(57)【要約】面状発熱体；前記面状発熱体一面に形成される絶縁層；及び前記面状発熱体の他の一面に形成される絶縁粘着層；を含み、前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の４０％〜９０％であるバッテリーモジュール用発熱シートを提供する。また、前記バッテリーモジュール用発熱シート及びバッテリーセルを含み、前記バッテリーセルの被発熱部の面積が前記バッテリーセルの全面積の４０％〜９０％であるバッテリーモジュールを提供する。
2016507861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状発熱体；
前記面状発熱体の一面に形成される絶縁層；及び
前記面状発熱体の他の一面に形成される絶縁粘着層；を含み、
前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の４０％〜９０％であるバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項２】
前記面状発熱体の発熱部の面積は、面状発熱体の最初の温度に比べて温度が３０℃〜５０℃上昇した面積を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項３】
前記面状発熱体の発熱部の面積のみで前記面状発熱体が発熱する、請求項１に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項４】
前記面状発熱体の発熱温度が２０℃〜８０℃である、請求項１に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項５】
前記面状発熱体は、基材フィルム、発熱層及び電極層を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項６】
前記発熱層は、炭素ナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる一つ以上を含む、請求項５に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項７】
前記発熱層の厚さは２μｍ〜１０μｍである、請求項５に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項８】
前記絶縁粘着層の厚さは２５μｍ〜７５μｍである、請求項１に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項９】
前記絶縁層の厚さは５０μｍ〜１００μｍである、請求項１に記載のバッテリーモジュール用発熱シート。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール用発熱シート及びバッテリーセルを含み、
前記バッテリーセルの被発熱部の面積が前記バッテリーセルの全面積の４０％〜９０％である、バッテリーモジュール。
【請求項１１】
前記バッテリーセルの被発熱部の面積は、バッテリーセルの最初の温度に比べて温度が３０℃〜５０℃上昇した面積を含む、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１２】
前記バッテリーモジュール用発熱シートは、バッテリーセル内部の電解質の温度を発熱してから２００秒以内に２０℃以上に上昇させる、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
前記バッテリーセルの表面温度は２０℃〜８０℃である、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
前記バッテリーセル内部の電解質の温度は−１０℃〜３５℃である、請求項１０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用発熱シート及びこれを含むバッテリーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電及び電気自動車に使用されるバッテリーは、気温が低くなる冬季は放電効率が低下するという問題を有する。すなわち、外部気温が約−２０℃以下に低くなると、バッテリーの放電効率が約５０％以下に低くなり、周囲温度が約−１０℃以下である環境でのバッテリーにおいては、電解質内のイオンの移動度が低くなり、電流の流れが悪くなると同時に、バッテリーの出力が劣るようになる。特に、電気自動車（ＥＶ  ｃａｒ）の場合、完全に充電された状態で外部に駐車すると、外部気温によって電解質が固くなるが、これは、バッテリーの長期寿命にも問題を起こすようになる。そのため、バッテリーの寿命と効率が一定に維持されるためには、冬にもバッテリーの温度を一定に維持させる必要がある。
【０００３】
バッテリーを加熱するための方法として、熱電素子やＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒーターで空気を加熱する各方法が提案されてはいるが、より効果的且つ効率的な方法でバッテリーを直接加熱する方法に対する研究が継続している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施態様は、最小限の発熱部の面積で各バッテリーセルを、均一で且つ効果的に加熱させ得るバッテリーモジュール用発熱シートを提供する。
【０００５】
本発明の他の実施態様は、前記バッテリーモジュール用発熱シート及びバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施態様において、面状発熱体；前記面状発熱体の一面に形成される絶縁層；及び前記面状発熱体の他の一面に形成される絶縁粘着層；を含み、前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％であるバッテリーモジュール用発熱シートを提供する。
【０００７】
前記面状発熱体の発熱部の面積は、面状発熱体の最初の温度に比べて温度が約３０℃〜約５０℃上昇した面積を含んでもよい。
【０００８】
前記面状発熱体の発熱部の面積のみで前記面状発熱体が発熱し得る。
【０００９】
前記面状発熱体の発熱温度は約２０℃〜約８０℃であってもよい。
【００１０】
前記面状発熱体は、基材フィルム、発熱層及び電極層を含むことを特徴とすることができる。
【００１１】
前記発熱層は、炭素ナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる一つ以上を含んでもよい。
【００１２】
前記発熱層の厚さは約２μｍ〜約１０μｍであってもよい。
【００１３】
前記絶縁粘着層の厚さは約２５μｍ〜約７５μｍであってもよい。
【００１４】
前記絶縁層の厚さは約５０μｍ〜約１００μｍであってもよい。
【００１５】
本発明の他の実施態様において、前記バッテリーモジュール用発熱シート及びバッテリーセルを含み、前記バッテリーセルの被発熱部の面積が前記バッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％であるバッテリーモジュールを提供する。
【００１６】
前記バッテリーセルの被発熱部の面積は、バッテリーセルの最初の温度に比べて温度が約３０℃〜約５０℃上昇した面積を含んでもよい。
【００１７】
前記バッテリーモジュール用発熱シートは、バッテリーセル内部の電解質の温度を発熱してから２００秒以内に約２０℃以上に上昇させ得る。
【００１８】
前記バッテリーセルの表面温度は約２０℃〜約８０℃であってもよい。
【００１９】
前記バッテリーセル内部の電解質の温度は約−１０℃〜約３５℃であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
前記バッテリーモジュール用発熱シートをバッテリーセルの表面に付着させ、発熱シートの発熱によってバッテリーを直接加熱する方式を通じてバッテリーの冬季の出力を一定の水準に向上させることができる。
【００２１】
前記バッテリーモジュール用発熱シートは、短い時間内に冬季のバッテリーセルの温度を効果的に上昇させ得るので、バッテリーの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施態様であるバッテリーモジュール用発熱シートを図式化して示した図である。
【図２】本発明の他の実施態様である面状発熱体を含むバッテリーモジュール用発熱シートを図式化して示した図である。
【図３】本発明の更に他の実施態様であるバッテリーモジュールを図式化して示した図である。
【図４】時間ｖｓ発熱部の面積ｖｓ表面温度の相関関係を示したグラフである。
【図５】面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が４０％、７０％、９０％である場合、２０℃、４０℃、６０℃、８０℃の面状発熱体の発熱温度によって発熱してから２００秒以内に上昇するバッテリーセル内部の電解質の温度を示したグラフである。
【図６】面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が４０％、７０％、９０％である場合、２０℃、４０℃、６０℃、８０℃の面状発熱体の発熱温度によって発熱してから２００秒以内に上昇するバッテリーセル内部の電解質の温度を示したグラフである。
【図７】面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が４０％、７０％、９０％である場合、２０℃、４０℃、６０℃、８０℃の面状発熱体の発熱温度によって発熱してから２００秒以内に上昇するバッテリーセル内部の電解質の温度を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施態様を詳細に説明する。ただし、これは、例示として提示されるものであって、これによって本発明が制限されることはなく、本発明は、後述する請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。
【００２４】
バッテリーモジュール用発熱シート
【００２５】
本発明の一実施態様において、面状発熱体；前記面状発熱体の一面に形成される絶縁層；及び前記面状発熱体の他の一面に形成される絶縁粘着層；を含み、前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％であるバッテリーモジュール用発熱シートを提供する。
【００２６】
現在、電気自動車市場の拡大により、エネルギー集積度が高いリチウム―イオンバッテリーが成長している。しかし、リチウム―イオンバッテリーは、低温出力特性が良くないので、冬季に温度が低くなると電圧降下が大きくなり、これによって、電気自動車の運行を停止させ得る。従来は、これを改善するために、冷却のための冷却水に加熱装置を付着させたり、軽油自動車に使用していたＰＴＣヒーターを付着させたりして補完しているが、前記加熱装置などによって媒体を１次的に加熱した後、その媒体が再びバッテリーを加熱する方式となっており、熱伝達の効率が低下し得る。
【００２７】
そこで、前記面状発熱体は、媒体を加熱する間接的な方式を用いず、被発熱体を直接加熱することによって熱伝逹効率を改善させ得る発熱シートを提供する。具体的に、バッテリーセルの表面に発熱シートを直接的に付着させることによって、直接的な加熱方式でバッテリーの冬季の出力を一定水準以上に上昇させることを目的とすることができる。
【００２８】
図１は、本発明の一実施態様であるバッテリーモジュール用発熱シートを図式化して示した図で、バッテリーモジュール用発熱シートは、上から絶縁層３０、面状発熱体２０及び絶縁粘着層１０を含んでもよい。前記面状発熱体の発熱部の面積は、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％になってもよい。
【００２９】
前記発熱部の面積は、面状発熱体の電極層に電圧を加えた場合、面状発熱体の発熱層によって面状発熱体に熱が発生する面積を称し、前記発熱部の面積は、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積に対して局部的であってもよく、例えば、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％に対して熱を発生させ得る。
【００３０】
前記面状発熱体の発熱部の面積が、面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％未満である場合、面状発熱体が付着するバッテリー内部の電解質が約２００秒以内に−１０℃以上の温度に加熱されず、バッテリーの出力を確保することができない。また、バッテリー内部の電解質の加熱部位と非加熱部位との温度偏差が発生するようになり、バッテリーの寿命短縮を誘発させ得る。
【００３１】
また、前記発熱部の面積が、面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約９０％を超える場合、より速い時間内にバッテリー内部の電解質の温度を加熱させることはできるが、約２００秒後に温度が３５℃以上に上昇するのでバッテリーに損傷を与え、また、バッテリーの周辺部を全て不必要に加熱させるので、消耗性電力が形成され得る。
【００３２】
そのため、面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％、具体的には、約５０％〜約８０％を維持することによって、２００秒以内に８５％以上の出力を出すためのバッテリー内部の電解質の温度を効率的に向上させることができる。
【００３３】
前記面状発熱体の発熱部の面積は、面状発熱体の最初の温度に比べて温度が約３０℃〜約５０℃上昇した面積を含んでもよい。前記面状発熱体の発熱部の面積を形成する上昇温度は、冬季の世界的な平均気温を約−３０℃〜約−１０℃とした場合、バッテリーの表面に付着した面状発熱体の上昇温度であって、発熱部の面積の中心温度と縁部の温度との差は約５℃〜約１０℃であってもよい。
【００３４】
前記面状発熱体の発熱部の面積は、前記面状発熱体の電極層に一定の電圧を加える場合、面状発熱体の発熱前の最初の温度に比べて面状発熱体の発熱後の温度が約３０℃〜約５０℃上昇した面積を意味する。発熱後の面状発熱体の温度が前記範囲内に上昇しない場合、リチウムイオンの電解質内で移動性が低下し、電流の出力が一定でなくなり、電気自動車の始動がオフになるおそれがあり、面状発熱体の最初の温度に比べて前記範囲以内に面状発熱体の温度が上昇することによって、運行が安定的になると共に、バッテリーの寿命サイクルを高めるという効果を容易に具現することができる。
【００３５】
前記面状発熱体の発熱部の面積は、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の中心部から周辺部に拡張されてもよい。直四角形の板状の面状発熱体の横１／２領域と縦１／２領域とが交差する部分が、面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の中心部を称し、前記中心部で最も先に発熱が起こることによって一定の発熱部の面積を確保することができ、前記中心部から周辺部に発熱が拡張されながら前記面状発熱体の発熱部の面積も拡張され得る。
【００３６】
前記面状発熱体の発熱部の面積は、前記面状発熱体の電極層に約２４ボルト以下の電圧を印加することによって形成することができる。上述したように、前記発熱部の面積は、面状発熱体の電極層に電圧を加えた場合、面状発熱体の発熱層によって面状発熱体に熱が発生する面積を称し、前記面状発熱体の電極層に印加する電圧は約２４ボルト以下であってもよい。前記電極層に約２４ボルトを超える電圧を加える場合、より速い時間以内に目標とする発熱部の面積の水準を維持できるが、前記面状発熱体を含む発熱シート及びこれを適用するバッテリーに損傷を発生させ得る。
【００３７】
前記面状発熱体の発熱部の面積のみで前記面状発熱体が発熱し得る。例えば、前記面状発熱体の電極層に約２４ボルト以下の電圧を加えることによって、前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％になってもよく、前記面状発熱体の発熱部の面積のみで面状発熱体全体の発熱量を調節することができる。前記発熱量は、導線に電流が流れるときに発生する熱の量を称し、２４ボルト以下の印加電圧に対して電流が流れる場合、このときに発生する面状発熱体の熱の量を意味する。
【００３８】
具体的には、前記面状発熱体の電極層に２４ボルト以下の電圧を印加するとき、前記面状発熱体の発熱量は約３７．５Ｗ〜約１５０Ｗであってもよい。前記面状発熱体の発熱量を確保することによって、短い時間、約２分以内にバッテリーの駆動効率を１００％具現することができる。例えば、前記面状発熱体の発熱量で車両が駆動するときに放電が起こり、車両の制御時に充電が起こる電気自動車バッテリーの駆動効率を１００％上昇させることができる。
【００３９】
また、前記バッテリーモジュール用発熱シートが含む面状発熱体の発熱部の面積を、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％に維持することによって、前記面状発熱体の発熱温度が約２０℃〜約８０℃、具体的には、約４０℃〜約６０℃になり得る。前記面状発熱体の発熱温度は、絶縁粘着層に付着するバッテリーセルを加熱する温度を意味し、面状発熱体の発熱温度によって接着するバッテリーセルの表面温度、バッテリーセル内部の電解質の温度に直接的な影響を及ぼし、前記面状発熱体の発熱
部の面積によって発熱温度、すなわち、バッテリーセルの加熱温度を適宜調節することができる。
【００４０】
前記面状発熱体の表面温度を約２０℃〜約８０℃に確保することによって、バッテリーの充電及び放電効率を１００％具現することができる。より具体的には、冬季に電気自動車のバッテリーが駆動されるためにはバッテリーの出力が約８５％以上にならなければならなく、このために、バッテリー内部の電解質の温度が約−１０℃〜約３５℃にならなければならないので、前記面状発熱体の表面温度を約２０℃〜約８０℃に確保することによって、冬季の電気自動車のバッテリーを具現することができる。
【００４１】
図２は、本発明の他の実施態様である面状発熱体を含むバッテリーモジュール用発熱シートを図式化して示した図で、前記面状発熱体２０は、基材フィルム２１、発熱層２２及び電極層２３が順次積層された構造を有してもよい。
【００４２】
基材フィルム２１は、両面にプライマー（Ｐｒｉｍｅｒ）処理が施されたＢＯＰＥＴ（Ｂｉａｘｉａｌｌｙｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＯＰＳ（Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ＯＰＰ（ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＥＮ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＳ（Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｏｎｅｓ））及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた一つ以上を含んでもよく、絶縁性を有する。
【００４３】
前記基材フィルム２１は約１０μｍ〜約１００μｍの厚さを有してもよい。前記基材フィルムの厚さが前記範囲を維持することによって、その上に積層される発熱層を印刷した後の乾燥過程で、熱安定性の不足によりフィルム層の平滑度を維持することができ、発熱層の熱を熱伝達層に伝達する効率を確保することができる。
【００４４】
前記発熱層２２は、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる一つ以上を含み、これらを二つ以上混合して使用してもよい。具体的に、前記発熱層２２としては、カーボン繊維で織造された発熱層、不織布にＣＮＴやグラフェンを含浸させた発熱層、不織布に伝導性カーボンを含浸させた発熱層、基材フィルム上にＣＮＴやグラフェンペーストまたはインクをコーティングして製造した発熱層を使用してもよい。前記コーティングには、グラビア（Ｇｒａｖｕｒｅ）方式を用いてもよい。
【００４５】
前記発熱層２２の厚さは約２μｍ〜約１０μｍであってもよい。前記発熱層の厚さが前記範囲を維持することによって、発熱層の厚さを均一に維持することができ、電極層に電圧を印加するときの低い抵抗値により、発熱体としての作動を容易にすることができる。また、前記厚さ範囲内の発熱層は、基材との接着力を向上させることによってクラックが発生せず、ロータリースクリーンによる印刷のみでも具現できる厚さに容易に大量生産することができる。
【００４６】
前記電極層２３は、各電極間の間隔を調節することによって、最終製品の抵抗を調節することができる。このとき、電極間の間隔は約４ｍｍ〜約１６ｍｍになってもよく、前記範囲の各電極間の間隔を維持することによって、ワイヤヒーターのようになり、面発熱体ではなく、線発熱体として使用される場合を避けることができ、バッテリーセルの表面への局部的な熱供給が増加し、バッテリーセルの爆発の可能性を減少させ得る。また、バッテリーセルの表面の温度を均一に上昇させるので、バッテリーセルの爆発の危険を減少させることができる。
【００４７】
前記電極層２３は、スクリーンプリンティングを用いて発熱層２２にパターニングして形成してもよい。電極層２３の素材としては、Ａｇ、Ｃｕなどを使用してもよい。
【００４８】
前記絶縁層３０は、前記面状発熱体２０の一面に形成された層であって、薄膜形態に形成されてもよい。前記絶縁層は、面状発熱体から発生した熱が外部などに抜け出ないようにし、電気または熱が通じないようにする不導体を含んで形成されてもよい。前記絶縁層３０は、二軸配向ポリエチレンテレフタレート（ＢＯＰＥＴ）、延伸ポリスチレン（ＯＰＳ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）から選ばれたいずれか一つのフィルムを含んでもよい。
【００４９】
具体的に、前記絶縁層の厚さは約５０μｍ〜約１００μｍであってもよい。前記範囲の絶縁層の厚さを維持することによって、発熱層を含む面状発熱体を印刷した後にも乾燥時にしわが発生せず、具体的に、約１０ＫＶの電圧に耐えることができ、絶縁破壊が起こらない発熱シートを提供することができる。
【００５０】
前記絶縁粘着層１０は、前記絶縁層３０が形成されていない面状発熱体２０の他の一面に形成された層であって、後で付着するバッテリーとの粘着力を維持すると同時に、面状発熱体２０から発生した熱を前記バッテリーに伝達する役割をする。前記絶縁粘着層１０は、アクリル系、シリコン系またはＥＶＡ（ＥｔｈｙｌｅｎｅＶｉｎｙｌ  Ａｃｅｔａｔｅ）系化合物を用いて製造してもよい。
【００５１】
前記アクリル系化合物は、アクリル系化合物、アクリル系重合体、アクリル系共重合体などになってもよく、例えば、（メタ）アクリレート、ビスアクリレートなど及びその重合体、共重合体などになってもよいが、これに制限されることはなく、絶縁性及び粘着性を有するアクリル系化合物であれば制限なく使用可能である。
【００５２】
前記シリコン系化合物は、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙ  ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｉｌｏｘａｎｅ）系化合物であってもよいが、これに制限されることはなく、絶縁性及び粘着性を有するシリコン系化合物であれば制限なく使用可能である。ＥＶＡ系化合物も、特別に制限されることなく、絶縁性及び粘着性を有するＥＶＡ系化合物であれば制限なく使用可能であることは当業者にとって自明であろう。
【００５３】
前記絶縁粘着層１０の厚さは約２５μｍ〜約７５μｍであってもよい。前記絶縁粘着層の厚さを維持することによって、接着強度が約１Ｋｇｆ／ｃｍ2以上になり、一定水準以
上の粘着力を維持するのに容易であり、前記絶縁粘着層の側面を介した耐水分浸透性の効果を発揮することができる。具体的に、前記絶縁粘着層１０の厚さ範囲から逸脱する場合、面状発熱体２０の発熱層２２から発生した熱が遅く伝達されるので、後で絶縁粘着層に付着するバッテリーセルの表面を短い時間内に上昇させることができない。
【００５４】
バッテリーモジュール
【００５５】
本発明の他の実施態様において、面状発熱体；前記面状発熱体の一面に形成される絶縁層；及び前記面状発熱体の他の一面に形成される絶縁粘着層；を含み、前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の４０％〜９０％であるバッテリーモジュール用発熱シート及びバッテリーセルを含み、前記バッテリーセルの被発熱部の面積が前記バッテリーセルの全面積の４０％〜９０％であるバッテリーモジュールを提供する。
【００５６】
前記バッテリーセルは、公知のバッテリーセルであって、構造の制限なく適用され得る。具体的に、前記バッテリーセルは、太陽光発電用バッテリーセルまたは自動車用バッテリーセルであって、より具体的には、電気自動車用バッテリーセルであってもよい。
【００５７】
上述したように、前記発熱シートが含む前記面状発熱体の発熱部の面積が、前記面状発熱体が付着したバッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％であってもよい。前記面状発熱体の発熱によって直接接触して影響を受け、共に加熱される被発熱体は、バッテリーセルになってもよく、このとき、前記バッテリーセルの被発熱部の面積も、前記バッテリーセルの全面積の約４０％〜約９０％になり得る。
【００５８】
前記バッテリーセルの被発熱部の面積は、バッテリーセルの最初の温度に比べて温度が約３０℃〜約５０℃上昇した面積を含んでもよい。前記面状発熱体の発熱部の面積によって前記バッテリーセルの被発熱部の面積が発生し得るが、これは、バッテリーセルの被発熱前の最初の温度に比べてバッテリーセルの被発熱部の温度が約３０℃〜約５０℃上昇した面積を意味する。面状発熱体の発熱後、バッテリーセルの被発熱温度が前記範囲以内に上昇することによって、バッテリーの充電及び放電効率を１００％具現することができる。
【００５９】
具体的には、前記バッテリーモジュール用発熱シートは、面状発熱体の発熱温度、すなわち、バッテリーセルに加えられる加熱温度により、バッテリーセル内部の電解質の温度を発熱してから約２００秒以内に約２０℃以上に上昇させることができる。前記面状発熱体の発熱によって加熱された前記バッテリーセルの被発熱部の面積が前記バッテリーセルの全面積の約９０％を超える場合、発熱してからより短い時間以内にバッテリーセルの表面温度を約２０℃上昇させることはできるが、バッテリーの周辺部を全て不必要に加熱させ、消耗性電力を形成する必要がない。
【００６０】
また、前記バッテリーセルの被発熱部の面積が前記バッテリーセルの全面積の約４０％未満である場合、バッテリーセルの表面温度を約２０℃以上に上昇させることによってバッテリーの出力量を確保できないので、冬季のバッテリーの駆動が難しくなり得る。そのため、前記範囲の被発熱部の面積を有することによって、経済的で且つ効率が向上したバッテリーモジュールを提供することができる。
【００６１】
上述したように、前記面状発熱体の発熱温度が約２０℃〜約８０℃であるので、前記面状発熱体の発熱温度に直接的な影響を受けて加熱される前記バッテリーセルの表面温度は、約２０℃〜約８０℃であってもよく、具体的に、前記バッテリーセル内部の電解質の温度は、約−１０℃〜約３５℃であってもよい。
【００６２】
前記バッテリーセルの表面温度を前記範囲に維持することによって、前記バッテリーセル内部の電解質の温度を高めることができ、高くなった電解質の温度により、冬季のバッテリーの出力を８５％以上発揮することができる。
【００６３】
以下では、本発明の具体的な各実施例を提示する。ただし、以下で記載した各実施例は、本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎなく、これによって本発明が制限されてはならない。
【実施例】
【００６４】
両面にプライマー処理が施された１００μｍ厚のＢＯＰＥＴ基材フィルムにカーボンナノチューブペーストを５μｍの厚さでコーティングした。その上に前記カーボンナノチューブでコーティングされた各基材フィルムが電極によって連結されるように一度にＡｇ電極層をスクリーンプリンティングし、面状発熱体を製造した。そして、前記面状発熱体の
一面にアルミニウム薄膜（ホイル）を積層し、前記面状発熱体の他の一面にアクリル系粘着剤を２５μｍの厚さで塗布することによって発熱シートを製造した。前記の製造された発熱シートにおいて、前記粘着剤をバッテリーセルに付着させ、電気自動車用バッテリーモジュールを製造した。
【００６５】
＜実験例＞―時間ＶＳ発熱部の面積ＶＳ表面温度の相関関係の分析
【００６６】
図４は、前記実施例の面状発熱体電極層に２４Ｖの電圧を加えた場合、発熱してから１００秒、１２０秒、１５０秒、１８０秒、２００秒以内にバッテリーセル内部の電解質の温度を−１０℃以上に向上させ、面状発熱体の発熱温度または面状発熱体の発熱によってバッテリーセルに加えられる加熱温度を４０℃に確保できる発熱部の面積範囲を示した。
【００６７】
具体的に、図４を参考にすると、前記発熱シートが含む面状発熱体の発熱温度、すなわち、面状発熱体の発熱によってバッテリーセルに加えられる加熱温度が４０℃であるとき、バッテリーセル内部の電解質の温度が発熱してから２００秒以内に−１０℃以上になるための面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が４０％〜９０％になることが分かる。より具体的に、人が始動してから待つことができる限界時間である１２０秒以内には、面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が約７０％〜約９０％になることが好ましい。
【００６８】
図５〜図７は、面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が４０％、７０％、９０％である場合、２０℃、４０℃、６０℃、８０℃の面状発熱体の発熱温度によって発熱してから２００秒以内に上昇するバッテリーセル内部の電解質の温度を示すグラフである。
【００６９】
図５を参考にすると、面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が４０％である場合、２００秒以内にバッテリーセル内部の電解質の温度が−１０℃以上になるためには、面状発熱体の発熱温度、すなわち、バッテリーセルに加えられる温度が４０℃以上でなければならない。
【００７０】
図６を参考にすると、面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が７０％である場合、２００秒以内にバッテリーセル内部の電解質の温度が−１０℃以上になるためには、面状発熱体の発熱温度、すなわち、バッテリーセルに加えられる温度が２０℃以上でなければならない。
【００７１】
図７を参考にすると、面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積が９０％である場合、２００秒より短い１２０秒以内に面状発熱体の発熱温度、すなわち、バッテリーセルに加えられる温度が２０℃のみに維持されたとしても、バッテリーセル内部の電解質の温度が−１０℃以上になることが分かった。
【００７２】
そのため、図５〜図７を参考にすると、面状発熱体の発熱部の面積及びバッテリーセルの被発熱部の面積により、２００秒以内にバッテリーセル内部の電解質が上昇する温度が異なるので、前記電解質の上昇温度を考慮した上で、面状発熱体の発熱温度、すなわち、バッテリーセルに加えられる温度を適宜設計しなければならないことを確認した。
【図１】
2016507861.tif 000003
【図２】
2016507861.tif 000004
【図３】
2016507861.tif 000005
【図４】
2016507861.tif 000006
【図５】
2016507861.tif 000007
【図６】
2016507861.tif 000008
【図７】
2016507861.tif 000009
【国際調査報告】
2016507861.tif 000010
2016507861.tif 000011
2016507861.tif 000012
2016507861.tif 000013