KR102628330B1 - 체결구가 없는 배터리 모듈 - Google Patents

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트래비스 쿠르노이어
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나다니엘 와인
타일러 콜린스
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리비안 아이피 홀딩스, 엘엘씨
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Abstract

배터리 시스템이 캐리어에 배열되고 접착되는 배터리 셀을 포함한다. 하나 이상의 측벽이 지지를 제공하기 위해 접착제로 배터리 셀에 접합되고, 집전체 조립체가 또한 배터리 셀의 하나의 축방향 면 상에 접착된다. 하나 이상의 분할기가 병렬 접속된 배터리 셀 그룹들 사이의 전기적 격리를 유지시키기 위해 포함될 수 있다. 배터리 셀의 다른 축방향 면은 냉각 플레이트에 접착된다. 유사한 구조체가 콤팩트한 배터리 시스템을 형성하기 위해 접착제로 냉각 플레이트의 다른 면에 접합된다. 전단 벽, 버스바, 단자 버스바, 및 격리 브래킷이 장착된 전자장치 제어 유닛과 함께 배터리 시스템을 형성하기 위해 접착제로 조립체에 접합된다. 각각의 접착제, 또는 접착제의 유형은 강도, 열 전도율, 전자 전도율, 경화 요건, 또는 이들의 조합과 같은 특정된 기준 및 요건을 나타낼 수 있다.

Description

체결구가 없는 배터리 모듈{FASTENER-FREE BATTERY MODULES}
본 개시는 체결구가 없는 배터리 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 체결구의 사용을 감소시키거나 회피하기 위해 접착제를 사용하여 조립되는 배터리 모듈에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 본 개시는 접착제들을 사용하여 조립되는 복수의 배터리 셀들(battery cells), 캐리어(carrier), 집전체(current collector), 측벽, 및 냉각 플레이트(cooling plate)를 포함하는 장치에 관한 것이다. 복수의 배터리 셀들은 전기 에너지를 제공하도록 구성된다. 캐리어는 복수의 배터리 셀들의 정렬을 유지시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 캐리어는 캐리어의 제1 면 상에 복수의 배터리 셀들을 수용하도록 구성되는 복수의 리세스들(recesses)을 포함한다. 집전체는 하나 이상의 버스들(buses)을 형성하기 위해 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되도록 구성된다. 측벽은 장치에 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 냉각 플레이트는 복수의 배터리 셀들로부터 열을 전달할 뿐만 아니라 장치를 위한 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 제1 유형의 접착제가 캐리어의 제1 면을 복수의 배터리 셀들에 접합하고, 제2 유형의 접착제가 측벽을 복수의 배터리 셀들에 접합하고, 제3 유형의 접착제가 집전체를 캐리어의 제2 면에 접합하고, 제4 유형의 접착제가 복수의 배터리 셀들을 냉각 플레이트에 접합한다.
일부 실시예에서, 장치는, 제1 유형의 접착제를 사용하여 캐리어에 접합되고 복수의 배터리 셀들의 분리를 유지시키도록 구성되는 복수의 분할기들(dividers)을 포함한다.
일부 실시예에서, 측벽은 제2 유형의 접착제를 사용하여 복수의 배터리 셀들에 접합되는 적어도 하나의 짧은 면, 및 제2 유형의 접착제 및 제3 유형의 접착제를 사용하여 복수의 배터리 셀들에 접합되는 적어도 하나의 긴 면을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 측벽은 배터리 셀들에 지지, 격리, 또는 둘 모두를 제공하기 위한 하나 이상의 섹션들을 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 유형의 접착제와 제2 유형의 접착제는 동일한 유형의 접착제이다. 일부 실시예에서, 제2 유형의 접착제는 고속-경화 접착제 및 저속-경화 접착제를 포함하고, 제1 유형의 접착제와 저속-경화 접착제는 동일한 접착제이다.
일부 실시예에서, 본 개시는 체결구들 없이 배터리 시스템을 조립하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 접착제들을 각각의 구성요소들에 적용하는 단계, 및 구성요소들을 위치시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 제1 유형의 접착제를 캐리어 및 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 적용하는 단계, 및 복수의 배터리 셀들을 캐리어의 각각의 리세스들 내에 위치시키는 단계를 포함한다. 제1 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀들을 캐리어에 접합한다. 일부 실시예에서, 방법은 제2 유형의 접착제를 측벽의 측방향 표면 및 복수의 배터리 셀들의 측면 중 적어도 하나에 적용하는 단계, 및 측벽의 측방향 표면을 복수의 배터리 셀들에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 제2 유형의 접착제는 측벽을 복수의 배터리 셀들의 측면에 접합한다. 일부 실시예에서, 제1 유형의 접착제와 제2 유형의 접착제는 동일한 유형의 접착제이다. 일부 실시예에서, 제2 유형의 접착제는 고속-경화 접착제 및 저속-경화 접착제를 포함하고, 제1 유형의 접착제와 저속-경화 접착제는 동일한 접착제이다. 일부 실시예에서, 방법은 제3 유형의 접착제를 집전체 조립체 및 캐리어 중 적어도 하나에 적용하는 단계, 및 집전체 조립체를 캐리어의 제2 면에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 제3 유형의 접착제는 집전체 조립체를 캐리어에 접합한다. 일부 실시예에서, 방법은 제4 유형의 접착제를 복수의 배터리 셀들 및 냉각 플레이트 중 적어도 하나에 적용하는 단계, 및 복수의 배터리 셀들을 냉각 플레이트에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 제4 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀들을 냉각 플레이트에 접합한다. 일부 실시예에서, 방법은 제4 유형의 접착제를 적용하는 단계 전에 제1 유형의 접착제를 적용하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은 접착제를 전단 벽(shear wall) 및 측벽 중 적어도 하나에 적용하는 단계, 및 전단 벽을 측벽에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 제5 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀들에 구조적 지지를 제공하기 위해 전단 벽을 측벽에 접합한다.
일부 실시예에서, 방법은 하나 이상의 버스들을 형성하기 위해 집전체 조립체를 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 집전체 조립체는 배터리 셀들의 서브세트들을 서로 병렬로 그리고 다른 서브세트들과 직렬로 결합시키도록 구성되는 집전체들을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 단자 버스바(terminal busbar)를 측벽에 접합하기 위해 접착제를 적용하는 단계, 및 적어도 하나의 단자 버스바를 측벽에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 단자 버스바는 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 단자 버스바를 측벽에 그리고 냉각 플레이트에 접합하기 위해 접착제를 적용하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은 버스바를 측벽에 접합하기 위해 접착제를 적용하는 단계, 및 버스바를 측벽에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 버스바는 집전체 조립체에 전기적으로 결합되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 방법은, 복수의 배터리 셀들을 측방향으로 배열하는 단계, 및 캐리어에 대해 말단에 있는 복수의 배터리 셀들의 저부 단부들이 실질적으로 캐리어의 상부 평면에 평행한 평면 내에 놓이도록 복수의 배터리 셀들을 축방향으로 가압하는 단계에 의해, 복수의 배터리 셀들을 캐리어의 각각의 리세스들 내에 위치시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 제4 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀들과 냉각 플레이트 사이에서 열 및 전단 응력을 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1 유형의 접착제는 캐리어와 복수의 배터리 셀들 사이의 전기적 격리를 유지시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제2 접착제는 복수의 배터리 셀들과 측벽 사이에서 열 및 전단 응력을 전달하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 본 개시는 접착제들을 사용하여 조립되는 배터리 서브모듈들(battery submodules), 냉각 플레이트, 및 전단 벽들을 포함하는 장치에 관한 것이다. 배터리 서브모듈들은 제1 복수의 배터리 셀들을 갖는 제1 배터리 서브모듈, 및 제2 복수의 배터리 셀들을 갖는 제2 배터리 서브모듈을 포함한다. 냉각 플레이트는 제1 복수의 배터리 셀들로부터 그리고 제2 복수의 배터리 셀들로부터 열을 전달하도록 구성된다. 전단 벽은 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 제1 배터리 서브모듈은 제1 유형의 접착제를 사용하여 냉각 플레이트에 부착되고, 제2 배터리 서브모듈은 제1 유형의 접착제를 사용하여 냉각 플레이트에 부착되고, 전단 벽은 제2 유형의 접착제를 사용하여 제1 배터리 서브모듈의 제1 측방향 표면에 그리고 제2 배터리 서브모듈의 제2 측방향 표면에 부착된다.
일부 실시예에서, 각각의 배터리 서브모듈은, 복수의 배터리 셀들에 접합되고 복수의 배터리 셀들의 정렬을 유지시키도록 구성되는 캐리어, 하나 이상의 버스들을 형성하기 위해 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되는 집전체, 및 복수의 배터리 셀들에 접합되고 장치에 구조적 지지를 제공하도록 구성되는 측벽을 포함한다.
본 개시는, 하나 이상의 다양한 실시예에 따라, 하기 도면을 참조하여 상세히 기술된다. 도면은 단지 예시의 목적으로 제공되며, 단지 전형적인 또는 예시적인 실시예를 도시한다. 이들 도면은 본 명세서에 개시된 개념의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며, 이들 개념의 범위, 범주, 또는 적용가능성을 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 명확함 및 예시의 용이함을 위해, 이들 도면은 반드시 축척대로 작성된 것은 아님에 유의하여야 한다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 접착제 조인트(adhesive joint)를 포함하는 예시적인 배터리 팩(battery pack)의 분해도.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 2개의 배터리 팩(예컨대, 서브모듈) 및 접착제 조인트를 포함하는 예시적인 배터리 모듈의 분해도.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 체결구 없이, 접착제를 사용하여 배터리 시스템을 조립하기 위한 예시적인 공정의 흐름도.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 버스바, 브래킷(bracket), 및 제어 회로를 가진 예시적인 배터리 모듈의 사시도.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 도 4의 예시적인 배터리 모듈의 태양의 사시도.
전적으로 전기 구동계(electric drivetrain)에 의해 추진되는 배터리 전기 차량(battery electric vehicles, BEV)은 대략 수십 분의 긴 충전 시간을 가질 수 있고, BEV 제조업체는 일반적으로 BEV 배터리 팩의 에너지 밀도를 증가시키기를 원한다. 더 높은 에너지 밀도의 배터리 팩은 더 높은 용량-중량 비를 갖고, 따라서 더 긴 차량 주행거리(vehicle range)를 달성할 수 있다. 많은 BEV 제조업체는 체결구의 사용에 크게 의존하며, 이는 그렇지 않을 경우 더 많은 배터리 셀로 채워질 수 있는 가치가 큰 패키징 공간을 차지한다. 따라서, 배터리 팩으로부터 체결구와 같은 부품을 제거하고, 대신에 그렇지 않을 경우 그들이 필요로 할 패키징 공간을 차지함이 없이, 동일한 요건을 충족시킬 필요가 있다.
일부 실시예에서, 본 개시는 구조적 지지를 위해 거의 전적으로 접착제에 의존하는 배터리 모듈 설계에 관한 것이다. 예를 들어, 구조적, 하중-지지 조인트는 전적으로 접착제를 사용하여 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 접착제는 주요 구조적 지지를 위해 사용될 수 있으며, 이때 체결구는 중복성을 위해 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 배터리 모듈의 고 전압 버스바는 버스바가 일부 상황 하에서 도달할 수 있는 높은 온도로 인한 잠재적인 발생 가능성과 관련되는 잠재적인 고장 중증도로 인해 중복 푸시핀 리벳 너트(redundant pushpin rivet nut)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 부품을 결합시키기 위해 체결구보다는 접착제의 사용은 부품들 사이의 간극의 충전뿐만 아니라 기계적, 열적, 및/또는 전기적 부하가 그것을 통해 전달될 수 있는 기재(substrate)를 제공하는 것을 허용한다. 예를 들어, 배터리 모듈 내의 각각의 접착제 조인트는 예를 들어 (1) 부품 A와 부품 B 사이에서 준-정적 하중을 전달하는 것; (2) 부품 A와 부품 B 사이에서 기계적 충격 펄스를 전달하는 것; (3) 부품 A와 부품 B 사이에서 열 에너지를 전달하는 것; 및 (4) 부품 A와 부품 B 사이에서의 전기 에너지의 전달을 저지하는 것을 포함하여, 작동 동안 다수의 기능을 제공할 수 있다.
