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JP2021510001A - 熱収縮性チューブを含むバッテリーモジュール - Google Patents

熱収縮性チューブを含むバッテリーモジュール Download PDF

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Abstract

本発明は、モジュールハウジングの役割を果たす熱収縮性チューブを含むバッテリーモジュールを開示する。前記のような目的を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、複数のパウチ型二次電池を備えるセルアセンブリーと、バスバーフレーム及び前記バスバーフレームの外面に取り付けられるバスバーを備えたバスバーアセンブリーと、熱によって収縮した形態を有し、前記セルアセンブリーを内部に位置し、前記セルアセンブリーの側面と前記バスバーアセンブリーの一部を囲むように構成された熱収縮性チューブと、を含む。

Description

本発明は、熱収縮性チューブを含むバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、モジュールハウジングの役割を果たす熱収縮性チューブをバッテリーモジュールに適用することで、優れた冷却効率を有し、廃棄時に内部構成要素のリサイクルが容易なバッテリーモジュールに関する。
本出願は、２０１８年７月３日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００７７２９９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的に充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材を各々正極活物質と負極活物質に用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質が各々塗布された正極板と負極板とがセパレーターを介在して配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に封止収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。
一般的にリチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池と、に分けることができる。
このうち、パウチ型二次電池は、複数の二次電池を収容する硬い素材のモジュールハウジング、及び複数の二次電池を電気的に接続するように構成されたバスバーアセンブリーを備えたバッテリーモジュールを構成するのに使用され得る。
そして、従来技術のバッテリーモジュールは、硬い素材であるプラスチックまたは金属を用いてモジュールハウジングを具現する場合が殆どであった。しかし、このような硬い素材のモジュールハウジングは、不良が発生したバッテリーモジュールのリサイクルのためにモジュールハウジングをバッテリーモジュールから分解するのに大きな困難があった。即ち、リサイクルのために、切削工具を使用してモジュールハウジングを切断する工程を行う場合、切削工具によって複数の二次電池に損傷や発火が発生する恐れがあり、安全上の問題が大きくなっていた。
また、バッテリーモジュールのモジュールハウジングは、硬い素材で具現される場合、モジュールハウジングと内部に収容された複数の二次電池との間に空間が形成されやすかった。このような空間に位置した空気はバッテリーモジュールの冷却効率を大幅に低下させる。加之、モジュールハウジングの空いた空間の大きさが複数の二次電池の位置ごとに相違しており、複数の二次電池が全体的に放熱効率の差を有し、これによって、バッテリーモジュールの熱バランスがばらついてしまい、バッテリーモジュールの寿命が大幅に減少することがあった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モジュールハウジングの役割を果たす熱収縮性チューブをバッテリーモジュールに適用することで、優れた冷却効率を有し、廃棄時、内部構成要素のリサイクルが容易なバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、前後方向へ突出するように形成された電極リードを備え、左右方向へ相互積層された複数のパウチ型二次電池を備えるセルアセンブリーと、前記セルアセンブリーの電極リードが形成された前方または後方に位置し、少なくとも一つ以上の電極リードが貫通して突出するように貫通口が形成されたバスバーフレームと、前記バスバーフレームの外面に取り付けられ、前記複数のパウチ型二次電池を電気的に接続するように導電性金属を有するバスバーと、を備えたバスバーアセンブリーと、熱によって収縮した形態を有し、前記セルアセンブリーを内部に位置し、前記セルアセンブリーの側面及び前記バスバーアセンブリーの一部を囲むように構成された熱収縮性チューブと、を含む。
また、前記熱収縮性チューブは、前記複数のパウチ型二次電池のうち左右方向の最外郭に位置した二次電池の収納部の一部分に密着するように構成され得る。
さらに、前記熱収縮性チューブには、前記複数のパウチ型二次電池の封止部の外表面と対応する凹凸構造が形成され得る。
そして、前記熱収縮性チューブの外面には、一部が外側方向へ隆起したエンボシング構造が複数個形成され得る。
また、前記バッテリーモジュールは、前記セルアセンブリーと前記熱収縮性チューブとの間に介在されるように付加された熱伝導性接着剤をさらに含み得る。
さらに、前記熱伝導性接着剤は、前記複数のパウチ型二次電池の側部を全体的に被覆するように形成され得る。
そして、前記熱伝導性接着剤には、前記セルアセンブリーの複数のパウチ型二次電池が相互積層された間隙に流入して硬化した介在部が形成され得る。
また、前記熱伝導性接着剤は、金属を含むフィラーを内部に分散した形態で含まれ得る。
なお、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含み得る。
また、上記の課題を達成するための本発明による自動車は、前記バッテリーパックを含み得る。
本発明の一面によれば、本発明のバッテリーモジュールは、熱収縮性チューブをモジュールハウジングの役割を果たすように備えることで、バッテリーモジュールの重さを大幅に減らすことができ、バッテリーモジュールの内部構成要素をリサイクルするとき、熱収縮性チューブを簡単な切断道具を用いて容易に分離及び除去することができるので、危ない切削工具の使用による複数の二次電池の損傷ないし発火を画期的に減らすことができる。
また、本発明の実施例の一面によれば、熱収縮性チューブが、セルアセンブリーを内部に収容した状態で熱を加えて熱収縮し、熱収縮した部分がセルアセンブリーの一部に密着するように構成されることで、セルアセンブリーと熱収縮性チューブとの間に全体的に均一な熱伝導距離を具現することができる。これによって、本発明のバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの作動中に発生した熱をセルアセンブリーの外面に密着した熱収縮性チューブによって迅速に外部へ排出することができるため、バッテリーモジュールの冷却効率を極大化することができる。
さらに、本発明の一面によれば、熱収縮性チューブが複数のパウチ型二次電池の封止部の外表面と密着して凹凸構造を形成することで、熱収縮性チューブと複数の二次電池との間に発生し得る空間を最小化することができ、空間を占める空気量を減らすことができ、二次電池から発生した熱の熱伝導率を画期的に高めることができ、バッテリーモジュールの冷却効率を向上させることができる。
そして、本発明の一面によれば、熱伝導性接着剤がセルアセンブリーと熱収縮性チューブとの間に介在されて付加されることで、熱収縮性チューブと複数の二次電池との間に発生し得る空間を最小化することができ、二次電池から発生した熱を高い効率で熱伝導可能にするため、バッテリーモジュールの冷却効率を向上させることができる。
さらに、本発明の一面によれば、熱伝導性接着剤は、熱伝導性に優れた金属を含むフィラーを含むことで、熱伝導性接着剤の熱伝導性をより向上させることができるので、究極にはバッテリーモジュールの冷却効率を高めることができる。また、金属を含むフィラーは、熱伝導性接着剤の機械的剛性をより高めることができるので、熱収縮性チューブの内部に収容されたセルアセンブリーを外部衝撃から効果的に保護することができる。
また、本発明の一面によれば、熱収縮性チューブは、複数のエンボシング構造を形成することで、外部衝撃を効果的に吸収し、内部に収容されたセルアセンブリーに及ぶ衝撃を最小化することができ、バッテリーモジュールの安全性及び耐久性を効果的に高めることができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す分離斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるパウチ型二次電池を概略的に示す側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるセルアセンブリー、バスバーアセンブリー及び熱収縮性チューブを概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるバスバーアセンブリーを概略的に示す斜視図である。 図１のバッテリーモジュールを線Ｃ−Ｃ’に沿って切断した側面の一部を概略的に示す部分側断面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを切断した側面の一部を概略的に示す部分側断面図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを切断した側面の一部を概略的に示す部分側断面図である。 図７のバッテリーモジュールの一部構成である熱伝導性接着剤を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である熱収縮性チューブを概略的に示す斜視図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す分離斜視図である。そして、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるパウチ型二次電池を概略的に示す側面図である。
図１〜図３を参照すれば、本発明のバッテリーモジュール２００は、セルアセンブリー１００、バスバーアセンブリー２２０、二つのモジュールカバー２４０Ａ、２４０Ｂ及び熱収縮性チューブ２１０を含み得る。
ここで、セルアセンブリー１００は、複数の二次電池１１０を備え得る。
この際、二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体、電解質及びパウチ外装材１１３を備え得る。
ここで、電極組立体は、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板がセパレーターを介在して配置された形態で構成され得る。より具体的に、電極組立体は、一つの正極板及び一つの負極板がセパレーターと共に巻き取られた巻取り型、複数の正極板と複数の負極板とがセパレーターを介在して相互積層されたスタック型などに分けられ得る。
また、パウチ外装材１１３は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備える形態で構成され得る。このようなパウチ外装材１１３は、電極組立体、電解液などの内部構成要素を保護し、電極組立体と電解液による電気化学的性質に対する補完、放熱性などを向上させるために、金属薄膜、例えば、アルミニウム薄膜が含まれた形態で構成され得る。そして、このようなアルミニウム薄膜は、電極組立体及び電解液のような二次電池１１０の内部の構成要素や二次電池１１０の外部の他の構成要素との電気的絶縁性を確保するために、絶縁物質から形成された絶縁層の間に介在され得る。
特に、パウチ外装材１１３は、二つのパウチで構成され得、そのうち少なくとも一つには凹んだ形態の内部空間が形成され得る。そして、このようなパウチの内部空間には電極組立体が収納され得る。そして、二つのパウチの外周縁には、封止部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が備えられ、このような二つのパウチの封止部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が相互溶着することで、電極組立体が収容された内部空間が密閉されるようにすることができる。
各々のパウチ型二次電池１１０は、前後方向へ突出する形態に形成された電極リード１１１を備え得、このような電極リード１１１には正極リード１１１Ａ及び負極リード１１１Ｂが含まれ得る。
より具体的に、電極リード１１１は、パウチ外装材１１３の前方または後方の外周縁に位置した封止部Ｓ３、Ｓ４の各々から前方または後方へ突出するように構成され得る。そして、このような電極リード１１１は、二次電池１１０の電極端子として機能できる。例えば、図２に示したように、一つの電極リード１１１が二次電池１１０から前方へ突出するように構成され得、他の一つの電極リード１１１が二次電池１１０から後方へ突出するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、一つの二次電池１１０において、正極リード１１１Ａと負極リード１１１Ｂとの干渉がなくなり、電極リード１１１の面積を広げることができ、電極リード１１１とバスバー２２５のとの溶接工程などをより容易に行うことができる。
また、パウチ型二次電池１１０は、バッテリーモジュール２００に複数個が含まれ、少なくとも一方向に積層されるように配列され得る。例えば、図２に示したように、複数のパウチ型二次電池１１０が相互左右方向へ並んで積層されるように構成され得る。この際、各々のパウチ型二次電池１１０は、Ｆ方向から見たとき、二つの広い面が左右側に各々位置し、上部及び下部、前方及び後方には、封止部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が位置するように地面にほぼ垂直に立てられるように配置され得る。言い換えれば、各二次電池１１０は、上下方向へ立てられるように構成され得る。
ここで、本発明に記載された、前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語は、観測者の位置や対象の置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見たときを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向を区分して示す。
前述したパウチ型二次電池１１０の構成については、本願発明が属する技術分野における当業者にとって自明な事項であるので、より詳細な説明を省略する。そして、本発明によるセルアセンブリー１００には、本願発明の出願時点における公知の多様な二次電池が採用され得る。
一方、図２をさらに参照すれば、バスバーアセンブリー２２０は、セルアセンブリー１００の電極リード１１１が形成された前方または後方に位置し得る。また、バスバーアセンブリー２２０は、バスバーフレーム２２２を備え得る。さらに、バスバーフレーム２２２は、電気絶縁性の素材を含み得る。例えば、電気絶縁性の素材は、プラスチックであり得る。
さらに、バスバーアセンブリー２２０は、複数のパウチ型二次電池１１０を電気的に接続するように導電性金属を有するバスバー２２５を備え得る。また、バスバー２２５は、バスバーフレーム２２２の外面に設けられ得る。具体的に、バスバー２２５は、バスバーフレーム２２２の外側に据え付けられ得る。そして、バスバー２２５は、バスバーフレーム２２２の外面において左右方向へ並んで配置され、複数個が設けられ得る。さらに、複数のバスバー２２５は、バスバーフレーム２２２の位置によって電気的極性が相異なり得る。バスバー２２５は、導電性金属を備え得る。導電性金属は、アルミニウム、銅、ニッケルのいずれか一つ以上を含む合金であり得る。
ここで、「外側」とは、バッテリーモジュールの中心部を基準で外部方向を意味する。
さらに、バスバーフレーム２２２には、少なくとも一つ以上の電極リード１１１が貫通して突出するように貫通口Ｈ１が形成され得る。具体的に、複数の電極リード１１１の端部は、二次電池１１０から前後方向へ突出した形態でバスバーフレーム２２２の貫通口Ｈ１を貫通するように構成され得る。
これによって、貫通口Ｈ１は、バスバーフレーム２２２に挿入貫通した電極リード１１１の端部が、バスバー２２５の本体に接続しやすい位置及び大きさに形成され得る。
また、図２を参照すれば、本発明のバッテリーモジュール２００は、前方及び後方の各々に位置したバスバーアセンブリー２２０の外面を覆うように構成された二つのモジュールカバー２４０Ａ、２４０Ｂを含み得る。具体的に、バッテリーモジュール２００の前方に位置したモジュールカバー２４０Ａは、バスバー２２５の外部入出力端子の部分を除いてバスバーアセンブリー２２０の外側部の少なくとも一部を覆うように構成され得る。即ち、バスバー２２５の外部入出力端子の部分は、モジュールカバー２４０Ａに形成された開口Ｏ２を通して外部へ突出した形態を有し得る。
また、バッテリーモジュール２００の後方に位置したモジュールカバー２４０Ｂは、バスバーアセンブリー２２０に設けられたバスバー２２５を覆うように構成され得る。
そして、モジュールカバー２４０には、外部のＢＭＳ装置と電気的に接続するように構成された電圧センシング部材２２７のコネクター２２７ａが外部に露出するように上部が開放された開放部Ｈ２が形成され得る。
一方、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である、セルアセンブリー、バスバーアセンブリー及び熱収縮性チューブを概略的に示す斜視図である。
図２及び図４をさらに参照すれば、熱収縮性チューブ２１０は、熱によって収縮した形態を有し得る。このために、熱収縮性チューブ２１０は、特定の温度で体積が減少する熱収縮性の素材を含み得る。例えば、熱収縮性チューブ２１０は、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂またはポリフェニレンスルフィド系樹脂を用いて製造され得る。より具体的に、熱収縮性チューブ２１０は、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のいずれか一つ以上を含み得る。
また、熱収縮性チューブ２１０は、セルアセンブリー１００を外部の衝撃から保護するように外壁を備え得る。例えば、熱収縮性チューブ２１０は、セルアセンブリー１００を収容できる内部空間を形成するようになり、上、下、左、右の方向に形成された上壁Ｗ１、右壁Ｗ４、左壁Ｗ３及び下壁Ｗ２を備え得る。
さらに、熱収縮性チューブ２１０は、セルアセンブリー１００が内部に位置するように構成され得る。この際、熱収縮性チューブ２１０は、セルアセンブリー１００の一部を囲むように構成され得る。
具体的に、熱収縮性チューブ２１０は、Ｆ方向から見たとき、複数のパウチ型二次電池１１０のうち左右方向の最外郭に位置した二次電池１１０の収納部１１５の一部分に密着するように構成され得る。
例えば、図１及び図２に示したように、熱収縮性チューブ２１０の右壁Ｗ４は、セルアセンブリー１００の最右側端に位置した二次電池１１０の収納部１１５の外面に密着するように構成され得る。そして、熱収縮性チューブ２１０の左壁Ｗ３は、セルアセンブリー１００の最左側端に位置した二次電池１１０の収納部１１５の外面に密着するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、熱収縮性チューブ２１０は、セルアセンブリー１００を内部に収容した状態で熱を加えて熱収縮し、熱収縮した部分がセルアセンブリー１００の一部分に密着するように構成されることで、セルアセンブリー１００と熱収縮性チューブ２１０との間に全体的に均一な熱伝導距離を具現することができる。これによって、本発明のバッテリーモジュール２００は、バッテリーモジュール２００の作動中に発生した熱を、密着した熱収縮性チューブ２１０を介して高い熱伝導率で迅速に外部へ排出することができるので、バッテリーモジュール２００の冷却効率を極大化することができる。
特に、本発明は、熱収縮性チューブ２１０の左右壁Ｗ３、Ｗ４がセルアセンブリー１００の二次電池１１０の熱発生が集中する収納部１１５の外面に密着することで、バッテリーモジュール２００の冷却効率をさらに高めることができる。
さらに、熱収縮性チューブ２１０は、透明な素材を含み得る。これによって、バッテリーモジュール２００が電圧センシング部材２２７を含む場合、熱収縮性チューブ２１０の内部に収容した電圧センシング部材２２７及びセルアセンブリー１００の状態を目視で確認することができ、バッテリーモジュール２００のメインテナンスが容易となる利点がある。
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるバスバーアセンブリーを概略的に示す斜視図である。
また、図４と共に図５を参照すれば、熱収縮性チューブ２１０は、バスバーアセンブリー２２０の外面の一部を囲むように構成され得る。具体的に、Ｆ方向から見たとき、熱収縮性チューブ２１０の前端部及び後端部は、バスバーアセンブリー２２０のバスバーフレーム２２２の外面の外周部を囲むように構成され得る。この際、熱収縮性チューブ２１０の前端部及び後端部の各々に形成された開放部Ｏ１（図２）の形状は、全体的に四角形状を有し得る。また、熱収縮性チューブ２１０の開放部Ｏ１の四角形状の角部がラウンド形状Ｒ１を有し得る。
例えば、図４に示したように、熱収縮性チューブ２１０の前端部２１０ａは、セルアセンブリー１００の前方に位置したバスバーフレーム２２２の外面の外周部を囲むように構成され得る。これと同様に、熱収縮性チューブ２１０の後端部（図示せず）は、セルアセンブリー１００の後方に位置したバスバーフレーム２２２の外面の外周部を囲むように構成され得る。
また、バスバーフレーム２２２の外面には、熱収縮性チューブ２１０の前端部２１０ａまたは後端部が据え付けられ得る。そして、熱収縮性チューブ２１０の前端部２１０ａまたは後端部の一部が挿入されるように溝部Ｐ１が形成され得る。例えば、図５に示したように、バスバーフレーム２２２の外面には、バスバーフレーム２２２の外周部に沿って延びた溝部Ｐ１が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本願の熱収縮性チューブ２１０は、単にセルアセンブリー１００の外面を囲むだけでなく、バスバーフレーム２２２のセルアセンブリー１００の前方及び後方に各々位置固定されるようにバスバーアセンブリー２２０の一部を囲むように構成できることから、バスバーアセンブリー２２０をセルアセンブリー１００に位置固定するための固定部材を省略することができるので、製造コストを節減することができる。
さらに、バスバーフレーム２２２に溝部Ｐ１をさらに形成することで、熱収縮性チューブ２１０に所定の温度で熱を加える過程で熱収縮性チューブ２１０の前端部または後端部の一部が溝部Ｐ１に挿入できるので、より安定的に熱収縮性チューブ２１０の前端部２１０ａまたは後端部（図示せず）が挿入固定され、熱収縮性チューブ２１０がバスバーアセンブリー２２０を高い結合力で固定できるので、バスバーアセンブリー２２０の動きを防止し、バッテリーモジュール２００の耐久性を向上させることができる。
図６は、図１のバッテリーモジュールの線Ｃ−Ｃ’に沿って切断した側面の一部を概略的に示す部分側断面図である。
図２及び図３と共に図６を参照すれば、熱収縮性チューブ２１０は、一部分が複数のパウチ型二次電池１１０の封止部Ｓ１の外表面に密着し得る。具体的に、熱収縮性チューブ２１０の上壁Ｗ１は、パウチ型二次電池１１０の上部に位置した封止部Ｓ１に密着するように構成され得る。さらに、図６に示されてはいないが、熱収縮性チューブ２１０の下壁Ｗ２は、下部に位置した封止部Ｓ２に密着するように構成され得る。
また、熱収縮性チューブ２１０には、複数のパウチ型二次電池１１０の上部に位置した封止部Ｓ１または下部に位置した封止部Ｓ２の外表面と対応する凹凸構造Ｕ１が形成され得る。即ち、凹凸構造Ｕ１は、二次電池１１０の複数の封止部Ｓ１に沿って屈曲した形状を有し得る。
例えば、図６に示したように、熱収縮性チューブ２１０の上壁Ｗ１には、複数のパウチ型二次電池１１０の各々の上部に位置した封止部Ｓ１の外表面と対応する形状を有する凹凸構造Ｕ１が形成され得る。これと同様に、熱収縮性チューブ２１０の下壁Ｗ２には、複数のパウチ型二次電池１１０の各々の下部に位置した封止部Ｓ２の外表面と対応する凹凸構造Ｕ１が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明は、熱収縮性チューブ２１０が、所定の温度で加熱することによって、複数のパウチ型二次電池１１０の各々の封止部Ｓ１の外表面と密着して凹凸構造Ｕ１が形成されることで、熱収縮性チューブ２１０と複数の二次電池１１０との間に発生し得る空間を最小化することができることから、空間を占めしている空気量を減らすことができ、二次電池１１０から発生した熱の熱伝導率を大幅に高めることができるので、バッテリーモジュール２００の冷却効率を向上させることができる。
図７は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの切断された側面の一部を概略的に示す部分側断面図である。
図７を参照すれば、バッテリーモジュール２００Ａは、熱伝導性接着剤２５０をさらに含み得る。具体的に、熱伝導性接着剤２５０は、セルアセンブリー１００の複数の二次電池１１０と熱収縮性チューブ２１０との間に介在されるように付加され得る。具体的に、熱伝導性接着剤２５０は、複数のパウチ型二次電池１１０の側部を全体的に被覆するように形成され得る。
例えば、図７に示したように、バッテリーモジュール２００Ａは、熱伝導性接着剤２５０がセルアセンブリー１００の複数の二次電池１１０と熱収縮性チューブ２１０との間に介在されるように付加され得る。そして、熱伝導性接着剤２５０は、複数のパウチ型二次電池１１０の外面に沿って延びた形態を有し得る。
さらに、熱伝導性接着剤２５０は、熱伝導性の高い高分子樹脂またはシリコーン系樹脂及びフィラーを含み得る。例えば、高分子樹脂は、ポリシロキサン樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂またはエポキシ系樹脂であり得る。そして、熱伝導性接着剤２５０は、接着物質を含み得る。例えば、接着物質は、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ゴム系などの物質であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、熱伝導性接着剤２５０がセルアセンブリー１００と熱収縮性チューブ２１０との間に介在されて付加される場合、熱収縮性チューブ２１０と複数の二次電池１１０との間に発生し得る空間を最小化することができることから、空間が占める空気量を減らすことができ、二次電池１１０から発生した熱の熱伝導率を大幅に高めることができるので、バッテリーモジュール２００Ａの冷却効率を向上させることができる。
図８は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの切断された側面の一部を概略的に示す部分側断面図である。
図８を参照すれば、さらに他の実施例によるバッテリーモジュール２００Ｂは、熱伝導性接着剤２５０Ｂの一部が、相互積層されたセルアセンブリー１００の複数のパウチ型二次電池１１０の間に流入され、硬化した形態を有し得る。
例えば、図８に示したように、熱伝導性接着剤２５０Ｂは、熱伝導性接着剤２５０Ｂが液状であるとき、相互積層された複数のパウチ型二次電池１１０の間において上部から下方へ流入し、流入した熱伝導性接着剤２５０Ｂが硬化して介在部２５０ｂが形成され得る。即ち、介在部２５０ｂは、複数のパウチ型二次電池１１０の間に位置し、複数のパウチ型二次電池１１０同士を結着できる。
したがって、本発明のこのような構成によれば、熱伝導性接着剤２５０Ｂは、セルアセンブリー１００の複数の二次電池１１０を一つに結着させることで、バッテリーモジュール２００Ｂの製造工程時において、セルアセンブリーを扱う作業が容易になり、製造後にもバッテリーモジュール２００Ｂの耐久性をさらに高めることができる。
さらに、熱伝導性接着剤２５０Ｂの介在部２５０ｂは、複数の二次電池１１０の間に蓄積されやすい熱を吸収して二次電池の外側へ伝導する役割を果たすことができる。したがって、本発明は、熱伝導性接着剤２５０Ｂの介在部２５０ｂを形成することで、バッテリーモジュール２００Ｂの冷却効率をさらに高めることができる。
図９は、図７のバッテリーモジュールの一部構成である熱伝導性接着剤を概略的に示す斜視図である。
図９を参照すれば、図７のバッテリーモジュール２００Ａの熱伝導性接着剤２５０は、フィラー２５４を含み得る。また、フィラー２５４は、熱伝導性に優れた金属を粒子形態で含み得る。例えば、金属は、銀、銅、錫及びアルミニウムのいずれか一つ以上を含み得る。そして、熱伝導性接着剤２５０は、金属を含むフィラー２５４が内部に分散している形態で含まれ得る。
例えば、図９に示したように、熱伝導性接着剤２５０は、高分子樹脂２５２の内部に金属粒子で構成されたフィラー２５４が分散している形態で構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、熱伝導性接着剤２５０は、熱伝導性に優れた金属を含むフィラー２５４を含むことで、熱伝導性接着剤２５０の熱伝導性をより向上させることができるので、究極的にバッテリーモジュール２００の冷却効率を高めることができる。
また、金属を含むフィラー２５４は、熱伝導性接着剤２５０の機械的剛性をより高めることができる。これによって、機械的剛性が高くなった熱伝導性接着剤２５０は、外部衝撃から軟らかい素材である熱収縮性チューブ２１０の内部に収容されたセルアセンブリー１００を効果的に保護することができる。
図１０は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である熱収縮性チューブを概略的に示す斜視図である。
図１０を参照すれば、熱収縮性チューブ２１０Ｃの外面には、一部が外側方向へ隆起したエンボシング構造Ｅ１が複数個形成され得る。具体的に、熱収縮性チューブ２１０Ｃの上壁Ｗ１、下壁Ｗ２、左壁Ｗ３及び右壁Ｗ４のいずれか一つ以上の外面には、一部が外側方向へ隆起したエンボシング構造Ｅ１が複数個形成され得る。
そして、エンボシング構造Ｅ１は、熱収縮性チューブ２１０Ｃのエンボシング構造Ｅ１が形成されていない残りの部分よりも外側方向の厚さが相対的に厚く形成された部分であり得る。
他の実施例として、エンボシング構造Ｅ１は、内部に空気が注入され得、全体的に高い弾性力を有するように構成され得る。または、エンボシング構造Ｅ１は、内部にゴムなどのように弾性の高い素材が内蔵され得る。
例えば、図１０に示したように、熱収縮性チューブ２１０Ｃの上壁、左壁及び右壁には、残りの部分よりも外側方向の厚さが相対的に厚いエンボシング構造Ｅ１が複数個形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、熱収縮性チューブ２１０Ｃは、複数のエンボシング構造Ｅ１を形成することで、外部衝撃を効果的に吸収し、内部に収容されたセルアセンブリー１００に及ぶ衝撃を最小化することができるため、バッテリーモジュール２００の安全性及び耐久性を効果的に向上させることができる。
さらに、本発明によるバッテリーパック（図示せず）は、バッテリーモジュール２００を少なくとも一つ以上含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーモジュール２００に加え、バッテリーモジュール２００を収納するためのパックケース、バッテリーモジュール２００の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
また、本発明によるバッテリーパックは、電気自動車のような自動車（図示せず）に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含むことができる。
さらに、エネルギー貯蔵装置（図示せず）は、電力生産部で生産した電力を貯蔵し、電力網に供給するシステムであり得る。また、電力網は、商用電力網にしてもよく、小規模地域の自体電力網にしてもよい。さらに、場合によって、スマートグリッドで電力を貯蔵する電力貯蔵装置にすることができ、生産した電力を即時に消費する負荷または電力変換装置にすることも可能である。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパックに関する。また、本発明は、バッテリーパックが備えられた電子デバイスまたは自動車関連産業に利用可能である。
１００ セルアセンブリー
１１０ パウチ型二次電池
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ 電極リード
１１３ パウチ外装材
１１５ 収納部
２００，２００Ａ，２００Ｂ バッテリーモジュール
２１０ 熱収縮性チューブ
２１０ａ 前端部
２１０Ｃ 熱収縮性チューブ
２２０ バスバーアセンブリー
２２２ バスバーフレーム
２２５ バスバー
２２７ 電圧センシング部材
２２７ａ コネクター
２４０、２４０Ｂ モジュールカバー
２５０，２５０Ｂ 熱伝導性接着剤
２５０ｂ 介在部
２５２ 高分子樹脂
２５４ フィラー
Ｅ１ エンボシング構造
Ｕ１ 凹凸構造
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４ 上壁、下壁、左壁、右壁

Claims (10)

  1. 前後方向へ突出するように形成された電極リードを備え、左右方向へ相互積層された複数のパウチ型二次電池を備えるセルアセンブリーと、
    前記セルアセンブリーの電極リードが形成された前方または後方に位置し、少なくとも一つ以上の電極リードが貫通して突出するように貫通口が形成されたバスバーフレームと、前記バスバーフレームの外面に取り付けられ、前記複数のパウチ型二次電池を電気的に接続するように導電性金属を有するバスバーと、を備えたバスバーアセンブリーと、
    熱によって収縮した形態を有し、前記セルアセンブリーを内部に位置し、前記セルアセンブリーの側面及び前記バスバーアセンブリーの一部を囲むように構成された熱収縮性チューブと、を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。
  2. 前記熱収縮性チューブは、前記複数のパウチ型二次電池のうち左右方向の最外郭に位置した二次電池の収納部の一部分に密着するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記熱収縮性チューブには、前記複数のパウチ型二次電池の封止部の外表面と対応する凹凸構造が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記熱収縮性チューブの外面には、一部が外側方向へ隆起したエンボシング構造が複数個形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記バッテリーモジュールは、前記セルアセンブリーと前記熱収縮性チューブとの間に介在されるように付加された熱伝導性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記熱伝導性接着剤は、前記複数のパウチ型二次電池の側部を全体的に被覆するように形成されたことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記熱伝導性接着剤には、前記セルアセンブリーの複数のパウチ型二次電池が相互積層された間隙に流入して硬化した介在部が形成されたことを特徴とする、請求項５または６に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記熱伝導性接着剤は、金属を含むフィラーを内部に分散した形態で含まれることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含む、バッテリーパック。
  10. 請求項９に記載のバッテリーパックを備える、自動車。
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