WO2022075710A1 - 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
WO2022075710A1
WO2022075710A1 PCT/KR2021/013636 KR2021013636W WO2022075710A1 WO 2022075710 A1 WO2022075710 A1 WO 2022075710A1 KR 2021013636 W KR2021013636 W KR 2021013636W WO 2022075710 A1 WO2022075710 A1 WO 2022075710A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
module
battery cells
case
battery module
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/013636
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김용일
김동욱
이수항
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 CN202180049705.0A priority Critical patent/CN115836431A/zh
Priority to US18/009,834 priority patent/US20230299405A1/en
Priority to EP21877961.9A priority patent/EP4187693A1/en
Priority to JP2022577175A priority patent/JP2023529746A/ja
Publication of WO2022075710A1 publication Critical patent/WO2022075710A1/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
    • H01M50/20—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
    • 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
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • 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
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • 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
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • 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
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the 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
    • H01M10/655—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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • 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
    • 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
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular 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
    • H01M50/20—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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • 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
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • 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
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • 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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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, a battery pack including the same, and a vehicle.
  • Secondary batteries that are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels but also the fact that no by-products are generated from the use of energy.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • the types of secondary batteries currently widely used include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • the unit secondary battery cell that is, the operating voltage of the unit battery cell is about 2.5V ⁇ 4.5V. Accordingly, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells are connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel to form a battery pack according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module.
  • a method of configuring the battery pack is common.
  • a conventional battery module in general, a plurality of battery cells, a module case accommodating the plurality of battery cells, and a thermal resin provided on a bottom surface of the module case for cooling the plurality of battery cells are included.
  • the thermal resin provided at the lower ends of the battery cells in general, it has an arrangement form that holds all of the lower ends of the battery cells.
  • this arrangement structure in the case of a conventional battery module, when the battery cells swell, in the case of the battery cells on both sides of the outermost side, they are pushed out from both sides in the left and right directions and are fixed by the thermal resin at the lower end. There is a high risk of damage such as tearing due to a large tensile force acting on the pouch case of the battery cells disposed in the battery cell.
  • the electrolyte inside the pouch case leaks to deteriorate the insulation performance, and there is a problem in that the battery performance is greatly deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of preventing damage to a battery cell when a swelling phenomenon occurs in a battery cell inside a module case, a battery pack including the same, and a vehicle.
  • the present invention as a battery module, a plurality of battery cells; a module case accommodating the plurality of battery cells; a thermal resin provided inside the module case and for cooling the plurality of battery cells; and a buffer space disposed to face each other with the thermal resin interposed therebetween, and a buffer space provided inside the module case.
  • the thermal resin may be disposed under the plurality of battery cells, and the buffer space may be disposed under the battery cells disposed at the outermost among the plurality of battery cells inside the module case.
  • the battery module may include a buffer pad provided on both inner walls of the module case and disposed in contact with the outermost battery cells among the plurality of battery cells.
  • the buffer space may be provided between the lower end of the buffer pad and the inner bottom surface of the module case.
  • the thermal resin may be applied inside the bottom surface of the module case when the battery module is manufactured.
  • the thermal resin may be injected into the module case through an injection unit from the outside of the module case when the battery module is manufactured.
  • a resin stopper for preventing the inflow of the thermal resin when the thermal resin is injected through the injection unit; may be provided.
  • the buffer space may be filled with air.
  • the present invention provides a battery pack, comprising: at least one battery module according to the above-described embodiments; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides a vehicle comprising, as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module capable of preventing damage to a battery cell when a swelling phenomenon occurs in a battery cell inside the module case, a battery pack including the same, and a vehicle.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the battery module of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view for explaining application of thermal resin to the battery module of FIG. 1 .
  • 4 and 5 are diagrams for explaining a mechanism for preventing tearing of a battery cell through a buffer space when the battery cells of the battery module of FIG. 1 swell.
  • FIG. 6 is a view for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the battery module of FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a view for explaining injection of thermal resin into the battery module of FIG. 6 .
