KR20180113357A - Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use - Google Patents

Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use Download PDF

Info

Publication number
KR20180113357A
KR20180113357A KR1020170044783A KR20170044783A KR20180113357A KR 20180113357 A KR20180113357 A KR 20180113357A KR 1020170044783 A KR1020170044783 A KR 1020170044783A KR 20170044783 A KR20170044783 A KR 20170044783A KR 20180113357 A KR20180113357 A KR 20180113357A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery module
compression spring
holes
cartridge
Prior art date
Application number
KR1020170044783A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102253784B1 (en
Inventor
박상호
이강원
김보현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170044783A priority Critical patent/KR102253784B1/en
Publication of KR20180113357A publication Critical patent/KR20180113357A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102253784B1 publication Critical patent/KR102253784B1/en

Links

Images

Classifications

    • H01M2/1072
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H01M2/1022
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/12
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

The present invention provides a battery module having a structure in which a first end plate and a second end plate are supported by a top end and a bottom end of a module stack in which a plurality of cell modules having a battery cell mounted on a cartridge are stacked. The edges of the first and second end plates are provided with first through holes on which compression springs are mounted. In the cartridge, second through holes are formed at positions communicating with the first through holes. A rod-shaped fastening member is continuously inserted into the first through holes and the second through holes and is coupled to a bolt. The module stack and the first and second end plates are integrally combined in a shape passing through a compression spring mounted on the first through holes. When the volume of the battery cells expands in the module stack, the compression spring is elastically deformed to offset an increase in the thickness of the module stack in the stacking direction.

Description

장시간 사용에 대한 구조적 안정성이 향상된 전지모듈 {Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module having improved structural stability against long-

본 발명은 장시간 사용에 대한 구조적 안정성이 향상된 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module with improved structural stability for prolonged use.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been extensively used as an energy source or an auxiliary power device for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 보조 전력장치 또는 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용된다.In small mobile devices, one or two or fewer battery cells are used per device, whereas a middle or large type device such as an auxiliary power device or an automobile is used with a battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a high output large capacity .

전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the battery module is preferably made as small in size and weight as possible, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, or the like, which can be filled with a high degree of integration and has a small weight to capacity, is mainly used as a battery cell (unit cell) of a middle- or large- . In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.

전지모듈은 단독으로도 사용이 가능하지만, 둘 이상을 조합하여 전지팩을 구성할 수도 있는데, 이 경우 각각의 전지모듈은 균일한 치수로 제작되는 것이 중요하다. Although the battery module can be used alone, it is also possible to construct a battery pack by combining two or more of them. In this case, it is important that each battery module is manufactured in a uniform size.

각각의 전지모듈이 균일한 치수를 갖지 못하는 경우, 즉, 치수 안정성이 유지되지 않으면 외부로부터 강한 충격이나 진동이 가해질 경우, 전지팩의 내부에서 전지모듈이 고정되지 않아 전지팩의 내구성 또는 안전성 등에 문제를 일으킬 수 있다.In the case where each battery module does not have a uniform dimension, that is, if dimensional stability is not maintained, when a strong shock or vibration is applied from the outside, the battery module is not fixed inside the battery pack, ≪ / RTI >

이러한 치수 안정성이 유지된다면, 각 치수에 맞도록 구성하여 외부 충격 또는 진동으로부터 전지팩의 내구성 또는 안전성을 도모할 수 있을 것이다. If such dimensional stability is maintained, the durability or safety of the battery pack may be improved from external shocks or vibrations by being configured to fit each dimension.

일반적으로 전지모듈은 다수의 전지셀들을 적층한 뒤 봉상의 체결 부재를 사용하여 고정하는 방법을 사용하여 왔다. Generally, a battery module has been used in which a plurality of battery cells are stacked and fixed using a bar-shaped fastening member.

이에 대해서는 도 1에 종래 기술에 따른 전지모듈의 구조를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1에 따른 전지모듈(10)은 카트리지(1)에 장착된 전지셀들(도시하지 않음)이 적층된 상태에서, 적층체의 상단과 하단에 강성 보강을 위한 엔드 플레이트들(2, 3)이 배열되어 있고, 봉상의 체결 부재(4)에 의해 엔드 플레이트(2, 3)와 카트리지(1)가 일체로 결합된 구조로 이루어져 있다.This will be described in detail with reference to FIG. 1 with reference to the structure of a battery module according to the prior art. The battery module 10 according to FIG. 1 includes end plates 2 and 3 for reinforcing rigidity at the upper and lower ends of the stacked body in a state where battery cells (not shown) And the end plates 2 and 3 and the cartridge 1 are integrally combined by a bar-shaped fastening member 4. The end plates 2,

다만, 전지셀의 경우 반복적인 충방전에 의해 그것의 부피가 부풀어오르는 이른바 스웰링 현상이 유발되는데, 이에 따라 도 1에 따른 전지모듈은 전지셀들의 적층 높이가 증가되는 형태로 변형된다. However, in the case of the battery cell, a so-called swelling phenomenon occurs in which the volume of the battery cell is swollen by repetitive charging and discharging. Accordingly, the battery module according to FIG. 1 is deformed to increase the stacking height of the battery cells.

