１のエッジがセルカートリッジ２の内部に押し込まれるとき、装着の際に発生し得る衝撃や振動などがバッテリーセル１のエッジに伝達され得、バッテリーセル１内部の電極組立体または電極リード３が破損されるなどバッテリーセル１が損傷を受けるという問題がある。
図２のIII部分の拡大図である図３を参照してより具体的に説明すれば、ａ部分でバッテリーセル１のショルダ部とセルカートリッジ２とが接触し、ｘ方向への動きを拘束できるが、持続的な押込みによってバッテリーセル１内部の分離膜の厚さが薄くなるか、または、電極の終端が破壊されてショートが発生する恐れがある。
また、ｂ部分のように、２つのバッテリーセル１の電極リード３は溶接によって固定されている一方、バッテリーセル１の本体は振動、衝撃によってｘ方向に動き得るため、バッテリーセル１のリード３が損傷する恐れがある。
さらに、ｃ部分を見れば、バッテリーセル１のエッジがセルカートリッジ２など相対物と接触している。それにより、バッテリーセル１の充放電及びＢＯＬ→ＥＯＬの過程でセルの膨れ（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が発生する場合、内部のガスポケット（ｇａｓ ｐｏｃｋｅｔ）領域を確保し難く、バッテリーセル１内部の超音波溶着部分が損傷してショートが発生する恐れが高まる。バッテリーセル１のエッジがセルカートリッジ２など相対物と接触しないように、セルカートリッジ２の構造を変更する場合、バッテリーセル１の長さ方向の固定構造を確保することが困難である。
したがって、バッテリーセルのセルカートリッジへの装着及び結合維持の際、バッテリーセルの損傷を防止できる方案の模索が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルのセルカートリッジへの装着及び結合維持の際、バッテリーセルの損傷を防止できるバッテリーモジュール、及びそのようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
上記の課題を達成するため、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；前記複数のバッテリーセルの積層をガイドし、前記複数のバッテリーセルのうち少なくとも１つのバッテリーセルが内部に装着される少なくとも１つのセルカートリッジ；及び前記バッテリーセルと前記セルカートリッジとの間に備えられるシート部材を含み、前記シート部材と前記バッテリーセルとが接する面で前記シート部材と前記バッテリーセルとが接着し、前記シート部材と前記セルカートリッジとが接する面で前記シート部材と前記セルカートリッジとが接着して、前記シート部材を介在して前記バッテリーセルと前記セルカートリッジとが固定される。
前記バッテリーセルを前記セルカートリッジの内部に装着するとき、少なくとも２つのエッジで前記セルカートリッジから間隙を有するように配置することができる。
前記セルカートリッジは、相互結合されて前記バッテリーセルを内部に収容する第１カートリッジフレーム及び第２カートリッジフレームを含み、前記バッテリーセルの少なくとも２つのエッジは、前記第１カートリッジフレーム及び前記第２カートリッジフレームのうち少なくとも１つと前記間隙を有するように配置され得る。
前記第１カートリッジフレーム及び前記第２カートリッジフレームは、それぞれ、バッテリーセルを収容し、前記第１カートリッジフレームに収容される前記バッテリーセルの少なくとも２つのエッジは、前記第１カートリッジフレームの内部で前記第１カートリッジフレームから前記間隙を有するように配置され、前記第２カートリッジフレームに収容される前記バッテリーセルの少なくとも２つのエッジは、前記第２カートリッジフレームの内部で前記第２カートリッジフレームから前記間隙を有するように配置され得る。
前記第１カートリッジフレーム及び前記第２カートリッジフレームは、それぞれ、前記セルカートリッジの縁部を形成する周縁フレーム；及び前記周縁フレームより深く形成され、前記バッテリーセルを収容するセル収容部；を含み、前記バッテリーセルの前記少なくとも２つのエッジは、前記セル収容部内で前記間隙を有するように前記セル収容部の内側壁から離隔して配置され得る。
前記バッテリーセルは、電極組立体；前記電極組立体を収容するケース本体と前記ケース本体から突出するケースシーリング部を備える電池ケース；及び前記電池ケースの前記ケースシーリング部の外側に突出し、前記電極組立体と連結される電極リード；を含み、前記バッテリーセルの前記少なくとも２つのエッジは、前記電極リードの突出方向による前記ケース本体の両側のエッジであり得る。
そして、前記ケース本体の両側のエッジは、それぞれ、前記セル収容部内で対向する前記セル収容部の内側壁から前記間隙を有するように離隔して配置されるものであり得る。
このとき、前記シート部材と前記バッテリーセルとは、前記電池ケースで両面接着テープや接着剤によって接着され、前記シート部材と前記セルカートリッジとは前記周縁フレームで両面接着テープや接着剤によって接着され得る。
前記シート部材は、前記バッテリーセルのセル膨れのとき、前記セル膨れの圧力を吸収するものであるか、または、前記バッテリーセルと他の要素との間を電気絶縁するものであり得る。
そして、本発明は、上述したバッテリーモジュールのうち少なくとも１つのバッテリーモジュール；及び前記少なくとも１つのバッテリーモジュールをパッケージングするためのパックケース；を含むバッテリーパックを提供する。
本発明によれば、セルカートリッジとバッテリーセルとの間にシート部材を介在し、該シート部材を通じてセルカートリッジとバッテリーセルとを固定する。それにより、セルカートリッジがバッテリーセルのエッジを押さえて固定する構造でなくても済むため、セルカートリッジの設計自由度が高まり、従来バッテリーセルのエッジをセルカートリッジの内部に押し込んで装着するときに発生した衝撃や振動などがバッテリーセルのエッジに伝達されるという問題を解決することができる。
特に、本発明によれば、バッテリーセルのショルダ部とセルカートリッジとの間の直接的な接触がない。それにより、持続的な押込みによってバッテリーセル内部の分離膜の厚さが薄くなるか、または、電極の終端が破壊されてショートが発生する可能性を根本的に遮断することができる。
１つのセルカートリッジ内に２つのバッテリーセルが収容される場合にも、各バッテリーセルはシート部材を通じてセルカートリッジと固定されるため、バッテリーセル同士が相対的に動き難い。それにより、２つのバッテリーセルの電極リードが溶接によって固定されていても、相対的な動きによる電極リード損傷の恐れがない。
さらに、バッテリーセルのエッジが、セルカートリッジなど相対物と接触せず、間隙を有することで、内部のガスポケット領域を確保することができる。そして、バッテリーセル内部の超音波溶着部分が損傷してショートが発生することを遮断することができる。
このように、本発明によれば、シート部材を用いた固定によってセルカートリッジが変更でき、それによってバッテリーセルがセルカートリッジの内部に装着及び結合維持するとき、衝撃や振動などがバッテリーセルのエッジに伝達されることを防止でき、持続的に抑えられることで生じる問題がなく、ガスポケット領域を確保できるという長所がある。それにより、バッテリーセルのセルカートリッジ装着及び結合維持の際、バッテリーセルの損傷を防止でき、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができる。
このようなバッテリーモジュール及びバッテリーパックは外部の振動に対してバッテリーセルを保護する効果が優れるため、外部の振動に頻繁に晒される自動車などへの適用に有利である。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
従来のバッテリーセルと結合されたセルカートリッジの概略的な上面図である。 図１のII−II’断面図である。 図２のIII部分の拡大図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの概略的な分解斜視図である。 図４のバッテリーモジュールに含まれるセルカートリッジにおいて、電極リード側の断面図である。 シート部材接着の多様な例を示した図である。 シート部材接着の多様な例を示した図である。 シート部材接着の多様な例を示した図である。 シート部材接着の多様な例を示した図である。 シート部材接着の多様な例を示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明することで本発明をより明確にする。後述する実施例は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、後述する実施例によって本発明が限定されることはなく、多様に変形されて実施できると理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法を誇張して示していることを理解せねばならない。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの概略的な分解斜視図である。図５は、図４のバッテリーモジュールに含まれるセルカートリッジにおいて、電極リード側の断面図である。
図４及び図５を参照すれば、バッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００、シート部材１５０、セルカートリッジ２００：２１０、２６０及び冷却フィン３００を含むことができる。
バッテリーセル１００は複数備えられ、相互積層自在にセルカートリッジ２００の内部に装着される。このとき、複数のバッテリーセル１００は、１つのセルカートリッジ２００に少なくとも１つ以上収容され得る。
バッテリーセル１００とセルカートリッジ２００との間には、シート部材１５０が備えられる。シート部材１５０は、バッテリーセル１００のセル膨れの際、セル膨れの圧力を吸収することができる。例えば、弾性を有する材質から構成されたパッドであり得る。前記弾性を有する材質から構成されたパッドは、セル膨れ時に弾性加圧力を発揮する素材であれば特に限定されず、望ましくは弾性的物性の高分子樹脂であり得る。例えば、前記弾性を有する材質から構成されたパッドは、素材自体の特性上、弾性力を発揮するゴムまたはシリコーン、構造または形態上弾性力を発揮する高分子樹脂を発泡した構造などを素材として使用できる。
シート部材１５０は、バッテリーセル１００と他の要素、例えば、本実施例ではバッテリーセル１００と冷却フィン３００との間を電気絶縁することができる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ、ナイロン）、ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ、サラン）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、テフロン）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ、ポリケトン）及びポリエーテルイミド（ＰＥＩ、ウルテム）からなる群より選択された少なくとも１つ以上を含む材質からなる絶縁プレートまたは隔壁プレートであり得る。紙材質であっても良い。望ましくは、ＰＥＴシート、ナイロンシートまたはＰＥＴ−ナイロン複合シートであり得る。
一方、シート部材１５０は、略プレート状のフィルムとして図示されたが、構造によっては中空の枠状、または、個別位置に適用できるように独立して分離された複数の部分からなる形状であっても良い。
シート部材１５０は、バッテリーセル１００と接する面でバッテリーセル１００と接着し、セルカートリッジ２００と接する面でセルカートリッジ２００と接着する。それにより、シート部材１５０を介在してバッテリーセル１００とセルカートリッジ２００とが固定される。すなわち、セルカートリッジ２００−シート部材１５０−バッテリーセル１００の連結を成すことで、バッテリーセル１００を固定させる。詳しくは後述する。
本発明によれば、バッテリーセル１００とセルカートリッジ２００との固定にシート部材１５０が用いられるため、セルカートリッジ２００はバッテリーセル１００のエッジを押さえて固定する必要がない。それにより、セルカートリッジ２００の設計自由度が高まり、多様な構造のセルカートリッジ２００を用いることができる。
上述した態様は一例であって、バッテリーセル１００をセルカートリッジ２００に収容するとき、すなわち、セルカートリッジ２００の内部に装着するとき、少なくとも２つのエッジでセルカートリッジ２００から間隙Ｇを有するように配置することができる。このような配置については、以下の構成を挙げてより詳しく説明する。
それぞれのバッテリーセル１００は、電極組立体１１０、電池ケース１２０、電極リード１３０及びシーリングテープ１４０を含むことができる。
電極組立体１１０は、正極板、負極板及びセパレータなどから構成される。電極組立体１１０については周知されているため、詳しい説明は省略する。
電池ケース１２０は、電極組立体１１０をパッケージングするためのものであり、樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなり得る。このような電池ケース１２０は、ケース本体１２２及びケースシーリング部１２６を含むことができる。
ケース本体１２２は電極組立体１１０を収容することができる。このようなケース本体１２２は、セルカートリッジ２００に装着されるとき、後述するセルカートリッジ２００のセル収容部２１６、２６６に収容される。このとき、ケース本体１２２の少なくとも２つのエッジ１２５、具体的に、後述する電極リード１３０の突出方向（ｘ軸方向）のケース本体１２２の両側のエッジ１２５は、セル収容部２１６の内側壁から上述した間隙Ｇを有するように所定距離離隔して配置され得る。
ここで、ケース本体１２２の両側のエッジ１２５の内部には、電極組立体１１０及び電極組立体１１０と電気的に連結される電極リード１３０などのバッテリーセル１００の主な構成が密集して配置されている。本実施例では、このようなケース本体１２２の両側のエッジ１２５がセルカートリッジ２００の内部に装着されるとき、セルカートリッジ２００から間隙Ｇを有するように離隔するため、セルカートリッジ２００の内部に押し込まれるとき発生し得る衝撃や振動などの影響を受けない。従って、バッテリーセル１００をセルカートリッジ２００に装着するとき、バッテリーセル１００の電池ケース１２０内の電極組立体１１０及び電極リード１３０などの損傷を防止することができる。
ケースシーリング部１２６は、電極組立体１１０を収容するケース本体１２２の内部が密封できるように、ケース本体１２２から突出して熱溶着され得る。
電極リード１３０は、電池ケース１２０のケースシーリング部１２６の外側に突出し、電極組立体１１０と電気的に連結され得る。このような電極リード１３０は一対で備えられ得る。一対の電極リード１３０はそれぞれ正極リード及び負極リードからなり、電池ケース１２０の長さ方向（ｘ軸方向）でケースシーリング部１２６の両端部からそれぞれ突出し得る。
シーリングテープ１４０は、電極リード１３０の個数に対応して備えられ、電池ケース１２０と電極リード１３０との間で短絡の発生を防止し、ケースシーリング部１２６の密封力を向上させることができる。それにより、シーリングテープ１４０は電極リード１３０と同様に一対で備えられ、電池ケース１２０の長さ方向でケースシーリング部１２６と電極リード１３０との間に配置され得る。
セルカートリッジ２００は、少なくとも１つのバッテリーセル１００を保持してその動きを防止し、相互積層自在に構成されてバッテリーセル１００の組立てをガイドすることができる。さらに、セルカートリッジ２００は、複数のバッテリーセル１００の積層をガイドできるように、複数設けられて相互積層され得る。
複数のセルカートリッジ２００には少なくとも１つのバッテリーセル１００が内部に装着される。具体的に、セルカートリッジ２００には、それぞれ、バッテリーセル１００を内部に収容できるように、バッテリーセル１００が内部に押し込まれ得る。ここで、バッテリーセル１００は、上述したように、セルカートリッジ２００内部に装着されるとき、少なくとも２つのエッジ１２５、具体的に、ケース本体１２２の２つのエッジ１２５でカートリッジ２００から間隙Ｇを有するように配置され得る。
それぞれのセルカートリッジ２００は、第１カートリッジフレーム２１０及び第２カートリッジフレーム２６０を含むことができる。
冷却フィン３００は、アルミニウムのような熱伝導性材質からなり得、バッテリーセル１００と熱交換できるように、それぞれのセルカートリッジ２００の第１カートリッジフレーム２１０及び第２カートリッジフレーム２６０に備えられ得る。具体的に、冷却フィン３００は前記第１カートリッジフレーム２１０の後面に取り付けられ、前記第２カートリッジフレーム２６０の前面に取り付けられ、それぞれのセルカートリッジ２００の前後方（ｙ軸方向）にそれぞれ備えられ得る。
第１カートリッジフレーム２１０は、バッテリーセル１００を収容できるように、バッテリーセル１００を内部に装着することができる。ここで、第１カートリッジフレーム２１０に収容されるバッテリーセル１００の少なくとも２つのエッジ１２５、具体的に、電池ケース１２０のケース本体１２２の２つのエッジ１２５は、第１カートリッジフレーム２１０の内部で第１カートリッジフレーム２１０の内壁から間隙Ｇを有するように配置され得る。
このような第１カートリッジフレーム２１０は、周縁フレーム２１２及びセル収容部２１６を含むことができる。
周縁フレーム２１２はセルカートリッジ２００の縁部を形成することができる。周縁フレーム２１２には、バッテリーセル１００をセルカートリッジ２００に装着するとき、バッテリーセル１００の電極リード１３０が配置され得る。
セル収容部２１６は周縁フレーム２１２から所定深さで形成され、前記バッテリーセル１００を収容することができる。具体的に、セル収容部２１６は、セルカートリッジ２００内でバッテリーセル１００の電池ケース１２０のケース本体１２２のうちケースシーリング部１２６の底部に配置されるケース本体１２２を収容することができる。このとき、セル収容部２１６に収容されるケース本体１２２の長さ方向（ｘ軸方向）の両側のエッジ１２５は、上述したようにセル収容部２１６内で対向するセル収容部２１６の内側壁から間隙Ｇを有するように所定距離離隔して配置され得る。
第２カートリッジフレーム２６０は、第１カートリッジフレーム２１０と同様にバッテリーセル１００を収容できるように、バッテリーセル１００を内部に装着することができる。ここで、第２カートリッジフレーム２６０に収容されるバッテリーセル１００の少なくとも２つのエッジ１２５、具体的に、電池ケース１２０のケース本体１２２の２つのエッジ１２５は、第１カートリッジフレーム２１０と同様に、第２カートリッジフレーム２６０の内部で第２カートリッジフレーム２６０の内壁から間隙Ｇを有するように配置され得る。
このような第２カートリッジフレーム２６０は、第１カートリッジフレーム２１０と相互結合されてセルカートリッジ２００を形成することができる。それにより、１つのセルカートリッジ２００には２つのバッテリーセル１００が収容され得る。
このような第２カートリッジフレーム２６０は、第１カートリッジフレーム２１０と同様に、周縁フレーム２６２及びセル収容部２６６を含むことができる。
周縁フレーム２６２は、第１カートリッジフレーム２１０の周縁フレーム２１２と同様に、セルカートリッジ２００の縁部を形成することができる。周縁フレーム２６２には、第１カートリッジフレーム２１０の周縁フレーム２１２と同様に、バッテリーセル１００をセルカートリッジに装着するとき、バッテリーセル１００の電極リード１３０が配置され得る。
セル収容部２６６は、第１カートリッジフレーム２１０のセル収容部２１６と同様に、バッテリーセル１００を収容することができる。具体的に、セル収容部２６６は、セルカートリッジ２００内でバッテリーセル１００の電池ケース１２０のケース本体１２２のうちケースシーリング部１２６の上部に配置されるケース本体１２２を収容することができる。このとき、セル収容部２６６に収容されるケース本体１２２の長さ方向の両側のエッジ１２５は、上述したようにセル収容部２６６内で対向するセル収容部２６６の内側壁２６７から間隙Ｇを有するように所定距離離隔して配置され得る。
このような構成において、シート部材１５０とバッテリーセル１００とは電池ケース１２０、特にケース本体１２２で両面接着テープや接着剤１５２によって接着され、シート部材１５０とセルカートリッジ２００とは周縁フレーム２１２、２６２で両面接着テープや接着剤１５４によって接着され得る。
両面接着テープや接着剤１５２、１５４を用いてセルカートリッジ２００に取り付けられたシート部材１５０にバッテリーセル１００を固定する構造を通じて、相対運動を抑制する効果がある。そして、部分的に両面接着テープや接着剤１５２、１５４を適用することで、コスト節減及び工程性確保（工程中に発生する両面接着テープや接着剤内の空気層が減少）の効果もある。
図６〜図１０には、シート部材接着の多様な例が示されている。
まず、図６は、シート部材１５０の前面、すなわちセルカートリッジ２００と接する面を示している。セルカートリッジ２００と接する面でセルカートリッジ２００と接着するため、シート部材１５０は周縁フレーム２１２、２６２に対応する位置に両面接着テープや接着剤１５４を含むことができる。
図７及び図８は、シート部材１５０の裏面、すなわちバッテリーセル１００と接する面を示している。
まず図７を参照すれば、バッテリーセル１００と接する面でバッテリーセル１００と接着するため、シート部材１５０はバッテリーセル１００の電池ケース１２０、特にケース本体１２２に対応する略中央部に帯状の両面接着テープや接着剤１５２を含むことができる。
帯状の両面接着テープや接着剤１５２は、図示した形態の外にも多様に形成され得る。例えば、互いに平行な２つ以上の帯状に形成され得る。これらは互いに所定距離離隔して配置され得る。このような両面接着テープや接着剤１５２は、シート部材１５０の長さ方向に沿って長く形成されても良く、シート部材１５０の幅方向（ｚ軸方向）に沿って長く形成されても良い。勿論、横と縦とが交差する形状も可能である。
図８を参照すれば、バッテリーセル１００と接する面でバッテリーセル１００と接着するため、シート部材１５０はバッテリーセル１００の電池ケース１２０、特にケース本体１２２に対応する略中央部に分離された（ｉｓｏｌａｔｅｄ）図形状の両面接着テープや接着剤１５６を含むことができる。図面には円形状で図示されているが、方形などの他の多エッジ形状であっても良い。そして、このような両面接着テープや接着剤１５６は、シート部材１５０の長さ方向に沿って配列された例が示されているが、シート部材１５０の幅方向に沿って配列されても良く、横と縦との交差地点に格子状に配列されても良い。
このようにシート部材１５０の前面にセルカートリッジ２００の固定のための両面接着テープや接着剤１５４、裏面にバッテリーセル１００の固定のための両面接着テープや接着剤１５２、１５６を含むことで、バッテリーセル１００とセルカートリッジ２００とはシート部材１５０を介在して固定されて、セル膨れの際の圧力吸収または電気絶縁の機能を果たすことができる。
上述したシート部材１５０の前面にセルカートリッジ２００の固定のための両面接着テープや接着剤１５４、裏面にバッテリーセル１００の固定のための両面接着テープや接着剤１５２、１５６を含む態様の外にも、多様な例が実現できる。
図９及び図１０は、シート部材１５０の片面または両面に、セルカートリッジ２００の固定のための両面接着テープや接着剤１５４、及びバッテリーセル１００の固定のための両面接着テープや接着剤１５２、１５６を全て適用した例をそれぞれ示している。
このように、本発明によるバッテリーモジュール１０は、両面接着テープや接着剤１５２、１５４、１５６を用いて、バッテリーセル１００、特にバッテリーセル１００の電池ケース１２０とセルカートリッジ２００に取り付けられたシート部材１５０とを貼り付けて固定する構造であると言える。バッテリーセル１００の大面積表面を固定するのに両面接着テープや接着剤１５２、１５６を適用してバッテリーセル１００同士の相対運動を抑制することができる。従って、シート部材１５０を通じて絶縁性を確保することができ、バッテリーセル１００の固定構造を通じて振動及び衝撃からバッテリーセル１００を保護することができる。
一方、シート部材１５０は、略プレート状のフィルムとして図示されているが、構造によっては中空の枠状であっても良い。その場合には、枠状の前面と裏面を通じてセルカートリッジ２００とバッテリーセル１００が固定されるように、適切な位置に両面接着テープや接着剤が含まれ得る。
このようにして多様な設計でシート部材１５０を用いてバッテリーセル１００とセルカートリッジ２００とを固定することができる。
再び図５を参照すれば、本発明ではバッテリーセル１００のショルダ部とセルカートリッジ２００とは直接接触しない。バッテリーセル１００のショルダ部とセルカートリッジ２００との間の直接的な接触がなくても、シート部材を通じてバッテリーセル１００とセルカートリッジ２００との間が固定されているため、ｘ方向への動きを拘束することができる。バッテリーセル１００のショルダ部とセルカートリッジ２００との間の直接的な接触がないため、持続的な押込みによってバッテリーセル１００内部の分離膜の厚さが薄くなるか、または、電極の終端が破壊されて短絡が発生する可能性を根本的に遮断することができる。
上側のバッテリーセル１００は第２カートリッジフレーム２６０にシート部材を通じて固定され、下側のバッテリーセル１００は第１カートリッジフレーム２１０にシート部材を通じて固定されるため、バッテリーセル１００が振動、衝撃によってｘ方向に動かない。したがって、バッテリーセル１００の電極リード１３０が溶接によって固定されていても、バッテリーセル１００の電極リード１３０が損傷する恐れがない。
さらに、バッテリーセル１００のエッジがセルカートリッジ２００など相対物と接触せず間隙Ｇを有することで、内部のガスポケット領域を確保することができる。そして、バッテリーセル１００内部の超音波溶着部分が損傷して短絡が発生する恐れが全くない。
このように、本実施例によるバッテリーモジュール１０では、シート部材１５０を介した固定によってセルカートリッジ２００が変更でき、それによってバッテリーセル１００がセルカートリッジ２００の内部に装着及び結合維持するとき、バッテリーセル１００の電極組立体１１０及び電極リード１３０が内部に備えられる少なくとも２つのエッジ１２５で、セルカートリッジ２００のセル収容部２１６、２６６の内壁２１７、２６７から間隙Ｇを有するように離隔して配置できるため、装着の際に生じ得る衝撃や振動などがバッテリーセル１００のエッジ１２５に伝達されることを防止でき、結合を維持するとき、持続的に押されることによる問題がなく、ガスポケット領域を確保できるという長所がある。
したがって、本実施例によるバッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００をセルカートリッジ２００に装着するとき、バッテリーセル１００内部の電極組立体１１０及び電極リード１３０の破損を防止して、前記バッテリーセル１００の損傷を防止することができる。
図１１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
図１１を参照すれば、バッテリーパック１０００は、上述した実施例による少なくとも１つのバッテリーモジュール１０及び前記少なくとも１つのバッテリーモジュール１０をパッケージングするパックケース４００を含むことができる。
シート部材１５０を含むことで、セルカートリッジ２００内のバッテリーセル１００の動きが抑制できて部品の損傷が防止できるため、振動特性が向上する。
このような前記バッテリーパック１０００は、自動車の燃料源として自動車に装着することができる。例えば、前記バッテリーパック１０００は、電気自動車、ハイブリッド自動車及びその他バッテリーパック１０００を燃料源として使用可能なその他の方式で自動車に装着することができる。また、前記バッテリーパック１０００は、前記自動車の外にも、二次電池を使用する電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのその他の装置や器具及び設備などにも装着できることは言うまでもない。
このように、本実施例による前記バッテリーパック１０００、前記自動車のような前記バッテリーパック１０００を備える装置や器具及び設備は、上述した前記バッテリーモジュール１０を含むため、上述したバッテリーモジュール１０による長所をすべて有するバッテリーパック１０００及び自動車を実現することができる。
以上、本発明の望ましい実施例を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
１０ バッテリーモジュール
１００ バッテリーセル
１５０ シート部材
２００ セルカートリッジ
１５２、１５４ 両面接着テープや接着剤

Claims (7)

  1. 複数のバッテリーセルと、
    前記複数のバッテリーセルの積層をガイドし、前記複数のバッテリーセルのうち少なくとも１つのバッテリーセルが内部に装着される少なくとも１つのセルカートリッジと、
    前記バッテリーセルと前記セルカートリッジとの間に備えられるシート部材と、を含み、
    前記シート部材と前記バッテリーセルとが接する面で前記シート部材と前記バッテリーセルとが接着し、前記シート部材と前記セルカートリッジとが接する面で前記シート部材と前記セルカートリッジとが接着して、前記シート部材を介在して前記バッテリーセルと前記セルカートリッジとが固定され、
    前記バッテリーセルは、電極組立体と、前記電極組立体を収容するケース本体及び前記ケース本体から突出するケースシーリング部を備える電池ケースと、前記電池ケースの前記ケースシーリング部の外側に突出し、前記電極組立体と連結される電極リードと、を含み、
    前記セルカートリッジは、相互結合されて前記バッテリーセルを内部に収容する第１カートリッジフレーム及び第２カートリッジフレームを含み、
    前記第１カートリッジフレーム及び前記第２カートリッジフレームは、それぞれ、バッテリーセルを収容し、
    前記第１カートリッジフレームに収容される前記バッテリーセルの、前記電極リードの突出方向における前記ケース本体の両側のエッジは、前記第１カートリッジフレームの内部で前記第１カートリッジフレームから間隙を有するように配置され、
    前記第２カートリッジフレームに収容される前記バッテリーセルの、前記電極リードの突出方向における前記ケース本体の両側のエッジは、前記第２カートリッジフレームの内部で前記第２カートリッジフレームから間隙を有するように配置されるバッテリーモジュール。
  2. 前記第１カートリッジフレーム及び前記第２カートリッジフレームは、それぞれ、前記セルカートリッジの縁部を形成する周縁フレームと、前記周縁フレームの内側壁により画定される空間であり、前記バッテリーセルを収容するセル収容部と、を含み、
    前記ケース本体の両側の前記エッジは、前記セル収容部内で前記間隙を有するように前記セル収容部の内側壁から離隔して配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記ケース本体の両側の前記エッジは、それぞれ、前記セル収容部内で対向する前記セル収容部の内側壁から前記間隙を有するように離隔して配置されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記シート部材と前記バッテリーセルとは、前記電池ケースで両面接着テープまたは接着剤によって接着され、
    前記シート部材と前記セルカートリッジとは、前記周縁フレームで両面接着テープまたは接着剤によって接着されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記シート部材は、前記バッテリーセルのセル膨れのとき、前記セル膨れの圧力を吸収することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記シート部材は、前記バッテリーセルと他の要素との間を電気絶縁することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の少なくとも１つのバッテリーモジュールと、前記少なくとも１つのバッテリーモジュールをパッケージングするためのパックケースと、を含むバッテリーパック。
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