  • 9 and 10 are diagrams for explaining a mechanism for preventing tearing of a battery cell through a buffer space when swelling of the battery cells of the battery module of FIG. 6 occurs.
  • FIG. 11 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the battery module of FIG. 1 .
  • the battery module 10 may include a battery cell 100 , a module case 200 , a thermal resin 300 and a buffer space 500 .
  • the battery cell 100 as a secondary battery, may be provided as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being provided as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cell 100 provided as a pouch-type secondary battery may include an electrode assembly, a pair of electrode leads electrically connected to the electrode assembly, and a pouch case accommodating the electrode assembly.
  • the inside of the pouch case may be filled with an electrolyte.
  • At least one or more of the battery cells 100 may be provided.
  • a plurality of the battery cells 100 are provided and described as being provided to be stacked together so that they can be electrically connected to each other.
  • the module case 200 may accommodate the plurality of battery cells 100 . To this end, an accommodating space capable of accommodating the plurality of battery cells 100 may be provided in the module case 200 .
  • the thermal resin 300 is for cooling the plurality of battery cells 100 , and may be provided inside the module case 200 . Specifically, the thermal resin 300 may be provided inside the bottom surface of the module case 200 to be disposed below the plurality of battery cells 100 .
  • FIG. 3 is a view for explaining application of thermal resin to the battery module of FIG. 1 .
  • the thermal resin 300 may be applied inside the bottom surface of the module case 200 when the battery module 10 is manufactured. In this case, the thermal resin 300 may not be applied near both edges of the inner bottom surface of the module case 200 to form a buffer space 500 to be described later.
  • the battery module 10 may include a buffer pad 400 .
  • the buffer pad 400 is provided on both inner walls of the module case 200 , and may be disposed in contact with the side surfaces of the battery cells 100 disposed at the outermost of the plurality of battery cells 100 .
  • the pair of buffer pads 400 may absorb a shock transmitted to the plurality of battery cells 100 from an external shock or the like or buffer shock transmitted to the plurality of battery cells 100 .
  • the buffer space 500 is disposed to face each other with the thermal resin 300 interposed therebetween, and may be provided inside the module case 200 . Specifically, the buffer space 500 may be disposed under the battery cells 100 disposed at the outermost among the plurality of battery cells 100 inside the module case 200 .
  • the buffer space 500 may be provided between the lower end of the buffer pad 400 and the inner bottom surface of the module case 200 .
  • the buffer space 500 may be filled with air.
  • 4 and 5 are diagrams for explaining a mechanism for preventing tearing of a battery cell through a buffer space when the battery cells of the battery module of FIG. 1 swell.
  • the battery cells 100 disposed on the outermost sides of the battery cells 100 have relatively the greatest deformation.
  • the lower ends of the battery cells 100 disposed on the outermost both sides of the battery cells 100 have the relatively greatest elongation.
  • the buffer space 500 is formed below the battery cells 100 disposed on the outermost both sides of the battery cells 100 , and through the buffer space 500 , the relatively largest It is possible to relieve the tensile force of the lower portions of the battery cells 100 at the outermost sides where the elongation occurs.
  • the lower ends of the battery cells 100 on both sides of the outermost side in which the relatively largest elongation occurs during the swelling phenomenon By relieving the tensile force of the part, it is possible to effectively prevent damage such as tearing of the pouch case of the battery cell 100 on both sides of the outermost side.
  • the outer volume of the module case 200 that is, while maintaining the dimensions of the module case 200 as it is, additional components are used to prevent damage.
  • the tensile force of the battery cells 100 can be remarkably relieved without doing so.
  • the battery module ( 10) can also secure price competitiveness in terms of manufacturing cost.
  • FIG. 6 is a view for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the battery module of FIG. 6 .
  • the battery module 20 according to this embodiment is similar to the battery module 10 of the previous embodiment, redundant descriptions of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, the previous embodiment The difference between and will be explained.
  • the battery module 20 includes a battery cell 100 , a module case 205 , a thermal resin 300 , a buffer pad 400 , a buffer space 500 and a resin stopper ( 600) may be included.
