WO2021215625A1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
WO2021215625A1
WO2021215625A1 PCT/KR2021/000996 KR2021000996W WO2021215625A1 WO 2021215625 A1 WO2021215625 A1 WO 2021215625A1 KR 2021000996 W KR2021000996 W KR 2021000996W WO 2021215625 A1 WO2021215625 A1 WO 2021215625A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
battery cell
protrusion
battery module
frame
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/000996
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최종화
성준엽
박명기
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202180007432.3A priority Critical patent/CN114846680A/zh
Priority to JP2022539033A priority patent/JP7436118B2/ja
Priority to US17/790,424 priority patent/US20230037763A1/en
Priority to EP21793725.9A priority patent/EP4087035A4/en
Publication of WO2021215625A1 publication Critical patent/WO2021215625A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module with improved rigidity and a battery pack including the same.
  • secondary batteries are of great interest not only as mobile devices such as mobile phones, digital cameras, notebooks, and wearable devices, but also as energy sources for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles.
  • the mid-to-large-sized battery module be manufactured as small as possible in size and weight, a prismatic battery, a pouch-type battery, etc. that can be stacked with a high degree of integration and have a small weight to capacity are mainly used as battery cells of the medium and large-sized battery module.
  • the battery module in order to protect the battery cell stack from external impact, heat, or vibration, the front and rear are opened may include a frame member for accommodating the battery cell stack in the internal space.
  • the rigidity of the frame member needs to be increased to withstand the weight of the plurality of battery cells.
  • An object of the present invention is to provide a battery module having improved rigidity of a frame member and a battery pack including the same.
  • a battery module includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a bus bar frame respectively connected to the front and rear surfaces of the battery cell stack; and a frame member accommodating the battery cell stack to which the bus bar frame is mounted, wherein at least two step areas are formed on one side of the bottom of the frame member, and the at least two step areas are the battery cells. They are spaced apart in the same direction as the stacking direction, and the bus bar frame includes a support portion positioned to correspond to the step area.
  • a protrusion extending toward the stepped region may be formed at an end of the battery cell, and a support portion of the bus bar frame may be positioned between the protrusion and the stepped region.
  • the support portion extends from the bus bar frame in a direction perpendicular to the stacking direction of the battery cells, the support portion is formed with a plurality of step portions corresponding to the plurality of step areas, and the plurality of step portions are stacked of the battery cells. It may be formed spaced apart along the direction.
  • the support part may include a first surface in contact with a side surface of the protrusion and a second surface in contact with a lower surface of the protrusion.
  • the step region may be concave to correspond to the first surface and the second surface.
  • the support portion may include a step portion mounted to the step region and a support portion positioned between adjacent step portions, and the support portion and the step portion may form a wave shape.
  • a thickness of the battery cell may be greater than a thickness of the protrusion.
  • the stepped region may include a first stepped region and a second stepped region, and a distance between the first stepped region and the second stepped region may correspond to a difference between a thickness of the battery cell and a thickness of the protrusion.
  • a lower surface of the frame member may include a first portion and a second portion, and the stepped region may correspond to the first portion, and the first portion may have a thinner thickness than the second portion.
  • the frame member may include a lower frame that covers the lower and both sides of the battery cell stack, and an upper plate that covers the upper surface of the battery cell stack.
  • the plurality of stepped regions may be formed on one side of the lower frame, and one stepped portion extending long along the stacking direction of the battery cells may be formed on the other side of the lower frame.
  • a protrusion to which a cooling port is coupled may be formed at both ends of one stepped portion extending long in the stacking direction of the battery cells.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module described above.
  • the rigidity of the frame member can be secured by forming a plurality of step areas in the large-area module and mounting the bus bar frame at positions of the plurality of step areas.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which components constituting the battery module of FIG. 1 are combined.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a bus bar frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a part of a cross-section taken along the yz plane of FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a lower frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the cutting line a-a' of FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the xy plane of FIG. 2 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along a cutting line b-b' with respect to area A of FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a perspective view showing a lower frame according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a bus bar frame in a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 12 is a view showing a lower frame in a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the xy plane of a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the cutting line c-c' with respect to the region B of FIG. 13 .
  • planar it means when the target part is viewed from above, and "in cross-section” means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which components constituting the battery module of FIG. 1 are combined.
  • 3 is a perspective view illustrating a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 100 includes a battery cell stack 120 in which a plurality of battery cells 110 are stacked in one direction, and a battery cell stack 120 .
  • a frame member 200 for accommodating a, an end plate 230 covering the front and rear surfaces of the battery cell stack, and a bus bar frame 400 formed between the front and rear surfaces of the end plate 230 and the battery cell stack 120 ) may include.
  • the frame member 200 may include a lower frame 210 covering the lower and both sides of the battery cell stack 120 , and an upper plate 220 covering the upper surface of the battery cell stack 120 .
  • the battery module 100 according to the present embodiment may further include a heat sink 300 formed under the lower frame 210 to cool the battery cell stack 120 .
  • the heat sink 300 formed on the lower surface of the lower frame 210 may be omitted if necessary.
  • the shapes of the lower frame 210 and the upper plate 220 are not limited thereto, and other shapes such as an L-shaped frame or a mono frame covering the remaining four surfaces except for the front and rear surfaces of the battery cell stack 120 . frame can be replaced.
  • the battery cell 110 in the battery cell stack 120 , a plurality of battery cells 110 are stacked in one direction, and the battery cell 110 is preferably a pouch-type battery cell.
  • the battery cell 110 according to an embodiment has a structure in which two electrode leads 115 face each other and protrude from both ends of the battery body 113 , respectively.
  • the battery cell 110 may be manufactured in the form of a pouch in which an electrode assembly (not shown) is accommodated in the battery case 117 including the battery body 113 .
  • the battery cell 110 includes a connection part 119 that is a region extending along the edge, and at an end of the connection part 119, a protrusion 110p of the battery cell 110 called a bat-ear. can be formed.
  • the protrusion 110p may be formed on at least one of both ends of the connecting unit 119 and may protrude in a direction perpendicular to the extending direction of the connecting unit 119 .
  • the protrusion 110p may be caught in a stepped region formed on one side of the lower frame, which will be described later, to prevent the battery cell 110 from flowing to an external shock.
  • the battery cell 110 is a pouch-type battery cell, and the thickness of the battery body 113 may be greater than the thickness of the protrusion 110p.
  • the rigidity of the frame member 200 may be increased through structural features of the bus bar frame 400 and the frame member 200 . Because, in the prior art, the weight of the battery cell stack 120 mounted on the lower frame 210 was not large, but recently, the battery module 100 has more battery cells than the conventional battery module to form a large-area module. It is necessary to mount a battery cell stack including a battery in one battery module. Here, in the case of a large-area module, the horizontal length of the battery module becomes relatively long. The length in the horizontal direction of the battery module may mean a length in a direction in which the battery cells are stacked.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a bus bar frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a part of a cross-section taken along the yz plane of FIG. 2 .
  • the bus bar frame 400 includes a main frame 400M covering the front and rear surfaces of the battery cell stack 120 of FIG. 1 , and the main frame 400M from the lower portion. It includes a protruding extended support portion (400L).
  • the support part 400L may have, for example, an L-shape extending from the bus bar frame 400 in a direction in which the battery cell stack 120 is positioned.
  • the support part 400L may be formed to extend in the longitudinal direction (x-axis direction) of the bus bar frame 400 under the bus bar frame 400 .
  • the support portion 400L may be formed integrally with the bus bar frame 400 or may be separately manufactured and attached to the lower portion of the bus bar frame 400 .
  • the support part 400L may have a shape surrounding at least one region of the protrusions 110p formed in the battery cell 110 .
  • the support part 400L may have a shape surrounding at least one region of the plurality of protrusions 110p positioned as the plurality of battery cells 110 are stacked, respectively.
  • the support part 400L according to the present embodiment extends in the stacking direction of the battery cell stack 120 , and may have a shape in which a step is partially formed according to the shape of the protrusion 110p of the battery cell 110 .
  • the support part 400L may include a support part 401L and a step part 402L formed between the support parts 401L adjacent to each other.
  • the support portion 401L may be in contact with a side surface of the protrusion 110p, and the stepped portion 402L may be in contact with a lower portion of the protrusion 110p.
  • the side surface of the protrusion 110p according to the present embodiment is partially cut and may have a concave shape when viewed in cross-section, and the L-shaped portion of the support portion 400L may correspond to the concave shape.
  • the support portion 401L and the stepped portion 402L may be formed in a shape corresponding to the shape of the protrusion 110p.
  • the support portion 401L may have a shape corresponding to both sides of the protrusion 110p
  • the stepped portion 402L may have a shape corresponding to the shape of the lower portion of the protrusion 110p.
  • the support portion 401L and the step portion 402L may be formed to have a length corresponding to the shape of the protrusion portion 110p.
  • the support portion 401L may be formed to have a length corresponding to both sides of the protrusion 110p
  • the stepped portion 402L may be formed to have a length corresponding to the shape of the lower portion of the protrusion 110p.
  • the support portion 401L and the step portion 402L may form a wave shape.
  • the support portion 401L and the step portion 402L of the support portion 400L can cover both the side surface and the lower surface of the protrusion 110p, and the battery cell 110 in which the protrusion 110p is not formed.
  • An empty space between the 113 and the lower frame 210 corresponding to the bottom of the frame member 200 may be reduced.
  • the protrusion 110p formed in the battery cell 110 may be effectively protected from external impact.
  • insulation performance with respect to the protrusion 100p formed in the battery cell 110 may be effectively secured.
  • the rigidity of the module frame 200 may be further secured.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a lower frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the cutting line a-a' of FIG. 6 .
  • 8 is a cross-sectional view taken along the xy plane of FIG. 2 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along a cutting line b-b' with respect to area A of FIG. 8 .
  • the lower frame 210 includes a side portion 210a covering the side surface of the battery cell stack 120 , and a bottom portion covering the lower surface of the battery cell stack 120 .
  • the first side portion 210c that covers the support portion 400L of the bus bar frame 400 positioned on the front of the battery cell stack 120, and the battery cell stack 120 is located on the rear side and a second side portion 210d that covers a support portion (not shown) of the bus bar frame 400 .
  • the lower surface of the lower frame 210 includes a bottom portion 210b, a first side portion 210c, and a second side portion 210d, wherein at least one of the first side portion 210c and the second side portion 210d is It may be formed to be thinner than the thickness of the bottom portion 210b.
  • the first side portion 210c and the second side portion 210d may have different shapes.
  • a cooling port (not shown) for allowing the refrigerant inside the heat sink 300 to flow out of the heat sink. city) may be formed on the second side portion 210d.
  • the second side portion 210d has both ends extending along the longitudinal direction (y-axis direction) of the battery module 100 so that the cooling port (not shown) can be formed in the battery module 100 .
  • a step may be formed at a portion where the second side portion 210d contacts the bottom portion 210b.
  • the step formed in the second side portion 210d may be formed to be long in the x-axis direction. Accordingly, the second side portion 210d may be easily coupled to the cooling port, and the processing process may also be simplified.
  • At least two stepped regions 215 are formed on the first side portion 210c, and a protruding region 216 is formed between the two stepped regions 215. have.
  • the stepped region 215 and the protruding region 216 may be alternately disposed in the same direction as the direction in which the battery cells are stacked.
  • the stepped region 215 and the protruding region 216 may be formed in a shape corresponding to the support portion 400L of the bus bar frame 400 .
  • the step region 215 may be formed in a shape corresponding to the support portion 401L and the step portion 402L of the support portion 400L, and the protruding area 216 is adjacent to the support portion 400L of the support portion 400L. It may be formed in a shape corresponding to the protruding portion located between the 401L. Accordingly, the step region 215 may be concavely formed to correspond to the support portion 401L and the step portion 402L of the support portion 400L.
  • the width w1 of the step region 215 may have a length corresponding to the width of the protrusion 110p of the battery cell 110 and/or the width of the step 402L of the support portion 400L.
  • the width w2 of the protruding area 216 may correspond to a length at which the two stepped areas 215 are spaced apart from each other.
  • the width w2 of the protruding region 216 may correspond to a difference between the thickness of the battery body 113 of the battery cell 110 and the thickness of the protruding portion 110p.
  • the height h2 of the step region 215 may have a length corresponding to the length h1 of the first side portion 210c excluding the length of the protrusion 110p of the battery cell 110 . Also, the height h2 of the step region 215 may have a length corresponding to the length h1 of the first side portion 210c excluding the length of the support portion 401L of the support portion 400L. In this case, the height of the first side portion 210c may be the same as the height of the central portion 210b or may be greater than the height h2 of the step region 215 even if it is smaller than the height of the bottom portion 210b.
  • the support portion 400L of the bus bar frame 400 surrounds the protrusion 110P of the battery cell 110 and the lower portion of the battery body 113 to protect and protect the protrusion 110p of the battery cell 110 .
  • Insulation performance can be secured.
  • a space in which the thermal conductive resin or the bottom 210b may be located may be additionally secured in the first side portion 210c, thereby increasing the rigidity of the lower frame 210 .
  • FIG. 10 is a perspective view showing a lower frame according to another embodiment of the present invention.
  • the same contents as those described above among the configuration of the battery module 100 will be omitted, and the second side portion 210d of the lower frame 210 will be mainly described.
  • the second side portion 210d of the lower frame 210 may have the same shape as the first side portion 210c.
  • the support part (not shown) of the bus bar frame 400 positioned on the rear surface of the battery cell stack 110 and the support part 400L of the bus bar frame 400 positioned on the front surface of the battery cell stack 110 . ) can be formed in the same shape as Accordingly, in the lower frame 210, the space in which the thermal conductive resin secured through the first side part 210c and the second side part 210d or the bottom part 210b can be located can be further expanded, so that the lower frame The rigidity of 210 may be higher.
  • bus bar frame 400 and the lower frame 210 included in the battery module 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail in comparison with the comparative example.
  • 11 is a diagram illustrating a bus bar frame in a battery module according to a comparative example.
  • 12 is a view showing a lower frame in a battery module according to a comparative example.
  • 13 is a cross-sectional view taken along the xy plane of a battery module according to a comparative example.
  • 14 is a cross-sectional view taken along the cutting line c-c' with respect to the region B of FIG. 13 .
  • the battery module 10 includes a battery cell stack 12 and a battery cell stack 12 in which a plurality of battery cells 11 are stacked in one direction.
  • the lower frame 21 for accommodating, the upper plate (not shown) covering the upper surface of the battery cell stack, the end plate 23 and the end plate 23 covering the front and rear surfaces of the battery cell stack, and the battery cell stack and a bus bar frame (40) formed between the front and rear surfaces of (12).
  • the lower frame 21 according to the comparative example includes a central portion 21b, a first side portion 21c and a second side portion 21d. A region 21d is formed to be thinner than the thickness of the bottom portion 21b to form a step region.
  • an empty space 21p positioned between the two protrusions 11p is formed.
  • the empty space 21p is formed as the lower portion of the battery body 13 and the support portion 40L are spaced apart from each other due to the length of the protrusion 11p. That is, in the battery module 10 according to the comparative example, the support part 40L comes in contact with only the lower surface of the protrusion part 11p, and protection of the protrusion part 11p by the support part 40L is insufficiently performed.
  • the lower frame 21 cannot be formed to extend into the empty space 21p due to the support portion 40L, so that the entire area of the first side portion 21c and the second side portion 21d is the bottom portion 21b. is formed thinner than the thickness of the lower frame 21 is lowered. Therefore, the battery module 10 according to the comparative example includes a lower frame with low rigidity, and it is difficult for the battery module 10 to form a large-area module.
  • the battery module according to the embodiments described in FIGS. 1 to 10 increases the rigidity of the lower frame 210 while securing the protection and insulation performance of the protrusion 110p of the battery cell 110 as described above. can have an effect.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 연결된 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임이 장착된 상기 전지셀 적층체를 수용하는 프레임 부재를 포함하고, 상기 프레임 부재의 바닥부 일측은 적어도 두 개의 단차 영역이 형성되어 있고, 상기 적어도 두 개의 단차 영역은 상기 전지셀이 적층되어 있는 방향과 같은 방향으로 이격되어 있으며, 상기 버스바 프레임은 상기 단차 영역에 대응하도록 위치하는 받침부를 포함한다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2020년 04월 24일자 한국 특허 출원 제10-2020-0049877호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 강성이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것일 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 전지셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 프레임 부재를 포함할 수 있다. 또한, 전지 모듈은 다수의 전지셀이 프레임 부재 내부에 장착되기 위해, 프레임 부재의 강성이 다수의 전지셀의 중량을 견딜 수 있도록 높아질 필요가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 프레임 부재의 강성이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 연결된 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임이 장착된 상기 전지셀 적층체를 수용하는 프레임 부재를 포함하고, 상기 프레임 부재의 바닥부 일측은 적어도 두 개의 단차 영역이 형성되어 있고, 상기 적어도 두 개의 단차 영역은 상기 전지셀이 적층되어 있는 방향과 같은 방향으로 이격되어 있으며, 상기 버스바 프레임은 상기 단차 영역에 대응하도록 위치하는 받침부를 포함한다.
상기 전지셀의 단부에 상기 단차 영역을 향해 연장되는 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부와 상기 단차 영역 사이에 상기 버스바 프레임의 받침부가 위치할 수 있다.
상기 받침부는 상기 버스바 프레임으로부터 상기 전지셀의 적층 방향에 수직한 방향으로 연장되고, 상기 받침부는 상기 복수의 단차 영역에 대응하는 복수의 단차부가 형성되며, 상기 복수의 단차부는 상기 전지셀의 적층 방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다.
상기 받침부는 상기 돌출부의 측면과 접하는 제1 면 및 상기 돌출부의 하면과 접하는 제2 면을 포함할 수 있다.
상기 단차 영역은 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대응되도록 오목하게 형성될 수 있다.
상기 받침부는 상기 단차 영역에 장착되는 단차부와, 서로 이웃하는 단차부 사이에 위치하는 지지부를 포함하고, 상기 지지부와 상기 단차부는 물결 모양을 형성할 수 있다.
상기 전지셀의 두께가 상기 돌출부의 두께보다 클 수 있다.
상기 단차 영역은 제1 단차 영역과 제2 단차 영역을 포함하되, 상기 제1 단차 영역과 상기 제2 단차 영역 사이의 거리는 상기 전지셀의 두께와 상기 돌출부의 두께의 차이와 대응될 수 있다.
상기 프레임 부재의 하면은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 단차 영역은 상기 제1 부분과 대응되되, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 비해 두께가 얇을 수 있다.
상기 프레임 부재는 상기 전지셀 적층체의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임과, 상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 하부 프레임의 일측에 상기 복수의 단차 영역이 형성되고, 상기 하부 프레임의 다른 일측에는 상기 전지셀의 적층 방향을 따라 길게 뻗는 하나의 단차부가 형성될 수 있다.
상기 전지셀의 적층 방향을 따라 길게 뻗는 하나의 단차부 양단에는 냉각 포트가 결합되는 돌출부가 각각 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, 버스바 프레임의 받침부가 장착되는 프레임 부재 영역에 복수의 단차 영역을 형성함으로써, 전지셀의 돌출부를 보호하면서 절연 성능을 확보하고, 열전도성 수지의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 대면적 모듈에서 상기 단차 영역을 복수개로 형성하고, 복수의 단차 영역 위치에 버스바 프레임이 장착되도록 함으로써, 프레임 부재의 강성도 확보할 수 있다.
본 출원의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 2의 yz평면을 따라 자른 단면 중 일부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 절단선 a-a'를 따라 자른 단면도이다.
도 8은 도 2의 xy평면을 따라 자른 단면도이다.
도 9은 도 8의 A영역에 대해 절단선 b-b'를 따라 자른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 11은 비교예에 따른 전지 모듈에서 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 12는 비교예에 따른 전지 모듈에서 하부 프레임을 나타내는 도면이다.
도 13은 비교예에 따른 전지 모듈의 xy 평면을 따라 자른 단면도이다.
도 14는 도 13의 B영역에 대해 절단선 c-c'를 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 출원의 여러 실시예들에 대하여 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 출원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 출원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 출원이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 출원의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 모듈의 전후면 중 전면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 후면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파우치형 전지를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체(120)를 수용하는 프레임 부재(200), 전지셀 적층체의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(230) 및 엔드 플레이트(230)와 전지셀 적층체(120)의 전후면 사이에 형성된 버스바 프레임(400)을 포함할 수 있다. 프레임 부재(200)는 전지셀 적층체(120)의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임(210)과, 전지셀 적층체(120)의 상면을 덮는 상부 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 하부 프레임(210)의 아래 형성되어 전지셀 적층체(120)를 냉각시키는 히트 싱크(300)를 더 포함할 수 있다.
다만, 하부 프레임(210)의 하면에 형성된 히트 싱크(300)는 필요에 따라 생략될 수 있다. 또한, 하부 프레임(210) 및 상부 플레이트(220)의 형상은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 전지셀 적층체(120)의 전후면을 제외하고 나머지 4면을 덮는 모노 프레임과 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 전지셀 적층체(120)는 복수의 전지셀(110)이 일방향으로 적층되어 있고, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 일 실시예에 따른 전지셀(110)은 두개의 전극 리드(115)가 서로 대향하여 전지 본체(113)의 양측 단부에 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 또한, 전지셀(110)은 전극 조립체(미도시)가 전지 본체(113)를 포함하는 전지 케이스(117)에 수납되어 파우치형으로 제조될 수 있다.
또한, 전지셀(110)은 테두리를 따라 길게 뻗어 있는 영역인 연결부(119)를 포함하고, 연결부(119)의 단부에는 배트 이어(bat-ear)라 불리는 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다. 돌출부(110p)는 연결부(119)의 양 단부 중 적어도 하나에 형성될 수 있고, 연결부(119)가 뻗는 방향에 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 돌출부(110p)는 후술하는 하부 프레임의 일측에 형성된 단차 영역에 걸려, 전지셀(110)이 외부 충격에 유동하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀로서, 전지 본체(113)의 두께가 돌출부(110p)의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 전지셀(110)의 돌출부(110p)와 관련하여, 버스바 프레임(400)과 프레임 부재(200)의 구조적 특징을 통해 프레임 부재(200)의 강성을 높일 수 있다. 왜냐하면, 종래에는 하부 프레임(210)에 장착되는 전지셀 적층체(120)의 중량이 크지 않았으나, 최근 들어 전지 모듈(100)이 대면적 모듈을 형성하기 위해 기존의 전지 모듈에 비해 보다 많은 전지셀을 포함한 전지셀 적층체를 하나의 전지 모듈 내에 장착할 필요가 있다. 여기서, 대면적 모듈의 경우, 전지 모듈의 수평 방향 길이가 상대적으로 길어지게 된다. 전지 모듈의 수평 방향의 길이란, 전지셀이 적층된 방향으로의 길이를 의미할 수 있다.
이에 따라, 종래와 달리 전지셀 적층체(120)의 중량에 대한 이슈가 발생하였다. 이는, 대면적 모듈은 하나의 전지 모듈(100) 내에 전지셀(110)이 보다 많이 적층됨에 따라, 프레임 부재(200)의 가운데 부분이 취약해지기 때문이다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 대면적 전지 모듈에 적용될 수 있도록 강성을 높아진 버스바 프레임(300) 및 프레임 부재(200)를 포함하는 전지 모듈(100)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임을 나타내는 사시도이다. 도 5는 도 2의 yz평면을 따라 자른 단면 중 일부를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 버스바 프레임(400)은 도 1의 전지셀 적층체(120)의 전후면을 덮는 메인 프레임(400M)과, 메인 프레임(400M) 하부에서 돌출 연장된 받침부(400L)를 포함한다. 받침부(400L)는 일 예로, 버스바 프레임(400)으로부터 전지셀 적층체(120)가 위치하는 방향으로 연장되는 L자 형상을 가질 수 있다. 또한, 받침부(400L)는 버스바 프레임(400)의 하부에 버스바 프레임(400)의 길이 방향(x축 방향)으로 연장되어 형성될 수 있다. 받침부(400L)는 버스바 프레임(400)과 일체로 형성되거나, 별도로 제조되어 버스바 프레임(400)의 하부에 부착될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 받침부(400L)는 전지셀(110)에 형성된 돌출부(110p) 중 적어도 일 영역을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 받침부(400L)는 복수의 전지셀(110)이 적층됨에 따라 위치하는 복수의 돌출부(110p)의 적어도 일 영역을 각각 감싸는 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 받침부(400L)는 전지셀 적층체(120)의 적층 방향으로 연장되되, 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 형상에 따라 부분적으로 단차가 형성된 형상을 가질 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 받침부(400L)는 도 4에 도시한 바와 같이, 지지부(401L)와, 서로 이웃하는 지지부(401L) 사이에 형성된 단차부(402L)를 포함할 수 있다. 지지부(401L)는 돌출부(110p)의 측면과 접하고, 단차부(402L)는 돌출부(110p)의 하부와 접할 수 있다. 본 실시예에 따른 돌출부(110p)의 측면은 일부 절개되어 단면상 보았을 때 오목한 형상을 가질 수 있고, 이러한 오목한 형상에 받침부(400L)의 L자형 부분이 대응할 수 있다.
지지부(401L) 및 단차부(402L)는 돌출부(110p)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 지지부(401L)는 돌출부(110p)의 양 측면에 대응되도록 하는 형상을 가질 수 있고, 단차부(402L)는 돌출부(110p)의 하부의 형상에 대응되도록 하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 지지부(401L) 및 단차부(402L)는 돌출부(110p)의 형상에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 특히, 지지부(401L)는 돌출부(110p)의 양 측면에 대응되는 길이로 형성될 수 있고, 단차부(402L)는 돌출부(110p)의 하부의 형상에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 지지부(401L)와 단차부(402L)는 물결 모양을 형성할 수 있다.
이에 따라, 받침부(400L)의 지지부(401L) 및 단차부(402L)가 돌출부(110p)의 측면 및 하면을 모두 감쌀 수 있어, 돌출부(110p)가 형성되지 않은 전지셀(110)의 전지 본체(113)와 프레임 부재(200)의 바닥부에 해당하는 하부 프레임(210) 사이의 빈 공간이 줄어들 수 있다. 또한, 전지셀(110)에 형성된 돌출부(110p)가 외부 충격으로부터 효과적으로 보호될 수 있다. 또한, 전지셀(110)에 형성된 돌출부(100p)에 대한 절연 성능이 효과적으로 확보될 수 있다. 또한, 받침부(400L)에 포함된 지지부(401L)가 전지셀(110)에 형성된 돌출부(110p)를 지지함에 따라, 모듈 프레임(200)의 강성이 보다 확보될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 절단선 a-a'를 따라 자른 단면도이다. 도 8은 도 2의 xy평면을 따라 자른 단면도이다. 도 9은 도 8의 A영역에 대해 절단선 b-b'를 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 2, 및 도 6을 참조하면, 하부 프레임(210)은 전지셀 적층체(120)의 측면을 커버하는 측면부(210a), 전지셀 적층체(120)의 하면을 커버하는 바닥부(210b), 전지셀 적층체(120)의 전면에 위치하는 버스바 프레임(400)의 받침부(400L)를 커버하는 제1 측부(210c), 및 전지셀 적층체(120)의 후면에 위치하는 버스바 프레임(400)의 받침부(미도시)를 커버하는 제2 측부(210d)를 포함한다. 특히, 하부 프레임(210)의 하면은 바닥부(210b), 제1 측부(210c) 및 제2 측부(210d)를 포함하되, 제1 측부(210c) 및 제2 측부(210d)의 적어도 하나는 바닥부(210b)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
여기서, 제1 측부(210c) 및 제2 측부(210d)는 다른 형상으로 구성될 수 있다. 일 예로, 도 1 및 도 5를 참조하면, 하부 프레임(210)의 하면에 히트 싱크(300)가 형성됨에 따라, 히트 싱크(300) 내부의 냉매가 히트 싱크 외부로 유출되도록 하는 냉각 포트(미도시)가 제2 측부(210d)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 측부(210d)는 상기 냉각 포트(미도시)가 전지 모듈(100)에 형성될 수 있도록 양 단부가 전지 모듈(100)의 길이 방향(y축 방향)을 따라 연장된 돌출부를 가질 수 있다. 이 때, 제2 측부(210d)는 냉각 포트(미도시)가 형성되는 점을 고려하여, 제2 측부(210d)가 바닥부(210b)와 접하는 부분에서 단차가 형성될 수 있다. 제2 측부(210d)에서 형성된 단차는 x축 방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2 측부(210d)는 냉각 포트와의 결합이 용이해지고, 가공 공정 또한 간이해질 수 있다.
도 1, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 제1 측부(210c)는 적어도 두개의 단차 영역(215)이 형성되어 있고, 두개의 단차 영역(215) 사이에는 돌출 영역(216)이 형성되어 있다. 단차 영역(215) 및 돌출 영역(216)은 전지셀이 적층되어 있는 방향과 동일한 방향으로 번갈아 배치될 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 단차 영역(215) 및 돌출 영역(216)은 버스바 프레임(400)의 받침부(400L)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 단차 영역(215)은 받침부(400L)의 지지부(401L) 및 단차부(402L)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있고, 돌출 영역(216)은 받침부(400L)의 서로 이웃하는 지지부(401L) 사이에 위치한 돌출 부분과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 단차 영역(215)은 받침부(400L)의 지지부(401L) 및 단차부(402L)에 대응되도록 오목하게 형성될 수 있다.
또한, 단차 영역(215)의 폭(w1)은 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 폭 및/또는 받침부(400L)의 단차부(402L)의 폭과 대응되는 길이를 가질 수 있다. 또한, 돌출 영역(216)의 폭(w2)은 두 개의 단차 영역(215)이 서로 이격되어 있는 길이와 대응될 수 있다. 특히, 돌출 영역(216)의 폭(w2)은 전지셀(110)의 전지 본체(113)의 두께와 돌출부(110p)의 두께 사이의 차이와 대응될 수 있다.
또한, 단차 영역(215)의 높이(h2)는 제1 측부(210c)의 높이(h1)에서 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 길이를 제외한 길이와 대응되는 길이를 가질 수 있다. 또한, 단차 영역(215)의 높이(h2)는 제1 측부(210c)의 높이(h1)에서 받침부(400L)의 지지부(401L)의 길이를 제외한 길이와 대응되는 길이를 가질 수 있다. 이 때, 제1 측부(210c)의 높이는 중심부(210b)와 높이가 동일하거나, 바닥부(210b)의 높이보다 작더라도 단차 영역(215)의 높이(h2)보다는 클 수 있다.
이에 따라, 버스바 프레임(400)의 받침부(400L)는 전지셀(110)의 돌출부(110P) 및 전지 본체(113)의 하부를 감싸서, 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 보호 및 절연 성능이 확보될 수 있다. 이와 더불어, 하부 프레임(210)은 제1 측부(210c)에서 열전도성 수지 또는 바닥부(210b)가 위치할 수 있는 공간이 추가적으로 확보될 수 있어, 하부 프레임(210)의 강성을 높일 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부 프레임을 나타내는 사시도이다. 도 10의 실시예 관련하여, 전지 모듈(100)의 구성 중 전술한 내용과 동일한 내용은 생략하며, 하부 프레임(210)의 제2 측부(210d)를 중점적으로 설명하고자 한다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 하부 프레임(210)의 제2 측부(210d)는 제1 측부(210c)와 동일한 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 전지셀 적층체(110)의 후면에 위치하는 버스바 프레임(400)의 받침부(미도시) 또한 전지셀 적층체(110) 전면에 위치하는 버스바 프레임(400)의 받침부(400L)와 동일한 모양으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 하부 프레임(210)은 제1 측부(210c) 및 제2 측부(210d)를 통해 확보되는 열전도성 수지 또는 바닥부(210b)가 위치할 수 있는 공간이 보다 확대될 수 있어, 하부 프레임(210)의 강성이 보다 높아질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 포함되는 버스바 프레임(400) 및 하부 프레임(210)과 관련하여 비교예와의 대비하여 구체적으로 설명하고자 한다.
도 11은 비교예에 따른 전지 모듈에서 버스바 프레임을 나타내는 도면이다. 도 12는 비교예에 따른 전지 모듈에서 하부 프레임을 나타내는 도면이다. 도 13은 비교예에 따른 전지 모듈의 xy 평면을 따라 자른 단면도이다. 도 14는 도 13의 B영역에 대해 절단선 c-c'를 따라 자른 단면도이다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 비교예에 따른 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀(11)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지셀 적층체(12), 전지셀 적층체(12)를 수용하는 하부 프레임(21), 전지셀 적층체의 상면을 커버하는 상부 플레이트(미도시), 전지셀 적층체의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(23) 및 엔드 플레이트(23)와 전지셀 적층체(12)의 전후면 사이에 형성된 버스바 프레임(40)을 포함한다.
도 11을 참조하면, 비교예에 따른 버스바 프레임(40)은 전지셀(11)의 돌출부(11P)를 보호하기 위한 받침부(40L)가 형성되고, 받침부(40L)는 직선 형상으로 버스바 프레임(40)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 도 12를 참조하면, 비교예에 따른 하부 프레임(21)은 하면은 중심부(21b), 제1 측부(21c) 및 제2 측부(21d)를 포함하되, 제1 측부(21c) 및 제2 측부(21d)는 영역은 바닥부(21b)의 두께보다 얇게 형성되어 단차 영역을 형성한다.
다만, 도 9 및 도 14를 비교할 때, 비교예에 따른 전지 모듈(10)은 두개의돌출부(11p) 사이에 위치하는 빈 공간(21p)이 형성된다. 빈 공간(21p)은 전지 본체(13) 하부와 받침부(40L)가 돌출부(11p)의 길이로 인해 이격됨에 따라 형성된다. 즉, 비교예에 따른 전지 모듈(10)은 받침부(40L)가 돌출부(11p)의 하면에 대해서만 접하게 되어, 받침부(40L)에 의한 돌출부(11p)의 보호도 불충분하게 수행된다. 또한, 하부 프레임(21)이 받침부(40L)로 인해 빈 공간(21p)으로 확장되어 형성될 수 없어, 제1 측부(21c) 및 제2 측부(21d)의 전 영역이 바닥부(21b)의 두께보다 얇게 형성되어 하부 프레임(21)의 강성이 낮아진다. 따라서, 비교예에 따른 전지 모듈(10)은 강성이 낮은 하부 프레임을 포함하여, 전지 모듈(10)이 대면적 모듈을 형성하는 것이 어렵다.
이와 달리, 도 1 내지 도 10에서 설명되는 실시예들에 따른 전지 모듈은 전술하였듯이, 전지셀(110)의 돌출부(110p)의 보호 및 절연 성능이 확보되면서도, 하부 프레임(210)의 강성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 출원의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 출원의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 출원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 출원의 권리 범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
210: 모듈 프레임
400: 버스바 프레임

Claims (13)

  1. 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 연결된 버스바 프레임; 및
    상기 버스바 프레임이 장착된 상기 전지셀 적층체를 수용하는 프레임 부재를 포함하고,
    상기 프레임 부재의 바닥부 일측은 적어도 두 개의 단차 영역이 형성되어 있고,
    상기 적어도 두 개의 단차 영역은 상기 전지셀이 적층되어 있는 방향과 같은 방향으로 이격되어 있으며,
    상기 버스바 프레임은 상기 단차 영역에 대응하도록 위치하는 받침부를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 전지셀의 단부에 상기 단차 영역을 향해 연장되는 돌출부가 형성되고,
    상기 돌출부와 상기 단차 영역 사이에 상기 버스바 프레임의 받침부가 위치하는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 받침부는 상기 버스바 프레임으로부터 상기 전지셀의 적층 방향에 수직한 방향으로 연장되고,
    상기 받침부는 상기 복수의 단차 영역에 대응하는 복수의 단차부가 형성되며,
    상기 복수의 단차부는 상기 전지셀의 적층 방향을 따라 이격되어 형성되는 전지 모듈.
  4. 제2항에서,
    상기 받침부는 상기 돌출부의 측면과 접하는 제1 면 및 상기 돌출부의 하면과 접하는 제2 면을 포함하는 전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 단차 영역은 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 대응되도록 오목하게 형성되는 전지 모듈.
  6. 제2항에서,
    상기 받침부는 상기 단차 영역에 장착되는 단차부와, 서로 이웃하는 단차부 사이에 위치하는 지지부를 포함하고,
    상기 지지부와 상기 단차부는 물결 모양을 형성하는 전지 모듈.
  7. 제2항에서,
    상기 전지셀의 두께가 상기 돌출부의 두께보다 큰 전지 모듈
  8. 제7항에서,
    상기 단차 영역은 제1 단차 영역과 제2 단차 영역을 포함하되,
    상기 제1 단차 영역과 상기 제2 단차 영역 사이의 거리는 상기 전지셀의 두께와 상기 돌출부의 두께의 차이와 대응되는 전지 모듈.
  9. 제1항에서,
    상기 프레임 부재의 하면은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
    상기 단차 영역은 상기 제1 부분과 대응되되, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 비해 두께가 얇은 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 프레임 부재는 상기 전지셀 적층체의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임과, 상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상부 플레이트를 포함하는 전지 모듈.
  11. 제10항에서,
    상기 하부 프레임의 일측에 상기 복수의 단차 영역이 형성되고, 상기 하부 프레임의 다른 일측에는 상기 전지셀의 적층 방향을 따라 길게 뻗는 하나의 단차부가 형성되는 전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 전지셀의 적층 방향을 따라 길게 뻗는 하나의 단차부 양단에는 냉각 포트가 결합되는 돌출부가 각각 형성되는 전지 모듈.
  13. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지팩.
PCT/KR2021/000996 2020-04-24 2021-01-26 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 WO2021215625A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180007432.3A CN114846680A (zh) 2020-04-24 2021-01-26 电池模块和包括该电池模块的电池组
JP2022539033A JP7436118B2 (ja) 2020-04-24 2021-01-26 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
US17/790,424 US20230037763A1 (en) 2020-04-24 2021-01-26 Battery module and battery pack including the same
EP21793725.9A EP4087035A4 (en) 2020-04-24 2021-01-26 BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE LATTER

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200049877A KR20210131593A (ko) 2020-04-24 2020-04-24 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR10-2020-0049877 2020-04-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021215625A1 true WO2021215625A1 (ko) 2021-10-28

Family

ID=78269426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/000996 WO2021215625A1 (ko) 2020-04-24 2021-01-26 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230037763A1 (ko)
EP (1) EP4087035A4 (ko)
JP (1) JP7436118B2 (ko)
KR (1) KR20210131593A (ko)
CN (1) CN114846680A (ko)
WO (1) WO2021215625A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240044043A (ko) * 2022-09-28 2024-04-04 에스케이온 주식회사 배터리 모듈 및 그 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140073636A (ko) * 2012-11-30 2014-06-17 주식회사 Korea 신예 배터리 케이스
JP6146533B2 (ja) * 2014-03-31 2017-06-14 日本電気株式会社 蓄電池装置
US20190198952A1 (en) * 2017-12-26 2019-06-27 Sk Innovation Co., Ltd. Battery module and manufacturing method thereof
KR20190139620A (ko) * 2018-06-08 2019-12-18 주식회사 엘지화학 개선된 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈
KR20200008624A (ko) * 2017-10-30 2020-01-28 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104576991B (zh) * 2014-12-10 2017-01-11 深圳市科陆电子科技股份有限公司 电池堆安装结构
KR102018721B1 (ko) * 2016-05-31 2019-09-09 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
KR102163656B1 (ko) * 2017-06-27 2020-10-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102128588B1 (ko) * 2017-12-26 2020-07-08 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈 및 이의 제조 방법
KR102422997B1 (ko) * 2018-03-30 2022-07-21 가부시키가이샤 인비젼 에이이에스씨 재팬 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법
KR102424400B1 (ko) * 2018-09-13 2022-07-22 주식회사 엘지에너지솔루션 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140073636A (ko) * 2012-11-30 2014-06-17 주식회사 Korea 신예 배터리 케이스
JP6146533B2 (ja) * 2014-03-31 2017-06-14 日本電気株式会社 蓄電池装置
KR20200008624A (ko) * 2017-10-30 2020-01-28 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법
US20190198952A1 (en) * 2017-12-26 2019-06-27 Sk Innovation Co., Ltd. Battery module and manufacturing method thereof
KR20190139620A (ko) * 2018-06-08 2019-12-18 주식회사 엘지화학 개선된 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4087035A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7436118B2 (ja) 2024-02-21
CN114846680A (zh) 2022-08-02
US20230037763A1 (en) 2023-02-09
EP4087035A4 (en) 2023-12-06
EP4087035A1 (en) 2022-11-09
JP2023508086A (ja) 2023-02-28
KR20210131593A (ko) 2021-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021201421A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022065650A1 (ko) 전지 모듈, 전지팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2020262852A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021080124A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021071052A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022154311A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021215625A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021221299A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021201409A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021215660A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021215662A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021075688A1 (ko) 전지 모듈 및 이을 포함하는 전지 팩
WO2021256661A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022086075A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021221284A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022085969A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022158792A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022092659A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021206283A1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
WO2022085997A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021206325A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021107312A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021261702A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022158954A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021221312A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21793725

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022539033

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021793725

Country of ref document: EP

Effective date: 20220802

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE