WO2023085706A1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 Download PDF

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WO2023085706A1
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battery module
battery
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adhesive layer
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최종철
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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 having a reduced process time and a battery pack including the same.
  • Secondary batteries are attracting much attention as energy sources for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles as well as mobile devices such as mobile phones, digital cameras, and laptop computers.
  • Lithium secondary batteries which are widely used among secondary batteries, can be classified into a can-type secondary battery in which the electrode assembly is housed in a metal can and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is housed in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • a metal can in which an electrode assembly is accommodated may be manufactured in a cylindrical shape.
  • Such a can-type secondary battery may implement a battery module by having a housing accommodating a plurality of secondary batteries.
  • a plurality of secondary batteries are accommodated in the inner space of the housing of the battery module without a fixing means, in an environment where vibration and shock caused by falling are frequent when a vehicle equipped with the battery module moves, the accommodation space inside the housing In the secondary battery, the secondary battery is easily moved, and thus, problems such as damage to the secondary battery or disconnection of the connection between the electrode terminal and the bus bar may occur.
  • An object to be solved by the present invention is to provide a battery module having a reduced process time and a battery pack including the battery module.
  • a battery module includes a bottom plate, a cell frame positioned on the bottom plate, a plurality of battery cells mounted on the cell frame, and an adhesive layer positioned between the bottom plate and the plurality of battery cells. Including, the cell frame has light transmission.
  • the adhesive layer may be formed of a photocurable resin.
  • the cell frame may have a plurality of holes through which the battery cells are mounted.
  • the adhesive layer may be formed in the plurality of holes and may contact at least one of the bottom plate and the bottom portion of the battery cell.
  • the cell frame may be formed of an injection molding resin that generates total internal reflection into the cell frame.
  • the resin may have a transmittance of 90% or more.
  • the battery module may further include a diffuse reflection member formed on a portion of a surface of the cell frame.
  • the diffuse reflection member may be formed on an interface between the cell frame and the adhesive layer.
  • Light entering the cell frame may pass through the diffuse reflection member and be emitted to the adhesive layer, thereby photocuring the adhesive layer.
  • the adhesive layer may include a photocuring initiator.
  • the bottom plate may be a cooling plate.
  • the battery cell may be cylindrical.
  • the bottom plate and the cell frame may be integrally formed.
  • a plurality of light paths may be formed inside the cell frame.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module described above.
  • a process time may be reduced by using a light-transmissive cell frame having a total reflection function and a photocurable resin as an adhesive.
  • FIG. 1 is a view showing a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method of forming a battery module according to the comparative example of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a diagram showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the cell frame shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of forming a battery module according to the embodiment of FIG. 3 .
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the adhesive layer of FIG. 5 is cured.
  • FIG. 7 is an enlarged view of region P of FIG. 6 .
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc.
  • another part is in the middle.
  • a part is said to be “directly on” another part, it means that there is no other part in between.
  • a reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily be located “above” or "on” in the opposite direction of gravity does not mean no.
  • planar image it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as “cross-sectional image”, it means when a cross section of the target part cut vertically is viewed from the side.
  • FIG. 1 is a view showing a battery module according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method of forming a battery module according to the comparative example of FIG. 1 .
  • the battery module 50 includes a bottom plate 20, a cell frame 30 positioned on the bottom plate 20, and a plurality of holes 30h formed in the cell frame 30. It includes battery cells 10 mounted on each. At this time, in order to fix the battery cell 10 to the bottom plate 20, the fixing adhesive layer 40 may be formed inside the plurality of holes 30h.
  • At least one battery module 50 may be disposed inside the chamber 60 and heat may be applied to the inside of the chamber 60 through a heater 70 or the like.
  • An adhesive made of a thermosetting resin is applied to the plurality of holes 30h formed in the cell frame 30 shown in FIG. 1, and the adhesive is thermally cured to form the adhesive layer 40 shown in FIG.
  • the battery cell 10 may be fixed to the bottom plate 20 by (40). However, it may take a lot of processing time until the adhesive layer 40 is formed by performing thermal curing in the chamber 60 .