예시를 위해, 일부 접착제가 그들이 부품들 사이에서 변위되는 공기보다 대략 3 자릿수(또는 그 이상) 더 조밀할 수 있더라도, 패키징 절약은 전체 에너지 밀도 계산에서 여전히 질량보다 클 수 있다. 이는, 체결구와 비교할 때, 볼트 헤드 및 스레드 주위에 요구될 추가 간극이 더 많은 배터리 셀의 포함을 위해 절약될 수 있기 때문이다. 예시적인 예에서, 본 개시에 따른 접합 기준을 충족시키는 접착제는 구조, 열, 전기 계면 재료(Structural, Thermal, Electrical Interface Material, STEIM)로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 접착제는 단지 이들 중 하나만을 어느 정도 해결할 수 있다(예컨대, 기능으로서 전적으로 열 관리를 갖는 접착제). 예시를 위해, STEIM 대 열 계면 재료(TIM)인 접착제들 사이의 구별이 중요할 수 있는데, 이는 구조적, 전기적, 및 열적 요건을 충족시키는 접착제의 기능적 성능의 확인이 설계 시의 그들의 성능이 확인되어야 하는 계획(예컨대, 시험 환경)에 크게 영향을 주기 때문이다.
일부 실시예에서, 본 개시는 냉각 플레이트에 대한 배터리 셀의 구조적 접합을 위해 사용되는 열 접착제를 포함하는 일 세트의 접착제에 관한 것이다. 예를 들어, 열 접착제는 1 내지 1.1 W/mK의 열 전도율 범위를 나타낼 수 있다. 추가의 예에서, 열 전도율은 열 충전제 로딩이 너무 높아서, 접착제를 배터리의 전체 유효 수명 전반에 걸쳐 균열 발생 없이 작동 동안 충격 및 진동 하중을 신뢰성 있게 흡수하기에는 너무 취성이 되게 하는 것을 방지하기 위해 약 1.1 W/mK 이하로 제한될 수 있다. 추가의 예에서, 니켈-도금 강을 접합하도록 구성되는 열 접착제의 중첩 전단 강도(lap shear strength)는 작동 수명의 시작 시에 약 14 MPa일 수 있고, 접착제는 2-시간 길이의 비등수 침지 동안 2 중량% 미만의 물을 흡수하도록 구성될 수 있다. 추가의 예에서, 열 접착제의 유리 전이 온도는 작동 동안 유리 전이 온도를 통한 사이클링으로부터의 피로를 감소시키기 위해 적어도 30℃만큼 배터리 셀의 최고 작동 온도를 초과하도록 선택될 수 있다.
일 세트의 접착제의 적합한 검증은 작동 동안의 고장 가능성이 없는 것을 보장하는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 각각의 접착제 조인트에 대한 다수의 요건을 특정함으로써, 설계에 사용되는 각각의 접착제에 대한 설계 검증 계획(design verification plan, DVP)은 접착제 산업에서 이전에 보여진 것보다 상대적으로 더 복잡할 수 있다. 전통적으로, 접착제는 단일 목적(예컨대, 구조적 지지 또는 열 계면 관리)을 위해 선택되지만, 이들 요건이 예를 들어 유전성 요건과 관련될 때, 확인 매트릭스(validation matrix)는 각각의 접착제에 대해 (적어도) 3배가 될 수 있다. 예를 들어, 시험 매트릭스에서 고려하기 위한 예시적인 특성은 (1) 벌크 접착제 특성, (2) 접착제 조인트 특성, 및 (3) 작동 동안의 열화 모드를 포함할 수 있다.
벌크 접착제 특성은 전형적으로 많은 규격품 접착제에 대한 검토를 위해 이용가능하다(예컨대, 그리고 일반적으로 결정하기에 비교적 용이함). 재료 특성은 작동 동안의(예컨대, 중첩 전단, 인장 강도, t-박리 강도, 탄성률) 및 시뮬레이션에서의(예컨대, 푸아송 비, 손실 탄성률) 기계적 강도, 절연 내력(dielectric strength)(예컨대, 절연 파괴 전압(dielectric breakdown voltage) 또는 체적 및 표면 저항 면에서), 열적 성능(비열 용량(specific heat capacity), 열 전도율), 또는 이들의 조합에 관련된 것을 포함할 수 있다. 본 개시에 따르면, 벌크 특성의 세트는 배터리 팩의 작동 온도 범위 내의 모든 온도에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 특성은 직접적으로 또는 간접적으로 결정될 수 있다(예컨대, 온도의 함수로서 성능 곡선을 생성하기에 충분한 수의 데이터 포인트를 결정함). 예시를 위해, 시험은 -40℃만큼 낮은 온도 내지 100℃만큼 높은 온도의 범위에서 열 챔버의 내측에서 수행될 필요가 있을 수 있다.
확인 계획이 배터리 모듈의 모든 개별 조인트에 대한 관련 요건으로 분할되는 경우, 시험 매트릭스는 더 복잡해질 수 있다. 예를 들어, 단일 접착제가 복수의 조인트에 사용될 수 있고, 예를 들어 폴리카르보네이트, 에폭시 분말 코팅된 알루미늄, 스테인리스 강, 니켈-도금 강, 나일론, 알루미늄, 배터리 모듈에 사용되는 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 복수의 상이한 재료에 직접 접합될 수 있다. 개발 시험 동안, 각각의 이들 기재에 대한 접착제 접합의 강도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 전단 강도가 접착제의 주요 특성일 수 있기 때문에, 조인트는 전단 하중 인가에 대해 설계될 수 있고, 이들 기재에 대한 강도는 적합한 재료 시험 장비 상에서 중첩 전단 시험으로 측정되어야 한다. 추가의 예에서, 조인트가 대부분 T-박리로 하중이 인가될 것으로 예상되는 경우(예컨대, 조인트의 단부에서의 선형 인장 하중 인가), 대신에 적합한 T-박리 시험이 수행될 수 있다. 일부 상황에서, 벌크 접착제 강도는 특정 표면에 대한 접합 강도를 초과할 수 있으며, 따라서 공정 파라미터는 (예컨대, 최종 부품 공구가 생성되기 전에) 표면에 대한 접착의 강도를 증가시키기 위해 식별될 수 있다. 일부 그러한 상황에서, 응력 파괴는 접착제 접합부의 표면을 따라 발생할 수 있고, 열화 인자로 인해 작동 동안 빠르게 전파될 수 있다. 불충분한 접합 강도에 대한 가능성을 해결하기 위해, 일부 실시예에서, 예를 들어 표면 조도(예컨대, 더 큰 조도가 일반적으로 더 우수한 접착을 생성함), 표면 활성화 에너지(예컨대, 더 높은 에너지가 일반적으로 더 우수한 접착을 생성함), 표면 청정도(예컨대, 표면 상의 더 적은 미립자 및 오일이 일반적으로 더 우수한 접착을 생성함), 접합에 영향을 미칠 수 있는 임의의 다른 적합한 파라미터, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 공정 파라미터가 수정된다. 예시적인 예에서, 공정 단계 또는 변경은 그러한 표면을 위한 부품 공구를 산-에칭하는 것, 접착제 분배 전에 표면을 플라즈마-처리하는 것, 접착제 분배 전에 접합 표면을 알코올로 세정하는 것, 표면을 준비하기 위한 임의의 다른 적합한 공정, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
열화 인자에 관하여, 각각의 조인트에서의 기능적 성능의 손실의 영향은 예를 들어 (1) 습기로부터의 수분 흡수; (2) 이온화된 미립자로부터의 수분 흡수(셀 통기); (3) 냉각제에 대한 부수적인 노출로부터의 수분 흡수(예컨대, 50:50 물 : 에틸렌 글리콜); (4) 유리 전이 온도(Tg)를 통한 사이클링; (5) 사이클링으로부터의 기계적 피로; (6) 열 사이클링으로부터의 응력 균열 전파; (7) 고온에서 크리프(creep); 임의의 다른 적합한 파라미터 또는 현상; 또는 이들의 임의의 조합을 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 일부 상황에서, 열화 시험은 중첩 전단과 같은 파괴적인 기계적 시험 전에 수행된다. 그러나, 이들 접착제가 또한 충족할 수 있는 전기적 및 열적 기능으로 인해, 열화 인자는 전기적 및 열적 특성을 또한 재-확인하기 위해 후속하여 실행되는 시험 쿠폰(test coupon)에 적용될 수 있다. 따라서, 열화 인자는 전체적으로 전기적 및 열적 작동 조건과 함께 고려될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 개시는 구조적 지지, 열 관리, 및 유전성 보호를 위한 접착제를 포함하는 장치에 관한 것이다. 배터리 모듈에 대해 접착제를 사용하는 것의 일부 이점은 생산 및 제조의 개선, 패키징의 효율, 및 각각의 특정 계면에서의 요건에 기초하는 배터리 모듈의 계면에 대한 맞춤화된 접근법을 포함한다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 접착제 조인트를 포함하는 예시적인 배터리 모듈(100)의 분해도를 도시한다. 배터리 모듈(100)은 접착제(151 내지 156)를 사용하여 함께 부착되는 복수의 배터리 셀(110), 캐리어(102), 층(101), 분할기(107), 및 측벽 섹션(103 내지 106)을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "측벽"은 복수의 배터리 셀 주위에 배열되는 측방향 표면의 집합을 지칭하며, 하나 이상의 이웃하는 섹션들 사이에 간극을 갖고서 또는 서로 인접하게 배열되는 하나 초과의 섹션(예컨대, 예시된 바와 같이, 4개의 섹션과 같은 복수의 섹션) 또는 단일 섹션을 포함할 수 있다. 예시를 위해, 측벽 섹션(103 내지 106)은, 선택적으로 설치의 용이함을 허용하도록 개방 시임(open seam)을 갖고서, 단일 구성요소(예컨대, 구부러진 시트 금속)로서 또는 달리 그의 부분으로서 결합될 수 있다. 예시된 바와 같이, 접착제(152)는 복수의 배터리 셀(110)을 캐리어(102)에 접합하고; 접착제(151)는 캐리어(102)를 층(101)에 접합하고; 접착제(153)는 측벽 섹션(103)을 복수의 배터리 셀(110)의 제1 측면에 접합하고; 접착제(154)는 측벽 섹션(104)을 복수의 배터리 셀(110)의 제2 측면에 접합하고; 접착제(155)는 측벽 섹션(105)을 복수의 배터리 셀(110)의 제3 측면에 접합하고; 접착제(156)는 측벽 섹션(106)을 복수의 배터리 셀(110)의 제4 측면에 접합하고; 분할기(107)는 복수의 배터리 셀들(110) 간에(예컨대, 직렬로 전기적으로 접속된 배터리 셀의 인접한 그룹들 사이에) 배열되고 접착제(152)에 의해 캐리어(102)에 접합된다. 복수의 배터리 셀(110)의 측면은 측벽 섹션(103 내지 106)이 접합될 수 있는 원통형 계면의 집합을 포함한다. 예를 들어, 각각의 측벽 섹션(103 내지 106)은 각각의 측면 상에 배열된 배터리 셀의 일부분(예컨대, 최외측 부분)과만 접촉할 수 있다. 추가의 예에서, 측벽 섹션(103 내지 106)은 평평하거나, 만곡형이거나, 세그먼트화되거나, 복합-형상이되거나, 스캘럽형(scalloped)(예컨대, 만곡형 배터리 셀을 수용하고 더욱 완전히 따르기 위함)이거나, 임의의 다른 적합한 프로파일 또는 형상, 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 캐리어(102)는 복수의 리세스를 포함한다. 예를 들어, 캐리어(102)는 복수의 배터리 셀(110)의 각각의 배터리 셀을 수용하도록 구성되는 구멍의 어레이를 포함할 수 있다. 예시를 위해, 복수의 배터리 셀(110)의 각각의 배터리 셀은 캐리어(102)의 각각의 리세스 내에 위치될 수 있고, 이는 복수의 배터리 셀(110)을 측방향으로 배열한다. 배열은 조밀 패킹(close packing)(예컨대, 임의의 적합한 간격을 갖는 육각형 조밀 패킹), 어레이(예컨대, 직사각형 어레이), 또는 임의의 다른 적합한 배열을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 배터리 셀(110)의 각각의 배터리 셀은 캐리어(102)에 대해 말단에 있는 복수의 배터리 셀의 단부가 실질적으로 캐리어(102)에 평행한 평면 내에 놓이도록 축방향으로 가압될 수 있다(따라서, 측방향 및 축방향으로 정렬됨). 따라서, 접착제(152)는 연속적인 층, 구멍 또는 개구를 갖는 층, 복수의 배터리 셀(110)의 배열과 대응하는 적합한 방울(drop) 또는 덩어리(dollop)의 배열, (예컨대, 사행형 경로(serpentine path)로) 복수의 배터리 셀(110)의 각각의 배터리 셀과 연결되도록 연장되는 경로, 임의의 다른 적합한 적용 유형, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
층(101)은 복수의 배터리 셀(110) 또는 그의 서브세트에 전기적으로 결합되도록 구성되는 하나 이상의 집전체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 층(101)은 복수의 집전체를 포함하는 집전체 조립체를 포함할 수 있다(예컨대, 이는 층(101)의 평면 내에서 배터리 셀에 걸쳐 분산되어 있는 빗형(comb-like) 구조체를 포함할 수 있음). 각각의 집전체는 전기 버스를 형성하기 위해 복수의 배터리 셀(110)의 서브세트에 결합될 수 있다. 전기적 결합은 와이어 접합, 용접(예컨대, 초음파 용접, 레이저 용접), 가압력 또는 스프링력, 또는 이들의 조합에 의해 달성될 수 있다. 예시를 위해, 캐리어(102)는 유전성이거나 달리 전자적으로 비-전도성이어서, 층(101)과 복수의 배터리 셀(110) 사이에 절연을 제공할 수 있다. 따라서, 복수의 리드(lead)가 복수의 배터리 셀들(110) 간에 전기 전도성 경로를 생성하도록 집전체(들) 및 복수의 배터리 셀(110)에 부착될 수 있다. 집전체는 배터리 셀의 서브세트를 병렬로 전기적으로 결합시킬 수 있고, 이때 서브세트는 직렬로 전기적으로 결합된다.
