KR20230165112A - 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents

전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것으로서, 셀 블록 어셈블리의 삽입 및 조립 과정에서 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있고, 또한 전지 모듈 사용시간 증가에 따라 전지 모듈의 스웰링(swelling) 현상 발생 시에도 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있어, 전지 모듈의 불량을 방지할 수 있으며, 그에 따라 현저히 우수한 컨셉의 제품이 구현될 수 있는 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전지 모듈은, 복수개의 셀의 결합체인 셀 블록 어셈블리, 셀 블록 어셈블리의 일면에 배치되는 바텀 플레이트, 셀 블록 어셈블리의 타면과 측면을 감싸는 프레임, 및 셀 블록 어셈블리의 전면과 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 포함한다.

Description

전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법{BATTERY MODULE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것으로서, 셀 블록 어셈블리의 삽입 및 조립 과정에서 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있고, 또한 전지 모듈 사용시간 증가에 따라 전지 모듈의 스웰링(swelling) 현상 발생 시에도 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있어, 전지 모듈의 불량을 방지할 수 있으며, 그에 따라 현저히 우수한 컨셉의 제품이 구현될 수 있는 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다. 다만, 이러한 단위 셀, 즉, 단위 전지셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다.
따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 개별 전지셀들을 복수 개 연결하여 이차전지 모듈을 구성하고, 복수 개의 전지 모듈들이 모여 전지 팩을 구성하도록 제조가 이뤄진다.
도 1은 종래의 전지 모듈에서 프레임 부분의 단면도이다. 도 2는 도 1의 프레임에 셀 블록 어셈블리가 삽입되는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 파우치형 이차전지들로 구성된 전지 모듈은, 파우치형 이차전지로 제조된 복수 개의 전지셀들이 미리 정해진 개수만큼 적층되어 구성된 셀 블록 어셈블리(10)가 'U'자형 단면 모양을 갖는 프레임(20) 내에 탑재되었고, 상기 프레임(20)은 상측이 개방되고 상기 셀 블록 어셈블리(10)의 저면과 양측면들에 마주하도록 제공되었다.
도면 상으로 도시되고 있지는 않지만, 프레임의 개방된 상측에는 탑 플레이트가 브레이징에 의하여 결합될 수 있었고, 또 프레임의 전방 및 후방에 각각 엔드 플레이트가 결합되어 통상적으로 직육면체 형상의 전지 모듈이 형성될 수 있었다. 그리고 프레임의 하면에는 냉매가 순환하여 셀 블록 어셈블리(10) 및 프레임(20)을 냉각하는 냉각 플레이트(30)가 브레이징 용접에 의하여 결합될 수 있었다.
도 1의 프레임에 셀 블록 어셈블리를 삽입하는 도 2의 도면을 참조하면, 종래에는 셀 블록 어셈블리를 프레임에 삽입하기 위해서 프레임의 측벽부를 양측(B, B')으로 벌리고 셀 블록 어셈블리를 아래 방향(D)으로 이동시키면서 삽입하는데, 이때, 프레임 측벽부의 양측을 벌리는 과정에서 프레임 바닥부의 형상이 위쪽 방향으로 볼록하게 휘는 현상이 발생할 수 있었다. 그리고 그 과정에서 프레임 바닥부의 아래에 장착되어 있는 냉각 플레이트의 브레이징 용접부(W)가 파단(또는 파손)되는 문제가 있었다. 또한, 전지 모듈 사용시간 증가에 따라 전지 모듈의 스웰링(swelling) 현상 발생 시에도 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단이 발생할 수 있어 문제되었다. 이는 전지 모듈의 불량을 야기할 수 있으며 그에 따라 우수한 컨셉의 제품을 구현할 수 없기에 문제가 되었다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 셀 블록 어셈블리의 삽입 및 조립 과정에서 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있고, 또한 전지 모듈 사용시간 증가에 따라 전지 모듈의 스웰링(swelling) 현상 발생 시에도 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있어, 전지 모듈의 불량을 방지할 수 있으며, 그에 따라 현저히 우수한 컨셉의 제품이 구현될 수 있는 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전지 모듈은, 복수개의 셀의 결합체인 셀 블록 어셈블리, 셀 블록 어셈블리의 일면에 배치되는 바텀 플레이트, 셀 블록 어셈블리의 타면과 측면을 감싸는 프레임, 및 셀 블록 어셈블리의 전면과 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 포함한다.
바텀 플레이트의 일측에서 바텀 플레이트의 일면에 결합되는 냉각 플레이트를 더 포함할 수 있다.
냉각 플레이트는 바텀 플레이트의 일면에 브레이징 용접 의해 결합될 수 있다.
프레임은, 셀 블록 어셈블리의 타면을 감싸는 천장부, 및 셀 블록 어셈블리의 측면을 감싸는 측벽부를 포함할 수 있다.
천장부 및 측벽부는 일체형으로 형성될 수 있다.
측벽부의 일측 단부와 바텀 플레이트의 양측 단부는 용접으로 결합될 수 있다.
측벽부는, 셀 블록 어셈블리와 마주하는 제1 측벽부, 및 제1 측벽부의 일측에서 제1 측벽부에 단차진 형태로 연결되고, 제1 측벽부의 일측 방향으로 연장하는 제2 측벽부를 포함할 수 있다.
바텀 블레이트는, 셀 블록 어셈블리와 마주하며 셀 블록 어셈블리의 일면과 나란한 방향으로 연장하는 제1 플레이트부, 및 제1 플레이트부의 양측 단부에서 셀 블록 어셈블리와 멀어지는 방향으로 연장하는 제2 플레이트부를 포함할 수 있다.
제2 측벽부의 단부와 제2 플레이트부의 단부는 서로 용접(W)으로 결합될 수 있다.
프레임과 셀 블록 어셈블리 사이에 배치되는 절연 필름을 더 포함할 수 있다.
절연 필름은, 천장부와 셀 블록 어셈블리 사이에 배치되는 수평부, 및 측벽부와 셀 블록 어셈블리 사이에 배치되는 수직부를 포함하고, 수평부 및 수직부는 일체형으로 형성될 수 있다.
바텀 플레이트의 타면과 셀 블록 어셈블리의 일면 사이에 배치되는 열전도성 수지(thermal resin)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전지 모듈의 제조 방법은, 냉각 플레이트를 일면에 결합한 바텀 플레이트를 준비하는 단계, 바텀 플레이트 타면 상에 복수개의 셀의 결합체인 셀 블록 어셈블리를 내려 놓는 단계, 셀 블록 어셈블리의 타면과 측면을 감싸도록 프레임을 바텀 플레이트에 결합하는 단계, 및 셀 블록 어셈블리의 전면과 후면에 엔드 플레이트를 결합하는 단계를 포함한다.
프레임을 바텀 플레이트에 결합하는 단계는, 내측면에 절연 시트가 결합되어 있는 프레임을 바텀 플레이트에 결합하는 것일 수 있다.
셀 블록 어셈블리를 내려 놓는 단계는, 셀 블록 어셈블리와 바텀 플레이트 사이에 열전도성 수지(thermal resin)가 배치된 상태로 셀 블록 어셈블리를 바텀 플레이트 타면 상에 내려 놓는 것일 수 있다.
프레임을 바텀 플레이트에 결합하는 단계는(S03), 내측면에 절연 시트가 결합되어 있는 프레임을 바텀 플레이트에 결합하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법은 셀 블록 어셈블리의 삽입 및 조립 과정에서 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있고, 또한 전지 모듈 사용시간 증가에 따라 전지 모듈의 스웰링(swelling) 현상 발생 시에도 냉각 플레이트 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있어, 전지 모듈의 불량을 방지할 수 있으며, 그에 따라 현저히 우수한 컨셉의 제품을 구현할 수 있다.
도 1은 종래의 전지 모듈에서 프레임 부분의 단면도이다.
도 2는 도 1의 프레임에 셀 블록 어셈블리가 삽입되는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈을 조립하는 방식을 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈이 조립된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 전지 모듈의 제조 방법을 도시하는 다이어그램이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈을 조립하는 방식을 도시하는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈이 조립된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈은 셀 블록 어셈블리(110), 바텀 플레이트(140), 프레임(120), 엔드 플레이트(150)를 포함할 수 있다. 그리고 냉각 플레이트(130)를 더 포함할 수도 있다.
셀 블록 어셈블리(110)는 복수개의 전지 셀의 결합체일 수 있다. 구체적으로 파우치형 이차전지로 제조된 복수 개의 전지셀들이 미리 정해진 개수만큼 적층하여 구성한 셀 조립체일 수 있다.
바텀 플레이트(140)는 셀 블록 어셈블리(110)의 일면에 배치되는 구성일 수 있다. 여기서 일면은 일례로 셀 블록 어셈블리의 하면일 수 있다. 바텀 플레이트(140)는 단순한 평판 형상을 가질 수 있고, 또는 평판 형상에서 일부가 변형된 형태가 될 수도 있다. 예를 들면 본 발명의 실시예 1에서 바텀 플레이트(140)는 제1 플레이트부(141) 및 제2 플레이트부(142)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트부(141)는 셀 블록 어셈블리(110)와 마주하며 셀 블록 어셈블리(110)의 일면과 나란한 방향으로 연장하는 부분일 수 있다. 도 5를 기준으로 셀 블록 어셈블리(110)의 일면과 나란한 방향은 수평 방향을 의미할 수 있다. 즉, 제1 플레이트부(141)는 바텀 플레이트(140)에서 셀 블록 어셈블리(110)의 일면과 나란하게 수평 방향으로 연장하는 부분일 수 있다. 제2 플레이트부(142)는 제1 플레이트부(141)의 양측 단부에서 셀 블록 어셈블리(110)와 멀어지는 방향으로 연장하는 부분일 수 있다. 도 5를 기준으로 셀 블록 어셈블리(110)와 멀어지는 방향은 수직하게 아래를 향하는 방향일 수 있다. 즉, 수평하게 연장하는 제1 플레이트부(141)의 양측 단부에서 수직하게 이어지며 아래로 연장하는 부분이 제2 플레이트부(142)일 수 있다. 이와 같은 형태는 냉각 면적을 늘릴 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
프레임(120)은 셀 블록 어셈블리(110)의 타면과 측면을 감싸는 구조물일 수 있다. 여기서 일례로 타면은 셀 블록 어셈블리(110)의 상면을 의미할 수 있다. 즉, 프레임(120)은 셀 블록 어셈블리(110)의 상면과 측면을 감싸는 구조물일 수 있다. 도 3에서 도시되는 바와 같이 프레임(120)은 셀 블록 어셈블리(110)의 길이방향(L)을 따라서 연장하는 형태를 가지고, 단면은 u자가 거꾸로 된 것과 같은 형상(reverse u자 형상)을 가질 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조일면, 여기서 프레임(120)은 구체적으로 셀 블록 어셈블리(110)의 타면을 감싸는 천장부(121)와 셀 블록 어셈블리(110)의 측면을 감싸는 측벽부(122)를 포함할 수 있다. 여기서 천장부(121)와 측벽부(122는 일체형으로 형성될 수 있다. 프레임(120)의 개방된 일측에는 바텀 플레이트(140)가 브레이징 용접에 의하여 결합되는 방식으로 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈이 형성될 수 있다. 이처럼 프레임은 바텀 플레이트(140)와 용접으로 결합되어 있을 수 있는데, 구체적으로 측벽부의 일측 단부와 바텀 플레이트(140)의 양측 단부가 용접으로 결합되어 있을 수 있다. 여기서 일측은 일례로 하측을 의미할 수 있다. 즉 프레임의 개방된 하측에 바텀 플레이트가 브레이징 용접에 의하여 결합될 수 있다.
그리고 도 3을 참조일면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈은 사방이 막힌 전지 모듈을 구현하기 위해서 엔드 플레이트(150)를 포함할 수 있다. 엔드 플레이트(150)는 셀 블록 어셈블리(110)의 전면과 후면에 각 배치될 수 있다. 프레임(120)의 전방 및 후방에 각각 엔드 플레이트(150)가 용접에 의하여 결합되어 직육면체 형상의 전지 모듈이 형성될 수 있다. 이 경우 셀 블록 어셈블리(110)에서 나오는 전력은 엔트 플레이트(150)의 외부로 출력될 수 있다.
냉각 플레이트(130)는 바텀 플레이트(140)의 일측에서 바텀 플레이트(140)의 일면에 결합될 수 있다. 여기서 일례로 바텀 플레이트의 일측은 바텀 플레이트의 하측을 의미할 수 있다. 그리고 바텀 플레이트의 일면은 바텀 플레이트의 하면을 의미할 수 있다. 냉각 플레이트(130)가 바텀 플레이트(140)의 일면에 결합하는 방식은 용접에 의하여 결합할 수 있고, 특히, 브레이징 용접에 의하여 결합될 수 있다. 냉각 플레이트(130)에는 냉각 유로가 형성되어 있으며, 냉매가 순환하여 셀 블록 어셈블리(110) 및 바텀 플레이트(140)을 냉각시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈을 조립하는 방식을 도시하는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈이 조립된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 4의 형태로 조립하게 되면 프레임(120)과 바텀 플레이트(140)는 도 5에서와 같은 형태로 조립될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈을 조립하기 위하여 바텀 플레이트(140) 상에 셀 블록 어셈블리(110)를 올려 놓고 그 위로 프레임(120)을 덮는 방식으로 진행될 수 있다. 셀 블록 어셈블리(110)의 타측에서 프레임(120)이 일측 방향(D)으로 이동일면서 셀 블록 어셈블리(110)를 덮고 바텀 플레이트(140)에 결합될 수 있다. 여기서 일측 방향은 일례로 하측 방향을 의미할 수 있다. 프레임(120)의 양측, 특히 측벽부(122)의 일측 방향(D) 양 단부가 바텀 플레이트(140)의 양측 단부에 용접으로 결합될 수 있다. 프레임(120)이 일측 방향(D)으로 이동일면서 셀 블록 어셈블리(110)를 덮을 때, 셀 블록 어셈블리(110)가 프레임(120) 내로 용이하게 삽입되도록 하기 위하여, 프레임(120)의 측벽부(122)의 하단부를 양측(F, F')으로 벌리면서 삽입할 수 있다. 종래의 U 프레임(120) 형태와 다르게 이렇게 프레임(120)을 양측으로 벌리더라도 바텀 플레이트(140)의 형상은 변화되지 않기 때문에 바텀 플레이트(140) 일면에 용접되어 있는 냉각 플레이트(130)의 용접 부위가 파손되지 않을 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈은 셀 블록 어셈블리(110)의 삽입 및 조립 과정에서 냉각 플레이트(130) 등의 부품 용접부의 파단을 방지할 수 있다.
또한, 전지의 사용시간이 늘어남에 따라 스웰링(swelling) 현상이 발생하더라도 인장력을 바텀 플레이트(140)의 제2 플레이트부(142)가 받게 되므로, 스웰링에 의한 브레이징 용접부 파단의 리스크도 방지할 수 있다.
도 5를 참조일면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈에서, 측벽부(122)는 제1 측벽부(122-1) 및 제2 측벽부(122-2)를 포함할 수 있다.
제1 측벽부(122-1)는 측벽부(122) 중에서 셀 블록 어셈블리(110)와 마주하는 부분일 수 있다. 제2 측벽부(122-2)는 제1 측벽부(122-1)의 일측에서 제1 측벽부(122-1)에 단차진 형태로 연결되고 제1 측벽부(122-1)의 일측 방향으로 연장하는 부분일 수 있다. 도 4에서 도시 되는 것과 같이 측벽부(122)의 두 하단을 브라켓 등의 도구로 양측(F, F')으로 벌릴 때, 단차진 형태의 제2 측벽부(122-2)는 더 유리한 형상이 될 수 있다.
그리고 제1 측벽부(122-1)와 제2 측벽부(122-2)처럼 단차진 형태로 측벽부(122)를 형성할 경우, 전지 사용시간이 늘어남에 따라 스웰링이 발생하더라도 그 스웰링을 흡수할 수 있어, 바텀 플레이트(140) 일면(또는 하면) 부분의 브레이징 용접 파단 리스크를 경감시킬 수 있다.
그리고, 제2 측벽부(122-2)의 단부와 제2 플레이트부(142)의 단부는 서로 용접(W)으로 결합될 수 있다. 특히 제2 측벽부(122-2)의 일측 단부와 제2 플레이트부(142)의 일측 단부가 서로 용접(W)으로 결합될 수 있다. 더 구체적으로는 제2 측벽부(122-2)의 하단부와 제2 플레이트부(142)의 하단부가 서로 용접(W)으로 결합될 수 있다. 이러한 형상은 용접 부위가 셀 블록 어셈블리(110)로부터 되도록 먼 위치가 되도록 하는 형상일 수 있다.
측벽부(122)와 바텀 플레이트(140)의 결합을 위한 용접은 레이저 용접이기 때문에 용접 위치에서 열이 발생할 수 있다. 따라서 용접 위치가 셀 블록 어셈블리(110)에서 먼 위치일수록 열에 의해 셀 블록 어셈블리(110)가 손상을 입는 것이 방지될 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈은 이러한 측면에서 유리한 형태일 수 있다. 즉, 제2 측벽부(122-2)의 하단부와 제2 플레이트부(142)의 하단부에서 용접이 이루어지므로 용접 열에 의해 셀 블록 어셈블리(110)가 손상을 입는 것이 방지될 수 있다. 뿐만 아니라 제1 플레이트부(141)에서 수직한 방향으로 연장하는 제2 플레이트부(142)의 형태는 냉각 면적을 늘려 냉각 효율성을 증대시킬 수 있다는 장점도 가질 수 있다.
도 5를 참조일면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈은 프레임(120)과 셀 블록 어셈블리(110) 사이에 배치되는 절연 필름을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 절연 필름은 수평부(161) 및 수직부(162)를 포함할 수 있다. 수평부(161)는 천장부(121)와 셀 블록 어셈블리(110) 사이에 배치되는 부분일 수 있다. 수직부(162)는 측벽부(122)와 셀 블록 어셈블리(110) 사이에 배치되는 부분일 수 있다. 수평부(161)와 수직부(162)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또한 수평부(161)와 수직부(162)는 연속으로 이어지는 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 절연 필름이 구비되면 전류가 누설되거나 단락되는 것을 더욱 현저히 방지할 수 있다. 일례로 절연 필름은 프레임(120) 내측면에 부착된 형태로 구비될 수 있다.
또한. 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈은 바텀 플레이트(140)의 타면(또는 상면)과 셀 블록 어셈블리(110)의 일면(또는 하면) 사이에 배치되는 열전도성 수지(170)(thermal resin)를 더 포함할 수 있다. 셀 블록 어셈블리(110)에서 발생하는 열은 열전도성 수지(170)를 통해 바텀 플레이트(140)로 전달되고, 이렇게 바텀 플레이트(140)로 전달된 열은 다시 냉각 플레이트(130)로 전달되어 냉각이 이루어질 수 있다. 여기서 열전도성 수지(170)는 열의 전도성을 더욱 높게 하여 냉각 효율을 현저히 상승시키는 역할을 할 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 전지 모듈의 제조 방법을 도시하는 다이어그램이다.
본 발명의 실시예 2는, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈을 제조하는 방법에 관한 것이라는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용을 통해 보완될 수 있음은 자명하다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 모듈의 제조 방법은 냉각 플레이트(130)를 일면에 결합한 바텀 플레이트(140)를 준비하는 단계(S01), 바텀 플레이트(140) 타면 상에 복수개의 셀의 결합체인 셀 블록 어셈블리(110)를 내려 놓는 단계(S02), 셀 블록 어셈블리(110)의 타면과 측면을 감싸도록 프레임(120)을 바텀 플레이트(140)에 결합하는 단계(S03), 및 셀 블록 어셈블리(110)의 전면과 후면에 엔드 플레이트(150)를 결합하는 단계(S04)를 포함한다.
냉각 플레이트(130)를 일면에 결합한 바텀 플레이트(140)를 준비하는 단계(S01)에서, 냉각 플레이트(130)가 바텀 플레이트(140)에 브레이징 용접으로 용접된 상태일 수 있다. 여기서 일면은 일례로 하면을 의미할 수 있다. 종래에는 냉각 플레이트(130)를 U 프레임(120) 일면에 용접 결합하였었는데, 본 발명은 종래의 형태와 다르게 판상의 바텀 플레이트(140) 일면에 냉각 플레이트(130)를 용접으로 결합하는 것일 수 있다. 이 경우 부피가 현저히 축소된 형태일 수 있다. 그에 따라서 열처리 챔버(chamber)에 투입하는 수량이 증가할 수 있어 원가 절감이 가능할 수 있다.
셀 블록 어셈블리(110)를 내려 놓는 단계(S02)는 바텀 플레이트(140)의 타측에 위치하는 셀 블록 어셈블리(110)를 일측 방향(D)으로 이동하여 바텀 플레이트(140) 타면 상에 내려 놓는 단계일 수 있다. 그리고 셀 블록 어셈블리(110)를 내려 놓는 단계는(S02), 셀 블록 어셈블리(110)와 바텀 플레이트(140) 사이에 열전도성 수지(170)(thermal resin)가 배치된 상태로 셀 블록 어셈블리(110)를 바텀 플레이트(140) 타면 상에 내려 놓는 것일 수 있다. 여기서 바텀 플레이트의 타면은 일례로 바텀 플레이트의 상면을 의미할 수 있다.
프레임(120)을 바텀 플레이트(140)에 결합하는 단계(S03)에서는, 셀 블록 어셈블리(110)의 타측에서 프레임(120)이 일측 방향(D)으로 이동하면서 셀 블록 어셈블리(110)를 덮고 바텀 플레이트(140)에 결합될 수 있다. 여기서 일측 방향(D)은 일례로 하측 방향을 의미할 수 있다. 프레임(120)의 양측, 특히 측벽부(122)의 일측 방향 단부가 바텀 플레이트(140)의 양측 단부에 레이저 용접으로 결합될 수 있다. 프레임(120)이 일측 방향(D)으로 이동하면서 셀 블록 어셈블리(110)를 덮을 때, 셀 블록 어셈블리(110)가 프레임(120) 내로 용이하게 삽입되도록 하기 위하여, 프레임(120)의 측벽부(122)의 하단부를 양측(F, F')으로 벌리면서 프레임(120) 내로 셀 블록 어셈블리(110)를 삽입할 수 있다. 그와 같이 삽입되면서 프레임(120)이 바텀 플레이트(140)에 결합될 수 있다. 그리고 본 단계에서는 내측면에 절연 시트(160)가 결합되어 있는 프레임(120)을 바텀 플레이트(140)에 결합하는 것일 수 있다.
엔드 플레이트를 결합하는 단계(S04)에서 엔드 플레이트(150)는 셀 블록 어셈블리(110)의 전면과 후면에 각 배치될 수 있다. 프레임(120)의 전방 및 후방에 각각 엔드 플레이트(150)가 용접에 의하여 결합되어 직육면체 형상의 전지 모듈이 형성될 수 있다. 이 경우 셀 블록 어셈블리(110)에서 나오는 전력은 엔트 플레이트(150)의 외부로 출력될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
110: 셀 블록 어셈블리
120: 프레임
121: 천장부
122: 측벽부
122-1: 제1 측벽부
122-2: 제2 측벽부
130: 냉각 플레이트
140: 바텀 플레이트
141: 제1 플레이트부
142: 제2 플레이트부
150: 엔드 플레이트
160: 절연 시트
161: 수평부
162: 수직부
170: 열전도성 수지
W: 용접부

Claims (15)

  1. 복수개의 셀의 결합체인 셀 블록 어셈블리;
    상기 셀 블록 어셈블리의 일면에 배치되는 바텀 플레이트;
    상기 셀 블록 어셈블리의 타면과 측면을 감싸는 프레임; 및
    상기 셀 블록 어셈블리의 전면과 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 포함하는 전지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바텀 플레이트의 일측에서 상기 바텀 플레이트의 일면에 결합되는 냉각 플레이트를 더 포함하는 전지 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는 상기 바텀 플레이트의 일면에 브레이징 용접 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 셀 블록 어셈블리의 타면을 감싸는 천장부; 및
    상기 셀 블록 어셈블리의 측면을 감싸는 측벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 천장부 및 상기 측벽부는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 측벽부의 일측 단부와 상기 바텀 플레이트의 양측 단부는 용접으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 측벽부는,
    상기 셀 블록 어셈블리와 마주하는 제1 측벽부; 및
    상기 제1 측벽부의 일측에서 상기 제1 측벽부에 단차진 형태로 연결되고, 상기 제1 측벽부의 일측 방향으로 연장하는 제2 측벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 바텀 블레이트는,
    상기 셀 블록 어셈블리와 마주하며 상기 셀 블록 어셈블리의 일면과 나란한 방향으로 연장하는 제1 플레이트부; 및
    상기 제1 플레이트부의 양측 단부에서 상기 셀 블록 어셈블리와 멀어지는 방향으로 연장하는 제2 플레이트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 측벽부의 단부와 상기 제2 플레이트부의 단부는 서로 용접(W)으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 프레임과 상기 셀 블록 어셈블리 사이에 배치되는 절연 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연 필름은,
    상기 천장부와 상기 셀 블록 어셈블리 사이에 배치되는 수평부; 및
    상기 측벽부와 상기 셀 블록 어셈블리 사이에 배치되는 수직부를 포함하고,
    상기 수평부 및 수직부는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 바텀 플레이트의 타면과 상기 셀 블록 어셈블리의 일면 사이에 배치되는 열전도성 수지(thermal resin)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  13. 냉각 플레이트를 일면에 결합한 바텀 플레이트를 준비하는 단계(S01);
    상기 바텀 플레이트 타면 상에 복수개의 셀의 결합체인 셀 블록 어셈블리를 내려 놓는 단계(S02);
    상기 셀 블록 어셈블리의 타면과 측면을 감싸도록 프레임을 상기 바텀 플레이트에 결합하는 단계(S03); 및
    셀 블록 어셈블리의 전면과 후면에 엔드 플레이트를 결합하는 단계(S04);를 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 셀 블록 어셈블리를 내려 놓는 단계(S02)는,
    상기 셀 블록 어셈블리와 상기 바텀 플레이트 사이에 열전도성 수지(thermal resin)가 배치된 상태로 상기 셀 블록 어셈블리를 상기 바텀 플레이트 타면 상에 내려 놓는 것인 전지 모듈의 제조 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 프레임을 상기 바텀 플레이트에 결합하는 단계는(S03),
    내측면에 절연 시트가 결합되어 있는 프레임을 상기 바텀 플레이트에 결합하는 것인 전지 모듈의 제조 방법.
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