  • FIG. 3 is a diagram showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the cell frame shown in FIG. 3;
  • the battery module 100 includes a bottom plate 120, a cell frame 130 positioned on the bottom plate 120, and a plurality of batteries mounted on the cell frame 130. It includes the cell 110 and the adhesive layer 140 positioned between the bottom plate 120 and the plurality of battery cells 110 . At this time, the adhesive layer 140 may contact at least one of the bottom plate 120 and the bottom of the battery cell 110 .
  • the bottom plate 120 may be a cooling plate for cooling the battery cell 110 .
  • the bottom plate 120 itself is not a cooling plate, and is used to support the cell frame 130 accommodating the battery cells 110, and a separate heat sink may be formed under the bottom plate 120.
  • the cell frame 130 may have light transmittance. As the cell frame 130 has light transmittance, light generated from the light source unit can pass through the cell frame 130 in a manufacturing method of the battery module 100 described below.
  • the cell frame 130 may have a transparent property.
  • the cell frame 130 is preferably formed of a resin that generates total internal reflection into the cell frame 130 . At this time, the resin may have a transmittance of 90% or more.
  • the resin may be an injection molding resin.
  • a plurality of holes 130h for mounting the battery cells 110 may be formed in the cell frame 130 .
  • the adhesive layer 140 is formed to contact the bottom plate 120 and the cell frame 130, and the battery cells 110 may be disposed on the adhesive layer 140.
  • the hole 130h formed in the cell frame 130 according to the present embodiment may be cylindrical, and the battery cell 110 is preferably a cylindrical cell suitable for being mounted in the cylindrical hole 130h.
  • the adhesive layer 140 may be formed of a photocurable resin.
  • the photocurable resin may be formed of acrylic, silicone, epoxy, or the like, and the adhesive layer 140 preferably includes a photocuring initiator.
  • the photocurable resin constituting the adhesive layer receives light, it is cured by the photocuring initiator to form the adhesive layer 140, and the battery cell 110 is connected to the cell frame on the bottom plate 120 by the adhesive layer 140 ( 130) can be fixed.
  • the cell frame 130 may include a portion having holes 130h in which the plurality of battery cells 110 are mounted, and side frames 130s. However, it is not limited thereto, and a cell frame 130 having a structure in which a portion having holes 130h in which the plurality of battery cells 110 are mounted and the side frames 130s are integrally formed may be formed.
  • the battery module 100 shown in FIG. 3 may be a cross-sectional view taken along the line A-A′ of FIG. 4 .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of forming a battery module according to the embodiment of FIG. 3 .
  • the battery module 100 disposed inside the chamber 160 shows only a portion of the plurality of battery cells 110 mounted on the cell frame 130 for convenience of description and illustration.
  • At least one battery module 100 may be placed inside the chamber 160 .
  • a light source unit 170 is formed inside the chamber 160 to irradiate at least one battery module 100 with light LIGHT.
  • the light source unit 170 is located below the upper end of the chamber 160, and by irradiating light downward, the light can reach the cell frame 130 of the battery module 100 disposed inside the chamber 160. .
  • the light source unit 170 may use an ultraviolet lamp or a halogen lamp.
  • An adhesive made of a photocurable resin is applied to the plurality of holes 130h formed in the cell frame 130, and the adhesive is photocured to form the adhesive layer 140 shown in FIG.
  • the battery cell 110 may be fixed to the bottom plate 120 by the.
  • a process of forming the adhesive layer 140 by photocuring will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7 .
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the adhesive layer of FIG. 5 is cured.
  • FIG. 7 is an enlarged view of region P of FIG. 6 .
  • Light entering the cell frame 130 may have several paths.
  • the battery cell 110 may be a can-type secondary battery, and an electrode assembly included in the battery cell 110 may be wrapped in a case made of metal.
  • the light that has entered the cell frame 130 is totally reflected and may be emitted to the outside of the cell frame 130 when it encounters a diffuse reflection member 190 described below. Therefore, according to the present embodiment, light entering the cell frame 130 can be emitted from the target portion.
  • the cell frame 130 is formed of a resin that generates total internal reflection into the cell frame 130, light entering the cell frame 130 is prevented from escaping to the outside of the cell frame 130. can do. In other words, after light enters the cell frame 130 having light transmission, it may be totally reflected into the cell frame 130 so that it does not go out of the cell frame 130 . Therefore, since the light entering the cell frame 130 is confined within the cell frame 130, light efficiency can be increased.
  • a resin forming the cell frame 130 may have a high refractive index compared to a medium outside the cell frame 130 .
  • the resin forming the cell frame 130 may be polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC).
  • a diffuse reflection member 190 may be formed on a portion of the surface of the cell frame 130 as shown in FIG. 7 .
  • the diffuse reflection pattern 190 can be formed in various patterns that cause diffuse reflection, such as intaglios and embossments.
  • the diffuse reflection member 190 may be formed on a boundary surface between the cell frame 130 and the adhesive layer 140 . Light entering the cell frame 130 passes through the diffuse reflection pattern 190 and is emitted to the adhesive layer 140 so that the adhesive layer 140 can be photocured.
  • the diffuse reflection member 190 has been described as a diffuse reflection pattern, but the diffuse reflection member 190 is not limited thereto, and the diffuse reflection member 190 may also include a case where particles are put inside to cause diffuse reflection.
  • the plurality of light paths formed inside the cell frame 130 may be generated by bending paths of light entering from outside the cell frame 130 several times inside the cell frame 130 .
  • the cell frame 130 according to the present embodiment may be formed by injection molding, and during the injection molding, the diffuse reflection pattern 190 described above may be simultaneously formed on the surface of the cell frame 130 .
  • the curing time of the photocurable resin for fixing the battery cell 110 to the bottom plate 120 can be significantly reduced by the diffuse reflection pattern 190 formed on the surface of the cell frame 130 .
  • one or more battery modules according to an embodiment of the present invention may be packaged in a pack case to form a battery pack.
  • the battery module described above and the battery pack including the battery module may be applied to various devices.
  • Such a device may be applied to means of transportation such as an electric bicycle, an electric vehicle, or a hybrid vehicle, but the present invention is not limited thereto and is applicable to various devices capable of using a battery module and a battery pack including the battery module, which is also applicable to the present invention. It belongs to the scope of the right of invention.
  • battery module 10 battery cell

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Abstract

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 포함하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 바텀 플레이트, 상기 바텀 플레이트 상에 위치하는 셀 프레임, 상기 셀 프레임에 장착되는 복수의 전지셀, 및 상기 바텀 플레이트와 상기 복수의 전지셀 사이에 위치하는 접착층을 포함하고, 상기 셀 프레임은 광투과성을 갖는다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 11월 15일자 한국 특허 출원 제10-2021-0156325호 및 2022년 11월 04일자 한국 특허 출원 제10-2022-0145759호에 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 것으로서, 보다 구체적으로 공정 시간을 감축된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.
이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.
이차 전지 중에서 많이 사용되는 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 수납되는 캔형 이차 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 수납되는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이 중, 캔형 이차 전지는 전극 조립체가 수납되는 금속 캔을 원통형으로 제조할 수 있다. 이러한 캔형 이차 전지는, 복수의 이차 전지를 수용하는 하우징을 구비함으로써 전지 모듈을 구현할 수 있다. 하지만, 이러한 복수의 이차 전지를 고정 수단 없이 전지 모듈의 하우징 내부 공간에 수납할 경우, 전지 모듈이 탑재된 자동차 등이 움직일 때 발생하는 흔들림, 낙하에 의한 충격이 잦은 환경에서, 하우징 내부의 수용 공간에서 이차 전지가 쉽게 유동되고, 이에 따라 이차 전지가 손상되거나 전극 단자와 버스바 간의 연결이 단선되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공정 시간이 단축된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 바텀 플레이트, 상기 바텀 플레이트 상에 위치하는 셀 프레임, 상기 셀 프레임에 장착되는 복수의 전지셀, 및 상기 바텀 플레이트와 상기 복수의 전지셀 사이에 위치하는 접착층을 포함하고, 상기 셀 프레임은 광투과성을 갖는다.
상기 접착층은 광경화성 수지(resin)로 형성될 수 있다.
상기 셀 프레임은 상기 전지셀들이 장착되기 위한 복수의 홀이 형성될 수 있다.
상기 접착층은 상기 복수의 홀에 형성되고, 상기 바텀 플레이트 및 상기 전지셀 바닥부 중 적어도 하나와 접촉할 수 있다.
상기 셀 프레임은 상기 셀 프레임 내부로 전반사를 발생시키는 사출 성형 수지(resin)로 형성될 수 있다.
상기 수지(resin)는 투과율 90% 이상일 수 있다.
상기 전지 모듈은 상기 셀 프레임 표면 일부에 형성되는 난반사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 난반사 부재는 상기 셀 프레임과 상기 접착층 경계면에 형성될 수 있다.
상기 셀 프레임으로 들어온 광이 상기 난반사 부재를 통과하여 상기 접착층으로 방출되어 상기 접착층이 광경화될 수 있다.
상기 접착층은 광경화 개시제를 포함할 수 있다.
상기 바텀 플레이트는 냉각 플레이트일 수 있다.
상기 전지셀은 원통형일 수 있다.
상기 바텀 플레이트와 상기 셀 프레임이 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 셀 프레임 내부에서 복수의 광 경로가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, 전반사 기능을 갖는 광투과성 셀 프레임과 광경화성 수지를 접착제로 사용함으로써, 공정 시간이 단축될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 비교예에 따른 전지 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 비교예에 따른 전지 모듈을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 셀 프레임의 평면도이다.
도 5는 도 3의 실시예에 따른 전지 모듈을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 접착층이 경화되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 P 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
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, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 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.
도 1은 비교예에 따른 전지 모듈을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 비교예에 따른 전지 모듈을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 비교예에 따른 전지 모듈(50)은 바텀 플레이트(20), 바텀 플레이트(20) 상에 위치하는 셀 프레임(30), 셀 프레임(30)에 형성된 복수의 홀(30h) 각각에 장착되는 전지셀(10)을 포함한다. 이때, 전지셀(10)을 바텀 플레이트(20)에 고정하기 위해 고정용 접착층(40)을 복수의 홀(30h) 내부에 형성할 수 있다.
도 2를 참고하면, 적어도 하나의 전지 모듈(50)을 챔버(60) 내부에 배치하고, 히터(70) 등을 통해 챔버(60) 내부에 열을 가할 수 있다. 도 1에 도시한 셀 프레임(30)에 형성된 복수의 홀(30h)에는 열경화성 수지로 형성된 접착제가 도포되어 있고, 상기 접착제가 열경화됨으로써, 도 1에 도시된 접착층(40)을 형성하고, 접착층(40)에 의해 전지셀(10)이 바텀 플레이트(20)에 고정될 수 있다. 하지만, 챔버(60) 내에서 열경화를 진행하여 접착층(40)을 형성하기까지 공정 시간이 많이 소요될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시한 셀 프레임의 평면도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 바텀 플레이트(120), 바텀 플레이트(120) 상에 위치하는 셀 프레임(130), 셀 프레임(130)에 장착되는 복수의 전지셀(110), 및 바텀 플레이트(120)와 복수의 전지셀(110) 사이에 위치하는 접착층(140)을 포함한다. 이때, 접착층(140)은 바텀 플레이트(120) 및 전지셀(110)의 바닥부 중 적어도 하나와 접촉할 수 있다.
본 실시예에 따른 바텀 플레이트(120)는 전지셀(110)을 냉각하기 위한 냉각 플레이트일 수 있다. 다만, 바텀 플레이트(120) 자체가 냉각 플레이트가 아니고, 전지셀(110)을 수납하는 셀 프레임(130)을 지지하는 용도로 사용되고, 바텀 플레이트(120) 아래 별도의 히트 싱크를 형성할 수도 있다.
본 실시예에 따른 셀 프레임(130)은 광투과성을 가질 수 있다. 셀 프레임(130)이 광투과성을 가짐에 따라 후술하는 전지 모듈(100)의 제조 방법에서 광원부에서 발생한 빛이 셀 프레임(130)을 통과하도록 할 수 있다. 셀 프레임(130)은 투명한 성질을 가질 수 있다. 구체적으로, 셀 프레임(130)은 셀 프레임(130) 내부로 전반사를 발생시키는 수지(resin)로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 수지(resin)는 투과율 90% 이상일 수 있다. 상기 수지는 사출 성형 수지일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 셀 프레임(130)에는 전지셀(110)들이 장착되기 위한 복수의 홀(130h)이 형성될 수 있다. 복수의 홀(130h)에는 접착층(140)이 바텀 플레이트(120) 및 셀 프레임(130)과 접촉하도록 형성되어 있고, 접착층(140) 상에 전지셀(110)이 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 셀 프레임(130)에 형성된 홀(130h)은 원통형일 수 있고, 전지셀(110)은 원통형 홀(130h)에 장착되기에 적합한 원통형 셀인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 접착층(140)은 광경화성 수지(resin)로 형성될 수 있다. 이때, 광경화성 수지는, 아크릴, 실리콘, 에폭시 등으로 형성할 수 있고, 접착층(140)은 광경화 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 접착층을 구성하는 광경화성 수지가 빛을 받으면, 광경화 개시제에 의해 경화가 일어나면서 접착층(140)을 형성하고, 접착층(140)에 의해 전지셀(110)이 바텀 플레이트(120) 상의 셀 프레임(130)에 고정될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 셀 프레임(130)은 복수의 전지셀(110)이 장착되는 홀(130h)을 갖는 부분과, 측면 프레임(130s)을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 복수의 전지셀(110)이 장착되는 홀(130h)을 갖는 부분과 측면 프레임(130s)이 일체형으로 형성된 구조를 갖는 셀 프레임(130)이 형성될 수도 있다. 도 3에 도시된 전지 모듈(100)은, 도 4의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도일 수 있다.
도 5는 도 3의 실시예에 따른 전지 모듈을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 5에서 챔버(160) 내부에 배치되는 전지 모듈(100)은, 설명 및 도시의 편의를 위해 복수의 전지셀(110)이 셀 프레임(130)에 장착된 모습 중 일부분만 도시한 것이다.
도 3 및 도 5를 참고하면, 적어도 하나의 전지 모듈(100)을 챔버(160) 내부에 배치할 수 있다. 챔버(160) 내부에는 광원부(170)가 형성되어 적어도 하나의 전지 모듈(100)에 광(LIGHT)을 조사할 수 있다. 광원부(170)는 챔버(160) 상단부의 아래에 위치하며, 하방으로 빛이 조사됨으로써, 챔버(160) 내부에 배치된 전지 모듈(100)의 셀 프레임(130)에 빛이 도달하도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 광원부(170)는 자외선 램프 또는 할로겐 램프를 사용할 수 있다.
셀 프레임(130)에 형성된 복수의 홀(130h)에는 광경화성 수지로 형성된 접착제가 도포되어 있고, 상기 접착제가 광경화됨으로써, 도 3에 도시된 접착층(140)을 형성하고, 접착층(140)에 의해 전지셀(110)이 바텀 플레이트(120)에 고정될 수 있다. 광경화에 의해 접착층(140)이 형성되는 과정에 대해 도 6 및 도 7을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 도 5의 접착층이 경화되는 모습을 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6의 P 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 챔버(160) 내부에 배치된 광원부(170)에서 발생한 광이 전지 모듈(100)을 향해 조사되면, 광투과성을 갖는 셀 프레임(130) 내부로 광이 진입하게 된다. 셀 프레임(130) 내부에 진입한 광은 여러 경로를 가질 수 있다.
전지셀(110)은 캔형 이차 전지일 수 있고, 전지셀(110)에 포함된 전극 조립체는 금속 재질의 케이스에 감싸져 있을 수 있다. 셀 프레임(130) 내부에 진입한 광은 전반사되고, 후술하는 난반사 부재(190)를 만났을 때 셀 프레임(130) 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 타겟으로 하는 부분에서 셀 프레임(130) 내부로 들어온 광이 방출되도록 할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따르면, 셀 프레임(130) 내부로 전반사를 발생시키는 수지로 셀 프레임(130)이 형성됨에 따라, 셀 프레임(130)으로 들어온 광이 셀 프레임(130) 외부로 빠져나가지 못하게 할 수 있다. 다시 말해, 광투과성을 갖는 셀 프레임(130) 내부로 광이 진입한 후, 셀 프레임(130) 외부로 나가지 않도록 셀 프레임(130) 내부로 전반사 될 수 있다. 따라서, 셀 프레임(130) 내부로 진입한 광이 셀 프레임(130) 내부에 갇히기 때문에 광효율을 높일 수 있다. 셀 프레임(130)을 형성하는 수지는 셀 프레임(130) 외부의 매질 대비하여 높은 굴절률을 가질 수 있다. 일례로, 셀 프레임(130)을 형성하는 수지는 PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PC(Polycarbonate)일 수 있다.
이처럼 셀 프레임(130) 내부에 복수의 광경로가 형성되고, 이러한 광이 접착층(140)을 형성하기 위해서는, 전지셀(110)과 바텀 플레이트 사이에 도포되어 있는 열경화성 수지로 형성된 접착제에 광이 도달할 수 있어야 한다. 이를 위해, 본 실시예에 따르면 셀 프레임(130) 표면 일부에는 도 7에 도시한 것처럼 난반사 부재(190)가 형성될 수 있다. 난반사 부재(190)의 일례로, 난반사 패턴(190)은 음각, 양각 등 난반사를 일으키는 다양한 패턴으로 형성 가능하다. 난반사 부재(190)는 셀 프레임(130)과 접착층(140)의 경계면에 형성될 수 있다. 셀 프레임(130)으로 들어온 광이 난반사 패턴(190)을 통과하여 접착층(140)으로 방출되어 접착층(140)이 광경화될 수 있다.
본 실시예에서 난반사 부재(190)는 난반사 패턴으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 난반사 부재(190)는 내부에 입자를 넣어 난반사 시키는 경우도 포함될 수 있다.
셀 프레임(130) 내부에 형성된 복수의 광경로는, 셀 프레임(130) 외부에서 들어온 광이 셀 프레임(130) 내부에서 여러 차례 경로가 꺾여서 발생하는 것일 수 있다.
본 실시예에 따른 셀 프레임(130)은 사출 성형으로 형성할 수 있고, 사출 성형할 때 셀 프레임(130) 표면에 앞에서 설명한 난반사 패턴(190)이 동시에 형성될 수 있다.
본 실시예에 따라 셀 프레임(130) 표면에 형성된 난반사 패턴(190)에 의해 전지셀(110)을 바텀 플레이트(120)에 고정하기 위한 광경화성 수지의 경화 시간을 상당히 단축할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지팩을 형성할 수 있다. 앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
100: 전지모듈 10: 전지셀
120: 바텀 플레이트 130: 셀 프레임
130h: 홀 140: 접착층
160: 챔버 170: 광원부
190: 난반사 패턴

Claims (15)

  1. 바텀 플레이트,
    상기 바텀 플레이트 상에 위치하는 셀 프레임,
    상기 셀 프레임에 장착되는 복수의 전지셀, 및
    상기 바텀 플레이트와 상기 복수의 전지셀 사이에 위치하는 접착층을 포함하고,
    상기 셀 프레임은 광투과성을 갖는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 접착층은 광경화성 수지(resin)로 형성되는 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 셀 프레임은 상기 전지셀들이 장착되기 위한 복수의 홀이 형성되어 있는 전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 접착층은 상기 복수의 홀에 형성되고, 상기 바텀 플레이트 및 상기 전지셀 바닥부 중 적어도 하나와 접촉하는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 셀 프레임은 상기 셀 프레임 내부로 전반사를 발생시키는 수지(resin)로 형성되는 전지 모듈.
  6. 제5항에서,
    상기 수지(resin)는 투과율 90% 이상인 전지 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 셀 프레임 표면 일부에 형성되는 난반사 부재를 더 포함하는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 난반사 부재는 상기 셀 프레임과 상기 접착층 경계면에 형성되는 전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 셀 프레임으로 들어온 광이 상기 난반사 부재를 통과하여 상기 접착층으로 방출되어 상기 접착층이 광경화되는 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 접착층은 광경화 개시제를 포함하는 전지 모듈.
  11. 제1항에서,
    상기 바텀 플레이트는 냉각 플레이트인 전지 모듈.
  12. 제1항에서,
    상기 전지셀은 원통형인 전지 모듈.
  13. 제1항에서,
    상기 바텀 플레이트와 상기 셀 프레임이 일체형으로 형성되는 전지 모듈.
  14. 제1항에서,
    상기 셀 프레임 내부에서 복수의 광 경로가 형성되는 전지 모듈.
  15. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지팩.
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