(57)【要約】  本発明の一実施例による電池モジュールは、１つ以上の電池セルを含むセル積層体と、前記セル積層体を収納するモノフレームと、前記セル積層体の下部と前記モノフレームとの間に位置する熱伝導性樹脂層と、を含み、前記セル積層体の上部と前記モノフレームとの間に位置するスプリングをさらに含む。
2022500829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の電池セルを含むセル積層体と、
前記セル積層体を収納するモノフレームと、
前記セル積層体の下部と前記モノフレームとの間に位置する熱伝導性樹脂層と、
を含み、
前記セル積層体の上部と前記モノフレームとの間に位置するスプリングをさらに含む電池モジュール。
【請求項２】
前記スプリングは、前記セル積層体を下へ押し出す、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記セル積層体と共に前記モノフレームに収納されるバスバーフレームをさらに含み、
前記バスバーフレームは、前記セル積層体の上部に位置する上部フレームを含み、
前記スプリングは、前記上部フレームと前記モノフレームとの間に位置する、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記スプリングは、板状スプリングおよび円筒状スプリングの少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記スプリングは、２つ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記熱伝導性樹脂層は、熱伝導性接着物質を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記モノフレームは、前面および後面が開放された形態である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池モジュールを１つ以上含む電池パック。
【請求項９】
１つ以上の電池セルを含むセル積層体をモノフレームに収納する収納段階と、
前記モノフレームの下部に形成された注入口を通して熱伝導性樹脂を注入する注入段階と、
を含み、
前記注入段階は、前記セル積層体の上部と前記モノフレームとの間に位置したスプリングが、前記熱伝導性樹脂の注入方向とは反対方向に、前記セル積層体を押し出す段階を含む電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記注入段階は、前記注入口が上を向くように前記モノフレームをひっくり返し、前記熱伝導性樹脂を注入する段階を含む、請求項９に記載の電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記スプリングは、板状スプリングおよび円筒状スプリングの少なくとも１つを含む、請求項９又は１０に記載の電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、２０１９年６月１２日付の韓国特許出願第１０−２０１９−００６９４６３号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、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に関し、より具体的には、熱伝導性樹脂の注入量を調節できる電池モジュール、その製造方法および電池モジュールを含む電池パックに関する。
【背景技術】
【０００３】
現代社会では、携帯電話、ノートパソコン、ビデオカメラ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化されるにつれ、このようなモバイル機器に関連する分野の技術開発が活発になっている。また、充放電可能な二次電池は、化石燃料を用いる既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方策として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ−ＨＥＶ）などの動力源として用いられているため、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。
【０００４】
現在商用化された二次電池には、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るが、なかでも、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、エネルギー密度が高いという利点から注目されている。
【０００５】
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それぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。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それぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に密封収納する外装材、つまり、電池ケースとを備える。
【０００６】
一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内装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装されているパウチ型二次電池とに分類される。
【０００７】
小型機器に用いられる二次電池の場合、２〜３個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに用いられる二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ  ｍｏｄｕｌｅ）が用いられる。このような電池モジュールは、多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されてセル積層体を形成することによって、容量および出力が向上する。また、１つ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。
【０００８】
一方、電池モジュールは、セル積層体を外部衝撃、熱または振動から保護するために、前面および後面が開放されてセル積層体を内部空間に収納するモノフレーム（Ｍｏｎｏ  ｆｒａｍｅ）と、モノフレームの前面および後面を覆うエンドプレート（Ｅｎｄ  ｐｌａｔｅ）とを含むことができる。
【０００９】
この時、セル積層体とモノフレームとの間に熱伝導性樹脂を注入して熱伝導性樹脂層を形成することができ、前記熱伝導性樹脂層は、セル積層体から発生した熱を電池モジュールの底に伝達する役割を果たすことができる。
【００１０】
ただし、熱伝導性樹脂を注入する過程において、電池モジュール内の部品の公差などにより予定された定量を超えて過剰注入され、これによって、電池モジュールの製造単価が増加して収益性に悪影響を及ぼす問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の実施例は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、熱伝導性樹脂を定量注入できる電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法の提供を目的とする。
【００１２】
ただし、本発明の実施例が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張できる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施例による電池モジュールは、１つ以上の電池セルを含むセル積層体と、前記セル積層体を収納するモノフレームと、前記セル積層体の下部と前記モノフレームとの間に位置する熱伝導性樹脂層と、を含み、前記セル積層体の上部と前記モノフレームとの間に位置するスプリングをさらに含む。
【００１４】
前記スプリングは、前記セル積層体を下へ押し出すことができる。
【００１５】
前記セル積層体と共に前記モノフレームに収納されるバスバーフレームをさらに含み、前記バスバーフレームは、前記セル積層体の上部に位置する上部フレームを含み、前記スプリングは、前記上部フレームと前記モノフレームとの間に位置することができる。
【００１６】
前記スプリングは、板状スプリングおよび円筒状スプリングの少なくとも１つを含むことができる。
【００１７】
前記スプリングは、２つ以上であってもよい。
【００１８】
前記熱伝導性樹脂層は、熱伝導性接着物質を含むことができる。
【００１９】
前記モノフレームは、前面および後面が開放された形態であってもよい。
【００２０】
本発明の一実施例による電池モジュールの製造方法は、１つ以上の電池セルを含むセル積層体をモノフレームに収納する収納段階と、前記モノフレームの下部に形成された注入口を通して熱伝導性樹脂を注入する注入段階と、を含み、前記注入段階は、前記セル積層体の上部と前記モノフレームとの間に位置したスプリングが、前記熱伝導性樹脂の注入方向とは反対方向に、前記セル積層体を押し出す段階を含む。
【００２１】
前記注入段階は、前記注入口が上を向くように前記モノフレームをひっくり返し、前記熱伝導性樹脂を注入する段階を含むことができる。
【００２２】
前記スプリングは、板状スプリングおよび円筒状スプリングの少なくとも１つを含むことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の実施例によれば、モノフレームの内部に配置されたスプリングを介して電池モジュールの内部空間が減少して熱伝導性樹脂を定量注入可能なため、電池モジュールの製造費用が節減される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による電池モジュールの斜視図である。
【図２】図１の電池モジュールに対する分解斜視図である。
【図３】図１の電池モジュールを切断線Ａ−Ａ’に沿って切断した後、その断面を示す図である。
【図４】図３の「Ｂ」部分を拡大して示す部分図である。
【図５】本発明の一実施例による電池モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図５の「Ｃ」部分を拡大して示す部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の様々な実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２６】
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付す。
【００２７】
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明は必ずしも図示のところに限定されない。図面において、様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【００２８】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」または「上部」にあるとする時、これは、他の部分の「直上」にある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。さらに、基準となる部分の「上」または「上部」にあるというのは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の反対方向に向かって「上」または「上部」に位置することを意味するものではない。
【００２９】
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施例による電池モジュール１００の概略斜視図であり、図２は、図１の電池モジュール１００に対する分解斜視図である。
【００３１】
図１および図２を参照すれば、本発明の一実施例による電池モジュール１００は、１つ以上の電池セルを含むセル積層体４００と、セル積層体４００を収納するモノフレーム２００と、セル積層体４００の下部とモノフレーム２００との間に位置する熱伝導性樹脂層７００とを含む。
【００３２】
モノフレーム２００は、前面および後面が開放された形態であり、前記前面および後面を覆うエンドプレート３００が備えられる。
【００３３】
また、セル積層体４００と共にモノフレーム２００に収納されるバスバーフレーム５００が設けられる。バスバーフレーム５００は、セル積層体４００の上部に位置した上部フレーム５１０と、セル積層体４００の前面に位置した前面フレーム５２０と、セル積層体４００の後面に位置した後面フレーム５３０とを含むことができ、セル積層体４００を構成する電池セルの電極リードに連結されたバスバー５４０が前面フレーム５２０および後面フレーム５３０に搭載される。
【００３４】
熱伝導性樹脂層７００は、熱伝導性樹脂が注入されて形成されたもので、熱伝導性接着物質を含むことができ、具体的には、流動性を有する熱伝導性樹脂を注入し、以後、熱伝導性樹脂がセル積層体４００と接触したまま固化して形成される。つまり、セル積層体４００から発生した熱を電池モジュール１００の底に伝達する役割と共に、セル積層体４００を電池モジュール１００内で固定する役割を果たすことができる。
【００３５】
一方、セル積層体４００の側面には放熱板８００が備えられてモノフレーム２００に共に収納される。
【００３６】
図３は、図１の電池モジュールを切断線Ａ−Ａ’に沿って切断した後、その断面を示す図であり、図４は、図３の「Ｂ」部分を拡大して示す部分図である。
【００３７】
図３および図４を参照すれば、本実施例の電池モジュールは、セル積層体４００の上部とモノフレーム２００との間に位置するスプリング６００をさらに含む。より詳しくは、スプリング６００は、セル積層体４００の上部に位置したバスバーフレームの上部フレーム５１０とモノフレーム２００との間に位置することができる。
【００３８】
スプリング６００は、上部フレーム５１０とモノフレーム２００との間に位置したまま、上部フレーム５１０とセル積層体４００とを下へ押し出すことができる。それによって、セル積層体４００の下部とモノフレーム２００との間の空間が減少し、熱伝導性樹脂層７００を形成するために注入される熱伝導性樹脂が必要以上に過剰注入されるのを防止することができる。最終的に、熱伝導性樹脂を定量注入できて製造費用が節減される効果がある。これについては、図５および図６と共にさらに詳しく説明する。
【００３９】
また、セル積層体４００に印加されるスプリング６００の弾性力がある一部分に集中せずに均等に作用するようにするために、スプリング６００は、２つ以上であることが好ましく、２つ以上のスプリング６００が上部フレーム５１０の上面のすべての領域に均等に分布することがさらに好ましい。
【００４０】
前記のように、２つ以上のスプリング６００が上部フレーム５１０の上面のすべての領域に均等に分布すれば、熱伝導性樹脂が注入される間、スプリング６００による弾性力がセル積層体４００のある一部分に偏らずに均等に作用することができる。均等に作用するセル積層体４００に対する弾性力と熱伝導性樹脂の注入圧力との間の均衡によって、熱伝導性樹脂がセル積層体４００の下部全体に均一に塗布され、熱伝導性樹脂層７００が一定の厚さを形成することができる。したがって、セル積層体４００を構成する電池セルから発生した熱の伝達が全区域にわたって一定に行われ、放熱効果と共に、セル積層体４００を構成する電池セル間の温度偏差が減少する効果がある。
【００４１】
一方、スプリング６００は、セル積層体４００を下へ押し出せるものであれば、その形態に制限はないので、図４に示すような板状スプリングであってもよいし、円筒状スプリング（図示せず）であるか、板状スプリングと円筒状スプリングとが混在した形態であってもよい。ただし、電池モジュール内でスプリングが必要以上の空間を占めることは好ましくないので、板状スプリングであることが好ましい。
【００４２】
図５は、本発明の一実施例による電池モジュール１００の製造方法を説明するための断面図であり、図６は、図５の「Ｃ」部分を拡大して示す部分図である。
【００４３】
以下、本発明の一実施例による電池モジュール１００の製造方法について説明する。ただし、先に説明した内容と重複する部分については説明を省略する。
【００４４】
図５および図６を参照すれば、本実施例による電池モジュール１００の製造方法は、１つ以上の電池セルを含むセル積層体４００をモノフレーム２００に収納する収納段階と、前記モノフレーム２００の下部に形成された注入口２１０を通して熱伝導性樹脂を注入して熱伝導性樹脂層７００を形成する注入段階とを含む。
【００４５】
まず、モノフレーム２００は、前面および後面が開放された形態であってもよいし、前記収納段階は、開放されたモノフレーム２００の前面または後面にセル積層体４００を挿入する段階を含むことができる。
【００４６】
次に、前記注入段階で、注入口２１０が上を向くようにモノフレーム２００をひっくり返し、熱伝導性樹脂を注入口２１０を通して注入することができる。この時、セル積層体４００の上部（モノフレームをひっくり返す前を基準とする）とモノフレーム２００との間に位置したスプリング６００が、熱伝導性樹脂の注入方向とは反対方向（Ｄ方向）にセル積層体４００を押し出すことができる。
【００４７】
注入口２１０が上を向くようにモノフレーム２００をひっくり返したまま熱伝導性樹脂を注入する時、セル積層体４００の重量によってセル積層体４００が下へ（モノフレームをひっくり返した後を基準とする）密着し、熱伝導性樹脂が注入される空間が増加して必要以上の熱伝導性樹脂が過剰注入される問題がありうる。
【００４８】
本実施例のスプリング６００は、熱伝導性樹脂が注入口２１０を通して注入される時、その弾性力により熱伝導性樹脂の注入方向とは反対方向（Ｄ方向）にセル積層体４００を押し出すことが可能なため、熱伝導性樹脂が過剰注入される問題を解決することができる。
【００４９】
スプリング６００が板状スプリングや円筒状スプリングの少なくとも１つを含むことができることと、２つ以上備えられることは、先に説明した内容と重複するので、省略する。
【００５０】
上述した本実施例による１つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。
【００５１】
前記電池モジュールや電池パックは、多様なデバイスに適用可能である。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに限定されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用可能である。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳しく説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００５３】
１００：電池モジュール
２００：モノフレーム
２１０：注入口
３００：エンドプレート
４００：セル積層体
５００：バスバーフレーム
６００：スプリング
７００：熱伝導性樹脂層
【図１】
2022500829.tif 000003
【図２】
2022500829.tif 000004
【図３】
2022500829.tif 000005
【図４】
2022500829.tif 000006
【図５】
2022500829.tif 000007
【図６】
2022500829.tif 000008
【国際調査報告】
2022500829.tif 000009
2022500829.tif 000010
2022500829.tif 000011
2022500829.tif 000012