이 경우, 팽창에 따른 압력이 엔드 플레이트에서 체결 부재에 의해 고정되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위, 즉, 엔드 플레이트의 중심 부위로 집중되면서 엔드 플레이트가 우그러지는 문제가 있다.In this case, there is a problem that the end plate is wrinkled while the pressure due to the expansion is concentrated at the remaining portion except the portion where the end plate is fixed by the fastening member, that is, the central portion of the end plate.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 새로운 조립 구조의 전지모듈 개발의 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for developing a battery module having a new assembled structure to solve the above problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로 본 발명의 목적은, 봉상의 체결 부재가 압축 스프링을 경유하는 형태로 모듈 적층체와 엔드 플레이트들을 결합시키는 구조에 기반하여, 전지셀들의 부피가 팽창하더라도 상기 압축 스프링이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시켜, 엔드 플레이트들의 변형과 파손이 방지된 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다. More specifically, it is an object of the present invention to provide a module structure in which the compression spring is elastically deformed even when the volume of the battery cells expands, And the deformation and breakage of the end plates are prevented.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은, According to an aspect of the present invention,

전지셀이 카트리지에 장착되어 있는 셀 모듈 복수개가 적층된 구조인 모듈 적층체의 상단과 하단에 각각 제 1 및 제 2 엔드 플레이트가 지지되어 있는 구조이고;A structure in which first and second end plates are supported on upper and lower ends of a module laminate having a structure in which a plurality of cell modules having battery cells mounted in cartridges are stacked;

상기 제 1 및 제 2 엔드 플레이트의 모서리들에는 압축 스프링이 장착되어있는 제 1 관통구들이 형성되어 있으며; The first and second end plates are formed with first through holes having compression springs mounted thereon;

상기 카트리지에는 상기 제 1 관통구들과 상호 연통되는 위치에 제 2 관통구들이 형성되어 있고; Wherein the cartridge is provided with second through-holes at a position communicating with the first through-holes;

봉상의 체결 부재가 제 1 관통구들과 제 2 관통구들에 연속적으로 삽입되고 볼트에 결합되어 있는 한편, 제 1 관통구들에 장착된 압축 스프링을 경유하는 형태로 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트들을 일체로 결합시키고 있으며;The rod-shaped fastening member is continuously inserted into the first through-holes and the second through-holes and is coupled to the bolt, while passing through the compression spring mounted on the first through-holes, the module stack and the first and second ends The plates being integrally joined;

상기 모듈 적층체에서 전지셀들의 부피가 팽창하면, 상기 압축 스프링이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시키는 것을 특징으로 한다.And when the volume of the battery cells in the module stack expands, the compression spring is resiliently deformed to offset the module stack thickness increase in the stacking direction.

즉, 본 발명에 따른 전지모듈은, 봉상의 체결 부재가 압축 스프링을 경유하는 형태로 모듈 적층체와 엔드 플레이트들을 결합시키는 구조에 기반하여, 전지셀들의 부피가 팽창하더라도 상기 압축 스프링이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시켜, 엔드 플레이트들의 변형과 파손이 방지될 수 있는 구조이다.In other words, the battery module according to the present invention is based on a structure in which the module assembly and the end plates are coupled with each other in such a manner that the fastening members of the bar shape pass through the compression springs, The thickness increase of the module laminate in the stacking direction is canceled, and deformation and breakage of the end plates can be prevented.

본 발명에서 상기 압축 스프링은 원뿔 형상을 가지는 코니컬 스프링(conical spring)일 수 있다. 이러한 구조는 체결 부재의 체결 시, 압축 스프링의 수축이 용이한 장점이 있으며, 반대로 모듈 적층체 두께가 증가되면, 압축 스프링이 탄성 변형되기 용이하다.In the present invention, the compression spring may be a conical spring having a conical shape. Such a structure is advantageous in that the compression spring can be easily shrunk when the fastening member is fastened. Conversely, when the thickness of the module laminate is increased, the compression spring is easily deformed elastically.

상기 압축 스프링은 또한, 강철이 1회 초과 내지 3회 미만으로 권취된 구조일 수 있다.The compression spring may also be a structure in which steel is wound more than once to less than three times.

상기 압축 스프링의 권취가 1회 미만으로 이루어진 형태일 경우, 실질적으로 탄성과 복원이 가능한 스프링으로 볼 수 없어 본 발명이 의도한 효과가 달성되기 어렵고, 권취가 3회 초과로 이루어진 형태일 경우, 각 권취 반경마다 형성되는 탄성 계수가 작기 때문에, 수축이 용이하기는 하지만, 통상적인 상태에서 체결 부재와 함께 엔드 플레이트를 가압하는 힘은 낮아 모듈 적층체와 엔드 플레이트들의 결합 상태가 공고하게 유지되기 어려운 문제가 있다.In the case where the compression spring is of less than one revolution, it can not be regarded as a spring capable of substantially elasticity and restoration, so that the intended effect of the present invention is difficult to achieve. When the winding is performed three times or more, Since the modulus of elasticity formed for each winding radius is small, it is easy to shrink, but the force for pressing the end plate together with the fastening member in a normal state is low, so that the combined state of the module laminate and the end plates is hardly maintained .

또한, 상기 압축 스프링의 탄성 계수가 과도하게 클 경우, 체결 부재에 의해 강제적으로 수축된 압축 스프링의 압력이 카트리지와 엔드 플레이트에 인가되면서, 전지셀들의 부피가 팽창 시, 제 1 관통구와 제 2 관통구 주변부가 변형될 수 있을 뿐만 아니라, 수축이 원활하게 진행되지 않아 전지셀의 부피 팽창 시, 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시키기 어렵다.In addition, when the elastic modulus of the compression spring is excessively large, pressure of the compression spring forcibly contracted by the fastening member is applied to the cartridge and the end plate, and when the volume of the battery cells expands, Not only the sphere peripheral portion can be deformed but also the shrinkage does not proceed smoothly, so that it is difficult to offset the thickness increase of the module laminate when the volume expansion of the battery cell expands.

반면, 상기 압축 스프링의 탄성 계수가 너무 작은 경우에는, 상술한 바와 같이, 통상적인 상태에서 체결 부재와 함께 엔드 플레이트를 가압하는 힘은 낮아 모듈 적층체와 엔드 플레이트들의 결합 상태가 공고하게 유지되기 어려운 문제가 있다.On the other hand, when the elastic modulus of the compression spring is too small, as described above, since the force for pressing the end plate together with the fastening member in a normal state is low, the combined state of the module laminate and the end plates is difficult to maintain there is a problem.

이를 고려하여 본 발명에서 압축 스프링의 탄성계수는 (400/n) N/mm 내지 (1300/n) N/mm 일 수 있다. 상기 n은 전지모듈에 장착되는 압축 스프링의 총 개수이며, 상기 개수는 전지모듈의 구조에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 하나의 예로서 2개 이상 내지 30개 이하, 상세하게는 4개 이상 내지 12개 이하, 더욱 상세하게는 4개 이상 내지 8개 이하일 수 있다.In view of this, the elastic modulus of the compression spring in the present invention may be (400 / n) N / mm to (1300 / n) N / mm. The number n is a total number of compression springs to be mounted on the battery module, and the number may be appropriately selected according to the structure of the battery module. For example, two or more and not more than 30, More specifically, not less than four and not more than eight.

상기 체결 부재는 미압축 상태에서 압축 스프링의 높이 대비 10% 내지 60%의 높이로 압축 스프링을 가압한 상태로 셀 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트들을 일체로 결합시킬 수 있다.The coupling member may integrally join the cell module laminate and the first and second end plates in a state where the compression spring is pressed to a height of 10% to 60% of the height of the compression spring in the uncompressed state.

상기 체결 부재가 압축 스프링을 과도하게 가압시킨 상태로 볼 수 있는 상기 범위의 최소 값 미만에서는, 전지셀의 부피가 팽창 시, 압축 스프링이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시키는 정도가 작기 때문에 본 발명에서 의도한 효과가 달성되기 어렵다.When the volume of the battery cell expands, the compression spring is elastically deformed to offset the module stack thickness increase in the stacking direction in the stacking direction when the tightening member is in a state in which the compression spring is excessively pressed, It is difficult to achieve the intended effect of the present invention.

반면, 상기 체결 부재가 압축 스프링을 느슨하게 가압시킨 상태로 볼 수 있는 상기 범위의 최대 값 초과에서는, 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트들의 공고한 결합 상태가 유지되기 어렵고, 예를 들어, 진동이나 충격 시, 상기 압축 스프링의 높이 내에서 모듈 적층체의 카트리지나 엔드 플레이트들이 유동될 수 있다. 이는 모듈 적층체를 구성하는 전지셀들에 직접적인 충격과 진동이 인가될 수 있는 점에서 바람직하지 않다.On the other hand, when the fastening member exceeds the maximum value of the range in which the compression spring is loosely pressed, it is difficult to maintain the solid state of the module laminate and the first and second end plates. For example, When vibrating or impacting, the cartridge or end plates of the module stack can flow within the height of the compression spring. This is undesirable in that direct impact and vibration may be applied to the battery cells constituting the module laminate.

상기 압축 스프링은 제 1 관통구의 주변부와 일체를 이루는 형태로 제 1 관통구에 장착되어 있을 수 있다. 이와는 달리, 상기 압축 스프링이 제 1 관통구로부터 분리 가능한 형태로 장착되어 있을 수도 있다.The compression spring may be attached to the first through hole integrally with the peripheral portion of the first through hole. Alternatively, the compression spring may be mounted removably from the first through-hole.

한편, 상기 체결 부재는 테이퍼 볼트(taper bolt)이고; Meanwhile, the fastening member is a taper bolt;

상기 압축 스프링의 최대 내경이 테이퍼 볼트의 최대 외경에 대해 100% 내지 105%일 수 있다.The maximum inner diameter of the compression spring may be between 100% and 105% of the maximum outer diameter of the taper bolt.

상기 범위의 최소값 미만에서는 압축 스프링이 테이퍼 볼트에 고정되면서 탄성 변형이 충분하게 이루어지기 어려운 바, 바람직하지 않고, 상기 범위의 최대값 초과의 경우에는 체결 부재가 체결된 상태에서, 변형 등의 원인으로 압축 스프링이 체결 부재를 통과하여 체결 부재로부터 이탈될 수 있으므로 수 있으므로 바람직하지 않다.Below the minimum value of the above range, the compression spring is fixed to the taper bolt, and elastic deformation is difficult to be achieved sufficiently. In the case of exceeding the maximum value of the above range, in the state where the fastening member is fastened, The compression spring can be released from the fastening member through the fastening member, which is not preferable.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 엔드 플레이트와 제 2 엔드 플레이트는 각각, 평면상으로, 장방형으로 이루어져 있고 제 1 관통구가 형성되어 있는 모서리가 외향 돌출된 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, each of the first end plate and the second end plate may be formed in a planar shape with a rectangular shape, and a corner where the first through hole is formed may protrude outward.

상기 제 1 엔드 플레이트와 제 2 엔드 플레이트에는 공기의 유동이 가능하고, 플레이트의 강성 보강을 위한 복수의 비드들이 형성되어 있을 수 있다.The first end plate and the second end plate may be formed with a plurality of beads for flow of air and for reinforcing the rigidity of the plate.

하나의 구체적인 예에서, 상기 카트리지는 평면상으로, 장방형으로 이루어져 있고, 제 2 관통구가 형성되어 있는 모서리가 외향 돌출된 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, the cartridge may be formed in a planar, rectangular shape, and a structure in which the corner where the second through-hole is formed protrudes outwardly.

여기서, 상기 카트리지는 전지셀의 외주를 따라 고정시키는 외주 고정부를 포함하는 링 형상(ring-shaped)의 개방형 카트리지이고;Here, the cartridge is a ring-shaped open-type cartridge including an outer peripheral fixing portion for fixing along the outer periphery of the battery cell;

상기 전지셀이 카트리지에 장착된 상태에서 전지셀의 외면이 카트리지를 통해 노출되며;The outer surface of the battery cell is exposed through the cartridge with the battery cell mounted on the cartridge;

상기 노출된 전지셀의 외면에 방열핀이 장착될 수 있다.The heat dissipating fins may be mounted on the outer surface of the exposed battery cell.

상기 모듈 적층체를 구성하는 셀 모듈 중의 적어도 하나는 그것의 카트리지에 체결 돌기부가 형성되어 있고;At least one of the cell modules constituting the module laminate has a fastening protrusion formed in its cartridge;

상기 전지모듈은 체결 돌기부를 통해 또 다른 전지모듈 또는 디바이스에 장착될 수 있다.The battery module may be mounted to another battery module or device through a fastening protrusion.

또한, 상기 체결 돌기부에는 제 3 관통구가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 제 3 관통구에 또 다른 체결 부재 예를 들어 나사, 볼트, 리벳 등이 체결될 수 있다.Further, a third through hole may be formed in the fastening protrusion, and another fastening member such as a screw, bolt, or rivet may be fastened to the third through hole.

상기 모듈 적층체에서 전지셀들의 전극 단자들은 모듈 적층체의 일측에 배열될 수 있으며, 전지모듈은, 상기와 같이 배열된 전극 단자들이 통과할 수 있는 개구가 구비된 절연 부재와, 절연 부재 상에서 배열된 전극 단자들에 전기적으로 연결되는 버스 바 어셈블리를 더 포함할 수 있다.The electrode terminals of the battery cells in the module laminate may be arranged on one side of the module stack, and the battery module may include an insulating member having an opening through which the electrode terminals arranged as described above can pass, And a bus bar assembly electrically connected to the electrode terminals.

본 발명에서 상기 전지셀은, 상기 전지셀은 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.In the present invention, the battery cell may be a lithium-ion secondary battery, a lithium-polymer secondary battery, or a lithium-ion polymer battery having advantages of high energy density, discharge voltage, (Li-ion polymer) secondary battery, and the like.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체 및 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 및 연장 집전부는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 micrometers. The positive electrode current collector and the elongate current collector are not particularly limited as long as they have high conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, A surface treated with carbon, nickel, titanium, or silver on the surface of stainless steel may be used. The anode current collector and the elongate current collector may have various shapes such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, or the like by forming fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 micrometers. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the membrane is generally 0.01 to 10 micrometers, and the thickness is generally 5 to 300 micrometers. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolytic solution may be a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt, and is composed of a non-aqueous electrolytic solution and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used, but the present invention is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the nonaqueous electrolytic solution is preferably a solution prepared by dissolving or dispersing in a solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like may be added have. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은, 봉상의 체결 부재가 압축 스프링을 경유하는 형태로 모듈 적층체와 엔드 플레이트들을 결합시키는 구조에 기반하여, 전지셀들의 부피가 팽창하더라도 상기 압축 스프링이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시켜, 엔드 플레이트들의 변형과 파손이 방지될 수 있는 구조이다.As described above, the battery module according to the present invention is based on a structure in which the module-stacked body and the end plates are coupled with each other in such a manner that the bar-shaped fastening member passes through the compression spring. Even if the volume of the battery cells expands, Is elastically deformed to offset the increase in thickness of the module laminate in the lamination direction, so that deformation and breakage of the end plates can be prevented.

도 1은 종래 기술에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 3은 압축 스프링의 모식도들이다.
1 is a schematic diagram of a battery module according to the prior art;
2 is a schematic diagram of a battery module according to one embodiment of the present invention;
3 is a schematic view of a compression spring.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈(100)의 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic diagram of a battery module 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전지모듈(100)은 전지셀(140), 카트리지(130), 제 1 엔드 플레이트(110), 제 2 엔드 플레이트(120), 압축 스프링(160) 및 체결 부재들(170)을 포함하고 있다.2, the battery module 100 includes a battery cell 140, a cartridge 130, a first end plate 110, a second end plate 120, a compression spring 160, and fastening members 170 ).

전지셀(140)은 카트리지(130)에 장착되어 있으며 이를 셀 모듈(140)이라 정의한다. 셀 모듈들(140)은 지면에 대해 상향으로 적층 되어 모듈 적층체를 구성한다.The battery cell 140 is mounted on the cartridge 130 and is defined as a cell module 140. The cell modules 140 are stacked upward with respect to the paper surface to form a module laminate.

모듈 적층체의 상단과 하단에는 각각 제 1 엔드 플레이트(110)와 제 2 엔드 플레이트(120)가 배열된다. A first end plate 110 and a second end plate 120 are arranged at the upper and lower ends of the module stack, respectively.

제 1 엔드 플레이트(110)와 제 2 엔드 플레이트(120)는 각각, 평면상으로, 장방형으로 이루어져 있고 모서리가 외향 돌출된 구조로 이루어져 있으며, 돌출된 모서리에 제 1 관통구(101)가 형성되어 있다. 제 1 관통구(101)들에는 압축 스프링(160)이 장착되어 있다.Each of the first end plate 110 and the second end plate 120 is formed in a planar shape with a rectangular shape and has corners protruding outwardly. A first through hole 101 is formed at a protruded corner have. The first through holes 101 are fitted with compression springs 160.

제 1 엔드 플레이트(110)와 제 2 엔드 플레이트(120)는 또한, 공기의 유동이 가능하고, 엔드 플레이트들(110, 120)의 강성 보강을 위한 복수의 비드들(103)을 포함한다.The first end plate 110 and the second end plate 120 also include a plurality of beads 103 capable of flowing air and reinforcing the rigidity of the end plates 110 and 120.

카트리지(130)는 평면상으로, 장방형으로 이루어져 있고, 모서리가 외향 돌출된 구조로 이루어져 있다. 여기서 카트리지(130)의 모서리들에는 제 2 관통구(102)가 형성되어 있다.The cartridge 130 is formed in a planar shape, and has a structure in which the corners protrude outward. Here, a second through-hole 102 is formed in the corners of the cartridge 130.

제 2 관통구(102)와 카트리지(130)의 모서리들은 제 1 엔드 플레이트(110)와 제 2 엔드 플레이트(120)의 모서리들과 제 1 관통구(101)에 대응하는 위치, 즉, 수직 방향에서 일렬을 이루는 위치에서 형성되어 있고, 도 2에서와 같이, 카트리지들(130)과 엔드 플레이트들(110, 120)이 배열되면, 제 1 관통구(101)와 제 2 관통구(102)가 상하에 위치하면서 서로에 대해 연통된다.The corners of the second through hole 102 and the cartridge 130 are located at positions corresponding to the corners of the first end plate 110 and the second end plate 120 and the first through hole 101, When the cartridges 130 and the end plates 110 and 120 are arranged as shown in FIG. 2, the first through-hole 101 and the second through-hole 102 are formed And are communicated with each other.

한편, 모듈 적층체를 구성하는 카트리지들(130) 중, 두 개의 카트리지들에는 체결 돌기부(180)가 형성되어 있으며, 체결 돌기부(180)에는 제 3 관통구(182)가 형성되어 있다. 제 3 관통구(182)는 또 다른 전지모듈(100) 또는 디바이스에 체결되기 위한 것이다.The cartridge protrusions 180 are formed on the two cartridges of the cartridges 130 constituting the module laminate body and the third through holes 182 are formed in the fastening protrusions 180. The third through-hole 182 is for fastening to another battery module 100 or device.

도면에 도시하지는 않았지만, 카트리지(130)는 전지셀(140)의 외주를 따라 고정시키는 외주 고정부를 포함하는 링 형상(ring-shaped)의 개방형 카트리지(130)이다.Although not shown in the drawing, the cartridge 130 is a ring-shaped open type cartridge 130 including an outer peripheral fixing portion for fixing along the outer periphery of the battery cell 140.

이에 따라, 전지셀(140)이 카트리지(130)에 장착된 상태에서 전지셀(140)의 외면이 카트리지(130)를 통해 노출되며, 노출된 전지셀(140)의 외면에 방열핀이 장착된다.The outer surface of the battery cell 140 is exposed through the cartridge 130 while the battery cell 140 is mounted on the cartridge 130 and the heat dissipation fins are mounted on the outer surface of the exposed battery cell 140.

이상의 구조의 카트리지들을 포함하는 모듈 적층체는 엔드 플레이트들(110, 120)과 함께 봉상의 체결 부재에 의해 체결된다. The module laminate including the cartridges of the above structure is fastened by a fastening member of a bar shape together with the end plates 110 and 120.

구체적으로, 봉상의 체결 부재인 테이퍼 볼트(170)가 제 1 관통구(101)들과 제 2 관통구(102)들에 연속적으로 삽입되어 최 하단에 위치한 제 2 엔드 플레이트(120)의 제 2 관통구(102)를 통과하면, 테이퍼 볼트(170)가 너트(172)에 체결되면서 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트(120)들을 일체로 결합시킨다. Specifically, a taper bolt 170, which is a bar-shaped fastening member, is continuously inserted into the first through-holes 101 and the second through-holes 102, so that the second end plate 120 of the lowermost end When the taper bolt 170 is passed through the through hole 102, the taper bolt 170 is fastened to the nut 172 to integrally join the module laminate and the first and second end plates 120.

여기서, 본 발명에 따른 전지팩은, 압축 스프링(160)을 포함하는 바, 테이퍼 볼트(170)가 제 1 관통구(101)들에 장착된 압축 스프링(160)을 경유한 상태에서, 제 1 엔드 플레이트(110)의 제 1 관통구(101), 카트리지들의 제 2 관통구(102)들 및 제 2 엔드 플레이트(120)의 제 1 관통구(101)를 차례로 통과하게 된다. 이후, 테이퍼 볼트(170)는, 제 2 엔드 플레이트(120)의 제 1 관통구(101)에 장착된 압축 스프링(160)을 통과한 상태에서 너트(172)에 체결되어, 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트들(110, 120)을 일체로 결합시킨다.Here, the battery pack according to the present invention includes a compression spring 160. In the state where the taper bolt 170 is passed through the compression spring 160 mounted on the first through holes 101, Passes through the first through-hole 101 of the end plate 110, the second through-holes 102 of the cartridges, and the first through-hole 101 of the second end plate 120 in this order. The taper bolts 170 are fastened to the nuts 172 in a state of passing through the compression springs 160 mounted on the first through holes 101 of the second end plate 120, 1 and the second end plates 110, 120 are integrally joined.

이러한 구조의 장점은, 종래 기술에 따른 도 1의 전지모듈(10)과 비교하여, 모듈 적층체를 이루는 전지셀(140)들의 부피가 팽창하더라도, 엔드 플레이트들(110, 120)에 인가되는 압력이 압축 스프링(160)에도 인가되며, 그 결과 압축 스프링(160)이 수축하는 만큼, 엔드 플레이트들(110, 120)에 인가되는 압력이 감소될 수 있다.The advantage of this structure is that even when the volume of the battery cells 140 constituting the module laminate is expanded, the pressure applied to the end plates 110 and 120, as compared with the battery module 10 of Fig. 1 according to the prior art, Is also applied to the compression spring 160, so that as the compression spring 160 contracts, the pressure applied to the end plates 110, 120 can be reduced.

다시 말해, 본 발명에서는 전지셀(140) 팽창으로 인한 압력에 의해, 압축 스프링(160)이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시킴으로써, 플레이트들(110, 120)이 두께 증가분을 견딜 수 있는 것에 주목해야 한다. In other words, in the present invention, the compression spring 160 is elastically deformed by the pressure due to the expansion of the battery cell 140, thereby offsetting the module stack thickness increase in the stacking direction, so that the plates 110, It is important to note that you can withstand.

또한, 이는 팽창에 의한 압력이 전지모듈(100)의 각 모서리들에 위치한 압축 스프링(160)으로 분산되는 것이므로, 엔드 플레이트들(110, 120)의 어느 일 부위, 예를 들어 중심부만 우그러지는 문제가 해소될 수 있음을 이해할 수 있다.This is because the pressure due to the expansion is dispersed by the compression springs 160 located at the respective corners of the battery module 100 so that any part of the end plates 110 and 120, Can be solved.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 압축 스프링(160)의 모식도가 도시되어 있다.3 is a schematic diagram of a compression spring 160 according to one embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 압축 스프링(160)은 상부에서 하부 방향으로 권취 내경이 작아지는 원뿔 형태의 코니컬 스프링으로 이루어져 있다. 압축 스프링(160)은 또한 대략 2.5회 권취된 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 3, the compression spring 160 is formed of a conical spring having a small inner diameter in a downward direction. The compression spring 160 also has a structure wound about 2.5 times.

이러한 코니컬 스프링은, 수축이 용이한 장점과 함께, 외력의 인가 시, 탄성 변형되기 용이하여, 본 발명에서 의도한 효과 달성에 적합하다.Such a conical spring has advantages of easy shrinkage and elastic deformation when an external force is applied, and is suitable for achieving the intended effect of the present invention.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (15)

전지모듈로서,
전지셀이 카트리지에 장착되어 있는 셀 모듈 복수개가 적층된 구조인 모듈 적층체의 상단과 하단에 각각 제 1 및 제 2 엔드 플레이트가 지지되어 있는 구조이고;
상기 제 1 및 제 2 엔드 플레이트의 모서리들에는 압축 스프링이 장착되어있는 제 1 관통구들이 형성되어 있으며;
상기 카트리지에는 상기 제 1 관통구들과 상호 연통되는 위치에 제 2 관통구들이 형성되어 있고;
봉상의 체결 부재가 제 1 관통구들과 제 2 관통구들에 연속적으로 삽입되고 볼트에 결합되어 있는 한편, 제 1 관통구들에 장착된 압축 스프링을 경유하는 형태로 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트들을 일체로 결합시키고 있으며;
상기 모듈 적층체에서 전지셀들의 부피가 팽창하면, 상기 압축 스프링이 탄성 변형되면서 적층 방향으로의 모듈 적층체 두께 증가분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
As a battery module,
A structure in which first and second end plates are supported on upper and lower ends of a module laminate having a structure in which a plurality of cell modules having battery cells mounted in cartridges are stacked;
The first and second end plates are formed with first through holes having compression springs mounted thereon;
Wherein the cartridge is provided with second through-holes at a position communicating with the first through-holes;
The rod-shaped fastening member is continuously inserted into the first through-holes and the second through-holes and is coupled to the bolt, while passing through the compression spring mounted on the first through-holes, the module stack and the first and second ends The plates being integrally joined;
Wherein when the volume of the battery cells in the module stack expand, the compression spring elastically deforms to offset the module stack thickness increase in the stacking direction.
제 1 항에 있어서, 상기 압축 스프링은 코니컬 스프링(conical spring)인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the compression spring is a conical spring. 제 1 항에 있어서, 상기 압축 스프링의 탄성계수는 (400/n) N/mm 내지 (1300/n) N/mm이고, n은 압축 스프링의 총 개수인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the elastic modulus of the compression spring is (400 / n) N / mm to (1300 / n) N / mm, and n is the total number of compression springs. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재는 미압축 상태에서 압축 스프링의 높이 대비 10% 내지 60%의 높이로 압축 스프링을 가압한 상태로 셀 모듈 적층체와 제 1 및 제 2 엔드 플레이트들을 일체로 결합시키고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.2. The battery module assembly according to claim 1, wherein the fastening member is integrally joined to the cell module stack body and the first and second end plates in a state where the compression spring is pressed to a height of 10% to 60% Wherein the battery module is a battery module. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 엔드 플레이트와 제 2 엔드 플레이트는 각각, 평면상으로, 장방형으로 이루어져 있고 제 1 관통구가 형성되어 있는 모서리가 외향 돌출된 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein each of the first end plate and the second end plate has a rectangular shape, and the first through-hole is formed in a corner . 제 1 항에 있어서, 상기 압축 스프링이 제 1 관통구의 주변부와 일체를 이루는 형태로 제 1 관통구에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the compression spring is mounted on the first through hole integrally with the peripheral portion of the first through hole. 제 1 항에 있어서, 상기 압축 스프링이 제 1 관통구로부터 분리 가능한 형태로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the compression spring is detachably mounted on the first through hole. 제 1 항에 있어서, 상기 압축 스프링은 강철이 1회 초과 내지 3회 미만으로 권취된 구조인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the compression spring is a structure in which the steel is wound more than once to less than three times. 제 1 항에 있어서,
상기 체결 부재는 테이퍼 볼트(taper bolt)이고;
상기 압축 스프링의 최대 내경이 테이퍼 볼트의 최대 외경에 대해 100% 내지 105%인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
The fastening member is a taper bolt;
Wherein a maximum inner diameter of the compression spring is 100% to 105% with respect to a maximum outer diameter of the taper bolt.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 엔드 플레이트와 제 2 엔드 플레이트에는 복수의 비드들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein a plurality of beads are formed on the first end plate and the second end plate. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지는 평면상으로, 장방형으로 이루어져 있고, 제 2 관통구가 형성되어 있는 모서리가 외향 돌출된 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the cartridge has a rectangular shape in a plan view, and a corner where a second through-hole is formed is protruded outward. 제 11 항에 있어서,
상기 카트리지는 전지셀의 외주를 따라 고정시키는 외주 고정부를 포함하는 링 형상(ring-shaped)의 개방형 카트리지이고;
상기 전지셀이 카트리지에 장착된 상태에서 전지셀의 외면이 카트리지를 통해 노출되며;
상기 노출된 전지셀의 외면에 방열핀이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
12. The method of claim 11,
Wherein the cartridge is a ring-shaped open-type cartridge including an outer circumferential fixing portion for fixing along the periphery of the battery cell;
The outer surface of the battery cell is exposed through the cartridge with the battery cell mounted on the cartridge;
And a heat dissipating fin is mounted on an outer surface of the exposed battery cell.
제 1 항에 있어서,
상기 모듈 적층체를 구성하는 셀 모듈 중의 적어도 하나는 그것의 카트리지에 체결 돌기부가 형성되어 있고;
상기 전지모듈은 체결 돌기부를 통해 또 다른 전지셀 또는 디바이스에 장착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
At least one of the cell modules constituting the module laminate has a fastening protrusion formed in its cartridge;
Wherein the battery module is mounted to another battery cell or device through the fastening protrusion.
제 13 항에 있어서, 상기 체결 돌기부에는 제 3 관통구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.14. The battery module according to claim 13, wherein a third through-hole is formed in the fastening protrusion. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 적층체에서 전지셀들의 전극 단자들은 모듈 적층체의 일측에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the electrode terminals of the battery cells in the module stack are arranged on one side of the module stack.
KR1020170044783A 2017-04-06 2017-04-06 Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use KR102253784B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170044783A KR102253784B1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170044783A KR102253784B1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180113357A true KR20180113357A (en) 2018-10-16
KR102253784B1 KR102253784B1 (en) 2021-05-20

Family

ID=64132586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170044783A KR102253784B1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102253784B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022108280A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module, battery pack comprising battery module, and vehicle comprising battery pack

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240011403A (en) * 2022-07-19 2024-01-26 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module structure for preventing explosion

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101097229B1 (en) * 2010-04-21 2011-12-21 에스비리모티브 주식회사 Battery module, battery pack, and electric vehicle
KR101482042B1 (en) * 2013-10-04 2015-01-13 김성태 Pressurized battery tray

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101097229B1 (en) * 2010-04-21 2011-12-21 에스비리모티브 주식회사 Battery module, battery pack, and electric vehicle
KR101482042B1 (en) * 2013-10-04 2015-01-13 김성태 Pressurized battery tray

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022108280A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module, battery pack comprising battery module, and vehicle comprising battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
KR102253784B1 (en) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10522803B2 (en) Battery pack including coupling member having assembling guide function
EP3116048B1 (en) Battery pack having hold down bracket
KR101826861B1 (en) Secondary Battery and Battery Module Having the Same
US10784490B2 (en) Pouch type of battery cell having unit electrode where a plurality of electrode tabs are formed
JP6667932B2 (en) Battery module including porous cooling buffer member
KR20170084522A (en) Battery Pack Having Side Cooling Type Cooling Member
KR102070907B1 (en) Battery Cell Comprising Non-coating Portion Accommodating Gas Generated During Charge and Discharge
KR20180055399A (en) Battery Module Including Elastic Frame for Fixing Battery Cells
KR102253784B1 (en) Battery Module with Improved Stability in Long-Term Use
KR101684336B1 (en) - Hybrid Stack Folding Typed Electrode Assembly and Secondary Battery Comprising the Same
KR20170043240A (en) Electrode Assembly Comprising Electrode Having High Loading Amount of Active Material at Middle of Current Collector
KR20170027976A (en) Battery Cell Having Gradually Increasing Electrode Loading Structure
KR102201630B1 (en) Battery Cell with Less Modification of External Form of Battery Case
KR102026292B1 (en) Electrode Assembly Comprising Electrode Having Gradient in Loading Amount of Active Material
KR20180065096A (en) Battery Module Comprising Cell Frames of Standardized Structure
KR102261649B1 (en) Electrode Assembly Comprising Electrode Having Different Porosity Depending on Position of Unit-cell
KR20170012986A (en) Battery Pack Having Comprising Pack Case with Auxiliary Heat-dissipating Part Formed thereon
KR102082386B1 (en) Battery Module Having Structure for Dispersing Load in Z-Axis Direction
KR102019399B1 (en) Pouch-typed Battery Cell Having Separation Guide Portion
KR20180113693A (en) Battery Cell Comprising Electrode Tab of Improved Weld-ability
KR102276571B1 (en) Battery Cell Comprising Extended Terrace Part
KR20170012072A (en) Irregular Battery Cell with Transformable Structure
KR102248869B1 (en) Battery Module Comprising Battery Cell Assembly of Oblique Line Arrangement Structure
KR20170001281A (en) Secondary Battery of Irregular Structure Capable of Maximizing Interior Space Occupancy, and Device Having the Same
KR20170065962A (en) Battery Pack Including Bracket for Fixing Battery Modules

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant