WO2014077550A1 - 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체, 이를 이용한 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 차량용 배터리 케이스 - Google Patents

발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체, 이를 이용한 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 차량용 배터리 케이스 Download PDF

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foamed
foam
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성시영
한범석
한창수
유용문
노상호
김동옥
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method of bonding a foamed metal and a foamed metal body produced by the same, to a method for manufacturing a vehicle battery case using the same, and to a battery case for a vehicle, and more particularly to the foamed metal formed on the surface and the object stably
  • the present invention relates to a method of joining a foamed metal for bonding and a foamed metal body produced by the same, to a vehicle battery case and to a vehicle battery case manufactured by the method.
  • Battery case assemblies commonly used in electric vehicles include battery packs, battery management systems, blowers, top covers, bottom cases, and structural reinforcement members.
  • the lower case and the structural reinforcing member are manufactured by pressing a steel material to support the load of the battery pack, and the upper cover on which the load of the battery pack does not work is made of a plastic material.
  • the battery pack is bolted to the mounting bracket installed in the lower case, or mounted between the partitions formed in the lower case.
  • the foamed metal refers to a porous metal having numerous bubbles therein, and may be classified into a closed cell type and an open cell type according to the shape of the pores.
  • Alveolar foamed metal has independent form without bubbles connected to each other, and foamed foamed metal has bubbles connected to each other and has a porosity of 89 ⁇ 97%, allowing gas or liquid to pass through, and having a large surface area. It is utilized as.
  • the casting method is a gas expansion method (GEM) method of directly injecting and stirring metal hydride or Ar gas into a molten metal, a molten metal penetration method using a water-soluble or flammable preform, other precision casting methods, and a metal. It can be subdivided by gas process coagulation method.
  • the powder method can be subdivided into a hollow sphere method using a slurry of a metal hydroxide and a metal oxide, a sintering method in which a metal hydride is mixed with a metal powder and heated.
  • the present invention provides a method for joining a foamed metal having a pore formed on the surface and a foamed metal for stably bonding an object, and a foamed metal body manufactured thereby, and applying the same to a vehicle battery case for manufacturing a vehicle battery case with a stable structure. And to provide a battery case for a vehicle manufactured by the manufacturing method thereof.
  • Bonding method of the foamed metal according to the present invention by pressing the foamed metal so that the pores formed in the foamed metal is deformed to form a foamed metal portion; And a foam metal bonding step of bonding the foam metal part to the object.
  • the step of pressing the foam metal the setting step of placing one side of the foam metal in contact with the moving tool, the other side of the foam metal in contact with the fixture; And a pressure deformation step of pressing the foam metal while moving the movable tool toward the fastener side.
  • the setting step in the present invention the fixture mounting step of seating the foam metal on the fixture; And a movable tool setting step of positioning the movable tool having a pressing surface having a shape that is formed on the surface contour of the foamed metal to be in contact with one side of the foamed metal.
  • the object is made of a metal material, in the foam metal bonding step, it characterized in that for bonding the object and the foam metal part with a conductive adhesive.
  • the foamed metal body according to the present invention is manufactured by the joining method of the foamed metal, and characterized in that the foamed metal portion and the object is bonded to each other.
  • Method for manufacturing a battery case for a vehicle according to the present invention the foam metal manufacturing step of producing a foam metal; Foam metal cutting step of cutting the foam metal into a three-dimensional shape; Pressing the cut piece of foam metal to form a foam metal part having a pore portion having a flatly deformed shape; And a case joining step of bonding and fixing the foam metal part to an inner surface part of the outer case part.
  • the step of modifying the foam metal characterized in that for pressing the foam metal with a moving tool having a pressing surface of a shape corresponding to the inner surface portion of the outer case portion.
  • the case bonding step in the present invention characterized in that for bonding the outer case portion and the foamed metal portion containing a metal material with a conductive adhesive.
  • the case joining step is characterized in that the pieces of the foamed metal portion are bonded to each other pieces of the foamed metal portion so as to form a shape that corresponds to the shape of the outer case portion.
  • a vehicle battery case includes an outer case portion including a metal material and having a space portion in which a battery is mounted therein; A foamed metal part including a foamed metal and coupled to an inner surface of the outer case part and having a shape in which pores formed on a contact surface with the outer case part are flatly deformed; And a joint part for joining the outer case part and the foamed metal part.
  • the foam metal portion, the pore portion has a flat deformation shape, the case contact portion in contact with the outer case portion; And a battery contact portion having a larger width of the pore portion than the case contact portion and in contact with the battery.
  • the foam metal portion characterized in that the width of the pore portion gradually extends toward the opposite side from the contact surface with the outer case portion.
  • the foamed metal portion is characterized in that a plurality of pieces are bonded to each other to form a shape corresponding to the outer case portion.
  • the foamed metal portion is formed in the contact portion between the pieces of the foamed metal portion, the porous metal contact portion having a shape in which the pore portion is flatly deformed; characterized in that it further comprises.
  • the pore portion has a width of 2 mm or more and 15 mm or less before deformation, and the foam metal part is formed by pressing the foam metal to have a compressive deformation amount of 2 mm or more.
  • the bonding portion is characterized in that it comprises a conductive adhesive.
  • the present invention in bonding the foam metal to the object (for example, the outer case portion of the vehicle battery case), by pressing the contact surface with the object of the foam metal to flatten the pores located on the contact surface with the object
  • the contact area can be expanded.
  • the present invention can be used to bond the object and the foamed metal part stably and firmly using a bonding portion (eg, a conductive adhesive).
  • a bonding portion eg, a conductive adhesive
  • the present invention when applied to a vehicle battery case, it is possible to efficiently dissipate heat generated during the use of the battery while passing through the foam metal portion having a significantly extended surface area compared to the general metal.
  • the present invention when applied to a vehicle battery case, when the cell of the battery is destroyed, explosion, flames can be efficiently alleviated while entering and passing the overheated, over-pressurized air flow inside the outer case part into the foam metal part. have.
  • the present invention when applied to a vehicle battery case, it is possible to stably implement the performance of the metal material such as conductivity, electromagnetic shielding, etc. without deteriorating performance by the adhesive by bonding the outer case portion and the foamed metal portion using a conductive adhesive.
  • the present invention when applied to a vehicle battery case, in the event of a stratified stone accident of the vehicle to reduce the laminar force transmitted to the battery from the outside of the outer case part using a foamed metal part having a porous body structure such as a squeegee stably Can be.
  • Figure 1 is a schematic view showing an optical film according to an embodiment of the present invention
  • Figure 1 is a flow chart illustrating a method of bonding the foamed metal according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing to explain the fastener mounting step of the joining method of foam metal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view illustrating a moving tool setting step and a pressure deformation step of the method for joining foam metal according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing a foamed metal part manufactured through the foaming metal pressure step of the bonding method of the foamed metal according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a view showing a foamed metal bonding step of the foaming metal bonding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an example of a foamed metal body produced by the method of bonding the foamed metal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a process of compressively testing a foamed metal.
  • 8 is a photograph photographed by dividing the lateral shape of the compressed metal according to the amount of compression deformation.
  • 9 is a photograph taken by dividing the compressed planar shape of the foamed metal according to the amount of compressive deformation.
  • FIG. 10 is a diagram showing the distribution of the force acting on the foam metal in the compression process according to the amount of compression deformation.
  • Figure 11 is a perspective view schematically showing a method for testing the adhesion of the foam metal body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a graph showing the results of testing the adhesion of the foam metal body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view illustrating a foaming metal manufacturing step of the method for manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a view illustrating a foam metal cutting step of the method for manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a view illustrating a foam metal deformation step of the method for manufacturing a vehicle battery case 0 according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a view showing an example of a foamed metal part manufactured through a method of manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view illustrating a case joining step of the method of manufacturing a vehicle battery customer according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a view showing a state in which the foam metal is bonded to the entire inner surface of the lower case through the case bonding step of the method for manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a partial cutaway perspective view schematically showing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is an exploded perspective view schematically showing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention. [Best form for implementation of the invention]
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of joining foam metal according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing to explain the fastener mounting step of the method of joining foam metal according to an embodiment of the present invention. .
  • Figure 3 is a view showing a moving tool setting step and the pressure deformation step of the bonding method of the foam metal according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a method of bonding the foam metal according to an embodiment of the present invention Figure showing a foamed metal part manufactured through the foaming metal pressing step.
  • FIG. 5 is a view showing a foamed metal bonding step of the foaming metal bonding method according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is foamed by the foaming metal bonding method according to an embodiment of the present invention It is a figure which shows an example of a metal body.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a process of compressing the foam metal
  • FIG. 8 is a photograph photographing the foamed metal by dividing the compressed side shape according to the amount of compression deformation
  • 9 is a photograph photographing the compressed planar shape of the foamed metal according to the amount of compression deformation
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the distribution of the force acting on the foamed metal in the compression process according to the amount of compression deformation.
  • Figure 11 is a perspective view schematically showing a method for testing the adhesion of the foam metal body according to an embodiment of the present invention
  • Figure 12 shows the result of testing the adhesion of the foam metal body according to an embodiment of the present invention.
  • the method of joining the foam metal according to an embodiment of the present invention is made through the foamed metal pressing step (S100) and the foamed metal bonding step (S200) sequentially.
  • the foamed metal 220a has a structure in which the pores 220b are formed throughout, the surface of the foamed metal 220a has a concave-convex shape concavely recessed due to the exposed pores 220b.
  • unevenness due to the pores 220b is more clearly formed at the cut surface.
  • the surface of the foamed metal 220a has a non-uniform shape with a height difference corresponding to the width of the pore portion 220b (the width in the direction perpendicular to the surface of the foamed metal).
  • foaming metal pressing step (S100) pressure is applied to the foaming metal 220a such that the pores 220b formed on one side of the foaming metal 220a are flatly deformed.
  • the porous metal part 220b positioned on at least one side of the foamed metal 220a has a flatly deformed shape, referred to as the foamed metal part 220 (see FIG. 4).
  • Foamed metal pressing step (S100) is made through the setting step (S110) and the pressure deformation step (S120) sequentially, the setting step (S110) is moved to the fixture mounting step (S111) Go through the old setting step (S112) sequentially. 2 and 3, in the setting step (S110), one side of the foamed metal (220a) is in contact with the movable tool 40, the other side of the foamed metal (220a) is in contact with the fastener (30) 30), the movable tool 40 and the foamed metal 220a are set.
  • the foam metal 220a is seated on the fixture 30 (eg, a base of a compression device).
  • the pressing surface 41 having a shape that is formed on the surface contour (eg, flat surface, curved surface, etc.) of the foamed metal 220a to be molded is formed.
  • the eggplant is positioned so that the movable tool 40 is in contact with one side of the foamed metal 220a (upper reference side in FIG.
  • one side of the foamed metal part 220 having the shape in which the pores 220b are flatly deformed is bonded to the object 210, as illustrated in FIG. 6.
  • the foamed metal part 220 and the object 210 are bonded to the foamed metal body 200.
  • the object 210 when the object 210 includes a metal material, when the object 210 and the foamed metal 220a are bonded to each other using a conductive adhesive, the object 210 may be continuous from the foamed metal part 220 to the object 210 without degrading performance by the adhesive. Conductive, electromagnetic shielding, etc. can be realized.
  • FIG. 7 illustrates a compression test of a foamed metal 220a specimen cut into a regular hexagonal shape having a width of 30 mm using a compression tester (L) TM, Universal Testing Machine, Maker: INSTRON, Model No: 4206.
  • L compression tester
  • FIG. 8 pressurize the compressed and deformed state by 3 ⁇ 4, 10mm, 15 ⁇ , 20 ⁇ while pressing the foamed metal 220a specimen downward.
  • the image is taken in a direction perpendicular to the direction (lateral direction).
  • FIG. 9 pressurize the foamed metal 220a specimen downward while compressing and deforming the compressed metal by 5 mm, 10 mm, 15 mm, and 20 mm, respectively. Is taken in the same direction (upper side) as in the arrow direction).
  • the compressive deformation amount of the foamed metal (220a) can increase the pore portion (220b) located on one side of the foamed metal (220a) is gradually flattened of the surface It can be seen that the height difference is lowered and the portion forming the flat surface gradually increases.
  • FIG. 11 illustrates a process of testing the bonding force between the foamed metal part 220 and the object 210 made of a steel material while pushing the foamed metal part 220 into a cylindrical press.
  • a conductive adhesive (MP-5400) containing metal powder was applied to a foam metal (220a) specimen having a 70 mm width square cross section, and cured at 150 ° C. for 15 minutes to form the foam metal part 220 and the object. (210) was bonded.
  • the pressing body is measured while moving at a speed of 10 kW / min along the joint surface between the foamed metal part 220 and the object 210.
  • the foamed metal 220a specimen before compression had a bond strength of 5.756 kN, but when the foamed metal 220a specimen was compressed at a compressive strain of 5 kPa and 20 kPa, respectively, 6.574 kN and 8.705 kN, respectively. It can be seen that the bonding strength is increased more.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a view illustrating a foaming metal manufacturing step of a method of manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a view illustrating a foam metal cutting step of the manufacturing method of a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention
  • Figure 16 is a foam metal of the manufacturing method of a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention It is a figure for demonstrating a deformation
  • FIG 17 is a view showing an example of a foamed metal part manufactured through a method of manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention
  • Figure 18 is a case of a method of manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention
  • Figure is a diagram illustrating the bonding step.
  • 19 is a view showing a state in which the foam metal is bonded to the entire inner surface of the lower case through the case bonding step of the method for manufacturing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 21 is an exploded perspective view schematically showing a vehicle battery case according to an embodiment of the present invention.
  • Manufacturing method includes a foaming metal manufacturing step (SP100), foaming metal cutting step (SP200), foaming metal deformation step (SlOOa), case bonding step (S200a).
  • the foaming metal 220a is manufactured.
  • the foamed metal 220a may be manufactured by various known methods including the foamed metal manufacturing method described as the background art of the present invention, and is not limited to a specific method, and thus, detailed description of the foamed metal manufacturing step (SP100) will be omitted.
  • the foam metal 220a panel or foam metal 220a lump having a width or volume larger than that of the vehicle battery case 200A is shown in FIG. Cut into pieces.
  • Each of the pieces of foam metal 220a cut in the foam metal cutting step SP200 has a three-dimensional shape of three-dimensionally having a width, a length, and a height.
  • a piece of foaming metal 220a cut in the foaming metal cutting step SP200 is pressed on one side (upper side) to form a group on one side (upper side).
  • Study 220b produces a foamed metal part 220 having a flatly deformed shape.
  • the foaming metal 220a when the foaming metal 220a is pressed by the movable tool 40 having the pressing surface 41 having a shape corresponding to the inner surface portion of the outer case portion 210A, as shown in FIG. 17.
  • One side of the foamed metal 220a may be more flatly deformed, and the foamed metal 220a may be formed into a foamed metal part 220 having a shape corresponding to the inner surface of the outer case 210A.
  • one side of the foamed metal part 220 is bonded to the inner surface of the outer case part 210A and fixed.
  • the outer case portion 210A and the foamed metal portion 220 are bonded to each other, and a plurality of pieces of the foamed metal portion 220 are shown in FIG. 18 and FIG. It is made by joining each other to form a shape that corresponds to the shape of 210A).
  • Bonding between the outer case portion 210A including the metal material and the foamed metal portion 220, bonding between the foamed metal portion 220 is made using a conductive adhesive.
  • the vehicle battery case 200A includes an outer case portion 210A, a foamed metal portion 220, and a junction 230.
  • the outer case portion 210A includes a metal material, and a space portion in which the battery 10 (for example, a Li-ion battery) is mounted is formed therein.
  • the outer case portion 210A includes a lower case 211 and an upper case 212 which are detachably coupled to each other, and separate the lower case 211 and the upper case 212 from each other. In the state, the battery 10 inside can be easily checked and replaced.
  • the foamed metal part 220 may be manufactured through the foamed metal pressing step (S100) of the foaming metal bonding method according to the present invention, or the foamed metal deformation step (SlOOa) of the manufacturing method of a battery case for a vehicle. have.
  • the foamed metal portion 220 has a shape in which the pores 220b formed on the inner surface portion and the contact surface of the outer case portion 210A are flatly deformed and are coupled to the inner surface portion of the outer case portion 210A.
  • Foam metal part 220 has a structure in which a plurality of pieces having a panel shape as shown in Figures 18 to 21 are bonded to each other to form the shape of the outer case portion (210A) Have
  • the foam metal part 220 includes a case contact part 221, a battery contact part 223, and a foam metal contact part 225.
  • the case contact portion 221 has a shape in which the pore portion 220b is flatly deformed and contacts the outer case portion 210A.
  • the battery contact portion 223 has a shape in which the pore portion 220b has a wider shape than the case contact portion 221 and contacts the battery 10.
  • the other side on one side of the foamed metal (220a) As described in the foaming metal pressurizing step (S100) of the method of joining the foamed metal according to the present invention, or the foaming metal deformation step (SlOOa) of the manufacturing method of the battery case for a vehicle, the other side on one side of the foamed metal (220a) When the moving pressing force is applied, the pore portion 220b located on one side is flatly crushed and the pressing force is gradually transferred to the other side.
  • the portion of the foamed metal 220a that receives the moving pressing force corresponds to the case contact portion 221, and the opposite side that maintains the stopped state corresponds to the battery contact portion 223.
  • the foamed metal portion 220 has a shape in which the width of the pore portion 220b (left and right reference width in FIG. 18) gradually expands toward the opposite side from the contact surface with the outer case portion 210A.
  • the pore portion 220b positioned in the case contact portion 221 has the flattest shape among the foamed metal portions 220, and the flatness of the battery contact portion 223 is the smallest.
  • case contact part 221 has a flat surface shape than the foamed metal 220a before compression by the flatly deformed pores 220b as described above, the contact area with the outer case part 210A is more stably secured. can do.
  • the bonding between the outer case portion 210A and the foamed metal portion 220 by the bonding portion 230 can be made stable and robust.
  • the width of the pore portion 220b positioned in the battery contact portion 223 (left and right with reference to FIG. 18).
  • the heat energy or the high temperature air flow generated from the battery 10 side is the pore portion 220b of the foamed metal portion 220, specifically, the battery contact portion ( The inside of the pore portion 220b on the side of 223 can be easily entered.
  • heat generated during the use of the battery 10 may enter the pores 220b, and efficiently dissipate heat while passing through the foamed metal part 220 having a surface area that is significantly expanded compared to a general metal. have.
  • the foamed metal contact portion 225 is formed at the contact portion between the pieces of the foamed metal portion 220 and has a shape in which the pore portion 220b is flatly deformed like the case contact portion 221.
  • the foamed metal contact portion 225 may be formed by applying pressure to the contact surface between the foamed metal portions 220 similarly to the case contact portion 221.
  • the foamed metal contact portion 225 is a portion formed when the plurality of foamed metal portions 220 are bonded to each other, so that the foamed metal portion 220 has a shape that is formed on the entire inner surface portion of the outer case portion 210A. When manufactured integrally, it does not need to be provided.
  • the compressive deformation amount of the foamed metal 220a for manufacturing the foamed metal part 220 may vary depending on the material of the foamed metal 220a, the size of the pores 220b, the shape of the foamed metal 220a, and the like. Can be applied as
  • the foamed metal 220a has a width of 2 mm or more to 15 mm or less, in the case of applying the foamed metal 220a in a batch process, the foamed metal 220a is compressed by 2 mm or more. It is preferable to produce the foamed metal part 220 by pressurizing with a deformation amount.
  • the bonding portion 230 is made of a conductive adhesive including a metal powder, and bonds the outer case portion 210A including the metal material to the case contact portion 221 of the foamed metal portion 220.
  • the performance of metal materials such as conductivity, electromagnetic shielding, and the like may be stably implemented over the foamed metal part 220 and the object 210 forming the vehicle battery case 200A without the performance of the adhesive.
  • the bonding portion 230 can be firmly bonded and fixed to the foamed metal portion 220 and the outer case portion 210A, which is transmitted to the battery 10 from the outside of the outer case portion 210A in case of a stone accident of the vehicle. Impact force with porous body structure such as swatch It can be reduced stably using the foamed metal portion 220.

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Abstract

본 발명은 발포금속의 접합방법에 관한 것으로, 발포금속에 형성된 기공부가 납작하게 변형되도록 발포금속에 압력을 가하여 발포금속부를 제작하는 발포금속가압단계와, 발포금속부를 대상체에 접합시키는 발포금속접합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체， 이를 이용한 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 차량용 배터리 케이스
【기술분야】
본 발명은 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체， 이를 이용한 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 차량용 배터리 케이스에 관한 것으로， 보다 상세하게는 표면에 기공부가 형성된 발포금속과 대상체를 안정되게 접합시키기 위한 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체， 이를 차량용 배터리 케이스에 적용하여 차량용 배터리 케이스를 제조하는 방법과 그 제조방법에 의해 제조된 차량용 배터리 케이스에 관한 것이다.
【배경기술】
일반적으로 전기자동차에 사용되는 배터리 케이스 어셈블리는 배터리팩, 배터리 매니지먼트 시스템， 브로워， 상부 커버， 하부케이스， 구조 보강용 멤버를 포함한다.
하부케이스와 구조 보강용 멤버는 배터리팩의 하중을 지지하기 위해 스틸 소재를 프레스 성형하여 제조하고， 배터리팩의 하중이 작용하지 않는 상부 커버는 플라스틱 소재로 제조된다.
배터리팩은 하부케이스에 설치된 마운팅 브라켓에 볼팅되어 탑재되거나， 하부케이스에 형성된 칸막이 사이에 탑재된다.
한편， 발포금속은 그 내부에 수많은 기포를 가진 다공질 (Porous) 금속을 의미하며， 기공의 형태에 따라 폐포형 (Closed cell type)과 개포형 (Open cell type)으로 구분할 수 있다.
폐포형 발포금속은 기포가 서로 연결되지 않고 독립적인 형태를 가지며， 개포형 발포금속은 기포가 서로 연결된 형태를 가지고 기공율이 89~97%에 이르러 기체나 액체가 통과할 수 있고 표면적이 커서 다양한 용도로 활용되고 있다.
이러한 발포금속의 제조방법으로는 주조법과 분말법올 포함한 다양한 방법이 개시되어 있다.
주조법은 금속 수소화물이나 Ar 가스 등을 직접 금속 용탕에 주입， 교반하는 지이엠 (GEM, Gas Expansion Methods)법， 수용성 또는 가연성의 예비성형물 (Preform)을 이용하는 용탕침투법， 그 외 정밀주조법, 금속.가스 공정응고법 등으로 세분화할 수 있다. 분말법은 수산화금속 및 금속산화물의 슬러리 (Slurry)를 이용하는 중공구 (Hollow sphere)법， 금속 수소화물을 금속분말과 흔합하여 가열하는 소결법 등으로 세분화할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제 1999- 0052025 호 (1999.07.05.공개， 발명의 명칭 ： 전기자동차 배터리 케이스 장착장치)， 대한민국 등록특허공보 제 0913434 호 (2009.08.14. 등록， 발명의 명칭 ： 기공이 제어된 발포금속의 제조방법)에 개시되어 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명은 표면에 기공부가 형성된 발포금속과 대상체를 안정되게 접합시키기 위한 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체, 이를 차량용 배터리 케이스에 적용하여 차량용 배터리 케이스를 안정된 구조로 제조하는 방법과 그 제조방법에 의해 제조된 차량용 배터리 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
【기술적 해결방법】
본 발명에 따른 발포금속의 접합방법은， 발포금속에 형성된 기공부가 납작하게 변형되도록 상기 발포금속에 압력을 가하여 발포금속부를 제작하는 발포금속가압단계; 및 상기 발포금속부를 대상체에 접합시키는 발포금속접합단계 ;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발포금속가압단계는， 상기 발포금속의 일측면은 이동구와 접하고， 상기 발포금속의 타측면은 고정구와 접하도록 위치시키는 셋팅단계; 및 상기 이동구를 상기 고정구측으로 이동시키면서 상기 발포금속을 가압하는 가압변형단계；를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 셋팅단계는, 상기 발포금속을 상기 고정구에 안착시키는 고정구안착단계; 및 성형하고자하는 상기 발포금속의 표면 윤곽에 대웅되는 형상의 가압면을 가지는 상기 이동구를 상기 발포금속의 일측면에 접하도록 위치시키는 이동구셋팅단계 ;를 포함하는 것을 특징으로 한다 .
본 발명에서 상기 대상체는， 금속재를 포함하여 이루어지고， 상기 발포금속접합단계에서는， 전도성 접착제로 상기 대상체와 상기 발포금속부를 접합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발포금속체는， 상기 발포금속의 접합방법에 의해 제조되어， 상기 발포금속부와 상기 대상체가 접합된 형태를 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법은， 발포금속을 제조하는 발포금속제조단계; 상기 발포금속을 3 차원 형상으로 절단하는 발포금속절단단계; 절단시킨 상기 발포금속 조각을 가압하여， 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속부를 제작하는 발포금속변형단계; 및 상기 발포금속부를 외부케이스부의 내면부에 접합하여 고정시키는 케이스접합단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발포금속변형단계는， 상기 외부케이스부의 내면부에 대응되는 형상의 가압면을 가지는 이동구로 상기 발포금속을 가압하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 케이스접합단계는， 금속재를 포함하는 상기 외부케이스부와 상기 발포금속부를 전도성 접착제로 접합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 케이스접합단계는， 상기 발포금속부의 조각들이 상기 외부케이스부의 형상에 대웅되는 형상을 이루도록 상기 발포금속부의 조각들을 상호 접합하며 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스는， 금속재를 포함하여 이루어지고, 내부에 배터리가 탑재되는 공간부가 형성되는 외부케이스부; 발포금속을 포함하여 이루어지고, 상기 외부케이스부의 내면부에 결합되며， 상기 외부케이스부와의 접촉면에 형성된 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속부; 및 상기 외부케이스부와 상기 발포금속부를 접합시키는 접합부；를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발포금속부는， 상기 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지고, 상기 외부케이스부와 접하는 케이스접촉부; 및 상기 케이스접촉부에 비해 상기 기공부의 너비가 더 크고， 상기 배터리와 접하는 배터리접촉부；를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발포금속부는, 상기 외부케이스부와의 접촉면에서 반대측으로 갈수록 상기 기공부의 너비가 점차 확장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발포금속부는， 복수개의 조각이 상호 접합되어 상기 외부케이스부에 대응되는 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 발포금속부는, 상기 발포금속부 조각간의 접촉부에 형성되고， 상기 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속접촉부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 기공부는， 변형 전 2mm 이상 내지 15mm 이하의 너비를 가지며， 상기 발포금속부는， 상기 발포금속을 2mm 이상의 압축 변형량을 가지도록 가압하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 접합부는， 전도성 접착제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
【유리한 효과】
본 발명은 발포금속을 대상체 (예를 들어， 차량용 배터리 케이스의 외부케이스부)에 접합시킴에 있어서， 발포금속 중 대상체와의 접촉면을 가압하여 접촉면에 위치되는 기공부를 납작하게 변형시킴으로써 대상체와의 접촉면적을 확장시킬 수 있다.
이에 따라， 본 발명은 접합부 (예를 들어， 전도성 접착제)를 이용해 대상체와 발포금속부를 안정적이고 견고하게 접합시킬 수 있다.
또한， 본 발명은 차량용 배터리 케이스에 적용 시， 배터리의 사용 과정에서 발생되는 열을， 일반적인 금속에 비해 현저히 확장된 표면적을 가지는 발포금속부 내부를 통과시키면서 효율적으로 방열시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차량용 배터리 케이스에 적용 시， 배터리의 셀이 파괴되어 폭발， 화염 발생되는 경우에는 외부케이스부 내부의 과열， 과압된 기류를 발포금속부로 내부로 진입， 통과시키면서 효율적으로 완화시킬 수 있다.
또한， 본 발명은 차량용 배터리 케이스에 적용 시， 전도성 접착제를 이용해 외부케이스부와 발포금속부를 접합시킴으로쎄 접착제에 의한 성능 저하 없이 전도성， 전자파차폐성 등과 같은 금속재의 성능을 안정적으로 구현할 수 있다. 또한， 본 발명은 차량용 배터리 케이스에 적용 시， 차량의 층돌 사고 등이 발생된 경우에는 외부케이스부 외부에서 배터리로 전달되는 층격력을 스편지와 같은 다공체 구조를 가지는 발포금속부를 이용해 안정적으로 감소시킬 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1 은 본 발명의 한 구체예에 따른 광학필름을 개략적으로 나타낸 도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법을 도시한 플로우차트이다
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 고정구안착단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 이동구셋팅단계와 가압변형단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 발포금속가압단계를 거쳐 제작된 발포금속부를 도시한 도면이다. 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 발포금속접합단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법에 의해 제조된 발포금속체의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 발포금속을 압축 시험하는 과정을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 8 은 발포금속을 압축된 측면 형상을 압축 변형량에 따라 구분하여 촬상한 사진이다.
도 9 는 발포금속의 압축된 평면 형상을 압축 변형량에 따라 구분하여 촬상한 사진이다.
도 10 은 압축 과정에서 발포금속에 작용하는 웅력 분포를 압축 변형량에 따라 구분하여 도시한 도면이다.
도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속체의 접착력을 시험하는 방법을 개략적으로 도시한사시도이다.
도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속체의 접착력을 시험한 결과를 도시한 그래프이다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케 o스의 제조방법을 도시한 플로우차트이다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케 o스의 제조방법의 발포금속제조단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 15 는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케ᄋ스의 제조방법의 발포금속절단단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 16 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케 0스의 제조방법의 발포금속변형단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 17 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케ᄋ스의 제조방법을 거쳐 제조된 발포금속부의 일례를 도시한 도면이다.
도 18 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케 o 人의 제조방법의 케이스접합단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 19 는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케 o스의 제조방법의 케이스접합단계를 거쳐 하부케이스의 내면부 전체에 발포금속을 접합시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 20 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케ᄋ스를 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이다.
도 21 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케ᄋ스를 개략적으로 도시한 분해사시도이다. 【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
이하， 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체， 이를 이용한 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 차량용 배터리 케이스의 일실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한， 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자， 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로， 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 먼저， 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법을 도시한 플로우차트이고， 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 고정구안착단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 이동구셋팅단계와 가압변형단계를 설명하고자 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 발포금속가압단계를 거쳐 제작된 발포금속부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법의 발포금속접합단계를 설명하고자 도시한 도면이고， 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법에 의해 제조된 발포금속체의 일례를 도시한 도면이다. 도 7은 발포금속을 압축 시험하는 과정을 개략적으로 도시한 사시도이고， 도 8은 발포금속을 압축된 측면 형상을 압축 변형량에 따라 구분하여 촬상한 사진이다. 도 9는 발포금속의 압축된 평면 형상을 압축 변형량에 따라 구분하여 촬상한 사진이고， 도 10은 압축 과정에서 발포금속에 작용하는 웅력 분포를 압축 변형량에 따라 구분하여 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속체의 접착력을 시험하는 방법을 개략적으로 도시한 사시도이고， 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속체의 접착력을 시험한 결과를 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면， 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속의 접합방법은 발포금속가압단계 (S100)와 발포금속접합단계 (S200)를 순차적으로 거쳐 이루어진다. 발포금속 (220a)은 기공부 (220b)가 그 전반에 형성된 구조를 가짐에 따라， 발포금속 (220a)의 표면은 노출된 기공부 (220b)로 인해 오목하게 함몰된 요철 형상을 가지게 된다. 특히， 발포금속 (220a)을 절단한 경우에는 절단면에서 기공부 (220b)로 인한 요철이 보다 명확하게 형성된다.
상기와 같이 발포금속 (220a)의 표면은 기공부 (220b)의 너비 (발포금속의 표면과 직각되는 방향으로의 너비)에 해당되는 고저차 (高低差)로 불균일한 형상을 가진다.
발포금속가압단계 (S100)에서는 발포금속 (220a)의 일측면에 형성된 기공부 (220b)가 납작하게 변형되도록 발포금속 (220a)에 압력을 가한다.
이하 설명에서는, 발포금속 (220a)의 적어도 일측면에 위치되는 기공부 (220b)가 납작하게 변형된 형상을 가지는 것을 발포금속부 (220)라 한다 (도 4 참조).
본 발명의 일실시예에 따른 발포금속가압단계 (S100)는， 셋팅단계 (S110)와 가압변형단계 (S120)를 순차적으로 거쳐 이루어지고, 셋팅단계 (S110)는 고정구안착단계 (S111)와 이동구셋팅단계 (S112)를 순차적으로 거쳐 이루어진다. 도 2, 도 3을 참조하면， 셋팅단계 (S110)에서는 발포금속 (220a)의 일측면은 이동구 (40)와 접하고, 발포금속 (220a)의 타측면은 고정구 (30)와 접하도록 고정구 (30)， 이동구 (40), 발포금속 (220a)을 셋팅한다.
셋팅단계 (S110) 중 고정구안착단계 (S111)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 발포금속 (220a)을 고정구 (30) (예를 들어， 압축 기기의 베이스 등)에 안착시킨다. 다음으로， 이동구셋팅단계 (S112)에서는 도 3에 도시된 바와 같이 성형하고자하는 발포금속 (220a)의 표면 윤곽 (예를 들어, 평면， 곡면 등)에 대웅되는 형상의 가압면 (41)을 가지는 이동구 (40)를 발포금속 (220a)의 일측면 (도 3 기준 상측면)에 접하도록 위치시킨다.
다음으로， 가압변형단계 (S120)에서는 이동구 (40)를 고정구 (30)측으로 이동시키면서 발포금속 (220a)의 일측면을 가압한다.
상기와 같은 과정을 거쳐 기공부 (220b)를 납작하게 가공하면 (도 2의 두께 a > 도 4의 두께 b), 기공부 (220b)에 의해 형성된 발포금속 (220a) 표면의 고저차가 낮아지게 되고， 평탄한 표면을 이루는 부분이 점차 늘어나면서 대상체 (210)와의 접촉면적이 확장된다.
또한， 발포금속 (220a)의 일측면 (도 3 기준 상측면)에 타측 (하측)으로의 이동 가압력을 작용시키면， 일측 (상측)에 위치된 기공부 (220b)가 납작하게 찌그러지면서 타측 (하측)으로 점차 그 가압력이 전달됨에 따라， 일측면 (상측면)과 타측면 (하측면)의 압축 변형 정도가 서로 상이하다.
즉， 발포금속 (220a)의 일측면 (하측면)에 타측 (하측)으로의 이동 가압력을 작용시키면， 도 4에 도시된 바와 같이 발포금속 (220a)의 일측면 (상측면)이 정지 상태를 유지하고 있는 타측면 (하측면)에 비해 더 낮은 고저차를 가지는 평탄한 표면 형상을 가지게 된다.
발포금속접합단계 (S200)에서는 도 5에 도시된 바와 같이 기공부 (220b)가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속부 (220)의 일측면을 대상체 (210)에 접합시켜， 도 6에 도시된 바와 같이 발포금속부 (220)와 대상체 (210)가 접합된 형태의 발포금속체 (200)를 완성한다.
대상체 (210)가 금속재를 포함하여 이루어지는 경우， 전도성 접착제를 이용해 대상체 (210)와 발포금속 (220a)을 접합시키면, 접착제에 의한 성능 저하 없이 발포금속부 (220)에서 대상체 (210)에 걸쳐 연속된 전도성， 전자파차폐성 등을 구현할 수 있다.
도 7은 압축시험장비 (l]TM, Universal Testing Machine, Maker： INSTRON, Model No: 4206)를 이용해 30mm 너비의 정육각형 형상으로 절단된 발포금속 (220a) 시편을 압축 시험하는 과정을 도시한 것이다.
도 8의 (a), 도 9의 (a)는 각각 발포금속 (220a) 시편을 가압 (압축) 방향과 직각되는 방향과， 가압 방향 (도 3의 화살표 방향)과 동일한 방향에서 촬상한 것이다.
도 8의 (b), (c), (d), (e)는 발포금속 (220a) 시편을 하측으로 가압하면서 각각 ¾ , 10mm, 15讓， 20麵만큼 압축 변형된 상태를 가압 (압축) 방향과 직각되는 방향 (측방향)에서 촬상한 것이다.
도 9의 (b), (c), (d), (e)는 발포금속 (220a) 시편을 하측으로 가압하면서 각각 5mm, 10mm， 15mm, 20醒만큼 압축 변형된 상태를 가압 방향 (도 3의 화살표 방향)과 동일한 방향 (상측)에서 촬상한 것이다.
도 10의 (a) 내지 (d)는 웅력해석 프로그램 (IDEAS)을 이용하여 발포금속 (220a) 시편에 작용하는 웅력분포를 해석한 결과이다.
도 8， 도 10을 참조하면， 발포금속 (220a)의 일측면 (도 3 기준 상측면)에 타측 (하측)으로의 이동 가압력을 작용시키면， 일측 (상측)에 위치된 기공부 (220b)가 납작하게 찌그러지면서 타측 (하측)으로 점차 그 가압력이 전달되는 것을 확인할 수 있다.
즉， 발포금속 (220a)의 일측면 (상측면)에 타측 (하측)으로의 이동 가압력을 작용시키면， 발포금속 (220a)의 일측면 (상측면)이 정지 상태를 유지하고 있는 타측면 (하측면)보다 더 낮은 고저차를 가지는 평탄한 표면 형상을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 9, 도 10을 참조하면， 발포금속 (220a)의 압축 변형량이 증가할수톡 발포금속 (220a)의 일측면에 위치된 기공부 (220b)가 점차 납작해지면서 표면의 고저차가 낮아지고， 평탄한 표면을 이루는 부분이 점차 늘어나는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 원주 형상의 가압체로 발포금속부 (220)를 밀어내면서 발포금속부 (220)와 스틸 소재로 이루어진 대상체 (210)간의 접합력을 시험하는 과정을 도시한 것이다.
70mm 너비의 정사각형 단면을 가지는 발포금속 (220a) 시편에 금속 분말을 포함하는 전도성 접착제 (MP-5400) 6~7g을 도포하고， 150°C에서 15분 동안 경화시켜 발포금속부 (220)와 대상체 (210)를 접착하였다.
또한, 대상체 (210)를 고정시킨 상태에서， 가압체를 발포금속부 (220)와 대상체 (210)간의 접합면을 따라 10隱 /min의 속도로 이동시키면서 측정하였다. 도 12를 참조하면， 압축되기 이전의 발포금속 (220a) 시편은 5.756kN의 접합강도를 가지나， 발포금속 (220a) 시편을 5匪， 20醒의 압축 변형량으로 압축한 경우 각각 6.574kN, 8.705kN으로 접합강도가 보다 증가된 것을 확인할 수 있다. 다음으로， 도 13 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 차량용 배터리 케이스에 대해 설명하기로 한다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법을 도시한 플로우차트이고， 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 발포금속제조단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 발포금속절단단계를 설명하고자 도시한 도면이고， 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 발포금속변형단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법을 거쳐 제조된 발포금속부의 일례를 도시한 도면이고， 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 케이스접합단계를 설명하고자 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 케이스접합단계를 거쳐 하부케이스의 내면부 전체에 발포금속을 접합시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이고， 도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도 13을 참조하면， 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 제조방법은 발포금속제조단계 (SP100), 발포금속절단단계 (SP200), 발포금속변형단계 (SlOOa), 케이스접합단계 (S200a)를 포함한다.
발포금속제조단계 (SP100)에서는， 발포금속 (220a)을 제조한다.
발포금속 (220a)은 본 발명의 배경기술로서 기재된 발포금속 제조방법을 포함한 다양한 공지의 방법으로 제작될 수 있으며 특정한 방법으로 한정되지 않으므로， 발포금속제조단계 (SP100)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
발포금속절단단계 (SP200)에서는， 도 14에 도시된 바와 같이 차량용 배터리 케이스 (200A)보다 큰 너비나 체적을 가지는 발포금속 (220a) 패널 또는 발포금속 (220a) 덩어리를 도 15에 도시된 바와 같이 복수개의 조각으로 절단한다. 발포금속절단단계 (SP200)에서 절단된 발포금속 (220a) 조각 각각은 가로， 세로， 높이를 가지는 3차원의 입체적인 형상을 가진다.
도 16， 도 17을 참조하면， 발포금속변형단계 (SlOOa)에서는， 발포금속절단단계 (SP200)에서 절단시킨 발포금속 (220a) 조각을 일측 (상측)에서 가압하여 일측면 (상측면)의 기공부 (220b)가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속부 (220)를 제작한다.
도 16에 도시된 바와 같이 외부케이스부 (210A)의 내면부에 대응되는 형상의 가압면 (41)을 가지는 이동구 (40)로 발포금속 (220a)을 가압하면， 도 17에 도시된 바와 같이 발포금속 (220a)의 일측면을 보다 평탄하게 변형시킴과 동시에， 발포금속 (220a)을 외부케이스부 (210A)의 내면부에 대응되는 형상의 발포금속부 (220)로 성형할 수 있다.
케이스접합단계 (S200a)에서는， 도 18에 도시된 바와 같이 발포금속부 (220)의 일측면을 외부케이스부 (210A)의 내면부에 접합하여 고정시킨다.
케이스접합단계 (S200a)에서는 외부케이스부 (210A)와 발포금속부 (220)를 접합시킴과 동시에, 복수개의 발포금속부 (220) 조각을 도 18， 도 19에 도시된 바와 같이 외부케이스부 (210A)의 형상에 대웅되는 형상을 이루도록 상호 접합하며 이루어진다.
금속재를 포함하는 외부케이스부 (210A)와 발포금속부 (220)간의 접합， 발포금속부 (220) 상호간의 접합은 전도성 접착제를 이용해 이루어진다.
도 18 내지 20을 참조하면, 본 발명의 일측면에 따른 차량용 배터리 케이스 (200A)는 외부케이스부 (210A), 발포금속부 (220)， 접합부 (230)를 포함한다. . 외부케이스부 (210A)는 금속재를 포함하여 이루어지고， 내부에 배터리 (10) (예를 들어， 리튬이온 (Li-ion) 배터리)가 탑재되는 공간부가 형성된다. 외부케이스부 (210A)는 상호 분리가능하게 결합되는 하부케이스 (211)와 상부케이스 (212)를 포함하며， 하부케이스 (211)와 상부케이스 (212)를 상호 분리시킨 상태로 내부의 배터리 (10)를 용이하게 점검, 교체할 수 있다.
발포금속부 (220)는 발포금속 (220a)을 본 발명에 따른 발포금속의 접합방법의 발포금속가압단계 (S100) 또는 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 발포금속변형단계 (SlOOa)를 거쳐 제조할 수 있다.
발포금속부 (220)는 외부케이스부 (210A)의 내면부와와 접촉면에 형성된 기공부 (220b)가 납작하게 변형된 형상을 가지고， 외부케이스부 (210A)의 내면부에 결합된다.
본 발명의 일실시예에 따른 발포금속부 (220)는 도 18 내지 도 21에 도시된 바와 같이 패널 형상을 가지는 복수개의 조각을 외부케이스부 (210A)에 대웅되는 형상을 이루도록 상호 접합시킨 구조를 가진다.
도 18， 도 21을 참조하면， 발포금속부 (220)는 케이스접촉부 (221)， 배터리접촉부 (223)， 발포금속접촉부 (225)를 포함한다.
케이스접촉부 (221)는 기공부 (220b)가 납작하게 변형된 형상을 가지고， 외부케이스부 (210A)와 접한다.
배터리접촉부 (223)는 케이스접촉부 (221)에 비해 기공부 (220b)의 너비가 보다 확장된 형상을 가지고， 배터리 (10)와 접한다.
본 발명에 따른 발포금속의 접합방법의 발포금속가압단계 (S100), 또는 차량용 배터리 케이스의 제조방법의 발포금속변형단계 (SlOOa)에서 설명한 바와 같이, 발포금속 (220a)의 일측면에 타측으로의 이동 가압력을 작용시키면， 일측에 위치된 기공부 (220b)가 납작하게 찌그러지면서 타측으로 점차 그 가압력이 전달된다.
여기서， 발포금속 (220a) 중 이동 가압력을 받는 부분이 케이스접촉부 (221)에 해당되고， 정지된 상태를 유지하는 반대측 부분이 배터리접촉부 (223)에 해당된다. 발포금속부 (220)는 외부케이스부 (210A)와의 접촉면에서 반대측으로 갈수록 기공부 (220b)의 너비 (도 18 기준 좌우 너비 )가 점차 확장되는 형상을 가진다.
이에 따라， 케이스접촉부 (221)에 위치되는 기공부 (220b)는 발포금속부 (220) 중 가장 납작한 형상을 가지게 되고， 배터리접촉부 (223)의 납작 정도가 가장 작게 된다.
케이스접촉부 (221)는， 상기와 같이 납작하게 변형된 기공부 (220b)에 의해 압축 전의 발포금속 (220a)보다 평탄한 표면 형상을 가지게 되므로， 외부케이스부 (210A)와의 접촉면적을 보다 안정적으로 확보할 수 있다.
이에 따라， 접합부 (230)에 의한 외부케이스부 (210A)와 발포금속부 (220)간의 접합이 안정적이고 견고하게 이루어질 수 있다.
또한， 배터리접촉부 (223)에 위치되는 기공부 (220b)의 너비 (도 18 기준 좌우 너비 )가 케이스접촉부 (221)에 비해 확장된 형상을 가짐에 따라， 배터리 (10)측에서 발생된 열에너지나 고온의 기류가 발포금속부 (220)의 기공부 (220b), 구체적으로 배터리접촉부 (223)측의 기공부 (220b)의 내부로 용이하게 진입할 수 있다.
이에 따라， 배터리 (10)의 사용 과정에서 발생되는 열을 기공부 (220b) 내부로 진입시켜， 일반적인 금속에 비해 현저히 확장된 표면적을 가지는 발포금속부 (220) 내부를 통과시키면서 효율적으로 방열시킬 수 있다.
또한， 배터리 (10)의 샐 (Cell)이 파괴되어 전해액 (가연성 유기용매)으로 인한 폭발, 화염 발생 시， 외부케이스부 (210A) 내부의 과열， 과압된 기류가 발포금속부 (220)의 기공부 (220b), 구체적으로 배터리접촉부 (223)측의 기공부 (220b)의 내부로 안정되게 진입하게 되어 배터리 (10)의 폭발력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
발포금속접촉부 (225)는 발포금속부 (220) 조각간의 접촉부에 형성되고， 케이스접촉부 (221)와 마찬가지로 기공부 (220b)가 납작하게 변형된 형상을 가진다. 발포금속접촉부 (225)는 케이스접촉부 (221)와 마찬가지로 발포금속부 (220)간의 접촉면에 압력을 가하여 형성할 수 있다.
발포금속접촉부 (225)는 복수개의 발포금속부 (220)를 상호 접합시키는 경우에 형성되는 부분으로， 발포금속부 (220)를 외부케이스부 (210A)의 내면부 전체에 대웅되는 형상을 가지도록 일체로 제작한 경우에는 구비되지 않아도 된다.
상기와 같이 발포금속부 (220)를 제작하기 위한 발포금속 (220a)의 압축 변형량은 발포금속 (220a)의 재질， 기공부 (220b)의 크기， 발포금속 (220a)의 형상 등에 따라 다양한 실시예로 적용될 수 있다.
일반적으로 발포금속 (220a)의 기공부 (220b)는 2瞧 이상 내지 15mm 이하의 너비를 가지므로， 발포금속 (220a)의 접합 공정에 일괄적으로 적용함에 있어서는 발포금속 (220a)을 2mm 이상의 압축 변형량으로 가압하여 발포금속부 (220)를 제작하는 것이 바람직하다.
접합부 (230)는 금속 분말을 포함하는 전도성 접착제로 이루어지고， 금속재를 포함하는 외부케이스부 (210A)와 발포금속부 (220)의 케이스접촉부 (221)를 접합시킨다.
이에 따라， 접착제에 의한 성능 저하 없이 차량용 배터리 케이스 (200A)를 이루는 발포금속부 (220)와 대상체 (210) 전체에 걸쳐 전도성， 전자파차폐성 등과 같은 금속재의 성능을 안정적으로 구현할 수 있다. '
또한， 접합부 (230)로 발포금속부 (220)와 외부케이스부 (210A)를 견고하게 접합， 고정시킬 수 있어， 차량의 층돌 사고 시 외부케이스부 (210A) 외부에서 배터리 (10)로 전달되는 충격력을 스편지와 같은 다공체 구조를 가지는 발포금속부 (220)를 이용해 안정적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나， 이는 예시적인 것에 불과하며， 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
발포금속에 형성된 기공부가 납작하게 변형되도록 상기 발포금속에 압력을 가하여 발포금속부를 제작하는 발포금속가압단계 ; 및
상기 발포금속부를 대상체에 접합시키는 발포금속접합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포금속의 접합방법 .
【청구항 2]
제 1항에 있어서，
상기 발포금속가압단계는， 상기 발포금속의 일측면은 이동구와 접하고, 상기 발포금속의 타측면은 고정구와 접하도록 위치시키는 셋팅단계; 및
상기 이동구를 상기 고정구측으로 이동시키면서 상기 발포금속을 가압하는 가압변형단계；를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포금속의 접합방법 .
【청구항 3】
제 2항에 있어서,
상기 셋팅단계는， 상기 발포금속을 상기 고정구에 안착시키는 고정구안착단계; 및
성형하고자하는 상기 발포금속의 표면 윤곽에 대웅되는 형상의 가압면을 가지는 상기 이동구를 상기 발포금속의 일측면에 접하도록 위치시키는 이동구셋팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포금속의 접합방법.
【청구항 4]
제 1항에 있어서，
상기 대상체는， 금속재를 포함하여 이루어지고，
상기 발포금속접합단계에서는， 전도성 접착제로 상기 대상체와 상기 발포금속부를 접합시키는 것을 특징으로 하는 발포금속의 접합방법.
【청구항 5]
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 발포금속의 접합방법에 의해 제조되어， 상기 발포금속부와 상기 대상체가 접합된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 발포금속체 .
【청구항 6] 발포금속을 제조하는 발포금속제조단계;
상기 발포금속을 3차원 형상으로 절단하는 발포금속절단단계 ;
절단시킨 상기 발포금속 조각을 가압하여, 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속부를 제작하는 발포금속변형단계; 및
상기 발포금속부를 외부케이스부의 내면부에 접합하여 고정시키는 케이스접합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스의 제조방법.
【청구항 7】
제 6항에 있어서，
상기 발포금속변형단계는， 상기 외부케이스부의 내면부에 대웅되는 형상의 가압면을 가지는 이동구로 상기 발포금속을 가압하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스의 제조방법.
【청구항 8]
제 6항에 있어서，
상기 케이스접합단계는， 금속재를 포함하는 상기 외부케이스부와 상기 발포금속부를 전도성 접착제로 접합시키는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스의 제조방법 .
【청구항 9】
제 6항에 있어서，
ᅳ 상기 케이스접합단계는, 상기 발포금속부의 조각들이 상기 외부케이스부의 형상에 대응되는 형상을 이루도록 상기 발포금속부의 조각들을 상호 접합하며 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스의 제조방법.
【청구항 10]
금속재를 포함하여 이루어지고， 내부에 배터리가 탑재되는 공간부가 형성되는 외부케이스부;
발포금속을 포함하여 이루어지고， 상기 외부케이스부의 내면부에 결합되며， 상기 외부케이스부와의 접촉면에 형성된 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속부; 및
상기 외부케이스부와 상기 발포금속부를 접합시키는 접합부；를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
【청구항 11】
제 10항에 있어서，
상기 발포금속부는， 상기 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지고， 상기 외부케이스부와 접하는 케이스접촉부; 및
상기 케이스접촉부에 비해 상기 기공부의 너비가 더 크고， 상기 배터리와 접하는 배터리접촉부；를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
【청구항 12]
제 11항에 있어서，
상기 발포금속부는， 상기 외부케이스부와의 접촉면에서 반대측으로 갈수록 상기 기공부의 너비가 점차 확장되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
【청구항 13]
제 11항에 있어서，
상기 발포금속부는 , 복수개의 조각이 상호 접합되어 상기 외부케이스부에 대웅되는 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
【청구항 14】
제 13항에 있어서，
상기 발포금속부는， 상기 발포금속부 조각간의 접촉부에 형성되고, 상기 기공부가 납작하게 변형된 형상을 가지는 발포금속접촉부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
[청구항 15】
제 10항에 있어서,
상기 기공부는， 변형 전 2隱 이상 내지 15隱 이하의 너비를 가지며， 상기 발포금속부는， 상기 발포금속을 2mm 이상의 압축 변형량을 가지도톡 가압하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케아스. 【청구항 16】
제 10항에 있어서，
상기 접합부는， 전도성 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
PCT/KR2013/010128 2012-11-16 2013-11-08 발포금속의 접합방법과 이에 의해 제조된 발포금속체, 이를 이용한 차량용 배터리 케이스의 제조방법 및 차량용 배터리 케이스 WO2014077550A1 (ko)

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