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JP2012018915A - 電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】温度調節機能が向上した電池モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の隣接した電池セルと、少なくともいくつかの電池セルの間に位置して前記電池セルと熱交換を行う熱伝導性シートと、熱伝導性シートと結合し、熱伝導性シートと熱交換を行う熱分散部材と、熱分散部材と結合し、熱分散部材と熱交換を行う放熱部材を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池モジュールに関する。
２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なって充電および放電が可能な電池である。低容量の２次電池は、携帯電話機やノートパソコンおよびキャムコーダーのように携帯が可能な小型電子機器に使用され得る。大容量電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用され得る。
最近では、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力２次電池が開発されている。前記高出力２次電池は大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動に使用され得るように複数の２次電池を直列または並列に連結して高出力大容量の電池モジュールから構成され得る。
このような電池モジュールは、数個から数十個の２次電池から構成されても良い。したがって、各２次電池で発生される熱を容易に放出することが好ましい。しかしながら、電池モジュールにおいては、温度調節機能が不十分である場合が生じていた。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、温度調節機能を向上することが可能な、新規かつ改良された電池モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の隣接した電池セル；少なくともいくつかの電池セルの間に位置して前記電池セルと熱交換を行う熱伝達シート；熱伝達シートと結合し、熱伝達シートと熱交換を行う熱分散部材；および熱分散部材と結合し、熱分散部材と熱交換を行う放熱部材を含む電池モジュールが提供される。
装置が提供される。
また、電池セルは第１方向に伸びてスタックで配列され、熱分散部材は放熱部材と電池セルとの間に位置しても良い。
また、熱伝達シートのうちの少なくとも一つは熱吸収部および放熱部を含み、熱吸収部は隣接した電池セルの間に位置し、電池セルの広い側面と熱交換を行い、放熱部は熱吸収部から遠くなるように伸びて折り曲げられ、電池セルと熱分散部材との間に位置しても良い。
また、放熱部材は支持板と放熱フィンを含み、放熱フィンは支持板から突出し、支持板は放熱フィンと熱分散部材との間に位置しても良い。
また、放熱フィンは第１方向にほぼ垂直である第２方向に伸びても良い。
また、電池セルのスタックの中央に隣接した放熱フィンの間の間隔は、電池セルのスタックの縁に隣接した放熱フィンの間の間隔よりも小さくても良い。
また、放熱部材の支持板は溝を含み、熱分散部材は溝に位置しても良い。
また、熱分散部材は冷媒が移動する冷却通路を含んでも良い。
また、冷却通路は複数のヒートパイプを含んでも良い。
また、ヒートパイプは第１方向に伸び、第１方向に垂直である第２方向に沿ってそれぞれ離隔されても良い。
また、電池セルのそれぞれの中央軸に隣接したヒートパイプの間の間隔は、電池セルの外郭側に隣接したヒートパイプの間の間隔よりも小さくても良い。
また、ヒートパイプは第１方向に伸び、電池セルの外郭側に向かって開放された凹状円弧を有しても良い。
また、ヒートパイプは第１方向と異なる第２方向に伸び、第１方向で互いに間隔を置いても良い。
また、電池セルのスタックの中央に隣接したヒートパイプの間の第１方向での間隔は、スタックの終端に隣接したヒートパイプの間の第１方向での間隔よりも小さくても良い。
また、第２方向に伸びるヒートパイプはアーク状を有しても良く、電池セルのスタックの中央により近いアーク状のヒートパイプの曲率半径は、スタックの中央でより離れている他のアーク状のヒートパイプの曲率半径よりも大きくても良い。
また、放熱フィンは第１方向に伸びても良い。
また、電池セルのスタックの中央に隣接した放熱フィンの間の間隔は、電池セルのスタックの外郭側に隣接した放熱フィンの間の間隔よりも小さくても良い。
また、熱伝達シートは熱伝達シートを貫通するホールを含んでも良く、ホールの高さはホールの横方向寸法よりも大きくても良い。
また、熱伝達シートは熱伝達シートを貫通してメッシュ構造をなす複数のホールを含んでも良い。
また、熱分散部材と熱交換を行う発熱体をさらに含んでも良い。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
以上説明したように本発明によれば、２次電池の間に配置された熱伝達シートが熱分散部材と接し、前記熱分散部材がヒートシンクと接するため、２次電池で発生した熱を効率的に放出することができる。また、熱分散部材に発熱体が連結設置された場合には低温の環境で熱伝達シートを通じて２次電池を加熱することができるため、低温環境での充電と放電効率が向上する。
本発明の第１実施形態による電池モジュールを示した斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。 図１の電池モジュールの熱伝達シートを示した斜視図である。 図３Ａの熱伝達シートの変形例による斜視図である。 図３Ａの熱伝達シートの他の変形例による斜視図である。 本発明の第２実施形態による電池モジュールの断面図である。 図４の電池モジュールの補助熱伝達シートの斜視図である。 図５Ａの補助熱伝達シートの変形例を示した斜視図である。 図５Ａの補助熱伝達シートの他の変形例を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態による電池モジュールの分解斜視図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した結合された状態での図６の電池モジュールの断面図である。 本発明の第４実施形態による電池モジュールの分解斜視図である。 本発明の第５実施形態による電池モジュールの分解斜視図である。 本発明の第６実施形態による電池モジュールの分解斜視図である。 図１０の電池モジュールの放熱部材の変形例を示した斜視図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
以下では、添付図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明は多様な異なる形態で具現することができ、以下で説明する実施形態に限定されない。
図面において表示されたレイヤーなどの大きさは明確性のために誇張しても良い。また、レイヤーまたは構成が他の構成の上にあるということは、他の構成または干渉する構成があり得ることと解釈が可能である。
また、ある構成が二つの構成の間に位置するということは、直接その構成が二つの構成の間に位置したり他の干渉する構成が位置しても良いと解釈が可能である。また、図面符号は構成のように参照されても良い。
図１は、本発明の第１実施形態による電池モジュールを示した斜視図であり、図２は、図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。図３Ａ〜図３Ｃは、図１の熱伝達シートの一例を示した斜視図である。図１および図２を参照して説明すれば、本第１実施形態による電池モジュール１０１は、複数の２次電池１１０（以下、電池セル１１０という）と電池セル１１０を収容するハウジング１２１、電池セル１１０に密着した熱伝達シート１２３、熱伝達シート１２３と接したり熱交換を行う熱分散部材１２５および熱分散部材１２５と接したり熱交換を行う放熱部材１２６を含む。本発明の一側面によれば、熱分散部材１２５は熱伝達シート１２３と結合されても良い。また、本発明の他の一側面によれば、放熱部材１２６は熱分散部材１２５と結合されても良い。
本第１実施形態による電池セル１１０は、リチウムイオン２次電池であって、角型であっても良い。ただし、本発明がこれに制限されるのではなく、本発明はリチウムポリマー電池または円筒型電池など多様な形態の電池に適用されても良い。
電池セル１１０は平行に積層配列されても良い。例えば、電池セル１１０は第１方向に伸びてスタックで配列されても良い。隣接した電池セル１１０の正極端子１１３と負極端子１１４が交互に配置されることが可能である。電池セル１１０のうちの一つの正極端子１１３と隣接した電池セル１１０の負極端子１１４はバスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）１１５により電気的に連結されても良い。これによって、電池セル１１０はバスバー１１５により直列に連結されても良く、バスバー１１５はナット１１６により端子１１３、１１４に安定的に固定されても良い。
電池セル１１０はバンド１２７により一体で固定されても良く、バンド１２７は積層配列された電池セル１１０を囲んでも良く、弾性を有する素材からなっても良い。しかしながら、本発明がこれに制限されるのではなく、エンドプレートとエンドプレートを固定するタイバー（ｔｉｅ ｂａｒ）などにより電池セル１１０は固定されても良い。
熱伝達シート１２３は電池セル１１０の間に挿入配置されて電池セル１１０の広い側面に当接して密着しても良い。例えば、熱伝達シート１２３は電池セル１１０の広い側面と熱交換が可能である。熱伝達シート１２３は銅、アルミニウム、またはアノダイジング処理されたアルミニウムなどの金属からなっても良い。
本発明の一側面によれば、熱伝達シート１２３はシリコン熱伝達シートからなっても良く、炭素繊維、炭素ナノチューブを素材としたグラファイト放熱シートなどからなっても良い。グラファイト放熱シートの場合には熱伝導性が極めて優れているばかりか、電気的絶縁性を有するようにできるため、熱伝導性と電気的な安全性を確保することができる。
熱伝達シート１２３の厚さは０.１ｍｍ〜１ｍｍからなるため、電池モジュール１０１の体積を増加させないながらも電池セル１１０で発生した熱を効率的に放熱または分散させることができる。従来は隔壁などを用いて電池セルの間に空気流路を形成する方法が主に適用されたところ、熱伝達シート１２３を適用すれば隔壁が設置された構造に比べて体積を顕著に減少させることができる。電池モジュール１０１の体積は適用される装置の性能と構造に大きい影響を与えるところ、電池モジュール１０１の体積を減少させることは大変重要である。
ハウジング１２１は内部空間を有する六面体形態からなっても良い。したがって、電池セル１１０はハウジング１２１に収容されても良い。図２および図３Ａに示されているように、熱伝達シート１２３はハウジング１２１の底１２１ａを貫通して設置され、各熱伝達シート１２３は相応する電池セル１１０と熱交換を行う吸熱部１２３ａと吸熱部１２３ａから遠くなるように伸びて折り曲げられ、底１２１ａを貫通する放熱部１２３ｂとを含んでも良い。吸熱部１２３ａは相応する電池セル１１０の広い側面を全体的に覆うように設置されても良く、放熱部１２３ｂは折り曲げられてハウジングの底１２１ａ外側に密着したり熱交換を行って良い。本発明の一側面によれば、放熱部１２３ｂは放熱部材１２６と熱交換を行って良い。
ハウジング１２１の底１２１ａは、アルミニウム、銅またはステンレススチールなどの熱伝導性に優れた素材からなっても良い。またハウジング１２１の底１２１ａは、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＢＴ（ｐｏｌｙ ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ ａｌｋｏｘｙ ａｌｋａｎｅ）などの合成樹脂素材内にガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）が挿入された構造を有しても良い。
図３Ｂに示されているように、熱伝達シート１２３’は吸熱部１２３'ａと吸熱部１２３'ａで折り曲げられた放熱部１２３'ｂとを有しても良い。熱伝達シート１２３’は吸熱部１２３'ａにホール１２３'ｃが形成された構造を有しても良い。ホール１２３'ｃは電池セル１１０の高さ方向に長く伸びて形成されても良い。例えば、ホール１２３’の高さはホールの横方向寸法よりも大きくても良い。これによって、吸熱部１２３'ａに伝達された熱が熱伝達シート１２３’の高さ方向に移動するため、熱を迅速に放熱部１２３'ｂに移動させることができる。
また、図３Ｃに示されているように、熱伝達シート１２３”は吸熱部１２３”ａと吸熱部１２３”ａで折り曲げられた放熱部１２３”ｂとを有しても良い。熱伝達シート１２３”は熱伝達シート１２３”にホール１２３”ｃが形成されたメッシュ構造からなっても良い。メッシュ構造を有する熱伝達シート１２３”は、熱伝達シート１２３”が電池モジュール１０１の重量を減少させることが可能になる。図４は、本発明の第２実施形態による電池モジュールを示した分解斜視図であり、図５Ａ〜図５Ｃは、図４の電池モジュールの補助熱伝達シートの斜視図である。
本実施形態による電池モジュール１０１’は、熱分散部材１２５および放熱部材１２６の構成を除いては前記第１実施形態による電池モジュールと同一の構造からなるため、同一の構造についての重複説明は省略する。
図４を参照すれば、一つ以上の補助熱伝達シート１２８は熱伝達シート１２３と電池セル１１０との間に含まれても良い。
例えば、４つの補助熱伝達シート１２８は他の部分に比べて相対的に多大な熱が発生され得る電池モジュール１０１’の中央部分で電池セル１１０の間に含まれても良い。また、一つの補助熱伝達シート１２８は中央部分に比べて相対的に熱が少なく発生し得る電池モジュール１０１’の端部で電池セル１１０の間に含まれても良い。本発明の一側面によれば、２つまたは３つの補助熱伝達シート１２８は電池モジュール１０１’の中央部分と端部との間の部分の電池セル１１０の間に含まれても良い。
前記で説明した通り、補助熱伝達シート１２８を含むことは大量の熱が発生する部分の熱が急速に分散することを助けることができるため、電池セル１１０の温度を均一に維持することを可能にする。
図４および図５Ａに示されているように、補助熱伝達シート１２８はハウジング１２１の底１２１ａを貫通して設置されても良く、各熱伝達シート１２８は熱伝達シート１２３と接触または熱交換を行い、底１２１ａを貫通する補助吸熱部１２８ａを有しても良い。
例えば、補助吸熱部１２８ａは対応する吸熱部１２３ａの後面および対応する電池セル１１０の広い側面と接触したり熱交換を行っても良い。補助吸熱部１２８ａの下端部は対応する熱伝達シート１２３の放熱部１２３ｂと接触したり熱交換を行って良い。
図５Ｂに示されているように、本発明の一側面によれば、補助熱伝達シート１２８’は補助吸熱部１２８'ａを有しても良く、補助吸熱部１２８'ａに形成されたホール１２８'ｂを有する構造を有しても良い。ホール１２８'ｂのそれぞれは電池セル１１０の高さ方向に長く形成されても良い。例えば、ホール１２８'ｂの高さはホール１２８'ｂの横方向寸法よりも大きくても良い。
図５Ｃに示されているように、本発明の一側面によれば、補助熱伝達シート１２８”は補助吸熱部１２８”ａを有しても良く、補助熱伝達シート１２８”に形成されたホール１２８”ｂを有するメッシュ構造を有しても良い。
図２を再び参照すれば、熱分散部材１２５は冷却通路を提供することができ、放熱部１２３ｂの下に位置して放熱部と密着接触または熱交換作用を行うことができる。熱分散部材１２５の冷却通路はヒートパイプを含んでも良く、第１方向（例えば、電池セル１１０が積層された方向（図１のｘ軸方向）に伸びても良く、ヒートパイプは第２方向（例えば、電池セル１１０の横方向（図１のｙ軸方向）に沿って間隔を置いて配列されても良い。本実施形態の一側面によれば、第２方向は第１方向にほぼ垂直であっても良い。
ただし、本発明がこれに制限されるのではなく、熱分散部材１２５は冷媒が移動する空間を形成することができれば、中空形態の板など多様な構造からなっても良い。熱分散部材１２５内部へは比熱が大きい流体が流れるところ、流体は水、アルコール、ＣＦＣ（ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）などからなっても良い。
放熱部材１２６は放熱フィン１２６ｂを含んでも良く、熱分散部材１２５の下に設置されても良い。放熱部材１２６は熱分散部材１２５と当接したり熱交換を行う支持板１２６ａと支持板１２６ａで突出形成された放熱フィン１２６ｂとを含んでも良い。
本実施形態の一側面によれば、支持板１２６ａは熱分散部材１２５に密着配置されるところ、支持板１２６ａは熱分散部材１２５に熱伝導性接着剤などを媒介として付着されても良い。熱伝導性接着剤はサーマルグリース（ｔｈｅｒｍａｌ ｇｒｅａｓｅ）、サーマルコンパウンド（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などからなっても良い。
放熱フィン１２６ｂは第２方向（例えば、電池セル１１０の横方向（図１のｙ軸方向））に伸びても良く、電池セル１１０が積層される方向（図１のｘ軸方向）に沿って間隔を置いて整列されても良い。
本実施形態のように電池セル１１０の間に配置された熱伝達シート１２３が熱分散部材１２５と熱交換を行えば電池セル１１０で発生した熱を熱分散部材１２５に容易に排出され得る。また、熱分散部材１２５と放熱部材１２６が連結されて放熱部材１２６を通じても熱を排出するため、より迅速に熱を排出することができる。特に熱分散部材１２５はヒートパイプからなるところ、ヒートパイプは高い熱伝導性を有する一つ以上の物質からなって良い。したがって、熱伝達シート１２３で伝達された熱を分散して迅速に放熱部材１２６に伝達するため、放熱効率がより向上することができる。本実施形態のようにヒートパイプが電池セル１１０の積層方向に伸びて形成されれば電池モジュール１０１の中央部分で発生した熱がヒートパイプ全体に伝達され、このようなヒートパイプが放熱部材１２６により冷却されるため、電池セル１１０を均一に冷却させることができる。
図６は、本発明の第３実施形態による電池モジュールを示した分解斜視図であり、図７は、図６に示された部材が結合された状態で
ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した状態を示す断面図である。
図６および図７を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュール１０２は熱分散部材１３５および放熱部材１３６の構成を除いては前記第１実施形態による電池モジュールと同一の構造からなるため、同一の構造についての重複説明は省略する。
熱分散部材１３５は、熱伝達シート１２３と熱的に接触または熱交換を行うヒートパイプを含んでも良い。熱分散部材１３５のヒートパイプは第１方向（例えば、電池セル１１０が積層される方向（図６のｘ軸方向））に伸びても良い。本実施形態の一側面によれば、複数の熱分散部材１３５が電池セル１１０の第２方向（例えば、電池セル１１０の横方向）に離隔配置されるところ、電池セル１１０の第２方向を基準に電池セル１１０の中央部分の熱分散部材１３５の間の間隔は、縁部分の熱分散部材１３５の間の間隔よりも小さく配置される。例えば、それぞれの電池セル１１０の中央部分に隣接したヒートパイプの間の間隔は、電池セルの外郭側に隣接したヒートパイプの間の間隔よりも小さくても良い。例えば、より多くの熱分散部材１３５のヒートパイプが電池セル１１０の中央部分に含まても良い。つまり、電池セル１１０の中央部分にはより多くの熱分散部材１３５が設置されて熱分散部材１３５の間の間隔がより小さくなる。これによって、相対的に電池モジュール１０２の中央部分で多大に発生する熱を熱分散部材１３５を通じて迅速に放熱部材１３６に伝達することができ、熱分散部材１３５は熱を迅速に伝達することができる。熱分散部材１３５のヒートパイプは第１方向に伸びても良い。したがって、熱分散部材１３５が熱を迅速に移動させることはできるが、電池セル１１０の中央での温度が高い問題を解決するには限界がある。しかしながら、本実施形態のように電池セル１１０の中央により多くのヒートパイプを設置すれば電池モジュール１０２の中央で発生した熱をより迅速に排出することができる。
放熱部材１３６は、支持板１３６ａと支持板１３６ａで突出した放熱フィン１３６ｂとを含むヒートシンクからなっても良い。放熱フィン１３６ｂは電池セル１１０の第２方向（電池セル１１０の横方向）に伸びて形成されても良く、複数の放熱フィン１３６ｂが電池セル１１０の第１方向（電池セル１１０の積層方向）に沿って離隔配列されても良い。電池モジュール１０２の中央部分の放熱フィン１３６ｂの間の間隔は、縁部分の放熱フィン１３６ｂの間の間隔よりも小さく配置されても良い。例えば、電池セル１１０のスタックの中央に隣接した放熱フィン１３６ｂの間の間隔は、電池セル１１０のスタックの縁に隣接した放熱フィンの間の間隔よりも小さくても良い。例えば、より多くの放熱フィン１３６ｂが電池モジュール１０２の中央部分に設置されても良い。したがって、放熱フィン１３６ｂの間の間隔がより小さくなっても良い。これによって、電池モジュール１０２の中央部分に位置する電池セル１１０の温度が相対的により高いところ、中央部分に位置する電池セル１１０で発生した熱をより迅速に放出して電池セル１１０を均一に冷却することができる。たとえヒートパイプにより熱を迅速に伝達することはできるが、電池モジュール１０２の中央部分に位置する電池セル１１０の熱が縁に位置する電池セルに伝達される問題が発生することがある。しかしながら、本実施形態によれば放熱部材１３６の中央部分により多くの放熱フィン１３６ｂが設置されるため、放熱部材１３６の中央でより多大な熱が放出されて電池モジュール１０２の中央で発生した熱を迅速に排出することができる。
図８は、本発明の第４実施形態による電池モジュールを示した分解斜視図である。
図８を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュール１０３は、熱分散部材１４５の構成を除いては前記第１実施形態による電池モジュールと同一の構造からなるため、同一の構造についての重複説明は省略する。
熱分散部材１４５は、熱伝達シート１２３と接触または熱交換を行うヒートパイプを含んでも良い。熱分散部材１４５のヒートパイプは第２方向（例えば、電池セル１１０の横方向（図８でｙ軸方向））に沿って離隔配置され、第１方向（例えば、電池セル１１０の積層方向（図８でｘ軸方向））に沿って伸びて形成されても良い。
熱分散部材１４５は、電池セル１１０の中央部分（図８でｙ軸方向）に向かって湾曲した弧形状からなっても良い。例えば、ヒートパイプは第１方向に伸び、電池セル１１０の外側に向かって開放された凹状円弧であっても良い。これによって、縁での熱分散部材１４５の間の間隔が中央部分での熱分散部材１４５の間の間隔よりも大きくなっても良い。
例えば、熱分散部材１４５のヒートパイプは電池モジュール１０３の中央部分で密集し、縁では分散しても良い。これによって、電池モジュール１０３の中央部分で発生した熱は熱分散部材１４５を通じて分散して放熱部材１４６に伝達されるため、放熱部材１４６を通じて熱を迅速に排出することができるばかりか、電池セル１１０を均一に冷却することができる。
放熱部材１４６は、支持板１４６ａと支持板１４６ａで突出した放熱フィン１４６ｂとを含むヒートシンクからなっても良い。放熱フィン１４６ｂは第２方向（例えば、電池セル１１０の横方向）に伸びて形成され、複数の放熱フィン１４６ｂは第１方向（電池セル１１０の積層方向）に沿って離隔配列されても良い。
図９は、本発明の第５実施形態による電池モジュールを示した分解斜視図である。
図９を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュール１０４は、熱分散部材１５５と放熱部材１５６の構成を除いては前記第１実施形態による電池モジュールと同一の構造からなるため、同一の構造についての重複説明は省略する。
熱分散部材１５５は熱伝達シート１２３と接触または熱交換を行うヒートパイプからなっても良い。熱分散部材１５５の複数のヒートパイプは第２方向（例えば、電池セル１１０の横方向（図９でｙ軸方向））に離隔配置され、第１方向（例えば、電池セル１１０の積層方向（図９でｘ軸方向））に沿って伸びて形成されても良い。熱分散部材１５５のヒートパイプは電池セル１１０の横方向中央に向かって湾曲した弧形状からなっても良い。例えば、ヒートパイプは第１方向に伸び、電池セル１１０の外側に向かって開放された凹状円弧を有しても良い。したがって、電池セル１１０の縁部分の熱分散部材１５５のヒートパイプの間の間隔は、電池セル１１０の中央部分の熱分散部材１５５のヒートパイプの間の間隔よりも大きくても良い。
例えば、熱分散部材１５５のヒートパイプは電池１１０の中央地域で密集しても良く、縁では分散しても良い。これによって、電池モジュール１０４の中央で発生した熱は熱分散部材１５５を通じて分散して放熱部材１５６に伝達されるため、
放熱部材１５６を通じて熱を迅速に排出することができるばかりか、電池セル１１０を均一に冷却することができる。
放熱部材１５６は、支持板１５６ａと支持板１５６ａで突出した放熱フィン１５６ｂとを含むヒートシンクからなっても良い。放熱フィン１５６ｂは第１方向に沿って伸びて形成され、複数の放熱フィン１５６ｂが第２方向に沿って離隔配列される。
また、熱分散部材１５５のヒートパイプは支持板１５６ａに部分的に挿入されても良く、一部のみ支持板１５６ａの上部に露出しても良い。例えば、放熱部材１５６の支持板１５６ａは溝を含んでも良く、熱分散部材１５５のヒートパイプは溝に位置しても良い。
熱分散部材１４５のヒートパイプの露出した部分は熱伝達シート１２３と当接したり熱交換を行って熱伝達シート１２３から熱を受けることができる。支持板１５６ａに挿入されたヒートパイプの一部分は熱を放熱部材１５６に伝達することができる。このように熱分散部材１５５のヒートパイプが支持板１５６ａに挿入されて支持板１５６ａと当接したり熱交換を行えば熱をより迅速に支持板１５６ａに伝達することができる。
本実施形態による電池モジュール１０４は、熱分散部材１５５と熱的に連結された発熱体１５２をさらに含んでも良い。発熱体１５２は第２方向に伸びて形成され、離隔配列された各熱分散部材１５５のヒートパイプに結合されても良い。発熱体１５２は熱電素子、熱線など熱を発生させる多様な部材を含んでも良い。
これによって、熱分散部材１５５を通じて発熱体１５２で発生した熱を迅速に熱伝達シート１２３に伝達することができ、そのため、低温の環境下で電池セル１１０を迅速且つ均一に加熱することができる。
低い温度では電池セル１１０内部のイオンが良好に移動することができず、充電と放電効率が低くなる。特に電池モジュール１０３が自動車などに設置されたり、外部に設置された電力貯蔵装置などとして利用される場合には、冬期の零下の温度で充放電効率が低くなることがある。しかしながら、本実施形態によれば発熱体１５２と熱分散部材１５５および熱伝達シート１２３を通じて電池セル１１０を迅速に加熱することができるため、充電と放電効率が向上することができる。
図１０は、本発明の第６実施形態による２次電池を示した分解斜視図である。
図１０を参照して説明すれば、本実施形態による電池モジュール１０５は、熱分散部材１６５および放熱部材１６６の構成を除いては前記第１実施形態による電池モジュールと同一の構造からなるため、同一の構造についての重複説明は省略する。
熱分散部材１６５は、熱伝達シート１２３と熱的に接触するヒートパイプを含んでも良い。また、熱分散部材１６５のヒートパイプは第１方向（電池セル１１０の積層方向（図１０でｘ軸方向））に沿って離隔配置され、第２方向（電池セル１１０の横方向（図１０でｙ軸方向））に伸びて形成されても良い。
熱分散部材１６５は電池セル１１０の中央に向かって湾曲した弧形状であっても良い。例えば、第２方向に伸びるヒートパイプはアーク状を有し、電池セルのスタックの中央により近いアーク状のヒートパイプの曲率半径は、前記スタックの中央でより離れている他のアーク状のヒートパイプの曲率半径よりも大きくても良い。
したがって、電池セル１１０の縁に隣接した熱分散部材１６５のヒートパイプの間の間隔はスタックの中央部分での熱分散部材１６５のヒートパイプの間の間隔よりも大きくても良い。
例えば、電池モジュール１０５において、熱分散部材１６５のヒートパイプは電池セル１１０の中央に集中しても良く、縁には分散しても良い。このような構造により電池モジュール１０５の中央で発生した熱は熱分散部材１６５を通じて分散して放熱部材１６６に伝達され得る。
放熱部材１６６は、支持板１６６ａと支持板１６６ａで突出した放熱フィン１６６ｂとを含むヒートシンクからなっても良い。放熱フィン１６６ｂは第１方向に沿って伸びて形成され、複数の放熱フィン１６６ｂは第２方向に沿って離隔配列されても良い。
これによって、放熱部材１６６を通じて熱を迅速に排出することができるばかりか、電池セル１１０を均一に冷却することができる。
また、熱分散部材１６５には発熱体１６２がそれぞれ付着されるところ、低温の環境下で発熱体１６２が熱分散部材１６５を加熱して充電と放電効率が向上することができる。ここで発熱体１６２は熱電素子、熱線などからなっても良い。
図１１は、図１０の電池モジュールの放熱部材の変形例を示した斜視図である。図１１を参照して説明すれば、本実施形態による放熱部材１６６’は、放熱部材１６６’の中央に隣接した熱分散部材１６５’のヒートパイプを除いては第６実施形態での構造と同一である。
例えば、図１０に示したように、放熱部材１６６のヒートパイプの中央部分に隣接した熱分散部材１６５のヒートパイプの間の空間間隔は、放熱部材１６６の外郭に隣接した熱分散部材１６５のヒートパイプの空間間隔と同一であっても良い。
しかし、本実施形態によれば、放熱部材１６６’の中央に隣接した熱分散部材１６５’のヒートパイプの空間間隔は、放熱部材１６６’の外郭に隣接した熱分散部材１６５’のヒートパイプの空間間隔よりさらに小さくても良い。
放熱部材１６６’の中央に隣接した熱分散部材１６５’のヒートパイプの空間間隔が上記に説明したとおり形成されれば、中央部分に隣接した部分で発生した熱は、速く分散されて放熱されることが可能である。従って、電池セル１１０の温度を均一に維持することが可能である。
以上で本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５…電池モジュール
１１０…２次電池
１１３…正極端子
１１４…負極端子
１１５…バスバー
１１６…ナット
１２１…ハウジング
１２１ａ…底
１２３、１２３'、１２３”…熱伝達シート
１２３ａ、１２３'ａ、１２３”…吸熱部
１２３ｂ、１２３'ｂ、１２３”ｂ…放熱部
１２３'ｃ、１２３”ｃ…ホール
１２５、１３５、１４５、１５５、１６５…熱分散部材
１２６、１３６、１４６、１５６、１６６…放熱部材
１２６ａ、１３６ａ、１４６ａ、１５６ａ、１６６ａ…支持板
１２６ｂ、１３６ｂ、１４６ｂ、１５６ｂ、１６６ｂ…放熱フィン
１２７…バンド
１５２、１６２…発熱体

Claims (20)

  1. 複数の隣接した電池セルと；
    前記少なくともいくつかの電池セルの間に位置して前記電池セルと熱交換を行う熱伝達シートと；
    前記熱伝達シートと結合し、前記熱伝達シートと熱交換を行う熱分散部材と；
    前記熱分散部材と結合し、前記熱分散部材と熱交換を行う放熱部材と；
    を含む、電池モジュール。
  2. 前記電池セルは第１方向に伸びてスタックで配列され、前記熱分散部材は前記放熱部材と前記電池セルとの間に位置する、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記熱伝達シートのうちの少なくとも一つは熱吸収部および放熱部を含み、
    前記熱吸収部は前記隣接した電池セルの間に位置し、前記電池セルの広い側面と熱交換を行い、
    前記放熱部は前記熱吸収部から遠くなるように伸びて折り曲げられ、前記電池セルと前記熱分散部材との間に位置する、請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 前記放熱部材は支持板と放熱フィンを含み、
    前記放熱フィンは前記支持板から突出し、
    前記支持板は前記放熱フィンと前記熱分散部材との間に位置する、請求項２に記載の電池モジュール。
  5. 前記放熱フィンは前記第１方向にほぼ垂直である第２方向に伸びる、請求項４に記載の電池モジュール。
  6. 前記電池セルのスタックの中央に隣接した放熱フィンの間の間隔は、前記電池セルのスタックの縁に隣接した放熱フィンの間の間隔よりも小さい、請求項４に記載の電池モジュール。
  7. 前記放熱部材の前記支持板は溝を含み、
    前記熱分散部材は前記溝に位置する、請求項４に記載の電池モジュール。
  8. 前記熱分散部材は冷媒が移動する冷却通路を含む、請求項２に記載の電池モジュール。
  9. 前記冷却通路は複数のヒートパイプを含む、請求項８に記載の電池モジュール。
  10. 前記ヒートパイプは前記第１方向に伸び、前記第１方向に垂直である第２方向に沿ってそれぞれ離隔される、請求項９に記載の電池モジュール。
  11. 前記電池セルのそれぞれの中央軸に隣接したヒートパイプの間の間隔は、前記電池セルの外郭側に隣接したヒートパイプの間の間隔よりも小さい、請求項１０に記載の電池モジュール。
  12. 前記ヒートパイプは前記第１方向に伸び、前記電池セルの外郭側に向かって開放された凹状円弧を有する、請求項９に記載の電池モジュール。
  13. 前記ヒートパイプは前記第１方向と異なる第２方向に伸び、前記第１方向で互いに間隔を置く、請求項９に記載の電池モジュール。
  14. 前記電池セルのスタックの中央に隣接したヒートパイプの間の前記第１方向での間隔は、前記スタックの終端に隣接したヒートパイプの間の前記第１方向での間隔よりも小さい、請求項１３に記載の電池モジュール。
  15. 前記第２方向に伸びる前記ヒートパイプはアーク状を有し、
    前記電池セルのスタックの中央により近いアーク状のヒートパイプの曲率半径は、前記スタックの中央でより離れている他のアーク状のヒートパイプの曲率半径よりも大きい、請求項１３に記載の電池モジュール。
  16. 前記放熱フィンは前記第１方向に伸びる、請求項１３に記載の電池モジュール。
  17. 前記電池セルのスタックの中央に隣接した放熱フィンの間の間隔は、前記電池セルのスタックの外郭側に隣接した放熱フィンの間の間隔よりも小さい、請求項１６に記載の電池モジュール。
  18. 前記熱伝達シートは熱伝達シートを貫通するホールを含み、
    前記ホールの高さは前記ホールの横方向寸法よりも大きい、請求項１に記載の電池モジュール。
  19. 前記熱伝達シートは前記熱伝達シートを貫通してメッシュ構造をなす複数のホールを含む、請求項１に記載の電池モジュール。
  20. 前記熱分散部材と熱交換を行う発熱体をさらに含む、請求項１に記載の電池モジュール。
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