KR20220105132A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20220105132A
KR20220105132A KR1020220005292A KR20220005292A KR20220105132A KR 20220105132 A KR20220105132 A KR 20220105132A KR 1020220005292 A KR1020220005292 A KR 1020220005292A KR 20220005292 A KR20220005292 A KR 20220005292A KR 20220105132 A KR20220105132 A KR 20220105132A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery cell
module
cell stack
frame
Prior art date
Application number
KR1020220005292A
Other languages
English (en)
Inventor
장성환
박명기
김관우
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to PCT/KR2022/095013 priority Critical patent/WO2022158954A1/ko
Priority to US18/019,107 priority patent/US20230282925A1/en
Priority to CN202280005999.1A priority patent/CN116075974A/zh
Priority to EP22742930.5A priority patent/EP4170796A1/en
Priority to JP2023503479A priority patent/JP2023534978A/ja
Publication of KR20220105132A publication Critical patent/KR20220105132A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 연결된 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임이 장착된 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 전지셀 적층체의 단부를 감싸는 받침부를 포함하고, 상기 받침부의 하면에서부터 상기 받침부 외부를 향해 연장되어 있는 절연 부재를 더 포함할 수 있다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 절연 성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 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 것일 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, 전지셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.
도 1은 종래 전지 모듈의 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈에 포함되는 구성 요소들의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀(11)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지셀 적층체(12), 전지셀 적층체(12)를 수용하는 모듈 프레임(30, 40), 전지셀 적층체의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(15) 및 엔드 플레이트(15)와 전지셀 적층체(12)의 전후면 사이에 형성된 버스바 프레임(13)을 포함한다. 모듈 프레임(30, 40)은 전지셀 적층체(12)의 하부 및 양측면을 덮는 하부 프레임(30)과 전지셀 적층체(12)의 상면을 덮는 상부 플레이트(40)를 포함한다. 전지 모듈(10)은 하부 프레임(30)에서 전지셀 적층체(120)의 하부를 덮는 하면에 열전도성 수지층(31)이 도포되어, 전지셀 적층체(12)의 발생한 열을 냉각할 수 있다.
도 3은 도 2의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합되기 전 상태를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 2의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 전지 모듈(10)은 하부 프레임(30)의 양 단부에 단차부(30s)가 형성되어 있다. 여기서, 단차부(30s)의 적어도 일부에는 절연 부재(33)가 부착되어 있고, 하부 프레임(30)의 중심부에서 단차부(30s)와 인접하게 차단 패드(35)가 부착되어 있다.
최근에 들어, 전지 모듈 및 전지 팩이 고성능 차량에 적용됨에 따라, 고전압 모듈 및 팩에 대한 수요가 증대되고 있다. 그러나, 도 4를 참조하면, 하부 프레임(30)의 중심부와 단차부(30s) 사이의 경계에 위치하는 경계부(30A)는 단차부(30s)에 의해 형성된 단차가 형성되어 있다. 여기서, 경계부(30A)에 해당되는 부분에 절연 부재(33)가 위치하지 않아, 전지셀(11)과 경계부(30A) 사이에 절연이 충분히 수행되지 않을 수 있다. 이에 따라, 절연 부재(33)가 적절한 위치에 형성되어 있어, 하부 프레임(30)과 전지셀(11) 사이의 절연 성능이 향상되는 전지 모듈을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 절연 성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 연결된 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임이 장착된 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 전지셀 적층체의 단부를 감싸는 받침부를 포함하고, 상기 받침부의 하면에서부터 상기 받침부 외부를 향해 연장되어 있는 절연 부재를 더 포함한다.
상기 전지셀의 단부는 상기 전지셀의 폭 방향으로 형성된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 받침부 상에 위치하며, 상기 받침부는 상기 돌출부와 상기 모듈 프레임의 일단부에 형성된 단차부 사이에 위치할 수 있다.
상기 절연 부재의 일부는 상기 받침부와 상기 돌출부 사이에 위치하고, 상기 절연 부재의 나머지 일부는 상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 하면 사이에 위치할 수 있다.
상기 절연 부재는 상기 모듈 프레임의 하면의 중심부와 상기 단차부 사이의 경계선을 커버할 수 있다.
상기 절연 부재는 상기 단차부의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 모듈 프레임의 하면에 차단 패드가 위치하고, 상기 차단 패드는 상기 단차부에 인접하게 위치할 수 있다.