  • the battery cell 100 may be provided in plurality. Since the plurality of battery cells 100 are substantially the same as or similar to those of the previous embodiment, a redundant description will be omitted below.
  • the module case 205 may include a resin injection hole 255 .
  • the resin injection hole 255 is for injection of the thermal resin 300 , and may be formed at the bottom of the module case 205 .
  • the thermal resin 300 may be injected into the bottom surface of the module case 205 through the resin injection hole 255 .
  • FIG. 8 is a view for explaining injection of thermal resin into the battery module of FIG. 6 .
  • the thermal resin 300 may be injected into the module case 200 through the injection unit I from the outside of the module case 205 when the battery module 20 is manufactured. there is.
  • the injection unit (I) may be inserted into the resin injection hole 255 of the module case 205 to inject the thermal resin 300 into the bottom surface of the module case 200 .
  • the buffer space 500 may block the inflow of the thermal resin 300 through a resin stopper 600 to be described later.
  • the injection of the thermal resin 300 of the injection unit I may be performed until the internal space of the resin injection hole 255 is filled.
  • a separate cap cover capable of sealing the inside may be mounted.
  • the buffer pad 400 is substantially the same as or similar to the previous embodiment, and thus, redundant description will be omitted below.
  • a resin stopper 600 may be provided in the buffer space 500 .
  • the resin stopper 600 is to prevent the inflow of the thermal resin 300 to the buffer space 500 side when the thermal resin 300 is injected through the injection unit (I), and the buffer space ( 500) may be provided.
  • the resin stopper 600 may be made of an elastic material.
  • the resin stopper 600 may be made of a rubber material.
  • the resin stopper 600 may be made of a plastic material having elasticity.
  • 9 and 10 are diagrams for explaining a mechanism for preventing tearing of a battery cell through a buffer space when swelling of the battery cells of the battery module of FIG. 6 occurs.
  • both sides of the outermost The tensile force of the battery cells 100 may be effectively relieved.
  • the tensile force of the battery cells 100 is additionally absorbed to more effectively prevent damage such as tearing or cracking of the pouch case of the battery cells 100 . can do.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 includes at least one battery module 10 , 20 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 , 20 according to the previous embodiment. ) may be included.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V as a fuel source for the vehicle.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and any other manner in which the battery pack 1 may be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may also be provided in other devices, devices, and facilities, such as an energy storage system using a secondary battery, in addition to the vehicle V.
  • the device, apparatus, and equipment including the battery pack 1 and the battery pack 1 such as the vehicle according to the present embodiment include the battery modules 10 and 20 described above.
  • the battery pack 1 having all the advantages due to the battery modules 10 and 20 and the device, apparatus, and equipment such as a vehicle V having the battery pack 1 may be implemented.
  • the battery module 10 capable of preventing damage such as tearing of the battery cell 100 when a swelling phenomenon occurs in the battery cell 100 inside the module case 200 , 205 . , 20), a battery pack 1 and a vehicle V including the same may be provided.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀, 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스, 모듈 케이스의 내부에 구비되며, 복수 개의 배터리 셀의 냉각을 위한 써멀 레진 및 써멀 레진을 사이에 두고 대향 배치되며, 모듈 케이스 내측에 마련되는 완충 스페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 10월 06일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2020-0129000호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈의 경우, 일반적으로, 복수 개의 배터리 셀들, 이러한 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스 및 상기 모듈 케이스의 저면에 구비되며 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 써멀 레진을 포함하여 구성된다.
이러한 종래 배터리 모듈의 경우, 반복되는 충방전 사이클 과정에서 배터리 셀들 내부의 화학 반응으로 인해 배터리 셀이 부풀어 오르는 스웰링 현상이 필연적으로 발생한다.
이러한 배터리 셀의 스웰링 현상 발생 시, 모듈 케이스 내부에서 상호 적층되는 배터리 셀들의 배치 구조 상, 모듈 케이스 내부에서 최외곽 양측에 배치되는 배터리 셀들의 경우, 상대적으로 모듈 케이스 내측에 배치되는 배터리 셀들의 스웰링으로 인해 초기 위치에서 바깥 방향으로 밀려나는 위치 이동까지 발생하게 된다.
반면, 배터리 셀들의 하단부에 구비되는 써멀 레진의 경우, 일반적으로, 배터리 셀들의 하단부 모두를 붙잡고 있는 배치 형태를 가지게 된다. 이러한 배치 구조에 따라, 종래 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀들의 스웰링 시, 최외곽 양측의 배터리 셀들의 경우, 좌우 방향 양측에서는 바깥쪽으로 밀려나고 하단부 측에서는 써멀 레진에 의해 고정되는 구조로 인해 최외곽 양측에 배치되는 배터리 셀들의 파우치 케이스에 큰 인장력이 작용하여 찢어지는 등의 파손이 발생할 위험이 큰 문제가 있다.
배터리 셀들의 파우치 케이스가 찢어질 경우, 파우치 케이스 내부의 전해액이 누수되어 절연 성능이 저하되며, 배터리 성능이 크게 퇴화하는 문제가 있다.
그러므로, 모듈 케이스 내부의 배터리 셀에서의 스웰링 현상 발생 시 배터리 셀의 파손을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 모듈 케이스 내부의 배터리 셀에서의 스웰링 현상 발생 시 배터리 셀의 파손을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀; 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 내부에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 냉각을 위한 써멀 레진; 및 상기 써멀 레진을 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스 내측에 마련되는 완충 스페이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 써멀 레진은, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 하측에 배치되며, 상기 완충 스페이스는, 상기 모듈 케이스 내부에서 상기 복수 개의 배터리 셀 중 최외곽에 배치되는 배터리 셀들 하측에 배치될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스의 양측 내벽에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 최외곽에 배치되는 배터리 셀들과 접촉 배치되는 완충 패드;를 포함할 수 있다.
상기 완충 스페이스는, 상기 완충 패드의 하단부와 상기 모듈 케이스의 내측 저면 사이에 마련될 수 있다.
상기 써멀 레진은, 상기 배터리 모듈의 제조 시 상기 모듈 케이스의 저면 내측에 도포될 수 있다.
상기 써멀 레진은, 상기 배터리 모듈의 제조 시 상기 모듈 케이스의 외측에서 인젝션 유닛을 통해 상기 모듈 케이스 내측으로 주입될 수 있다.
상기 완충 스페이스에는, 상기 인젝션 유닛을 통한 상기 써멀 레진 주입 시 상기 써멀 레진의 유입을 방지하기 위한 레진 스토퍼;가 구비될 수 있다.
상기 완충 스페이스에는, 공기가 채워질 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스 내부의 배터리 셀에서의 스웰링 현상 발생 시 배터리 셀의 파손을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 주요부의 확대도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 써멀 레진 도포를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 스웰링 현상 시 완충 스페이스를 통한 배터리 셀의 찢어짐 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 배터리 모듈의 주요부의 확대도이다.
도 8은 도 6의 배터리 모듈의 써멀 레진 주입을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 6의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 스웰링 현상 시 완충 스페이스를 통한 배터리 셀의 찢어짐 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 주요부의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 써멀 레진(300) 및 완충 스페이스(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
파우치형 이차 전지로 구비되는 상기 배터리 셀(100)의 경우, 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극 리드 및 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 파우치 케이스 내부에는 전해액에 채워질 수 있다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 복수 개로 구비되어 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상호 적층되게 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 써멀 레진(300)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)의 냉각을 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(200)의 내부에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 써멀 레진(300)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 하측에 배치되게, 상기 모듈 케이스(200)의 저면 내측에 구비될 수 있다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 써멀 레진 도포를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 써멀 레진(300)은, 상기 배터리 모듈(10)의 제조 시, 상기 모듈 케이스(200)의 저면 내측에 도포될 수 있다. 이때, 상기 써멀 레진(300)은, 후술하는 완충 스페이스(500) 형성을 위해, 상기 모듈 케이스(200)의 저면 내측 양쪽 테두리 부근에는 도포되지 않을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)은, 완충 패드(400)를 포함할 수 있다.
상기 완충 패드(400)는, 상기 모듈 케이스(200)의 양측 내벽에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 중 최외곽에 배치되는 배터리 셀들(100)의 측면과 접촉 배치될 수 있다
이러한 상기 한 쌍의 완충 패드(400)는, 외부 충격 등으로부터 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)로 전달되는 충격을 흡수하거나 또는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)로 전달되는 충격을 완충시킬 수 있다.
상기 완충 스페이스(500)는, 상기 써멀 레진(300)을 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스(200) 내측에 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 완충 스페이스(500)는, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 상기 복수 개의 배터리 셀(100) 중 최외곽에 배치되는 배터리 셀들(100) 하측에 배치될 수 있다.
상기 완충 스페이스(500)는, 상기 완충 패드(400)의 하단부와 상기 모듈 케이스(200)의 내측 저면 사이에 마련될 수 있다. 이러한 상기 완충 스페이스(500)에는 공기가 채워질 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 배터리 셀들(100)의 스웰링 현상 시 상기 완충 스페이스(500)를 통한 배터리 셀(100)의 찢어짐 방지 매커니즘을 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 4 및 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 스웰링 현상 시 완충 스페이스를 통한 배터리 셀의 찢어짐 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 경우, 상기 배터리 셀(100)의 스웰링 현상 발생 시, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 상호 적층되는 배터리 셀들(100)의 배치 구조 상, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 최외곽 양측에 배치되는 배터리 셀들(100)의 경우, 상대적으로 모듈 케이스(200) 내측에 배치되는 상기 배터리 셀들(100)의 스웰링으로 인해 초기 위치에서 바깥 방향으로 밀려나는 위치 이동까지 발생하게 된다.
다시 말해, 상기 배터리 모듈(10)에서, 상기 배터리 셀들(100)의 스웰링 현상 발생 시, 상기 배터리 셀들(100) 중 최외곽 양측에 배치되는 배터리 셀들(100)은, 상대적으로 가장 큰 변형이 일어나게 된다. 여기서, 상기 배터리 셀들(100) 중 최외곽 양측에 배치되는 배터리 셀들(100)의 하단부는 상대적으로 가장 큰 연신율이 발생하게 된다.
본 실시예의 경우, 상기 배터리 셀들(100) 중 최외곽 양측에 배치되는 배터리 셀들(100)의 하측에 상기 완충 스페이스(500)가 형성되는 바, 상기 완충 스페이스(500)를 통해, 상대적으로 가장 큰 연신율이 발생하는 최외곽 양측의 배터리 셀들(100)의 하단 부분의 인장력을 완화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는, 상기 완충 스페이스(500)를 통해, 상기 스웰링 현상 시, 상대적으로 가장 큰 연신율이 발생하는 최외곽 양측의 배터리 셀들(100)의 하단 부분의 인장력을 완화시켜, 상기 최외곽 양측의 배터리 셀(100)의 파우치 케이스의 찢어짐과 같은 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 완충 스페이스(500)를 통해, 상기 모듈 케이스(200)의 외곽 부피, 즉, 상기 모듈 케이스(200)의 치수를 그대로 유지하면서 별도의 파손 방지를 위한 추가 구성 부품을 사용하지 않고도 상기 배터리 셀들(100)의 인장력을 현저히 완화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 보다 더 간단하고 효율적인 구조로 상기 배터리 셀들(100)의 스웰링에 따른 배터리 셀들(100)의 크랙이나 파손 등의 위험을 효과적으로 방지할 수 있는 바, 상기 배터리 모듈(10)의 제조 비용 측면에서도 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 배터리 모듈의 주요부의 확대도이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(205), 써멀 레진(300), 완충 패드(400), 완충 스페이스(500) 및 레진 스토퍼(600)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀(100)은, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 모듈 케이스(205)는, 레진 주입홀(255)을 포함할 수 있다.
상기 레진 주입홀(255)은, 상기 써멀 레진(300)의 주입을 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(205)의 저부에 형성될 수 있다. 상기 써멀 레진(300)은, 상기 레진 주입홀(255)을 통해, 상기 모듈 케이스(205)의 저면 내측으로 주입될 수 있다.
이하, 상기 배터리 모듈(20)의 상기 써멀 레진(300)의 주입 공정에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 8은 도 6의 배터리 모듈의 써멀 레진 주입을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 써멀 레진(300)은, 상기 배터리 모듈(20)의 제조 시 상기 모듈 케이스(205)의 외측에서 인젝션 유닛(I)을 통해 상기 모듈 케이스(200) 내측으로 주입될 수 있다.
구체적으로, 상기 인젝션 유닛(I)은, 상기 모듈 케이스(205)의 레진 주입홀(255)에 삽입되어 상기 모듈 케이스(200)의 저면 내측으로 상기 써멀 레진(300)을 주입할 수 있다. 이때, 상기 완충 스페이스(500)에는 후술하는 레진 스토퍼(600)를 통해 상기 써멀 레진(300)의 유입을 차단할 수 있다.
상기 인젝션 유닛(I)의 상기 써멀 레진(300) 주입은, 상기 레진 주입홀(255)의 내부 공간을 채울때까지 수행될 수 있다. 한편, 상기 레진 주입홀(255)에는 상기 써멀 레진(300)이 채워지는 것 대신에 내부를 밀봉할 수 있는 별도의 캡 커버 등이 장착되는 것도 가능할 수 있다.
다시, 도 6 및 도 7을 살펴 보면, 상기 완충 패드(400)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 완충 스페이스(500)에는, 레진 스토퍼(600)가 구비될 수 있다.
상기 레진 스토퍼(600)는, 상기 인젝션 유닛(I)을 통한 상기 써멀 레진(300) 주입 시 상기 완충 스페이스(500) 측으로의 상기 써멀 레진(300)의 유입을 방지하기 위한 것으로서, 상기 완충 스페이스(500)에 구비될 수 있다.
이러한 상기 레진 스토퍼(600)는, 탄성 재질로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 레진 스토퍼(600)는, 러버 재질로 구비될 수 있다. 한편, 상기 레진 스토퍼(600)는 탄성을 갖는 플라스틱 재질로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)의 배터리 셀들(100)의 스웰링 현상 시 상기 완충 스페이스(500) 및 레진 스토퍼(600)를 통한 배터리 셀(100)의 찢어짐 방지 매커니즘을 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 9 및 도 10은 도 6의 배터리 모듈의 배터리 셀들의 스웰링 현상 시 완충 스페이스를 통한 배터리 셀의 찢어짐 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)에서, 상기 배터리 셀들(100)의 스웰링 현상 발생 시, 앞선 실시예와 같이, 상기 완충 스페이스(500)를 통해, 상기 최외곽 양측의 배터리 셀들(100)의 인장력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
아울러, 본 실시예의 경우, 상기 레진 스토퍼(600)를 통해, 상기 배터리 셀들(100)의 인장력을 추가적으로 흡수하여 상기 배터리 셀들(100)의 파우치 케이스의 찢어짐이나 크랙과 같은 파손 등을 보다 더 효과적으로 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10, 20) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10, 20)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10, 20)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스(200, 205) 내부의 배터리 셀(100)에서의 스웰링 현상 발생 시 배터리 셀(100)의 찢어짐 등의 파손을 방지할 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이를 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀;
    상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스의 내부에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 냉각을 위한 써멀 레진; 및
    상기 써멀 레진을 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스 내측에 마련되는 완충 스페이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 써멀 레진은,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 하측에 배치되며,
    상기 완충 스페이스는,
    상기 모듈 케이스 내부에서 상기 복수 개의 배터리 셀 중 최외곽에 배치되는 배터리 셀들 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 양측 내벽에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 최외곽에 배치되는 배터리 셀들과 접촉 배치되는 완충 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 완충 스페이스는,
    상기 완충 패드의 하단부와 상기 모듈 케이스의 내측 저면 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 써멀 레진은,
    상기 배터리 모듈의 제조 시 상기 모듈 케이스의 저면 내측에 도포되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 써멀 레진은,
    상기 배터리 모듈의 제조 시 상기 모듈 케이스의 외측에서 인젝션 유닛을 통해 상기 모듈 케이스 내측으로 주입되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 완충 스페이스에는,
    상기 인젝션 유닛을 통한 상기 써멀 레진 주입 시 상기 써멀 레진의 유입을 방지하기 위한 레진 스토퍼;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 완충 스페이스에는,
    공기가 채워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
PCT/KR2021/013636 2020-10-06 2021-10-05 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 WO2022075710A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180049705.0A CN115836431A (zh) 2020-10-06 2021-10-05 电池模块、包括该电池模块的电池组和车辆
US18/009,834 US20230299405A1 (en) 2020-10-06 2021-10-05 Battery module, and battery pack and vehicle that include same
EP21877961.9A EP4187693A1 (en) 2020-10-06 2021-10-05 Battery module, and battery pack and vehicle that include same
JP2022577175A JP2023529746A (ja) 2020-10-06 2021-10-05 バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0129000 2020-10-06
KR1020200129000A KR20220045850A (ko) 2020-10-06 2020-10-06 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022075710A1 true WO2022075710A1 (ko) 2022-04-14

