KR20220031226A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20220031226A
KR20220031226A KR1020200112905A KR20200112905A KR20220031226A KR 20220031226 A KR20220031226 A KR 20220031226A KR 1020200112905 A KR1020200112905 A KR 1020200112905A KR 20200112905 A KR20200112905 A KR 20200112905A KR 20220031226 A KR20220031226 A KR 20220031226A
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battery
heat conduction
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battery module
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안선모
강지은
이상현
전해룡
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에스케이온 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 다수의 배터리 셀들을 적층한 배터리 셀 적층체, 상기 배터리 셀 적층체를 내부에 수용하는 모듈 케이스, 및 상기 모듈 케이스와 상기 배터리 셀 적층체 사이에 배치되어 상기 배터리 셀들과 전기적으로 연결되는 버스바 조립체를 포함하며, 상기 버스바 조립체는, 적어도 하나의 버스바와 상기 버스바를 내부에 매립하는 열전도부를 포함하고, 상기 열전도부는 열전도성 필러를 함유하는 수지 재질로 형성될 수 있다.

Description

배터리 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명은 방열 성능이 개선된 배터리 모듈에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.
이러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 진행중이며, 최근 들어 리튬 이차전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)의 배터리 셀로 제조되어 다수 개를 연결하여 모듈 형태로 구성하여 사용하고 있다.
그런데 배터리 모듈의 에너지 밀도가 증가됨에 따라, 배터리 모듈 내부에 배치되는 버스바의 온도가 과도하게 증가하는 문제가 있다.
따라서 버스바의 열을 효과적으로 낮출 수 있는 배터리 모듈이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 버스바에 발생되는 열을 효과적으로 낮출 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀은, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 다수의 배터리 셀들을 적층한 배터리 셀 적층체, 상기 배터리 셀 적층체를 내부에 수용하는 모듈 케이스, 및 상기 모듈 케이스와 상기 배터리 셀 적층체 사이에 배치되어 상기 배터리 셀들과 전기적으로 연결되는 버스바 조립체를 포함하며, 상기 버스바 조립체는, 적어도 하나의 버스바와 상기 버스바를 내부에 매립하는 열전도부를 포함하고, 상기 열전도부는 열전도성 필러를 함유하는 수지 재질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 버스바 조립체는, 적어도 일부가 상기 모듈 케이스에 접촉하도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 열전도성 필러는, 질화 붕소(boron nitride), 질화알루미늄(aluminum nitride), 탄화규소(silicon carbide), 산화마그네슘(magnesium oxide), 및 산화알루미늄(aluminum oxide) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 열전도부는, 열전도도가 2W/mK 이상인 재료로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 열전도부는, 500V 전압, 60초의 환경에서, 1×1010 Ω·cm 이상의 체적 저항률(Volume Resistivity)을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 열전도부는, 500V 전압, 60초의 환경에서, 1×1012 Ω·cm 이상의 표면 저항(Surface Resistance)을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 버스바 조립체는, 상기 버스바의 절반 이상이 상기 열전도부 내부에 매립될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 케이스의 외부면에 결합되는 냉각 장치를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 냉각 장치는, 내부에 냉각 유로를 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 다수의 배터리 셀들을 적층한 배터리 셀 적층체, 상기 배터리 셀 적층체를 내부에 수용하는 모듈 케이스, 및 상기 모듈 케이스와 상기 배터리 셀 적층체 사이에 배치되어 상기 배터리 셀들과 전기적으로 연결되는 버스바 조립체를 포함하며, 상기 버스바 조립체는, 상기 배터리 셀의 전극 리드가 결합되는 다수의 관통 슬릿을 구비하는 버스바 및 상기 버스바를 내부에 매립하는 열전도부를 포함하고, 상기 버스바는, 상기 관통 슬릿들 사이의 영역이 상기 열전도부 내에 매립될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 열전도부는, 열전도성 필러를 함유하는 수지 재질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 버스바 조립체는, 상기 버스바의 절반 이상이 상기 열전도부 내부에 매립될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀로부터 버스바로 전달되는 열이 열전달부를 통해 신속하게 케이스로 전달된다. 따라서 배터리 셀에서 발생되는 열이 버스바로 집중되더라도 버스바의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 버스바 조립체를 확대하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 버스바 조립체의 정면도.
도 5는 도 3에 도시된 버스바 조립체에서 열전도부를 부분적으로 생략하고 도시한 도면.
도 6은 도 1에 도시된 배터리 모듈의 측면도.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시예의 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(10)을 다수 개 적층한 배터리 셀 적층체(1)와, 모듈 케이스(30), 및 버스바 조립체(70)를 포함할 수 있다.
배터리 셀 적층체(1)는 배터리 셀들(10)을 상하 방향(또는 수직 방향)으로 적층하여 형성할 수 있다. 그러나 필요에 따라 좌우 방향으로 적층하도록 구성하는 것도 가능하다.
각각의 배터리 셀들(10)은 파우치형(pouched type) 이차전지일 수 있으며, 전극 리드(15)가 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀(10)은 파우치(11) 내에 전극 조립체(미도시)가 수용된 형태로 구성될 수 있다.
전극 조립체는 다수의 전극판 및 전극 탭을 구비하며 파우치(11) 내에 수납된다. 전극판은 다수의 양극판과 다수의 음극판이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 다수의 양극판과 다수의 음극판에는 각각 전극 탭이 구비되며, 서로 동일한 극성끼리 접촉하여 동일한 전극 리드(15)에 연결될 수 있다.
본 실시예의 각 배터리 셀들(10)은 2개의 전극 리드(15)가 서로 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
파우치(11)는 용기 형태로 형성되어 전극 조립체 및 전해액(미도시)이 수용되는 내부 공간을 제공한다. 이때, 전극 조립체의 전극 리드(15)는 일부가 파우치(11)의 외부로 노출된다.
한편, 도시되어 있지 않지만, 적층 배치되는 배터리 셀들(10) 사이에는 적어도 하나의 완충 패드가 배치될 수 있다.
완충 패드는 특정 배터리 셀이 팽창하는 경우, 배터리 셀들 전체의 부피가 팽창하는 것을 억제하기 위해 구비될 수 있다. 완충 패드는 폴리우레탄 재질의 폼(foam)으로 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
완충 패드가 접착성 재질로 구성되는 경우 배터리 셀들(10)은 완충 패드에 의해 상호 접합되어 배터리 셀 적층체(1)를 구성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 적층된 배터리 셀들(10)을 고정하기 위해 별도의 고정 부재를 부가하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성되는 배터리 셀(10)은 충전 및 방전이 가능한 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지일 수 있다.
모듈 케이스(30)는 배터리 모듈(100)의 외형을 규정하며, 복수의 배터리 셀들(10)의 외부에 배치되어 외부 환경으로부터 배터리 셀들(10)을 보호할 수 있다.
본 실시예의 모듈 케이스(30)는 배터리 셀 적층체(1)의 일측에 배치되는 제1 플레이트(50), 배터리 셀 적층체(1)의 타측에 배치되는 제2 플레이트(40), 그리고, 배터리 셀들(10)의 전극 리드들(15)이 배치되는 측면에 배치되는 커버(60)를 포함할 수 있다. 그리고 이 중 제1 플레이트(50)와 제2 플레이트(40)는 배터리 모듈(100)의 냉각 부재로 기능할 수 있다.
제1 플레이트(50)는 배터리 셀 적층체(1)의 하부에 배치되어 배터리 셀 적층체(1)의 하부면을 지지하는 하부 플레이트(52)와, 배터리 셀 적층체(1)의 측면을 지지하는 측면 플레이트(58)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 하부 플레이트(52)와 측면 플레이트(58)는 하나의 판형 부재를 절곡하여 형성할 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 측면 플레이트(58)와 하부 플레이트(52)를 독립적인 구성 요소들로 구성하는 것도 가능하다.
하부 플레이트(52)는 배터리 모듈(100)을 바닥면을 형성한다. 따라서 하부 플레이트(52)는 편평하게 구성될 수 있다.
