WO2014030910A1 - 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents

전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법 Download PDF

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조경민
박성철
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module assembly and a method of manufacturing the same.
  • secondary batteries are batteries that can be repeatedly used through a reverse charging and discharging process that converts chemical energy into electrical energy. Examples thereof include nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries and nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries. Batteries, lithium-metal batteries, lithium-ion (Ni-Ion) batteries, and lithium-ion polymer batteries (Li-Ion Polymer Battery, hereinafter referred to as "LIPB").
  • the secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, and stores and generates electricity by using voltage differences between different positive and negative electrode materials.
  • discharge means to move electrons from a high voltage cathode to a low anode (generates electricity by the voltage difference between the anodes), and charge moves electrons from the anode to the cathode again.
  • the anode material receives electrons and lithium ions. To return to the original metal oxide. That is, when the secondary battery is charged, the charging current flows as the metal atoms move from the positive electrode to the negative electrode through the separator, and when discharged, the metal atoms move from the negative electrode to the positive electrode and the discharge current flows.
  • secondary batteries have attracted attention as energy sources that are widely used in IT products, automobile fields, and energy storage fields.
  • IT product field secondary batteries can be used continuously for a long time, miniaturization and weight reduction are required, and the automotive field demands high power, durability, and stability to solve the explosion risk.
  • Energy storage is to store the surplus power produced by wind, solar power, etc., can be applied to a secondary battery of a more relaxed condition as used as a fixed type.
  • lithium secondary batteries using carbon as a negative electrode instead of lithium metal have been developed, and have been used for more than 500 cycles and short charging times of 1 to 2 hours.
  • the lithium secondary battery has the highest unit cell voltage (3.0 to 3.7V) and excellent energy density among the existing secondary batteries, and may have characteristics optimized for mobile devices.
  • the lithium secondary battery is generally classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte.
  • a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery
  • a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery.
  • the exterior material of the lithium secondary battery may be formed in various kinds, and typical types of exterior materials include cylindrical, prismatic, and pouches.
  • an electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator (separator) interposed therebetween is stacked or wound is provided.
  • the present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, an object according to an embodiment of the present invention to effectively discharge the harmful gas that can be generated from the battery cells constituting the battery module, the battery module assembly An effective sealing structure and to provide a battery module assembly and a method of manufacturing the same that can implement an effective cooling device and structure of the battery module according to the sealed structure.
  • the battery module assembly includes a battery module including a base substrate, at least one battery cell, and a plurality of unit battery modules formed to surround a cell cover on the base substrate; And a battery case coupled to the base substrate, the battery case including a first case surrounding the battery module rear portion and a second case coupled to the first case and surrounding the battery module front portion.
  • a battery module assembly wherein the first case is formed to surround the top of the battery module and the other side and left and right side portions of the battery module, and the second case corresponds to the first case.
  • the battery module is formed to surround the upper part of the battery module, one side of the battery module, and a part of the left and right sides, and the first case and the second case are coupled to the base substrate, whereby a sealed space in which the battery module is accommodated is formed. Can be formed.
  • a battery module assembly according to an embodiment of the present invention, wherein each of the stacked unit battery modules protrudes from one side of the unit battery module and is spaced apart from each other by a first tab portion and a second tab portion for electrical connection of the unit battery module. And may be formed on one side of the unit battery module.
  • a battery module assembly may further include a sensing member coupled to one side of the battery module on which the first tab portion and the second tab portion are formed and connected to an external terminal.
  • a battery module assembly comprising: a heat sink plate formed on an outer surface of the second case and in contact with the cell cover; And a cooling fin coupled to and in contact with the heat sink plate.
  • a battery module assembly in order to discharge the harmful gas generated from the battery module to the outside of the battery case, further comprises a gas discharge pipe formed to be connected to the outside of the battery case from the inside of the battery case. can do.
  • the cell cover may be formed of a thermally conductive material.
  • the inner surface of the second case may be combined with the first case to press a portion other than the terminal portion of the sensing member.
  • a partition disposed between the stacking surfaces of the battery cells further includes a partition disposed at an outer edge of the corresponding surface on which the battery cells are stacked. Can be.
  • Method of manufacturing a battery module assembly preparing a base substrate, the first case is coupled to surround the back portion of the base substrate, at least one unit cell inside the first case Stacking modules to form a battery module; coupling a sensing member to the other side of the battery module exposed to the outside of the first case; an inner surface is in close contact with the sensing member, and faces the first case; And a second case coupled to the front surface of the base substrate to accommodate the battery module.
  • the gas generated from the battery module is discharged to the upper surface of the first case and the second case is coupled Arranging the gas discharge pipe so as to further include.
  • each of the stacked unit battery modules protrude from one side of the unit battery module, the first tab portion and the second tab portion for electrical connection are spaced apart from each other It may be formed on one side of the unit battery module.
  • the sensing member is further coupled to one side of the battery module formed with the first tab portion and the second tab portion, further comprising a terminal portion connected to an external terminal.
  • the sensing member is further coupled to one side of the battery module formed with the first tab portion and the second tab portion, further comprising a terminal portion connected to an external terminal. Can be.
  • the unit battery module may include at least one battery cell, and may be formed to be surrounded by a cell cover.
  • the cell cover may be formed of a material having thermal conductivity.
  • the first case is coupled to the base base to surround the upper part of the battery module and the other side and left and right sides of the battery module
  • the second case Is coupled to correspond to the first case is coupled to the base base to surround the top of the battery module and one side and left and right side of the battery module
  • the first case and the second case is coupled to the base base
  • a sealed space may be formed inside the battery module.
  • the battery case surrounding the battery module is formed by the first case and the second case, and formed to be coupled to each other in the lateral direction, the effect of improving the reliability of the coupling of the sensing member such as a printed circuit board together have.
  • the battery case surrounding the battery module is composed of a first case and a second case, the second case is coupled by pressing the sensing member coupled to the battery tab portion which is an electrical connection of the stacked battery cells forming the battery module.
  • the sealing of the battery module can be performed more effectively.
  • a heat sink plate and a cooling fin for cooling the battery module are installed on one side of the sealed battery module, and a metal cell cover for transferring heat generated from the battery cell to the heat sink plate is formed to surround the battery cell.
