KR20230105449A - 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 벤트부를 갖는 적어도 하나의 배터리셀; 및 적어도 하나의 배터리셀의 벤트부와 마주하게 배치되어, 배터리셀을 방열하는 방열부를 포함하되, 방열부는, 배터리셀의 벤트부와 마주하도록 배터리셀에 일면이 부착된 방열 필름과, 방열 필름의 일면의 반대방향의 타면에 결합되어 냉각 유로를 형성하는 방열 케이스를 구비하여, 배터리셀의 내부 발화시 방열 필름이 파손되도록 마련된 것이 바람직하다.
Description
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이며, 상세하게는 배터리셀의 내부 발화시, 배터리셀의 벤트부가 열리는 압력에 의해 방열부의 방열 필름이 찢어지면서, 찢어진 방열 필름을 통해 냉각수가 배터리셀로 흘러 내려, 발화된 배터리셀의 화염을 조기 진압하여, 배터리셀의 연속 발화를 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
기본적으로, 배터리 모듈(10)은 적어도 하나의 배터리셀(11)에 히트 싱크(12)가 부착되는 구조이다. 히트 싱크(12)는 브레이징(brazing) 공법에 의해 알루미늄 판재와 알루미늄 판재가 서로 부착되어 형성되거나, 또는 이종 접합 방식으로 부착된 알루미늄 판재와 플라스틱 판재로 구성된다.
일반적으로, 배터리셀(11)은 하단부에 벤트부(11a)가 존재한다. 배터리셀의 내부에서 발화가 발생되면, 배터리셀의 내부 압력에 의해 벤트부(11a)가 열리고, 화염이 배터리셀(11)의 외부로 분출된다.
다만, 배터리셀의 하단부가 히트 싱크(12)에 부착될 경우에, 배터리셀의 내부에서 발화 발생시, 히트 싱크가 배터리셀의 벤트부를 막아, 배터리셀(11)의 발화시 벤트부가 열리지 않게 된다. 배터리셀의 벤트부(11a)가 열리지 못하면, 배터리셀의 내부 압력은 계속 증가하게 되고, 결국은 화염에 의해 발생된 배터리셀의 내부 압력이 배터리셀의 측면을 찢고 배터리셀의 측면으로 분출되는 현상이 발생한다.
배터리셀(11)의 측면으로 분출된 화염은, 인접하게 배치된 배터리셀로 전달되면서, 연쇄 발화가 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리셀의 내부 발화시, 배터리셀의 벤트부가 열리는 압력에 의해 방열부의 방열 필름이 찢어지면서, 찢어진 방열 필름을 통해 냉각수가 배터리셀로 흘러 내려, 발화된 배터리셀의 화염을 조기 진압하여, 배터리셀의 연속 발화를 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 배터리셀의 벤트부에 접촉되는 방열부의 방열 필름이 마이크로미터 단위로 박막 형태로 제작되어, 배터리셀의 내부 발화시 배터리셀의 내부압력이 벤트부를 밀어내는 힘에 의해 찢어지게 마련되어, 배터리셀의 측면 폭발을 방지하여, 배터리셀의 연쇄 발화를 방지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 벤트부를 갖는 적어도 하나의 배터리셀; 및 적어도 하나의 배터리셀의 벤트부와 마주하게 배치되어, 배터리셀을 방열하는 방열부를 포함하되, 방열부는, 배터리셀의 벤트부와 마주하도록 배터리셀에 일면이 부착된 방열 필름과, 방열 필름의 일면의 반대방향의 타면에 결합되어 냉각 유로를 형성하는 방열 케이스를 구비하여, 배터리셀의 내부 발화시 방열 필름이 파손되도록 마련된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열부는, 방열 필름이 배터리셀의 내부 발화시 벤트부가 배터리셀에서 열리면서 방열 필름을 밀어내는 힘에 의해 파손되면서, 냉각 유로를 유동하는 냉각수가 방열 필름이 파손된 부분을 통과하여 배터리셀로 흐르게, 적어도 하나의 배터리셀에 배치된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 필름은 방열성 및 절연성을 가지고, 마이크로미터(㎛) 단위의 두께를 가진 박막 필름인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 필름은 알루미늄 필름에 고분자 수지 필름이 압착된 필름인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 필름은 폴리 프로필렌(polypropylene, PP) 필름, 알루미늄 필름, 나일론 필름과, PET 필름이 적층 압착된 필름인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 케이스는 방열 필름과 결합되는 필름결합면과, 필름결합면에 대해 단차지게 마련된 적어도 하나의 유로홈이 마련되고, 방열 필름이 필름결합면에 열압착되면서 적어도 하나의 유로홈을 덮어, 적어도 하나의 유로홈을 따라 냉각 유로를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 유로홈은 기준홈과, 기준홈에서 분기된 적어도 하나의 분기홈을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 분기홈은 배터리셀의 배열 방향과 평행하고, 기준홈에 대해서는 연결되되 상호 간에 대해서는 구획되게 마련된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열부는, 기준홈과 연통되게, 방열 케이스에 설치된 포트; 및 포트에 연결되어, 포트를 통해 냉각수를 공급 또는 회수하는 냉각 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 포트는 접착제, 이종 접합 공법 또는 볼팅 공법 중 어느 하나에 의해 방열 케이스에 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 포트는 실링 부재에 의해 방열 케이스와의 틈새가 실링 처리되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 케이스는 합성 수지가 진공 사출 공법에 의해 사출 성형된 것이 바람직하다.
여기서, 합성 수지는 폴리 프로필렌(polypropylene, PP)계 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은 배터리 모듈을 제작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은, (S1) 적어도 하나의 유로홈이 마련된 방열 케이스가 준비되는 단계; (S2) 마이크로미터(㎛) 단위의 두께를 가진 방열 필름이 준비되는 단계; (S3) 방열 필름이 적어도 하나의 유로홈을 덮으면서 방열 케이스의 필름결합면에 열압착되어, 냉각 유로가 마련된 방열부가 제작되는 단계; (S4) 방열 케이스에 냉각수의 유동 통로인 포트가 설치되는 단계; 및 (S5) 방열 필름이 적어도 하나의 배터리셀의 벤트부와 마주하게, 방열부가 적어도 하나의 배터리셀에 결합되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, S1 단계는, S1-1) 적어도 하나의 유로홈이 필름결합면에 대해 단차지게 방열 케이스의 구조를 구현하는 금형 몰드가 준비되는 단계; S1-2) 금형 몰드로, 합성 수지가 투입되는 단계; S1-3) 금형 몰드가 가열됨에 따라, 금형 몰드 내의 합성 수지가 연화되는 단계; S1-4) 금형 몰드 내의 공기가 진공 사출 공법에 의해 석션됨에 따라, 연화된 합성 수지가 금형 몰드의 형상대로 성형되어, 방열 케이스가 제작되는 단계; S1-5) 금형 몰드에서, 방열 케이스가 분리되는 단계; 및 S1-6) 방열 케이스에 포트용 개구가 타공되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 유로홈은 기준홈과, 기준홈에서 분기된 적어도 하나의 분기홈로 구분되고, 적어도 하나의 분기홈이 배터리셀의 배열 방향과 평행하고, 기준홈에 대해서는 연결되되 상호 간에 대해서는 구획되게 마련된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, S5 단계에서, 적어도 하나의 배터리셀은 배터리셀의 벤트부의 일부 영역이 냉각 유로 상에 놓이게, 방열부에 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 필름은 폴리 프로필렌(polypropylene, PP) 필름, 알루미늄 필름, 나일론 필름과, PET 필름이 적층 압착된 필름인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열 케이스는 폴리 프로필렌(polypropylene, PP)계 수지에 의해 사출 성형된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, S4 단계에서, 포트는 포트용 개구로 삽입되어, 접착제에 의해 방열 케이스에 고정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, S4 단계에서, 포트는 이종 접합 공법 또는 볼팅 공법 중 어느 하나에 의해 포트용 개구에 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, S4 단계에서, 포트는 실링 부재에 의해 방열 케이스와의 틈새가 실링 처리되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, S5 단계에서, 배터리셀의 벤트부의 일부 영역이 냉각 유로 상에 놓이게, 적어도 하나의 배터리셀이 방열부에 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명은 배터리셀의 내부 발화시, 배터리셀의 벤트부가 열리는 압력에 의해 방열부의 방열 필름이 찢어지면서, 찢어진 방열 필름을 통해 냉각수가 배터리셀로 흘러 내려, 발화된 배터리셀의 화염을 조기 진압하여, 발화된 배터리셀 및 이에 인접한 배터리셀 들의 온도 상승을 억제하여, 배터리 모듈의 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명은 배터리셀의 벤트부에 접촉되는 방열부의 방열 필름이 마이크로미터 단위로 박막 형태로 제작되어, 배터리셀의 내부 발화시 배터리셀의 내부압력이 벤트부를 밀어내는 힘에 의해 찢어지게 마련되어, 배터리셀의 측면 폭발을 방지할 수 있고, 이로 인해, 종래에 문제점으로 언급된 배터리셀의 측면 폭발로 인한 배터리셀의 연쇄 발화를 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리모듈에서, 배터리셀의 발화시 측면 발화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 케이스와 방열 필름의 결합 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 필름의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열부와 배터리셀의 결합 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈에서, 어느 하나의 배터리셀의 내부 발화시 방열부에서 냉각수가 배출되면서 배터리셀의 화염을 진압하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 케이스와 방열 필름의 결합 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
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도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열부와 배터리셀의 결합 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈에서, 어느 하나의 배터리셀의 내부 발화시 방열부에서 냉각수가 배출되면서 배터리셀의 화염을 진압하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 출원을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 출원의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 출원의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈 및 배터리모듈의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나의 배터리셀(110)과 방열부(120)를 포함한다.
본 발명은 배터리셀(110)의 내부 발화시, 배터리셀(110)의 벤트부(111)가 열리는 압력에 의해 방열부(120)의 방열 필름(121)이 찢어지면서, 찢어진 방열 필름(121)을 통해 냉각수가 배터리셀(110)로 흘러 내려, 발화된 배터리셀(110)의 화염을 조기 진압하여, 배터리셀(110)의 연속 발화를 방지하기 위한 것이다.
본 실시예에 따른 배터리셀(110)은 원통형 배터리셀(110)로서, 내부에 전극이 내장된 것이다. 배터리셀(110)의 하단부에는 벤트부(111)가 마련된다. 배터리셀(110)은 공지된 기술인 바, 본 실시예에서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 방열부(120)는 방열 필름(121), 방열 케이스(123), 포트(129) 및 냉각 유닛(미도시)을 포함한다. 방열부(120)는 적어도 하나의 배터리셀(110)의 바닥면에 설치되어, 배터리셀(110)의 충전시 발생한 열을 방열하는 구성요소이다.
우선, 방열 필름(121)은 절연성 및 방열성을 가진 필름이다. 방열 필름(121)은 마이크로미터(㎛) 단위의 두께를 가진 박막 필름이다. 방열 필름(121)은 10㎛ 내지 900 ㎛의 두께를 가진다.
방열 필름(121)은 알루미늄 필름에 고분자 수지 필름이 압착된 필름이다. 도 5를 참조하면, 방열 필름(121)은 폴리 프로필렌(polypropylene, PP) 필름(121a), 알루미늄 필름(121b), 나일론 필름(121c)과, PET 필름(121d)이 적층 압착된 필름이 사용될 수 있다.
방열 케이스(123)는 방열 필름(121)과 결합되는 필름결합면(123a)과, 필름결합면(123a)에 대해 단차지게 마련된 적어도 하나의 유로홈(123b)이 마련된다. 방열 케이스(123)는 방열 필름(121)이 필름결합면(123a)에 열압착되면서 적어도 하나의 유로홈(123b)을 덮어, 적어도 하나의 유로홈(123b)을 따라 냉각 유로(125)를 형성한다.
적어도 하나의 유로홈(123b)은 포트(129)가 설치되는 기준홈(123b-1)과, 기준홈(123b-1)에서 분기된 적어도 하나의 분기홈(123b-2)을 포함한다.
여기서, 적어도 하나의 분기홈(123b-2)은 기준홈(123b-1)에 대해서는 연결되되 상호 간에 대해서는 구획되게 마련된다. 적어도 하나의 분기홈(123b-2)은 배터리셀(110)의 배열 방향과 평행하게 마련된다.
방열 케이스(123)는 합성 수지가 진공 사출 공법에 의해 사출 성형된다. 여기서, 합성 수지는 폴리 프로필렌(polypropylene, PP)계 수지인 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 방열 케이스(123)와 방열 필름(121)은 수지 성분을 가진다. 이에, 방열 케이스(123)와 방열 필름(121) 간의 접촉 부위가 열압착 또는 열융착되면, 방열 필름(121)은 방열 케이스(123)의 필름결합면(123a)에 결합된다.
방열 케이스(123)에는 포트(129)가 설치된다. 포트(129)는 기준홈(123b-1)과 연통되게, 방열 케이스(123)에 설치된다. 포트(129)는 냉각수가 냉각 유로(125)로 유동되는 통로이다.
포트(129)는 접착제, 이종 접합 공법 또는 볼팅 공법 중 어느 하나에 의해 방열 케이스(123)에 결합될 수 있다. 포트(129)는 실링 부재에 의해 방열 케이스(123)와의 틈새가 실링 처리된다.
포트(129)에는 냉각 유닛(미도시)이 연결된다. 냉각 유닛은 냉각수를 공급 또는 회수하는 장치이다.
도 6을 참조하면, 방열부(120)는 배터리셀(110)의 벤트부(111)의 일부 영역이 냉각 유로(125) 상에 놓이게, 적어도 하나의 배터리셀(110)에 결합된다. 이때, 방열부(120)는 접착제(130)에 의해 배터리셀(110)에 결합된다. 이때, 배터리셀(110)은 필름결합면(123a)에 놓이는 면적이 최소화되게, 방열부(120)에 결합되는 것이 바람직하다. 이는, 배터리셀(110)의 내부 발화시 배터리셀(110)의 벤트부(111)가 보다 용이하게 개방되게 하기 위함이다.
도 7을 참조하면, 배터리셀(110)의 내부 발화시, 배터리셀(110)의 벤트부(111)가 개방되면서, 벤트부(111)가 방열 필름(121)을 밀어올리는 힘에 의해, 방열 필름(121)이 찢어지면서 냉각 유로(125)를 흐르는 냉각수가 발화된 배터리셀(110)로 흘러 내리게 된다.
이에 따라, 본 발명은 발화된 배터리셀(110)의 화염을 조기 진압하여, 발화된 배터리셀(110) 및 이에 인접한 배터리셀(110) 들의 온도 상승을 억제하여, 배터리 모듈(100)의 안전성을 확보할 수 있다.
그리고, 본 발명은 배터리셀(110)의 벤트부(111)에 접촉되는 방열부(120)의 방열 필름(121)이 마이크로미터 단위로 박막 형태로 제작되어, 배터리셀(110)의 내부 발화시 배터리셀(110)의 내부압력이 벤트부(111)를 밀어내는 힘에 의해 찢어지게 마련되어, 배터리셀(110)의 측면 폭발을 방지할 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 종래에 문제점으로 언급된 배터리셀(110)의 측면 폭발로 인한 배터리셀(110)의 연쇄 발화를 방지할 수 있다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 적어도 하나의 유로홈(123b)이 마련된 방열 케이스(123)가 준비된다(S1). 방열 케이스(123)는 다음과 같은 과정에 의해 준비된다.
방열 케이스(123)에 대응되는 형상을 가진 금형 몰드(미도시)가 준비된다(S1-1). 금형 몰드는 적어도 하나의 유로홈(123b)이 필름결합면(123a)에 대해 단차지게 방열 케이스(123)의 구조를 구현하는 구조를 가진 것이 바람직하다.
합성 수지가 금형 몰드로 투입된다(S1-2). 여기서, 합성 수지는 폴리 프로필렌(polypropylene, PP)계 수지인 것이 바람직하다.
합성 수지가 금형 몰드로 투입된 후, 금형 몰드가 가열된다. 이에 따라, 금형 몰드 내의 합성 수지가 연화된다(S1-3).
이후, 합성 수지가 연화된 후, 진공 사출 공법에 의해 금형 몰드 내의 공기가 석션된다. 이 과정을 거치면서, 금형 몰드에서, 연화된 합성 수지는 금형 몰드의 형상대로 성형되어, 방열 케이스로 제작된다(S1-4).
방열 케이스가 금형 몰드에서 분리된다(S1-5).
마지막으로, 방열 케이스에 포트용 개구가 타공된다(S1-6). 여기서, 포트용 개구는 포트가 설치되는 개구이다.
다음으로, 방열 케이스(123)가 준비되면, 방열 케이스(123)에 방열 필름(121)이 결합된다(S2, S3).
여기서, 방열 필름(121)은 마이크로미터(㎛) 단위의 두께를 가진 박막 필름이다. 방열 필름(121)은 폴리 프로필렌(polypropylene, PP) 필름, 알루미늄 필름, 나일론 필름과, PET 필름이 적층 압착된 필름이 사용될 수 있다.
방열 필름(121)은 적어도 하나의 유로홈(123b)을 덮으면서 방열 케이스(123)의 필름결합면(123a)에 열압착된다. 방열 필름(121)이 방열 케이스(123)에 결합됨에 따라, 냉각 유로(125)가 마련된 방열부(120)가 제작된다(S3).
방열 케이스(123)에 냉각수의 유동 통로인 포트(129)가 설치된다(S4). 포트(129)는 포트용 개구(미도시)로 삽입되어, 접착제에 의해 방열 케이스(123)에 고정된다. 또는, 포트(129)는 이종 접합 공법 또는 볼팅 공법 중 어느 하나에 의해 포트용 개구(미도시)에 결합될 수 있다. 그리고, 포트(129)는 실링 부재에 의해 방열 케이스(123)와의 틈새가 실링 처리된다.
방열 필름(121)이 적어도 하나의 배터리셀(110)의 바닥면과 접촉되게, 방열부(120)가 적어도 하나의 배터리셀(110)에 결합된다(S5). S5 단계에서, 적어도 하나의 배터리셀(110)은 배터리셀(110)의 벤트부(111)의 일부 영역이 냉각 유로(125) 상에 놓이게, 방열부(120)에 결합된 것이 바람직하다.
이는, 배터리셀(110)이 필름결합면(123a)에 놓이는 면적을 최소화하여, 배터리셀(110)의 내부 발화시 배터리셀(110)의 벤트부(111)가 보다 용이하게 개방되게 하기 위함이다. 배터리셀(110)의 벤트부(111)가 개방되면서, 벤트부(111)가 방열 필름(121)을 밀어올리는 힘에 의해, 방열 필름(121)이 찢어지면서 냉각 유로(125)를 흐르는 냉각수가 발화된 배터리셀(110)로 흘러 내리게 된다.
이에 따라, 본 발명은 발화된 배터리셀(110)의 화염을 조기 진압하여, 발화된 배터리셀(110) 및 이에 인접한 배터리셀(110) 들의 온도 상승을 억제하여, 배터리 모듈(100)의 안전성을 확보할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 배터리 모듈
110: 배터리셀
120: 방열부 121: 방열 필름
123: 방열 케이스 123a: 필름결합면
123b: 유로홈 123b-1: 기준홈
123b-2: 분기홈 125: 냉각 유로
129: 포트 130: 접착제
120: 방열부 121: 방열 필름
123: 방열 케이스 123a: 필름결합면
123b: 유로홈 123b-1: 기준홈
123b-2: 분기홈 125: 냉각 유로
129: 포트 130: 접착제
Claims (24)
- 벤트부를 갖는 적어도 하나의 배터리셀; 및
상기 적어도 하나의 배터리셀의 벤트부와 마주하게 배치되어, 상기 배터리셀을 방열하는 방열부를 포함하되,
상기 방열부는,
상기 배터리셀의 벤트부와 마주하도록 배터리셀에 일면이 부착된 방열 필름과, 상기 방열 필름의 일면의 반대방향의 타면에 결합되어 냉각 유로를 형성하는 방열 케이스를 구비하여,
상기 배터리셀의 내부 발화시 상기 방열 필름이 파손되도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 1 항에 있어서, 상기 방열부는,
상기 방열 필름이 상기 배터리셀의 내부 발화시 상기 벤트부가 상기 배터리셀에서 열리면서 상기 방열 필름을 밀어내는 힘에 의해 파손되면서,
상기 냉각 유로를 유동하는 냉각수가 상기 방열 필름이 파손된 부분을 통과하여 상기 배터리셀로 흐르게, 상기 적어도 하나의 배터리셀에 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 필름은 방열성 및 절연성을 가지고, 마이크로미터(㎛) 단위의 두께를 가진 박막 필름인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 필름은 알루미늄 필름에 고분자 수지 필름이 압착된 필름인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 필름은 폴리 프로필렌(polypropylene, PP) 필름, 알루미늄 필름, 나일론 필름과, PET 필름이 적층 압착된 필름인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 케이스는 상기 방열 필름과 결합되는 필름결합면과, 상기 필름결합면에 대해 단차지게 마련된 적어도 하나의 유로홈이 마련되고,
상기 방열 필름이 상기 필름결합면에 열압착되면서 상기 적어도 하나의 유로홈을 덮어, 상기 적어도 하나의 유로홈을 따라 상기 냉각 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유로홈은 기준홈과, 상기 기준홈에서 분기된 적어도 하나의 분기홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 분기홈은 상기 배터리셀의 배열 방향과 평행하고, 상기 기준홈에 대해서는 연결되되 상호 간에 대해서는 구획되게 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 7 항에 있어서, 상기 방열부는,
상기 기준홈과 연통되게, 상기 방열 케이스에 설치된 포트; 및
상기 포트에 연결되어, 상기 포트를 통해 상기 냉각수를 공급 또는 회수하는 냉각 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 9 항에 있어서,
상기 포트는 접착제, 이종 접합 공법 또는 볼팅 공법 중 어느 하나에 의해 상기 방열 케이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 9 항에 있어서,
상기 포트는 실링 부재에 의해 상기 방열 케이스와의 틈새가 실링 처리되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 6 항에 있어서,
상기 방열 케이스는 합성 수지가 진공 사출 공법에 의해 사출 성형된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 12 항에 있어서,
상기 합성 수지는 폴리 프로필렌(polypropylene, PP)계 수지인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 제작하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법.
- S1) 적어도 하나의 유로홈이 마련된 방열 케이스가 준비되는 단계;
(S2) 마이크로미터(㎛) 단위의 두께를 가진 방열 필름이 준비되는 단계;
(S3) 상기 방열 필름이 상기 적어도 하나의 유로홈을 덮으면서 상기 방열 케이스의 필름결합면에 열압착되어, 냉각 유로가 마련된 방열부가 제작되는 단계;
(S4) 상기 방열 케이스에 상기 냉각수의 유동 통로인 포트가 설치되는 단계; 및
(S5) 상기 방열 필름이 상기 적어도 하나의 배터리셀의 벤트부와 마주하게, 상기 방열부가 상기 적어도 하나의 배터리셀에 결합되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서, 상기 S1 단계는,
S1-1) 상기 적어도 하나의 유로홈이 상기 필름결합면에 대해 단차지게 상기 방열 케이스의 구조를 구현하는 금형 몰드가 준비되는 단계;
S1-2) 상기 금형 몰드로, 합성 수지가 투입되는 단계;
S1-3) 상기 금형 몰드가 가열됨에 따라, 상기 금형 몰드 내의 상기 합성 수지가 연화되는 단계;
S1-4) 상기 금형 몰드 내의 공기가 진공 사출 공법에 의해 석션됨에 따라, 상기 연화된 합성 수지가 상기 금형 몰드의 형상대로 성형되어, 상기 방열 케이스가 제작되는 단계;
S1-5) 상기 금형 몰드에서, 상기 방열 케이스가 분리되는 단계; 및
S1-6) 상기 방열 케이스에 포트용 개구가 타공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유로홈은 기준홈과, 상기 기준홈에서 분기된 적어도 하나의 분기홈로 구분되고,
상기 적어도 하나의 분기홈이 상기 배터리셀의 배열 방향과 평행하고, 상기 기준홈에 대해서는 연결되되 상호 간에 대해서는 구획되게 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서, 상기 S5 단계에서,
상기 적어도 하나의 배터리셀은 상기 배터리셀의 벤트부의 일부 영역이 상기 냉각 유로 상에 놓이게, 상기 방열부에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 방열 필름은 폴리 프로필렌(polypropylene, PP) 필름, 알루미늄 필름, 나일론 필름과, PET 필름이 적층 압착된 필름인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 방열 케이스는 폴리 프로필렌(polypropylene, PP)계 수지에 의해 사출 성형된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서, S4 단계에서,
상기 포트는 상기 포트용 개구로 삽입되어, 접착제에 의해 상기 방열 케이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서, S4 단계에서,
상기 포트는 이종 접합 공법 또는 볼팅 공법 중 어느 하나에 의해 상기 포트용 개구에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서, S4 단계에서,
상기 포트는 실링 부재에 의해 상기 방열 케이스와의 틈새가 실링 처리되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서, 상기 S5 단계에서,
상기 배터리셀의 벤트부의 일부 영역이 상기 냉각 유로 상에 놓이게, 상기 적어도 하나의 배터리셀이 상기 방열부에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법.
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