KR20220023234A - 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법 - Google Patents

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KR20220023234A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 장치는 복수의 전지 셀이 적층되어 형성된 전지 셀 적층체를 좌우측에서 감싸는 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 전지 셀 적층체와 접하는 본체부와, 상기 본체부 일단부에 연결되고 상기 전지 셀 적층체 내측으로 꺾여서 돌출된 삽입부를 포함하며, 상기 삽입부에 의해 상부가 개방된 모듈 프레임 내부로 상기 전지 셀 적층체가 삽입된다.

Description

전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법{APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING BATTERY MODULE}
본 발명은 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 공정성을 향상시킨 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 프레임 부재를 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 모노 프레임을 갖는 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 전지 모듈은 복수의 전지 셀(11)이 적층되어 형성된 전지셀 적층체(12), 전지 셀 적층체(12)를 덮도록 전면과 후면이 개방된 모노 프레임(20) 및 모노 프레임(20)의 전면과 후면을 덮는 엔드 플레이트(60)를 포함할 수 있다. 이러한 전지 모듈을 형성하기 위해, 도 1에 도시한 화살표와 같이 x축 방향을 따라 모노 프레임(20)의 개방된 전면 또는 후면으로 전지 셀 적층체(12)가 삽입되도록 수평 조립이 필요하다. 다만, 이러한 수평 조립이 안정적으로 될 수 있도록 전지 셀 적층체(12)와 모노 프레임(20) 사이에 충분한 여유 공간(clearance)을 확보해야 한다. 여기서, 여유 공간(clearance)이란 끼워 맞춤 등에 의해 발생하는 틈을 말한다. 여유 공간이 작은 경우에 수평 조립 과정에서 부품 손상이 일어날 수 있다. 따라서, 모노 프레임(20)의 높이는 전지셀 적층체(12)의 최대 높이와 삽입 과정에서의 조립 공차(tolerance) 등을 고려해 크게 설계되어야 하며, 그로 인해 불필요하게 낭비되는 공간이 발생할 수 있다. 이러한 조립 공차를 최소화하기 위해 가이드 필름을 사용하기도 하나, 삽입 과정에서 가이드 필름이 끊어지거나 교체에 따른 비용이 증대하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 프레임 부재 내에 전지셀 적층체를 삽입하는 속도를 개선하고 비용을 절감하는 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 장치는 복수의 전지 셀이 적층되어 형성된 전지 셀 적층체를 좌우측에서 감싸는 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 전지 셀 적층체와 접하는 본체부와, 상기 본체부 일단부에 연결되고 상기 전지 셀 적층체 내측으로 꺾여서 돌출된 삽입부를 포함하며, 상기 삽입부에 의해 상부가 개방된 프레임 부재 내부로 상기 전지 셀 적층체가 삽입된다.
상기 프레임 부재는 바닥부 및 서로 마주보는 2개의 측면부를 포함하고, 상기 삽입부는, 상기 2개의 측면부 각각에 대응하는 제1 삽입부와 제2 삽입부를 포함하며, 상기 제1 삽입부 단부와 상기 제2 삽입부 단부 사이의 거리는 상기 프레임 부재의 측면부들 사이의 거리보다 짧을 수 있다.
상기 가이드 플레이트는 금속 재질 또는 절연 부재로 형성될 수 있다.
상기 가이드 플레이트는 금속 알루미늄 또는 강화 플라스틱으로 형성될 수 있다.
상기 전지 모듈 제조 장치는 상기 본체부에 연결된 상기 삽입부의 일단부 반대편에 위치하는 상기 삽입부의 다른 일단부에 연결되는 베이스부를 더 포함할 수 있다.
상기 전지 모듈 제조 장치는 상기 가이드 플레이트와 상기 전지 셀 적층체 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 삽입부는 상기 압축 패드가 위치하는 방향으로 꺾여서 돌출되고, 상기 돌출된 삽입부의 수평 방향으로의 거리는 상기 압축 패드 두께와 동일하거나 그보다 짧을 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은 전지 셀 적층체의 좌우측을 감싸는 가이드 플레이트를 사용하여 상부가 개방된 프레임 부재 내부에 상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 프레임 부재는 바닥부 및 서로 마주보는 2개의 측면부를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 전지 셀 적층체와 접하는 본체부와, 상기 본체부 일단부에 연결되고 상기 전지 셀 적층체 내측으로 꺾여서 돌출된 삽입부를 포함하며, 상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 단계는, 상기 삽입부의 경사면이 가장 먼저 상기 프레임 부재의 측면부에 닿으면서 상기 전지 셀 적층체를 삽입한다.
상기 삽입부는, 상기 2개의 측면부 각각에 대응하는 제1 삽입부와 제2 삽입부를 포함하며, 상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 단계에서, 상기 제1 삽입부 단부와 상기 제2 삽입부 단부 사이의 거리는 상기 프레임 부재의 측면부들 사이의 거리보다 짧을 수 있다.
상기 전지 모듈 제조 방법은 상기 가이드 플레이트를 상기 프레임 부재의 개방된 전단 방향 및 후단 방향 중 적어도 한 방향을 따라 슬라이딩하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 수직 방향으로 전지 셀 적층체를 적층함으로써 삽입 속도를 개선하고, 기존의 가이드 필름을 생략하여 비용을 절감할 수 있다.
또, 전지 셀 적층체 측면에 가이드 플레이트를 적용함으로써, 프레임 부재 좌우 상단을 강제로 벌리지 않아도 자연스럽게 전지 셀 적층체가 프레임 부재 내에 삽입될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 모노 프레임을 갖는 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 전지 모듈 제조 장치의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2의 절단선 A-A'를 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수의 전지 셀(110)이 적층되어 형성된 전지 셀 적층체(200), 전지 셀 적층체(200)를 수납하는 모듈 프레임(300) 및 전지 셀 적층체(200)의 서로 마주보는 양 측면에 각각 위치하고, 전지 셀(110)과 평행하게 배치되는 제1, 2 압축 패드(710, 720)를 포함한다.
전지 셀(110)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지 셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지 셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체(200)를 형성할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 복수의 전지 셀(110)은 각각 전극 조립체, 전지 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다. 한편, 도 2에서 도시한 바와 같이, 복수의 전지 셀(110)은 프레임 부재(400)의 양측면부(421, 422)와 평행하게 배치되어 y축 방향을 따라 차례로 적층될 수 있다. 프레임 부재(400)는 U자형일 수 있다.
전지 셀 적층체(200)는, 외부 충격 등에 대한 보호를 위해 강성을 갖는 모듈 프레임(300)에 수납된다.
이때 모듈 프레임(300)은, 전지 셀 적층체(200)를 수납하고 상부(z축 방향)가 개방된 프레임 부재(400) 및 프레임 부재(400)의 개방된 상기 상부를 덮는 상부 프레임(500)을 포함할 수 있다. 이러한 프레임 부재(400)는, 바닥부(410) 및 바닥부(410)의 마주보는 양 단부로부터 각각 상향 연장된 제1 및 제2 측면부(421, 422)를 포함할 수 있다.
즉, 전지 셀 적층체(200)의 하부 및 양 측부는 프레임 부재(400)에 감싸지며, 전지 셀 적층체(200)의 상부는 상부 프레임(500)에 의해 감싸질 수 있다.
프레임 부재(400)의 바닥부(410) 상에 전지 셀 적층체(200)가 위치하고, 그 후 상부 프레임(500)을 통해 전지셀 적층체(200)의 상면을 덮는 방법으로 전지 셀 적층체(200)가 모듈 프레임(300) 내부에 장착될 수 있다.
이때 프레임 부재(400)와 상부 프레임(500)은 용접을 통해 접합될 수 있으나, 접합 방식은 이에 한정되지 않고 다양한 실시예를 통해 구현될 수 있다.
서로 결합된 프레임 부재(400)와 상부 프레임(500)의 개방된 전, 후면(x축 방향 및 그 반대 방향)에 각각 엔드 플레이트(600)가 결합될 수 있다.
엔드 플레이트(600)는 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(200)를 비롯한 여러 전장품을 보호하고, 동시에 전지 셀 적층체(200)의 전지 셀(110)들과 외부 전원 간의 전기적 연결을 안내할 수 있다.
한편, 전지 셀(110)들은 리튬 이차 전지일 수 있고, 파우치형 이차전지일 수 있다. 이러한 파우치형 이차전지는 일반적으로 라미네이트 시트에 전극 조립체를 내장한 형태로 마련되기 때문에 작은 크기와 중량에 비해 에너지 밀도가 높은 장점이 있지만, 기계적 강성이 약한 단점이 있다. 특히, 리튬 이차전지의 경우, 반복적인 충방전 과정에서 전극이 두꺼워지거나, 부반응으로 내부 전해질이 분해되어 가스가 발생할 수 있다. 이때 전극 팽창이나 발생한 가스에 의해 파우치형 이차전지셀이 부풀어 오르는 현상을 '스웰링 현상'이라고 한다.
본 실시예에서는, 전지 셀 적층체(200)의 마주보는 양 측면에 각각 제1 압축 패드(710) 및 제2 압축 패드(720)를 배치하였다. 이러한 제1 및 제2 압축 패드(710, 720)를 통해 전지 셀(110)들을 초기부터 강하게 압박할 수 있어, 상대적으로 스웰링으로 인한 두께 팽창이 작아지고, 스웰링 현상으로 인한 전지 셀(110)들의 성능 저하를 방지하며, 전지 모듈(100)의 외형 변화를 줄일 수 있다.
이러한 제1 및 제2 압축 패드(710, 720)는 스웰링 현상을 억제할 수 있도록 폴리우레탄 발포체(Polyurethane Foam)를 포함할 수 있다.
한편, 전지 셀 적층체(200)의 마주보는 양 측면에 각각 제1 및 제2 압축 패드(710, 720)를 배치할 때, 전지 셀 적층체(200)와 제1 및 제2 압축 패드(710, 720) 사이 각각에 양면 테이프를 마련하여, 제1 및 제2 압축 패드(710, 720)를 전지 셀 적층체(200)에 일차적으로 고정할 수 있다.
또한, 양면 테이프 대신 분사된 점착제를 이용해 제1 및 제2 압축 패드(710, 720)를 고정할 수 있다. 구체적으로, 전지 셀 적층체(200)의 마주보는 양 측면에 각각 점착제를 분사한 다음 그 위에 제1 및 제2 압축 패드(710, 720)를 부착시킬 수 있다. 상기 점착제는 고온의 녹은 형태로, 압력 펌프에 의해 노즐로부터 분사될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 압축 패드(710, 720) 외에도, 전지 셀 적층체(200)를 구성하는 전지 셀(110)들 사이에 추가적인 압축 패드(730)가 배치될 수 있다. 도 2에서는 하나의 추가적인 압축 패드(730)만 도시되었으나, 다른 전지 셀(110)들 사이에 압축 패드가 더 배치될 수 있다.
한편, 프레임 부재(400)의 개방된 상면(z축 방향)을 통해 전지 셀 적층체(200)를 프레임 부재(400)의 바닥부(410) 상에 위치시킬 수 있는데, 이 때 제1 압축 패드(710) 및 제2 압축 패드(720)가 각각 제1 측면부(421)와 제2 측면부(422)에 의해 말려 올라가는 불량이 발생할 수 있다. 이러한 불량은 인해 전지 모듈(100)의 제조를 위한 자동화 공정에 큰 악영향을 미친다. 이러한 불량을 방지하기 위해 벌림 지그와 같은 장치를 사용하여 전지 셀 적층체 삽입 공정을 진행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 비교예에 따른 전지 모듈 제조 장치 및 방법은, 전지 셀 적층체(70)를 모듈 프레임(30)의 바닥부에 장착하기 전에 벌림 지그(35)를 사용하여 모듈 프레임(30)의 양 측면부를 강제로 벌릴 수 있다. 벌림 지그(35)에 의해 모듈 프레임(30)의 양 측면부를 강제로 벌린 상태에서, 전지 셀 적층체(70)를 모듈 프레임(30)의 바닥부에 삽입할 수 있다. 하지만, 모듈 프레임(30)의 폭 및 높이에 따라 벌림량이 크게 되면 탄성 한계를 벗어나 영구 변형이 될 수 있는 문제가 있다.
이에 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임의 벌림량을 최소화할 수 있는 장치를 마련하여 상기와 같은 제조 공정상의 불량을 해소하고자 하였으며, 이에 대해 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 장치 및 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈 제조 장치는 전지 셀 적층체(200)를 좌우측에서 감싸는 가이드 플레이트(550)를 포함한다. 가이드 플레이트(550)는 전지 셀 적층체(200)와 접하는 본체부(560)와, 본체부(560) 일단부에 연결되고, 전지 셀 적층체(200) 내측으로 꺾여서 돌출된 삽입부(570)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 가이드 플레이트(550)를 전지 셀 적층체(200)에 지지한 상태로 삽입부(570)가 먼저 U자형의 프레임 부재 내부로 삽입될 수 있다.
본 실시예에 따른 가이드 플레이트(550)는 금속 재질 또는 절연 부재로 형성될 수 있다. 구체적으로, 가이드 플레이트(550)는 알루미늄, 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 가이드 플레이트(550)는 U자형 프레임을 강제로 넓히지 않고, 전지 셀 적층체(200)가 미끄러지듯이 프레임 부재의 측면부(421, 422)를 타고 넘어갈 수 있는 수준의 강성을 지닐 수 있다.
본 실시예에 따르면 전지 셀 적층체(200)의 양 측면부에 각각 가이드 플레이트(550)가 지지하고 있고, 가이드 플레이트(550)의 삽입부(570)는 전지 셀 적층체(200)의 양 측면부 각각에 위치하는 제1 삽입부와 제2 삽입부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 삽입부 단부와 상기 제2 삽입부 단부 사이의 거리는 프레임 부재의 측면부들(421, 422) 사이의 거리보다 짧을 수 있다.
상기 설명한 전지 모듈 제조 장치를 사용하여 전지 모듈을 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은, 도 2 및 도 4를 참고하면, 전지 셀 적층체(200)의 좌우측을 감싸는 가이드 플레이트(550)를 사용하여 상부가 개방된 프레임 부재(400) 내부에 전지 셀 적층체(200)를 삽입하는 단계를 포함한다. 이때, 전지 셀 적층체(200)를 삽입하는 단계는, 삽입부(570)의 경사면이 가장 먼저 프레임 부재의 측면부(422)에 닿으면서 전지 셀 적층체(200)가 삽입될 수 있다.
이후, 가이드 플레이트(550)는 전지 모듈의 길이 방향으로 슬라이딩하여 제거될 수 있다. 전지 모듈의 길이 방향이란, 도 2에 도시한 전지 모듈(100)의 x축 방향에 따른 길이를 의미할 수 있다. 가이드 플레이트(550) 전체가 전지 모듈(100)의 전단 또는 후단으로 슬라이딩될 수 있고, 전지 모듈(100)의 길이 방향 중앙에서 가이드 플레이트(550)가 분리되어 분리된 부분들이 전지 모듈(100)의 전단과 후단으로 각각 슬라이딩될 수 있다. 이처럼 가이드 플레이트(550)는 프레임 부재(400)의 전단 및/또는 후단 방향을 따라 슬라이딩 되어 전지 모듈(100)에서 제거될 수 있다.
이후, 프레임 부재(400)의 개방된 상부를 덮도록 전지 셀 적층체(200) 상에 상부 프레임(500)을 형성하고, 상부 프레임(500)은 프레임 부재(400)와 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다. 이후, 서로 결합된 프레임 부재(400)와 상부 프레임(500)의 개방된 전, 후면(x축 방향 및 그 반대 방향)에 각각 엔드 플레이트(600)를 결합할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 전지 모듈 제조 장치 및 방법에 의하면, U자형 프레임 부재의 폭 및 높이에 상관없이 모듈 프레임 소재의 탄성 한계 범위 내에서 조립이 가능하고, 프레임 부재의 벌림 공정을 생략할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있다.
도 5는 도 4의 전지 모듈 제조 장치의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 도 4에서 설명한 전지 모듈 제조 장치와 대부분 구성이 동일하고 다만 가이드 플레이트(550)가 베이스부(580)를 더 포함할 수 있다. 베이스부(580)는 본체부(560)에 연결된 삽입부(570)의 일단부 반대편에 위치하는 삽입부(570)의 다른 일단부에 연결된다. 베이스부(580)는 전지 셀 적층체(200)의 바닥면과 수평한 방향으로 뻗을 수 있고, 전지 셀 적층체(200)가 U자형 프레임 내에 삽입되어 바닥부(410)에 안정적으로 장착될 수 있도록 하는 기능을 할 수 있다.
도 6은 도 2의 절단선 A-A'를 따라 자른 단면도이다.
도 2 및 도 6을 참고하면, 전지 셀 적층체(200)의 양 가장자리에 배치된 제1, 2 압축 패드(710, 720) 바깥으로 가이드 플레이트(550)가 배치될 수 있다. 보다 상세하게는 가이드 플레이트(550)는 제1 압축 패드(710)와 모듈 프레임의 측면부(421) 사이 및 제2 압축 패드(720)와 모듈 프레임의 측면부(422) 사이에 위치할 수 있다. 가이드 플레이트(550)는 상부 프레임(500)를 덮기 전에 제거될 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 가이드 플레이트(550)가 모듈 프레임과 제1, 2 압축 패드(710, 720) 사이에 위치함으로써, 조립 공정에서 전지 셀 적층체(200)가 U자형 프레임(400) 내에 보다 용이하게 수납될 수 있다. 또한, 가이드 플레이트(550)의 삽입부(570)는 압축 패드(710, 720)가 위치하는 방향으로 꺾여서 돌출될 수 있다. 이때, 돌출된 삽입부(570)의 수평 방향으로의 거리는 압축 패드(710, 720) 두께와 동일하거나 그보다 짧을 수 있다. 따라서, 삽입부(570)가 최외각 전지 셀(110)이 후술하는 열전도성 수지층(411)에 장착되어 전지 셀(110)에서 발생한 열을 원활히 배출할 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지 셀 적층체(200)의 하부면에 위치하는 열전도성 수지층(411)을 더 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈(100)이 전지 팩을 구성할 때, 전지 모듈(100)의 하단부에 히트 싱크(heat sink)가 위치할 수 있다.
열전도성 수지층(411)은 열전도성 수지(Thermal resin)를 포함할 수 있으며, 특히 열전도성 접착 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 실리콘(Silicone)계 소재, 우레탄(Urethane)계 소재 및 아크릴(Acrylic)계 소재 중 적어도 하나를 포함 수 있으며, 특히 우레탄계 소재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열전도성 수지는 열전도도가 우수한 물질로써, 전지 셀들에 발생한 열이 열전도성 수지층(411)과 상기 히트 싱크를 거쳐 외부로 배출될 수 있다. 다만, 상기 열전도성 수지는, 열전도성 접착 물질을 포함하는 것으로, 도포 시에는 액상이나 전지 셀 적층체(200)가 그 위에 적층된 이후에는 경화될 수 있다. 따라서, 열전도성 수지층(411)은 전지 셀 적층체(200)를 전지 모듈(100) 내에서 고정시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에서의 열전도성 수지층(411)은 전지 셀 적층체(200)에 대한 방열 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 전지 셀 적층체(200)를 효과적으로 고정하는 효과를 갖는다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 전지 모듈이나 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 전지 셀
200: 전지 셀 적층체
300: 모듈 프레임
400: 프레임 부재
550: 가이드 플레이트
560: 본체부
570: 삽입부
580: 베이스부
710, 720: 압축 패드

Claims (10)

  1. 복수의 전지 셀이 적층되어 형성된 전지 셀 적층체를 좌우측에서 감싸는 가이드 플레이트를 포함하고,
    상기 가이드 플레이트는 상기 전지 셀 적층체와 접하는 본체부와, 상기 본체부 일단부에 연결되고, 상기 전지 셀 적층체 내측으로 꺾여서 돌출된 삽입부를 포함하며, 상기 삽입부에 의해 상부가 개방된 프레임 부재 내부로 상기 전지 셀 적층체가 삽입되는 전지 모듈 제조 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 프레임 부재는 바닥부 및 서로 마주보는 2개의 측면부를 포함하고,
    상기 삽입부는, 상기 2개의 측면부 각각에 대응하는 제1 삽입부와 제2 삽입부를 포함하며,
    상기 제1 삽입부 단부와 상기 제2 삽입부 단부 사이의 거리는 상기 프레임 부재의 측면부들 사이의 거리보다 짧은 전지 모듈 제조 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 가이드 플레이트는 금속 재질 또는 절연 부재로 형성되는 전지 모듈 제조 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 가이드 플레이트는 금속 알루미늄 또는 강화 플라스틱으로 형성되는 전지 모듈 제조 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 본체부에 연결된 상기 삽입부의 일단부 반대편에 위치하는 상기 삽입부의 다른 일단부에 연결되는 베이스부를 더 포함하는 전지 모듈 제조 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 가이드 플레이트와 상기 전지 셀 적층체 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함하는 전지 모듈 제조 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 삽입부는 상기 압축 패드가 위치하는 방향으로 꺾여서 돌출되고, 상기 돌출된 삽입부의 수평 방향으로의 거리는 상기 압축 패드 두께와 동일하거나 그보다 짧은 전지 모듈 제조 장치.
  8. 전지 셀 적층체의 좌우측을 감싸는 가이드 플레이트를 사용하여 상부가 개방된 프레임 부재 내부에 상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 단계를 포함하고,
    상기 프레임 부재는 바닥부 및 서로 마주보는 2개의 측면부를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 전지 셀 적층체와 접하는 본체부와, 상기 본체부 일단부에 연결되고 상기 전지 셀 적층체 내측으로 꺾여서 돌출된 삽입부를 포함하며,
    상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 단계는, 상기 삽입부의 경사면이 가장 먼저 상기 프레임 부재의 측면부에 닿으면서 상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 전지 모듈 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 삽입부는, 상기 2개의 측면부 각각에 대응하는 제1 삽입부와 제2 삽입부를 포함하며,
    상기 전지 셀 적층체를 삽입하는 단계에서, 상기 제1 삽입부 단부와 상기 제2 삽입부 단부 사이의 거리는 상기 프레임 부재의 측면부들 사이의 거리보다 짧은 전지 모듈 제조 방법.
  10. 제8항에서,
    상기 가이드 플레이트를 상기 프레임 부재의 개방된 전단 방향 및 후단 방향 중 적어도 한 방향을 따라 슬라이딩하여 제거하는 단계를 더 포함하는 전지 모듈 제조 방법.
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