KR20160050838A - 배터리 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 집합체; 및 상기 배터리 셀이 삽입될 수 있는 셀 슬롯을 구비하는 모듈 케이스;를 포함하며, 상기 셀 슬롯에 삽입된 배터리 셀과 모듈 케이스의 내측 면 사이에는 상기 배터리 셀과 모듈 케이스 상호간을 고정시키기 위한 접착층이 형성된다.

Description

배터리 모듈 및 그 제조 방법{Battery module and Method for manufacturing the same}
본 발명은 배터리 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 모듈 케이스의 케이싱 과정에서 접착제를 이용함으로써 조립 공정이 간소화된 배터리 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 복수의 배터리 셀로 이루어진 배터리 셀 집합체를 모듈 케이스로 케이싱 함으로써 구현되는 배터리 모듈은, 모듈 케이스의 케이싱을 위해 스크류 공정을 적용하고 있다.
그러나, 이러한 스크류 공정에 의하는 경우, 통상 수지 사출물로 이루어지는 상/하 모듈 케이스의 파손이 종종 발생되고, 조여졌던 스크류를 풀어 재작업을 하는 경우 이러한 파손의 위험은 더욱 증가되었다.
또한, 이러한 스크류 공정을 위해서는 스크류를 삽입하기 위한 별도의 공간이 필요하게 되는데, 에너지 밀도를 중시하는 이차전지 분야의 특수성을 고려할 때 이러한 공간의 낭비는 매우 큰 손실로 작용할 수 있다.
또한, 스크류 삽입의 경우 정교한 공정을 진행하더라도 어느정도의 공차가 발생할 수 밖에 없어 제품의 품질에도 영향을 미칠 수 있고, 원가의 상승 요인이 되기도 한다.
따라서, 배터리 모듈의 제조에 있어서, 생산성의 향상, 제품의 신뢰성 향상 등을 위해 좀 더 발전적인 케이스 조립구조를 갖는 배터리 모듈에 대한 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은, 상술한 기술적 과제를 고려하여 창안된 것으로서, 좀 더 발전적인 케이스 조립구조를 갖는 배터리 모듈을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 집합체; 및 상기 배터리 셀이 삽입될 수 있는 셀 슬롯을 구비하는 모듈 케이스;를 포함하며, 상기 셀 슬롯에 삽입된 배터리 셀과 모듈 케이스의 내측 면 사이에는 상기 배터리 셀과 모듈 케이스 상호간을 고정시키기 위한 접착층이 형성된다.
상기 모듈 케이스는, 상기 셀 집합체의 일 측을 수용하는 제1 모듈 케이스; 및 상기 셀 집합체의 타 측을 수용하는 제2 모듈 케이스; 를 포함할 수 있다.
상기 접착층은, UV 접착제로 이루어질 수 있다.
상기 모듈 케이스는, 적어도 상기 상기 접착층이 형성된 영역과 대응되는 영역이 투명하게 형성될 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 모듈 제조 방법으로서, (a) 상기 셀 집합체 및 모듈 케이스를 준비하는 단계; (b) 상기 셀 슬롯의 내측면에 접착제를 도포하는 단계; 및 (c) 상기 모듈 케이스를 이용하여 셀 집합체를 케이싱 하는 단계; 를 포함한다.
또한, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 모듈 제조 방법으로서, (a) 상기 셀 집합체 및 모듈 케이스를 준비하는 단계; (b) 상기 셀 슬롯의 내측면에 UV 접착제를 도포하는 단계; (c) 상기 모듈 케이스를 이용하여 셀 집합체를 케이싱 하는 단계; 및 (d) 상기 접착층에 UV를 조사하여 UV 접착제를 경화시키는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈의 조립 공정이 간소화 되어 생산성의 향상을 가져올 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제품의 조립 과정에서 제품의 파손 위험이 감소하고, 또한 제품이 진동과 충격에 더욱 강해지는 등의 품질 향상을 가져올 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 셀 집합체(110) 및 셀 집합체를 수용하는 모듈 케이스(120,130)를 포함한다.
상기 셀 집합체(110)는 복수의 배터리 셀(111)들이 적층되되, 상호 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결되어 구현된 것이다.
이러한 셀 집합체(110)를 이루는 배터리 셀(111)로는 전극 조립체를 파우치 외장제로 케이싱 하여 구현되는 파우치 타입의 배터리 셀이 적용될 수 있으며, 다만 이로써 본 발명에 적용되는 배터리 셀(111)의 종류를 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 셀 집합체(110)는, 복수의 배터리 셀(111)이 외부 부품 또는 디바이스와 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 연결단자(112)를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 연결단자(112)는, 예를 들어, 복수의 배터리 셀(110)들 중 적층체의 최 외각에 위치하는 배터리 셀(110)에 구비된 전극 리드와 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 다만, 이로써 연결단자(112)와 배터리 셀(110) 사이의 전기적 연결 방식이 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 모듈 케이스는 제1 모듈 케이스(120) 및 제2 모듈 케이스(130)를 포함한다. 즉, 상기 셀 집합체(110)에 대한 케이싱은 셀 집합체(110)의 연결단자(112)가 구비된 측면을 제외한 일 측을 감싸는 제1 모듈 케이스(120) 및 제1 모듈 케이스(120)와는 반대 편인 타 측을 감싸는 제2 모듈 케이스(130)에 의해 이루어진다.
상기 케이싱에 의해 셀 집합체(110)는 연결단자(112)가 외부로 노출되도록 모듈 케이스(120,130) 내에 수용된다.
상기 모듈 케이스(120,130)는 셀 집합체(110)를 이루는 각각의 배터리 셀(111)이 삽입될 수 있도록 수용 공간을 제공하는 셀 슬롯을 구비한다. 이러한 셀 슬롯은, 예를 들어, 모듈 케이스(120,130)의 내측 바닥 면에 형성되어 공간을 구획하는 복수의 리브(131)에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 리브(131)는 배터리 셀(111)의 길이 방향을 따라 연장된 형태를 갖는다.
본 발명이 도면에서는 제2 모듈 케이스(130)에 형성된 리브(131) 및 그에 따라 제2 모듈 케이스(130)의 내측 면 상에 형성되는 셀 슬롯만이 도시되어 있으나, 이는 도면 도시상의 편의에 따른 것일 뿐이며, 제1 모듈 케이스(120)의 내측의 바닥 면 상에도 상응하는 형태의 리브가 구비되어 있고, 이에 따라 셀 슬롯이 형성되어 있는 것이다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 셀 집합체(110)와 모듈 케이스(120,130) 상호 간의 접합은 접착제에 의해 이루어지게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 모듈 케이스(120,130) 상호 간의 결합을 위해 별도의 체결 수단(볼트, 너트, 스크류 등) 및 체결에 필요한 별도의 체결 공간이 요구되지 않는 구조를 갖는다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)에 있어서, 셀 슬롯 내에는 접착제가 도포되며, 이로써 셀 슬롯에 삽입된 배터리 셀(111)과 모듈 케이스(120,130)의 내측 면 사이에는 배터리 셀(111)과 모듈 케이스(120,130) 상호 간을 고정시키는 접착 층이 형성된다.
한편, 상기 접착 층을 이루는 접착제로는 도포 후 비교적 짧은 시간 내에 굳어져 접착력을 발휘하는 접착제가 이용될 수도 있으나, 공정의 편의성을 고려하여 원하는 타이밍에 접착이 이루어질 수 있도록 UV 접착제가 이용될 수도 있다.
이처럼, 상기 접착 층을 이루는 접착제로서 UV 접착제가 이용되는 경우, 모듈 케이스(120,130)는 적어도 일부가 투명 재질로 이루어지는 것이 유리할 수 있다.
즉, 셀 집합체(110) 및 모듈 케이스(120,130)를 제작/준비하여 모듈 케이스(120,130)의 셀 슬롯 내에 접착제를 도포하고 케이싱을 완료한 다음 접착력이 발휘되도록 하기 위해서는, UV 접착제로 이루어진 접착 층에 UV 조사를 해야 하는데, 이를 위해서는 모듈 케이스(120,130) 중에서 적어도 접착 층이 형성된 영역과 대응되는 영역은 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직한 것이다.
다음은, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 나타내는 공정도이고, 도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, (a) 셀 집합체/모듈 케이스를 준비하는 단계; (b) 모듈 케이스의 셀 슬롯의 내측 면에 접착제를 도포하는 단계; 및 (c) 셀 집합체를 이루는 각각의 배터리 셀들이 셀 슬롯 내에 삽입되도록 모듈 케이스를 이용하여 셀 집합체를 케이싱 하는 단계; 를 포함한다.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, (a) 셀 집합체/모듈 케이스를 준비하는 단계; (b) 모듈 케이스의 셀 슬롯 내측 면에 UV 접착제를 도포하는 단계; (c) 셀 집합체를 이루는 각각의 배터리 셀들이 셀 슬롯 내에 삽입되도록 모듈 케이스를 이용하여 케이싱 하는 단계; 및 (d) 접착제로 이루어진 접착 층에 UV를 조사하여 UV 접착제를 경화시키는 단계; 를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리 모듈(100)의 제조를 위한 케이싱 공정에 있어서, 한 쌍의 모듈 케이스(120,130) 상호 간의 결합이 스크류 공정 등에 의하지 않고, 접착제에 의해 이루어짐으로써 불필요한 체결 공간이 발생되는 것을 방지함으로써 에너지 밀도 향상에 기여할 수 있고, 또한 조립 공정이 간소화 됨으로써 생산성의 향상 역시 가져올 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 배터리 모듈
110: 셀 집합체
111: 배터리 셀
112: 연결 단자
120: 제1 모듈 케이스
130: 제2 모듈 케이스
131: 리브

Claims (6)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 집합체; 및
    상기 배터리 셀이 삽입될 수 있는 셀 슬롯을 구비하는 모듈 케이스;를 포함하며,
    상기 셀 슬롯에 삽입된 배터리 셀과 모듈 케이스의 내측 면 사이에는 상기 배터리 셀과 모듈 케이스 상호간을 고정시키기 위한 접착층이 형성된 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    상기 셀 집합체의 일 측을 수용하는 제1 모듈 케이스; 및
    상기 셀 집합체의 타 측을 수용하는 제2 모듈 케이스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은,
    UV 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    적어도 상기 상기 접착층이 형성된 영역과 대응되는 영역이 투명한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 따른 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 모듈 제조 방법으로서,
    (a) 상기 셀 집합체 및 모듈 케이스를 준비하는 단계;
    (b) 상기 셀 슬롯의 내측면에 접착제를 도포하는 단계; 및
    (c) 상기 모듈 케이스를 이용하여 셀 집합체를 케이싱 하는 단계; 를 포함하는 배터리 모듈 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 모듈 제조 방법으로서,
    (a) 상기 셀 집합체 및 모듈 케이스를 준비하는 단계;
    (b) 상기 셀 슬롯의 내측면에 UV 접착제를 도포하는 단계;
    (c) 상기 모듈 케이스를 이용하여 셀 집합체를 케이싱 하는 단계; 및
    (d) 상기 접착층에 UV를 조사하여 UV 접착제를 경화시키는 단계; 를 포함하는 배터리 모듈 제조 방법.
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