측면 플레이트(58)는 하부 플레이트(52)의 양 측에서 연장되어 형성될 수 있다. 측면 플레이트(58)와 배터리 셀 적층체(1) 사이에는 방열 부재나 완충 부재가 개재될 수 있다.
제1 플레이트(50)는 금속과 같은 열 전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(50)는 알루미늄 재질로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 금속이 아니더라도 유사한 강도와 열 전도성을 갖는 재질이라면 다양한 재질이 이용될 수 있다.
제2 플레이트(40)는 배터리 셀(10)의 상부에 배치되어 배터리 셀 적층체(1)의 상면에 결합될 수 있다. 또한 제2 플레이트(40)는 제1 플레이트(50)의 측면 플레이트(58) 상단에 체결될 수 있다. 따라서 제2 플레이트(40)가 제1 플레이트(50)에 체결되면, 제2 플레이트(40)와 제1 플레이트(50)는 내부가 빈 관형 부재의 형상을 가질 수 있다.
제2 플레이트(40)는 제1 플레이트(50)와 마찬가지로 금속과 같은 열 전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예컨대 제2 플레이트(40)는 알루미늄 재질로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 금속이 아니더라도 유사한 강도와 열 전도성을 갖는 재질이라면 다양한 재질이 이용될 수 있다.
제1 플레이트(50)와 제2 플레이트(40)는 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 슬라이딩 방식으로 결합하거나, 볼트나 나사 등의 고정 부재를 이용하여 결합하는 등 다양한 변형이 가능하다.
배터리 셀 적층체(1)와 제1 플레이트(50) 사이, 배터리 셀 적층체(1)와 제2 플레이트(40) 사이 중 적어도 한 곳에는 열전달 부재(90)가 배치될 수 있다.
열전달 부재(90)는 배터리 셀(10)에서 발생되는 열을 모듈 케이스(30)로 전달한다. 이를 위해 열전달 부재(90)는 높은 열전도도를 갖는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어 열전달 부재(90)는 써멀 그리스(Thermal grease), 열전도성 접착제(Thermal adhesive), 에폭시 수지, 및 방열 패드 중 어느 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
열전달 부재(90)는 패드 형태로 모듈 케이스(30) 내부면에 배치거나, 액상 또는 겔(gel) 상태로 모듈 케이스(30)의 내부면에 도포하여 형성할 수 있다. 본 실시예의 열전달 부재(90)는 높은 절연성을 가지며, 예를 들어, 절연 내력(Dielectric strength)이 10 ~ 30 KV/mm 의 범위인 물질이 이용될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(10)에서 부분적으로 절연이 파괴되더라도 배터리 셀(10) 주변에 배치된 열전달 부재(90)에 의해 배터리 셀(10)과 모듈 케이스(30) 간의 절연이 유지될 수 있다.
측면 커버(60)는 배터리 셀들(10)의 전극 리드들(15)이 배치되는 양 측면에 각각 결합된다.
측면 커버(60)는 제1 플레이트(50)와 제2 플레이트(40)에 결합되며, 이에 제1 플레이트(50), 제2 플레이트(40)와 함께 배터리 모듈(100)의 외형을 완성할 수 있다.
측면 커버(60)는 수지와 같은 절연성 재질로 형성될 수 있으며, 접속 단자(72)를 외부로 노출시키기 위한 관통 구멍(62)을 구비할 수 있다.
측면 커버(60)는 나사나 볼트와 같은 고정 부재를 통해 제1 플레이트(50) 및 제2 플레이트(40)에 결합될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
측면 커버(60)와 배터리 셀들(10) 사이에는 버스바 조립체(70)가 배치될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 버스바 조립체를 확대하여 도시한 사시도이다. 또한 도 4는 도 3에 도시된 버스바 조립체의 정면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 버스바 조립체에서 열전도부를 부분적으로 생략하고 도시한 도면이다. 여기서 도 4 및 도 5는 이해의 편의를 위해 회로부를 생략하고 도시하였다.
도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 버스바 조립체(70)는 배터리 셀들(10)의 전극 리드들(15)이 배치된 측면에 배치되어 배터리 셀 적층체(1)에 결합될 수 있으며, 적어도 하나의 버스바(80)와 열전도부(88)를 포함할 수 있다.
버스바(80)는 금속판의 형태로 형성되어 배터리 셀(10)의 전극 리드(15)와 결합될 수 있다. 따라서 배터리 셀들(10)은 버스바(80)를 통해 상호 간에 전기적으로 연결되며, 버스바(80)와 연결되는 접속 단자(72)를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예의 버스바(80)는 배터리 셀(10)의 전극 리드들(15)이 삽입 배치되는 다수의 관통 슬릿(87)을 구비할 수 있다. 따라서 전극 리드들(15)은 버스바(80)의 관통 슬릿(87)에 삽입된 후 용접 등의 방식을 통해 버스바(80)에 접합될 수 있으며, 이에 전극 리드(15)의 끝단은 버스바(80)를 완전히 관통하여 버스바(80)의 외부로 돌출될 수 있다.
버스바 조립체(70)에는 접속 단자(72)가 구비될 수 있다. 그리고 배터리 셀(10)의 전극 리드(15)는 버스바 조립체(70)에 구비되는 버스바(80)를 매개로 접속 단자(72)와 전기적으로 연결될 수 있다.
접속 단자(72)는 도전성 부재로 구성되며 적어도 하나의 버스바(80)와 연결되거나 버스바(80)에 접합되어 배터리 셀들(10)을 외부와 전기적으로 연결한다. 예컨대, 접속 단자(72)는 버스바(80)와 일체로 형성될 수 있다.
접속 단자(72)는 측면 커버(60)에 형성된 관통 구멍(62)을 통해 모듈 케이스(30)의 외부로 노출될 수 있다. 따라서 측면 커버(60)의 관통 구멍(62)은 접속 단자(72)의 크기와 형상에 대응하는 구멍의 형태로 형성될 수 있다.
열전도부(88)는 버스바(80)와 결합되어 버스바 조립체(70)의 전체적인 외형을 형성한다.
열전도부(88)는 절연성 재질로 형성되며, 버스바(80)는 적어도 일부가 열전도부(88)의 내부에 매립될 수 있다.
예컨대, 버스바(80)는 인서트 사출 방식을 통해 열전도부(88)와 일체로 형성될 수 있다.
또한 본 실시예의 열전도부(88)는 열전도도가 높은 열전도성 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 열전도부(88)는 열도전성 필러(filler)를 함유하는 수지로 형성될 수 있다.
열전도성 필러는 세라믹 계열의 필러가 이용될 수 있으며, 예컨대, 질화 붕소(boron nitride), 질화알루미늄(aluminum nitride), 탄화규소(silicon carbide), 산화마그네슘(magnesium oxide), 산화알루미늄(aluminum oxide) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한 수지 재질은, 그 자체로서　수지　성분이거나, 수지　성분의 전구체, 즉 경화 반응이나 중합 반응 등의 반응을 거쳐서　수지　성분이 될 수 있는 성분을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 버스바(80)는 기본적으로 열전도부(88)를 통해서 열을 방출하도록 구성된다. 따라서 열전도부(88)의 열전도도가 낮은 경우, 버스바(80)의 열이 원활하게 방출되기 어렵다.
본 출원인은 다양한 실험을 통해 열전도부(88)의 열전도도가 2W/mK 미만인 경우, 버스바(80)의 열이 효과적으로 모듈 케이스(30) 측으로 전달되지 않는 것을 확인하였다. 따라서 본 실시예의 열전도부(88)는 열전도도가 2W/mK 이상으로 형성될 수 있다.
또한 본 실시예의 열전도부(88)는 절연 파괴를 방지하기 위해, 500V 전압, 60초의 환경에서, 1×1010 Ω·cm 이상의 체적 저항률(Volume Resistivity), 1×1012 Ω·cm 이상의 표면 저항(Surface Resistance)을 가질 수 있다.