  • a metal cell cover for transferring heat generated from the battery cell to the heat sink plate is formed to surround the battery cell.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a unit battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the battery module assembly coupled to each other according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 11 is a process chart showing a manufacturing method of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a sectional view taken along AA 'of Figure 1
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a unit battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 Is a perspective view of the battery module assembly coupled to each other in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the battery module assembly 1 includes a base substrate 30 and at least one battery cell 21, and the unit battery module 20 formed to surround the cell cover 23 is the above.
  • a plurality of battery modules 10 stacked on the base substrate 30;
  • a second case coupled to the base substrate 30 and coupled to the first case 41 and the first case 41 surrounding the rear surface of the battery module 10 and surrounding the front part of the battery module 10. It may include; a battery case 40 including a 42).
  • the battery cells 21 constituting the battery module 10 of the battery module assembly according to the present invention may use a lithium secondary battery or a nickel-hydrogen secondary battery as a secondary battery capable of charging and discharging, but are not necessarily limited thereto. If the secondary battery is capable of charging and discharging, it will be apparent to those skilled in the art that various types of secondary batteries can be selectively applied.
  • a nickel-hydrogen secondary battery is a secondary battery that uses nickel as a positive electrode, a hydrogen storage alloy as a negative electrode, and an alkaline aqueous solution as an electrolyte, and has a large capacity per unit volume. Therefore, an energy source such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV) It may be suitable for use as.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • a porous polymer separator is disposed between a cathode and an anode using a metal oxide such as LiCoO 2 and a cathode active material as a cathode active material, and a lithium salt such as LiPF 6 is used .
  • It can be prepared by adding an aqueous electrolyte solution.
  • Lithium secondary batteries have high energy density, high operating voltage, and excellent storage characteristics, so that they can be applied to various electronic materials as well as energy sources of electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HEVs).
  • the lithium secondary battery may be formed as a pouch type battery or a square battery including an electrode assembly and a pouch case surrounding and sealing the electrode assembly.
  • the pouch type case may be used by insulating the surface of a metallic thin plate such as an aluminum thin plate, and the insulating treatment is applied by modifying polypropylene made of a polymer resin, for example, CPP (Casted Polypropylene) as a heat seal layer.
  • a resin material such as nylon or polyethylene terephthalate (PET) may be formed.
  • PET polyethylene terephthalate
  • At least one battery cell 21 is stacked to form a unit battery module 20, in order to achieve the compactness of the battery module 10 is formed by stacking the unit battery module 20 and a thin and wide width and It may be formed of a secondary battery having a length.
  • the electrode assembly may be embedded in a case of the laminate sheet including the resin layer and the metal layer, and may have a structure in which the first tab part 22a and the second tab part 22b protruding from the electrode terminal protrude.
  • the electrode assembly may be formed in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet.
  • the electrode assembly is formed to include an anode, a cathode, and a separator, and a separator is formed between the anode and the cathode.
  • a separator is formed between the anode and the cathode.
  • it may be formed in a winding type of a jelly-roll, or a stack type / stack folding type or the like.
  • detailed description will be omitted herein because it corresponds to the known art.
  • the unit battery module 20 may be formed of a battery module 10 of a minimum unit to which at least one battery cell 21 is electrically connected. At least two electrode terminals may be interconnected in series, and may be formed in a structure in which the connection parts of the electrode terminals are bent and stacked, and the cell cover 23 formed of a rigid material such as aluminum surrounding the outer surface of the battery cell 21. It may include. In particular, the cell cover 23 may be formed of a metallic member capable of heat transfer for cooling the battery module 10 of the present invention.
  • the unit battery module 20 may be formed by combining a partition 24 between two surface of the two battery cells 21 stacked together, and combining the cell cover 23 therewith.
  • the number of battery cells 21 included in the unit battery module 20 is not limited thereto, and the partition 24 member between the stacking surfaces of the battery cells 21 is also not necessarily required, and thus the description will be omitted.
  • a separate member may be included for the coupling position or other coupling reliability of the battery cell 21.
  • Each battery cell 21 may have a first tab portion 22a and a second tab portion 22b spaced side by side on the same side for electrical connection protruding from one side.
  • the battery module 10 is formed by stacking at least one unit battery module 20, and there is no particular limitation on the number of stacking or stacking methods of the unit battery module 20 forming the battery module 10.
  • the stacked view of the battery module 10 shown in the present invention is only one embodiment of the battery module 10.
  • the base substrate 30 accommodates the battery module 10 and may be manufactured in a plate shape of a metal or other material supporting a lower portion thereof.
  • the outer peripheral surface of the base substrate 30 is formed with a fastening portion for coupling with the battery case 40 to be described later, of course, the fastening portion may be formed differently depending on the fastening means.
  • the present invention is to seat the battery module 10 on the base substrate 30, and to cover the battery case 40 on the top to seal the battery module 10, the battery case 40 is the front portion and the rear portion
  • the second case 42 and the first case 41 is separated and coupled.
  • the battery module 10 may include at least one battery cell 21, and a plurality of unit battery modules 20 formed to surround the cell cover 23 may be stacked on the base substrate 30.
  • the battery cell 21 included in the battery module 10 may protrude from one side of the unit battery module 20 so that the first tab part 22a and the second tab part (for electrical connection) may be formed. 22b) can be formed.
  • the first tab part 22a and the second tab part 22b may be formed to be spaced apart side by side on one side of the unit battery module 20. It will be apparent to those skilled in the art that the configuration and arrangement of the electrode terminals of the first tab part 22a and the second tab part 22b can be changed in various designs according to the type of the battery cell 21. Since the other battery module 10, the unit battery module 20 and the battery cell 21 has been described in detail above, redundant descriptions will be omitted.
  • the battery case 40 accommodates the battery module 10 seated on the base substrate 30 therein, and the second case 42 and the first case 41, respectively, in the front part and the rear part so as to seal the receiving space. ) May be combined.
  • the second case 42 may cover the upper and lower sides of the battery module 10 seated on the base substrate 30, the left and right sides connected from the other side, and the base substrate 30. It may be formed in the front portion.
  • the second case 42 is coupled to the first case 41 so as to accommodate the battery module 10 therein, the base to surround the left and right sides connected from the upper surface, one side and one side of the battery module 10. It may be formed on the front surface of the substrate 30.
  • the battery case 40 is formed by combining the first case 41 and the second case 42 to be coupled to each other, such as a coupling member such as a sensing member 50 coupled to the side surface of the battery module 10. This is because by assembling the battery case 40 to be pressed and in close contact with the side portion, it is possible to more easily seal the entire battery module 10. In addition, when it is necessary to separate the battery module assembly 1 for other reasons, such as the operation of the battery module 10 accommodated therein may be more easily separated and assembled. In addition, when the cooling device 70, which will be described later, is coupled, the functional operation reliability of the entire battery module 10, such as the reliability of the coupling of the cooling device 70 and the contact coupling with the battery module 10 therein more effectively. There is an advantage to be secured.
  • the sensing member 50 generally includes a printed circuit board and the like, and is coupled to one side of the battery module 10 in which the first tab part 22a and the second tab part 22b of the unit battery module 20 are formed.
  • the sensing member 50 coupled to the side surface is in close contact with and pressurized with the inner surface of the second case 42 for effective internal sealing together with maintaining the bonding force with the battery module 10 and coupling the battery case 40. It will be preferable to be coupled to one side of the battery module 10.
  • the sensing member 50 may further include a terminal cover 50a for connecting to an external terminal and a sensing cover member 51 that can cover the terminal 50a.
  • the cooling device 70 may be formed to include a heat sink plate 71 and a cooling fin 72 coupled to the heat sink plate 71 to be cooled by air cooling.
  • the cooling device 70 may be coupled to the sensing member 50 is coupled to the other side opposite the one side of the battery module 10. That is, the heat generated from the battery module 10 coupled to the first case 41 and accommodated in the first case 41 is transmitted and cooled to the outside.
  • the heat sink plate 71 is coupled to face contact with the cell cover 23 of the unit battery module 20 constituting the battery module 10, and is contacted from the battery module 10 by surface contact. The generated and transferred heat is transferred to the cooling fins 72 coupled to the heat sink plate 71.
  • the cell cover 23 should be formed of a material capable of heat transfer, and may be made of an aluminum material, but is not particularly limited thereto.
  • the cooling fins 72 are formed to protrude so as to be connected to a separate cooler of a device in which external air or the battery module assembly 1 is mounted.
  • the cooling fins 72 are preferably cooled by air cooling.
  • cooling the cooling fins 72 exposed to the outside of the battery case 40 using a coolant or a coolant using a separate mechanism will be apparent to those skilled in the art.
  • a separate gas discharge tube 60 may be formed to discharge the harmful gas generated from the battery cell 21 in the battery module 10 accommodated inside the battery case 40 to the outside of the battery case 40.
  • the gas discharge pipe 60 may be formed by assembling a connection pipe such as a pipe that may be connected to the inside and the outside of the battery case 40 on one side of the battery case 40. As shown in Figure 4, when the two battery module assembly (1) is coupled, by connecting the gas discharge pipe 60 of each battery module assembly 1, the harmful gas inside the battery case 40 to the outside Can be discharged.
  • the embodiment of the arrangement and shape of the gas discharge pipe 60 is shown in FIG. 4, the shape and the location of the gas discharge pipe 60 of the present invention are not limited thereto, and are connected from the inside of the battery case 40. Of course, if the gas can be discharged to the outside of the various types of gas discharge pipe 60 can be applied.
  • 5 to 11 is a process chart showing a manufacturing method of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Method of manufacturing a battery module assembly 1 comprises the steps of preparing a base substrate 30, the first case 41 is coupled to surround the back portion of the base substrate 30, At least one unit battery module 20 is stacked inside the first case 41 to form a battery module 10. The other of the battery module 10 exposed to the outside of the first case 41 is formed.
  • the base member 30 is coupled to the sensing member 50 on the side and the inner side is in close contact with the sensing member 50, and faces the first case 41 and accommodates the battery module 10.
  • the second case 42 may be coupled to the front part.
  • Base base 30 is prepared as shown in FIG. 5.
  • Base base 30 is formed to seat the battery module 10 to be described later, it may be made of a metal material or other rigid, but is not particularly limited to the material.
  • the first case 41 is coupled to the base base 30 so as to surround the rear part.
  • the cooling device 70 may be coupled to the other closed side of the first case 41.
  • the cooling device 70 may be formed of the heat sink plate 71 and the cooling fins 72, and detailed description thereof will be omitted.
  • the coupling of the cooling device 70 may be performed separately from the first case 41 by the separate cooling device 70 at any stage before the battery module assembly 1 other than this step is completed. It will be possible to join to the sides.
  • the unit battery modules 20 are stacked therein, and the battery module 10 is mounted on the base substrate 30. It is the step to rest on.
  • Other detailed descriptions such as the unit battery module 20 and the battery cell 21 constituting the battery module 10 have been described above.
  • FIG. 9 is a step of coupling the sensing member 50 to one side surface on which the first tab part 22a and the second tab part 22b are formed.
  • the sensing member 50 may be generally formed of a printed circuit board, and the member is not particularly limited. As illustrated in FIG. 9, the sensing member 50 may further include a terminal 50a for connecting to an external terminal at an intermediate portion thereof.
  • FIG. 10 is a step of coupling the second case 42 to press the sensing member 50 inward.
  • the inner surface of the second case 42 is in close contact with the sensing member 50, and is coupled to the front surface of the base base 30 so that the inside of the second case 42 facing the first case 41 and receiving the battery module 10 are sealed.
  • FIG. 11 is coupled to open the terminal portion 50a of the sensing member 50 when the second case 42 is coupled, so that a separate sensing cover member 51 for covering the terminal portion 50a is coupled.
  • a separate sensing cover member 51 for covering the terminal portion 50a is coupled.
  • the step of combining the separate gas discharge pipe 60 for the discharge of harmful gas generated from the battery module 10 inside the battery case 40 including the first case 41 and the second case 42 is further combined. May be included (see FIG. 3).
  • the shape and arrangement of the gas discharge pipe 60 is not limited to a specific position or space, and may be appropriately changed according to the structure and features of the device to which the battery module assembly 1 is applied.

