WO2022075661A1 - 이차전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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housing
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pad
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최항준
조경만
문정오
이수항
김용일
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery module comprising a plurality of secondary batteries mounted on a housing and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a secondary battery located at the outermost portion when swelling of the secondary battery mounted on the housing occurs. And it relates to a secondary battery module capable of more stably controlling the lower end behavior of all the mounted secondary batteries, and a method for manufacturing the same.
  • a secondary battery having a high energy density is being mounted on an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV) driven by an electric driving source as well as a portable device.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • the types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like. And, the operating voltage of the unit secondary battery cell, that is, the unit battery cell is about 2.5V to 4.2V.
  • a plurality of individual secondary batteries are connected to form a secondary battery module, and a plurality of secondary battery modules are assembled to form a secondary battery pack.
  • the secondary battery module is configured by collecting cylindrical secondary batteries or by collecting pouch-type secondary batteries.
  • the secondary battery module composed of pouch-type secondary batteries is flat and parallel to each other, as shown in FIG. 1A , in which a plurality of secondary batteries 1 are mounted in a housing 2 having a conventional structure.
  • the secondary battery 1 having one or two side surfaces has a structure in which it is mounted on a housing 2 having a rectangular cross section along the thickness direction.
  • a pad (3) made of an elastic material is mounted between the inner wall and the outermost shell of the housing (2) to cushion the external shock.
  • the housing 2 controls the expansion of the secondary batteries through the rigidity of the material.
  • the secondary battery 1 placed on the outermost surface is more greatly deformed.
  • the present invention can minimize deformation of the housing by more efficiently distributing the pressure applied to the housing when the secondary batteries are swollen, and both ends of the secondary battery (top and bottom in FIGS. 1A and 1B)
  • a primary object is to provide a secondary battery module that can be supported more efficiently and a method for manufacturing the same.
  • the present invention for achieving the object as described above provides a secondary battery module and a method for manufacturing the same.
  • a secondary battery module is a secondary battery module in which a plurality of secondary batteries are mounted in a housing, comprising: a secondary battery having two flat and parallel side surfaces; and a bottom portion formed along the horizontal direction, two sidewall portions erected vertically in parallel to each other in the longitudinal direction at both ends of the bottom portion, and a ceiling portion extending upper ends of the sidewall portions and disposed parallel to the floor portion, a plurality of and a housing in which two secondary batteries are stacked and mounted along the thickness direction, and the side surfaces of the secondary batteries placed at the outermost sides of both sides face each sidewall part; and the housing includes a corner connecting the bottom part and the sidewall part It is characterized in that the rib (rib) is formed on the inside to have a thicker thickness than other places.
  • the rib is formed to have an inclined shape such that the thickness gradually increases from the side wall portion toward the bottom portion.
  • the pad is disposed between the side wall portion and the side surface of the secondary battery in a compressed state at a point in contact with the rib.
  • ribs may be formed both inside a corner connecting one end of the bottom and one side wall, and inside a corner connecting the other end of the bottom and the other side wall.
  • a resin for adhesively fixing the secondary battery is applied to at least one of the surface of the bottom part or the surface of the ceiling part facing both sides of the secondary battery.
  • a chamfer is formed on the outer side of the corners connecting both ends of the bottom portion and the side wall portion and the corners connecting the both ends of the ceiling portion and the side wall portion.
  • the present invention additionally provides a method of manufacturing a secondary battery module having the above configuration.
  • the manufacturing method provided in the present invention is a manufacturing method of a secondary battery module in which a plurality of secondary batteries are mounted in a housing, and includes a bottom formed in a horizontal direction and two vertically erected parallel to each other in the longitudinal direction at both ends of the bottom portion.
  • a pad to a housing including a side wall portion and a ceiling portion extending the upper ends of the side wall portions and disposed parallel to the bottom portion (S10); Mounting a plurality of secondary batteries on the housing so that the pad is in close contact with the sidewall part (S20), and in the step of mounting the single secondary battery on the housing (S20), the sidewall part of the housing and the side surface of the secondary battery It is characterized in that the secondary battery is mounted so that at least a portion of the pad is compressed therebetween.
  • a rib is formed inside an edge connecting the bottom portion and the sidewall portion to have a thicker thickness than other places, and the pad is compressed by the rib while the secondary battery is mounted.
  • the method further includes; applying a resin for adhesively fixing the secondary battery to at least one of the surface of the bottom part or the surface of the ceiling part.
  • ribs are formed inside the bottom and sidewalls of the housing to more efficiently support the end of the secondary battery (the lower end in reference to FIG. 2 ). Accordingly, damage can be suppressed by blocking the movement of the end (lower end) of the secondary battery.
  • the pad since the pad is mounted in a pre-compressed state by the ribs, it can support the movement of the bottom of the secondary battery relatively more robustly, and since resin is additionally applied to the bottom of the housing, the bottom of the secondary battery It can further reduce the possibility of movement.
  • 1A is a view showing a state in which a plurality of secondary batteries are mounted in a housing having a conventional structure
  • FIG. 1B is a simplified diagram illustrating a state when swelling occurs in a conventional secondary battery module
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional view of the secondary battery module of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG. 2 ;
  • FIG. 4 is a view showing a state and a partially enlarged view of the housing according to the present invention.
  • 5A is a view showing a compressed state of only the lower end of the pad between the outermost secondary battery and the side wall of the housing;
  • Figure 5b is a view showing a state in which both the top and bottom of the pad is compressed between the outermost secondary battery and the side wall of the housing.
  • FIG. 6 is a simplified view showing a state when swelling occurs in the secondary battery module of the present invention.
  • the present invention relates to a secondary battery module configured by mounting a plurality of secondary batteries in a housing and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional view of a secondary battery module of the present invention
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG. 2
  • FIG. 4 is a view showing a state and a partially enlarged view of a housing according to the present invention.
  • a plurality of secondary batteries 10 are mounted on a housing 20 , and a pad 30 is mounted on the housing 20 ( S10 ). and mounting the secondary battery 10 on the housing 20 ( S20 ).
  • the housing 20 provided in this embodiment has a bottom portion 20a formed along the horizontal direction and two sidewall portions 20b and 20c vertically erected in parallel to each other in the longitudinal direction at both ends of the bottom portion 20a. and a ceiling portion 20d extending the upper ends of the side wall portions 20b and 20c and disposed parallel to the bottom portion 20a.
  • the pad 30 is mounted before the secondary battery 10 so that the pad 30 can come into contact with the side wall portions 20b and 20c of both sides of the housing 20 .
  • the pad 30 In the step of mounting the pad 30 to the housing 20 ( S10 ), the pad 30 has flat both surfaces, and one side of the both surfaces is mounted so that one side of the pad 30 is in surface contact with the side wall portions 20b and 20c.
  • a step (S20) of mounting the secondary battery 10 on the housing 20 is performed.
  • a predetermined number of secondary batteries 10 are mounted with the pads 30 on both sides interposed therebetween.
  • the secondary batteries 10 may be loaded and mounted one by one in the opened portion of the housing 20 , or may be mounted in a stacked state. And, at this time, the pad 30 may be additionally mounted therebetween at intervals for every predetermined number of the secondary batteries 10 .
  • the pad 30 disposed on the outermost side provided in this embodiment has at least a portion of the pad 30 between the sidewall portions 20b and 20c of the housing 20 and the side surface of the secondary battery 10 . It is mounted to be pre-compressed.
  • the ribs 21 are formed inside the corners connecting the bottom portion 20a and the sidewall portions 20b and 20c of the housing 20 to have a thicker thickness than other places, so that the secondary battery 10 . Precompression of the pad 30 may be performed by the rib 21 while the mounting of the pad 30 is performed.
  • a step of applying the resin 40 to the inner surface of the bottom portion 20a or the ceiling portion 20d may be added between the steps (S20).
  • the secondary battery 10 is in contact with the bottom part 20a or the ceiling part 20d of the housing.
  • the resin 40 may be applied to control the behavior of the upper end or lower end of the secondary battery 10 .
  • a secondary battery module that can be manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment is provided as a second embodiment.
  • a plurality of secondary batteries 10 are mounted on a housing 20 , and the outermost secondary battery 10 among the secondary batteries 10 and the sidewall portion of the housing 20 ( It has a structure in which the pad 30 is mounted between 20b and 20c.
  • the secondary battery 10 is a conventional pouch-type secondary battery, has a structure in which an electrode assembly is mounted in the pouch, and has two flat and parallel sides.
  • the housing 20 includes a bottom portion 20a formed in a horizontal direction and two sidewall portions 20b and 20c vertically erected in parallel to each other in the longitudinal direction at both ends of the bottom portion 20a and the sidewall portions ( It is configured to include a ceiling portion (20d) extending the upper end of the 20b, 20c and arranged parallel to the bottom portion (20a).
  • a plurality of the secondary batteries 10 are stacked along the thickness direction and mounted in the housing 20 so that the side surfaces of the secondary batteries 10 placed at the outermost sides of both sides face the side wall portions 20b and 20c, respectively.
  • ribs 21 are formed inside the corner connecting the bottom portion 20a and the sidewall portions 20b and 20c to have a thicker thickness than other places. do.
  • the rib 21 is formed to have an inclined shape such that the thickness gradually increases from the side wall portions 20b and 20c toward the bottom portion 20a.
  • the housing 20 provided in this embodiment has an inside edge connecting one end of the bottom portion 20a and a side wall portion 20b of one side and the bottom portion 20a. Ribs 21 are formed both inside the corner connecting the other end of the side wall portion 20c of the other side.
  • the rib 21 is the inside of a corner connecting one end of the ceiling portion 20d and the side wall portion 20b of one side and the other end of the ceiling portion 20d and the other side wall portion ( Ribs 21 may be formed on both sides of the edges connecting 20c).
  • a pad 30 made of a material having elasticity is mounted between the side wall portions 20b and 20c of the housing 20 and the side surface of the secondary battery 10 placed on the outermost surface.
  • FIG. 5A showing only the lower end of the pad 30 compressed between the outermost secondary battery 10 and the sidewall portions 20b and 20c of the housing 20, and the outermost secondary battery 10 and the housing 20 ), according to the number of ribs 21 formed, as shown in FIG. 5b showing that both the top and bottom of the pad 30 are compressed between the sidewalls 20b and 20c of It may be mounted on the housing 20 in a compressed state at one lower end or compressed at both the lower end and the upper end.
  • the pad 30 is disposed between the sidewalls 20b and 20c and the side surface of the secondary battery 10 in a compressed state at a point in contact with the rib 21 . Therefore, as shown in FIG. 6 , which is simplified and illustrated when swelling occurs in the secondary battery module of the present invention, when swelling of the secondary batteries 10 occurs, the central portion of the pad 30 is Compression is made by swelling, and since the lower end (and upper end) of the pad 30 is in a pre-compressed state, uniform compression can be achieved over the entire pad 30 .
  • the secondary battery 10 is adhered to at least one of the surface of the bottom part 20a or the surface of the ceiling part 20d facing both sides of the secondary battery 10 .
  • the fixing resin 40 is applied.
  • the lower end of the secondary battery 10 is fixed by the resin 40 and supported by the pre-compressed pad 30 , so Movement is restricted (because the lower end of the pad is already in a compressed state, the compressible amount is reduced, so the range in which the secondary battery can move is reduced).
  • the lower ends of the secondary batteries 10 are fixed at the bottom of the housing 20 to prevent damage to the secondary batteries 10 . That is, the sliding of the secondary battery 10 is fixed at the bottom 20a, thereby preventing damage to the secondary battery pouch due to the sliding of the secondary battery 10 (the lower part of the secondary battery is attached and fixed by the resin 40). Therefore, if the bottom of the secondary battery is pushed and moved, the bottom of the secondary battery can be easily damaged).
  • a chamfer 22 may be formed in this chamfered shape.
  • the ribs 30 are formed inside the bottom portion 20a and the sidewall portions 20b and 20c of the housing 20, so that the end portion of the secondary battery (the lower end in reference to FIG. 2 ) is more efficiently can be supported by Accordingly, it is possible to inhibit the movement of the lower end of the secondary battery 10 to suppress damage.
  • the pad 30 since the pad 30 is mounted in a pre-compressed state by the rib 21 , it can relatively more robustly support the movement of the lower end of the secondary battery 10 , and the bottom of the housing 20 . Since the resin 40 is additionally applied to the surface, the possibility of movement of the bottom of the secondary battery can be further reduced.

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Abstract

본 발명은, 복수 개의 이차전지가 하우징에 탑재되는 이차전지 모듈에 있어서, 평평하며 서로 평행한 두 개의 측면을 갖는 이차전지; 및 가로방향을 따라 형성된 바닥부와 상기 바닥부의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부 및 상기 측벽부들의 상단을 연장하며 바닥부와 평행하게 배치되는 천정부를 포함하며, 복수 개의 상기 이차전지들이 두께방향을 따라 적층되어 탑재되되, 양측 최외각에 놓인 이차전지의 측면이 각각의 측벽부와 마주하도록 탑재되는 하우징;을 포함하고, 상기 하우징은 바닥부와 측벽부를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지 모듈 및 그 제조방법
본 출원은 2020년 10월 5일자 한국특허출원 제10-2020-0128353호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 복수 개의 이차전지들이 하우징에 탑재되어 구성되는 이차전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로써 더 상세하게는 하우징에 탑재된 이차전지의 스웰링이 발생할 때 최외각에 위치한 이차전지의 거동량 및 탑재된 이차전지들 전체 의 하단 거동량을 더 안정적으로 제어할 수 있는 이차전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
높은 에너지 밀도를 갖는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV: Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV: Hybrid Electric Vehicle) 등에 탑재되고 있다.
이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있으며 활발한 연구개발이 이뤄지고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 그리고, 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다.
따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 개별 이차전지들을 복수 개 연결하여 이차전지 모듈을 구성하고, 복수 개의 이차전지 모듈들이 모여 이차전지 팩을 구성하도록 제조가 이뤄진다.
이 때, 이차전지 모듈은 원통형 이차전지들이 모여서 구성되거나 파우치형 이차전지들이 모여서 구성된다.
이 중, 파우치형 이차전지들로 구성된 이차전지 모듈은, 종래 구조의 하우징(2)에 복수 개의 이차전지들(1)이 탑재된 모습이 도시된 도 1a 에 도시된 바와 같이, 평평하며 서로 평행한 두 개의 측면을 갖는 이차전지(1)가 두께 방향을 따라서 사각형 단면을 갖는 하우징(2)에 탑재되는 구조를 갖는다. 그리고 상기 하우징(2)의 내측벽과 최외각 사이에는 외부충격을 완충시킬 수 있도록 탄성재질의 패드(3)가 장착된다.
한편, 파우치형 이차전지의 경우, 반복적인 충전 및 방전의 부반응으로 내부 전해액이 기화되어 가스가 발생하며 부피가 팽창하는 스웰링 현상이 발생할 수 있다.
이때, 하우징(2)은 재질의 강성을 통해 이차전지들의 팽창을 제어한다. 하지만, 각각의 이차전지들(1)이 부피가 팽창하면 최외각에 놓이 이차전지(1)는 더 크게 변형이 이뤄진다.
그리고, 통상적으로 스웰링은 이차전지(1)의 가운데 지점이 부푸는 경향이 있으므로, 종래의 이차전지 모듈에서 스웰링이 발생했을 때의 모습이 단순화되어 도시된 도 1b 에 나타난 바와 같이, 하우징(2)의 내측벽은 좁은지점에서 더 큰 압력을 받게 되어 이차전지(1)의 스웰링 제어 효율적이 저하되는 문제가 있었다.
즉, 최외각 이차전지(1)와 하우징(2)의 내측벽 사이에 배치된 패드(3)의 단면모습에서 나타나는 바와 같이 하우징(2)의 내측벽의 중앙부분에서만 압력이 집중되어 압축이 발생하는 반면에 양끝단 부분은 압력이 작용하지 않아 비압축된다.
이는 하우징(2)에 작용하는 압력이 분산되지 못해 발생하는 문제로써 상기 하우징(2)의 변형이 상대적으로 더 크게 발생하는 문제가 있었다. 또한, 이차전지도 중앙에서 큰 변형이 발생하는 동안 양단(도 1a, 1b에서 상단과 하단)은 효율적으로 지지되지 못해 손상이 발생할 위험이 있었다. 특히, 이차전지(1)가 하우징(2)과 맞닿아 있는 경우, 이차전지(1)가 하우징(2)에 밀착된 상태로 이동하여 접촉면에서 마찰이 발생하고 이에 따라 이차전지(1)의 파우치가 찢어지거나 훼손될 위험이 있었다. 그리고, 파우치가 찢어지는 경우에는 해당 이차전지(1)만 고장나는 것이 아니라 이차전지들끼리 전기적으로 연결된 이차전지 모듈 자체에 불량이 발생할 수도 있었다.
따라서, 본 발명은 이차전지들의 스웰링이 발생했을 때, 하우징에 가해지는 압력을 더 효율적으로 분산시켜 상기 하우징의 변형을 최소화할 수 있고 이차전지의 양단(도 1a, 1b에서 상단과 하단)을 더 효율적으로 지지할 수 있는 이차전지모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이차전지 모듈 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 복수 개의 이차전지가 하우징에 탑재되는 이차전지 모듈로써, 평평하며 서로 평행한 두 개의 측면을 갖는 이차전지; 및 가로방향을 따라 형성된 바닥부와 상기 바닥부의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부 및 상기 측벽부들의 상단을 연장하며 바닥부와 평행하게 배치되는 천정부를 포함하며, 복수 개의 상기 이차전지들이 두께방향을 따라 적층되어 탑재되되, 양측 최외각에 놓인 이차전지의 측면이 각각의 측벽부와 마주하도록 탑재되는 하우징;을 포함하고, 상기 하우징은 바닥부와 측벽부를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 리브는 측벽부에서 바닥부를 향하는 방향으로 갈수록 두께가 점차적으로 증가하도록 경사진 모양을 갖도록 형성된다.
그리고, 탄성을 갖는 재질로 제조되며 상기 측벽부와 최외각에 놓인 이차전지의 측면 사이에 배치되는 패드를 포함한다.
상기 패드는 리브와 맞닿는 지점에서 압축된 상태로 측벽부와 이차전지의 측면 사이에 배치된다.
본 발명에서 상기 바닥부의 일측끝단과 일측의 측벽부를 연결하는 모서리 내측 및 상기 바닥부의 타측끝단과 타측의 측벽부를 연결하는 모서리 내측 모두에 리브가 형성될 수 있다.
또한, 상기 이차전지의 양측변과 마주하는 상기 바닥부의 표면 또는 천정부의 표면 중 어느 한 곳 이상에는 이차전지를 접착고정하는 레진이 도포된다.
상기 바닥부의 양측끝단과 측벽부를 연결하는 모서리들 및 상기 천정부의 양측끝단과 측벽부를 연결하는 모서리들의 외측에는 챔퍼(chamfer)가 형성된다.
아울러, 본 발명에서는 위와 같은 구성을 갖는 이차전지 모듈의 제조방법을 추가적으로 제공한다.
본 발명에서 제공되는 제조방법은 복수 개의 이차전지가 하우징에 탑재되는 이차전지 모듈의 제조방법으로써, 가로방향을 따라 형성된 바닥부와 상기 바닥부의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부 및 상기 측벽부들의 상단을 연장하며 바닥부와 평행하게 배치되는 천정부를 포함하는 하우징에 패드를 장착하는 단계(S10); 상기 패드가 측벽부에 밀착되도록 복수 개의 이차전지를 하우징에 탑재하는 단계(S20);를 포함하고, 싱기 이차전지를 하우징에 탑재하는 단계(S20)에서, 상기 하우징의 측벽부와 이차전지의 측면 사이에서 상기 패드의 적어도 일부분이 압축되도록 이차전지의 탑재가 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
상기 바닥부와 측벽부를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)가 형성되어 이차전지의 탑재가 이뤄지는 동안 상기 리브에 의해 패드의 압축이 이뤄진다.
상기 바닥부의 표면 또는 천정부의 표면 중 어느 한 곳 이상에는 이차전지를 접착고정하는 레진을 도포하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 하우징의 바닥부와 측벽부 내측에는 리브가 형성되어 이차전지의 끝단부(도 2 기준으로 하단)를 더 효율적으로 지지할 수 있다. 이에 따라 이차전지의 끝단(하단)의 움직임을 저지하여 손상을 억제할 수 있다.
더 상세하게는 이차전지와 하우징 사이의 마찰에 의한 파우치의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 하우징 바닥부의 외측에 냉각장치가 결합됐을 때, 이차전지의 하단의 움직임이 고정되어 원위치를 유지하므로 냉각효율이 저하되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 이차전지의 손상발생가능성을 더욱 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 패드는 리브에 의해 선압축된 상태로 탑재되므로, 상대적으로 더 강건하게 이차전지 하단의 움직임을 지지할수 있고, 상기 하우징의 바닥면에는 레진이 추가로 도포되므로 이차전지 하단의 움직임 가능성을 더욱 낮출 수 있다.
도 1a 는 종래 구조의 하우징에 복수 개의 이차전지들이 탑재된 모습이 도시된 도면.
도 1b 는 종래의 이차전지 모듈에서 스웰링이 발생했을 때의 모습이 단순화되어 도시된 도면.
도 2 는 본 발명의 이차전지 모듈의 단면모습이 나타난 도면.
도 3 은 도 2 에서 A 부분의 확대도.
도 4 는 본 발명에 따른 하우징의 모습 및 부분확대 모습이 나타난 도면.
도 5a 는 최외각 이차전지와 하우징의 측벽부 사이에서 패드의 하단만 압축된 모습이 나타난 도면.
도 5b 는 최외각 이차전지와 하우징의 측벽부 사이에서 패드의 상단과 하단 모두가 압축된 모습이 나타난 도면.
도 6 은 본 발명의 이차전지 모듈에서 스웰링이 발생했을 때의 모습이 단순화되어 도시된 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 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, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 복수 개의 이차전지들이 하우징에 탑재되어 구성되는 이차전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
본 발명에서는 이차전지 모듈의 제조방법을 제1실시예로써 제공한다. 도 2 는 본 발명의 이차전지 모듈의 단면모습이 나타난 도면이며, 도 3 은 도 2 에서 A 부분의 확대도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 하우징의 모습 및 부분확대 모습이 나타난 도면이다.
도면들을 참조하면, 본 발명에서 제공되는 이차전지 모듈의 제조방법은 복수 개의 이차전지(10)가 하우징(20)에 탑재되며, 상기 하우징(20)에 패드(30)를 장착하는 단계(S10) 및 이차전지(10)를 하우징(20)에 탑재하는 단계(S20)를 포함하여 구성된다.
이 실시예에서 제공되는 하우징(20)은 가로방향을 따라 형성된 바닥부(20a)와 상기 바닥부(20a)의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부(20b, 20c) 및 상기 측벽부들(20b, 20c)의 상단을 연장하며 바닥부(20a)와 평행하게 배치되는 천정부(20d)를 포함하여 구성된다.
그리고, 하우징(20) 양측의 측벽부(20b, 20c)에 패드(30)가 맞닿을 수 있도록 이차전지(10) 보다 패드(30)의 장착이 먼저 이뤄진다.
상기 하우징(20)에 패드(30)를 장착하는 단계(S10)에서 상기 패드(30)는 평평한 양면을 갖되 양면 중 일면이 측벽부(20b, 20c)와 면접촉하도록 장착이 이뤄진다.
상기 패드(30)의 장착이 이뤄지면 이차전지(10)를 하우징(20)에 탑재하는 단계(S20)가 이뤄진다. 양측의 패드들(30)을 사이에 두고 미리 정해진 갯수만큼의 이차전지들(10)의 탑재가 이뤄진다. 상기 이차전지들(10)은 하우징(20)의 개구된 부분에서 하나씩 투입되어 탑재되거나, 복수 개가 적층된 상태로 탑재될 수 있다. 그리고, 이 때, 이차전지들(10)에서 정해진 갯수 마다 간격을 두고 사이에 패드(30)가 추가적으로 탑재될 수도 있다.
특히, 이 실시예에서 제공되는 최외각측에 배치된 패드(30)는 하우징(20)의 측벽부(20b, 20c)와 이차전지(10)의 측면 사이에서 상기 패드(30)의 적어도 일부분이 선압축되도록 탑재된다.
즉, 상기 하우징(20)의 바닥부(20a)와 측벽부(20b, 20c)를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)(21)가 형성되어 이차전지(10)의 탑재가 이뤄지는 동안 상기 리브(21)에 의해 패드(30)의 선압축이 이뤄질 수 있다.
한편, 하우징(20)에 패드(30)를 장착하는 단계(S10) 이전에 또는 하우징(20)에 패드(30)를 장착하는 단계(S10)와 이차전지(10)를 하우징(20)에 탑재하는 단계(S20) 사이에는 바닥부(20a) 또는 천정부(20d)의 내측면에 레진(40)을 도포하는 단계가 추가될 수 있다.
즉, 본 발명의 이차전지 모듈에서 스웰링이 발생했을 때의 모습이 단순화되어 도시된 도 6 에 나타난 바와 같이, 하우징의 바닥부(20a) 또는 천정부(20d) 중에 이차전지(10)가 맞닿는 쪽에서 상기 이차전지(10)의 상단 또는 하단의 거동을 제어하기 위해서 레진(40)이 도포될 수 있다.
제2실시예
본 발명에서는 제1실시예에 따른 제조방법으로 제조될 수 있는 이차전지 모듈을 제2실시예로써 제공한다.
이 실시예에서 제공되는 이차전지 모듈은 하우징(20)에 복수 개의 이차전지(10)가 탑재되되, 상기 이차전지들(10) 중 최외각 이차전지(10)와 하우징(20)의 측벽부(20b, 20c) 사이에 패드(30)가 탑재되는 구조를 갖는다.
상기 이차전지(10)는 통상적인 파우치형 이차전지로써 파우치 내에 전극조립체가 탑재된 구조를 가지며, 평평하며 서로 평행한 두 개의 측면을 갖는다.
상기 하우징(20)은 가로방향을 따라 형성된 바닥부(20a)와 상기 바닥부(20a)의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부(20b, 20c) 및 상기 측벽부들(20b, 20c)의 상단을 연장하며 바닥부(20a)와 평행하게 배치되는 천정부(20d)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 이차전지들(10) 복수 개가 두께방향을 따라 적층되어 양측 최외각에 놓인 이차전지(10)의 측면이 각각의 측벽부(20b, 20c)와 마주하도록 하우징(20) 내에 탑재된다.
한편, 이 실시예에서 제공되는 상기 하우징(20)은 바닥부(20a)와 측벽부(20b, 20c)를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)(21)가 형성된다.
상기 리브(21)는 측벽부(20b, 20c)에서 바닥부(20a)를 향하는 방향으로 갈수록 두께가 점차적으로 증가하도록 경사진 모양을 갖도록 형성된다.
이 실시예에서 제공되는 하우징(20)은 도 2 와 4 에 도시된 바와 같이, 상기 바닥부(20a)의 일측끝단과 일측의 측벽부(20b)를 연결하는 모서리 내측 및 상기 바닥부(20a)의 타측끝단과 타측의 측벽부(20c)를 연결하는 모서리 내측 모두에 리브(21)가 형성된다.
아울러, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 리브(21)는 상기 천정부(20d)의 일측끝단과 일측의 측벽부(20b)를 연결하는 모서리 내측 및 상기 천정부(20d)의 타측끝단과 타측의 측벽부(20c)를 연결하는 모서리 내측 모두에 리브(21)가 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 하우징(20)의 측벽부(20b, 20c)와 최외각에 놓인 이차전지(10)의 측면 사이에는 탄성을 갖는 재질로 제조된 패드(30)가 장착된다.
따라서, 최외각 이차전지(10)와 하우징(20)의 측벽부(20b, 20c) 사이에서 패드(30)의 하단만 압축된 모습이 나타난 도 5a 및 최외각 이차전지(10)와 하우징(20)의 측벽부(20b, 20c) 사이에서 패드(30)의 상단과 하단 모두가 압축된 모습이 나타난 도 5b 에 나타난 바와 같이, 상기 리브(21)의 형성 갯수에 따라서, 상기 패드(30)는 하단 한 곳에서 압축되거나 하단과 상단 두 곳 모두에서 압축이된 상태로 하우징(20)에 탑재될 수 있다.
즉, 상기 패드(30)는 리브(21)와 맞닿는 지점에서 압축된 상태로 측벽부(20b, 20c)와 이차전지(10)의 측면 사이에 배치된다. 따라서, 본 발명의 이차전지 모듈에서 스웰링이 발생했을 때의 모습이 단순화되어 도시된 도 6 에 나타난 바와 같이, 이차전지들(10)의 스웰링이 발생할 때, 패드(30)의 중앙부분이 스웰링에 의해 압축이 이뤄지며 상기 패드(30)의 하단부(및 상단부)는 미리 선압축된 상태이므로 패드(30)의 전체에서 균일한 압축이 이뤄질 수 있다.
그리고, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(10)의 양측변과 마주하는 상기 바닥부(20a)의 표면 또는 천정부(20d)의 표면 중 어느 한 곳 이상에는 이차전지(10)를 접착고정하는 레진(40)이 도포된다.
그러므로, 이 실시예에서 제공하는 이차전지 모듈은 이차전지(10)의 하단부는 레진(40)에 의해 고정되고, 선압축된 패드(30)에 의해 지지되므로 상기 패드(30)의 탄성변형에 의한 움직임이 제한된다(상기 패드의 하단은 이미 압축된 상태이므로 압축가능한 양이 감소되어 이차전지의 움직임이 가능한 범위는 축소된다).
따라서, 이차전지들(10)의 스웰링이 발생하여 부풀어도 이차전지(10)의 하단은 하우징(20)의 바닥부에서 움직임이 고정되므로 이차전지(10)의 손상을 방지할 수 있다. 즉, 바닥부(20a)에서 이차전지(10)의 활주가 고정되어 이차전지(10)의 밀림에 따른 이차전지 파우치의 손상을 방지할 수 있다(이차전지 하단은 레진(40)에 의하여 부착 고정되어 있기 때문에 만약 이차전지의 하단이 밀려 움직여버리면 이차전지 하단이 쉽게 파손될 수 있다).
한편, 상기 바닥부(20a)의 양측끝단과 측벽부(20b, 20c)를 연결하는 모서리들 및 상기 천정부(20d)의 양측끝단과 측벽부(20b, 20c)를 연결하는 모서리들의 외측에는 뾰족한 부분이 깎여진 모양으로 챔퍼(chamfer)(22)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 모듈은 하우징(20)의 바닥부(20a)와 측벽부(20b, 20c) 내측에는 리브(30)가 형성되어 이차전지의 끝단부(도 2 기준으로 하단)를 더 효율적으로 지지할 수 있다. 이에 따라 이차전지(10)의 하단의 움직임을 저지하여 손상을 억제할 수 있다.
더 상세하게는 이차전지(10)와 하우징(20) 사이의 마찰에 의한 파우치의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 하우징 바닥부의 외측에 냉각장치가 결합됐을 때, 이차전지의 하단의 움직임이 고정되어 원위치를 유지하므로 냉각효율이 저하되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 이차전지의 손상발생가능성을 더욱 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 패드(30)는 리브(21)에 의해 선압축된 상태로 탑재되므로, 상대적으로 더 강건하게 이차전지(10) 하단의 움직임을 지지할수 있고, 상기 하우징(20)의 바닥면에는 레진(40)이 추가로 도포되므로 이차전지 하단의 움직임 가능성을 더욱 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
10 : 이차전지
20 : 하우징
30 : 패드
40 : 레진

Claims (10)

  1. 복수 개의 이차전지가 하우징에 탑재되는 이차전지 모듈에 있어서,
    평평하며 서로 평행한 두 개의 측면을 갖는 이차전지; 및
    가로방향을 따라 형성된 바닥부와 상기 바닥부의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부 및 상기 측벽부들의 상단을 연장하며 바닥부와 평행하게 배치되는 천정부를 포함하며, 복수 개의 상기 이차전지들이 두께방향을 따라 적층되어 탑재되되, 양측 최외각에 놓인 이차전지의 측면이 각각의 측벽부와 마주하도록 탑재되는 하우징;을 포함하고,
    상기 하우징은 바닥부와 측벽부를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리브는 측벽부에서 바닥부를 향하는 방향으로 갈수록 두께가 점차적으로 증가하도록 경사진 모양을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    탄성을 갖는 재질로 제조되며 상기 측벽부와 최외각에 놓인 이차전지의 측면 사이에 배치되는 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패드는 리브와 맞닿는 지점에서 압축된 상태로 측벽부와 이차전지의 측면 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 바닥부의 일측끝단과 일측의 측벽부를 연결하는 모서리 내측 및 상기 바닥부의 타측끝단과 타측의 측벽부를 연결하는 모서리 내측 모두에 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차전지의 양측변과 마주하는 상기 바닥부의 표면 또는 천정부의 표면 중 어느 한 곳 이상에는 이차전지를 접착고정하는 레진이 도포된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥부의 양측끝단과 측벽부를 연결하는 모서리들 및 상기 천정부의 양측끝단과 측벽부를 연결하는 모서리들의 외측에는 챔퍼(chamfer)가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.
  8. 복수 개의 이차전지가 하우징에 탑재되는 이차전지 모듈의 제조방법에 있어서,
    가로방향을 따라 형성된 바닥부와 상기 바닥부의 양단에서 세로방향으로 서로 간에 평행하게 수직으로 세워진 두 개의 측벽부 및 상기 측벽부들의 상단을 연장하며 바닥부와 평행하게 배치되는 천정부를 포함하는 하우징에 패드를 장착하는 단계(S10);
    상기 패드가 측벽부에 밀착되도록 복수 개의 이차전지를 하우징에 탑재하는 단계(S20);를 포함하고,
    싱기 이차전지를 하우징에 탑재하는 단계(S20)에서, 상기 하우징의 측벽부와 이차전지의 측면 사이에서 상기 패드의 적어도 일부분이 압축되도록 이차전지의 탑재가 이뤄지는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바닥부와 측벽부를 연결하는 모서리 내측에는 다른 곳 보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 리브(rib)가 형성되어 이차전지의 탑재가 이뤄지는 동안 상기 리브에 의해 패드의 압축이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 바닥부의 표면 또는 천정부의 표면 중 어느 한 곳 이상에는 이차전지를 접착고정하는 레진을 도포하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈의 제조방법.
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