이와 같이 구성되는 버스바 조립체(70)는 버스바(80)의 절반 이상이 열전도부(88) 내부에 매립될 수 있다. 본 실시예에서 버스바(80)는 관통 슬릿(87)과 그 주변만 부분적으로 열전도부(88)의 외부로 노출되고 나머지 부분은 모두 열전도부(88) 내에 매립된다. 이에 버스바(80) 전체에서 열이 열전도부(88)로 전달될 수 있어 방열 효과를 높일 수 있다.
또한 버스바(80)는 필요에 따라 후술되는 회로부(78)가 접합되는 접합 영역(86)도 열전도부(88)의 외부로 노출될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
버스바 조립체(70)는 적어도 일부가 모듈 케이스(30)에 접촉하도록 모듈 케이스(30)에 결합될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 배터리 모듈의 측면도로, 측면 커버와 회로부를 생략하고 도시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 버스바 조립체(70)는 양 측면 모서리 전체가 모듈 케이스(30)의 측면 플레이트(58)와 접촉하도록 구성된다. 이에 버스바 조립체(70)에서 전달되는 열은 측면 플레이트(58)를 통해 모듈 케이스(30) 전체로 확산될 수 있으며, 모듈 케이스(30)에 결합되는 냉각 장치(20)를 통해 열을 해소될 수 있다.
이를 위해, 버스바 조립체와 측면 플레이트가 접촉하는 접촉면에는 열전도성 물질(TIM, Thermal Interface Material)이나 열전도성 접착제가 배치될 수 있다.
본 실시예의 배터리 모듈(100)은 버스바 조립체(70)의 열이 측면 플레이트(58)를 경유하여 하부 플레이트(52)로 전달된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 버스바 조립체(70)를 하부 플레이트(52)와 접촉하도록 배치하여 하부 플레이트(52)로 직접 열이 전달되도록 구성하는 것도 가능하다.
그러나 본 실시예와 같이 하부 플레이트(52)의 외부면에 냉각 장치(20)가 구비되는 경우, 버스바(80)로부터 냉각 장치(20)로 전달되는 열의 이동 경로가 매우 짧아지므로 버스바 조립체(70)가 부분적으로 과냉각되거나, 버스바 조립체(70)의 온도의 편차가 과도하게 커질 수 있다.
이에 본 실시예의 배터리 모듈(100)은 버스바 조립체(70)가 모듈 케이스(30)의 측면 플레이트(58)와 가장 넓은 면적으로 접촉하도록 구성된다. 이에 버스바 조립체(70)의 열은 대부분 측면 플레이트(58)를 거쳐 냉각 장치(20)로 전달되므로, 버스바 조립체(70)가 부분적으로 과냉각되거나 온도 편차가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각 장치(20)의 위치가 변경되거나 냉각 장치(20)가 추가되는 경우, 버스바 조립체(70)와 모듈 케이스(30)의 접촉 위치나 접촉 면적은 변경될 수 있다.
버스바 조립체(70)는 회로부(78)를 포함할 수 있다. 회로부는 회로 기판과, 회로 기판에 실장되는 다수의 전자 부품을 포함할 수 있으며, 이를 통해 배터리 셀(10)의 전압을 센싱하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 회로부(78)는 열전도부(88)의 외부로 노출된 버스바(80)의 접합 영역(86)에 접합되어 버스바(80)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 회로부(78)는 배터리 셀들과 전기적으로 연결될 수만 있다면 다양한 위치에 배치될 수 있다.
모듈 케이스(30)의 외부면에는 모듈 케이스(30)를 효과적으로 냉각시키기 위해 냉각 장치(20)가 결합될 수 있다. 본 실시예에서 냉각 장치(20)는 하부 플레이트(52)의 외부면에 결합되어 하부 플레이트(52)를 직접적으로 냉각할 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 냉각 장치(20)는 측면 플레이트(58)나 제2 플레이트(40)의 외부면에 추가적, 선택적으로 배치될 수 있다.
본 실시예의 냉각 장치(20)는 내부에 냉각 유로(22)를 구비하는 수냉식 냉각 장치(20)일 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 공랭식 냉각 장치를 적용하는 것도 가능하다.
냉각 장치(20)는 모듈 케이스(30)에 일체로 결합되어 배터리 모듈(100)에 포함될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 배터리 모듈과 별도로 배터리 모듈이 탑재되는 장치에 구비될 수도 있다.
또한 효과적인 열 전달을 위해, 모듈 케이스(30)와 냉각 장치(20) 사이에는 열전달 부재가 추가적으로 배치될 수 있다.
이와 같이 구성되는 배터리 모듈(100)은, 배터리 셀(10)로부터 버스바(80)로 전달되는 열이 열전도부(88)를 통해 신속하게 모듈 케이스(30)로 전달된다. 따라서 배터리 셀(10)에서 발생되는 열이 버스바(80)로 집중되더라도 버스바(80)의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
또한 버스바(80)의 대부분이 전기 절연성을 갖는 열전도부(88) 내부에 매립되므로 버스바(80)의 노출을 최소화할 수 있으며, 이에 버스바(80)와 다른 구성 요소들(예컨대 모듈 케이스 등) 간의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 또한 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.
1: 배터리 셀 적층체
10: 배터리 셀
30: 모듈 케이스
40: 제2 플레이트
50: 제1 플레이트
60: 측면 커버
70: 버스바 조립체
80: 버스바
88: 열전도부
100: 배터리 모듈

Claims (12)

  1. 다수의 배터리 셀들을 적층한 배터리 셀 적층체;
    상기 배터리 셀 적층체를 내부에 수용하는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스와 상기 배터리 셀 적층체 사이에 배치되어 상기 배터리 셀들과 전기적으로 연결되는 버스바 조립체;
    를 포함하며,
    상기 버스바 조립체는,
    적어도 하나의 버스바와 상기 버스바를 내부에 매립하는 열전도부를 포함하고,
    상기 열전도부는 열전도성 필러를 함유하는 수지 재질로 형성되는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버스바 조립체는,
    적어도 일부가 상기 모듈 케이스에 접촉하도록 배치되는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전도성 필러는,
    질화 붕소(boron nitride), 질화알루미늄(aluminum nitride), 탄화규소(silicon carbide), 산화마그네슘(magnesium oxide), 및 산화알루미늄(aluminum oxide) 중 어느 하나를 포함하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열전도부는,
    열전도도가 2W/mK 이상인 재료로 형성되는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열전도부는,
    500V 전압, 60초의 환경에서, 1×1010 Ω·cm 이상의 체적 저항률(Volume Resistivity)을 갖는 재료로 형성되는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열전도부는,
    500V 전압, 60초의 환경에서, 1×1012 Ω·cm 이상의 표면 저항(Surface Resistance)을 갖는 재료로 형성되는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 버스바 조립체는,
    상기 버스바의 절반 이상이 상기 열전도부 내부에 매립되는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 외부면에 결합되는 냉각 장치를 더 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 냉각 장치는,
    내부에 냉각 유로를 구비하는 배터리 모듈.
  10. 다수의 배터리 셀들을 적층한 배터리 셀 적층체;
    상기 배터리 셀 적층체를 내부에 수용하는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스와 상기 배터리 셀 적층체 사이에 배치되어 상기 배터리 셀들과 전기적으로 연결되는 버스바 조립체;
    를 포함하며,
    상기 버스바 조립체는,
    상기 배터리 셀의 전극 리드가 결합되는 다수의 관통 슬릿을 구비하는 버스바; 및
    상기 버스바를 내부에 매립하는 열전도부를 포함하고,
    상기 버스바는,
    상기 관통 슬릿들 사이의 영역이 상기 열전도부 내에 매립되는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 열전도부는,
    열전도성 필러를 함유하는 수지 재질로 형성되는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서, 상기 버스바 조립체는,
    상기 버스바의 절반 이상이 상기 열전도부 내부에 매립되는 배터리 모듈.
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