KR102910518B1 - 전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

전지 모듈 및 그 제조 방법

Info

Publication number
KR102910518B1
KR102910518B1 KR1020190155889A KR20190155889A KR102910518B1 KR 102910518 B1 KR102910518 B1 KR 102910518B1 KR 1020190155889 A KR1020190155889 A KR 1020190155889A KR 20190155889 A KR20190155889 A KR 20190155889A KR 102910518 B1 KR102910518 B1 KR 102910518B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
cell assembly
battery
frame
module
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.)
Active
Application number
KR1020190155889A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210066527A (ko
Inventor
서경호
주재현
윤지수
강다훈
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020190155889A priority Critical patent/KR102910518B1/ko
Publication of KR20210066527A publication Critical patent/KR20210066527A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102910518B1 publication Critical patent/KR102910518B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01M50/20—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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • 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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • 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
    • 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)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이, 나란하게 서로 인접하여 적층된 전지 셀 조립체, 상기 전지 셀 조립체의 상면을 덮는 탑 프레임과, 상기 탑 프레임에 결합되어 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮는 버스바 프레임을 포함하는 버스바 프레임 조립체, 상기 전지 셀 조립체와 상기 버스바 프레임 조립체를 수납하는 사각 관 형상의 모듈 프레임, 상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 조립체의 하면 사이에 위치하는 열전도성 수지층, 및 상기 전지 셀 조립체의 하면에 부착되어 위치하고, 상기 열전도성 수지층의 양측 가장자리에 배치되는 바텀 패드를 포함한다.

Description

전지 모듈 및 그 제조 방법{BATTERY MODULE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 전지 모듈의 조립 과정에서 전지 셀의 손상을 방지할 수 있는 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.
이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전기, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.
휴대폰, 카메라 등의 소형 디바이스에는 하나의 전지 셀이 팩킹되어 있는 소형 전지팩이 사용되나, 노트북, 전기 자동차 등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지팩이 팩킹되어 있는 중형 또는 대형 전지팩이 사용되고 있다. 따라서, 상기 전지 팩에 포함되는 전지 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수개의 전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지 셀로 이루어지는 전지 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 상기 전지 팩에 포함되는 전지 모듈의 개수, 또는 전지 모듈에 포함되는 전지 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이렇게 설정된 전지 모듈은 상호 적층되는 복수 개의 전지 셀들 및 상기 복수 개의 전지 셀들의 전극 리드들을 전기적으로 연결하는 버스바 조립체를 포함하여 구성된다.
버스바 프레임 조립체는 버스바와 버스바 프레임이 결합된 구조 및 이러한 버스바 프레임과, 전지 셀들의 상면을 덮는 탑 프레임이 조립된 구성을 갖는다. 그런데 버스바 프레임과 탑 프레임이 결합된 상태에서 회동하여 전지 셀 조립체에 결합하는 경우, 회동 과정에서 버스바 프레임의 형태 또는 이에 부착된 구성 등에 의해 전지 셀이 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있는바, 이러한 문제들을 방지할 수 있는 구조의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버스바 프레임 조립체에서 버스바 프레임이 회동하여 전지 셀 조립체와 결합할 때, 전지 셀의 손상을 방지할 수 있는 전지 모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이, 나란하게 서로 인접하여 적층된 전지 셀 조립체, 상기 전지 셀 조립체의 상면을 덮는 탑 프레임과, 상기 탑 프레임에 결합되어 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮는 버스바 프레임을 포함하는 버스바 프레임 조립체, 상기 전지 셀 조립체와 상기 버스바 프레임 조립체를 수납하는 사각 관 형상의 모듈 프레임, 상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 조립체의 하면 사이에 위치하는 열전도성 수지층, 및 상기 전지 셀 조립체의 하면에 부착되어 위치하고, 상기 열전도성 수지층의 양측 가장자리에 배치되는 바텀 패드를 포함한다.
상기 버스바 프레임은, 상기 버스바 프레임의 하단부로부터 상기 전지 셀조립체의 하면을 따라 연장되어 돌출되고, 상기 바텀 패드를 덮는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 전지 셀 조립체는 상기 복수의 전지 셀로부터 각각 돌출된 셀 테라스 및 상기 셀 테라스로부터 돌출된 전극 리드를 더욱 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 탑 프레임에 회동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 바텀 패드의 두께는, 상기 열전도성 수지층의 두께와 같거나 그보다 클 수 있다.
상기 바텀 패드는, 상기 전지 셀 조립체의 하면의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치된 막대 형상일 수 있다.
상기 전지 셀 조립체의 양 측면과, 상기 모듈 프레임 사이에 배치되는 팽창 제어 패드를 더욱 포함할 수 있다.
상기 바텀 패드는 탄성을 갖는 패드부와, 상기 패드부를 상기 전지 셀 조립체의 하면에 부착시키는 양면 테이프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법은 복수의 전지 셀이, 나란하게 서로 인접하여 적층된 전지 셀 조립체를 제조하는 단계, 상기 전지 셀 조립체의 하면에, 상기 전지 셀 조립체의 하면의 길이 방향의 양측 가장자리에 상기 전지 셀 조립체의 하면의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치된 막대 형상의 바텀 패드를 부착하는 단계, 상기 전지 셀 조립체의 상면을 덮는 탑 프레임과, 상기 탑 프레임에 회동 가능하게 결합된 버스바 프레임을 포함하는 버스바 프레임 조립체를 상기 전지 셀 조립체의 상면에 배치하는 단계, 상기 버스바 프레임을 회동하여 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮도록 결합하는 단계를 포함한다.
상기 전지 셀 조립체와 상기 버스바 프레임 조립체의 결합체를, 사각 관 형상의 모듈 프레임 내에 삽입하는 단계, 및 상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 조립체 사이에서, 상기 바텀 패드들 사이에 형성된 공간 내에 열전도성 수지를 주입하고 경화하여 열전도성 수지층을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 전지 셀 조립체는 상기 복수의 전지 셀로부터 각각 돌출된 셀 테라스 및 상기 셀 테라스로부터 돌출된 전극 리드를 더욱 포함하고, 상기 버스바 프레임은, 상기 버스바 프레임의 하단부로부터 상기 전지 셀조립체의 하면을 따라 연장되어 돌출되고, 상기 바텀 패드를 덮는 연장부를 포함하며, 상기 버스바 프레임이 회동하여 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮도록 결합할 때, 상기 연장부와 상기 전극 리드 간의 간섭이 발생하지 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은, 상기한 적어도 하나의 전지 모듈, 및 상기 적어도 하나의 전지 모듈을 패키징하는 팩 케이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상기한 적어도 하나의 전지 팩을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 버스바 프레임 조립체의 버스바 프레임을 회동하여 전지 셀 조립체와 결합하는 과정에서 전지 셀의 손상을 방지할 수 있는 전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈이 분해된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈이 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 도시된 구성 중 전지 셀 조립체를 180도 뒤집은 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 IV-IV'선을 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에서 버스바 프레임을 회동하여 결합하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에서 버스바 프레임 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 종래 전지 모듈에 있어서 도 6에 대응하는 버스바 프레임 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에"있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈이 분해된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈이 결합된 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 도시된 구성 중 전지 셀 조립체를 180도 뒤집은 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 IV-IV'선을 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지 셀이 적층된 전지 셀 조립체(110), 상기 전지 셀 조립체(110)에 결합된 탑 프레임(500)과 버스바 프레임(300), 및 전지 셀 조립체(110), 탑 프레임(500)과 버스바 프레임(300)이 수납되는 모듈 프레임(200)을 포함하여 구성된다.
상기 전지 셀 조립체(110)는 복수의 전지 셀을 포함하는 이차 전지의 집합체이다. 전지 셀 조립체(110)는 복수의 전지 셀을 포함할 수 있고, 각각의 전지 셀은 전극 리드(112)를 포함한다. 전지 셀은 판상 형태를 갖는 파우치형 전지 셀일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전극 리드(112)는 양극 리드 또는 음극 리드이며, 각 전지 셀의 전극 리드(112)는 단부가 한쪽 방향으로 구부러질 수 있고, 이에 의해 인접한 다른 전지 셀이 갖는 전극 리드의 단부와 맞닿을 수 있다. 서로 맞닿은 2개의 전극 리드(112)는 서로 용접 등을 통해 고정될 수 있고, 이를 통해 전지 셀 조립체(110) 내부의 전지 셀 간의 전기적 연결이 이루어질 수 있다. 전극 리드(112)는 전지 셀의 파우치로부터 연장 형성된 셀 테라스(111)로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
복수의 전지 셀은 전극 리드(112)들이 일측 방향으로 정렬되도록 수직 적층되어 전지 셀 조립체(110)를 이룬다. 일측 방향으로 정렬된 전극 리드(112) 들은 전지 셀 조립체(110)를 커버하도록 배치되는 버스바 프레임(300)에 고정된 버스바와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 버스바 프레임(300)은 절연체로 이루어져 전지 셀 조립체(110)로부터 인출되는 전극 리드(112)들이 통과할 수 있는 리드 슬롯을 포함하며, 버스바는 전지 셀 조립체(110)의 전극 리드(112)를 전기적으로 연결할 수 있다.
버스바 프레임(300)에는 그 밖에 각종 전장 부품들이 부착될 수 있다. 일례로 ICB (Internal Circuit Board) 및 BMS (Battery Management System) 등이 구비될 수 있으며, 상기 ICB 및 BMS 보드 등의 전장 부품들은 상기 복수 개의 전지 셀들과 전기적으로 연결될 수 있다.
탑 프레임(500)은 전지 셀 조립체(110)의 상부에 위치하며, 그 양쪽 측면에서 버스바 프레임(300)이 회동 가능하게 결합된다. 이 때 버스바는 버스바 프레임(300)에 장착되고, 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)은 탑 프레임(500)의 길이 방향을 따라 상단에 배치될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판은 버스바와 전기적으로 연결되므로 이를 통해 전지 셀의 과전압 및 과전류 등의 센싱이 가능하며, 그 일단에 커넥터가 연결되어 전압 센싱 및 온도 센싱과 관련한 신호를 전지 모듈(100) 외부에 마련된 제어기로 송수신 할 수 있다.
버스바 프레임(300)은 하단부로부터 전지 셀 조립체(110)의 하면을 따라 연장되어 돌출된 연장부(310)를 포함한다. 이에 의해, 도 1의 버스바 프레임(300)의 측면 형상이 L자형을 이룰 수 있다. 연장부(310)를 포함하는 것에 의해, 강성이 취약한 전지 셀 조립체(110)의 모서리 부분을 보호하여, 전지 셀 조립체(110)의 모서리 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전지 셀 조립체(110)의 상면에 탑 프레임(500)을 배치하고, 버스바 프레임(300)을 회동하여 전극 리드(112)가 형성된 전지 셀 조립체(110)의 측면에 결합한다. 이러한 결합체는 전지 셀 조립체(110)의 길이 방향으로 개방된 적어도 하나의 개구를 가지고, 전지 셀 조립체(110)의 적어도 4개의 면을 감싸는 4개의 플레이트를 포함하여 사각 관 형태를 갖는 모듈 프레임(200) 내에 수용된다. 이 때, 상기 버스바 프레임(300)은 상기 개구를 통해 노출되고, 개구는 버스바 프레임(300)을 통해 전극 리드(112)를 외부와 전기적으로 연결하는 구성을 포함하는 엔드 플레이트(600)에 의해 덮일 수 있다.
전지 셀 조립체(110)의 하면과 모듈 프레임(200)의 하면 사이에는, 열전도성 수지층(800)이 위치한다. 열전도성 수지층(800)는 전지 셀 조립체(110)로부터 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있도록 열 전도 물질로 이루어지며, 예를 들면 써멀 레진으로 구성될 수 있다. 이러한 써멀 레진의 예로는 실리콘, 우레탄, 에폭시 등을 들 수 있다. 또한 열전도성 수지층(800)은 이와 같이 발생한 열을 전디 모듈(100)의 바닥으로 전달하는 역할과 함께 전지 셀 조립체(110)를 전지 모듈(100) 내에서 고정하는 역할을 수행할 수 있다.
열전도성 수지층(800)은 모듈 프레임(200)의 하면에 형성된 홀 등을 통해 액체 상태로 주입된 열전도성 수지를 경화시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 이 때, 주액되는 열전도성 수지를 원하는 영역 내에 위치시키고 그 흐름이 특정 영역을 넘어가지 않도록 댐 역할을 하기 위해, 바텀 패드(400)를 구비할 수 있다. 바텀 패드(400)는 도 3에 도시한 바와 같이, 전지 셀 조립체(110)의 하면의 길이 방향에 대해 수직인 방향으로 배치된 막대 형상을 가질 수 있다. 즉, 전극 리드(112)가 돌출되어 있는 양 단부에 대응하여 형성됨으로써, 열전도성 수지가 전극 리드(112) 측으로 넘치지 않도록 방지하는 역할을 할 수 있다. 바텀 패드(400) 탄성을 갖는 패드부와, 상기 패드부를 상기 전지 셀 조립체의 하면에 부착시키는 양면 테이프를 포함할 수 있다. 또한 바텀 패드(400)의 두께는, 형성하고자 하는 열전도성 수지층(800)의 두께와 같거나, 그보다 클 수 있다.
한편, 바텀 패드(400)가 형성되지 않은 가장자리, 즉 전지 셀 조립체(110)의 하면의 길이 방향에 대해 평행한 가장자리는 모듈 프레임(200)에 의해 막혀있기 때문에, 별도의 패드를 추가하지 않더라도 열전도성 수지의 흐름을 제어할 수 있겠으나, 필요에 따라서는 추가의 패드를 구비하거나, 또는 후술의 팽창 제어 패드(700)를 활용하여 열전도성 수지의 흐름을 제어하는 것이 가능하며, 특별히 한정되지는 않는다.
바텀 패드(400)는 도 4에 도시한 바와 같이 버스바 프레임(300)의 연장부(310)에 의해 덮일 수 있다. 즉, 버스바 프레임(300)의 연장부(310)에 형성되는 것이 아니라, 바텀 패드(400) 자체가 양면 테이프 또는 접착제 등의 구성에 의해 전지 셀 조립체(110)의 하면에 부착되고, 이후 버스바 프레임(300)의 회동에 의해 버스바 프레임(300)이 전지 셀 조립체(110)의 측면에 결합하는 과정에서, 연장부(310)가 바텀 패드(400)를 덮도록 형성된다. 이에 의해, 조립 과정에서 전지 셀이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전지 셀 조립체(110)의 측면과 모듈 프레임(200) 사이에는 팽창 제어 패드(700)가 구비될 수 있다. 팽창 제어 패드(700)전지 셀이 팽창할 경우 압축되어 완충 작용을 하는 것에 의해 셀 스웰링을 제어할 수 있고, 따라서 전지 셀의 팽창에 따른 전지 셀 및 모듈 프레임(200)의 손상을 방지할 수 있다. 이를 위해, 팽창 제어 패드(700)는, 폴리우레탄(PU) 또는 EDPM(Ethlene PropyleneDiene Monomer) 등과 같은 소프트한 탄성 재질을 포함하는 소재를 포함할 수 있다. 이를 소재는 진동에 대한 흡수성 및 압축에 의한 반발력이 우수하기 때문에, 복수의 전지 셀에 셀 스웰링 현상이 발생하더라도 우수한 치수 안정성을 갖는 전지 모듈(100)을 제공할 수 있도록 가이드할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 7을 참조하여 본 발명의 구성에 의해 얻을 수 있는 효과를 보다 상세히 설명함과 아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에서 버스바 프레임을 회동하여 결합하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에서 버스바 프레임 부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 7은 종래 전지 모듈에 있어서 도 6에 대응하는 버스바 프레임 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 모듈(100)을 제조하기 위하여, 먼저, 복수의 전지 셀을 적층하고 전극 리드(112)로 연결하여 전지 셀 조립체(110)를 형성한다. 다음으로, 전지 셀 조립체(110)의 하면에, 바텀 패드(400)를 부착한다. 앞서 설명한 바와 같이 바텀 패드(400)는 전극 리드(112)가 돌출되어 있는 양 단부에 대응하여, 전지 셀 조립체(110)의 하면의 길이 방향에 대해 수직인 방향으로 배치된 막대 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
이어서, 버스바 프레임(300)이 탑 프레임(500)에 대해 회동 가능하게 결합된 상태에서 버스바 프레임 조립체를 전지 셀 조립체(110)의 상면에 배치하고, 이 상태에서 버스바 프레임(300)을 회동하여 전지 셀 조립체(110)의 전극 리드(112)가 배치된 측면과 결합시킨다. 이 때, 버스바 프레임(300)의 연장부(310)에는 바텀 패드가 부착되어 있지 않고, 이미 전지 셀 조립체(110)의 하면에 바텀 패드(400)가 부착되어 있기 때문에, 회동 과정에서 셀 테라스(111)와 간섭하는 부분이 발생하지 않아, 전지 셀의 손상을 방지할 수 있다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래에는 조립의 편의성 등을 이유로 버스바 프레임(300)의 연장부(310)에 바텀 패드(400)가 부착된 상태에서 버스바 프레임(300)의 회동 결합 공정을 진행하였다. 그러나, 이 경우 바텀 패드(400)와 셀 테라스(111) 하단부 간에 간섭이 발생하여, 바텀 패드(400) 및 셀 테라스(111)의 손상이 발생하였다. 이 때문에, 전지 셀의 손상이 발생할 뿐만 아니라, 바텀 패드(400)의 손상으로 후속의 열전도성 수지 주액 공정에서 열전도성 수지의 흐름을 효과적으로 제어할 수 없어서, 수지 재료의 낭비 및 전지 모듈 전체의 중량 증가 등의 문제가 발생하였다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전지 셀 조립체(110)의 하면에, 미리 정해진 치수에 맞춰 바텀 패드(400)가 부착된 상태에서 버스바 프레임(300)을 결합하기 때문에, 셀 테라스(111)와 간섭하는 부분의 제거를 통해 셀 테라스(111)의 손상을 방지하는 것은 물론, 바텀 패드(400)의 손상을 방지하고, 보다 정밀한 위치에 바텀 패드(400)를 부착하는 것이 가능하기 때문에, 열전도성 수지층(800) 형성시에도 열전도성 수지의 흐름을 효과적으로 제어할 수 있다.
이어서, 얻어진 전지 셀 조립체(110)와, 버스바 프레임(300)의 결합체를 모듈 프레임(200) 내에 삽입한다. 그리고 나서, 모듈 프레임(200) 전체를 180도 회전하여 모듈 프레임(200)의 하면이 중력 방향에서 상부를 향하도록 한 후, 모듈 프레임(200)의 하면에 형성된 홀을 통해 열전도성 수지를 주입한다. 이러한 주입 공정에서, 바텀 패드(400)에 의해 제어된 공간 내에만 열전도성 수지가 주입될 수 있다. 액상으로 주입된 열전도성 수지는 주입이 완료되어 자연 경화되는 것에 의해 열전도성 수지층(800)으로 완성될 수 있다.
이상과 같이, 바텀 패드(400)가 버스바 프레임(300)의 연장부(310)가 아닌 전지 셀 조립체(110)의 하면에 부착되는 것에 의해, 버스바 프레임(300)의 조립 과정에서 전지 셀 및 바텀 패드(400)가 손상되는 것을 방지하여, 공정 신뢰성을 향상시키고, 바텀 패드(400)에 의해 열전도성 수지의 흐름을 효과적으로 제어한 전지 모듈(100)의 제조 방법을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지 셀 조립체
200: 모듈 프레임
300: 버스바 프레임
400: 바텀 패드

Claims (12)

  1. 복수의 전지 셀이, 나란하게 서로 인접하여 적층된 전지 셀 조립체;
    상기 전지 셀 조립체의 상면을 덮는 탑 프레임과, 상기 탑 프레임에 결합되어 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮는 버스바 프레임을 포함하는 버스바 프레임 조립체;
    상기 전지 셀 조립체와 상기 버스바 프레임 조립체를 수납하는 사각 관 형상의 모듈 프레임;
    상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 조립체의 하면 사이에 위치하는 열전도성 수지층; 및
    상기 전지 셀 조립체의 하면에 부착되어 위치하고, 상기 열전도성 수지층의 양측 가장자리에 배치되는 바텀 패드를 포함하고,
    상기 버스바 프레임은, 상기 버스바 프레임의 하단부로부터 상기 전지 셀조립체의 하면을 따라 연장되어 돌출되고, 상기 바텀 패드를 덮는 연장부를 포함하는 전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 전지 셀 조립체는 상기 복수의 전지 셀로부터 각각 돌출된 셀 테라스 및 상기 셀 테라스로부터 돌출된 전극 리드를 더욱 포함하고,
    상기 버스바 프레임은 상기 탑 프레임에 회동 가능하게 결합되는 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 바텀 패드의 두께는, 상기 열전도성 수지층의 두께와 같거나 그보다 큰 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 바텀 패드는, 상기 전지 셀 조립체의 하면의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치된 막대 형상인 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 전지 셀 조립체의 양 측면과, 상기 모듈 프레임 사이에 배치되는 팽창 제어 패드를 더욱 포함하는 전지 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 바텀 패드는 탄성을 갖는 패드부와, 상기 패드부를 상기 전지 셀 조립체의 하면에 부착시키는 양면 테이프를 포함하는 전지 모듈.
  8. 복수의 전지 셀이, 나란하게 서로 인접하여 적층된 전지 셀 조립체를 제조하는 단계;
    상기 전지 셀 조립체의 하면에, 상기 전지 셀 조립체의 하면의 길이 방향의 양측 가장자리에 상기 전지 셀 조립체의 하면의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치된 막대 형상의 바텀 패드를 부착하는 단계;
    상기 전지 셀 조립체의 상면을 덮는 탑 프레임과, 상기 탑 프레임에 회동 가능하게 결합된 버스바 프레임을 포함하는 버스바 프레임 조립체를 상기 전지 셀 조립체의 상면에 배치하는 단계;
    상기 버스바 프레임을 회동하여 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮도록 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 전지 셀 조립체는 상기 복수의 전지 셀로부터 각각 돌출된 셀 테라스 및 상기 셀 테라스로부터 돌출된 전극 리드를 더욱 포함하고,
    상기 버스바 프레임은, 상기 버스바 프레임의 하단부로부터 상기 전지 셀조립체의 하면을 따라 연장되어 돌출되고, 상기 바텀 패드를 덮는 연장부를 포함하며,
    상기 버스바 프레임이 회동하여 상기 전지 셀 조립체의 측면을 덮도록 결합할 때, 상기 연장부와 상기 전극 리드 간의 간섭이 발생하지 않는 전지 모듈의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 전지 셀 조립체와 상기 버스바 프레임 조립체의 결합체를, 사각 관 형상의 모듈 프레임 내에 삽입하는 단계; 및
    상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 조립체 사이에서, 상기 바텀 패드들 사이에 형성된 공간 내에 열전도성 수지를 주입하고 경화하여 열전도성 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 전지 모듈, 및
    상기 적어도 하나의 전지 모듈을 패키징하는 팩 케이스
    를 포함하는 전지 팩.
  12. 제11항에 따른 적어도 하나의 전지 팩을 포함하는 디바이스.
KR1020190155889A 2019-11-28 2019-11-28 전지 모듈 및 그 제조 방법 Active KR102910518B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190155889A KR102910518B1 (ko) 2019-11-28 2019-11-28 전지 모듈 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190155889A KR102910518B1 (ko) 2019-11-28 2019-11-28 전지 모듈 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210066527A KR20210066527A (ko) 2021-06-07
KR102910518B1 true KR102910518B1 (ko) 2026-01-08

Family

ID=76374639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190155889A Active KR102910518B1 (ko) 2019-11-28 2019-11-28 전지 모듈 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102910518B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220081028A (ko) * 2020-12-08 2022-06-15 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
JP7724868B2 (ja) * 2021-11-26 2025-08-18 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及びエネルギー貯蔵装置
KR102433321B1 (ko) * 2022-03-07 2022-08-19 덕양산업 주식회사 접철식 커버구조를 갖는 배터리모듈

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090250104A1 (en) * 2005-10-21 2009-10-08 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-Sensitized Photoelectric Conversion Device and Method for Manufacturing Same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102128588B1 (ko) * 2017-12-26 2020-07-08 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈 및 이의 제조 방법
KR102340898B1 (ko) * 2018-03-30 2021-12-16 주식회사 엘지에너지솔루션 조립성이 향상된 버스바 프레임을 구비한 배터리 모듈

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090250104A1 (en) * 2005-10-21 2009-10-08 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-Sensitized Photoelectric Conversion Device and Method for Manufacturing Same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210066527A (ko) 2021-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102625202B1 (ko) 배터리 모듈
KR102918965B1 (ko) 배터리 모듈
KR102839344B1 (ko) 배터리 모듈
KR102814054B1 (ko) 배터리 모듈
KR102698904B1 (ko) 절연 구조가 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102722638B1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR102892936B1 (ko) 전지 모듈
KR102879667B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
CN113678302B (zh) 电池模块
KR102860574B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102910518B1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR20220014160A (ko) 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈
CN113178656B (zh) 电池模组
KR102573133B1 (ko) 충격 흡수 구조를 갖는 커넥터를 포함하는 전지 모듈
KR20170092246A (ko) 열가소성 수지에 의한 고정 구조를 포함하는 전지팩의 제조방법 및 제조장치
EP3961792A1 (en) Battery module and battery pack including same
KR20210113899A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102920620B1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR102890288B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20240413455A1 (en) Systems and Methods for Lithium-Ion Battery Durability
KR102839460B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102910004B1 (ko) 배터리 모듈
KR102888269B1 (ko) 배터리 모듈
EP4597692A1 (en) Battery module and method for manufacturing same
KR20250002998A (ko) 배터리 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

R19-X000 Request for party data change rejected

St.27 status event code: A-3-3-R10-R19-oth-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

D22 Grant of ip right intended

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-1-2-D10-D22-EXM-PE0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

F11 Ip right granted following substantive examination

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-4-F10-F11-EXM-PR0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-2-U10-U11-OTH-PR1002 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

Q13 Ip right document published

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-Q10-Q13-NAP-PG1601 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)