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리는 베이스기재, 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하고, 셀커버로 감싸도록 형성된 단위전지모듈이 상기 베이스기재에 복수개 적층된 전지모듈; 및 상기 베이스기재에 결합되며, 상기 전지모듈 전면부를 감싸는 제1 케이스 및 상기 제1 케이스와 결합되며 상기 전지모듈 후면부를 감싸는 제2 케이스를 포함하는 전지케이스;를 포함할 수 있다. 본 발명은 전지케이스를 측면방향으로 제1 케이스 및 제2 케이스를 밀착 결합하도록 함으로써, 전지모듈에 결합되는 내부 센싱부재와의 결합의 신뢰성 및 전지케이스 내부의 밀폐를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법
[관련출원의 상호참조]
본 출원은 2012년 8월 20일 출원된 한국특허 출원번호 제10-2012-0090672호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다
본 발명은 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Ni-Ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등이 있다.
이차전지는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되며, 서로 다른 양극 및 음극 소재의 전압차이를 이용하여 전기를 저장 및 발생시킨다. 여기서, 방전이란 전압이 높은 음극에서 낮은 양극으로 전자를 이동시키는 것이며(양극의 전압 차이만큼 전기를 발생), 충전이란 전자를 다시 양극에서 음극으로 이동시키는 것으로 이때 양극물질은 전자와 리튬이온을 받아들여 원래의 금속산화물로 복귀하게 된다. 즉, 이차전지는 충전될 때 금속 원자가 분리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동함에 따라 충전 전류가 흐르게 되고, 반대로 방전될 때 금속 원자는 음극에서 양극으로 이동하며 방전 전류가 흐르게 된다.
최근 이차전지는 IT제품, 자동차분야 및 에너지 저장분야 등에서 널리 사용됨으로써 각광받는 에너지원으로 주목받고 있다. IT제품 분야에서 이차전지는 장시간 연속사용이 가능하며, 소형화, 경량화가 요구되고 있으며, 자동차 분야에서는 고출력, 내구성 및 폭발위험을 해소하기 위한 안정성 등을 요구하고 있다. 에너지 저장분야는 풍력, 태양광 발전 등으로 생산한 잉여전력을 저장하는 것으로, 고정형으로 사용됨에 따라 보다 완화된 조건의 이차전지를 적용할 수 있다. 특히, 리튬 이차전지는 1970년대 초부터 연구개발이 진행되었고, 1990년 리튬금속 대신 탄소를 음극으로 이용한 리튬 이온전지가 개발되면서 실용화되었으며, 500회 이상의 사이클 수명과 1 내지 2시간의 짧은 충전시간을 특징으로 하여 이차전지 중 가장 판매 신장률이 높고 니켈-수소 전지에 비해서 30 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하다. 또한, 리튬 이차전지는 현존하는 이차전지 중 단위전지 전압(3.0 내지 3.7V)이 가장 높고 에너지밀도가 우수하여, 이동기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머전지라 한다. 또한, 리튬 이차전지의 외장재는 여러가지 종류로 형성될 수 있고, 대표적인 외장재의 종류는 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치(Pouch) 등이 있다. 상기 리튬 이차전지의 외장재 내부에는 양극판, 음극판 및 그 사이에 개재되는 분리막(세퍼레이터, Separator)가 적층되거나 권취된 전극조립체가 구비된다.
종래, 전극조립체를 다수개 적층하여 포함하는 전지모듈이 적용된 차량 등의 디바이스에서 전극조립체를 구성하는 파우치셀 등이 외부영향 또는 자체적인 손상에 의해 발생될 수 있는 유해가스가 차량 내부로 재차 유입되는 문제점이 있었다. 그리고, 전지모듈이 일체형 상부커버를 단순결합하여 이루어짐으로써 인쇄회로기판 등 센싱부재의 결합에 따른 밀폐의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 밀폐의 신뢰성 저하를 방지하기 위해 별도의 부재를 삽입하거나 별도의 구조를 채택하는 경우, 전지모듈 어셈블리의 조립시 발생되는 조립공차에 의해 결합정밀도가 저하되며, 이에 따라 전지모듈 및 전지모듈이 적용된 디바이스의 작동성능이나 구동의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 전지모듈의 밀폐구조를 취하는 경우에 전지모듈의 냉각을 위한 효율적인 냉각방법 및 전지모듈에 적용될 수 있는 효과적인 냉각장치의 결합구조가 절실히 필요한 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 목적은 전지모듈을 구성하는 전지셀로부터 발생될 수 있는 유해가스를 효과적으로 배출시키고, 전지모듈 어셈블리의 효과적인 밀폐구조 및 밀폐구조에 따른 전지모듈의 효과적인 냉각장치 및 구조를 구현할 수 있는 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리는 베이스기재, 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하고, 셀커버로 감싸도록 형성된 단위전지모듈이 상기 베이스기재에 복수개 적층된 전지모듈; 및 상기 베이스기재에 결합되며, 상기 전지모듈 후면부를 감싸는 제1 케이스 및 상기 제1 케이스와 결합되며 상기 전지모듈 전면부를 감싸는 제2 케이스를 포함하는 전지케이스;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 제1 케이스는 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 타측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 제2 케이스는 상기 제1 케이스와 대응되는 형상으로 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 일측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 상기 베이스기재에 결합됨으로써, 내부에 상기 전지모듈이 수용되는 밀폐공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 적층된 각각의 단위전지모듈은 상기 단위전지모듈 일측면으로부터 돌출되며 상기 단위전지모듈의 전기적 연결을 위한 제1 탭부 및 제2 탭부가 상호 이격되어 상기 단위전지모듈 일측면상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 제1 탭부 및 상기 제2 탭부가 형성된 상기 전지모듈 일측면에 결합되며, 외부단자와 연결되는 단자부가 형성된 센싱부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 제2 케이스의 외측면상에 형성되고, 상기 셀커버에 접촉되는 히트싱크플레이트; 및 상기 히트싱크플레이트에 접촉하여 결합되는 쿨링핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 전지모듈로부터 발생되는 유해가스를 상기 전지케이스 외부로 배출하기 위해, 상기 전지케이스 내부로부터 상기 전지케이스 외부로 연결되도록 형성되는 가스배출관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 셀커버는 열전도성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 상기 제2 케이스 내측면이 상기 센싱부재의 상기 단자부 이외의 부분을 가압하도록 상기 제1 케이스와 결합될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로써, 둘 이상의 상기 전지셀이 결합되는 경우, 상기 전지셀의 적층면 사이에는 상기 전지셀이 적층되는 대응면의 외곽 테두리부에 배치되는 파티션이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법은, 베이스기재를 준비하는 단계, 상기 베이스기재의 후면부를 감싸도록 제1 케이스가 결합되는 단계, 상기 제1 케이스 내부에 적어도 하나 이상의 단위전지모듈이 적층되어 전지모듈을 형성하는 단계, 상기 제1 케이스 외부에 노출된 상기 전지모듈의 타측면에 센싱부재가 결합되는 단계, 내측면이 상기 센싱부재에 밀착되며, 상기 제1 케이스에 마주하고 상기 전지모듈을 수용하도록 상기 베이스기재 전면부에 제2 케이스가 결합되는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법으로써, 상기 제2 케이스가 결합되는 단계 이후에, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 결합된 상단면에 전지모듈로부터 발생되는 가스가 배출되도록 가스배출관을 배치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법으로써, 상기 적층된 각각의 단위전지모듈은 상기 단위전지모듈 일측면으로부터 돌출되고, 전기적 연결을 위한 제1 탭부 및 제2 탭부가 상호 이격되어 상기 단위전지모듈 일측면상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법으로써, 상기 센싱부재는 상기 제1 탭부와 상기 제2 탭부가 형성된 상기 전지모듈 일측면에 결합되며, 외부단자와 연결되는 단자부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법으로써, 상기 단위전지모듈은 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하고, 셀커버로 감싸도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법으로써, 상기 셀커버는 열전도성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법으로써, 상기 제1 케이스는 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 타측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 상기 베이스기재에 결합되며, 상기 제2 케이스는 상기 제1 케이스에 대응되도록 결합되되, 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 일측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 상기 베이스기재에 결합되고, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 상기 베이스기재에 결합됨으로써, 내부에 상기 전지모듈이 수용되는 밀폐공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 전지모듈을 감싸는 전지케이스를 제1 케이스 및 제2 케이스로 형성하여, 상호 측면방향으로 결합되도록 형성함으로써, 인쇄회로기판 등 센싱부재의 결합의 신뢰성을 함께 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지모듈을 감싸는 전지케이스가 제1 케이스 및 제2 케이스로 구성되고, 전지모듈을 형성하는 적층된 전지셀들의 전기적 연결부인 전지탭부에 결합되는 센싱부재를 제2 케이스가 가압 밀착되도록 결합됨으로써, 전지모듈의 밀폐를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 밀폐된 전지모듈 내부에서 발생될 수 있는 유해가스를 외부로 배출하기 위한 별도의 가스배출관을 구비함으로써, 밀폐된 전지모듈 어셈블리 내부에서 발생될 수 있는 가스 배출을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 밀폐된 전지모듈 일측면에 전지모듈의 냉각을 위한 히트싱크플레이트 및 쿨링핀이 설치되며, 히트싱크플레이트에 전지셀로부터 발생된 열을 전달하기 위한 금속 셀커버가 전지셀을 감싸도록 형성됨으로써, 전지모듈 어셈블리의 냉각 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지모듈을 베이스판, 제1 케이스 및 제2 케이스의 결합으로 밀폐시킴으로써, 보다 효과적으로 전지모듈 어셈블리의 밀폐를 구현하고, 이에 따른 전지모듈 어셈블리의 조립시 발생될 수 있는 오류를 방지할 수 있어 전지모듈 어셈블리의 불량을 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지모듈의 밀폐 및 냉각구조를 효과적으로 구현함으로써, 전지모듈 어셈블리 및 전지모듈 어셈블리가 적용된 디바이스의 작동성능의 향상 및 그 구동의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도;
도 2는 도 1의 AA'에 따른 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단위전지모듈의 분해사시도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리가 상호 연결된 결합 사시도; 및
도 5 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법을 나타내는 공정도이다 .
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도, 도 2는 도 1의 AA'에 따른 단면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단위전지모듈의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리가 상호 연결된 결합 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리(1)는 베이스기재(30), 적어도 하나 이상의 전지셀(21)을 포함하고, 셀커버(23)로 감싸도록 형성된 단위전지모듈(20)이 상기 베이스기재(30)에 복수개 적층된 전지모듈(10); 및 상기 베이스기재(30)에 결합되며, 상기 전지모듈(10) 후면부를 감싸는 제1 케이스(41) 및 상기 제1 케이스(41)와 결합되며 상기 전지모듈(10) 전면부를 감싸는 제2 케이스(42)를 포함하는 전지케이스(40);를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리의 전지모듈(10)을 구성하는 전지셀(21)들은 충방전이 가능한 이차전지로서 리튬이차전지 또는 니켈-수소 이차전지를 사용할 수 있으나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며, 충방전이 가능한 이차전지라면 당업자에 다양한 종류의 이차전지를 선택 적용할 수 있음은 자명하다. 예를 들어,니켈-수소 이차전지는 양극에 니켈, 음극에 수소흡장합금, 전해질로 알카리 수용액을 사용한 이차전지로서 단위부피당 용량이 크므로 전기자동차(EV)나 하이브리드자동차(HEV) 등의 에너지원으로 사용하기 적합할 수 있다. 또한, 리튬이차전지는 구체적으로 양극 활물질을 LiCoO2 등의 금속 산화물과 음극활물질로 탄소 재료 등을 사용하여, 음극과 양극 사이에 다공성 고분자 분리막을 위치시키고, LiPF6 등의 리튬염을 함유한 비수성 전해액을 넣어서 제조할 수 있다. 충전시에 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소 층으로 삽입되고, 방전시에는 탄소 층의 리튬이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온이 이동하는 매질의 역할을 한다. 리튬이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존특성이 우수하므로 전기자동차(EV)나 하이브리드자동차(HEV)의 에너지원 뿐만 아니라 다양한 전자제에 적용, 사용될 수 있다.
또한, 리튬이차전지는 전극조립체와 전극조립체를 감싸서 밀봉하는 파우치케이스를 포함하는 파우치형 전지 또는 각형 전지 등으로 형성될 수 있다. 특히, 파우치형 케이스는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리하여 사용될 수 있으며, 절연처리는 폴리머수지인 변성 폴리프로필렌, 예를 들어, CPP(Casted Polypropylene)가 열융착층을 이루며 도포되어 있고, 그 외측면에 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성될 수 있다. 본 구조는 리튬이차전지의 일실시예로서 설명된 것이며, 본 발명에서 이러한 구조는 전지의 형태 및 종류에 따라 당업자에 의해 적절히 변경하여 선택, 적용될 수 있음은 물론이다.
전지셀(21)은 적어도 하나 이상이 적층되어 단위전지모듈(20)을 이루는 것으로, 단위전지모듈(20)이 적층되어 형성되는 전지모듈(10)의 콤팩트화를 이루기 위해 얇은 두께와 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트시트의 케이스에 전극조립체가 내장되고, 전극단자를 이루는 제1 탭부(22a)와 제2 탭부(22b)가 돌출되어 있는 구조로 형성될 수 있으며, 특히, 알루미늄 라이네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장된 구조로 형성될 수 있다.
여기서, 전극조립체는 양극, 음극 및 분리막을 포함하여 형성되며, 양극과 음극이 적층되는 사이에 분리막이 형성된다. 양극, 음극 및 분리막을 결합하는 방법에 따라, 젤리-롤(Jelly-roll)로 권취된 타입(Winding type)이거나, 스택형/ 스택폴딩형 등으로 형성될 수 있다. 이하 자세한 설명은 종래의 공지 기술레 해당하므로 여기서는 생략하기로 한다.
단위전지모듈(20)은 적어도 하나 이상의 전지셀(21)들이 전기적으로 연결되는 최소단위의 전지모듈(10)로 형성될 수 있다. 적어도 둘 이상의 전극단자들이 직렬로 상호 연결되고, 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층되는 구조로 형성될 수 있으며, 전지셀(21)의 외면을 감싸는 알루미늄 등의 강성있는 재질로 형성된 셀커버(23)를 포함할 수 있다. 특히, 셀커버(23)는 본 발명의 전지모듈(10)의 냉각을 위해 열전달이 가능한 금속성 부재로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 전지셀(21)이 적층되는 면 사이에 파티션(24)을 포함하여 결합하고, 여기에 셀커버(23)를 결합함으로써 단위전지모듈(20)을 형성할 수 있다. 다만, 단위전지모듈(20)에 포함되는 전지셀(21)의 수는 여기에 한정되는 것은 아니고, 전지셀(21)의 적층면 사이에 파티션(24) 부재도 반드시 필요한 구성은 아니므로 생략 또는 전지셀(21)의 결합의 위치나 기타 결합 신뢰성을 위한 별도 부재가 포함될 수 있음은 자명하다. 각 전지셀(21)에는 일측면으로터 돌출된 전기적 연결을 위한 제1 탭부(22a) 및 제2 탭부(22b)가 동일한 측면에 나란히 이격되어 형성될 수 있다.
전지모듈(10)은 적어도 하나 이상의 단위전지모듈(20)이 적층되어 형성되는 것으로, 여기서, 전지모듈(10)을 형성하는 단위전지모듈(20)의 적층개수 또는 적층방법에는 특별한 제한이 없으며, 본 발명에서 도시한 도면의 전지모듈(10)의 적층모습은 전지모듈(10)에 대한 하나의 실시예에 불과하다.
베이스기재(30)는 전지모듈(10)을 수용하며, 하부를 지지하는 금속 또는 기타 재질의 판형으로 제작될 수 있다. 베이스기재(30)의 외측둘레면에는 후술하는 전지케이스(40)와 결합하기 위한 체결부가 형성되며, 체결부는 체결수단에 따라 다르게 형성될 수 있음은 물론이다. 특히, 본 발명은 베이스기재(30)에 전지모듈(10)을 안착시키고, 상부에 전지케이스(40)를 덮어 전지모듈(10)을 밀폐시키는 것으로, 전지케이스(40)가 전면부와 후면부의 제2 케이스(42) 및 제1 케이스(41)로 분리되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
전지모듈(10)은 적어도 하나 이상의 전지셀(21)을 포함하고, 셀커버(23)로 감싸도록 형성된 단위전지모듈(20)이 베이스기재(30)에 복수개 적층되어 형성될 수 있다. 전지모듈(10)에 포함되는 전지셀(21)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 단위전지모듈(20) 일측면으로부터 돌출되어 전기적인 연결을 위한 제1 탭부(22a) 및 제2 탭부(22b)가 형성될 수 있다. 제1 탭부(22a)와 제2 탭부(22b)는 단위전지모듈(20) 일측면상에 나란히 이격되어 돌출형성될 수 있다. 제1 탭부(22a)와 제2 탭부(22b)의 전극단자의 구성 및 배치는 전지셀(21)의 종류에 따라 다양한 설계변경이 가능한 사항임은 당업자에 의해 자명하다. 기타 전지모듈(10), 단위전지모듈(20) 및 전지셀(21)은 상기에서 상세히 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
전지케이스(40)는 베이스기재(30)에 안착된 전지모듈(10)을 내부에 수용하며, 수용공간을 밀폐시키도록, 전면부와 후면부에 각각 제2 케이스(42) 및 제1 케이스(41)가 결합되어 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 케이스(42)는 베이스기재(30)에 안착된 전지모듈(10)의 상부면, 타측면과 타측면으로부터 연결되는 좌우측면을 감싸도록 베이스기재(30) 전면부에 형성될 수 있다. 제2 케이스(42)는 제1 케이스(41)에 결합되어 내부에 전지모듈(10)을 수용하도록, 전지모듈(10)의 상부면, 일측면과 일측면으로부터 연결되는 좌우측면을 감싸도록 베이스기재(30) 전면부에 형성될 수 있다. 본 발명에서 전지케이스(40)를 제1 케이스(41)와 제2 케이스(42)로 분리 형성하여 결합시키는 것은, 전지모듈(10)의 측면부에 결합되는 센싱부재(50) 등의 결합부재를 측면부에서 전지케이스(40)가 가압, 밀착 하도록 조립함으로써, 전체 전지모듈(10)의 밀폐를 보다 용이하게 할 수 있기 때문이다. 또한, 내부에 수용된 전지모듈(10)의 작동이상 등 기타의 사유로 전지모듈 어셈블리(1)를 분리해야하는 경우에 보다 용이하게 분리 및 조립이 가능할 수 있다. 또한, 후술하는 냉각장치(70)가 결합되는 경우에는 냉각장치(70)의 결합 및 내부의 전지모듈(10)과의 접촉결합의 신뢰성 등 전체 전지모듈(10)의 기능적인 작동 신뢰성을 보다 효과적으로 확보할 수 있는 이점이 있다.
센싱부재(50)는 일반적으로 인쇄회로기판 등을 포함하는 것으로, 단위전지모듈(20)의 제1 탭부(22a) 및 제2 탭부(22b)가 형성된 전지모듈(10) 일측면상에 결합된다. 측면상에 결합되는 센싱부재(50)는 그 전지모듈(10)과의 결합력의 유지 및 전지케이스(40)의 결합과 함께 효과적인 내부 밀폐를 위해 제2 케이스(42)의 내측면과 밀착, 가압되어 전지모듈(10) 일측면에 결합되는 것이 바람직할 것이다. 제2 케이스(42) 내측면이 센싱부재(50)를 가압하도록 결합됨에 따라, 전지케이스(40) 내부에 수용공간의 밀폐가 보다 효과적으로 유지될 수 있다. 센싱부재(50)는 외부단자와 연결을 위한 단자부(50a)와 단자부(50a)를 커버할 수 있는 센싱커버부재(51)가 더 결합될 수 있다.
냉각장치(70)는 히트싱크플레이트(71)와 히트싱크플레이트(71)에 결합되어 공냉식으로 냉각될 수 있는 쿨링핀(72)을 포함하여 형성될 수 있다. 냉각장치(70)는 센싱부재(50)가 결합되 전지모듈(10) 일측면의 반대쪽 타측면에 결합될 수 있다. 즉, 제1 케이스(41)상에 결합되고, 제1 케이스(41) 내부에 수용된 전지모듈(10)로부터 발생되는 열을 외부로 전달 및 냉각시키는 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 히트싱크플레이트(71)는 전지모듈(10)을 이루는 단위전지모듈(20)의 셀커버(23)에 면접촉 하도록 결합되고, 면접촉으로 전지모듈(10)로부터 발생되어 전달된 열은 히트싱크플레이트(71)에 결합된 쿨링핀(72)으로 전달된다. 따라서, 셀커버(23)는 열전달이 가능한 재질로 형성되어야 하며, 알루미늄재질로 제작될 수 있으나, 그 재질에 특별히 한정되는 것은 아니다. 쿨링핀(72)은 외부의 공기 또는 전지모듈 어셈블리(1)가 장착되는 디바이스의 별도 냉각기와 연결되될 수 있도록 돌출되어 형성된다. 여기서 쿨링핀(72)은 공냉식으로 냉각되는 것이 바람직하다. 다만, 전지케이스(40) 외부에 노출된 쿨링핀(72)을 별도의 기구를 이용하여 냉각수 또는 냉매를 이용하여 냉각하는 것도 당업자에 의해 설계변경 가능한 사항임은 자명할 것이다.
전지케이스(40) 내부에 수용된 전지모듈(10) 내의 전지셀(21)로부터 발생될 수 있는 유해가스를 전지케이스(40) 외부로 배출하기 위해서 별도의 가스배출관(60)이 형성될 수 있다. 가스배출관(60)은 전지케이스(40)의 일측면에 전지케이스(40) 내부와 외부가 연결될 수 있는 파이프 등의 연결관을 조립하여 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 전지모듈 어셈블리(1)가 결합되는 경우, 각각의 전지모듈 어셈블리(1)의 가스배출관(60)을 연결시켜, 전지케이스(40) 내부의 유해가스를 외부로 배출시킬 수 있다. 도 4에서 가스배출관(60)의 배치 및 형상의 일실시예를 도시하였지만, 본 발명의 가스배출관(60)의 형상 및 그 배치장소는 여기에 한정되는 것은 아니며, 전지케이스(40) 내부로부터 연결되어 외부로 가스가 배출될 수 있다면 다양한 형태의 가스배출관(60)이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 제조방법을 나타내는 공정도이다 .
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리(1)의 제조방법은 베이스기재(30)를 준비하는 단계, 상기 베이스기재(30)의 후면부를 감싸도록 제1 케이스(41)가 결합되는 단계, 상기 제1 케이스(41) 내부에 적어도 하나 이상의 단위전지모듈(20)이 적층되어 전지모듈(10)을 형성하는 단계, 상기 제1 케이스(41) 외부에 노출된 상기 전지모듈(10)의 타측면에 센싱부재(50)가 결합되는 단계 및 내측면이 상기 센싱부재(50)에 밀착되며, 상기 제1 케이스(41)에 마주하고 상기 전지모듈(10)을 수용하도록 상기 베이스기재(30) 전면부에 제2 케이스(42)가 결합되는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 11의 공정도를 중심으로 전지모듈 어셈블리(1)의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 베이스기재(30)를 준비한다. 베이스기재(30)는 후술하는 전지모듈(10)을 안착할 수 있도록 형성되는 것으로, 금속재질 또는 기타 강성이 있는 것으로 제작될 수 있으나, 그 재질에 특별히 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 후면부를 감싸도록 제1 케이스(41)를 베이스기재(30)에 결합하는 단계이다. 이때, 제1 케이스(41)의 폐쇄된 타측면에는 냉각장치(70)가 결합될 수 있다. 냉각장치(70)는 히트싱크플레이트(71) 및 쿨링핀(72)으로 형성될 수 있으며, 자세한 설명은 상술하였으므로 중복된 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 6에 도시된 것과 달리, 냉각장치(70)의 결합은 본 단계 이외의 전지모듈 어셈블리(1)가 완성되기 전 어느 단계에서도 별도 냉각장치(70)를 제1 케이스(41)의 타측면에 결합하는 것이 가능할 것이다.
다음, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(41)의 오픈된 부분을 이용하여, 단위전지모듈(20)을 내부에 적층하여, 전지모듈(10)을 베이스기재(30)에 안착시키는 단계이다. 전지모듈(10)을 구성하는 단위전지모듈(20) 및 전지셀(21) 등 기타 자세한 설명은 상술하였으므로 여기서는 생략하기로 한다.
다음, 도 9는 전지모듈의 제1 탭부(22a)와 제2 탭부(22b)가 형성된 일측면에 센싱부재(50)를 결합하는 단계이다. 센싱부재(50)는 일반적으로 인쇄회로기판으로 형성될 수 있으며, 그 부재에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 센싱부재(50)는 도 9에서와 같이, 중간부분에 외부단자와의 연결을 위한 단자부(50a)가 더 형성될 수 있다.
다음, 도 10은 센싱부재(50)를 내측방향으로 가압하도록 제2 케이스(42)를 결합하는 단계이다. 제2 케이스(42) 내측면이 센싱부재(50)에 밀착되며, 제1 케이스(41)에 마주하고 전지모듈(10)을 수용한 내부가 밀폐되도록 베이스기재(30) 전면부에 결합된다.
다음, 도 11은 제2 케이스(42)가 결합될 때, 센싱부재(50)의 단자부(50a)가 오픈되도록 결합됨으로써, 단자부(50a)를 커버하기 위한 별도 센싱커버부재(51)가 결합될 수 있다. 또한, 제1 케이스(41)와 제2 케이스(42)를 포함하는 전지케이스(40) 내부의 전지모듈(10)로부터 발생되는 유해가스 배출을 위한 별도 가스배출관(60)이 결합되는 단계를 더 포함할 수 있다(도 3 참조). 다만, 여기서 가스배출관(60)의 형태 및 배치는 특정 위치나 공간에 한정되는 것은 아니며, 전지모듈 어셈블리(1)가 적용되는 디바이스의 구조 및 특징에 따라 적절하게 변경될 수 있음은 물론이다.
기타, 전지케이스(40), 전지모듈(10), 냉각장치(70), 센싱부재(50) 등의 각 구성 및 그 설명은 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리(1)에서 상술한 설명과 중복되므로 여기서는 생략하기로 한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
1: 전지모듈 어셈블리
10: 전지모듈
20: 단위전지모듈
21: 전지셀
22: 전지탭
22a: 제1 탭부
22b: 제2 탭부
23: 셀커버
24: 파티션
30: 베이스기재
40: 전지케이스
41: 제1 케이스
42: 제2 케이스
50: 센싱부재
50a: 단자부
51: 센싱커버부재
60: 가스배출관
70: 냉각장치
71: 히트싱크플레이트
72: 쿨링핀

Claims (16)

  1. 베이스기재;
    적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하고, 셀커버로 감싸도록 형성된 단위전지모듈이 상기 베이스기재에 복수개 적층된 전지모듈; 및
    상기 베이스기재에 결합되며, 상기 전지모듈 후면부를 감싸는 제1 케이스 및 상기 제1 케이스와 결합되며 상기 전지모듈 전면부를 감싸는 제2 케이스를 포함하는 전지케이스;를 포함하는 전지모듈 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 케이스는 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 타측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 형성되며,
    상기 제2 케이스는 상기 제1 케이스와 대응되는 형상으로 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 일측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 형성되고,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 상기 베이스기재에 결합됨으로써, 내부에 상기 전지모듈이 수용되는 밀폐공간이 형성되는 전지모듈 어셈블리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층된 각각의 단위전지모듈은 상기 단위전지모듈 일측면으로부터 돌출되며 상기 단위전지모듈의 전기적 연결을 위한 제1 탭부 및 제2 탭부가 상호 이격되어 상기 단위전지모듈 일측면상에 형성되는 전지모듈 어셈블리.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 탭부 및 상기 제2 탭부가 형성된 상기 전지모듈 일측면에 결합되며, 외부단자와 연결되는 단자부가 형성된 센싱부재를 더 포함하는 전지모듈 어셈블리.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 케이스의 외측면상에 형성되고, 상기 셀커버에 접촉되는 히트싱크플레이트; 및
    상기 히트싱크플레이트에 접촉하여 결합되는 쿨링핀을 더 포함하는 전지모듈 어셈블리.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지모듈로부터 발생되는 유해가스를 상기 전지케이스 외부로 배출하기 위해, 상기 전지케이스 내부로부터 상기 전지케이스 외부로 연결되도록 형성되는 가스배출관을 더 포함하는 전지모듈 어셈블리.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀커버는 열전도성이 있는 재질로 형성되는 전지모듈 어셈블리.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 케이스 내측면이 상기 센싱부재의 상기 단자부 이외의 부분을 가압하도록 상기 제1 케이스와 결합되는 전지모듈 어셈블리.
  9. 청구항 1에 있어서,
    둘 이상의 상기 전지셀이 결합되는 경우, 상기 전지셀의 적층면 사이에는 상기 전지셀이 적층되는 대응면의 외곽 테두리부에 배치되는 파티션이 더 포함되는 전지셀 어셈블리.
  10. 베이스기재를 준비하는 단계;
    상기 베이스기재의 후면부를 감싸도록 제1 케이스가 결합되는 단계;
    상기 제1 케이스 내부에 적어도 하나 이상의 단위전지모듈이 적층되어 전지모듈을 형성하는 단계;
    상기 제1 케이스 외부에 노출된 상기 전지모듈의 타측면에 센싱부재가 결합되는 단계;
    내측면이 상기 센싱부재에 밀착되며, 상기 제1 케이스에 마주하고 상기 전지모듈을 수용하도록 상기 베이스기재 전면부에 제2 케이스가 결합되는 단계;를 포함하는 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 케이스가 결합되는 단계 이후에,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 결합된 상단면에 전지모듈로부터 발생되는 가스가 배출되도록 가스배출관을 배치하는 단계;를 더 포함하는 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 적층된 각각의 단위전지모듈은 상기 단위전지모듈 일측면으로부터 돌출되고, 전기적 연결을 위한 제1 탭부 및 제2 탭부가 상호 이격되어 상기 단위전지모듈 일측면상에 형성되는 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 센싱부재는 상기 제1 탭부와 상기 제2 탭부가 형성된 상기 전지모듈 일측면에 결합되며, 외부단자와 연결되는 단자부를 더 포함하는 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 단위전지모듈은 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하고, 셀커버로 감싸도록 형성된 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 셀커버는 열전도성이 있는 재질로 형성되는 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 케이스는 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 타측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 상기 베이스기재에 결합되며,
    상기 제2 케이스는 상기 제1 케이스에 대응되도록 결합되되, 상기 전지모듈 상부와 상기 전지모듈 일측면 및 좌우측면 일부를 감싸도록 상기 베이스기재에 결합되고,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 상기 베이스기재에 결합됨으로써, 내부에 상기 전지모듈이 수용되는 밀폐공간이 형성되는 전지모듈 어셈블리의 제조방법.
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