(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パウチセル、及び前記第１パウチセルに隣接して配置される第２パウチセルを含むパウチセル積層体と、
前記第１パウチセル及び第２パウチセル各々の封止部と収容部とに共に接しつつ、前記第１パウチセル及び第２パウチセル各々の収容部の周りを囲む冷却部材と、
を含み、
前記パウチセル積層体の一側に配置され、前記冷却部材と面接触する冷却プレートをさらに含み、
前記冷却部材は、前記パウチセルの幅と同一の幅を有しており、上部と下部と左側部と右泡側部とが一つの胴体として一体化しており、
前記冷却部材の下端と、前記第１パウチセル及び前記第２パウチセル各々の下部封止部の端部とは、同一平面上にあり、
前記パウチセル積層体には、追加の熱伝導構造物が設けられていないバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記冷却部材は、
アルミニウム材質からなる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。
【請求項３】
前記冷却部材は、
前記第１パウチセル及び第２パウチセル各々の封止部と接する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。
【請求項４】
前記第１パウチセルの収容部と第２パウチセルの収容部とは、相互当接している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。
【請求項５】
前記冷却部材は、
相互当接している前記第１パウチセルの収容部及び第２パウチセルの収容部の周りを一緒に囲むことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーモジュール分野に関し、より詳しくは、冷却フィンの形状及び設置位置の最適化によって向上した冷却構造を有するバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年９月２日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１２４３８２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、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しつつあり、それに伴い、多様な要求に応え得る電池についての研究が盛んに行われている。
【０００４】
代表的に、電池は、薄い厚さであって携帯電話などのような製品に適用できる角形二次電池やパウチ型二次電池が用いられる。
【０００５】
また、一般的な二次電池は、正極板、負極板及び分離膜構造の電極組立体が、如何なる構造からなるかによって分類されることもあり、代表的には、長いシート型の正極と負極とを分離膜を介した状態で巻き取った構造のゼリー・ロール型（巻取型）の電極組立体、所定サイズの単位で切り取った複数の正極と負極とを分離膜を介した状態で順次積層したスタック型（積層型）の電極組立体、所定単位の正極と負極とを分離膜を介した状態で積層したバイセル（Ｂｉ−ｃｅｌｌ）またはフルセル（Ｆｕｌｌ  ｃｅｌｌ）を巻き取った構造の積層／折畳み型の電極組立体などが挙げられる。
【０００６】
パウチ型二次電池は、通常、パウチ外装材と、パウチ外装材内に収容される電極組立体と、電極組立体と電気的に接続した状態でパウチ外装材の外部へ引き出される電極リードと、を含むように具現される。
【０００７】
パウチ外装材は、後述する電極組立体及び電極リードを収容できる大きさに形成可能である。
【０００８】
電極組立体は、正極板、負極板及び分離膜を含む。電極組立体は、分離膜が介された状態で正極板と負極板とが順次積層されており、積層または積層／折畳み構造に形成され得る。
【０００９】
このようなパウチ型二次電池は単独で用いることもできるが、容量や出力などを増加させるために、複数が電気的に接続されたバッテリーモジュールまたはこのようなバッテリーモジュールが複数接続されてなるバッテリーパックの形態として用いる場合が多い。
バッテリーモジュールまたはバッテリーパックは、複数個のパウチ型二次電池を接続して具現されるため、各々の二次電池で発生する熱が合わされ、相互密集構造によってさらに多くの熱が発生し得る。
【００１０】
したがって、このようなバッテリーモジュールまたはバッテリーパック単位においては、パウチ型二次電池の間ごとに熱を放出するための放熱フィンなどの構造物をさらに備えることができる。
【００１１】
しかし、このような結合構造によって、バッテリーモジュールまたはバッテリーパックの構成が複雑となり得、パウチ型二次電池の間に追加的な熱伝導構造物を形成することで、バッテリーモジュールまたはバッテリーパックの全体の大きさが大きくなることによって、二次電池分野における非常に重要な要素であるエネルギー密度面で不利となるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールの冷却効率を高めながらも、冷却のための構造物の設置によるバッテリーモジュールのエネルギー密度が減少しないようにすることを一目的とする。
【００１３】
なお、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を達成するため、本発明の一実施例による、向上した冷却構造を有するバッテリーモジュールは、第１パウチセル及び前記第１パウチセルに隣接して配置される第２パウチセルを含むパウチセル積層体と、前記第１パウチセル及び第２パウチセル各々の収容部の周りを囲む冷却フィンと、を含む。
【００１５】
前記バッテリーモジュールは、前記パウチセル積層体の一側に配置され、前記冷却フィンと接触する冷却プレートをさらに含み得る。
【００１６】
前記冷却フィンは、アルミニウム材質からなり得る。
【００１７】
前記冷却フィンは、前記第１パウチセル及び第２パウチセル各々の封止部と接し得る。
【００１８】
前記第１パウチセルの収容部と第２パウチセルの収容部とは、相互接し得る。
【００１９】
前記冷却フィンは、相互接触している前記第１パウチセルの収容部及び第２パウチセルの収容部の周りを一緒に囲むように形成され得る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、冷却のための構造物の設置によるバッテリーモジュールのエネルギー密度の減少なく、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。
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す側面図である。
【図３】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるパウチセルに冷却フィンが設けられた様態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、本明細書及び請求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、本発明のもっと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。
【００２４】
図１〜図３を参照し、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを説明する。
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示す斜視図であり、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示す側面図であり、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに適用されるパウチセルに冷却フィンが設けられた様態を示す平面図である。
【００２５】
図１〜図３を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、少なくとも二つ以上のパウチセル１０及び冷却フィン２０を含むように具現され、冷却フィン２０と接する冷却プレート３０を更に含むように具現することもできる。
【００２６】
前記パウチセル１０は、電極組立体（図示せず）と、電極組立体に接続される一対の電極リード１４と、電極組立体を収容し、電極リード１４が外部へ引き出された状態で封止されるパウチケース１１と、を含む。
【００２７】
前記電極組立体は、正極板、負極板及び分離膜を含む。電極組立体は、分離膜が介された状態で正極板と負極板とが順次に少なくとも１回以上積層されるように具現され得る。このような電極組立体は実施形態によって、巻取型、積層型または積層／折畳み型などの多様な構造を有し得る。
【００２８】
電極組立体に適用される正極板は、導電性に優れた金属箔板、例えば、アルミニウム箔からなる正極集電体と、その一面または両面に形成された正極活物質層と、を含む。また、前記正極板は、正極活物質層が形成されていない領域、即ち、正極非コーティング部を備える。
【００２９】
電極組立体に適用される負極板は、導電性に優れた金属箔板、例えば、銅箔からなる負極集電体と、その一面または両面に形成された負極活物質層と、を含む。また、前記負極板は、負極活物質層が形成されていない領域、即ち、負極非コーティング部を備える。
【００３０】
前記分離膜は、正極板と負極板との間に位置し、正極板と負極板とを相互電気的に絶縁し、正極板と負極板との間でリチウムイオンなどが移動するように多孔性膜の形態を有し得る。このような分離膜は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）またはこれらの複合フィルムを用いた多孔成膜からなり得る。
【００３１】
前記電極リード１４は、電極組立体に接続され、パウチケース１１の外部へ引き出されることで電極組立体と外部部品とを連結する構成要素であって、正極板に接続する正極リードと、負極板に接続する負極リードと、を含む概念である。より具体的には、前記正極リードは、正極板に備えられた正極非コーティング部に接続し、負極リードは、負極板に備えられた負極非コーティング部に接続する。
【００３２】
前記パウチケース１１は、金属層及びこれを囲む樹脂層を含む多層構造のフィルム形態を有する外装材からなり、上部ケース及び下部ケースから構成され得る。
【００３３】
このように前記パウチケース１１が上部ケース及び下部ケースから構成される場合、上部ケース及び下部ケースは、各々電極組立体が収容される空間を提供する収容部１２と、収容部１２の外側周り領域となる封止部１３と、を含む。
【００３４】
この場合、前記電極組立体は、上部ケース及び下部ケースの収容部１２内に収容され、上部ケース及び下部ケースの封止部１３は、相互当接した状態で熱溶着によって相互接合され、これによってパウチケース１１は封止される。前記パウチケース１１内には、ケースの封止前または封止後に電解液が注入され得る。
【００３５】
一方、本発明の図面には、各パウチセル１０において一対の電極リード１４が相互反対方向に引き出された場合のみを示したが、本発明はこれに限定されない。即ち、前記パウチセル１０は、必要に応じて、一対の電極リード１４が相互同一な方向に引き出されるように具現されることも可能である。
【００３６】
また、図示していないが、前記パウチケース１１の外部へ引き出される電極リード１４と封止部１２の内側面との接着が容易となるように、封止部１２の内側面と電極リード１４との間に接着フィルム（図示せず）をさらに介することもできる。
【００３７】
前記冷却フィン２０は熱伝導性に優れた金属材質からなり、例えば、アルミニウムからなり得る。
【００３８】
このような冷却フィン２０は、パウチセル１０と接し、パウチセル１０の収容部１２の周りを囲むように配置されることで、パウチセル１０から発生する熱が外部へ効率的に放出されるようにする。
【００３９】
熱放出効果の極大化のために、前記冷却フィン２０は、収容部１２のみならず、封止部１３とも接するように配置することが望ましい。このように前記冷却フィン２０がパウチセル１０の収容部１２及び封止部１３に共に接する場合、バッテリーモジュールの使用過程で電極組立体及び電極リード１４で発生する熱を効率的に放出できる。
【００４０】
バッテリーモジュールの使用過程において、熱の発生は、特にパウチセルの電極リード１４に集中するが、冷却フィン２０が封止部１３と当接している場合、封止部１３を介して引き出される電極リード１４に集中する熱を効果的に分散させて冷却効率を極大化することができる。
【００４１】
前記冷却フィン２０は、二つ以上のパウチセル１０が集まってなるセル積層体に適用される場合、相互隣接した第１パウチセル及び第２パウチセル各々の収容部１２の周りを一緒に囲む大きさ及び形態を有し得る。
【００４２】
このように、一つの冷却フィン２０が相互隣接した二つのパウチセル１０各々の収容部１２の周りを一緒に囲む場合、工程性及び冷却効率性面からの長所をともに有することができる。
【００４３】
前記冷却フィン２０は、相互隣接した二つのパウチセル１０各々の収容部１２のみならず、二つのパウチセル１０各々の封止部１３とも接するように配置し得、この場合、前述のように、相互接触した二つのパウチセル１０各々の電極リード１４に集中する熱を効率的に分散させることができ、冷却効率をさらに高めることができる。
一方、本発明の図面では、パウチセル積層体が三つのパウチセル１０からなり、冷却フィン２０が二つ備えられた場合のみを示しているが、これは例示的であるだけで、これによって本発明が限定されることではない。
【００４４】
即ち、前記パウチセル積層体は、二つまたは四つ以上のパウチセル１０から構成し得、これによって適用される冷却フィン２０の個数も、図示したものとは相違に、一つまたは三つ以上を適用することができる。
【００４５】
前記冷却プレート３０は、パウチセル１０の幅方向（電極リードが引き出される方向に垂直する方向であって、図３を基準で上下方向を意味）一側及び／または両側に位置し、パウチセル積層体の間に設けられた冷却フィン２０と接することで冷却フィン２０を介して伝達した熱を外部へ放出する。
【００４６】
このような冷却プレート３０の機能を鑑みれば、冷却プレート３０の材質は、熱伝導性に優れた金属材質からなることが望ましく、例えば、冷却フィン２０のようにアルミニウム材質からなり得る。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
１０  パウチセル
１１  パウチケース
１２  封止部、収容部
１３  封止部
１４  電極リード
２０  冷却フィン
３０  冷却プレート
【図１】
0006630747.tif 000002
【図２】
0006630747.tif 000003
【図３】
0006630747.tif 000004