일부 실시예에서, 접착제(152, 155, 156)는 동일한 유형의 접착제를 포함한다. 일부 실시예에서, 접착제(153, 154)는 각각 동일한 하나 이상의 접착제를 포함한다. 예를 들어, 접착제(153 내지 156)는 각각 패턴을 형성하도록 2개의 접착제를 포함할 수 있다(예컨대, 고속-경화 및 저속-경화 접착제). 일부 실시예에서, 접착제(151)는 복수의 배터리 셀(110)로부터 층(101)으로의 전기적 단락을 방지하기 위해 비교적 높은 절연 내력을 갖는다(예컨대, 층(101)은 하나 이상의 집전체 및 절연체를 포함할 수 있음). 예를 들어, 일부 실시예에서, 접착제(151)는 접착제(153, 154)의 적어도 하나의 성분 또는 부분과 동일할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 2개의 배터리 서브모듈 및 접착제 조인트를 포함하는 예시적인 배터리 모듈(200)의 분해도를 도시한다. 각각의 배터리 서브모듈(201, 202)은 도 1의 배터리 모듈(100)과 동일할 수 있지만, 그러할 필요는 없다. 배터리 모듈(200)은 접착제(251 내지 257)를 사용하여 함께 부착되는 배터리 서브모듈(201, 202), 커버(203, 204), 냉각 플레이트(205), 전단 벽(206, 207), 버스바(208), 단자 버스바(209, 210), 격리 브래킷(211), 및 제어 회로(212)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 접착제(251)는 배터리 서브모듈(201)을 냉각 플레이트(205)에 접합하고; 접착제(252)는 배터리 서브모듈(202)을 냉각 플레이트(205)에 접합하고; 접착제(253)는 전단 벽(206)을 배터리 서브모듈(201, 202)에 접합하고; 접착제(254)는 전단 벽(207)을 배터리 서브모듈(201, 202)에 접합하고; 접착제(255)는 버스바(208)를 배터리 서브모듈(201, 202)에 접합하고; 접착제(256)는 각각 단자 버스바(209, 210)를 배터리 서브모듈(201, 202)에 접합하고; 접착제(257)는 격리 브래킷(211)을 단자 버스바(209, 210)에 접합한다.
일부 실시예에서, 접착제(253, 254, 255, 256, 257)는 동일한 유형의 접착제 또는 접착제들을 포함한다. 예를 들어, 접착제(253 내지 257)는 비교적 높은 전단 강도를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 동일한 유형의 접착제를 포함할 수 있는 접착제(251, 252)는 배터리 팩(201, 202)으로부터 냉각 플레이트(205)로의 열 전달을 허용하도록 비교적 높은 열 전도율을 갖는다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 체결구 없이, 접착제를 사용하여 배터리 시스템을 조립하기 위한 예시적인 공정(300)의 흐름도를 도시한다. 공정(300)은 예를 들어 체결구를 사용하여 조립되는 시스템과 비교하여 상대적으로 더욱 경량이고 콤팩트한 전기 차량을 위한 배터리 시스템을 조립하는 데 적용될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 체결구가 접착제 접합에 대한 중복성을 제공하도록 포함될 수 있다.
단계(302)는 제1 유형의 접착제를 캐리어 및 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나에 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 캐리어는 복수의 배터리 셀을 수용하도록 구성되는 캐리어의 제1 면 상의 복수의 리세스를 포함한다. 제1 유형의 접착제는 임의의 적합한 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유형의 접착제(예컨대, UV-경화 구조용 접착제)는 (예컨대, 투명 폴리카르보네이트를 통한) 60초 미만의 경화 시간, 25C에서 15 MPa 초과의 중첩 전단 강도, 0.3 W/mK의 열 전도율, 및 19.0 ㎸/mm 초과의 절연 파괴 강도(dielectric breakdown strength)를 포함할 수 있다. 예시적인 예에서, 제1 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀(110)을 캐리어(102)에 접합하는 도 1의 접착제(152)로서 사용될 수 있다.
단계(304)는 복수의 배터리 셀을 캐리어의 각각의 리세스 내에 위치시키는 단계를 포함한다. 단계(302)의 제1 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀을 캐리어에 접합한다. 일부 실시예에서, 단계(304)는 복수의 배터리 셀을 (예컨대, 캐리어의 각각의 리세스 내에서) 측방향으로 배열하는 단계, 및 캐리어에 대해 말단에 있는 복수의 배터리 셀의 단부가 실질적으로 캐리어에 평행한 평면 내에 놓이도록 복수의 배터리 셀을 축방향으로 가압하는 단계를 포함한다.
단계(306)는 제2 유형의 접착제를 측벽의 측방향 표면, 복수의 배터리 셀의 측면, 또는 둘 모두에 적용하는 단계를 포함한다. 제2 유형의 접착제는 임의의 적합한 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 유형의 접착제(예컨대, 주위-온도 경화 2K 구조용 접착제와 동시에 사용되는 UV-경화 구조용 접착제)는 18 내지 22 MPa의 평균 조인트 중첩 전단 강도, 15.0 ㎸/mm 초과의 절연 파괴 강도, 및 주위 온도에서 40분 이내의 고정구 강도 경화 시간(fixture strength cure time)을 포함할 수 있다. 제2 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀들 간의 단락을 방지하도록 유전성이다. 일부 실시예에서, 제2 접착제는 복수의 배터리 셀과 측벽 사이에서 열 및 전단 응력을 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제2 유형의 접착제는 상이한 경화 특성을 갖는 접착제의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 예에서, 제2 유형의 접착제는 측벽들(103 내지 106) 중 하나를 복수의 배터리 셀(110)의 측면에 접합하는 도 1의 접착제들(153 내지 156) 중 하나일 수 있다. 추가의 예에서, 접착제(153, 154)는 각각 하나 초과의 유형의 접착제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유형의 접착제는 단계(302)의 제1 유형의 접착제와 동일하다. 일부 실시예에서, 제2 유형의 접착제는 고속-경화 접착제 및 저속-경화 접착제를 포함하고, 단계(302)의 제1 유형의 접착제와 저속-경화 접착제는 동일한 유형의 접착제이다.
단계(308)는 단계(306)의 제2 유형의 접착제가 측벽을 복수의 배터리 셀의 측면에 접합하게 하도록 측벽의 측방향 표면을 복수의 배터리 셀의 측면에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 측벽의 측방향 표면을 복수의 배터리 셀의 측면에 맞대어 위치시키는 단계가 그들 사이의 제2 유형의 접착제에 의해 측벽을 배터리 셀의 측면에 인접하게 그리고 그로부터 이격되게 위치시키는 단계를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예에서, 단계(306, 308)는 복수의 배터리 셀의 각각의 측면에 대해 반복될 수 있다.
단계(310)는 제3 유형의 접착제를 집전체 조립체 및 캐리어 중 적어도 하나에 적용하는 단계를 포함한다. 집전체 조립체는 예를 들어 배터리 셀을 병렬, 직렬, 또는 이들의 조합으로 전기적으로 결합시키도록 구성되는 하나 이상의 버스바를 포함할 수 있다. 제3 유형의 접착제는 임의의 적합한 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 유형의 접착제(예컨대, 주위-온도 경화 2K 구조용 접착제)는 18 MPa 초과의 벌크 중첩 전단 강도, 15.0 ㎸/mm 초과의 절연 파괴 강도, 및 주위 온도에서 40분 이내의 고정구 강도 경화 시간(예컨대, 접합라인 설정을 위한 매립된 유리 비드를 갖거나 갖지 않음)을 포함할 수 있다. 제3 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀과 집전체, 집전체의 버스바들 간의 또는 둘 모두의 단락을 방지하도록 유전성이다. 예시적인 예에서, 제3 유형의 접착제는 캐리어(102)를 층(101)(예컨대, 집전체 조립체)에 접합하는 도 1의 접착제(151)로서 사용될 수 있다.
단계(312)는 집전체 조립체를 캐리어의 제2 면에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 집전체 조립체를 복수의 배터리 셀의 면에 맞대어 위치시키는 단계가 그들 사이의 제3 유형의 접착제에 의해 집전체 조립체를 캐리어의 제2 면에 인접하게 그리고 그로부터 이격되게 위치시키는 단계를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예에서, 단계(312) 또는 후속 단계가 하나 이상의 버스를 형성하기 위해 집전체 조립체를 복수의 배터리 셀에 전기적으로 결합시키는 단계를 포함한다.
단계(314)는 제4 유형의 접착제를 복수의 배터리 셀 및 냉각 플레이트 중 적어도 하나에 적용하는 단계를 포함한다. 제4 유형의 접착제는 임의의 적합한 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 유형의 접착제(예컨대, 열적 충전제(thermal filler)를 가진 주위-온도 경화 2K 구조용 접착제)는 14 MPa 이상의 벌크 중첩 전단 강도, 1.5 GPa 초과의 인장 탄성률, 1.0 내지 1.2 W/mK의 열 전도율, 19 ㎸/mm 초과의 절연 파괴 강도, 및 주위 온도에서 30분 이내의 고정구 강도 경화 시간(예컨대, 접합라인 설정을 위한 매립된 유리 비드를 갖거나 갖지 않음)을 포함할 수 있다. 제4 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀과 냉각 플레이트 간의 단락을 방지하도록 유전성이다. 또한, 제4 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀과 냉각 플레이트 사이의 열 전달, 전단 응력 전달, 또는 둘 모두를 제공한다. 예시적인 예에서, 제4 유형의 접착제는 배터리 서브모듈(201 또는 202)을 냉각 플레이트(205)에 접합하는 도 2의 접착제(251 또는 252)로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 단계(302)에서 제1 유형의 접착제를 적용하는 단계는 단계(314)에서 제4 유형의 접착제를 적용하는 단계 전에 발생한다.
단계(316)는 복수의 배터리 셀을 냉각 플레이트에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀은 제4 유형의 접착제가 경화되는 동안 냉각 플레이트에 맞대어 가압될 수 있다. 복수의 배터리 셀을 냉각 플레이트에 맞대어 위치시키는 단계가 그들 사이의 제3 유형의 접착제에 의해 복수의 배터리 셀을 냉각 플레이트에 인접하게 그리고 그로부터 이격되게 위치시키는 단계를 포함한다는 것이 이해될 것이다.
공정(300)은 접착제를 사용하여 임의의 적합한 구성요소를 배터리 조립체 내에 위치시키고 접합하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 공정(300)은 다른 유형의 접착제를 전단 벽 및 측벽 중 적어도 하나에 적용하는 단계, 및 전단 벽을 측벽에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다(예컨대, 다른 유형의 접착제는 복수의 배터리 셀에 구조적 지지를 제공하도록 전단 벽을 측벽에 접합함). 추가의 예에서, 일부 실시예에서, 공정(300)은 적어도 하나의 단자 버스바를 측벽에 접합하기 위해 다른 접착제를 적용하는 단계, 및 적어도 하나의 단자 버스바를 측벽에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다(예컨대, 적어도 하나의 단자 버스바는 복수의 배터리 셀에 전기적으로 결합되도록 구성됨). 추가의 예에서, 일부 실시예에서, 공정(300)은 적어도 하나의 단자 버스바를 냉각 플레이트에 접합하기 위해 다른 접착제를 적용하는 단계를 포함한다(예컨대, 적어도 하나의 단자 버스바는 냉각 플레이트에 열적으로 결합되도록 구성됨). 추가의 예에서, 일부 실시예에서, 공정(300)은 버스바를 측벽에 접합하기 위해 제5 접착제를 적용하는 단계, 및 버스바를 측벽에 맞대어 위치시키는 단계를 포함한다(예컨대, 버스바는 집전체 조립체에 전기적으로 결합되도록 구성됨).
단계(318)는 단계(302, 306, 310, 314)의 접착제들 중 하나 이상을 경화시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 경화시키는 단계는 열을 인가하는 단계, UV 광을 인가하는 단계, 경화를 유발하기 위한 화학 작용제(예컨대, 프라이머(primer))를 적용하는 단계, 응력이 접착된 조인트에 인가될 때까지 적어도 사전결정된 기간이 경과하도록 허용하는 단계, 임의의 다른 적합한 경화를 적용하는 단계, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 단계(318)가 다수회 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 단계(318)는 단계(302, 304) 후에, 단계(306, 308) 후에, 단계(310, 312) 후에, 그리고 단계(314, 316) 후에 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 3의 단계는 예를 들어 도 2의 배터리 모듈(200)을 형성하기 위해 냉각 플레이트의 제2 면 상에 위치되는 제2 서브모듈에 대해 반복된다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 버스바(409, 410), 브래킷(411), 및 제어 회로(412)를 가진 예시적인 배터리 모듈(400)의 사시도를 도시한다. 버스바(409, 410), 브래킷(411), 및 제어 회로(412)는 도 4에 점선으로 표시된 접착제(450)를 사용하여 부착된다(예컨대, 면적 접착제(areas adhesive)가 적용되고 구성요소를 함께 결합시킴). 예시된 바와 같이, 배터리 모듈(400)은 배터리 서브모듈(401, 402)(예컨대, 이는 도 2의 배터리 서브모듈(201, 202)과 유사할 수 있음), 측벽(403, 404), 및 배터리 서브모듈(401, 402)의 배터리 셀이 접착되는 냉각 플레이트(460)를 포함한다. 버스바(409, 410)는 점선으로 표시된 접착제를 사용하여 각각의 배터리 서브모듈(401, 402)에 부착된다. 예시된 바와 같이, 브래킷(411)은 접착제를 사용하여 둘 모두의 버스바(409, 410)에 부착되고, 제어 회로(412)는 접착제를 사용하여 브래킷(411)에 부착된다. 버스바(409, 410)는 각각 (예컨대, 강성을 개선하거나, 냉각 플레이트(460)로의 열 전달을 위한 열 전도성 경로를 제공하거나, 둘 모두를 위해) 접착제를 사용하여 냉각 플레이트(460)에 부착된다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 도 4의 예시적인 배터리 모듈의 태양의 사시도를 도시한다.
패널(501)은 버스바(409)와 냉각 플레이트(460) 사이의 계면의 확대도를 도시한다. 접착제(461)는 버스바(409)를 냉각 플레이트(460)에 접합하여, 구조적 지지, 열 전달을 위한 경로, 또는 둘 모두를 제공한다. 예를 들어, 접착제(461)는 버스바(409)로부터 냉각 플레이트(460)로 열을 전달하는 데 도움을 주도록 열 전도성일 수 있다. 추가의 예에서, 접착제(461)는 버스바(409)와 냉각 플레이트(460) 사이의 단락을 방지하도록 유전성일 수 있다(예컨대, 절연 시트 또는 다른 유전성 재료가 전기적 단락을 방지하도록 접착제(461)와 함께 포함될 수 있음).
패널(502)은 버스바(410)와 냉각 플레이트(460) 사이의 계면의 확대도를 도시한다. 접착제(462)는 버스바(410)를 냉각 플레이트(460)에 접합하여, 구조적 지지, 열 전달을 위한 경로, 또는 둘 모두를 제공한다. 예를 들어, 접착제(462)는 버스바(410)로부터 냉각 플레이트(460)로 열을 전달하는 데 도움을 주도록 열 전도성일 수 있다. 추가의 예에서, 접착제(462)는 버스바(410)와 냉각 플레이트(460) 사이의 단락을 방지하도록 유전성일 수 있다(예컨대, 절연 시트 또는 다른 유전성 재료가 전기적 단락을 방지하도록 접착제(462)와 함께 포함될 수 있음).
패널(503)은 브래킷(411)과 냉각 플레이트(460) 사이의 계면의 확대도를 도시한다. 접착제(463)는 브래킷(411)을 냉각 플레이트(460)에 접합하여, 구조적 지지, 열 전달을 위한 경로, 또는 둘 모두를 제공한다. 예를 들어, 접착제(463)는 브래킷(411)으로부터 냉각 플레이트(460)로 열을 전달하는 데 도움을 주도록 열 전도성일 수 있다. 추가의 예에서, 접착제(463)는 브래킷(411)과 냉각 플레이트(460) 사이의 단락을 방지하도록 유전성일 수 있다(예컨대, 절연 시트 또는 다른 유전성 재료가 전기적 단락을 방지하도록 접착제(463)와 함께 포함될 수 있음).
전술한 내용은 단지 본 개시의 원리를 예시하는 것이며, 다양한 수정이 본 개시의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 전술된 실시예는 제한이 아닌 예시의 목적으로 제시된다. 본 개시는 또한 본 명세서에 명시적으로 기술된 것 이외의 많은 형태를 취할 수 있다. 따라서, 본 개시는 명시적으로 개시된 방법, 시스템, 및 장치로 제한되지 않고, 하기 청구의 범위의 사상 내에 있는 그에 대한 변형 및 그의 수정을 포함하는 것으로 의도된다는 것이 강조된다.

Claims (20)

  1. 장치로서,
    캐리어의 제1 면을 복수의 배터리 셀들에 접합하는 제1 유형의 접착제로서, 상기 캐리어는 상기 복수의 배터리 셀들의 정렬을 유지시키도록 구성되는 제1 유형의 접착제;
    측벽을 상기 복수의 배터리 셀들에 접합하는 제2 유형의 접착제;
    집전체를 상기 캐리어의 제2 면에 접합하는 제3 유형의 접착제로서, 상기 집전체는 상기 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되도록 구성되는 제3 유형의 접착제; 및
    상기 복수의 배터리 셀들을 냉각 플레이트에 접합하는 제4 유형의 접착제를 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 유형의 접착제는 체결구가 없는 조립체를 형성하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 유형의 접착제는 상기 복수의 배터리 셀들의 분리를 유지시키도록 복수의 분할기들(dividers)을 상기 캐리어에 추가로 접합하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측벽은,
    상기 제2 유형의 접착제를 사용하여 상기 복수의 배터리 셀들에 접합되는 적어도 하나의 짧은 면; 및
    상기 제2 유형의 접착제 및 상기 제3 유형의 접착제를 사용하여 상기 복수의 배터리 셀들에 접합되는 적어도 하나의 긴 면을 포함하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 유형의 접착제와 상기 제2 유형의 접착제는 동일한 유형의 접착제인, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 유형의 접착제는 고속-경화 접착제 및 상기 고속-경화 접착제보다 저속으로 경화하는 저속-경화 접착제를 포함하고, 상기 제1 유형의 접착제는 상기 저속-경화 접착제를 포함하는, 장치.
  6. 체결구들(fasteners) 없이 배터리 시스템을 조립하기 위한 방법으로서,
    제1 유형의 접착제를 캐리어 및 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 적용하는 단계 - 상기 캐리어는 상기 캐리어의 제1 면 상에 상기 복수의 배터리 셀들을 수용하도록 구성되는 복수의 리세스들(recesses)을 포함함 -;
    상기 복수의 배터리 셀들을 상기 캐리어의 각각의 리세스들 내에 위치시키는 단계 - 상기 제1 유형의 접착제는 상기 복수의 배터리 셀들을 상기 캐리어에 접합함 -;
    제2 유형의 접착제를 측벽의 측방향 표면 및 상기 복수의 배터리 셀들의 측면 중 적어도 하나에 적용하는 단계;
    상기 측벽의 상기 측방향 표면을 상기 복수의 배터리 셀들에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 제2 유형의 접착제는 상기 측벽을 상기 복수의 배터리 셀들의 상기 측면에 접합함 -;
    제3 유형의 접착제를 집전체 조립체 및 상기 캐리어 중 적어도 하나에 적용하는 단계;
    상기 집전체 조립체를 상기 캐리어의 제2 면에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 제3 유형의 접착제는 상기 집전체 조립체를 상기 캐리어에 접합함 -;
    제4 유형의 접착제를 상기 복수의 배터리 셀들 및 냉각 플레이트 중 적어도 하나에 적용하는 단계; 및
    상기 복수의 배터리 셀들을 상기 냉각 플레이트에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 제4 유형의 접착제는 상기 복수의 배터리 셀들을 상기 냉각 플레이트에 접합함 - 를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 유형의 접착제와 상기 제2 유형의 접착제는 동일한 유형의 접착제인, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2 유형의 접착제는 고속-경화 접착제 및 저속-경화 접착제를 포함하고, 상기 제1 유형의 접착제와 상기 저속-경화 접착제는 동일한 유형의 접착제인, 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    제5 유형의 접착제를 전단 벽(shear wall) 및 상기 측벽 중 적어도 하나에 적용하는 단계; 및
    상기 전단 벽을 상기 측벽에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 제5 유형의 접착제는 상기 복수의 배터리 셀들에 구조적 지지를 제공하기 위해 상기 전단 벽을 상기 측벽에 접합함 - 를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 단자 버스바(terminal busbar)를 상기 측벽에 접합하기 위해 제5 유형의 접착제를 적용하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 단자 버스바를 상기 측벽에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 적어도 하나의 단자 버스바는 상기 적어도 하나의 단자 버스바에 상기 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되도록 구성됨 - 를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 단자 버스바를 상기 냉각 플레이트에 접합하기 위해 제5 유형의 접착제를 적용하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 단자 버스바를 상기 냉각 플레이트에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 적어도 하나의 단자 버스바는 상기 적어도 하나의 단자 버스바에 상기 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되도록 구성됨 - 를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    버스바를 상기 측벽에 접합하기 위해 제5 유형의 접착제를 적용하는 단계; 및
    상기 버스바를 상기 측벽에 맞대어 위치시키는 단계 - 상기 버스바는 상기 집전체 조립체에 전기적으로 결합되도록 구성됨 - 를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제6항에 있어서, 상기 제1 유형의 접착제를 적용하는 단계는 상기 제4 유형의 접착제를 적용하는 단계 전에 발생하는, 방법.
  14. 제6항에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀들을 상기 캐리어의 각각의 리세스들 내에 위치시키는 단계는,
    상기 복수의 배터리 셀들을 측방향으로 배열하는 단계; 및
    상기 캐리어에 대해 말단에 있는 상기 복수의 배터리 셀들의 단부들이 실질적으로 상기 캐리어에 평행한 평면 내에 놓이도록 상기 복수의 배터리 셀들을 축방향으로 가압하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제6항에 있어서, 상기 제4 유형의 접착제는 상기 복수의 배터리 셀들과 상기 냉각 플레이트 사이에서 열 및 전단 응력을 전달하도록 구성되는, 방법.
  16. 제6항에 있어서, 상기 제1 유형의 접착제는 상기 캐리어와 상기 복수의 배터리 셀들 사이의 전기적 격리를 유지시키도록 구성되는, 방법.
  17. 제6항에 있어서, 상기 제2 유형의 접착제는 상기 복수의 배터리 셀들과 상기 측벽 사이에서 열 및 전단 응력을 전달하도록 구성되는, 방법.
  18. 장치로서,
    제1 복수의 배터리 셀들을 포함하는 제1 배터리 서브모듈(battery submodule);
    제2 복수의 배터리 셀들을 포함하는 제2 배터리 서브모듈;
    상기 제1 복수의 배터리 셀들로부터 그리고 상기 제2 복수의 배터리 셀들로부터 열을 전달하도록 구성되는 냉각 플레이트;
    구조적 지지를 제공하도록 구성되는 전단 벽을 포함하고,
    상기 제1 배터리 서브모듈은 제1 유형의 접착제를 사용하여 상기 냉각 플레이트에 부착되고,
    상기 제2 배터리 서브모듈은 상기 제1 유형의 접착제를 사용하여 상기 냉각 플레이트에 부착되고,
    상기 전단 벽은 제2 유형의 접착제를 사용하여 상기 제1 배터리 서브모듈의 제1 측방향 표면에 그리고 상기 제2 배터리 서브모듈의 제2 측방향 표면에 부착되는, 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 배터리 서브모듈 및 상기 제2 배터리 서브모듈은 각각,
    상기 복수의 배터리 셀들에 접합되고 상기 복수의 배터리 셀들의 정렬을 유지시키도록 구성되는 캐리어;
    하나 이상의 버스들을 형성하기 위해 상기 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되는 집전체; 및
    상기 복수의 배터리 셀들에 접합되고 상기 장치에 구조적 지지를 제공하도록 구성되는 측벽을 추가로 포함하는, 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 결합되는 적어도 하나의 단자 버스바를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 단자 버스바는 제3 유형의 접착제를 사용하여 상기 냉각 플레이트에 부착되는, 장치.
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