KR20220116890A - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20220116890A
KR20220116890A KR1020210020302A KR20210020302A KR20220116890A KR 20220116890 A KR20220116890 A KR 20220116890A KR 1020210020302 A KR1020210020302 A KR 1020210020302A KR 20210020302 A KR20210020302 A KR 20210020302A KR 20220116890 A KR20220116890 A KR 20220116890A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
battery cell
conductive member
hole
battery
Prior art date
Application number
KR1020210020302A
Other languages
English (en)
Inventor
박병준
김석철
김용욱
김윤희
백무한
석종호
장태현
한동화
Original Assignee
에스케이온 주식회사
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 에스케이온 주식회사 filed Critical 에스케이온 주식회사
Priority to KR1020210020302A priority Critical patent/KR20220116890A/ko
Priority to US17/669,682 priority patent/US20220263199A1/en
Priority to EP22156651.6A priority patent/EP4047736B1/en
Publication of KR20220116890A publication Critical patent/KR20220116890A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394Gas-pervious parts or elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/567Terminals characterised by their manufacturing process by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/588Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries outside the batteries, e.g. incorrect connections of terminals or busbars
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 하우징; 및 상기 하우징 내측에 수용된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결하고, 상기 하우징 내부에 일부 매립됨으로써 상기 하우징에 고정되고, 상기 하우징 외측으로 노출되지 않는 제1 도전성 부재; 및 상기 제1 도전성 부재에 전기적으로 연결되고, 상기 하우징 외측으로 일부 노출되는 제2 도전성 부재;를 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈{battery module}
본 개시는 배터리 모듈에 관한 기술이다. 보다 상세하게는, 배터리 모듈에서 배터리 셀과 전기적으로 연결되고 배터리 모듈 외부로 노출된 단자에 관한 기술이다.
복수의 배터리 셀을 포함하는 형태의 배터리 모듈에 있어서, 일부 배터리 셀에 단락 발생 등의 이상이 생겨 지속적으로 온도가 상승하고 이로 인해 배터리 셀의 온도가 임계 온도를 넘어서게 되면 열 폭주 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 일부 배터리 셀에 있어서 열 폭주 현상이 발생하게 되면, 안전성 이슈가 발생할 수 있다.
일부 배터리 셀에서 일어난 열 폭주 현상에 따라 화염 등이 발생하게 되면 이는 인접한 배터리 셀들의 온도를 급격히 상승시키게 되고, 이로 인해 짧은 시간 내에 인접한 셀들로 열 폭주 현상이 전파될 수 있다. 결국, 일부 배터리 셀에서 발생된 열 폭주 현상에 신속히 대처하지 못하는 경우, 배터리 셀보다 더 큰 용량의 전지 단위인 배터리 모듈이나 배터리 팩의 발화 및 폭발 등의 재해로 이어질 수 있으며, 이는 재산적 피해뿐만 아니라 안전성의 문제까지도 야기할 수 있다.
배터리 모듈은 배터리 셀을 포함하며, 배터리 셀은 버스바와 같은 통전 부재를 통해 이웃하는 배터리 모듈 또는 외부회로에 연결된다. 열 폭주 현상이 생기는 경우, 배터리 모듈 내부의 압력과 온도가 높아지고 이는 통전 부재를 배터리 모듈로부터 이탈시킬 수 있다. 이는 배터리 셀의 연소를 더욱 촉진하거나, 이웃하는 배터리 모듈로 화재를 전파시킬 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀은 하우징에 의해 밀폐되어 화재가 생기더라도 산소공급을 최소화하는 질식소화의 방식으로 열 폭주를 억제할 수 있게 구비되는데, 만약 통전 부재가 배터리 모듈에서 이탈된다면, 배터리 모듈의 외측에서 내측의 배터리 셀로 산소가 다량 유입되어 열 폭주를 촉진할 수 있다. 따라서, 열 폭주 상황에서도 통전 부재가 배터리 모듈에서 이탈되지 않게 함으로써, 배터리 셀의 밀폐구조를 유지해주는 수단이 필요하다.
본 발명은 열폭주 상황에서도 배터리 모듈의 밀폐 구조를 안정적으로 유지해주는 수단을 제공하는데 그 목적이 있다. 구체적으로 배터리 셀과 연결되어 배터리 모듈 외부로 노출된 통전 부재가 열폭주 등 이벤트 상황에서도 배터리 모듈의 하우징으로부터 이탈되지 않도록 하는데 본 발명의 목적이 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 하우징; 상기 하우징 내측에 수용된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 및 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결하고, 상기 하우징 내부에 일부 매립됨으로써 상기 하우징에 고정되는 제1 도전성 부재;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 제1 도전성 부재는, 상기 하우징의 내부에 매립된 브릿지; 및 상기 브릿지의 양측에서 각각 연장하여 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀에 각각 연결되는 연결부들;을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 제1 도전성 부재는, 상기 연결부들이 연장하는 방향과 교차하는 방향으로 연장하는 플랜지;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 플랜지는, 상기 연결부들 각각에서 서로 멀어지는 방향으로 연장할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 연결부들은 상기 하우징 내부에 매립된 부분에 적어도 하나의 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀 내부는 상기 하우징을 이루는 재료로 채워질 수 있다.
일 실시 예에서 상기 하우징은 상기 하우징의 내측과 외측을 연통시키는 벤트홀을 포함하고, 상기 제1 도전성 부재는 상기 벤트홀에 대응하는 부분에 관통홀을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 관통홀은 상기 벤트홀보다 크게 제공될 수 있다.
일 실시 예에서 상기 제1 도전성 부재에 전기적으로 연결되고, 상기 하우징의 외측으로 일부 노출되는 제2 도전성 부재;를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 제1 도전성 부재에서 상기 하우징의 외측으로 연장하는 로드;를 더 포함하고, 상기 제2 도전성 부재는 상기 로드에 끼워질 수 있다.
일 실시 예에서 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀을 양측에서 감싸도록 구성되고, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀의 측부를 상기 제1 도전성 부재를 향해 노출시키는 개구부를 포함하는 케이스를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 하우징; 상기 하우징 내측에 수용된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 및 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결하고, 상기 하우징 내부에 일부 매립됨으로써 상기 하우징에 고정된 도전성 부재;를 포함하고, 상기 도전성 부재는 상기 하우징 내부에 매립된 제1 부분, 및 상기 제1 부분에서 상기 하우징의 외측 방향으로 연장하고 상기 하우징의 외측 표면으로 노출된 제2 부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 도전성 부재는 상기 하우징의 내부에 매립된 브릿지; 상기 브릿지의 양측에서 각각 연장하여 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀에 각각 연결되는 연결부들; 및 상기 연결부들이 연장하는 방향과 교차하는 방향으로 연장하는 플랜지;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 플랜지는, 상기 연결부들 각각에서 서로 멀어지는 방향으로 연장할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 연결부들 중 적어도 하나는 상기 하우징 내부에 매립된 부분에 적어도 하나의 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀 내부는 상기 하우징을 이루는 재료로 채워질 수 있다.
일 실시 예에서 상기 하우징은 상기 하우징의 내측과 외측을 연통시키는 벤트홀을 포함하고, 상기 도전성 부재는 상기 벤트홀에 대응하는 부분에 관통홀을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 관통홀은 상기 벤트홀보다 크게 제공될 수 있다.
일 실시 예에서 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀을 양측에서 감싸도록 구성되고, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀의 측부를 상기 도전성 부재를 향해 노출시키는 개구부를 포함하는 케이스를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 열폭주 상황에서도 배터리 모듈의 밀폐 구조를 안정적으로 유지해주는 수단이 제공된다. 배터리 모듈의 열 폭주를 억제하거나 최소화고, 이는 이웃하는 배터리 모듈로의 화재전이를 막을 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 배터리 모듈의 측면부를 확대한 도면이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 단자 조립체의 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ'단면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ'단면도이다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 배터리 모듈의 측면부를 확대한 도면이다.
도 9는 제2 실시 예에 따른 단자 조립체의 사시도이다.
도 10은 도 9의 Ⅲ-Ⅲ'단면도이다.
도 11은 도 9의 Ⅳ-Ⅳ'단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 배터리 팩(1)의 사시도이다. 도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(100)의 사시도이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(100)의 분해사시도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시 예에서 배터리 팩(1)은 복수의 배터리 모듈들(100)을 포함한다. 배터리 모듈들(100)은 일방향으로 적층되고, 서로 대향하는 두개의 엔드 플레이트들(200) 사이에 배터리 모듈들(100)이 배치된다. 체결부재(300)가 두개의 엔드 플레이트들(200) 및 엔드 플레이트들(200) 사이의 배터리 모듈들(100)을 관통한다. 체결부재(300)는 엔드 플레이트(200)의 바깥으로 돌출된 부분에 나사결합된 너트를 포함할 수 있다. 체결부재(300)에 의해 두개의 엔드 플레이트들(200) 내측에 배치된 배터리 모듈들(100)이 적층 방향(즉, Z방향)으로 가압될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 일 실시 예에서 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110), 배터리 셀(110)을 수용하는 하우징(120)을 포함한다.
일 실시 예에서 배터리 셀(110)은 상면(111), 하면(112), 및 상면(111)과 하면(112) 사이의 공간을 둘러싸는 측부(113)(side portion)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(110)이 파우치 형태로 제공되는 경우 배터리 셀(110)의 상면(111)과 하면(112)은 전극판들이 적층되는 방향을 향하는 면을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서 배터리 셀(110)은 길이방향(예: Y방향)으로 연장하는 판형태로 제공될 수 있다. 배터리 셀(110)은 길이방향으로 연장하는 리드(114)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(110)은 서로 반대방향으로(또는 서로 멀어지는 방향으로) 연장하는 두개의 리드들(114)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 배터리 셀(110)의 탭 또는 리드(114)는 배터리 셀(110)의 측부(113)에서 길이방향으로 인출될 수 있다. 도 3을 참고하면, 배터리 셀(110)은 배터리 셀(110)의 측부(113)에서 +Y방향과 -Y방향으로 각각 연장하는 리드들(114)을 포함한다.
일 실시 예에서 배터리 셀(110)은 파우치 형태로 제공될 수 있다. 파우치 형태의 배터리 셀(110)은 교번 적층된 음극판들과 양극판들을 포함할 수 있다. 각각의 전극판에서 탭이 인출되며, 복수의 탭들이 하나의 리드(114)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 양극판들에서 인출된 탭들은 양극 리드(114)에 연결되고, 음극판들에서 인출된 탭들은 음극 리드(114)에 연결될 수 있다. 도 3을 참고하면, 배터리 셀(110)은 +Y방향으로 인출된 음극 탭(또는 리드(114)), 및 -Y방향으로 인출된 양극 탭(또는 리드(114))을 포함할 수 있다. 전극판들은 외장재에 의해 감싸져 배터리 셀(110) 외부로부터 밀폐된다.
하우징(120)에 의해 둘러싸인 공간(121)에 배터리 셀(110)이 배치된다. 일 실시 예에서 하우징(120)은 배터리 셀(110)의 측부(113)를 둘러싸는 사각틀의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서 하우징(120) 내측 공간은 중간의 격벽(122)을 기준으로 2개의 공간들(121a, 121b)로 분리될 수 있고, 각각의 공간에 한쌍의 배터리 셀들(110a, 110b)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에서 하우징(120)은 벤트홀(123)을 포함할 수 있다. 벤트홀(123)은 배터리 셀(110)에서 생긴 가스나 화염 등이 빠져나갈 수 있게 구성된다.
일 실시 예에서 벤트홀(123)은 배터리 셀(110)의 측부(113)를 향해 개방되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 벤트홀(123)은 배터리 셀(110)의 길이방향(즉, Y방향) 양단에 있는 측부(113)에 대향하도록 하우징(120)에 제공될 수 있다.
일 실시 예에서 벤트홀(123)은 차단부재에 의해 막혀있을 수 있다. 차단 부재는 벤트홀(123)의 일측 또는 내부에 배치될 수 있다. 배터리 셀(110)에서 화재가 발생하는 등의 이벤트 상황에서 차단부재는 파단 또는 용단되고, 벤트홀(123)을 통해 가스나 화염이 하우징(120) 외측으로 빠져나갈 수 있다. 본 개시의 도면들에 차단부재가 없는 것으로 도시되나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고 본 개시의 도면들에 도시된 배터리 모듈들(100)은 벤트홀(123)에 구비된 차단부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)의 양면을 감싸는 메탈 케이스(140)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(110)의 측부(113)는 하우징(120)에 의해 둘러싸이고, 배터리 셀(110)의 양면(111, 112)은 메탈 케이스(140)에 의해 둘러싸인다. 도 3을 참고하면, 메탈 케이스(140)는 한쌍의 배터리 셀들(110a, 110b)을 두께방향(즉, Z방향) 양측에서 감싸도록 하우징(120)에 끼워진다.
일 실시 예에서 메탈 케이스(140)는 배터리 셀(110)을 두께방향(또는 적층방향)으로 가압해줄 수 있다. 일 실시 예에서 메탈 케이스(140)는 배터리 셀(110)을 두께방향으로 일정한 힘으로 압축시켜줌으로써 배터리 셀(110)의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참고하면, 메탈 케이스(140)는 배터리 셀(110)의 길이방향(예: Y방향)으로 개방된 개구부(141)를 포함하고, 개구부(141)를 통해 배터리 셀(110)의 측부(113)의 일부가 길이방향으로 노출될 수 있다. 배터리 셀(110)에 화재가 생긴 경우에 메탈 케이스(140)는 화재로 생기는 가스나 화염 등을 개구부(141)가 향하는 방향(예: Y방향)으로 가이드할 수 있다. 메탈 케이스(140)에 의해 길이방향으로 유도된 화염이나 가스는 하우징(120)의 벤트홀(123)을 통해 배터리 모듈(100) 외부로 빠져나갈 수 있다.
일 실시 예에서 배터리 모듈(100)은 한쌍의 배터리 셀들(110a, 110b)을 배터리 모듈(100)의 외부와 전기적으로 연결시키는 통전 수단으로서 단자 조립체(150)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 단자 조립체(150)는 하우징(120)에 고정적으로 구비된다. 일 실시 예에서 단자 조립체(150)는 하우징(120)의 내부에 일부 매립됨으로써 하우징(120)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 하우징(120)은 절연성 재료(예: 플라스틱과 같은 합성수지)가 단자 조립체(150)의 적어도 일부를 감싸도록 사출되는 방식으로 제공될 수 있다.
한편, 본 개시에서 어떤 부재가 하우징(120)의 내부에 매립 또는 위치된다고 함은, 어떤 부재의 주변을 하우징(120)을 구성하는 재료(예: 플라스틱)가 감싸고 있는 경우를 의미할 수 있다. 즉, 어떤 부재가 하우징(120) 내부에 매립된 경우 해당 부재는 하우징(120)의 표면에서 시인되지 않는다. 예를 들어, 플레이트가 플라스틱 재료의 하우징(120) 내부에 매립된 경우, 플레이트의 양면이 모두 플라스틱에 의해 둘러싸여 하우징(120)의 표면으로 드러나지 않는다. 이하에서 하우징(120)은 플라스틱 재료로 이루어졌다고 설명되나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 지나지 않는다. 일 실시 예에서 하우징(120)의 재료는 플라스틱에 한정되지 않으며, 절연성 재료를 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(120)은 PP GF30, PAGF30 등으로 만들어질 수 있다.
일 실시 예에서 한쌍의 배터리 셀들(110a, 110b)은 단자 조립체(150)에 의해 상호간에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에서 단자 조립체(150)는 한쌍의 배터리 셀들(110a, 110b)의 양극 리드들(114a, 114b)(또는 음극 리드들(115a, 115b))을 상호간에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 단자 조립체(150)는 하우징(120) 내측으로 연장하여 제1 배터리 셀(110a)과 제2 배터리 셀(110b)에 각각 연결되는 연결부들(151a, 115b)을 포함할 수 있다. 도 3을 참고하면, 연결부들(151a, 115b)은 하우징(120)의 내측 공간(121)으로 연장한다.
일 실시 예에서 한쌍의 배터리 셀들(110a, 110b)의 좌측(+Y방향)과 우측(-Y방향)에 각각 하나의 단자 조립체(150)가 배치될 수 있다. 본 개시에서 설명의 편의를 위해 좌측으로 인출된 리드를 양극 리드, 우측으로 인출된 리드를 음극 리드로 지칭하나, 본 개시의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 좌측으로 인출된 리드가 음극 리드, 우측으로 인출된 리드가 양극 리드일 수 있다.
한편, 열폭주 등의 이벤트 상황에서 단자 조립체(150)가 하우징(120) 바깥으로 이탈될 위험이 있다. 예를 들어, 단자 조립체(150)는 하우징(120)에 매립됨으로써 하우징(120)에 고정되는데, 하우징(120) 내측에서 생기는 화염이나 가스에 의해 단자 조립체(150)가 가열되면, 단자 조립체(150)를 둘러싸고 있는 재료가 녹을 수 있고, 이에 따라 단자 조립체(150)가 하우징(120)에서 이탈될 수 있다. 단자 조립체(150)가 하우징(120)에서 이탈되면 하우징(120)의 내측 공간(121)(즉, 배터리 셀(110)이 위치된 공간)과 외측 공간을 연결하는 비교적 큰 홀(또는 틈)이 생기게 된다. 이러한 홀을 통해 배터리 모듈(100) 외부의 공기가 배터리 셀(110)로 유입되고, 이는 배터리 셀(110)의 열 폭주를 더욱 촉진할 수 있다. 따라서, 열 폭주 등의 상황에서도 단자 조립체(150)가 하우징(120)에서 이탈되지 않게 하는 것이 필요하다.
이하에서는, 도 4 내지 도 11를 참고하여, 단자 조립체(150)가 하우징(120)에서 이탈되지 않게 하는 수단 내지 구조에 대해 설명한다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 배터리 모듈(100)의 측면부를 확대한 도면이다. 도 5는 제1 실시 예에 따른 단자 조립체(150)의 사시도이다. 도 6은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ'단면도이다. 도 7은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ'단면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 일 실시 예에서 단자 조립체(150)는 배터리 셀(110)에 연결된 제1 도전성 부재(152), 및 제1 도전성 부재(152)와 전기적으로 연결된 제2 도전성 부재(153)를 포함할 수 있다. 이때 제1 도전성 부재(152)의 일부가 하우징(120) 내부에 매립되고, 제2 도전성 부재(153)의 일부가 하우징(120) 외측으로 노출될 수 있다.
일 실시 예에서 제2 도전성 부재(153)는 제1 도전성 부재(152)의 일부로서 상기 하우징(120) 외측으로 돌출된 부분으로 제공될 수 있다. 즉, 제2 도전성 부재(153)와 제1 도전성 부재(152)는 하나의 부품으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에서 제2 도전성 부재(153)의 일부는 제1 도전성 부재(152)에 접촉하고, 일부는 하우징(120)의 바깥으로 노출될 수 있다. 예를 들어, 제2 도전성 부재(153)는 대향 이격된 제1 면(153a)과 제2 면(153b)을 포함하고, 제2 면(153b)은 제1 도전성 부재(152)에 접촉하고, 제1 면(153a)은 하우징(120) 바깥으로 노출될 수 있다.
일 실시 예에서 제1 도전성 부재(152)는 두개 배터리 셀들(110a, 110b)을 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서 제1 도전성 부재(152)는 서로 다른 배터리 셀들(110a, 110b)에 각각 연결되는 연결부들(151a, 151b), 및 연결부들(151a, 151b)을 상호 연결하는 브릿지(154)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 연결부(151)는 브릿지(154)의 양측 가장자리에서 절곡 연장하는 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참고하면, 브릿지(154)는 Y방향을 향하는 면(159)을 포함하는 플레이트 형태로 제공되고, 제1 연결부(151a)는 브릿지(154)의 -Z방향의 가장자리에서 -Y방향으로 연장하여 제1 배터리 셀(110a)에 연결되고, 제2 연결부(151b)는 브릿지(154)의 +Z방향의 가장자리에서 -Y방향으로 연장하여 제2 배터리 셀(110b)에 연결된다.
도 3을 함께 참고하면, 연결부들(151a, 151b)은 배터리 셀(110)에서 인출된 탭 또는 리드(114a, 114b, 115a, 115b)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결부들(151a, 151b)은 배터리 셀(110)의 리드(114a, 114b, 115a, 115b)와 용접으로 결합될 수 있다. 제1 연결부(151a)와 제2 연결부(151b)에 각각 연결되는 리드들은 서로 동일한 극성을 가진다. 예를 들어, 제1 배터리 셀(110a)의 양극 리드(114a)와 제2 배터리 셀(110b)의 양극 리드(114b)가 각각 제1 연결부(151a)와 제2 연결부(151b)에 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 배터리 셀(110a)의 음극 리드(115a)와 제2 배터리 셀(110b)의 음극 리드(115b)가 각각 제1 연결부(151a)와 제2 연결부(151b)에 연결될 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 제1 도전성 부재(152)의 구조는 예시에 지나지 않고, 제1 배터리 셀(110a)과 제2 배터리 셀(110b)에서 각각 인출된 동일 극성의 리드들(예를 들어, 양극 리드들(114a, 114b) 또는 음극 리드들(115a, 115b))을 전기적으로 연결시키도록 구성되면 족하다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 일 실시 예에서 브릿지(154)는 하우징(120) 내부에 매립될 수 있다. 브릿지(154)는 하우징(120)의 외측 표면(124)으로부터 -Y방향으로 제1 거리(d1)만큼 이격된 상태로 배치된다. 이에 따라 브릿지(154)는 하우징(120)의 외측으로 노출되지 않는다. 본 개시에서 어떤 부재가 하우징(120) 외측으로 노출되지 않는다는 것은 배터리 모듈(100)의 외관 상으로 드러나지 않음을 의미한다.
브릿지(154)가 하우징(120) 내부에 매립됨에 따라, 단자 조립체(150)가 하우징(120)으로부터 이탈하는 것이 방지될 수 있다. 배터리 모듈(100) 내부에서 열폭주 등으로 인해 고온, 고압의 가스가 생기면, 단자 조립체(150)에 하우징(120) 바깥으로 밀어내는 힘이 작용할 수 있다. 단자 조립체(150)도 함께 가열되기 때문에 하우징(120) 중 단자 조립체(150)에 접촉된 부분이 녹거나 연해져서 단자 조립체(150)가 하우징(120)으로부터 이탈될 위험이 커진다. 일 실시 예에 따르면, 단자 조립체(150)의 브릿지(154)는 하우징(120) 내측에 매립되기 때문에 설령 단자 조립체(150)에 하우징(120) 바깥으로 향하는 힘이 작용하더라도 브릿지(154) 상에 배치된 하우징(120)의 일부가 단자 조립체(150)가 하우징(120)으로부터 이탈하는 것을 방지하거나 억제할 수 있다. 예를 들어, 브릿지(154)는 Y축에 수직인 표면을 가지고, 하우징(120)의 일부는 브릿지(154)의 표면을 덮고 있으므로, 단자 조립체(150)에 +Y 방향의 힘이 작용하더라도 브릿지(154)의 표면을 덮고 있는 하우징(120)의 일부분이 브릿지(154)에 -Y 방향의 저항력을 제공한다. 하우징(120)의 일부는 브릿지(154)의 표면을 판 형태로 덮고 있기 때문에 설령 브릿지(154)에 접촉하고 있는 하우징(120)의 일부가 녹더라도 브릿지(154)가 브릿지(154) 상의 하우징(120)의 일부를 뚫고 하우징(120) 바깥으로 이탈되기는 어렵다.
브릿지(154)에 제2 도전성 부재(153)의 제2 면(153b)이 접촉하며, 제2 도전성 부재(153)는 제2 면(153b)에서 +Y방향으로 제1 거리(d1)와 같거나 더 큰 길이만큼 연장할 수 있다. 이에 따라 제2 도전성 부재(153)의 제1 면(153a)은 하우징(120) 외측으로 노출될 수 있다.
일 실시 예에서 연결부(151)의 일부는 하우징(120)에 매립될 수 있다. 일 실시 예에서 연결부(151)는 브릿지(154)로부터 연장하고 하우징(120) 내부에 매립된 부분을 포함할 수 있다. 도 7을 참고하면, 연결부(151)는 브릿지(154)에서 하우징(120) 내측방향(즉 -Y방향)으로 연장하고, 브릿지(154)와 함께 하우징(120) 내부에 일부 매립될 수 있다.
도 5와 도 6을 참고하면, 일 실시 예에서 브릿지(154)는 벤트홀(123)에 대응하는 부분까지 연장할 수 있다. 이때, 브릿지(154)는 벤트홀(123)을 막지 않도록 벤트홀(123)에 대응하는 부분에 제1 관통홀(155)을 포함할 수 있다. 브릿지(154)는 벤트홀(123)의 크기가 과도하게 확장되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 벤트홀(123)을 통해 화염이나 가스가 배출될 때 고온에 의해 벤트홀(123)을 규정하는 하우징(120)의 일부분이 녹아서 벤트홀(123)의 크기가 커질 수 있다. 벤트홀(123)의 크기가 지나치게 커지면, 배터리 모듈(100) 외부의 공기가 하우징(120) 내측으로 다량 유입되어 배터리 셀(110)의 연소반응을 더 촉진할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 브릿지(154)는 벤트홀(123)을 둘러싸도록 구성되고, 이는 열폭주 상황에서도 벤트홀(123)의 크기를 제1 관통홀(155)에 대응하는 크기로 제한할 수 있다. 이는 브릿지(154)는 금속재료로 이루어져 하우징(120)을 구성하는 재료보다 비교적 열에 대한 저항성이 크기 때문이다.
일 실시 예에서 연결부(151) 중 하우징(120) 내부에 매립된 부분에 제2 관통홀(156)이 위치될 수 있다. 플라스틱을 사출하여 하우징(120)을 제조하는 과정에서 연결부(151)의 제2 관통홀(156) 내부에도 플라스틱이 채워진다. 제2 관통홀(156) 내부에 채워진 플라스틱 재료는 제1 도전성 부재(152)가 하우징(120)에 대해 움직이려고 할 때 저항력을 제공할 수 있다. 즉, 관통홀은 열폭주 상황에서 단자 조립체(150)가 하우징(120) 외측으로 이탈하는 것을 방지하는데 기여할 수 있다. 배터리 모듈(100) 내부의 단자 조립체(150)가 +Y 방향으로 밀려나려고 할 때, 제2 관통홀(156) 내부에 배치된 플라스틱 재료는 -Y 방향으로 저항력을 제공할 수 있다. 즉, 단자 조립체(150)가 하우징(120)에 대해 +Y 방향으로 움직이려고 하면 제2 관통홀(156) 내부에 배치된 실린더 형태의 플라스틱 파트의 양단에 Y 방향의 전단 응력이 생기고, 이 전단 응력이 단자 조립체(150)의 Y 방향 움직임을 억제하는데 기여할 수 있다.
일 실시 예에서 제2 관통홀(156)은 연결부(151)의 복수의 지점들에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참고하면, 제2 관통홀(156)은 연결부(151) 중 하우징(120)에 매립된 부분의 4개소에 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 제2 관통홀(156)의 위치, 크기, 또는 패턴은 예시에 지나지 않고, 제2 관통홀(156)은 연결부(151)에서 하우징(120)에 매립된 부분에 다양한 크기, 다양한 개수, 다양한 패턴으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에서 단자 조립체(150)는 하우징(120) 바깥으로 돌출된 로드(157)를 포함할 수 있다. 로드(157)는 제1 도전성 부재(152)의 브릿지(154)에서 하우징(120) 바깥으로 연장할 수 있다. 제2 도전성 부재(153)는 로드(157)에 끼워지고, 브릿지(154)에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제2 도전성 부재(153)는 로드(157)에 끼워질 수 있는 홀을 포함할 수 있다. 로드(157)는 외주면에 나사산을 포함하고, 제2 도전성 부재(153)는 로드(157)에 나사결합 될 수 있는 나사홀을 포함할 수 있다.
제2 관통홀(156)이 단자 조립체(150)의 필수적인 구성은 아니며, 도시된 실시 예와 달리 생략될 수 있다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 배터리 모듈(100)의 측면부를 확대한 도면이다. 도 9는 제2 실시 예에 따른 단자 조립체(250)의 사시도이다. 도 10은 도 9의 Ⅲ-Ⅲ'단면도이다. 도 11은 도 9의 Ⅳ-Ⅳ'단면도이다. 도 9 내지 도 11에 도시된 단자 조립체(250)는 도 2 및 도 3에 도시된 단자 조립체(150)을 대체할 수 있다.
일 실시 예에서 도전성 부재(252)는 두개 배터리 셀들(110a, 110b)을 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서 도전성 부재(252)는 서로 다른 배터리 셀들(110a, 110b)에 각각 연결되는 연결부들(251a, 251b), 및 연결부들(251a, 251b)을 상호 연결하는 브릿지(254)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 연결부(251)는 브릿지(254)의 양측 가장자리에서 절곡 연장하는 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참고하면, 브릿지(254)는 Y방향을 향하는 면(259)을 가지는 플레이트 형태로 제공되고, 제1 연결부(251a)는 브릿지(254)의 -Z방향의 가장자리에서 -Y방향으로 연장하여 제1 배터리 셀(110a)에 연결되고, 제2 연결부(251b)는 브릿지(254)의 +Z방향의 가장자리에서 -Y방향으로 연장하여 제2 배터리 셀(110b)에 연결된다.
도 3을 함께 참고하면, 연결부들(251a, 251b)은 배터리 셀(110)에서 인출된 탭 또는 리드(114a, 114b, 115a, 115b)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결부들(251a, 251b)은 배터리 셀(110)의 리드(114a, 114b, 115a, 115b)와 용접으로 결합될 수 있다. 제1 연결부(251a)와 제2 연결부(251b)에 각각 연결되는 리드들은 서로 동일한 극성을 가진다. 예를 들어, 제1 배터리 셀(110a)의 양극 리드(114a)와 제2 배터리 셀(110b)의 양극 리드(114b)가 각각 제1 연결부(251a)와 제2 연결부(251b)에 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 배터리 셀(110a)의 음극 리드(115a)와 제2 배터리 셀(110b)의 음극 리드(115b)가 각각 제1 연결부(251a)와 제2 연결부(251b)에 연결될 수 있다.
한편, 도 9 내지 도 11에 도시된 도전성 부재(252)의 구조는 예시에 지나지 않고, 제1 배터리 셀(110a)과 제2 배터리 셀(110b)에서 각각 인출된 동일 극성의 리드들(예를 들어, 양극 리드들(114a, 114b) 또는 음극 리드들(115a, 115b))을 전기적으로 연결시키도록 구성되면 족하다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 일 실시 예에서 브릿지(254)는 하우징(120) 내부에 일부 매립될 수 있다. 일 실시 예에서 브릿지(254)는 하우징(120) 내부에 매립되어 외부로 노출되지 않는 제1 부분(254a) 및 하우징(120) 외측으로 노출된 제2 부분(254b)을 포함할 수 있다. 도 8을 참고하면, 브릿지(254) 중 제2 부분(254b)만 하우징(120) 외측으로 드러난다.
도 10을 참고하면, 브릿지(254)의 제1 부분(254a)은 하우징(120)의 외측 표면(124)으로부터 하우징(120)의 내측 방향(즉, -Y방향)으로 제1 거리만큼 이격된 상태로 배치된다. 이에 따라 브릿지(254)의 제1 부분(254a)은 하우징(120)의 외측으로 노출되지 않는다. 본 개시에서 어떤 부재가 하우징(120) 외측으로 노출되지 않는다는 것은 배터리 모듈(100)의 외관 상으로 드러나지 않음을 의미한다.
제1 부분(254a)이 하우징(120) 내부에 매립됨에 따라, 단자 조립체(250)가 하우징(120)으로부터 이탈하는 것이 방지될 수 있다. 배터리 모듈(100) 내부에서 열폭주 등으로 인해 고온, 고압의 가스가 생기면, 단자 조립체(250)에 하우징(120) 바깥으로 밀어내는 힘이 작용할 수 있다. 단자 조립체(250)도 함께 가열되기 때문에 하우징(120) 중 단자 조립체(250)에 접촉된 부분이 녹거나 연해져서 단자 조립체(250)가 하우징(120)으로부터 이탈될 위험이 커진다. 일 실시 예에 따르면, 단자 조립체(250)의 제1 부분(254a)은 하우징(120) 내측에 매립되기 때문에 설령 단자 조립체(250)에 하우징(120) 바깥으로 향하는 힘이 작용하더라도 제1 부분(254a) 상에 배치된 하우징(120)의 일부가 단자 조립체(250)가 하우징(120)으로부터 이탈하는 것을 방지하거나 억제할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(254a)은 Y축에 수직인 표면을 가지고, 하우징(120)의 일부는 제1 부분(254a)의 표면을 덮고 있으므로, 단자 조립체(250)에 +Y 방향의 힘이 작용하더라도 제1 부분(254a)의 표면을 덮고 있는 하우징(120)의 일부분이 제1 부분(254a)에 -Y 방향의 저항력을 제공한다. 하우징(120)의 일부는 제1 부분(254a)의 표면을 판 형태로 덮고 있기 때문에 설령 제1 부분(254a)에 접촉하고 있는 하우징(120)의 일부가 녹더라도 제1 부분(254a)이 제1 부분(254a) 상의 하우징(120)의 일부를 뚫고 하우징(120) 바깥으로 이탈되기는 어렵다.
브릿지(254)의 제2 부분(254b)은 제1 부분(254a)으로부터 하우징(120)의 외측 방향(즉, +Y방향)으로 돌출(또는 연장)된다. 이에 따라 제1 부분(254a)과 제2 부분(254b) 사이에는 단차부(254c)가 존재한다. 단차부(254c)는 제1 부분(254a)에서 제2 부분(254b)까지 경사진 형태로 제공될 수 있다. 제2 부분(254b)이 제1 부분(254a)으로부터 +Y방향으로 돌출된 길이는 제1 부분(254a)이 하우징(120) 외측 표면(124)으로부터 이격된 제1 거리(d1)와 같거나 더 클 수 있다. 이에 따라 브릿지(254)의 제2 부분(254b)은 하우징(120) 외측으로 노출될 수 있다.
일 실시 예에서 연결부(251)의 일부는 하우징(120)에 매립될 수 있다. 일 실시 예에서 연결부(251)는 브릿지(254)로부터 연장하고 하우징(120) 내부에 매립된 부분을 포함할 수 있다. 도 11을 참고하면, 연결부(251)는 브릿지(254)에서 하우징(120) 내측(즉 -Y방향)으로 연장하고, 브릿지(254)와 함께 하우징(120) 내부에 일부 매립될 수 있다.
일 실시 예에서 도전성 부재(252)는 플랜지(258)를 포함할 수 있다. 도 9 및 도 11을 참고하면, 도전성 부재(252)의 연결부(251)가 제1 방향(예: Y방향)으로 연장하고, 플랜지(258)는 연결부(251)의 일부에서 제1 방향과 교차하는 방향(예: Z방향 또는 X방향)으로 연장할 수 있다. 일 실시 예에서 플랜지(258)는 연결부(251)의 단부에서 절곡 연장할 수 있다. 도시된 실시 예에서 플랜지(258)는 연결부(251)의 단부에 위치되나, 이는 예시에 지나지 않고, 다른 실시 예에서 플랜지(258)는 연결부(251)의 중간부분에서 돌출될 수 있다.
도 9를 참고하면, 일 실시 예에서 플랜지(258)의 면(258a, 258b)은 연결부(251)가 연장하는 방향(즉, Y방향)과 일치할 수 있다. 일 실시 예에서 플랜지(258)는 연결부(251)가 향하는 방향(즉, Z방향)으로 연장할 수 있다.
일 실시 예에서, 플랜지(258)는 하우징(120) 내부에 매립된다. 플랜지(258)는 열 폭주 상황에서 단자 조립체(250)가 받는 힘과 교차하는 방향으로 연장하고, 따라서 플랜지(258)는 도전성 부재(252)가 하우징(120)으로부터 이탈하는 것을 방지하는데 기여할 수 있다. 예를 들어, 열폭주 상황에서 단자 조립체(250)는 +Y방향으로 밀려 하우징(120)으로부터 이탈할 수 있는데, Y방향에 교차하는 방향으로 연장하는 플랜지(258)는 이러한 현상을 막을 수 있다.
일 실시 예에서 플랜지(258)는 제1 연결부(251a)와 제2 연결부(251b)에 모두 제공될 수 있다. 제1 연결부(251a)의 플랜지(258)와 제2 연결부(251b)의 플랜지(258)는 서로 반대방향으로 연장할 수 있다. 도 9를 참고하면, 일 실시 예에서 플랜지(258)는 연결부(251)의 상단부과 하단부에 구비될 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시되지 않았으나, 제1 도전성 부재(152) 역시 도 9 내지 도 11에서 설명된 플랜지(258)와 동일 또는 유사한 형태의 플랜지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전성 부재(152)는 연장부들(151) 중 하우징(120)에 매립된 부분에서 연장부들(151)이 향하는 방향(즉, Z 방향)으로 돌출된 적어도 하나의 플랜지를 포함할 수 있다.
도 9와 도 11을 참고하면, 일 실시 예에서 브릿지(254)는 벤트홀(123)에 대응하는 부분까지 연장할 수 있다. 이때, 브릿지(254)는 벤트홀(123)을 막지 않도록 벤트홀(123)에 대응하는 부분에 제1 관통홀(255)을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서 브릿지(254)는 제1 관통홀(255)을 포함하고, 벤트홀(123)은 제1 관통홀(255)을 통과하도록 제공될 수 있다.
브릿지(254)의 제1 관통홀(255)은 벤트홀(123)의 크기가 과도하게 확장되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 벤트홀(123)을 통해 화염이나 가스가 배출될 때 고온에 의해 벤트홀(123)을 규정하는 하우징(120)의 일부분이 녹아서 벤트홀(123)의 크기가 커질 수 있다. 벤트홀(123)의 크기가 지나치게 커지면, 배터리 모듈(100) 외부의 공기가 하우징(120) 내측으로 다량 유입되어 배터리 셀(110)의 연소반응을 더 촉진할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 브릿지(254)의 제1 관통홀(255)이 벤트홀(123)을 둘러싸도록 구성되고, 이는 열폭주 상황에서도 벤트홀(123)의 크기를 제1 관통홀(255)에 대응하는 크기로 제한할 수 있다. 이는 브릿지(254)는 금속재료로 이루어져 하우징(120)을 구성하는 재료보다 비교적 열에 대한 저항성이 크기 때문이다.
일 실시 예에서 연결부(251) 중 하우징(120) 내부에 매립된 부분에 제2 관통홀(256)이 위치될 수 있다. 플라스틱을 사출하여 하우징(120)을 제조하는 과정에서 연결부(251)의 제2 관통홀(256) 내부에도 플라스틱이 채워진다. 제2 관통홀(256) 내부에 채워진 플라스틱 재료는 도전성 부재(252)가 하우징(120)에 대해 움직이려고 할 때 저항력을 제공할 수 있다. 즉, 제2 관통홀(256)은 열폭주 상황에서 단자 조립체(250)가 하우징(120) 외측으로 이탈하는 것을 방지하는데 기여할 수 있다. 배터리 모듈(100) 내부의 단자 조립체(250)가 +Y 방향으로 밀려나려고 할 때, 제2 관통홀(256) 내부에 배치된 플라스틱 재료는 -Y 방향으로 저항력을 제공할 수 있다. 즉, 단자 조립체(250)가 하우징(120)에 대해 +Y 방향으로 움직이려고 하면 제2 관통홀(256) 내부에 배치된 실린더 형태의 플라스틱 파트의 양단에 Y 방향의 전단 응력이 생기고, 이 전단 응력이 단자 조립체(250)의 Y 방향 움직임을 억제하는데 기여할 수 있다.
일 실시 예에서 제2 관통홀(256)은 연결부(251)의 복수의 지점들에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참고하면, 제2 관통홀(256)은 연결부(251) 중 하우징(120)에 매립된 부분에 4개소에 제공될 수 있다. 도 9에 도시된 제2 관통홀(256)의 위치, 크기, 또는 패턴은 예시에 지나지 않고, 제2 관통홀(256)은 연결부(251)에서 하우징(120)에 매립된 부분에 다양한 크기, 다양한 개수, 다양한 패턴으로 제공될 수 있다.
플랜지(258)가 단자 조립체(250)의 필수적인 구성은 아니며, 도시된 실시 예와 달리 생략될 수 있다. 제2 관통홀(256)이 단자 조립체(250)의 필수적인 구성은 아니며, 도시된 실시 예와 달리 생략될 수 있다.
일 실시 예에서 단자 조립체(250)는 하우징(120) 바깥으로 돌출된 로드(257)를 포함할 수 있다. 로드(257)는 도전성 부재(252)의 브릿지(254)에서 하우징(120) 바깥으로 연장할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 배터리 팩 100: 배터리 모듈
110: 배터리 셀 114, 115: 전극리드
120: 배터리 모듈 하우징 140: 메탈 케이스
150, 250: 단자 조립체 151: 연결부
152: 제1 도전성 부재 153: 제2 도전성 부재
154: 브릿지 155: 제1 관통홀
156: 제2 관통홀 157: 로드
252: 도전성 부재 255: 제1 관통홀
256: 제2 관통홀 257: 로드
258: 플랜지

Claims (17)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내측에 수용된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 및
    상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결하고, 상기 하우징 내부에 일부 매립됨으로써 상기 하우징에 고정되는 제1 도전성 부재;를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 부재는,
    상기 하우징의 내부에 매립된 브릿지; 및
    상기 브릿지의 양측에서 각각 연장하여 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀에 각각 연결되는 연결부들;
    을 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 도전성 부재는,
    상기 연결부들이 연장하는 방향과 교차하는 방향으로 연장하는 플랜지;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플랜지는, 상기 연결부들 각각에서 서로 멀어지는 방향으로 연장하는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 연결부들은 상기 하우징 내부에 매립된 부분에 적어도 하나의 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀 내부는 상기 하우징을 이루는 재료로 채워지는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징의 내측과 외측을 연통시키는 벤트홀을 포함하고, 상기 제1 도전성 부재는 상기 벤트홀에 대응하는 부분에 관통홀을 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 벤트홀보다 크게 제공되는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 부재에 전기적으로 연결되고, 상기 하우징의 외측으로 일부 노출되는 제2 도전성 부재;를 더 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 도전성 부재에서 상기 하우징의 외측으로 연장하는 로드;
    를 더 포함하고,
    상기 제2 도전성 부재는 상기 로드에 끼워지는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀을 양측에서 감싸도록 구성되고, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀의 측부를 상기 제1 도전성 부재를 향해 노출시키는 개구부를 포함하는 케이스를 더 포함하는 배터리 모듈.
  11. 하우징;
    상기 하우징 내측에 수용된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 및
    상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀을 전기적으로 연결하고, 상기 하우징 내부에 일부 매립됨으로써 상기 하우징에 고정된 도전성 부재;를 포함하고,
    상기 도전성 부재는 상기 하우징 내부에 매립된 제1 부분, 및 상기 제1 부분에서 상기 하우징의 외측 방향으로 연장하고 상기 하우징의 외측 표면으로 노출된 제2 부분을 포함하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 부재는
    상기 하우징의 내부에 매립된 브릿지;
    상기 브릿지의 양측에서 각각 연장하여 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀에 각각 연결되는 연결부들; 및
    상기 연결부들이 연장하는 방향과 교차하는 방향으로 연장하는 플랜지;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플랜지는, 상기 연결부들 각각에서 서로 멀어지는 방향으로 연장하는 배터리 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 연결부들 중 적어도 하나는 상기 하우징 내부에 매립된 부분에 적어도 하나의 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀 내부는 상기 하우징을 이루는 재료로 채워지는 배터리 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징의 내측과 외측을 연통시키는 벤트홀을 포함하고, 상기 도전성 부재는 상기 벤트홀에 대응하는 부분에 관통홀을 포함하는 배터리 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 벤트홀보다 크게 제공되는 배터리 모듈.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀을 양측에서 감싸도록 구성되고, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀의 측부를 상기 도전성 부재를 향해 노출시키는 개구부를 포함하는 케이스를 더 포함하는 배터리 모듈.
KR1020210020302A 2021-02-16 2021-02-16 배터리 모듈 KR20220116890A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210020302A KR20220116890A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 배터리 모듈
US17/669,682 US20220263199A1 (en) 2021-02-16 2022-02-11 Battery module
EP22156651.6A EP4047736B1 (en) 2021-02-16 2022-02-14 Battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210020302A KR20220116890A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 배터리 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220116890A true KR20220116890A (ko) 2022-08-23

Family

ID=80682856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210020302A KR20220116890A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 배터리 모듈

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220263199A1 (ko)
EP (1) EP4047736B1 (ko)
KR (1) KR20220116890A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102580847B1 (ko) * 2018-04-26 2023-09-19 에스케이온 주식회사 배터리 랙

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8709632B2 (en) * 2009-11-13 2014-04-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
TWI416776B (zh) * 2010-08-24 2013-11-21 Ind Tech Res Inst 電池極卷及其中心均熱構件
US9735401B2 (en) * 2013-03-28 2017-08-15 General Electric Company Sealed sodium-based thermal batteries and methods of sealing same
JP2018195524A (ja) * 2017-05-22 2018-12-06 矢崎総業株式会社 導電モジュール
JP6769406B2 (ja) * 2017-07-12 2020-10-14 トヨタ自動車株式会社 接続部材
CN109285974B (zh) * 2017-07-20 2021-08-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池顶盖组件及二次电池
EP3518312A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-31 Samsung SDI Co., Ltd. Battery module comprising a housing with integrated bus bar
US20190363319A1 (en) * 2018-05-22 2019-11-28 Wei Hao Liao Battery pack stacking structure
CN108963122B (zh) * 2018-06-14 2024-01-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 顶盖组件及二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
US20220263199A1 (en) 2022-08-18
EP4047736A1 (en) 2022-08-24
EP4047736B1 (en) 2024-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3352242B1 (en) Power storage device
KR101649134B1 (ko) 이차전지
JP6319879B2 (ja) 二次電池パック
JPWO2017130259A1 (ja) 電池パック
EP2600463A1 (en) Battery module
KR20200067587A (ko) 전지팩
EP2475024B1 (en) Battery pack
JP2020161210A (ja) 電源装置
KR20140124618A (ko) 이차 전지
US9059454B2 (en) Lead tab assembly and battery module with the same
EP3940867B1 (en) Battery pack with enhanced structure for preventing short circuit and shock
KR101430619B1 (ko) 전지 팩
KR20220116890A (ko) 배터리 모듈
KR102056366B1 (ko) 전지팩의 셀 모듈 및 그 조립 방법
KR102082497B1 (ko) 전지팩의 퓨즈 조립 구조
JP7023359B2 (ja) 電池パック
WO2020059298A1 (ja) 電池モジュール
JP2006040623A (ja) 電池パック
KR101483132B1 (ko) 전지 팩
JP2023538320A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR102442164B1 (ko) 안전 장치 및 탄성 부재를 포함하는 전지팩
JP7047211B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
EP4213293A2 (en) Battery pack
WO2024004504A1 (ja) 電池パック
KR20160058492A (ko) 접속부재를 포함하고 있는 원통형 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination