[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20220116947A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20220116947A
KR20220116947A KR1020210020449A KR20210020449A KR20220116947A KR 20220116947 A KR20220116947 A KR 20220116947A KR 1020210020449 A KR1020210020449 A KR 1020210020449A KR 20210020449 A KR20210020449 A KR 20210020449A KR 20220116947 A KR20220116947 A KR 20220116947A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
module
conductive resin
frame
thermally conductive
Prior art date
Application number
KR1020210020449A
Other languages
English (en)
Inventor
장성환
성준엽
박명기
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210020449A priority Critical patent/KR20220116947A/ko
Priority to US17/668,224 priority patent/US20220271364A1/en
Priority to CN202210133656.5A priority patent/CN114976377A/zh
Publication of KR20220116947A publication Critical patent/KR20220116947A/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
    • 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
    • H01M10/61—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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • 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
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • 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
    • H01M10/658—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
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 제1 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 하부 사이에 위치하는 제1 열전도성 수지층; 및 상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 상부 사이에 위치하는 제2 열전도성 수지층을 포함하고, 상기 모듈 프레임의 상부에는 열전도성 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 주액홀이 형성되어 있고, 상기 모듈 프레임 상부의 하면에 적어도 하나의 차단 패드가 위치하고, 상기 차단 패드는 중심부가 개방되어 있되, 상기 주액홀을 둘러 싼다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 {BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉각 성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것일 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 전지셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.
도 1은 종래 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀(11)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지셀 적층체(12), 전지셀 적층체(12)를 수용하는 모듈 프레임(20), 전지셀 적층체의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(15) 및 엔드 플레이트(15)와 전지셀 적층체(12)의 전후면 사이에 형성된 버스바 프레임(13)을 포함한다. 모듈 프레임(20)은 전지셀 적층체(12)의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임(30)과 전지셀 적층체(12)의 상면을 덮는 상부 플레이트(40)를 포함한다. 전지 모듈(10)은 하부 프레임(30)에서 전지셀 적층체(120)의 하부를 덮는 바닥면에 열전도성 수지층(31)이 도포되어, 전지셀 적층체(12)의 발생한 열을 냉각할 수 있다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A를 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 전지셀 적층체(12)의 하부를 냉각해주는 구조로, 전지셀(11)에서 발생된 열은 하부를 향하는 제1 냉각 방향(D1)으로 흐르는 구조이다. 그러나, 열전도성 수지층(31)이 전지셀 적층체(12)의 하부에 대응되는 위치에만 형성되어 있어, 열전도성 수지층(31)과 거리가 가까운 전지셀(11)의 부분은 온도가 낮고, 거리가 먼 전지셀(11)의 부분은 온도가 높아, 전지셀(11) 내부에서 온도 차가 발생한다. 특히, 전지셀(11)의 상부 및 양 단부를 향하는 방향으로 온도가 높아지고, 전지셀(11)의 하부 및 중심부를 향하는 방향으로 온도가 낮아진다.
특히, 전지셀(11)의 양 단부는 양극 및 음극이 위치됨에 따라 전지 모듈(10)의 충방전 과정에서 열이 상대적으로 중심부에 비해 많이 발생된다. 하지만, 전지셀(11) 하부에 위치하는 열전도성 수지층(31)은 전지셀(11)의 양 단부에서 하부로 전달되는 열만을 냉각시키는 점에서, 전지셀(11)의 양 단부에서 발생된 열을 충분히 빠르게 냉각시키지 못한다. 특히, 전지셀(11)의 온도는 배터리의 출력을 제한하는 요인 중 하나인 점을 고려할 때, 전지셀(11) 내에서 발생되는 국부적인 온도 상승은 배터리의 출력을 조기에 제한할 가능성이 높아, 이를 개선할 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지셀의 냉각 성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 제1 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 하부 사이에 위치하는 제1 열전도성 수지층; 및 상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 상부 사이에 위치하는 제2 열전도성 수지층을 포함하고, 상기 모듈 프레임의 상부에는 열전도성 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 주액홀이 형성되어 있고, 상기 모듈 프레임 상부의 하면에 적어도 하나의 차단 패드가 위치하고, 상기 차단 패드는 중심부가 개방되어 있되, 상기 주액홀을 둘러 싼다.
상기 제2 열전도성 수지층은 상기 적어도 하나의 주액홀에 주입되는 열전도성 수지로 형성될 수 있다.
상기 제2 열전도성 수지층은 상기 차단 패드에 의해 둘러싸일 수 있다.
상기 주액홀 및 상기 차단 패드는 상기 모듈 프레임 상부에서 중앙 부분보다 일측 단부에 인접하게 위치할 수 있다.
상기 주액홀 및 상기 차단 패드는 상기 모듈 프레임의 상부에서 일측 단부의 코너에 위치할 수 있다.
상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 위치하는 버스바 프레임 및 상기 버스바 프레임을 덮는 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 버스바 프레임의 중심부에 제1 버스바가 장착되어 있고, 상기 버스바 프레임의 양측부에 제2 버스바가 각각 장착되어 있을 수 있다.
상기 제2 버스바는 단자 버스바일 수 있다.
상기 주액홀 및 상기 차단 패드는 상기 제2 버스바에 각각 인접하게 위치할 수 있다.
상기 모듈 프레임은 바닥면과와 상기 바닥면 양측에 연결되는 2개의 측면부를 포함하는 U자형 프레임과, 상기 U자형 프레임에 장착된 상기 전지셀 적층체를 덮는 상부 플레이트를 포함하고, 상기 모듈 프레임의 상부는 상기 상부 플레이트일 수 있다.
상기 제1 열전도성 수지층은 상기 U자형 프레임의 바닥면 상에 열전도성 수지가 도포되거나 열전달 패드가 부착되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 전지셀 적층체 상부에 열전도성 수지층이 형성되어, 전지셀 내의 국부적인 온도 상승 억제 및 온도 차를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 5은 도 4의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4의 전지 모듈의 모듈 프레임의 상부를 상하로 뒤집은 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 4의 전지 모듈의 버스바 프레임을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4의 전지 모듈에서 모듈 프레임의 상부를 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 5의 절단선 B-B를 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 모듈의 전후면 중 전면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 후면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 4는 본 실시 예에 따른 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 5은 도 4의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수의 전지셀이 제1 방향(y축 방향)으로 적층되어 있는 전지셀 적층체(120); 전지셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200); 및 전지셀 적층체(120)와 모듈 프레임(200)의 하부 사이에 위치하는 제1 열전도성 수지층(310)을 포함한다.
또한, 전지 모듈(100)은, 전지셀 적층체(120)의 전후면에 각각 위치하는 버스바 프레임(130) 및 버스바 프레임(130)을 덮는 엔드 플레이트(150)를 더 포함한다. 여기서, 버스바 프레임(130)에는 전지셀 적층체(120)와 전기적으로 연결되어 있는 버스바(141, 145, 도 7)가 위치할 수 있다.
도 4를 참조하면, 모듈 프레임(200)에 수용되어 있는 전지셀 적층체(120)는 복수의 전지셀(110)이 제1 방향(y축 방향)으로 적층되어 있되, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 전지셀(110)은 전극 조립체를 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 수납한 뒤 상기 파우치 케이스의 실링부를 열융착하여 제조될 수 있다. 이러한 전지셀(110)은 복수개로 구성될 수 있고, 복수의 전지셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층된 전지셀 적층체(120)를 형성한다.
모듈 프레임(200)은 바닥면과와 상기 바닥면 양측에 연결되는 2개의 측면을 포함하는 U자형 프레임(300), U자형 프레임(300)에 장착된 전지셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(400)를 포함한다. 즉, 모듈 프레임(200)의 하부는 U자형 프레임(300)일 수 있고, 모듈 프레임(200)의 상부는 상부 플레이트(400)일 수 있다. 다만, 모듈 프레임(200)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 U자형 프레임 및 상부 플레이트와 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다.
또한, 제1 열전도성 수지층(310)은 모듈 프레임(200) 하부의 바닥면에 형성될 수 있다. 다르게 말하면, 제1 열전도성 수지층(310)은 U자형 프레임(300)의 바닥면 상에 열전도성 수지가 도포되어 형성될 수 있다.
일 예로, 제1 열전도성 수지층(310)은 열전달 패드가 부착되어 형성될 수 있다. 다른 일 예로, 제1 열전도성 수지층(310)은 상기 전지셀 적층체(120)가 U자형 프레임(300)의 바닥면에 장착되기 전에, U자형 프레임(300)의 바닥면에 열전도성 수지가 도포될 수 있다. 이후, 열전도성 수지가 경화됨에 따라 제1 열전도성 수지층(310)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 열전도성 수지층(310)은 전지셀(110)에서 발생되는 열을 전지 모듈(100)의 바닥으로 전달하면서, 제1 열전도성 수지층(310)이 자체적으로 가지는 접착력에 의해 전지셀 적층체(120)를 고정할 수 있다.
이하에서는, 제2 열전도성 수지층(160) 및 상부 플레이트(400)에 포함된 주액홀(450) 및 차단 패드(470)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 도 4의 전지 모듈의 모듈 프레임의 상부를 상하로 뒤집은 모습을 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 4의 전지 모듈의 버스바 프레임을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 4의 전지 모듈에서 모듈 프레임의 상부를 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참고하면, 본 실시 예에 따른 전지 모듈(100)에서, 모듈 프레임(200)의 상부에는 열전도성 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 주액홀(450)이 형성되어 있을 수 있다. 다르게 말하면, 상부 플레이트(400)에 적어도 하나의 주액홀(450)이 형성되어 있을 수 있다.
여기서, 주액홀(450)은 상부 플레이트(400)를 관통하되, 소정의 크기를 가지는 홀일 수 있다. 보다 구체적으로, 주액홀(450)의 크기는 열전도성 수지를 주입되기 용이하면서도, 외부 공기가 상대적으로 적게 유입되는 크기일 수 있다.
또한, 열전도성 수지가 주액홀(450)에 주입될 수 있다. 여기서, 주액홀(450)에 주입되는 열전도성 수지는 레진 또는 페이스트 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이후, 열전도성 수지가 경화됨에 따라 제2 열전도성 수지층(160)이 형성될 수 있다. 즉, 제2 열전도성 수지층(160)은 적어도 하나의 주액홀(450)에 주입되는 열전도성 수지로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 열전도성 수지층(160)은 전지셀 적층체(120)와 모듈 프레임(200)의 상부 사이에 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 제2 열전도성 수지층(160)은 전지셀 적층체(120)와 상부 플레이트(400) 사이에 위치할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 제2 열전도성 수지층(160)에 의해 전지셀 적층체(120)의 상면에 대해 냉각시킬 수 있어, 제1 열전도성 수지층(310)과 함께 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 실시 예에 따른 전지 모듈(100)에서, 모듈 프레임(200) 상부의 하면에 적어도 하나의 차단 패드(470)가 위치한다. 다르게 말하면, 상부 플레이트(400)의 하면에 적어도 하나의 차단 패드(470)가 위치한다. 여기서, 차단 패드(470)는 중심부가 개방되어 있되, 주액홀(450)을 둘러 싼다. 또한, 차단 패드(470)은 전지셀 적층체(120)를 향하는 방향(z축)과 대응되는 방향으로 돌출될 수 있다. 바람직하게는, 차단 패드(470)는 전지셀 적층체를 향하는 방향(z축)과 대응되는 방향으로 돌출되되, 전지셀 적층체의 상부와 접할 수 있다.
여기서, 차단 패드(470)는 절연성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(Polyimide), 및 PA(Polyamide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 아니하고, 주액홀(450)에 주입되는 열전도성 수지와 반응하지 않으면서도, 열전도성 수지가 넘치는 것을 방지할 수 있는 물질이라면 적용 가능 하다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 제2 열전도성 수지층(160)은 차단 패드(470)에 의해 둘러싸일 수 있다. 다르게 말하면, 제2 열전도성 수지층(160)은 차단 패드(470)의 중심부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
이에 따라, 차단 패드(470)는 제2 열전도성 수지층(160)이 형성될 수 있는 영역을 조정할 수 있고, 주액홀(450)에 주입되는 열전도성 수지가 불필요한 영역까지 주입되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 차단 패드(470)는 주액홀(450)에 주입되는 열전도성 수지가 차단 패드(470)를 벗어난 영역까지 열전도성 수지가 도포되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 차단 패드(470)는 열전도성 수지가 도포되는 영역을 제한하여, 전지모듈(100)을 추가적 분해 및 조립 공정을 거치지 않고, 원하는 위치에 열전도성 수지를 고르게 도포할 수 있다. 또한, 차단 패드(470)는 열전도성 수지가 불필요한 영역까지 주입된 열전도성 수지에 대한 비용 손실을 줄일 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에서, 버스바 프레임(130)의 중심부에 제1 버스바(141)가 장착되어 있고, 버스바 프레임(130)의 양측부에 제2 버스바(145)가 각각 장착되어 있을 수 있다. 여기서, 제2 버스바(145)는 단자 버스바 혹은 터미널 버스바일 수 있다. 여기서, 제2 버스바(145)는 전지 모듈(100)의 외부로 노출되어, 외부 기기나 회로와 전지셀(110)들이 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 제2 버스바(145)는, 제2 버스바(145)가 포함된 전지 모듈에 이웃하는 다른 전지 모듈과 연결되도록 하는 외부 버스바와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 전지셀(110)의 전극 리드와 전기적으로 연결되어 제1 버스바(141) 및 제2 버스바(145)는 전지 모듈(100)의 충방전 과정에서 발열 정도가 클 수 있다. 특히, 전지 모듈(100)의 급속 충전(Quick charging) 시에는, 제2 버스바(145)가 외부로 노출되는 부분이 상대적으로 발열 정도가 가장 크게 나타날 수 있다. 그러나, 제2 버스바(145)가 외부로 노출되어 있는 부분은 제1 열전도성 수지층(310)과 멀리 떨어져 있어, 제1 열전도성 수지층(310)으로는 직접적으로 냉각이 수행될 수 없다는 문제가 있다.
여기서, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 주액홀(450) 및 차단 패드(470)는 모듈 프레임(200) 상부에서 중앙 부분보다 일측 단부에 인접하게 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 주액홀(450) 및 차단 패드(470)는 상부 플레이트(400)에서 중앙 부분보다 일측 단부에 인접하게 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 주액홀(450) 및 차단 패드(470)는 모듈 프레임(200)의 상부에서 일측 단부의 코너에 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 주액홀(450) 및 차단 패드(470)는 상부 플레이트(400)의 일측 단부의 코너에 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 주액홀(450) 및 차단 패드(470)는 제2 버스바(145)에 각각 인접하게 위치할 수 있다.
일 예로, 주액홀(450)은 제1 주액홀 및 제2 주액홀을 포함하고, 차단 패드(470)는 제1 차단 패드 및 제2 차단 패드를 포함한다. 여기서, 상기 제1 주액홀은 상기 제1 차단 패드에 의해 둘러 싸이고, 상기 제2 주액홀은 상기 제2 차단 패드에 의해 둘러 싸일 수 있다. 또한, 상기 제1 주액홀 및 상기 제1 차단 패드는 모듈 프레임(200)의 상부에서 일측 단부의 코너에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 주액홀 및 상기 제2 차단 패드는 모듈 프레임(200)의 상부에서 타측 단부의 코너에 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 상기 제1 주액홀 및 상기 제1 차단 패드는 버스바 프레임(130)의 일측에 장착된 제2 버스바(145)에 인접하게 위치하고, 상기 제2 주액홀 및 상기 제2 차단 패드는 버스바 프레임(130)의 타측에 장착된 제2 버스바(145)에 인접하게 위치할 수 있다.
이에 따라, 종래의 전지 모듈(10)과 달리, 본 실시 예에 따른 전지 모듈(100)은 제2 열전도성 수지층(160)이 전지셀 적층체(120)의 상부에서 가장 발열이 심한 제2 버스바(145)가 위치하는 부분에 인접하게 형성될 수 있다. 즉, 제2 열전도성 수지층(160)에 인접한 부분에 집중적으로 방열하는 구조를 가질 수 있어, 전지 모듈(100) 내 온도 편차를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 특히, 제2 열전도성 수지층(160)은 급속 충전 시 제2 버스바(145)에 인접한 부분에서 발생되는 국부적인 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
이하에서는, 전지 모듈(100) 내 열전달 경로에 대해 구체적으로 설명한다.
도 9는 도 5의 절단선 B-B를 따라 자른 단면도이다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 전지 모듈(100)에 포함된 전지셀 적층체(120)의 하부에는 제1 열전도성 수지층(310)이 접하고 있고, 전지셀 적층체(120) 상부의 일 단부는 제2 열전도성 수지층(160)이 접하는 구조를 가질 수 있다. 특히, 전지셀 적층체(120) 상부에서도, 제2 버스바(145)가 장착되는 부분과 인접한 전지셀(110) 상면의 단부와 제2 열전도성 수지층(160)이 접할 수 있다.
이에 따라, 전지 모듈(100)은 종래의 전지 모듈(10)과 달리, 전지셀 적층체(120)의 상부 및 하부를 모두 냉각해주는 구조로, 전지셀 적층체(12)에서 발생된 열은 상부 및 하부를 모두 향하는 제2 냉각 방향(D2)으로 열이 전달될 수 있다.
특히, 상술한 바와 같이, 제2 열전도성 수지층(160)은 제2 버스바(145)와 인접하게 위치하여, 제2 버스바(145)가 위치하는 부분의 상하부는 제1 열전도성 수지층(310) 및 제2 열전도성 수지층(160)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있고, 전지 모듈(100) 내 온도차가 효율적으로 감소될 수 있다. 또한, 급속 충전 시 발생되는 제2 버스바(145)의 국부적인 온도 상승을 더욱 효과적으로 억제하여, 전지셀(110)을 포함하는 배터리의 출력이 조기에 제한되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지 팩을 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 권리 범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
130: 버스바 프레임
141: 제1 버스바
145: 제2 버스바
150: 엔드 플레이트
300: U자형 프레임
400: 상부 플레이트

Claims (11)

  1. 복수의 전지셀이 제1 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임;
    상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 하부 사이에 위치하는 제1 열전도성 수지층; 및
    상기 전지셀 적층체와 상기 모듈 프레임의 상부 사이에 위치하는 제2 열전도성 수지층을 포함하고,
    상기 모듈 프레임의 상부에는 열전도성 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 주액홀이 형성되어 있고,
    상기 모듈 프레임 상부의 하면에 적어도 하나의 차단 패드가 위치하고,
    상기 차단 패드는 중심부가 개방되어 있되, 상기 주액홀을 둘러 싸는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 열전도성 수지층은 상기 적어도 하나의 주액홀에 주입되는 열전도성 수지로 형성되는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 열전도성 수지층은 상기 차단 패드에 의해 둘러싸이는 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 주액홀 및 상기 차단 패드는 상기 모듈 프레임 상부에서 중앙 부분보다 일측 단부에 인접하게 위치하는 전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 주액홀 및 상기 차단 패드는 상기 모듈 프레임의 상부에서 일측 단부의 코너에 위치하는 전지 모듈.
  6. 제4항에서,
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 위치하는 버스바 프레임 및 상기 버스바 프레임을 덮는 엔드 플레이트를 더 포함하고,
    상기 버스바 프레임의 중심부에 제1 버스바가 장착되어 있고,
    상기 버스바 프레임의 양측부에 제2 버스바가 각각 장착되어 있는 전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 버스바는 단자 버스바인 전지 모듈.
  8. 제6항에서,
    상기 주액홀 및 상기 차단 패드는 상기 제2 버스바에 각각 인접하게 위치하는 전지 모듈.
  9. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임은 바닥면과와 상기 바닥면 양측에 연결되는 2개의 측면부를 포함하는 U자형 프레임과, 상기 U자형 프레임에 장착된 상기 전지셀 적층체를 덮는 상부 플레이트를 포함하고,
    상기 모듈 프레임의 상부는 상기 상부 플레이트인 전지 모듈.
  10. 제2항에서,
    상기 제1 열전도성 수지층은 상기 U자형 프레임의 바닥면 상에 열전도성 수지가 도포되거나 열전달 패드가 부착되어 형성되는 전지 모듈.
  11. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.

KR1020210020449A 2021-02-16 2021-02-16 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 KR20220116947A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210020449A KR20220116947A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
US17/668,224 US20220271364A1 (en) 2021-02-16 2022-02-09 Battery module and battery pack including the same
CN202210133656.5A CN114976377A (zh) 2021-02-16 2022-02-14 电池模块及包括其的电池组

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210020449A KR20220116947A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220116947A true KR20220116947A (ko) 2022-08-23

Family

ID=82899895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210020449A KR20220116947A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220271364A1 (ko)
KR (1) KR20220116947A (ko)
CN (1) CN114976377A (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109428020B (zh) * 2017-08-31 2024-04-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 框体以及电池模组
KR102317638B1 (ko) * 2018-12-05 2021-10-25 주식회사 엘지에너지솔루션 셀 적층체의 보호 구조를 갖는 배터리 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
US20220271364A1 (en) 2022-08-25
CN114976377A (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230187728A1 (en) Battery pack and device including the same
US20220181733A1 (en) Battery Module and Battery Pack Comprising Same
KR20210046339A (ko) 전지 모듈 및 이을 포함하는 전지 팩
JP2023534978A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20220101312A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20230006274A1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR20220049870A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP2022500829A (ja) 電池モジュール、その製造方法および電池モジュールを含む電池パック
US20230246261A1 (en) Battery module and battery pack including the same
US20230057993A1 (en) Battery module and battery including the same
KR20220116947A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220122402A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220121594A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
US20230253645A1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR20220000637A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210130548A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
EP4120441A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
US20230299431A1 (en) Battery cell, battery module, and battery pack including the same
US20220231355A1 (en) Battery Module And Battery Pack Including The Same
KR20220105132A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230036864A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230059532A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220093602A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230008531A (ko) 전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 이차 전지의 제조 방법
KR20220026791A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