상기 절연 부재의 나머지 일부는 상기 전지셀 적층체와 상기 차단 패드 사이에 위치할 수 있다.
상기 차단 패드는 상기 모듈 프레임의 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 차단 패드는 레진 물질을 포함할 수 있다.
상기 절연 부재는 PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(Polyimide), 및 PA(Polyamide) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 모듈 프레임은 상기 전지셀 적층체의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임과, 상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 버스바 프레임의 받침부로부터 모듈 프레임의 하면을 향해 연장되어 있는 절연 부재를 포함하여, 전지 모듈의 절연 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈에 포함되는 구성 요소들의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합되기 전 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함되는 구성 요소들의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 전지 모듈에 포함되는 전지셀의 사시도이다.
도 8은 도 5의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합되기 전 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9은 도 8의 A-A’축을 따라 자른 단면을 나타내는 사시도이다.
도 10는 도 9의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 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.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 모듈의 전후면 중 전면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 후면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다. 도 6은 도 5의 따른 전지 모듈에 포함되는 구성 요소들의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지셀 적층체(120), 및 전지셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(300,400), 전지셀 적층체의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(150) 및 엔드 플레이트(150)와 전지셀 적층체(120)의 전후면 사이에 형성된 버스바 프레임(130)을 포함한다. 여기서, 버스바 프레임(130)에는 상기 전지셀 적층체(120)와 전기적으로 연결되어 있는 버스바가 위치할 수 있다.
또한, 모듈 프레임(300,400)은 상부면, 전면 및 후면이 개방된 하부 프레임(300), 전지셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(400)를 포함한다. 다만, 모듈 프레임(300, 400)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임의 상부에 일측부가 결합되어 있거나, 전후면을 제외하고 전지셀 적층체(120)를 둘러싸는 모노 프레임의 하부의 중심부가 개방되어 있는 등의 프레임으로 대체될 수 있다. 이하에서는 하부 프레임(300)을 중심으로 설명될 것이나, 상술한 다른 프레임으로 대체되는 경우 모듈 프레임(300, 400)의 하면으로 동일하게 설명될 수 있다.
또한, 전지셀 적층체(120)와 하부 프레임(300) 사이에 열전도성 수지층(310)이 위치할 수 있다. 열전도성 수지층(310)은 전지셀 적층체(120)가 하부 프레임(300) 상에 장착되기 전에, 하부 프레임(300) 상에 열전도성 수지가 도포된 후 경화됨에 따라 형성될 수 있다. 이에 따라, 열전도성 수지층(310)은 전지셀(110)에서 발생되는 열을 전지 모듈(100)의 바닥으로 전달하여, 전지셀(110)을 냉각시킬 수 있다.
또한, 하부 프레임(300)에 수용되어 있는 전지셀 적층체(120)는 복수의 전지셀(110)이 일 방향(y축 방향)으로 적층되어 있되, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 전지셀(110)은 전극 조립체를 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 수납한 뒤 상기 파우치 케이스의 실링부를 열융착하여 제조될 수 있다. 이러한 전지셀(110)은 복수개로 구성될 수 있고, 복수의 전지셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층된 전지셀 적층체(120)를 형성한다.
도 7은 도 5의 전지 모듈에 포함되는 전지셀의 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 일 실시예에 따른 전지셀(110)은 두개의 전극 리드(115)가 서로 대향하여 전지 본체(113)의 양측 단부에 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 또한, 전지셀(110)은 전극 조립체(미도시)가 전지 본체(113)를 포함하는 전지 케이스(117)에 수납되어 파우치형으로 제조될 수 있다.
여기서, 전지셀(110)은 테두리를 따라 길게 뻗어 있는 영역인 연결부(119)를 포함하고, 연결부(119)의 단부에는 배트 이어(bat-ear)라 불리는 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다. 돌출부(110p)는 연결부(119)의 양 단부 중 적어도 하나에 형성될 수 있고, 연결부(119)가 뻗는 방향에 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 돌출부(110p)는 후술하는 하부 프레임(300) 하면의 일측에 형성된 단차부(300s)에 걸려, 전지셀(110)이 외부 충격에 유동하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀로서, 전지 본체(113)의 두께가 돌출부(110p)의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
도 8은 도 5의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합되기 전 상태를 나타내는 사시도이다. 도 9은 도 8의 A-A’축을 따라 자른 단면을 나타내는 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)에서, 모듈 프레임(300, 400)의 하면 양측에 형성되어 있는 단차부(300s)를 포함한다. 일 예로, 모듈 프레임(300, 400)이 하부 프레임(300) 및 상부 플레이트(400)를 포함하는 경우, 하부 프레임(300)의 양측에 단차부(300s)가 형성되어 있다. 여기서, 단차부(300s)는 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)의 적층 방향(y축 방향)을 따라 연장되어 있을 수 있다. 구체적으로, 단차부(300s)는 모듈 프레임(300)의 바닥부의 일단부에 형성되고, 모듈 프레임(300)의 바닥부는 제1 부분(300s-1)과 제2 부분(300s-2)을 포함한다. 제1 부분(300s-1)은 전지셀(110)의 길이 방향을 기준으로 가장자리에 위치하고, 제2 부분(300s-2)은 제1 부분(300s-1) 안쪽에 위치한다. 이때, 제1 부분(300s-1)의 두께는 제2 부분(300s-2)의 두께보다 얇은 것이 바람직하다. 여기서, 전지셀(110)의 길이 방향이란 도 6의 x축 방향일 수 있다.
이에 따라, 하부 프레임(300)에서, 앞서 설명한 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 단차부(300s)에 걸림에 따라, 전지셀(110)이 외부 충격에 유동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 버스바 프레임(130)은 전지셀 적층체(120)의 단부를 감싸는 받침부(130s)를 포함한다. 다시 말해, 받침부(130s)는 전지셀(110)의 단부를 감싸고 있다. 보다 구체적으로, 버스바 프레임(130)은 전지셀 적층체(120)의 전후면의 하단을 감쌀 수 있는 받침부(130s)가 형성되어 있다. 특히, 상술한 바와 같이, 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)은 하부 프레임(300)을 향하는 돌출부(110p)를 포함할 수 있고, 받침부(130s)는 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)에 형성된 각각의 돌출부(110p)를 감쌀 수 있다.
또한, 돌출부(110p)는 받침부(130s) 상에 위치하고, 받침부(130s)는 전지셀의 돌출부(110p)와 단차부(300s) 사이에 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 받침부(130s)의 하면은 단차부(300s)와 서로 접할 수 있다. 보다 구체적으로, 전지셀 적층체(120)의 전후면에 버스바 프레임(130)이 각각 장착됨에 따라, 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 하면이 받침부(130s)에 의해 감싸져, 받침부(130s)의 하면이 단차부(300s)와 서로 접할 수 있다.
이에 따라 받침부(130s)는 돌출부(110p)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한, 받침부(130s)는 전지셀(110)과 하부 프레임(300)이 직접 접촉하는 것을 방지하여, 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 하부 프레임(300)의 일 단부를 중심으로, 절연 부재(330) 및 차단 패드(350)에 대해 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
도 10는 도 9의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 10(a)는 도 9의 버스바 프레임이 장착된 전지셀 적층체가 모듈 프레임에 결합된 상태를 나타내는 단면도를 정면에서 바라본 모습이고, 도 10(b)는 도 10(a)의 단면도를 회전한 상태에서 바라본 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에서, 전지 모듈(100)은 받침부(130s)의 하면에서부터 전지셀 적층체의 하면의 중심부를 향해 연장되는 절연 부재(330)를 더 포함한다. 전지셀 적층체의 하면의 중심부는, 도 6에 도시한 열전도성 수지층(310)이 형성되는 영역에 대응하는 전지셀 적층체 하면의 가운데 부분을 가리킬 수 있다. 절연 부재(330)는 받침부(130s)의 외부를 향해 연장될 수 있다.
여기서, 절연 부재(330)의 일부는 받침부(130s)와 단차부(300s) 사이에 위치하고, 절연 부재(330)의 나머지 일부는 전지셀 적층체(120)와 하부 프레임(300) 사이에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 절연 부재(330)는 하부 프레임(300)의 중심부와 단차부(300s) 사이의 경계선을 커버할 수 있다. 또한, 절연 부재(300)는 하부 프레임(300)의 중심부와 단차부(300s) 사이의 경계에 위치하는 경계부(300A)에 형성된 단차 부분을 커버할 수 있다.
보다 구체적으로, 절연 부재(330)는 단차부(300s)의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 또한, 절연 부재(330)는 단차부(300s)의 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 다만, 절연 부재(330)의 폭은 설명한 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 돌출된 길이 및 경계부(300A)의 단차를 고려하여, 돌출부(110p)와 경계부(300A)가 서로 접촉되는 부분이 없도록 조절될 수 있다.
이에 따라, 단차부(30s)에만 절연 부재(33)가 부착되어 있는 종래의 전지 모듈(10)에 비해, 본 실시예에서 절연 부재(330)의 면적이 더욱 증가되어, 절연 성능이 보다 향상될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 경계부(300A)에 형성된 단차 부분에 대해 노출되지 않을 수 있어, 전지셀(110)과 하부 프레임(300) 사이의 절연 성능이 충분히 확보될 수 있다.
이와 더불어, 본 실시예에서, 종래의 전지 모듈(10)의 단차부(30s)에 절연 부재(33)를 부착하는 공정과 달리, 받침부(130s)에 절연 부재(330)가 부착됨에 따라 공정이 더욱 간소화되고, 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 절연 부재(330)는 성형성 및 연성을 가지는 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 절연 부재(330)는 3D 포밍(forming)을 통해 성형이 가능하고 충분한 연성을 가진 재질로 이루어져, 절연 부재(330)가 하부 프레임(300)의 단차부(300s)의 형상을 고려하여 성형될 수 있다. 일 예로, 절연 부재(330)는 PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(Polyimide), 및 PA(Polyamide) 물질 중 적어도 하나를 포함하는 필름 형태로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연 부재(330)는 받침부(130s)의 하면 중 일부와 일체화되어 있을 수 있다. 또한, 절연 부재(330)는 받침부(130s)의 하면 중 일부에 부착되어 있을 수 있다.
일 예로, 절연 부재(330)와 받침부(130s) 사이에 접착층이 위치할 수 있다. 또한, 상기 접착층은 절연 부재(330)의 폭 및 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 상기 접착층은 각각 테이프로 이루어지거나, 접착성 바인더가 코팅되어 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 접착층은 접착성 바인더로 코팅되거나 양면 테이프로 이루어져, 절연 부재(330)와 받침부(130s) 사이가 용이하게 고정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 절연 부재(330)와 받침부(130s) 사이를 서로 고정시킬 수 있는 접착 성능을 가진 물질이라면 제한되지 않고 적용될 수 있다. 이에 따라, 절연 부재(330)는 받침부(130s)에 안정적으로 고정되어 있을 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 하부 프레임(300) 상에 차단 패드(350)가 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 하부 프레임(300)에서, 단차부(300s)에 인접하게 위치할 수 있다. 또한, 차단 패드(350)는 하부 프레임(300)의 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
여기서, 차단 패드(350)는 절연성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(Polyimide), 및 PA(Polyamide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이에 따라, 차단 패드(350)는 하부 프레임(300)과 전지셀 적층체(120)이 서로 접하는 것을 방지하면서도, 전지셀 적층체(120)와 하부 프레임(300) 사이의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 하부 프레임(300)과 차단 패드(350) 사이에 접착층이 위치할 수 있다. 상기 접착층은 차단 패드(350)의 폭 및 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 상기 접착층은 각각 테이프로 이루어지거나, 접착성 바인더가 코팅되어 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 접착층은 접착성 바인더로 코팅되거나 양면 테이프로 이루어져, 하부 프레임(300)과 차단 패드(350) 사이가 용이하게 고정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 하부 프레임(300)과 차단 패드(350)의 사이를 서로 고정시킬 수 있는 접착 성능을 가진 물질이라면 제한되지 않고 적용될 수 있다. 이에 따라, 차단 패드(350)는 하부 프레임(300) 상에 안정적으로 고정되어 있을 수 있다. 또한, 절연 부재(330)의 일부는 받침부(130s)와 단차부(300s) 사이에 위치하고, 절연 부재(330)의 나머지 일부는 전지셀 적층체(120)와 하부 프레임(300)의 사이에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 절연 부재(330)의 나머지 일부는 전지셀 적층체(120)와 차단 패드(350) 사이에 위치할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 절연 부재(330)는 받침부(130s)에서부터 차단 패드(350)의 일부까지 연장되어 있어, 전지셀(110)과 하부 프레임(300) 사이의 절연 성능이 충분히 확보될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 전지셀(110)의 돌출부(110p)와 경계부(300A)에 형성된 단차 부분의 사이뿐 아니라 차단 패드(350)와 돌출부(110p) 사이에 대해서도 절연 부재(330)가 위치할 수 있어, 전지셀(110)과 하부 프레임(300) 사이의 절연 성능이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 도 6, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 하부 프레임(300)의 양측에 형성된 차단 패드(350)들 사이에 열전도성 수지층(310)이 위치할 수 있다. 여기서, 차단 패드(350)는 열전도성 수지층(310)을 외부와 차단할 수 있는 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 일 예로, 차단 패드(350)는 레진 물질을 포함할 수 있되, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 차단 패드(350)는 열전도성 수지층(310)이 형성될 수 있는 영역을 조정할 수 있고, 차단 패드(350)는 열전도성 수지가 불필요한 영역까지 주입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다. 한편, 본 실시 예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
130: 버스바 프레임
130s: 받침부
150: 엔드 플레이트
300: 하부 프레임
300A: 경계부
300s: 단차부
310: 열전도성 수지층
330: 절연 부재
350: 차단 패드
400: 상부 플레이트

Claims (12)

  1. 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 연결된 버스바 프레임; 및
    상기 버스바 프레임이 장착된 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임을 포함하고,
    상기 버스바 프레임은 상기 전지셀의 단부를 감싸는 받침부를 포함하고,
    상기 받침부의 하면에서부터 상기 받침부 외부를 향해 연장되어 있는 절연 부재를 더 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 전지셀의 단부는 상기 전지셀의 폭 방향으로 형성된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 받침부 상에 위치하며,
    상기 받침부는 상기 돌출부와 상기 모듈 프레임의 일단부에 형성된 단차부 사이에 위치하는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 절연 부재의 일부는 상기 받침부와 상기 돌출부 사이에 위치하고,
    상기 절연 부재의 나머지 일부는 상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 하면 사이에 위치하는 전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 절연 부재는 상기 모듈 프레임의 하면의 중심부와 상기 단차부 사이의 경계선을 커버하는 전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 절연 부재는 상기 단차부의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 전지 모듈.
  6. 제4항에서,
    상기 모듈 프레임의 하면에 차단 패드가 위치하고,
    상기 차단 패드는 상기 단차부에 인접하게 위치하는 전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 절연 부재의 나머지 일부는 상기 전지셀 적층체와 상기 차단 패드 사이에 위치하는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 차단 패드는 상기 모듈 프레임의 폭 방향을 따라 연장되어 있는 전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 차단 패드는 레진 물질을 포함하는 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 절연 부재는 PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(Polyimide), 및 PA(Polyamide) 물질 중 적어도 하나를 포함하는 전지 모듈.
  11. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임은 상기 전지셀 적층체의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임과, 상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상부 플레이트를 포함하는 전지 모듈.
  12. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.

KR1020220005292A 2021-01-19 2022-01-13 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 KR20220105132A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2022/095013 WO2022158954A1 (ko) 2021-01-19 2022-01-17 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
US18/019,107 US20230282925A1 (en) 2021-01-19 2022-01-17 Battery module and battery pack including the same
CN202280005999.1A CN116075974A (zh) 2021-01-19 2022-01-17 电池模块和包括该电池模块的电池组
EP22742930.5A EP4170796A1 (en) 2021-01-19 2022-01-17 Battery module and battery pack including same
JP2023503479A JP2023534978A (ja) 2021-01-19 2022-01-17 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210007656 2021-01-19
KR1020210007656 2021-01-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220105132A true KR20220105132A (ko) 2022-07-26

Family

ID=82609692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220005292A KR20220105132A (ko) 2021-01-19 2022-01-13 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220105132A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102473335B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102477607B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102465864B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP7262882B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20220014575A (ko) 전지 팩 및 이의 제조 방법
EP4040575A1 (en) Battery module and battery pack including same
KR20220105132A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
EP4170796A1 (en) Battery module and battery pack including same
KR20220026790A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP2022520013A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20210132397A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220093602A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
US20220271364A1 (en) Battery module and battery pack including the same
US20230299431A1 (en) Battery cell, battery module, and battery pack including the same
KR20230059532A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20230307759A1 (en) Battery module and battery pack including the same
US20230369673A1 (en) Battery pack and device including the same
KR20230010598A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220101544A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220106377A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220101311A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220000637A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220116946A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210063102A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220170339A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination