KR20200132093A - 배터리 모듈의 제조 방법 및 배터리 모듈의 제조 장치 - Google Patents

배터리 모듈의 제조 방법 및 배터리 모듈의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원은 배터리 모듈에 형성된 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물의 경화 시간을 단축하여 배터리 모듈의 제조 시간을 단축할 수 있는 배터리 모듈의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원은 또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법에 적용될 수 있는 배터리 모듈의 제조 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈의 제조 방법 및 배터리 모듈의 제조 장치{Method of Manufacturing Battery Module and Manufacturing Device of Battery Module}
본 출원은 배터리 모듈의 제조 방법 및 그 제조 방법에 적용될 수 있는 배터리 모듈의 제조 장치에 관한 것이다.
이차전지는 휴대폰, PDA 및 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV) 또는 하이브리드 자동차(HEV) 등의 동력원으로 사용되고 있다.
전기 자동차의 모터 구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하는 경우에는 다수 개의 고출력 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈이 연결되어 구성되는 대용량의 모듈형　배터리팩이 사용되는 것이 일반적이다.
상기 배터리 셀은 이차전지로 기능할 수 있는 단위를 의미할 수 있다. 배터리 모듈은 전기적으로 연결된 상기 복수의 배터리 셀을 모듈 케이스에 수납하고 있는 것을 의미할 수 있다. 상기 배터리 팩은 복수개의 배터리 모듈을 탈착이 가능하도록 기재에 부착하고 상기 복수개의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하여 제조될 수 있다.
모듈 케이스 내에 수납된 배터리 셀을 고정시키기 위하여, 배터리 셀이 구비된 모듈 케이스 내로 수지 조성물이 주입될 수 있다. 상기 수지 조성물은 배터리 셀을 모듈 케이스 내에 고정하는 한편, 배터리 셀로부터 발생하는 열을 외부로 방출시키기 위하여 방열 접착 수지 조성물을 사용할 수 있다.
한편, 배터리 모듈에수지 조성물이 과주입되거나, 수지 조성물 주입 후 배터리 모듈 내부의 압력 상승 등에 의해서 배터리 모듈내로 주입된 수지 조성물이 주입구를 통하여 역토출되는 문제가 있었고, 상기 역토출된 수지 조성물을 제거하기 위해서는 역토출된 수지 조성물이 충분히 경화될때까지 약 3시간 내지 4시간을 기다려야 한다는 문제점이 있었다. 이로 인해 배터리 모듈 하나당 제조하는 시간이 길어져 배터리 모듈의 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 배터리 모듈의 제조 시간을 단축할 수 있는 배터리 모듈의 제조 방법이 요청된다.
한국공개특허공보 제2016-0105354호
본 출원의 목적은 배터리 모듈에 형성된 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물의 경화 시간을 단축하여 배터리 모듈의 제조 시간을 단축할 수 있는 배터리 모듈의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 출원의 또 다른 목적은 상기 배터리 모듈의 제조 방법에 적용될 수 있는 배터리 모듈의 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서 통상 약 10°C 내지 30°C의 범위 내의 임의의 온도 또는 약 23°C 또는 약 25°C 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 온도로서 통상 약 1 기압 정도를 상압으로 지칭한다.
본 출원은 배터리 모듈의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 일면에 형성된 주입구를 통하여 경화성 수지 조성물을 주입하는 단계; 및 상기 주입구에 에너지를 인가하여 경화성 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
하나의 예로서, 상기 경화성 수지 조성물을 배터리 모듈에 주입하는 단계에서 배터리 모듈은 배터리 모듈 케이스 및 배터리 셀을 포함한다. 상기 배터리셀은 상기 모듈 케이스 내에 수납되어 있을 수 있다. 배터리셀은 모듈 케이스 내에 하나 이상 존재할 수 있고, 그리고 복수의 배터리셀이 모듈 케이스 내에 수납되어 있을 수 있다. 모듈 케이스 내에 수납되는 캐너리셀의 수는 용도 등에 따라 조절되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 모듈 케이스에 수납되어 있는 배터리셀들은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 모듈 케이스는, 배터리 셀이 수납될 수 있는 내부 공간을 형성하는 측벽과 하부판을 적어도 포함할 수 있다. 또한, 모듈 케이스는, 상기 내부 공간을 밀폐하는 상부판을 추가로 포함할 수 있다. 상기 측벽, 하부판 및 상부판은 서로 일체형으로 형성되어 있을 수 있고, 또는 각각 분리된 측벽, 하부판 및/또는 상부판이 조립되어 상기 모듈 케이스가 형성되어 있을 수 있다. 이러한 모듈 케이스의 형태 및 크기는 특별히 제한되지 않으며, 용도나 상기 내부 공간에 수납되는 배터리셀의 형태 및 개수 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
상기에서 용어 상부판과 하부판은, 모듈 케이스를 구성하고 있는 판이 적어도 2개 존재하므로, 이를 구별하기 위해 사용되는 상대적인 개념의 용어이다. 즉 실제 사용 상태에서 상부판이 반드시 상부에 존재하고, 하부판이 반드시 하부에 존재하여야 하는 것을 의미하는 것은 아니다.
모듈 케이스의 상기 하부판, 측벽 및/또는 상부판에는 홀이 형성되어 있을 수 있다. 상기 홀은 주입공정에 의해 수지층을 형성하는 경우에, 상기 수지층의 형성재료 즉, 경화성 수지 조성물을 주입하는데 사용되는 주입홀일 수 있다. 상기 홀의 형태, 개수 및 위치는 상기 수지층을 형성하는 경화성 수지 조성물의 주입 효율을 고려하여 조정될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 홀은 적어도 상기 하부판 및/또는 상부판에 형성되어 있을 수 있다.
상기 모듈 케이스는 열전도성 케이스일 수 있다. 용어 열전도성 케이스는, 케이스 전체의 열전도도가 10 W/mk 이상이거나, 혹은 적어도 상기와 같은 열전도도를 가지는 부위를 포함하는 케이스를 의미한다. 예를 들면, 전술한 측벽, 하부판 및 상부판 중 적어도 하나는 상기 기술한 열전도도를 가질 수 있다. 또 다른 예시에서 상기 측벽, 하부판 및 상부판 중 적어도 하나가 상기 열전도도를 가지는 부위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 출원의 배터리 모듈은, 상부판 및 배터리셀과 접촉하는 제 1 경화 수지층과 하부판 및 배터리셀과 접촉하는 제 2 경화 수지층을 포함할 수 있다. 이에 따라 적어도 상기 하부판은 열전도성을 갖거나 열전도성 부위를 포함할 수 있다고 할 수 있다.
상기에서 열전도성인 상부판, 하부판, 측벽; 또는 열전도성 부위;의 열전도도는, 다른 예시에서 약 20 W/mk 이상, 30 W/mk 이상, 40 W/mk 이상, 50 W/mk 이상, 60 W/mk 이상, 70 W/mk 이상, 80 W/mk 이상, 90 W/mk 이상, 100 W/mk 이상, 110 W/mk 이상, 120 W/mk 이상, 130 W/mk 이상, 140 W/mk 이상, 150 W/mk 이상, 160 W/mk 이상, 170 W/mk 이상, 180 W/mk 이상, 190 W/mk 이상 또는 약 195 W/mk 이상일 수 있다. 상기 열전도도는 그 수치가 높을수록 모듈의 방열 특성 등의 측면에서 유리하므로, 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 열전도도는 약 1,000 W/mK 이하, 900 W/mk 이하, 800 W/mk 이하, 700 W/mk 이하, 600 W/mk 이하, 500 W/mk 이하, 400 W/mk 이하, 300 W/mk 또는 약 250 W/mK 이하일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 열전도도를 나타내는 재료의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 알루미늄, 금, 은, 텅스텐, 구리, 니켈 또는 백금 등의 금속 소재 등이 있다. 모듈 케이스는 전체가 상기와 같은 열전도성 재료로 이루어지거나, 적어도 일부의 부위가 상기 열전도성 재료로 이루어진 부위일 수 있다. 이에 따라 상기 모듈 케이스는 상기 언급된 범위의 열전도도를 가지거나, 혹은 상기 언급된 열전도도를 가지는 부위를 적어도 한 부위 포함할 수 있다.
모듈 케이스에서 상기 범위의 열전도도를 가지는 부위는 수지층 및/또는 절연층과 접촉하는 부위일 수 있다. 또한, 상기 열전도도를 가지는 부위는, 냉각수와 같은 냉각 매체와 접하는 부위일 수 있다. 이러한 구조를 가질 경우, 배터리셀로부터 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다.
본 출원에서 용어 배터리셀은, 전극 조립체 및 외장재를 포함하여 구성된 하나의 단위 이차전지를 의미한다.
배터리 모듈 케이스 내에 수납되는 배터리셀의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 공지의 다양한 배터리셀이 모두 적용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 배터리셀은 파우치형일 수 있다.
상기 배터리 모듈 케이스에 형성된 주입구를 통하여 주입되는 경화성 수지 조성물은 예를 들면 접착제 조성물일 수 있다. 접착제 조성물은 접착제로 일반적으로 사용될 수 있는 것으로 알려진 수지 성분 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 수지로는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지 및 에폭시 수지 등을 예로 들 수 있다. 상기 수지 성분 중에서 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 실리콘 수지는 서로 유사한 열전도 특성을 가지고, 에폭시 수지가 그에 비하여 열전도성이 우수하며, 올레핀 수지는 에폭시 수지에 비하여 높은 열전도성을 가지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 필요에 따라 수지 중 우수한 열전도도를 가지는 것을 선택할 수 있다. 다만, 일반적으로 수지 성분만으로는 목적하는 열전도도가 확보되기 어렵고, 후술하는 바와 같이 열전도성이 우수한 필러 성분을 적정 비율로 경화성 수지 조성물에 포함시키는 방식도 적용할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 열전도성 수지 조성물일 수 있고, 열전도성 수지 조성물의 경화물은 열 전도도가 약 1.5 W/mK 이상, 2 W/mK 이상, 2.5 W/mK 이상, 3 W/mK 이상, 3.5 W/mK 이상 또는 약 4 W/mK 이상일 수 있다. 상기 열전도도는 약 50 W/mK 이하, 45 W/mk 이하, 40 W/mk 이하, 35 W/mk 이하, 30 W/mk 이하, 25 W/mk 이하, 20 W/mk 이하, 15 W/mk 이하, 10W/mK 이하, 5 W/mK 이하, 4.5 W/mK 이하 또는 약 4.0 W/mK 이하일 수 있다. 상기와 같이 경화성 수지 조성물이 열전도성 수지 조성물인 경우에 상기 경화성 수지 조성물이 주입된 하부판 등은 전술한 열전도도가 10 W/mK 이상 부위일 수 있다. 이 때 상기 열전도도를 나타내는 모듈 케이스의 부위는 냉각 매체, 예를 들면 냉각수 등과 접하는 부위일 수 있다. 열전도성 수지 조성물의 열전도도는, 예를 들면 ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정된 수치이다.
일예로 ASTM D 5470의 규격에 따라 2개의 구리 막대(copper bar) 사이에 경화성 수지 조성물의 경화물을 위치시킨 후에 상기 2개의 구리 막대 중 하나는 히터와 접촉시키고, 다른 하나는 쿨러(cooler)와 접촉시킨 후에 상기 히터가 일정 온도를 유지하도록 하고, 쿨러의 용량을 조절하여 열평형 상태(5분에 약 0.1℃ 이하의 온도 변화를 보이는 상태)를 만들 수 있다. 열평형 상태에서 각 구리 막대의 온도를 측정하고, 하기 열전도도 수식에 따라서 열전도도(K, 단위: W/mK)를 평가할 수 있다. 열전도도 평가 시에 경화물에 걸리는 압력은 약 11 Kg/25 cm2 정도가 되도록 조절할 수 있으며, 측정 과정에서 경화물의 두께가 변화된 경우에 최종 두께를 기준으로 열전도도를 계산할 수 있다.
<열전도도 수식>
K = (QХdx)/(AХdT)
상기 수식에서 K는 열전도도(W/mK)이고, Q는 단위 시간당 이동한 열(단위: W)이며, dx는 경화물의 두께(단위: m)이고, A는 경화물의 단면적(단위: m2)이며, dT는 구리 막대의 온도차(단위: K)이다.
열전도성 수지 조성물의 열전도도를 상기와 같은 범위로 하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 열전도성 수지 조성물의 열전도도는 수지 조성물에 후술하는 열전도성을 가지는 필러를 사용하여 조절할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은, 예를 들면 우레탄 수지 조성물일 수 있다. 상기 우레탄 수지 조성물은 적어도 폴리올 등을 포함하는 주제 조성물; 및 적어도 이소시아네이트를 포함하는 경화제 조성물;을 포함하는 이액형일 수 있으며, 이를 경화시켜 경화물인 수지층을 형성할 수 있다.
우레탄 수지 조성물로는, 상기 물성의 확보를 위해서 적어도 주제 조성물에 포함되는 폴리올로서, 비결정성이거나 충분히 결정성이 낮은 폴리올을 포함하는 수지 조성물이 적용될 수 있다.
상기에서 용어 "비결정성"은, 후술하는 DSC(Differential Scanning　calorimetry) 분석에서 결정화 온도(Tc)와 용융 온도(Tm)가 관찰되지 않는 경우를 의미하고, 이 때 상기 DSC 분석은 10°C/분의 속도로 -80°C 내지 60°C의 범위 내에서 수행할 수 있고, 예를 들면 상기 속도로 25°C에서 60°C로 승온 후 다시 -80°C로 감온하고, 다시 60°C로 승온하는 방식으로 측정할 수 있다. 또한, 상기에서 「충분히 결정성이 낮다」는 것은 상기 DSC 분석에서 관찰되는 용융점(Tm)이 약 20°C 이하, 약 15°C 이하, 약 10°C 이하, 약 5°C 이하, 약 0°C 이하, 약 -5°C 이하, 약 -10°C 이하 또는 약 -20°C 이하 정도인 경우를 의미한다. 상기에서 용융점의 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 상기 용융점은, 약 -80°C 이상, 약 -75°C 이상 또는 약 -70°C 이상 정도일 수 있다.
폴리올이 결정성이거나 상기 용융점 범위를 만족하지 않는 것과 같이 (상온) 결정성이 강한 경우에는, 온도에 따른 점도 차이가 커지기 쉽기 때문에, 필러와 수지를 혼합하는 공정에서 필러의 분산도와 최종 혼합물의 점도에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 또한, 배터리 모듈용 경화성 수지 조성물에서 요구되는 내한성, 내열성 및 내수성 등 물성을 만족하기 어려워질 수 있다.
상기 폴리올로는, 예를 들어 카르복실산 폴리올이나 카프로락톤 폴리올이 사용될 수 있다.
상기 카르복실산 폴리올은 카르복실산과 폴리올(ex. 디올 또는 트리올 등)을 포함하는 성분을 반응시켜서 형성할 수 있고, 카프로락톤 폴리올은 카프로락톤과 폴리올(ex. 디올 또는 트리올 등)을 포함하는 성분을 반응시켜서 형성할 수 있다. 이때, 상기 카르복실산은 디카르복실산일 수 있다.
일 예에서, 상기 폴리올은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 폴리올일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
화학식 1 및 2에서, X는 카르복실산 유래의 단위이고, Y는 폴리올 유래의 단위이다. 폴리올 유래의 단위는, 예를 들면, 트리올 단위 또는 디올 단위일 수 있다. 또한, n 및 m은 임의의 수일 수 있고, 예를 들어 n은 2 내지 10 의 범위 내의 수이며, m은 1 내지 10의 범위 내의 수 이고, A1 및 A2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 14의 범위 내의 알킬렌이다
본 명세서에서 사용한 용어, “카르복실산 유래 단위”는 카르복실산 화합물 중에서 카르복시기를 제외한 부분을 의미할 수 있다. 유사하게, 본 명세서에서 사용한 용어, “폴리올 유래 단위”는 폴리올 화합물 구조 중에서 히드록시기를 제외한 부분을 의미할 수 있다.
즉, 폴리올의 히드록시기와 카르복실산의 카르복실기가 반응하면, 축합 반응에 의해 물(H2O) 분자가 탈리되면서 에스테르 결합이 형성된다. 이와 같이 카르복실산이 축합 반응에 의해 에스테르 결합을 형성하는 경우 카르복실산 유래 단위는 카르복실산 구조 중에서 상기 축합 반응에 참여하지 않는 부분을 의미할 수 있다. 또한, 폴리올 유래 단위는 폴리올 구조 중에서 상기 축합 반응에 참여하지 않는 부분을 의미할 수 있다.
또한, 화학식 2의 Y 역시 폴리올이 카프로락톤과 에스테르 결합을 형성한 후에 그 에스테르 결합을 제외한 부분을 나타낸다. 즉, 화학식 2에서 폴리올 유래 단위, Y는 폴리올과 카프로락톤이 에스테르 결합을 형성하는 경우 폴리올 구조 중 상기 에스테르 결합에 참여하지 않은 부분을 의미할 수 있다. 에스테르 결합은 각각 화학식 1 및 2에 표시되어 있다.
한편, 상기 화학식에서 Y의 폴리올 유래 단위가 트리올 단위와 같이 3개 이상의 히드록시기를 포함하는 폴리올로부터 유래된 단위인 경우, 상기 화학식 구조에서 Y 부분에는 분지가 형성된 구조가 구현될 수 있다.
상기 화학식 1에서, X의 카르복실산 유래 단위의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 목적하는 물성의 확보를 위해서 지방산 화합물, 2개 이상의 카르복실기를 가지는 방향족 화합물, 2개 이상의 카르복실기를 가지는 지환족 화합물 및 2개 이상의 카르복실기를 가지는 지방족 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물로부터 유래한 단위일 수 있다.
상기 2개 이상의 카르복실기를 가지는 방향족 화합물은, 일예로 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산 또는 테트라클로로프탈산일 수 있다.
상기 2개 이상의 카르복실기를 가지는 지환족 화합물은, 일예로 테트라히드로프탈산 또는 헥사히드로프탈산 테트라클로로프탈산일 수 있다.
또한, 상기 2개 이상의 카르복실기를 가지는 지방족 화합물은, 일예로 옥살산, 아디프산, 아젤라산, 세박산, 숙신산, 말산, 글루타르산, 말론산, 피멜산, 수베르산, 2,2-디메틸숙신산, 3,3-디메틸글루타르산, 2,2-디메틸글루타르산, 말레산, 푸마루산 또는 이타콘산일 수 있다.
후술하는 범위의 낮은 유리전이 온도를 고려하면, 방향족 카르복실산 유래 단위보다는 지방족 카르복실산 유래 단위가 바람직할 수 있다.
한편, 화학식 1 및 2에서 Y의 폴리올 유래 단위의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 목적하는 물성의 확보를 위해서, 2개 이상의 히드록시기를 가지는 지환족 화합물 및 2개 이상의 히드록시기를 가지는 지방족 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물로부터 유래될 수 있다.
상기 2개 이상의 히드록시기를 가지는 지환족 화합물은, 일예로 1,3-사이클로헥산디메탄올 또는 1,4-사이클로헥산디메탄올일 수 있다.
또한, 상기 2개 이상의 히드록시기를 가지는 지방족 화합물은, 일예로 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,2-부틸렌글리콜, 2,3-부틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,2-에틸헥실디올, 1,5-펜탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 글리세린 또는 트리메틸올프로판일 수 있다.
한편, 상기 화학식 1에서 n은 임의의 수이며, 그 범위는 경화성 수지 조성물 또는 그 경화물인 수지층이 목적하는 물성을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들면, n은 약 2 내지 10 또는 2 내지 5일 수 있다.
또한, 상기 화학식 2에서 m은 임의의 수이며, 그 범위는 경화성 수지 조성물 또는 그 경화물인 수지층이 목적하는 물성을 고려하여 선택될 수 있다 예를 들면, m은 약 1 내지 10 또는 1 내지 5일 수 있다.
화학식 1 및 2에서 n과 m이 상기 범위를 벗어나면, 폴리올의 결정성 발현이 강해지면서 조성물의 주입 공정성에 악영향을 끼칠 수 있다.
화학식 2에서 A1 및 A2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 14의 범위내의 알킬렌이다. 탄소수는 경화성 수지 조성물 또는 그 경화물인 수지층이 목적하는 물성을 고려하여 선택될 수 있다.
상기 폴리올의 분자량은 점도, 내구성 또는 접착성 등을 고려하여 조절될 수 있으며, 예를 들면, 약 300 내지 약 2,000의 범위 내일 수 있다. 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 「분자량」은 GPC(Gel Permeation Chromatograph)를 사용하여 측정한 중량평균분자량(Mw)일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 경화 후 수지층의 신뢰성이 좋지 못하거나 휘발 성분과 관련된 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 경화제 조성물에 포함되는 이소시아네이트의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 목적하는 물성의 확보를 위해 방향족기를 포함하지 않는 비방향족 이소시아네이트 화합물을 사용할 수 있다. 방향족 이소시아네이트를 사용할 경우, 반응속도가 지나치게 빠르고, 유리전이온도가 높아질 수 있기 때문에, 후술하는 경화성 수지 조성물의 부하값 및 점도를 만족하는데 어려워 질 수 있다.
비방향족 이소시아네이트 화합물로는, 예를 들어, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트, 노르보르난 디이소시아네이트 메틸, 에틸렌 디이소시아네이트, 프로필렌 디이소시아네이트 또는 테트라메틸렌 디이소시아네이트 등의 지방족 폴리이소시아네이트; 트랜스사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트메틸)사이클로헥산 디이소시아네이트 또는 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 등의 지환족 폴리이소시아네이트; 또는 상기 중 어느 하나 이상의 카르보디이미드 변성 폴리이소시아네이트나 이소시아누레이트 변성 폴리이소시아네이트; 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 나열된 화합물 중 2 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
배터리 모듈에 주입되는 경화성 수지 조성물은 필러를 포함할 수 있다. 상기 필러는 열전도성 필러일 수 있다. 본 출원에서 용어 열전도성 필러는 열전도도가 약 1 W/mK 이상, 약 5 W/mK 이상, 약 10 W/mK 이상 또는 약 15 W/mK 이상인 소재를 의미한다. 상기 열전도성 필러의 열전도도는 약 400 W/mK 이하, 약 350 W/mK 이하 또는 약 300 W/mK 이하일 수 있다. 사용될 수 있는 열전도성 필러의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 산화알루미늄(알루미나: Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC) 산화베릴륨(BeO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 또는 보헤마이트(Boehmite) 등과 같은 세라믹 입자가 사용될 수 있다.
상기 필러 이외에도, 다양한 종류의 필러가 사용될 수 있다. 예를 들어, 경화성 수지 조성물이 경화된 경화물인 수지층의 절연 특성을 확보하기 위하여, 그래파이트(graphite) 등과 같은 탄소 필러의 사용이 고려될 수 있다. 또는, 예를 들어 퓸드 실리카, 클레이 또는 탄산칼슘(CaCO3) 등과 같은 필러가 사용될 수 있다.
상기 필러의 형태나 비율은 특별히 제한되지 않으며, 경화성 수지 조성물의 점도, 경화성 수지 조성물의 경화 속도, 경화성 수지 조성물이 경화된 수지층 내에서의 침강 가능성, 목적하는 열저항 내지는 열전도도, 절연성, 충전 효과, 분산성 또는 저장 안정성 등을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 일반적으로 필러의 사이즈가 커질수록 이를 포함하는 조성물의 점도가 높아지고, 후술하는 수지층 내에서 필러가 침강할 가능성이 높아진다. 또한 사이즈가 작아질수록 열저항이 높아지는 경향이 있다. 따라서 상기와 같은 점을 고려하여 적정 종류 및 크기의 필러가 선택될 수 있고, 필요하다면 2종 이상의 필러를 함께 사용할 수도 있다. 또한, 충전되는 양을 고려하면 구형의 필러를 사용하는 것이 유리하지만, 네트워크의 형성이나 전도성 등을 고려하여 침상이나 판상 등과 같은 형태의 필러도 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 경화성 수지 조성물은 상이한 평균 입경을 가지는 필러를 사용할 수 있다. 본 출원에서 평균 입경은, 입도 분포의 체적 기준 누적 50%에서의 입자지름(메디안 직격)으로서, 체적 기준으로 입도 분포를 구하고, 전 체적을 100%로 한 누적 곡선에서 누적치가 50%가 되는 지점의 입자 지름을 의미한다. 상기와 같은 평균입경(또는, D50)은 레이저 회절법(laser Diffraction) 방식으로 측정할 수 있다. 따라서 상기 상이한 평균 입경이란 입도 분포의 체적 기준 누적 50%에서의 입자지름이 상이한 필러를 의미할 수 있다. 일 구체예에서 경화성 수지 조성물에 포함되는 필러는 적어도 3개의 상이한 평균 입경을 가지는 것을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 필러의 평균 입경은 약 0.001 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 범위 일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 다른 예시에서 약 0.01 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 0.5 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 2 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 4 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상 또는 약 6 ㎛ 이상일 수 있고, 약 95 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하, 85 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 75 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 65 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 55 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 45 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이하 또는 약 10 ㎛ 이하일 수 있다.
한편, 적어도 3개의 상이한 평균 입경을 가지는 필러를 사용하는 경우, 상기 평균 입경의 범위, 즉 약 0.001 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 내의 필러 중에서 3개의 상이한 평균입경을 가지는 필러를 경화성 수지 조성물의 물성 등을 고려하여 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
우수한 방열 성능을 얻기 위하여, 열전도성 필러가 고함량 사용되는 것이 고려될 수 있다. 예를 들어, 경화성 수지 조성물 100 중량부 대비 약 70 중량부 내지 95 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 다른 예로 경화성 수지 조성물 100 중량부 대비 약 75 중량부 이상 또는 약 80 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있고, 약 90 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다.
필러의 함량이 경화성 수지 조성물 100 중량부 대비 약 95중량부 초과이면, 후술하는 부하값을 만족하는데 불리하고, 저장 안정성이 나빠질 수 있다. 한편, 필러의 ?량이 경화성 수지 조성물 100 중량부 대비 약 70 중량부 미만이면, 열전도도가 낮아서 이를 포함하는 후술하는 배터리 모듈은 목적하는 방열 성능을 확보하는데 불리할 수 있다.
필러가 상기 범위내의 비율로 경화성 수지 조성물에 포함됨으로써 주입 장비의 과부하 발생을 개선할 수 있으며 저장 안정성을 향상 시킬 수 있고, 상기 경화성 수지 조성물의 경화물은 열전도도가 높아서 이를 포함하는 배터리 모듈은 우수한 방열 성능을 확보하는데 유리하다.
한편, 상기 필러의 수분 함습량은 약 1,000 ppm 이하일 수 있다. 상기 함습량은 상대습도 10%, 드리프트(drift) 5.0 이하 조건에서, 칼피셔(karl fischer) 적정기(KR831)로 측정할 수 있다. 이때, 상기 수분 함습량은 경화성 수지 조성물에 사용되는 전체 필러에 대한 평균 함습량일 수 있다. 상기 조건을 만족하는 필러를 선택적으로 사용할 수도 있고, 또는 사용하고자 하는 필러를 약 200 ℃ 온도의 오븐에서 건조 한 후에, 상기 함습량 범위를 만족하도록 필러의 수분함량을 조절할 수도 있다. 또 하나의 예시에서, 상기 필러 수분 함습량의 상한은 약 800 ppm 이하, 600 ppm 이하, 또는 약 400 ppm 이하일 수 있고, 그리고 그 하한은 약 100 ppm 이상 또는 약 200 ppm 이상일 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 필요한 점도의 조절, 예를 들면 점도를 높이거나 혹은 낮추기 위해 또는 전단력에 따른 점도의 조절을 위하여 점도 조절제, 예를 들면, 요변성 부여제, 희석제, 표면 처리제 또는 커플링제 등을 추가로 포함하고 있을 수 있다.
요변성 부여제는 경화성 수지 조성물의 전단력에 따른 점도를 조절하여 배터리 모듈의 제조 공정이 보다 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 사용할 수 있는 요변성 부여제로는, 퓸드 실리카 등이 예시될 수 있다.
희석제는 통상 경화성 수지 조성물의 점도를 낮추기 위해 사용되는 것으로 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
표면 처리제는 경화성 수지 조성물에 포함되는 필러의 표면 처리를 위한 것이고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
커플링제의 경우는, 예를 들면, 알루미나와 같은 열전도성 필러의 분산성을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
또한 상기 경화성 수지 조성물은 난연제 또는 난연 보조제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이 경우 특별한 제한 없이 공지의 난연제가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 고상의 필러 형태의 난연제나 액상 난연제 등이 적용될 수 있다. 난연제로는, 예를 들면, 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 등과 같은 유기계 난연제나 수산화 마그네슘 등과 같은 무기계 난연제 등이 있다. 경화성 수지 조성물에 포함되는 필러의 양이 많은 경우 액상 타입의 난연 재료(TEP, Triethyl phosphate 또는 TCPP, tris(1,3-chloro-2-propyl)phosphate 등)를 사용할 수도 있다. 또한, 난연상승제의 작용을 할 수 있는 실란 커플링제가 추가될 수도 있다.
상기 경화성 수지 조성물은, 전술한 바와 같은 구성을 포함할 수 있고, 또한 용제형 조성물, 수계 조성물 또는 무용제형 조성물일 수 있으나, 제조 공정의 편의 등을 고려할 때, 무용제형이 적절할 수 있다.
본 출원에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은 배터리모듈의 일면에 형성된 주입구에 에너지를 인가하여 경화성 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
상기 주입구에 인가되는 에너지는 경화성 수지 조성물을 경화시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를들면 열, 자외선 또는 적외선 등을 이용할 수 있다.
하나의 예로서, 주입구에 인가하는 에너지는 적외선일 수 있다.
본 출원에서 적외선이란, 760 nm 내지 1 mm 범위의 파장을 갖는 광을 의미한다. 따라서 주입구에 인가되는 에너지는 760 nm 내지 1 mm 범위의 파장 중 임의의 파장을 갖는 적외선을 인가할 수 있다.
한편, 경화성 수지 조성물의 조성 및 경화 속도를 고려하여 적절한 범위내의 파장을 가지는 적외선을 선택할 수 있다. 일예로 경화성 수지 조성물로 전술한 우레탄 수지 조성물을 이용하는 경우, 에너지 인가부에서 인가되는 적외선은 약 760 nm 내지 3,000 nm 범위의 파장을 가질 수 있다. 파장의 범위가 760 nm 보다 짧으면 인가된 에너지에 의해서 경화성 수지 조성물의 물성이 변성될 수 있다. 한편, 파장의 범위가 3,000 nm 보다 길면 경화성 수지 조성물의 경화 효율이 떨어질 수 있다.
하나의 예로서, 에너지가 인가되는 주입구의 범위는 특별히 제한되지 않으며 배터리 모듈에 형성된 주입구의 크기, 역토출된 경화성 수지 조성물이 차지하는 범위 등을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어 경화성 수지 조성물이 주입구를 통하여 배터리 모듈 내로 과주입 되는 등으로 인하여 주입구를 통하여 역토출되는 경우, 역토출된 수지 조성물이 차지하는 범위 전체에 에너지가 인가될 수 있다.
하나의 예로서, 주입구에 인가하는 적외선의 출력은 1kW에서 약 60 %이상일 수 있다. 다른 예로 약 62 % 이상, 64% 이상 또는 약 66% 이상이거나, 약 80% 미만일 수 있다.
하나의 예로서 주입구에 인가하는 적외선의 조사 거리는 약 5cm 이상 내지 24cm 미만의 범위내일 수 있다. 다른예로 적외선의 조사거리는 약 20 cm 이하, 18cm 이하 또는 약 16m 이하일 수 있으며, 약 5 cm 이상 또는 약 6 cm 이상일 수 있다.
하나의 예로서, 주입구에 인가하는 적외선의 조사 시간은 약 30 초 이상 내지 약 120 초 미만 동안 수행될 수 있다. 주입구에 인가하는 적외선의 조사 시간은 다른 예로 약 40 초 이상, 50 초 이상 또는 약 60 초 이상일 수 있으며, 약 85 초 이하, 80 초 이하 또는 약 75 초 이하일 수 있다.
인가되는 적외선의 출력이 1kW에서 60% 이하인 경우, 적외선의 조사 거리가 24 cm 이상인 경우 또는 적외선의 조사 시간이 약 30 초 미만인 경우에는 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물의 경화 속도를 충분히 향상시키지 못하고, 따라서 배터리 모듈의 제조 시간을 단축시키는데 불리하다. 한편, 인가되는 적외선의 출력이 1kW에서 80% 이상인 경우, 적외선 조사 거리가 5 cm 미만인 경우 또는 적외선 조사 시간이 약 120초를 초과하는 경우에는 역토출된 경화성 수지 조성물이 점토(clay)상태가 되거나 기포가 발생될 수 있고, 따라서 배터리 모듈의 불량률이 증가될 수 있다.
1kW 에서 60% 이상의 출력, 5cm 이상 내지 24 cm 미만의 거리 및 30 초 이상 내지 120 초 미만 동안 적외선을 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하는 경우, 역토출된 경화성 수지 조성물의 경화 속도를 충분히 향상시킬 수 있고, 따라서 배터리 모듈의 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
하나의 예로서, 주입구에 에너지를 인가한 이후 상온에서 약 10 분 내지 40분 동안 방치시킬 수 있다. 상기 약 10 분 내지 40분이란 상기 범위 내의 임의의 시간을 의미하고, 일예로 주입구에 에너지를 인가한 이후 약 10분, 약 15 분, 약 20 분, 약 25 분, 약 30 분, 약 35 분 또는 약 40 분을 의미할 수 있다.
주입구에 에너지를 인가한 이후 상온 방치 시간이 약 10분에 미치지 못하는 경우에는 역토출된 수지 조성물이 배터리 모듈에서 잔여물을 남기지 않고 제거될 정도로 충분히 경화되지 않을 수 있다.
760nm 내지 3,000 nm 파장의 범위를 가지는 적외선을 1kW에서 60% 이상의 출력, 5cm 이상 내지 24 cm 미만의 거리 및 30 초 이상 내지 120 초 미만 동안 인가한 이후, 약 10 분 내지 40 분 동안 상온에서 방치하는 경우, 역토출된 수지 조성물이 배터리 모듈에서 제거할 정도로 충분히 경화된 상태에 이르고, 또한, 역토출된 수지 조성물을 배터리 모듈에서 제거하는 경우에 배터리 모듈의 표면에서 잔여물을 남기지 않고 배터리 모듈의 표면으로부터 제거할 수 있다. 본 출원에서 역토출된 경화성 수지 조성물을 배터리 모듈에서 잔여물을 남기지 않고 배터리 모듈의 표면으로부터 제거된다는 의미는 역토출된 경화성 수지 조성물이 배터리 모듈 내부로 주입된 경화성 수지 조성물로부터 제거할 때, 제거되는 부분이 엿 늘어지는 것처럼 꼬리(Tail)을 남기지 않고 배터리 모듈내로 주입된 수지 조성물로부터 분리되는 것을 의미할 수 있다. 도 1은 경화성 수지 조성물의 제거 상태를 보여주는 예시적인 사진이다. 도 1의 좌측 사진은 경화성 수지 조성물이 잔여물 없이 제거된 상태를 보여주는 예시적인 사진이고, 우측 사진은 경화성 수지 조성물이 잔여물을 남기고 제거된 상태를 보여주는 예시적인 사진이다.
하나의 예로서, 본 출원에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은, 경화성 수지 조성물을 주입하는 단계 이전에 배터리 모듈에 형성된 주입구에 점착 테이프를 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 점착 테이프의 종류 및 크기는 특별히 제한되지 않으며, 주입구의 크기 또는 접착력 등을 고려하여 공지의 점착 테이프 중에서 적절한 점착 테이프가 선택될 수 있다.
경화성 수지 조성물을 배터리 모듈에 주입하는 경우, 배터리 모듈 내로 과주입되거나 배터리 모듈의 압력 상승 등의 원인에 의해서 경화성 수지 조성물이 주입구를 통해 역토출되는 경우가 발생될 수 있다. 경화성 수지 조성물이 역토출 되는 경우, 역토출된 수지 조성물에 의해서 배터리 모듈이 오염될 수 있다.
배터리 모듈에 형성된 주입구에 점착 테이프를 부착함으로써 경화성 수지 조성물이 역토출 되더라도 배터리 모듈이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 출원에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은, 주입구에 에너지를 인가하여 경화성 수지 조성물을 경화시키는 단계 이후에 배터리 모듈에 형성된 주입구에 부착된 점착 테이프를 박리하는 단계를 포함할 수 있다.
경화성 수지 조성물이 역토출 되는 경우 이를 제거하여야 한다. 이때 주입구에 부착된 테이프를 주입구에 에너지를 인가하여 경화성 수지 조성물을 경화시키는 단계 이후에 제거함으로써 역토출된 수지 조성물을 배터리 모듈에서 보다 용이하게 제거할 수 있다.
본 출원은 또한, 배터리 모듈의 제조 장치에 관한 것이다.
본 출원에 따른 배터리 모듈의 제조 장치는 경화성 수지 조성물을 주입할 수 있는 주입구가 형성된 배터리 모듈을 수용하는 챔버부; 및 상기 배터리 모듈에 형성된 주입구에 에너지를 인가하는 에너지 인가부;를 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 챔버부의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 수용되는 배터리 모듈의 형태, 크기 등을 고려하여 적절한 형태를 가질 수 있다. 또한, 챔버부는 밀폐형이거나 개방형일 수 있으며, 또는 개폐형일 수 있다.
밀폐형이란 배터리 모듈 제조 장치의 내부공간과 외부공간이 서로 단절된 형태를 의미할 수 있다. 개방형이란 배터리 모듈 제조 장치의 내부 공간과 외부공간이 서로 단절되지 않은 형태를 의미할 수 있다. 개폐형이란 내부 공간과 외부공간이 단절되거나 단절되지 않도록 조절될 수 있는 형태를 의미할 수 있다.
밀폐형 챔버부를 가지는 배터리 모듈의 제조 장치는 제조 장치 내부 온도 조절 및 수용된 배터리 모듈의 오염을 방지하는데 있어서 개방형 챔버부를 가지는 배터리 모듈의 제조 장치보다 유리할 수 있다. 한편, 개방형 챔버부를 가지는 배터리 모듈의 제조 장치는 밀폐형 챔버부를 가지는 배터리 모듈의 제조 장치보다 제조 시간이 보다 단축될 수 있다.
하나의 예로서, 배터리 모듈의 제조 장치는 배터리 모듈에 형성된 주입구에 에너지를 인가하는 에너지 인가부를 포함한다.
상기 에너지 인가부에서 인가되는 에너지는 전술한 적외선과 동일한 적외선이 인가될 수 있다.
한편, 상기 에너지 인가부가 존재하는 위치는 배터리 모듈에 형성된 주입구를 통해서 역토출된 경화성 수지 조성물에 에너지를 인가할 수 곳이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 챔버부에 수용되는 배터리 모듈에 형성된 주입구가 위쪽을 향하고 있는 경우, 그와 대등되는 위치의 챔버부에 에너지 인가부가 존재할 수 있다.
상기 에너지 인가부는 배터리 모듈에 형성된 주입구에 에너지를 인가하여 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물을 경화시킬 수 있다. 따라서 배터리 모듈의 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
본 출원의 배터리 모듈의 제조 방법은 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물의 경화 시간을 단축할 수 있고, 따라서 배터리 모듈의 제조 시간을 단축할 수 있다.
도 1은, 경화성 수지 조성물의 제거 상태를 보여주는 예시적인 사진이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
역토출된 경화성 수지 조성물의 표면 상태 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 배터리 모듈의 역토출된 경화성 수지 조성물의 표면 상태를 육안으로 관찰하여 평가하였다.
[평가 기준]
역토출된 경화성 수지 조성물이 경화되지 않거나 점토 상태이거나 기포가 관찰되는 경우: ×
역토출된 경화성 수지 조성물이 배터리 모듈에서 잔여물을 남기지 않고 제거된 경우: ○
실시예 1
경화성 수지 조성물의 제조
주제 수지: 하기 화학식 2로 표시되는 카프로락톤 폴리올로서, 반복 단위의 수(화학식 2의 m)가 약 1 내지 3 정도의 수준이고, R1 및 R2는 각각 탄소수가 4의 알킬렌이며, 폴리올 유래 단위(화학식 3의 Y)로는 1,4-부탄디올 단위를 포함하는 폴리올을 주제 수지로 사용하였다.
[화학식 2]
Figure pat00003
경화제: HDI(Hexamethylene diisocyanate) uretdione을 사용하였다.
필러: 평균 입경이 약 70 ㎛인 제 1 알루미나 필러, 평균 입경이 약 20 ㎛인 제 2 알루미나 필러 및 평균 입경이 약 2 ㎛인 제 3 알루미나 필러를 사용하였다. 경화성 수지 조성물 100 중량부 대비 약 89 중량부의 필러를 주제 수지 및 경화제에 동량으로 분할하여 배합하였다.
주제 수지 조성물: 상기 주제 수지 및 필러를 플라네터리 믹서(planetary mixer)로 혼합하여 제조하였다.
경화성 수지 조성물: 상기 경화제 및 무기 필러를 플라네터리 믹서(planetary mixer)로 혼합하여 제조하였다.
경화성 수지 조성물: 상기 주제 수지 조성물에 포함되는 주제 수지와 경화제 조성물에 포함되는 경화제의 부피 비율이 1:1이 되도록 상기 제조된 주제 수지 조성물 및 경화제 조성물을 카트리지 및 스테틱 믹서로 구성된 혼합기로 혼합하여 경화성 수지 조성물을 제조하였다.
배터리 모듈의 제조
복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 하부판에 형성된 주입구에 점착 테이프(3M 사, 372KS)를 부착시켰다.
그 후, 주입구에 부착된 점착 테이프를 관통하여 상기 제조된 경화성 수지 조성물을 배터리 모듈 내부로 주입하였다.
이어서, 1kW에서 약 70% 출력, 약 10 cm의 조사 거리 및 약 60 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치하였다.
이어서, 주입구에 부착된 점착 테이프를 제거하여 배터리 모듈을 제조하였다.
실시예 2
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 62% 출력, 약 9 cm의 조사 거리 및 약 60 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
실시예 3
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 78% 출력, 약 9 cm의 조사 거리 및 약 60 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
실시예 4
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 70% 출력, 약 15 cm의 조사 거리 및 약 110 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
실시예 5
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 70% 출력, 약 5 cm의 조사 거리 및 약 35 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
비교예 1
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 30% 출력, 약 24 cm의 조사 거리 및 약 110 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
비교예 2
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 60% 출력, 약 24 cm의 조사 거리 및 약 180 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
비교예 3
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 80% 출력, 약 24 cm의 조사 거리 및 약 180 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
비교예 4
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 70% 출력, 약 9 cm의 조사 거리 및 약 180 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
비교예 5
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 70% 출력, 약 9 cm의 조사 거리 및 약 120 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
비교예 6
경화성 수지 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 경화성 수지 조성물을 이용하였다.
배터리 모듈의 제조
1kW에서 약 70% 출력, 약 9 cm의 조사 거리 및 약 60 초 동안 760nm 내지 3,000nm 범위의 파장을 가지는 적외선을 상기 주입구를 통하여 역토출된 경화성 수지 조성물에 조사하고, 약 25 분 동안 상온에서 방치한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 배터리 모듈을 제조 하였다.
출력
(%)		 조사거리
(cm)		 조사 시간
(초)		 역토출 표면 상태 평가
실시예 1 70 9 60 ○
실시예 2 62 9 60 ○
실시예 3 78 9 60 ○
실시예 4 70 15 110 ○
실시예 5 70 5 35 ○
비교예 1 30 24 110 X (경화 되지 않았음)
비교예 2 60 24 180 X (경화 되지 않았음)
비교예 3 80 24 180 X (점토(Clay) 상태)
비교예 4 70 9 180 X (기포 관찰)
비교예 5 70 9 120 X (기포 관찰)

Claims (13)

  1. 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 일면에 형성된 주입구를 통하여 경화성 수지 조성물을 주입하는 단계; 및
    상기 주입구에 에너지를 인가하여 경화성 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 경화성 수지 조성물은 주제 수지, 경화제 및 필러를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 주제 수지는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리올 수지 및 에폭시 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 주제 수지는 폴리올 수지를 포함하고, 경화제는 이소시아네이트를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC) 산화베릴륨(BeO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 보헤마이트(Boehmite), 탄소 필러 또는 클레이를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 주입구에 인가하는 에너지는 760 nm 내지 3000 nm 파장 범위내의 적외선인 배터리 모듈의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 주입구에 인가하는 적외선의 출력은 1kW에서 60% 이상인 배터리 모듈의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 주입구에 인가하는 적외선의 조사 거리는 5cm 이상 내지 24 cm 미만의 범위 내인 배터리 모듈의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 주입구에 인가하는 적외선의 조사 시간은 30 초 이상 내지 120 초 미만의 범위 내에서 수행하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 주입구에 에너지를 인가한 이후 상온에서 10 분 내지 40 분 범위 내의 시간 동안 방치하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 경화성 수지 조성물을 주입하는 단계 이전에 배터리 모듈에 형성된 주입구에 점착 테이프를 부착하는 단계를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 주입구에 에너지를 인가하여 경화성 수지 조성물을 경화시키는 단계 이후에 배터리 모듈에 형성된 주입구에 부착된 점착 테이프를 박리하는 단계를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  13. 경화성 수지 조성물을 주입할 수 있는 주입구가 형성된 배터리 모듈을 수용하는 챔버부; 및 상기 배터리 모듈에 형성된 주입구에 에너지를 인가하는 에너지 인가부;를 포함하는 배터리 모듈의 제조 장치.
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