Family

ID=81126988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/013636 WO2022075710A1 (ko) 2020-10-06 2021-10-05 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230299405A1 (ko)
EP (1) EP4187693A1 (ko)
JP (1) JP2023529746A (ko)
KR (1) KR20220045850A (ko)
CN (1) CN115836431A (ko)
WO (1) WO2022075710A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180071018A (ko) * 2016-12-19 2018-06-27 주식회사 엘지화학 전지모듈 사이에 개재되어 있는 스페이서를 포함하는 전지팩
US20190097284A1 (en) * 2016-03-15 2019-03-28 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power storage device pack
JP2019186066A (ja) * 2018-04-11 2019-10-24 株式会社デンソー 電池モジュール
KR20200030967A (ko) * 2018-09-13 2020-03-23 주식회사 엘지화학 절연 구조가 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20200102196A (ko) * 2019-02-21 2020-08-31 주식회사 엘지화학 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR20200129000A (ko) 2019-05-07 2020-11-17 엘지전자 주식회사 탈착식 조작 장치 및 그를 포함하는 어플라이언스 제어 시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190097284A1 (en) * 2016-03-15 2019-03-28 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power storage device pack
KR20180071018A (ko) * 2016-12-19 2018-06-27 주식회사 엘지화학 전지모듈 사이에 개재되어 있는 스페이서를 포함하는 전지팩
JP2019186066A (ja) * 2018-04-11 2019-10-24 株式会社デンソー 電池モジュール
KR20200030967A (ko) * 2018-09-13 2020-03-23 주식회사 엘지화학 절연 구조가 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20200102196A (ko) * 2019-02-21 2020-08-31 주식회사 엘지화학 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR20200129000A (ko) 2019-05-07 2020-11-17 엘지전자 주식회사 탈착식 조작 장치 및 그를 포함하는 어플라이언스 제어 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP4187693A1 (en) 2023-05-31
KR20220045850A (ko) 2022-04-13
US20230299405A1 (en) 2023-09-21
CN115836431A (zh) 2023-03-21
JP2023529746A (ja) 2023-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018135756A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2018135757A1 (ko) 배터리 모듈의 제조 방법
WO2017052050A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2017078249A1 (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2017209388A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
WO2020060108A1 (ko) 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩
WO2017200177A1 (ko) 리드 용접 장치, 이러한 리드 용접 장치를 통해 제조되는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩
WO2018199521A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2020067665A1 (ko) 배터리 셀 조립체, 이러한 배터리 셀 조립체를 포함하는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2019151716A1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2019172545A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2020022844A1 (ko) 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩
WO2020060054A1 (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2021025410A1 (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2021150006A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
WO2021101075A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2021177607A1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
WO2020138848A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2020054997A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2017099347A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2021075733A1 (ko) 배터리 셀, 이러한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩
WO2021002711A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치
WO2020171392A1 (ko) 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치
WO2022149967A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022108279A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

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: 21877961

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022577175

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021877961

Country of ref document: EP

Effective date: 20230223

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE