KR102067951B1 - 리튬 이온 배터리 모듈의 제조 방법 및 리튬 이온 배터리 모듈 - Google Patents

리튬 이온 배터리 모듈의 제조 방법 및 리튬 이온 배터리 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈(B)의 적어도 2개의 셀(Z) 사이에 탄소성 장치(F; F';E)의 배치 단계; 배터리 모듈(B)의 적어도 2개의 셀(Z) 및 상기 적어도 2개의 셀(Z) 사이에 배치된 탄소성 장치(F; F';E)의 변위 제어식 압축 단계를 포함하는 리튬 이온 배터리 모듈(B)의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상응하는 리듐 이온 배터리 모듈(B)에 관한 것이다.

Description

리튬 이온 배터리 모듈의 제조 방법 및 리튬 이온 배터리 모듈{METHOD FOR PRODUCING LI-ION BATTERY MODULES AND A CORRESPONDING LI-ION BATTERY MODULE}
본 발명은 리튬 이온 배터리 모듈의 제조 방법 및 상응하는 리튬 이온 배터리 모듈에 관한 것이다.
도 3에는 기계적으로 고정된 셀들의 예시적인 장치의 구성이 개략도로 도시된다.
도 3에서 도면 부호 10은 전자 장치의 커버 플레이트를, 도면 부호 20은 전자 제어 장치를, 도면 부호 30은 레이저 용접된 결합 레일, 도면 부호 40은 결합 커버를, 도면 부호 50은 압력 밴드를, 도면 부호 60은 압력 플레이트를, 도면 부호 70은 각기둥 리튬 이온 셀을 그리고 도면 부호 80은 히트 싱크를 나타낸다.
특정 상황 하에서 리튬 이온 셀에 대한 기계적 압력이 리튬 이온 셀의 수명에 긍정적으로 작용하는 것은 공지되어 있다.
또한, 기계적 고정을 위한 기계적 압축은 종종 사용된다. 셀의 냉각을 위한 열 접촉을 위해서도 셀들이 종종 압축된다. 매우 종종, 기계적으로 압축된 셀들은 매우 얇고 가볍게 형성된 셀 구성, 예를 들면 파우치 셀 또는 약간 더 강성의 각기둥 금속 케이스 셀에 사용된다.
DE 10 2009 010 148 A1에 따른 선행 기술에서는 도체와 콘택 소자의 압력 끼워맞춤 결합시 압력을 증가시키는 표면 구조를 적어도 부분적으로 갖는, 갈바니 셀의 도체 또는 이들의 접촉을 위한 콘택 소자는 상기 도체와 접촉 소자에 작용한다.
또한, 예컨대 탄성 박막과 같은 탄성 소자가 종종 부하력의 "변위 제어식" 제공을 위해 사용되는 것은 공지되어 있다.
본 발명의 과제는 압축력을 제공하기 위한 새롭고, 강하며 경제적인 컨셉을 제공하는 것이다. 이 경우, 특히 셀들이 그 수명에 걸쳐 더 두꺼워지고 더 불룩해진다는 것이 고려되어야 한다. 또한, 셀 두께의 차이를 야기할 수 있는 제조 프로세스 중의 변동에 대해 강성을 갖는 컨셉이 사용되어야 한다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 배터리 모듈의 적어도 2개의 셀 사이에 탄소성 장치의 배치 단계; 배터리 모듈의 적어도 2개의 셀 및 상기 적어도 2개의 셀 사이에 배치된 탄소성 장치의 변위 제어식 압축 단계를 포함하는 리튬 이온 배터리 모듈의 제조 방법에 의해 해결된다.
본 발명은 또한 상응하는 리튬 이온 배터리 모듈을 제공한다.
바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항들에 제시된다.
바람직한 개선예에 따라, 탄소성 장치는 탄소성 박막이고, 상기 박막은 특정한, 탄성의 회복 성분 만을 포함한다. 순수한 탄소성 박막, 즉 시간에 따라 소성을 갖는 점탄성 박막이 아닌, 박막의 사용에 의해, 하기 장점들이 얻어진다.
박막의 소성 성분은 제조 프로세스에 따라 생길 수 있는 셀의 두께 차이를 보상한다. 셀의 충전 및 방전시 셀의 숨쉬기, 즉 셀 두께의 팽창 및 수축이 탄성 성분에 의해 보상되고, 따라서 박막의 전체 압축과 거의 무관하다. 셀의 성장과 노화는 소성 성분에 의해 보상되므로, 셀에 대한 압력은 미미하게만 증가한다. 셀 표면에서의 비평탄성, 예를 들면 불룩한 형태는 소성에 의해 보상되고, 셀은 균일한 부하를 받는다.
탄소성 박막이 팽창 흑연으로 이루어지는, 바람직한 개선예에 따라, 팽창 흑연이 탁월한 열 전도율을 갖고, 따라서 셀의 온도 제어에 긍정적으로 작용하는 장점이 주어진다.
셀의 형태가 원형인, 바람직한 개선예에 따라, 양호한 열 결합의 장점이 주어진다.
순수한 소성 박막이 사용되고 탄성이 적어도 하나의 탄성 소자에 의해 제공되는, 바람직한 개선예에 따라, 본 발명에 따른 방법에 다수의 재료가 사용될 수 있다는 장점이 주어진다.
본 발명의 실시예들의 다른 특징들 및 장점들이 첨부된 도면을 참고로 하기에 설명된다.
도 1a는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 제조된 리튬 이온 배터리 모듈의 개략도.
도 1b는 도 1a에 따른 리튬 이온 배터리 모듈의 하우징의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에 따라 제조된 리튬 이온 배터리 모듈의 개략도.
도 3은 기계적으로 고정된 셀들의 예시적인 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도면들에서 동일한 도면 부호는 동일한 또는 기능상 동일한 소자를 나타낸다.
도 3에는 기계적으로 고정된 셀들의 예시적인 장치의 구성이 개략도로 도시되어 있다.
도 3에서 도면 부호 10은 전자 장치의 커버 플레이트를, 도면 부호 20은 전자 제어 장치를, 도면 부호 30은 레이저 용접된 결합 레일을, 도면 부호 40은 결합 커버를, 도면 부호 50은 압력 밴드를, 도면 부호 60은 압력 플레이트를, 도면 부호 70은 각기둥 리튬 이온 셀을 그리고 도면 부호 80은 히트 싱크를 나타낸다.
도 1a에는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 제조된 리튬 이온 배터리 모듈이 개략도로 도시되고, 도 1b에는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 제조된 리튬-이온 배터리 모듈의 하우징이 개략도로 도시된다.
도 1 a 및 도 1b에서, 도면 부호 Z은 배터리 모듈의 셀을 나타낸다. 도면 부호 F는 탄소성 박막을 나타내고, 도면 부호 L은 셀과 박막으로 이루어진 전체 장치의 길이를 나타낸다. 도면 부호 B는 배터리 모듈을 나타낸다. 도면 부호 P는 변위 제어식 압축 과정이 이루어지는 방향을 나타낸다.
본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예에 따라 배터리 모듈의 일반적으로 각기둥인 셀들(Z) 사이에 예를 들면 팽창 흑연으로 이루어진 탄소성 박막이 놓인다.
스택의 압축시, 박막(F)의 재료 특성에 의해 설정된 압력의 초과시 소성적으로 변형되는 탄소성 박막(F)에 대한 증가하는 압력이 생긴다. 셀들(Z)과 탄소성 박막(F)으로 이루어진 스택은 변위 제어식으로 압축된다. "변위 제어식" 이라는 표현은 압축 과정이 규정된 끝점까지 미리 정해진 방향(P)을 따라 이루어지는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에서는 팽창 흑연으로 이루어지지 않은, 다른 탄소성 박막(F)이 사용될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에 따라 제조된 리튬 이온 배터리 모듈이 개략도로 도시된다.
도 2에서 도면 부호 Z은 배터리 모듈의 셀을 나타낸다. 도면 부호 F는 소성 박막을 나타내고, 도면 부호 E는 탄성 소자, 예를 들면 스프링을 나타낸다.
특히, 본 발명에 따른 방법은 양호한 열 결합을 가진 원형 셀들(Z)에 적용된다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참고로 설명되었지만, 이것에 제한되지는 않는다. 특히, 상기 재료들 및 토포로지들은 단지 예시이며, 설명된 실시예에 제한되지 않는다.
B 배터리 모듈
E, F, F' 탄소성 장치
Z 셀

Claims (11)

  1. 리튬 이온 배터리 모듈(B)의 제조 방법으로서,
    배터리 모듈(B)의 적어도 2개의 셀(Z)들 사이에 탄소성 장치(F; F'; E)를 배치하는 단계;
    상기 배터리 모듈(B)의 적어도 2개의 셀(Z)들 및 상기 적어도 2개의 셀(Z)들 사이에 배치되는 탄소성 장치(F; F'; E)의 변위 제어식 압축을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 변위 제어식 압축은 상기 리튬 이온 배터리 모듈(B)의 길이 방향(L)으로 제공되고, 설정된 방향(P)을 따라 규정된 끝점까지 수행되며,
    상기 길이 방향(L)과 상기 설정된 방향(P)은 서로 평행하게 배열되는, 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각 탄소성 장치(F; F'; E)를 포함하는 다수의 셀(Z)들이 2개의 인접한 셀(Z)들 사이에 변위 제어식으로 압축되는, 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄소성 장치는 탄소성 박막(F)인, 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 탄소성 박막(F)은 팽창 흑연인, 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 셀(Z)들의 형태는 각기둥 및/또는 원형인, 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 순수한 소성 박막(F')은 적어도 하나의 탄성 소자(E)와 함께 탄소성 장치로서 사용되는, 제조 방법.
  7. 리튬 이온 배터리 모듈(B)로서,
    적어도 2개의 압축된 셀(Z)들 및 상기 적어도 2개의 셀(Z)들 사이에 배치되는 탄소성 장치(F; F'; E)를 포함하고,
    상기 셀(Z)들은 셀의 노화로 인한 셀들의 두께 차이를 상기 탄소성 장치의 소성 부분이 보상하는 방식으로 압축되고,
    상기 탄소성 장치의 탄성 부분은 셀의 충전 또는 방전으로 인한 셀 두께의 팽창과 수축을 보상하는, 리튬 이온 배터리 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 탄소성 장치는 탄소성 박막(F)인, 리튬 이온 배터리 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 탄소성 박막(F)은 팽창 흑연인, 리튬 이온 배터리 모듈.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 셀(Z)의 형태가 각기둥 및/또는 원형인, 리튬 이온 배터리 모듈.
  11. 제 7 항에 있어서, 순수한 소성 박막(F')은 적어도 하나의 탄성 소자(E)와 함께 탄소성 장치로서 사용되는, 리튬 이온 배터리 모듈.
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