WO2021221284A1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 Download PDF

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WO2021221284A1
WO2021221284A1 PCT/KR2021/002256 KR2021002256W WO2021221284A1 WO 2021221284 A1 WO2021221284 A1 WO 2021221284A1 KR 2021002256 W KR2021002256 W KR 2021002256W WO 2021221284 A1 WO2021221284 A1 WO 2021221284A1
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battery
battery cell
cell stack
protruding
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PCT/KR2021/002256
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이창훈
성준엽
박명기
최종화
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • 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 for improving molding defects due to enlargement of parts, 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 size of the components included in the battery module also needs to be enlarged.
  • the parts formed by injection molding were not molded in accordance with the enlargement of the parts. Accordingly, in order to realize the enlargement of the battery module, it is necessary to improve the molding defect in the unmolded section.
  • An object of the present invention is to provide a battery module and a battery pack including the same, in which molding defects of parts according to the enlargement of the battery module are improved.
  • a battery module includes: a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; and a bus bar frame positioned on the front and rear surfaces of the battery cell stack, wherein the bus bar frame includes a support part surrounding at least a portion of a bottom surface of the battery cell stack, and the support part is the bus bar frame It includes an extended region extending in the longitudinal direction of the battery cell and a protruding region formed on the extended region.
  • the protruding area may include at least two protruding areas, and the at least two protruding areas may be spaced apart from each other in a direction corresponding to a direction in which the battery cells are stacked.
  • the protruding region may be formed at a position corresponding to the unformed section formed in the support portion.
  • the protruding region may be formed at a position corresponding to a region between two battery cells in the battery cell stack.
  • the protruding region may protrude from the extended region toward the battery cell stack.
  • the protrusion region may have a symmetrical shape.
  • the protrusion region may be formed by stacking at least one layer on the extension region.
  • the protrusion region may be formed by stacking at least two layers on the extension region, and a layer adjacent to the extension region may be formed to have a longer length.
  • the length of the layer adjacent to the extension region may be equal to or shorter than the region between the two battery cells in the battery cell stack.
  • a thickness of the extension region may be smaller than a thickness of a support portion at a position where the protrusion region is formed.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module described above.
  • 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 view showing a bus bar frame in a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 4 is a view showing a molding defect section in the bus bar frame of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a view showing a bus bar frame in the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a view showing a cross-section taken along the xy plane of FIG. 2 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the cutting line a-a' of the region B of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the cutting line b-b' of region B of FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the cutting line c-c' of region B of FIG. 8 .
  • 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.
  • an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the description will be made based on the front of the front and back surfaces of the battery module, but the present invention is not necessarily limited thereto, and the same or similar contents may be described in the case of the rear surface.
  • 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.
  • the battery module 100 is a battery cell stack 120 formed by stacking a plurality of battery cells 110 , and a module for accommodating the battery cell stack 120 . It includes a frame 200 , and an end plate 150 covering the front and rear surfaces of the battery cell stack 120 . In addition, the battery module 100 further includes a bus bar frame 130 positioned between the end plate 150 and the battery cell stack 120 .
  • the module frame 200 includes a U-shaped frame 300 having an upper surface, an open front and a rear surface, and an upper plate 400 covering the upper portion of the battery cell stack 120 .
  • the module frame 200 is not limited thereto, and may be replaced with a frame of another shape, such as an L-shaped frame or a mono frame surrounding the battery cell stack 120 except for the front and rear surfaces.
  • the bus bar frame 130 includes a portion surrounding the front and rear lower ends of the battery cell stack 120 stacked in parallel, thereby protecting the battery cell stack 120 from external impact or of the battery cell stack 120 . Insulation performance can be improved.
  • the battery module 100 includes a large-area module in which the battery cell stack 120 includes a relatively large number of battery cells compared to a conventional battery 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 the direction in which the battery cells are stacked.
  • FIG. 3 is a view showing a bus bar frame in a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 4 is a view showing a molding defect section in the bus bar frame of FIG. 3 .
  • the bus bar frame 13 included in the battery module has a support part ( 14) is formed.
  • the support portion 14 extends from the bus bar frame 13 in a direction perpendicular to the bus bar frame 13 .
  • an unmolded section 14a may be generated in a partial region of the support portion 14 during injection molding of the enlarged bus bar frame 13 .
  • the unmolded section 14a means that a portion of the support part 14 is not injection molded due to the thin thickness of the support part 14 .
  • the total weight due to the support part 14 is increased to increase the frame 200.
  • the load applied to it becomes large, and damage due to the weight may occur.
  • the battery cell stack supported by the support part 14 due to the increase in the thickness of the support part 14 also moves away from the bottom of the module frame, so that a thermally conductive resin layer is formed between the battery cell stack and the module frame.
  • the application amount of the thermally conductive resin used for forming can also be increased. Accordingly, the overall weight and thermal resistance of the module are increased, the heat generated in the battery cell stack 120 is not sufficiently discharged to the outside, and the risk of fire due to heat may increase.
  • the application amount of the thermal conductive resin may be increased, thereby increasing the manufacturing cost and manufacturing time of the battery module.
  • the unmolded section ( 14a), the bus bar frame that prevents the occurrence of the same will be described later.
  • FIG. 5 is a view showing a bus bar frame in the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 5 .
  • the bus bar frame 130 included in the battery module 100 may wrap at least a portion of the bottom surface of the front and rear surfaces of the battery cell stack 120 .
  • the bus bar frame 130 is formed with a support portion 140 that can wrap the lower ends of the front and rear surfaces of the battery cell stack 120 .
  • the battery cells 110 of the battery cell stack 120 may include a protrusion (not shown) facing the bottom surface of the frame 200 , and the support part 140 is the battery cell stack 120 .
  • Each protrusion (not shown) formed on the battery cell 110 may be wrapped. Accordingly, the support 140 may protect the protrusion (not shown) from external impact, and may improve the insulation performance of the battery cell 110 .
  • the support unit 140 extends from the bus bar frame 130 in the longitudinal direction of the battery cell. In addition, the support unit 140 is extended enough to cover the lower ends of the front and rear surfaces of the battery cell stack 120 . In addition, the support part 140 is extended enough to cover the protrusion (not shown) formed in the battery cell 110 of the battery cell stack 120 .
  • the support unit 140 may include an extension region 141 and at least two protruding regions 145 formed on the extension region 141 .
  • the extension area 141 is an area extending from the bus bar frame 130 in a direction perpendicular to the bus bar frame 130 .
  • the protruding region 145 is a region protruding from the extended region 141 toward the battery cell stack 120 . At least two protruding regions 145 may be spaced apart in a direction in which the battery cells 110 of the battery cell stack 120 are stacked. In this case, the protrusion region 145 may serve to reinforce the thickness of the extension region 141 .
  • the support part 140 is injection-molded, and the extension region 141 and the protrusion region 145 may also be integrally injected and molded.
  • the support 140 needs to maintain a thin thickness.
  • the extension region 141 is also more extended in the stacking direction of the battery cell stack and is injected. . Accordingly, as the extension region 141 extends in the stacking direction of the battery cell stack rather than the existing length while maintaining a thin thickness, an unformed section 14a as shown in FIG. 4 may be generated.
  • the protruding region 145 is an extension region 141 .
  • the non-molded section (14a) may be partially formed in a high probability of occurrence.
  • the protrusion region 145 may be formed at a position corresponding to the unformed section formed in the extension region 141 .
  • the protrusion regions 145 may be formed to be spaced apart from each other at regular intervals on the extension region 141 to prevent the unmolded section 14a from being generated in the extension region 141 .
  • the thickness of a portion of the extension region 141 may be reinforced by the protruding region 145 while maintaining the thin thickness of the support portion 140 included in the enlarged bus bar frame 140 . That is, the support portion 140 may compensate for the weak portion due to unmolding due to the increased area by the protruding region 145 without increasing the thickness of the extension region 141 .
  • the protrusion region 145 may be integrally molded as the bus bar frame 140 is injection molded, thereby simplifying the manufacturing method and shortening the manufacturing time.
  • FIG. 7 is a view showing a cross-section taken along the xy plane of FIG. 2 .
  • 8 is a cross-sectional view taken along the cutting line a-a' of the region B of FIG. 7 .
  • the support 140 includes an extension region 141 and a protrusion region 145 , wherein the protrusion region 145 is at least stacked on the battery cell stack 120 . It may be formed at a position corresponding to the region between the two battery cells 110 .
  • the battery cell 110 of the battery cell stack 120 includes a protrusion 110P.
  • the protrusion region 145 may be formed at a position corresponding to the region between the protrusions 110P formed in each of the at least two battery cells 110 .
  • the support part 140 forms the protruding area 145 to prevent an unformed section due to the enlargement of the battery cell 110 , and the protruding area 145 at a position corresponding to the space between the protrusions 110P of the battery cell 110 . ), the empty space between the support unit 140 and the battery cell stack 120 can be minimized.
  • the protrusion region 145 of the support part 140 may protect the side surface of the protrusion part 110P, so that the protection performance of the protrusion part 110P of the battery cell 110 from external impact may be improved.
  • the thickness of the thermally conductive resin layer to be applied to the frame 200 can be maintained similar to the existing thickness, so that the total weight and Thermal resistance may not increase.
  • the protrusion region 145 may have a symmetrical shape. Also, the protrusion region 145 may be a region in which at least one layer is formed to be curved on the extension region 141 . Also, the protrusion region 145 may be a region formed by stacking at least one layer on the extension region 141 . In particular, the region formed by being stacked may be smoothly connected to the extension region 141 . In this case, the protrusion region 145 may be a region in which at least one layer having a length shorter than that of the extension region 141 is formed on the extension region 141 .
  • the protrusion region 145 is formed by stacking at least two layers on the extension region 141 , and the length of the at least two layers is shorter than that of the extension region 141 , and is adjacent to the extension region 141 .
  • the length of the layer may be formed to be longer.
  • the protrusion region 145 when the protrusion region 145 is formed at a position corresponding to the region between the protrusions 110P, the protrusion region 145 may be formed to be equal to or shorter than the region between the two battery cells 110 .
  • the support part 140 may have a protruding region 145 formed to prevent an unmolded section due to enlargement, and the manufacturing process may be simple and the manufacturing time may be short during injection molding of the protruding region 145 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the cutting line b-b' of region B of FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the cutting line c-c' of region B of FIG. 8 .
  • the thickness h1 of the extension area 141 may be smaller than the thickness h2 of the support part at the position where the protrusion area 145 is formed.
  • the extended region 141 surrounds the protrusion 110P formed in the battery cell 110 of the battery cell stack 120 , and should have a thinner thickness than the protruding region 145 .
  • the support 140 corresponds to the extension region 141 and the lower surface of the protrusion 110P
  • the protrusion 145 corresponds to the side surface of the protrusion 110P, and the protrusion 110P of the battery cell 110 .
  • the invention described in this specification protects the protrusion 110P of the battery cell 110, which is the existing purpose of the support part 140, even when the area of the support part 140 is widened according to the enlargement of the bus bar frame 130. And while realizing the insulation performance, the non-molded section of the support portion 140 through the protruding region 145 and the improvement of rigidity, the protection of the protrusion 110P, etc. can be realized.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체; 및 상기 전지셀 적층체의 전후면에 위치하는 버스바 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 전지셀 적층체의 바닥면 중 적어도 일부 영역을 감싸는 받침부를 포함하고, 상기 받침부는 상기 버스바 프레임으로부터 전지셀의 길이 방향으로 연장된 연장 영역 및 상기 연장 영역 상에 형성되어 있는 돌출 영역을 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2020년 04월 27일자 한국 특허 출원 제10-2020-0050725호에 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 부품의 대형화에 의한 성형 불량을 개선시키는 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. 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. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용되며, 점차적으로 보다 많은 전지셀을 전지 모듈 내에 장착하고자 하는 필요성이 증대되고 있다.
한편, 전지 모듈은 보다 많은 전지셀을 포함하기 위한 필요성이 증대됨에 따라, 전지 모듈에 포함되는 부품의 크기 또한 대형화할 필요가 있다. 그러나, 전지 모듈에 포함되는 부품에서 사출 성형으로 형성되는 부품은 대형화에 따라 미성형 구간이 발생되었다. 이에 따라, 전지 모듈의 대형화가 실현되기 위해서는 미성형 구간에 대한 성형 불량을 개선할 필요가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지 모듈의 대형화에 따른 부품의 성형 불량을 개선시킨 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 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체; 및 상기 전지셀 적층체의 전후면에 위치하는 버스바 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 전지셀 적층체의 바닥면 중 적어도 일부 영역을 감싸는 받침부를 포함하고, 상기 받침부는 상기 버스바 프레임으로부터 전지셀의 길이 방향으로 연장된 연장 영역 및 상기 연장 영역 상에 형성되어 있는 돌출 영역을 포함한다.
상기 돌출 영역은, 적어도 두 개의 돌출 영역을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 돌출 영역은 상기 전지 셀이 적층되어 있는 방향과 대응되는 방향으로 이격될 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 받침부에 형성된 미성형 구간과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 전지셀 적층체에서 두 개의 전지셀 사이 영역에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 연장 영역으로부터 상기 전지셀 적층체를 향해 돌출될 수 있다.
상기 돌출 영역은 대칭인 형상을 가질 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 연장 영역 상에 적어도 하나의 층이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 연장 영역 상에 적어도 두 개의 층이 적층되어 형성되되, 상기 연장 영역에 인접한 층의 길이가 더 길게 형성될 수 있다.
상기 연장 영역에 인접한 층의 길이는 상기 전지셀 적층체에서 두 개의 전지셀 사이 영역에 비해 같거나 짧게 형성될 수 있다.
상기 연장 영역의 두께는 상기 돌출 영역이 형성된 위치의 받침부의 두께보다 작을 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지팩은 앞에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, 전지 모듈의 대형화에 따른 버스바 프레임의 일부 구간의 두께를 보강하여, 버스바 프레임의 사출 성형 시 발생되는 성형 불량을 개선시킬 수 있다.
또한, 버스바 프레임의 부분적인 두께 보강을 통해, 전체 두께 증가에 따른 열전도성 수지 도포량이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 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 비교예에 따른 전지 모듈에서 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 버스바 프레임에서 성형 불량 구간을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에서 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 7은 도 2의 xy평면을 따라 자른 단면을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 B영역을 절단선 a-a'에 따라 자른 단면도이다.
도 9은 도 8의 B영역을 절단선 b-b'에 따라 자른 단면도이다.
도 10은 도 8의 B영역을 절단선 c-c'에 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 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 발명이 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 발명의 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 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)이 적층되어 형성된 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200), 및 전지셀 적층체(120)의 전후면을 덮는 엔드 플레이트(150)를 포함한다. 또한, 전지 모듈(100)은, 엔드 플레이트(150)와 전지셀 적층체(120) 사이에 위치하는 버스바 프레임(130)을 더 포함한다.
일 예로, 모듈 프레임(200)은 상부면, 전면 및 후면이 개방된 U자형 프레임(300), 전지셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(400)를 포함한다. 다만, 모듈 프레임(200)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 전후면을 제외하고 전지셀 적층체(120)를 둘러싸는 모노 프레임과 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다.
버스바 프레임(130)은 병렬로 적층된 전지셀 적층체(120)의 전후면 하단을 감싸는 부분을 포함함으로써, 외부 충격으로부터 전지셀 적층체(120)를 보호하거나 전지셀 적층체(120)의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지셀 적층체(120)가 기존의 전지 모듈에 비해 상대적으로 많은 전지셀 개수를 포함하는 대면적 모듈을 포함한다. 대면적 모듈의 경우, 전지 모듈의 수평 방향 길이가 상대적으로 길어지게 된다. 여기서, 전지 모듈의 수평 방향의 길이란, 전지셀이 적층된 방향으로의 길이를 의미할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 포함되는 버스바 프레임(130)과 관련하여 비교예와 대비하여 구체적으로 설명하고자 한다.
도 3은 비교예에 따른 전지 모듈에서 버스바 프레임을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3의 버스바 프레임에서 성형 불량 구간을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전지 모듈(미도시)에 포함되는 버스바 프레임(13)은 전지셀 적층체(미도시)의 전후면의 바닥면 중 적어도 일부 영역을 감쌀 수 있는 받침부(14)가 형성되어 있다. 받침부(14)은 버스바 프레임(13)으로부터 버스바 프레임(13)에 수직인 방향으로 연장되어 있다.
다만, 버스바 프레임(13)이 대면적 모듈에 장착되기 위해, 전지 모듈의 수평 방향으로 진행됨에 따라 버스바 프레임(13)도 대형화되어야 하고, 이에 따라 버스바 프레임(13)의 받침부(14) 또한 대형화되어야 한다. 도 4를 참조하면, 대형화된 버스바 프레임(13)의 사출 성형 시 받침부(14)의 일부 영역에 미성형 구간(14a)이 발생될 수 있다. 여기서, 미성형 구간(14a)은 받침부(14)의 얇은 두께로 인해 받침부(14)의 일부 영역이 사출 성형되지 않은 것을 의미한다.
이러한 받침부(14)의 미성형 구간(14a)이 발생되는 것을 막기 위해, 받침부(14)의 전체 두께를 증가시키게 되는 경우, 받침부(14)으로 인한 전체 무게가 증가되어 프레임(200)에 가해지는 하중이 커지고, 중량에 의한 파손이 발생될 수 있다. 또한, 이 경우 받침부(14) 두께 증가로 인해 받침부(14)에 의해 지지되는 전지셀 적층체 역시 모듈 프레임 바닥부로부터 멀어지게 되어, 전지셀 적층체와 모듈 프레임 사이에 열전도성 수지층을 형성하기 위해 사용되는 열전도성 수지의 도포량 역시 증가될 수 있다. 이에 따라, 모듈 전체 무게 및 열 저항이 증가되고, 전지셀 적층체(120)에서 발생되는 발열이 외부로 충분히 배출되지 않으며, 발열로 인한 화재 위험성이 커질 수 있다. 또한, 열전도성 수지의 도포량이 증가되어, 전지 모듈의 제조 비용 및 제조 시간이 증가될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에서, 사출 성형으로 대면적 모듈에 장착되기 위한 대형화된 버스바 프레임(130)을 형성할 때, 앞에서 설명한 비교예에 따른 받침부(14)의 미성형 구간(14a)과 같은 부분이 발생되지 않도록 하는 버스바 프레임에 대하여 후술하고자 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에서 버스바 프레임을 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 1, 도 2, 도 5, 도 6을 참조하면, 전지 모듈(100)에 포함되는 버스바 프레임(130)은 전지셀 적층체(120)의 전후면의 바닥면 중 적어도 일부 영역을 감쌀 수 있는 받침부(140)가 형성되어 있다. 또한, 버스바 프레임(130)은 전지셀 적층체(120)의 전후면의 하단을 감쌀 수 있는 받침부(140)가 형성되어 있다. 특히, 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)은 프레임(200)의 바닥면을 향하는 돌출부(미도시)를 포함할 수 있고, 받침부(140)는 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)에 형성된 각각의 돌출부(미도시)를 감쌀 수 있다. 이에 따라 받침부(140)는 돌출부(미도시)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있고, 전지셀(110)의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
받침부(140)는 버스바 프레임(130)으로부터 전지셀의 길이 방향으로 연장되어 있다. 또한, 받침부(140)는 전지셀 적층체(120)의 전후면의 하단을 감쌀 수 있을 정도로 연장되어 있다. 또한, 받침부(140)는 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)에 형성된 돌출부(미도시)를 감쌀 수 있을 정도로 연장되어 있다.
받침부(140)는 연장 영역(141) 및 연장 영역(141) 상에 형성되는 적어도 두 개의 돌출 영역(145)를 포함할 수 있다. 연장 영역(141)은 버스바 프레임(130)으로부터 버스바 프레임(130)에 수직인 방향으로 연장된 영역이다. 돌출 영역(145)은 연장 영역(141)으로부터 전지셀 적층체(120)를 향해 돌출된 영역이다. 적어도 두 개의 돌출 영역(145)은 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)이 적층되어 있는 방향으로 이격되어 있을 수 있다. 이 때, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141)의 두께를 보강해주는 역할을 수행할 수 있다.
받침부(140)는 사출되어 성형되되, 연장 영역(141) 및 돌출 영역(145) 또한 일체로 사출되어 성형될 수 있다. 받침부(140)는 프레임(200)에 가해지는 하중을 줄이고, 프레임(200) 상에 도포되는 절연 물질의 도포량을 줄이고, 적절한 열 저항을 가지기 위해, 얇은 두께를 유지할 필요가 있다. 다만, 버스바 프레임(130)이 대면적 모듈에 장착되기 위해 전지셀 적층체의 적층 방향으로 보다 연장되어 사출됨에 따라, 연장 영역(141) 또한 전지셀 적층체의 적층 방향으로 보다 연장되어 사출된다. 이에 따라, 연장 영역(141)이 얇은 두께를 유지하면서도, 기존의 길이보다 전지셀 적층체의 적층 방향으로 연장됨에 따라, 도 4와 같은 미성형 구간(14a)이 발생될 수 있다.
도 1, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 받침부(140)의 사출 성형 시 도 4와 같은 미성형 구간(14a)이 발생되는 것을 방지하기 위해, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141)에서 미성형 구간(14a)이 발생될 가능성이 높은 구간에 부분적으로 형성될 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141)에 형성된 미성형 구간과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141)에서 미성형 구간(14a)이 발생되는 것을 방지하기 위해, 연장 영역(141) 상에 일정한 간격으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.
이에 따라, 대형화된 버스바 프레임(140)에 포함된 받침부(140)는 얇은 두께를 유지하면서도, 돌출 영역(145)에 의해 연장 영역(141)의 일부 구간의 두께가 보강될 수 있다. 즉, 받침부(140)는 연장 영역(141)의 두께를 증가시키지 않으면서, 면적이 넓어짐에 따른 미성형으로 인한 취약 부분을 돌출 영역(145)에 의해 보완할 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)은 버스바 프레임(140)이 사출 성형됨에 따라 일체로 성형될 수 있어, 제조 방법이 간이하고 제조 시간 또한 단축시킬 수 있다.
도 7은 도 2의 xy평면을 따라 자른 단면을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 7의 B영역을 절단선 a-a'에 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 받침부(140)는 연장 영역(141) 및 돌출 영역(145)을 포함하되, 돌출 영역(145)은 전지셀 적층체(120)에 적층된 적어도 두 개의 전지셀(110) 사이 영역에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 일 예로, 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)은 돌출부(110P)를 포함한다. 돌출 영역(145)은 적어도 두 개의 전지셀(110)의 각각에 형성된 돌출부(110P) 사이 영역에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
이에 따라, 받침부(140)는 대형화에 따른 미성형 구간을 방지하기 위해 돌출 영역(145)을 형성하면서도, 전지셀(110)의 돌출부(110P) 사이의 공간에 대응되는 위치에 돌출 영역(145)을 형성하여, 받침부(140)과 전지셀 적층체(120) 사이에 빈 공간이 최소화될 수 있다. 또한, 받침부(140)의 돌출 영역(145)은 돌출부(110P)의 측면도 보호할 수 있어, 전지셀(110)의 돌출부(110P)에 대한 외부 충격으로부터의 보호 성능이 향상될 수 있다. 또한, 받침부(140)과 전지셀 적층체(120) 사이에 빈 공간이 최소화되어, 프레임(200)에 도포될 열전도성 수지층의 두께도 기존 두께와 유사하게 유지될 수 있어, 전체 무게 및 열저항이 증가되지 않을 수 있다.
도 1, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 돌출 영역(145)은 대칭인 형상을 가질 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141) 상에 적어도 하나의 층이 굴곡지게 형성되는 영역일 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141) 상에 적어도 하나의 층이 적층되어 형성되는 영역일 수 있다. 특히, 적층되어 형성된 영역은 연장 영역(141)과 부드럽게 연결될 수 있다. 이 때, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141)에 비해 길이가 작은 적어도 하나의 층이 연장 영역(141) 상에 형성되는 영역일 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)은 연장 영역(141) 상에 적어도 두 개의 층이 적층되어 형성되되, 적어도 두 개의 층의 길이는 연장 영역(141)에 비해 길이가 작고, 연장 영역(141)에 인접한 층의 길이가 더 길게 형성될 수 있다. 또한, 돌출 영역(145)이 돌출부(110P) 사이 영역에 대응되는 위치에 형성되는 경우, 돌출 영역(145)은 두 개의 전지셀(110) 사이 영역에 비해 같거나 짧게 형성될 수 있다.
이에 따라, 받침부(140)는 대형화에 따른 미성형 구간을 방지하기 위해 돌출 영역(145)이 형성되되, 돌출 영역(145)의 사출 성형 시 제조 공정이 간이하고 제조 시간이 짧을 수 있다.
도 9은 도 8의 B영역을 절단선 b-b'에 따라 자른 단면도이다. 도 10은 도 8의 B영역을 절단선 c-c'에 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 5 내지 도 10을 참조하면, 받침부(140)는 연장 영역(141)의 두께(h1)가 돌출 영역(145)이 형성된 위치의 받침부의 두께(h2)에 비해 작을 수 있다. 이는 연장 영역(141)이 전지셀 적층체(120)의 전지셀(110)에 형성된 돌출부(110P)를 감싸게 되어, 돌출 영역(145)에 비해 얇은 두께를 가져야 하기 때문이다. 이에 따라, 받침부(140)는 연장 영역(141)과 돌출부(110P)의 하면과 대응되고, 돌출 영역(145)은 돌출부(110P)의 측면과 대응되어, 전지셀(110)의 돌출부(110P)에 대한 외부 충격으로부터의 보호 성능이 향상될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 설명하는 발명은 버스바 프레임(130)의 대형화에 따른 받침부(140)의 면적이 넓어짐에도, 받침부(140)의 기존 목적인 전지셀(110)의 돌출부(110P)의 보호 및 절연 성능 확보를 실현하면서도, 돌출 영역(145)을 통해 받침부(140)의 미성형 구간 보완 및 강성 향상, 돌출부(110P)의 보호 강화 등이 실현될 수 있다.
이상에서 본 출원에서 설명하는 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 출원에서 설명하는 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 출원에서 설명하는 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 출원에서 설명하는 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명 ]
100: 전지 모듈
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
130: 버스바 프레임
140: 받침부
200: 모듈 프레임

Claims (11)

  1. 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체; 및
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 위치하는 버스바 프레임을 포함하고,
    상기 버스바 프레임은 상기 전지셀 적층체의 바닥면 중 적어도 일부 영역을 감싸는 받침부를 포함하고,
    상기 받침부는 상기 버스바 프레임으로부터 전지셀의 길이 방향으로 연장된 연장 영역 및 상기 연장 영역 상에 형성되어 있는 돌출 영역을 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 돌출 영역은, 적어도 두 개의 돌출 영역을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 돌출 영역은 상기 전지 셀이 적층되어 있는 방향과 대응되는 방향으로 이격되어 있는 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 돌출 영역은 상기 받침부에 형성된 미성형 구간과 대응되는 위치에 형성되어 있는 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 돌출 영역은 상기 전지셀 적층체에서 두 개의 전지셀 사이 영역에 대응되는 위치에 형성되어 있는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 돌출 영역은 상기 연장 영역으로부터 상기 전지셀 적층체를 향해 돌출되어 있는 전지 모듈.
  6. 제5항에서,
    상기 돌출 영역은 대칭인 형상을 가지는 전지 모듈.
  7. 제5항에서,
    상기 돌출 영역은 상기 연장 영역 상에 적어도 하나의 층이 적층되어 형성되는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 돌출 영역은 상기 연장 영역 상에 적어도 두 개의 층이 적층되어 형성되되, 상기 연장 영역에 인접한 층의 길이가 더 길게 형성되는 전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 연장 영역에 인접한 층의 길이는 상기 전지셀 적층체에서 두 개의 전지셀 사이 영역에 비해 같거나 짧게 형성되는 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연장 영역의 두께는 상기 돌출 영역이 형성된 위치의 받침부의 두께보다 작은 전지 모듈.
  11. 제1항의 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.
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