KR20190093991A - 배터리 모듈의 제조방법 및 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조 효율을 향상시킨 배터리 모듈의 제조방법 및 그것에 의해 제조되어 내구성이 향상된 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제조방법은, (a) 전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성된 복수의 원통형 전지셀, 및 상기 복수의 원통형 전지셀을 내부에 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부가 형성된 모듈 하우징을 준비하는 단계; (b) 상기 모듈 하우징의 수용부의 내면에 열 경화성 및 자외선 경화성을 구비한 접착제를 부가하는 단계; (c) 상기 부가된 접착제에 열을 가하여 상기 접착제의 점도가 증가하도록 부분 경화하는 단계; (d) 상기 부분 경화된 접착제가 상기 모듈 하우징의 수용부와 상기 원통형 전지셀의 사이에 개재되도록 상기 복수의 원통형 전지셀을 상기 수용부에 수용하는 단계; (e) 상기 수용부에 상기 원통형 전지셀의 수용하는 단계 이후, 상기 접착제를 열을 가하여 상기 접착제의 점도를 감소 시키는 단계; 및 (f) 상기 단계(e)에서 점도가 감소된 접착제에 자외선을 조사하여 상기 접착제를 최종 경화 시키는 단계를 포함한다.

Description

배터리 모듈의 제조방법 및 배터리 모듈 {Method for Manufacturing Battery Module and Battery Module}
본 발명은 배터리 모듈의 제조방법 및 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 효율을 향상시킨 배터리 모듈의 제조방법 및 그것에 의해 제조되어 내구성이 향상된 배터리 모듈에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이 중, 캔형 이차 전지는 전극 조립체가 내장 되는 금속 캔을 원통형으로 제작할 경우가 있다. 이러한 캔형 이차 전지는, 복수의 이차 전지를 수용하는 하우징을 구비한 배터리 모듈을 구성하는데 사용될 수 있다.
그러나, 이러한 복수의 이차 전지를 고정 수단 없이 배터리 모듈의 하우징 내부 공간에 수용 시킬 경우, 배터리 모듈이 탑재된 자동차 등의 이동 중에 발생된 흔들림, 낙하에 따른 충격이 잦은 환경에서, 하우징 내부의 수용 공간에서 이차 전지의 잦은 유동이 발생되고, 이에 따라 이차 전지의 손상이나, 전극 단자와 버스바 간의 연결이 단선되는 등의 문제가 발생할 수 있었다.
따라서, 최근에는, 하우징에 수용된 복수의 이차 전지를 수용 공간에서 유동이 없도록 고정하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다. 예를 들면, 접착제로 하우징 내부에 이차 전지를 고정시키는 방법을 적용 시도하고 있다.
그러나, 하우징에 도포된 접착제는, 하우징의 수용 공간의 내면에서 흘러내리기 쉬웠고, 이에 따라 하우징 외부로 접착제가 유실되거나, 하우징 내면에서 접착제가 고른 분포를 갖고 일정한 두께로 유지되기가 어려웠다.
더욱이, 하우징 외부로 유실된 점착제로 인해, 배터리 모듈의 타 구성들이 오염되어 제품 불량이 발생하거나, 작업 환경이 오염되는 등으로 인해 작업자의 제조 작업에 방해가 되는 등의 문제가 있었다. 더욱이, 하우징 수용 공간의 내면에 고르게 접착제가 분포되어 경화되지 않아, 하우징의 수용 공간에 고정된 이차 전지가 쉽게 고정이 해제되는 경우가 발생되어, 이차 전지의 손상이나, 전극 단자와 버스바 간의 연결이 단선되는 위험을 방지하기 어려웠다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하도록 개선된 배터리 모듈의 제조방법에 대한 기술 개발이 필요한 상황이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 제조 효율을 향상시킨 배터리 모듈의 제조방법 및 그것에 의해 제조되어 내구성이 향상된 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 제조하는 방법은,
(a) 전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성된 복수의 원통형 전지셀, 및 상기 복수의 원통형 전지셀을 내부에 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부가 형성된 모듈 하우징을 준비하는 단계;
(b) 상기 모듈 하우징의 수용부의 내면에 열 경화성 및 자외선 경화성을 구비한 접착제를 부가하는 단계;
(c) 상기 부가된 접착제에 열을 가하여 상기 접착제의 점도가 증가하도록 부분 경화하는 단계;
(d) 상기 부분 경화된 접착제가 상기 모듈 하우징의 수용부와 상기 원통형 전지셀의 사이에 개재되도록 상기 복수의 원통형 전지셀을 상기 수용부에 수용하는 단계;
(e) 상기 수용부에 상기 원통형 전지셀의 수용하는 단계 이후, 상기 접착제를 열을 가하여 상기 접착제의 점도를 감소 시키는 단계; 및
(f) 상기 단계(e)에서 점도가 감소된 접착제에 자외선을 조사하여 상기 접착제를 최종 경화 시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계(c)에서, 상기 접착제를 섭씨 140도 내지 170도의 온도 조건에서 20초 내지 40초간 가열할 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(c)에서 상기 접착제를 섭씨 140도 미만이나 20초 미만으로 가열할 경우, 적절하게 접착제가 반경화 상태로 경화되기가 어려워 점도가 적절하게 증가되기 어려울 수 있고, 반경화 상태에 이르기 까지 너무 긴 시간이 소요될 수 있다. 반대로, 상기 단계(c)에서 섭씨 170도를 초과하거나, 40초를 초과하여 가열할 경우, 경화가 너무 빠르게 진행되어 의도한 반경화 상태에 이르도록 컨트롤하기 어렵다.
더욱이, 상기 단계(e)에서는 상기 접착제를 섭씨 180도 내지 220도에서 1초 내지 60초 동안 가열할 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(e)에서 상기 접착제를 섭씨 180도 미만에서 가열할 경우, 충분히 접착제가 액체 상태처럼 점도가 낮아지도록 용융되지 않아, 상기 접착제가 상기 수용부와 상기 원통형 전지셀 사이를 연결 고정하도록 형성되기 어렵다. 반대로, 상기 단계(e)에서 상기 접착제를 섭씨 220도를 초과해서 가열할 경우, 상기 접착제의 경화가 진행되어 점도가 낮아지기 보다 반대로 높아질 수 있다. 그리고, 상기 단계(e)에서 상기 접착제를 60초를 초과하여 섭씨 180도 내지 220도에서 가열할 경우, 상기 접착제의 경화가 진행되어 점도가 낮아지기 보다 반대로 높아질 수 있다.
그리고, 상기 단계(f)에서는 상기 접착제를 가열 경화와 자외선 경화를 함께 수행하여 최종 경화 시킬 수 있다.
또한, 상기 단계(f)에서는 상기 접착제를 섭씨 180도 내지 220도의 온도에서 30분 내지 3 시간으로 가열할 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(f)에서 상기 접착제를 섭씨 180도 미만의 온도의 너무 낮은 온도에서 가열할 경우, 열경화가 이뤄지는 시간이 너무 길어질 수 있어, 제조 시간이 길어져 바람직하지 못하다. 또한, 상기 단계(f)에서 30분 미만의 너무 짧은 시간 동안만 가열할 경우, 최종 경화에 이르기까지 충분한 시간을 가지기 어렵다. 반대로, 상기 단계(f)에서 섭씨 220도를 초과하는 온도로 장시간 가열할 경우, 상기 접착제의 변형이 발생할 수 있고, 상기 원통형 전지셀이 가열되어 전지 성능에 부정적인 영향이 미칠 수 있어, 바람직하지 못할 수 있다.
나아가, 상기 단계(f)에서는 상기 접착제의 적어도 일부를 자외선에 10초 내지 30초 동안 노출 시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(f)에서 자외선 노출 시간을 10초 미만의 너무 짧은 시간만 시행할 경우, 상기 접착제의 광 경화가 제대로 이뤄지지 못해 상기 원통형 전지셀가 상기 수용부에 고정된 고정력이 떨어질 수 있다. 반대로, 상기 단계(f)에서 30초를 초과하여 자외선을 노출 시킬 경우, 제조 시간이 늘어나, 제조 비용을 상승시킬 수 있다.
더욱이, 상기 단계(a)에서, 상기 모듈 하우징의 수용부 내면에는 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향으로 돌출된 볼록부, 또는 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향의 반대 방향으로 내입된 오목부를 구비한 미세 요철 구조가 형성되도록 상기 모듈 하우징을 준비할 수 있다.
그리고, 상기 단계(b)에서, 상기 접착제가 상기 미세 요철 구조의 볼록부를 피복하도록 도포될 수 있다.
또한, 상기 단계(b)에서, 상기 접착제가 상기 미세 요철 구조의 오목부에 상기 접착제의 일부가 수용되도록 도포될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성된 복수의 원통형 전지셀; 및
상기 복수의 원통형 전지셀을 삽입 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부가 구비되고, 상기 수용부 내면에는 상기 원통형 전지셀이 접착 고정되도록 열 경화성 및 자외선 경화성을 구비한 접착제가 부가된 모듈 하우징을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징의 수용부 내면에는, 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향으로 돌출된 볼록부, 또는 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향의 반대 방향으로 내입된 오복부를 구비한 미세 요철 구조가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 접착제는, 상기 미세 요철 구조의 볼록부를 피복하도록 도포될 수 있다.
또한, 상기 미세 요철 구조의 오목부에는 상기 접착제의 일부가 수용될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 하우징의 수용부에는 상기 접착제의 적어도 일부를 흡착하도록 구성된 흡착 패드가 구비될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 제조방법은, 모듈 하우징의 수용부의 내면에 부가된 접착제를 부분 경화 시킴으로써, 상기 접착제가 상기 수용부 내면에서 흘러 내리는 것을 방지할 수 있으므로, 접착제가 일정한 두께로 고르게 도포된 상태를 유지할 수 있고, 상기 접착제가 상기 모듈 하우징의 외부로 유실되어, 작업 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명의 제조방법은, 수용부에 부가된 접착제를 표면 접착력이 적어지도록 부분 경화 시킴으로써, 원통형 전지셀이 삽입되는 것을 방해하지 않아, 복수의 원통형 전지셀의 삽입 공정 속도를 효과적으로 높일 수 있으며, 제조 효율을 높이고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 단계(d) 이후에, 복수의 원통형 전지셀이 모듈 하우징의 수용부에 고정된 상태가 아닌 상태에서, 복수의 원통형 전지셀의 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자 각각을 제1 집전 플레이트 및 제2 집전 플레이트 각각에 접합함으로써, 복수의 원통형 전지셀과 집전 플레이트들 간의 접합면이 서로 밀착되도록 용접 작업이 가능해지고, 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀의 용접 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 제조방법은, 접착제가 자외선 조사, 또는 가열 및 자외선 조사에 의해 최종 경화됨으로써, 모듈 하우징 내부에 수용된 복수의 원통형 전지셀이 유동이 없도록 고정시킬 수 있고, 배터리 모듈이 잦은 유동이나 충격 노출된 환경에서도 상기 원통형 전지셀이 상기 모듈 하우징 내부에서 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 제조된 배터리 모듈에 유동이나 충격이 발생한 경우, 원통형 전지셀 손상되거나, 원통형 전지셀과 전기적으로 연결된 버스바 간의 연결 구조의 단선 등이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 배터리 모듈의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 볼록부가 복수개 형성된 미세 요철 구조에 의해, 모듈 하우징의 수용부에 내면에 도포된 접착제가 쉽게 흘러 내려가는 것을 저지하는 역할을 수행할 수 있고, 상기 접착제가 일부가 유실되거나, 상기 부가된 접착제의 코팅 두께가 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 오목부가 복수개 형성된 미세 요철 구조에 의해, 모듈 하우징의 수용부에 내면에 도포된 접착제가 쉽게 흘러 내려가는 것을 저지하는 역할을 수행할 수 있고, 상기 접착제가 일부가 유실되거나, 상기 부가된 접착제의 코팅 두께가 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 흡착 패드가 구비된 모듈 하우징은, 접착제가 유동이 가능한 액체 상태에서도 유실되지 않도록 흡수하여 내부에 수용 시킬 수 있는 바, 상기 접착제의 흘러 내림이나 유실 현상을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 분리하여 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)에 대한 일부 구성인 상부 케이스를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 하부 케이스를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 도 4의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은, 도 5의 B-B'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은, 도 6의 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 E'의 영역을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성들을 분리하여 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)을 제조하는 방법(300)은, 단계(a)(310), 단계(b)(320), 단계(c)(330), 단계(d)(340), 단계(e)(350), 및 단계(f)(360)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 단계(a)(310)에서는, 배터리 모듈(200)을 제조하기 위해 복수의 원통형 전지셀(100)과, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 내부에 수용하도록 수용부(215)가 형성된 모듈 하우징(210)을 준비할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔은 니켈, 알루미늄, 또는 구리 소재 등을 포함할 수 있다. 상기 전지캔(120)의 상부 및 하부 각각에 전극 단자(111, 112)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(120)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 제1 전극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(120)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 제2 전극 단자(112)가 형성될 수 있다.
또한, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 제1 전극 단자(111)에 접속될 수 있다. 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 제2 전극 단자(112)에 접속될 수 있다.
또한, 상기 원통형 전지셀(100)은, 하부에 전지셀 내부의 온도 상승시 전지 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 안전소자(예컨대, PTC 소자(positive temperature coefficient element), TCO 등)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 원통형 전지셀(100)은, 정상적인 상태에서는 하향 돌출된 형상으로 되어 있으나, 전지 내부의 압력 상승시 돌출되면서 파열되어 기체를 배기하는 안전 벤트 구조(safety vent)를 구비할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 원통형 전지셀(100)로만 한정되는 것은 아니고, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 원통형 전지셀(100)이 채용될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)에 대한 일부 구성인 상부 케이스를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 3과 함께 도 4를 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)은, 복수의 원통형 전지셀(100)을 내부에 수용하도록 구성된 상부 케이스(210A) 및 하부 케이스(210B)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 케이스(210A)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 상하 방향의 중심을 기준으로 상부 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공 구조가 수용부(215A)가 복수개 형성될 수 있다.
또한, 상기 원통형 전지셀(100)은, 상기 수용부(215A)의 원형의 개구(O1)에 삽입되어 상기 상부 케이스(210A) 내부에 수납될 수 있다. 그리고, 상기 수용부(215A)는 상기 원통형 전지셀(100)의 수평 방향의 외측면을 감싸도록 밀착 형성될 수 있다. 즉, 상기 수용부(215A)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면에 특정 물질이나 화염 등이 유입되지 않도록 밀착 형성된 수용 공간이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 상부 케이스(210A)는 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 플라스틱 소재일 수 있다. 그리고, 상기 상부 케이스(210A)는 사출 성형하여 형성될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 하부 케이스를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3과 함께 도 5를 참조하면, 상기 하부 케이스(210B)는 상기 원통형 전지셀(100)의 상하 방향의 중심을 기준으로 하부 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공 구조의 수용부(215B)가 복수개 형성될 수 있다.
나아가, 상기 원통형 전지셀(100)은, 상기 수용부(215B)의 원형의 개구(O2)에 삽입되어 상기 하부 케이스(210B) 내부에 수납될 수 있다. 그리고, 상기 수용부(215B)는 상기 원통형 전지셀(100)의 수평 방향의 외측면을 감싸도록 밀착 형성될 수 있다. 즉, 상기 수용부(215B)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면에 특정 물질이나 화염 등이 유입되지 않도록 밀착 형성된 수용 공간이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 하부 케이스(210B)는 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 플라스틱 소재일 수 있다. 그리고, 상기 하부 케이스(210B)는 사출 성형하여 형성될 수 있다.
도 6은, 도 4의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다. 그리고, 도 7은, 도 5의 B-B'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
다시 도 3과 함께 도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 단계(b)(320)에서는, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면에 접착제(230)를 부가할 수 있다.
예를 들면, 도 6와 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(210A)의 수용부(215A)의 내면 전체적으로 접착제(230)가 부가될 수 있다. 그리고, 예를 들면, 도 7과 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(210B)의 수용부(215B)의 내면 전체적으로 접착제(230)가 부가될 수 있다.
구체적으로, 상기 접착제(230)는, 액체 불포화 단량체, 광 경화성 올리고머, 및 광 경화성 중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 광 경화성 올리고머, 및 광 경화성 중합체는, UV 광 조사 반응성인 아크릴옥시 기 또는 비닐 기를 가진 관능화 올리고머 및 중합체일 수 있다.
또한, 상기 접착제(230)는, 열 경화성을 가질 수 있다. 또한, 상기 접착제(230)는, 열 개시제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 열 개시제는 접착제(230)의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
여기서, “열 개시제”는, 상기 접착제(230)의 중합을 개시하고 접착제(230)를 경화 시키는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 열 개시제는, 특정 온도 조건 하에서 라디칼을 방출할 수 있는 당업계에 널리 공지된 열 개시제일 수 있다. 예를 들면, 퍼옥시드계, 아조계 또는 레독스(redox)계 개시제 등과 같은 개시제를 사용할 수 있다.
나아가, 상기 접착제(230)는 자외선(UV) 경화성을 가질 수 있다. 또한, 상기 접착제(230)는 UV 광 개시제를 더 포함할 수 있다. 여기서, UV 광개시제는 일반적으로 200 nm 내지 400 nm의 파장 범위의 빛을 조사하는 것으로 반응할 수 있다. 예를 들면, 상기 UV 광 개시제는, 벤조폐논계, 아실 포스핀 옥사이드계, 또는 알파 아미노 케톤(a-amino ketone)계 광 개시제일 수 있다. 그리고, 상기 UV 광 개시제는 접착제(230)의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
여기서, 사용된 “경화”는, 하나 이상의 변수, 예컨대 시간, 온도의 변화, 수분, 빛, 경화 촉매 또는 가속화제 등에 의해서 접착제(230)의 물질 내 구조 내지 상태 등이 변화되는 것을 말한다. 상기 “경화”에는 부분적인 경화 및 전체적인 변화가 포함된다. 또한, 상기 “경화”는 부분적으로 가교됨을 의미할 수 있고, 또는 완전하게 가교됨을 의미할 수 있다.
그리고, 상기 접착제(230)는, 브룩필드 점도계를 사용하여 그 점도가 측정될 수 있다. 구체적으로, 상기 경화되기 전의 접착제(230)는, 열을 가하기 전에, 콘 플레이트를 구비한 회전형 레오미터에 의해 측정할 경우, 수천 내지 수만 cps, 예를 들어 2.55 s-1의 전단 속도에서의 25℃의 온도에서 10000 cps 내지 100000 cps의 점도를 가질 수 있다.
달리 정의되지 않는다면, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
나아가, 상기 접착제(230)는, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215) 내면에 100 ㎛ 내지 3 mm 두께로 코팅될 수 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 단계(c)(330)에서는, 상기 부가된 접착제(230)에 열을 가하여 상기 접착제(230)의 점도가 증가하도록 부분 경화를 수행할 수 있다.
여기서, “부분 경화”는, “반경화”, “불완전 경화”, 또는 “B-stage”로 불릴 수 있고, 중간 경화 상태를 의미한다. 또한, 상기 부분 경화된 접착제(230)는, 수지 조성물의 경화 반응 과정의 중간상태일 수 있다. 더욱이, 상기 접착제(230)는, 부분 경화될 경우, 액체보다는 고체처럼 되어 흘러 내림이 없고 표면 접착력이 줄어들 수 있다. 또한, 상기 부분 경화된 접착제(230)는, 열을 가열할 경우 다시 점성이 작아질 수 있어, 다시 액체 상태에 가까워지는 성질을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 단계(c)(330)에서, 상기 접착제(230)를 부분 경화 시키기 위해, 상기 접착제(230)가 도포된 모듈 하우징(210)을 공기 순환 오븐에 넣은 후, 상기 접착제(230)를 섭씨 140도 내지 170도의 온도 조건에서 20초 내지 40초간 가열할 수 있다.
또한, 상기 열 경화는 통상적인 수단에 의해서 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제(230)의 열 경화를 위해 공기 순환 오븐을 사용할 수 있다. 이때, 열 경화 시간과 온도는 구체적인 접착제 조성물에 의존한다.
이에 따라, 상기 접착제(230)는, 열 경화성을 가지므로 섭씨 140도 내지 170도에서 경화가 촉진되어 점도가 높아질 수 있다. 나아가, 상기 접착제(230)는, 표면 접착력이 낮아지도록 부분 경화 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 제조방법(300)은, 접착제(230)가 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면에 부가된 상태에서 부분 경화됨에 따라, 상기 접착제(230)가 상기 수용부(215) 내면에서 흘러 내리는 것을 방지할 수 있으므로, 접착제(230)가 일정한 두께로 고르게 도포된 상태를 유지할 수 있고, 상기 접착제(230)가 상기 모듈 하우징(210)의 외부로 유실되어, 작업 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 접착제(230)는, 부분 경화될 경우, 표면의 접착력이 떨어지게 함으로써, 상기 모듈 하우징(210)을 이동하거나, 부품을 탑재하는 등의 작업이 용이해지고, 제조 공정의 시간을 단축시키며, 접착제(230)에 의한 오염에 따른 불량률을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 접착제(230)의 접착력은 0.5 MPa 내지 1.5 MPa일 수 있다. 또는, 상기 접착제(230)의 접착력은 5 kgf/cm2 내지 15 kgf/cm2 일 수 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 단계(d)(340)에서는, 상기 부분 경화된 접착제(230)가 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)와 상기 원통형 전지셀(100)의 사이에 개재되도록 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 상기 수용부(215)에 수용할 수 있다.
구체적으로, 먼저, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 하부를 하부 케이스(210B)의 수용부(215B)에 삽입할 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(210B)에 탑재된 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부가 상기 상부 케이스(210A)의 수용부(215A)에 삽입되도록, 상기 상부 케이스(210A)를 상부에서 하부 방향으로 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부에 탑재 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 부분 경화된 접착제(230)는, 표면 접착력이 떨어진 상태임으로, 상기 원통형 전지셀(100)이 삽입되는 것을 방해하지 않아, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 삽입하는 공정 속도를 효과적으로 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명은, 상기 원통형 전지셀(100)을 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에 삽입하는 중에, 상기 원통형 전지셀(100)이 상기 접착제(230)와 간섭을 일으켜 상기 접착제(230)의 일부가 유실되거나, 상기 부가된 접착제(230)의 코팅 두께가 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명의 제조방법(300)은, 상기 단계(d)(340) 이후에, 상기 모듈 하우징(210)에 수용된 복수의 원통형 전지셀(100)이 서로 전기적으로 연결되도록, 제1 집전 플레이트(240) 및 제2 집전 플레이트(250) 각각을 복수의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111) 및 제2 전극 단자(112) 각각에 전기적으로 연결 시킬 수 있는 작업을 추가로 실시할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 제1 집전 플레이트(240) 및 제2 집전 플레이트(250)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 집전 플레이트(240)는, 전기 전도성 소재를 포함할 수 있고, 예를 들면, 상기 전기 전도성 소재는 구리 또는 알루미늄 등일 수 있다. 또한, 상기 제1 집전 플레이트(240)는, 일부가 돌출되어 형성된 제1 접속부(245)와 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111)를 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 상기 제1 집전 플레이트(240)는, 상기 모듈 하우징(210)의 상부에 탑재되어 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111)들 간의 전기적으로 연결을 이루도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 집전 플레이트(240)의 제1 접속부(245)와 상기 제1 전극 단자(111)는 레이저 용접 또는 저항 용접되어 접합될 수 있다.
그리고, 상기 제2 집전 플레이트(250)는, 전기 전도성 소재를 포함할 수 있고, 예를 들면, 상기 전기 전도성 소재는 구리 또는 알루미늄 등일 수 있다. 또한, 상기 제2 집전 플레이트(250)는, 일부가 돌출되어 형성된 제2 접속부(255)와 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(112)를 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 상기 제2 집전 플레이트(250)는, 상기 모듈 하우징(210)의 상부에 탑재되어 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(112)들 간의 전기적으로 연결을 이루도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 집전 플레이트(250)의 제2 접속부(255)와 상기 제2 전극 단자(112)는 레이저 용접 또는 저항 용접되어 접합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 단계(d)(340)에서는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 아직 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에 고정된 상태가 아니므로, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111) 및 제2 전극 단자(112) 각각을 상기 제1 집전 플레이트(240) 및 상기 제2 집전 플레이트(250) 각각에 전기적으로 연결시키도록 접합하는 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
즉, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111) 및 제2 전극 단자(112) 각각이 상기 제1 집전 플레이트(240)의 제1 접속부(245)와 상기 제2 집전 플레이트(250)의 제2 접속부(255)가 접촉한 상태를 만들기 위해서는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 어느 정도의 움직임의 자유도가 있는 것이 고정된 것과 비교하여 용이할 수 있다.
또한, 상기 단계(e)(350)는, 상기 원통형 전지셀(100)을 상기 수용부(215)에 수용하는 단계(d)(340) 이후에 상기 접착제(230)에 열을 가할 수 있다. 구체적으로, 상기 부분 경화된 접착제(230)는, 가열 조건에 따라 다시 점도가 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 단계(e)(350)에서는 상기 부분 경화된 접착제(230)가 용융되도록 가열할 수 있다. 이때, 상기 용융된 접착제(230)는 상기 원통형 전지셀(100)의 외표면과 상기 모듈 하우징(210)의 수용부의 내면을 연결하는 구조가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 접착제(230)를 섭씨 180도 내지 220도에서 1초 내지 60초 미만 동안 가열할 수 있다.
이때, 상기 모듈 하우징(210)은, 상기 접착제(230)를 가열하기 위해 밀폐된 챔버에서 수용될 수 있다. 이때, 상기 챔버 내부는 섭씨 180도 내지 220도의 공기 분위기를 조성시킬 수 있다.
이때, 상기 단계(e)(350)에서 상기 모듈 하우징(210)의 도포된 접착제(230)의 점도를 감소 시킬 수 있다. 이는, 상기 접착제(230)가, 상기 단계(c)(330)에서 부분 경화된 상태임으로, 다시 가열할 경우, 다시 점도가 낮아지는 상태로 복귀될 수 있다. 예를 들면, 섭씨 180도 내지 220도의 공기 분위기를 조성시킨 상기 챔버 내부에 수용된 상기 모듈 하우징(210)의 접착제(230)는, 가열에 의해 점도가 낮아질 수 있다. 그러나, 상기 접착제(230)는, 소정 시간 이상으로 섭씨 180도 내지 220도의 온도로 가열 시킬 경우, 열 개시제에 의해 중합 등의 열 경화가 발생할 수 있으므로, 상기 단계(e)에서는 소정 시간 이상 가열시키는 것은 바람직하지 않다.
나아가, 상기 단계(e)(350)에서의 접착제(230)는, 상기 모듈 하우징(210)과 상기 원통형 전지셀(100) 사이의 빈틈으로 적어도 일부가 이동할 수 있도록 고체보다는 액체에 가까운 상태로 점도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 접착제(230)는, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면과 상기 원통형 전지셀(100)의 외면 사이에서 압착될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 상기 모듈 하우징(210)에 탑재된 상태에서, 상기 모듈 하우징(210)의 외벽을 내부 방향으로 가압하는 것으로, 상기 액체 상태의 접착제(230)가 상기 원통형 전지셀(100)의 외면과 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면 사이를 연결하는 구조가 될 수 있다.
더욱이, 상기 단계(f)(260)에서는, 상기 접착제(230)의 점도를 감소 시키는 단계(e)(350)에서의 상기 접착제(230)에 자외선(UV)을 조사하여 상기 접착제(230)를 최종 경화 시킬 수 있다. 이때, 상기 접착제(230)는 상기 원통형 전지셀(100)과 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면 사이를 연결한 구조일 수 있다. 또한, 상기 모듈 하우징(210)은, 자외선을 투과 시킬 수 있는 재질을 적어도 일부에 포함할 수 있다.
그리고, 상기 접착제(230)의 자외선(UV) 경화는 통상적인 수단에 의해서 실시될 수 있다. 예를 들면, UV 경화를 위해 200 nm 내지 400 nm 파장 범위에 걸치는, 100 mW/㎠의 조사력(irradiation power)을 갖는 UV 공급원이 사용될 수 있었다.
더욱이, 상기 단계(f)에서는, 상기 모듈 하우징(210)을 자외선 발생 장치가 구비된 챔버 내부에 탑재한 후, 챔버가 밀폐된 상태에서 상기 접착제(230)에 자외선(UV)을 조사하여 접착제(230)를 최종 경화 시킬 수 있다. 이때, 상기 챔버 내부는 일반 공기 중 산소 농도(21%) 보다 적은 농도의 산소가 포함된 공기 분위기로 조성될 수 있다. 이때, 상기 접착제는, 산소가 부족한 공기 조건에서 경화를 개시하거나 촉진하는 첨가제가 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접착제는 낮은 산소 농도 환경에서도 경화 진행될 수 있으므로, 열 전달이나 자외선이 노출되기 어려운 상기 모듈 하우징(210)의 수용부 내부에서도 경화를 진행시킬 수 있어, 도포된 접착제가 전반적으로 균일하게 경화시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 단계(f)에서는 상기 접착제(230)를 가열 경화와 자외선 경화를 함께 수행하여 최종 경화 시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버에는 자외선 조사 장치를 더 포함할 수 있다. 나아가, 자외선 조사 장치가 내부에 포함된 챔버에, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 수용된 모듈 하우징(210)을 수용한 상태에서, 상기 접착제(230)를 섭씨 180도 내지 220도의 분위기에서 30분 내지 3시간 동안 가열하고, 상기 접착제(230)의 적어도 일부를 자외선에 10초 내지 30초 동안 노출 시킬 수 있다.
여기서, 상기 단계(f)에서의 접착제(230)는, 소정 시간 이상으로 섭씨 180도 내지 220도의 분위기에서 가열될 경우, 열 개시제에 의해 중합이 일어나 점도가 증가하고, 완전히 가교되어 결국 최종 경화 상태에 이를 수 있다.
여기서, “최종 경화”는 “완전 경화”와 같은 의미일 수 있다. 그리고, 상기 “최종 경화”는 더 이상 가교가 진행되지 않는 완전하게 가교됨을 의미할 수 있다. 즉, 상기 최종 경화 상태의 접착제(230)는, 섭씨 180도 내지 220도로 다시 가열을 하더라도 다시 점도가 낮아지지 않는다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접착제(230)는, 가열 및/또는 UV 조사에 의해 최종 경화됨으로써, 상기 모듈 하우징(210) 내부에 수용된 복수의 원통형 전지셀(100)이 유동이 없도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제조방법(300)에 의해 제조된 배터리 모듈(200)은, 유동이나 충격이 잦은 환경에서도 상기 원통형 전지셀(100)이 상기 모듈 하우징(210) 내부에서 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 유동이나 충격에 의해 상기 원통형 전지셀(100)이 손상되거나, 상기 원통형 전지셀(100)과 전기적으로 연결된 버스바 간의 연결 구조의 단선 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 배터리 모듈(200)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 8은, 도 6의 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 E'의 영역을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 1과 함께 도 8을 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)을 준비하는 상기 단계(a)(310)에서, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면에 볼록부(217a)를 구비한 미세 요철 구조(217)를 형성시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 케이스(210A)의 수용부(215A)의 내면에는, 상기 원통형 전지셀(100)과 대면하는 방향으로 돌출된 복수의 볼록부(217a)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 볼록부(217a)는, 소정 크기(L)의 지름을 갖는 기둥 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 크기(L)는 100 ㎛ 내지 1 mm일 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 볼록부(217a)는, 서로 일정하 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 접착제(230)를 부가하는 단계(b)(320)에서, 상기 접착제(230)가 상기 미세 요철 구조(217)의 볼록부(217a)를 피복하도록 도포될 수 있다. 이에 따라, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면에 형성된 미세 요철 구조(217)의 볼록부(217a)의 외면에는 접착제(230)가 도포될 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 하부 케이스(210B)의 수용부(215B)의 내면에는, 상기 원통형 전지셀(100)과 대면하는 방향으로 돌출된 복수의 볼록부(217a)가 형성될 수 있다. 상기 하부 케이스(210B)의 볼록부(217a)는 상기 상부 케이스(210A)의 볼록부(217a)와 동일한 특성들을 가지므로, 이에 대한 부연 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 볼록부(217a)가 복수개 형성된 미세 요철 구조(217)에 의해, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에 내면에 도포된 접착제(230)가 쉽게 흘러 내려가는 것을 저지하는 역할을 수행할 수 있어, 상기 접착제(230)가 일부가 유실되거나, 상기 부가된 접착제(230)의 코팅 두께가 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 1과 함께 도 9를 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)을 준비하는 상기 단계(a)(310)에서, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내면에 오목부(217b)를 구비한 미세 요철 구조(217)가 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 오목부(217b)는, 상기 원통형 전지셀(100)과 대면하는 방향의 반대 방향으로 내입된 형태일 수 있다. 그리고, 상기 오목부(217b)는, R 크기의 지름을 갖는 내입된 홈 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 접착제(230)를 부가하는 단계(b)(320)에서, 상기 접착제(230)가 상기 미세 요철 구조(217)의 오목부(217b)에 상기 접착제(230)의 일부가 수용되도록 도포될 수 있다.
나아가, 상기 오목부(217b)의 내부에 수용된 상기 접착제(230)의 일부는, 가열에 의해 액체 상태에 가까워질 경우, 상기 오목부(217b) 외부로 배출되어 상기 원통형 전지셀(100)의 외면과 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215) 내면 사이를 연결하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 오목부(217b)가 복수개 형성된 미세 요철 구조(217)에 의해, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에 내면에 도포된 접착제(230)가 쉽게 흘러 내려가는 것을 저지하는 역할을 수행할 수 있어, 상기 접착제(230)가 일부가 유실되거나, 상기 부가된 접착제(230)의 코팅 두께가 불균일 해지는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 1과 함께 도 8 및 도 9를 참조하면, 본원은, 복수의 원통형 전지셀(100), 및 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 수용한 모듈 하우징(210)을 포함한 배터리 모듈(200)을 제공한다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성될 수 있다. 또한, 상기 모듈 하우징(210)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 삽입 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부(215)가 구비되고, 상기 수용부(215) 내면에는 상기 원통형 전지셀(100)이 접착 고정되도록 열 경화성 및 자외선(UV) 경화성을 구비한 접착제(230)가 부가될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)과 상기 모듈 하우징(210)은, 도 1 내지 도 5의 도면 설명에서 설명한 복수의 원통형 전지셀(100) 및 모듈 하우징(210)과 동일 구성일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 상부 케이스의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에는 흡착 패드(235)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡착 패드(235)는, 상기 접착제(230)의 적어도 일부를 흡착하여 내부에 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 흡착 패드(235)는, 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)의 내측면에 부착되어 위치될 수 있다. 또한, 상기 흡착 패드(235)는, 전기 절연성 소재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 흡착 패드(235)는, 상기 접착제(230)의 일부를 내부에 수용할 수 있도록 다공질일 수 있다. 또한, 상기 흡착 패드(235)는, 외압에 의해 쉽게 부피가 줄어들었다가, 외압이 제거되면 다시 팽창하는 탄성이 있는 소재를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(210A)의 수용부(215A)의 내측면에는, 흡착 패드(235)가 부착될 수 있다. 또한, 상기 흡착 패드(235)는, 상기 접착제(230)의 일부분을 내부에 수용한 상태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 흡착 패드(235)가 구비된 모듈 하우징(210)은, 상기 접착제(230)가 유동이 가능한 액체 상태에서도 유실되지 않도록 흡수하여 수용부(215) 내부에 수용 시킬 수 있는 바, 상기 접착제(230)의 흘러 내림이나 유실 현상을 효과적으로 줄일 수 있다.
더불어, 상기 흡착 패드(235)는, 쉽게 부피가 팽창되거나 축소될 수 있는 탄성을 가진 소재로 구성될 경우, 상기 원통형 전지셀(100)이 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에 수용되는 과정에서 쿠션 작용을 할 수 있으므로, 상기 원통형 전지셀(100)이 손상을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 흡착 패드(235)는, 상기 접착제(230)를 흡수한 상태에서 상기 원통형 전지셀(100)이 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215)에 삽입됨에 따라, 상기 흡수한 접착제(230)의 일부를 배출시킴으로써, 상기 접착제(230)가 상기 원통형 전지셀(100)과 상기 모듈 하우징(210)의 수용부(215) 내면에 골고루 분산되도록 도울 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(200) 이외에, 이러한 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 에너지 저장장치와 같은 디바이스에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 디바이스는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 배터리 팩은, 비상시 전기 전원으로 사용할 수 있는 에너지 저장 시스템에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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.
300: 배터리 제조방법
200: 배터리 모듈
100: 원통형 전지셀 111, 112: 전극 단자
210: 모듈 하우징 215: 수용부
210A: 상부 케이스 217: 미세 요철 구조
210B: 하부 케이스 217a, 217b: 볼록부, 오목부
230: 접착제 235: 흡착 패드
240: 제1 집전 플레이트 250: 제2 집전 플레이트
245: 제1 접속부 255: 제2 접속부

Claims (14)

  1. 배터리 모듈을 제조하는 방법으로서,
    (a) 전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성된 복수의 원통형 전지셀, 및 상기 복수의 원통형 전지셀을 내부에 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부가 형성된 모듈 하우징을 준비하는 단계;
    (b) 상기 모듈 하우징의 수용부의 내면에 열 경화성 및 자외선 경화성을 구비한 접착제를 부가하는 단계;
    (c) 상기 부가된 접착제에 열을 가하여 상기 접착제의 점도가 증가하도록 부분 경화하는 단계;
    (d) 상기 부분 경화된 접착제가 상기 모듈 하우징의 수용부와 상기 원통형 전지셀의 사이에 개재되도록 상기 복수의 원통형 전지셀을 상기 수용부에 수용하는 단계;
    (e) 상기 수용부에 상기 원통형 전지셀의 수용하는 단계 이후, 상기 접착제를 열을 가하여 상기 접착제의 점도를 감소 시키는 단계; 및
    (f) 상기 단계(e)에서 점도가 감소된 접착제에 자외선을 조사하여 상기 접착제를 최종 경화 시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(c)에서, 상기 접착제를 섭씨 140도 내지 170도의 온도 조건에서 20초 내지 40초간 가열하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(e)에서는 상기 접착제를 섭씨 180도 내지 220도에서 1초 내지 60초 미만 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(f)에서는 상기 접착제를 가열 경화와 자외선 경화를 함께 수행하여 최종 경화 시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계(f)에서는 상기 접착제를 섭씨 180도 내지 220도의 온도에서 30분 내지 3시간 동안 가열하고, 상기 접착제의 적어도 일부를 자외선에 10초 내지 30초 동안 노출 시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계(a)에서, 상기 모듈 하우징의 수용부 내면에는 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향으로 돌출된 볼록부, 또는 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향의 반대 방향으로 내입된 오목부를 구비한 미세 요철 구조가 형성되도록 상기 모듈 하우징을 준비하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 접착제가 상기 미세 요철 구조의 볼록부를 피복하도록 도포되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 접착제가 상기 미세 요철 구조의 오목부에 상기 접착제의 일부가 수용되도록 도포되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 전극 단자가 상부 및 하부에 각각 형성된 복수의 원통형 전지셀; 및
    상기 복수의 원통형 전지셀을 삽입 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부가 구비되고, 상기 수용부 내면에는 상기 원통형 전지셀이 접착 고정되도록 열 경화성 및 자외선 경화성을 구비한 접착제가 부가된 모듈 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 수용부 내면에는, 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향으로 돌출된 볼록부, 또는 상기 원통형 전지셀과 대면하는 방향의 반대 방향으로 내입된 오복부를 구비한 미세 요철 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접착제는, 상기 미세 요철 구조의 볼록부를 피복하도록 도포된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 미세 요철 구조의 오목부에는 상기 접착제의 일부가 수용된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 수용부에는 상기 접착제의 적어도 일부를 흡착하도록 구성된 흡착 패드가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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