(57)【要約】  バッテリーモジュールが開示される。本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、バッテリーセル積層体が収容されるハウジングと、を含み、ハウジングには、ハウジングの分解のための分解ガイドが形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、
前記バッテリーセル積層体が収容されるハウジングと、を含み、
前記ハウジングには前記ハウジングの分解のための分解ガイドが形成されたことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記ハウジングは、上部カバー、下部カバー及び側面カバーを含み、
前記分解ガイドは、前記側面カバーに形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。
【請求項３】
前記分解ガイドは、前記側面カバーの一側端部に長手方向に沿って形成されたガイド溝として設けられることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記ガイド溝は、前記側面カバーの上側端部の中心部に形成されたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記上部カバーは、折り曲げられるように形成され、前記側面カバーに結合する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。
【請求項６】
前記上部カバーは、
前記側面カバーの上側に結合する第１結合部と、
前記第１結合部から折り曲げられ、前記側面カバーの側面に結合する第２結合部と、を含む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。
【請求項７】
前記側面カバーの側面には、前記第２結合部が据え付けられる据付け溝が形成されたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記上部カバーは、前記第２結合部において溶接によって前記側面カバーに結合することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記第１結合部は、前記ガイド溝を基準にして前記ガイド溝から前記第２結合部に近づく側で前記側面カバーに接触する外側部と、前記ガイド溝を基準にして前記第２結合部から遠ざかる側で前記側面カバーに接触する内側部と、を含み、前記外側部にて溶接によって前記側面カバーに結合することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
前記第１結合部には、前記ガイド溝の対応位置に、前記ガイド溝よりも小さい大きさの切断導入溝が形成されたことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
【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及びこれを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、バッテリーセルの損傷なくハウジングの分解が可能なバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年５月３日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００５１１３５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。
【背景技術】
【０００３】
モバイル機器に関する技術開発及び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、従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池または水素イオン電池が用いられていたが、最近は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらないため充電及び放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いリチウム二次電池が広く用いられている。
【０００４】
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使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板及び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ともに封止して収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。
【０００５】
リチウム二次電池は、正極、負極及びこれらの間に介されるセパレータ及び電解質で構成され、正極活物質及び負極活物質に何を使用するかによって、リチウムイオン電池（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｂａｔｔｅｒｙ，ＬＩＢ）、リチウムポリマー電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｂａｔｔｅｒｙ，ＰＬＩＢ）などに分けられる。通常、これらのリチウム二次電池の電極は、アルミニウムまたは銅シート、メッシュ、フィルム、ホイルなどの集電体に、正極または負極活物質を塗布した後、乾燥することで形成される。そして、多様な種類の二次電池は、バッテリーセルを保護できるハウジングを備える。
【０００６】
図１は、従来のバッテリーモジュールにおいてハウジングを構成する側面プレートと上部プレートとが結合した様子を概略的に示した斜視図及び部分断面図である。
【０００７】
図１を参照すれば、従来のバッテリーモジュール１のハウジング２は、側面プレート３と上部プレート４とが端部で溶接によって結合する（図１の部分拡大図を参照）。そして、バッテリーモジュール１の期待寿命が終了すれば、ハウジング２に収容されたバッテリーセル５を除去するためにハウジング２を分解し、この際、グラインダーを用いて側面プレート３と上部プレート４との接合部分を切断すれば、グラインダーから発生する振動や衝撃などによってバッテリーセル５が損傷してしまい、火事が発生することがあった。このようなバッテリーセル５の損傷による火事の発生を防止するために、ハウジング２を分解する前、塩水を用いてバッテリーセル５を放電する過程が必ず必要であった。
【０００８】
しかし、従来技術の場合、バッテリーセル５を必ず塩水処理しなくてはいけないため、多くの費用および時間が必要となる問題点がある。また、塩水処理過程を経ることが容易でないだけでなく、全てのバッテリーセルを塩水処理することから、複数のバッテリーセルのうち再使用可能なバッテリーセルがあるとしても、塩水処理によってバッテリーセル５の再使用が不可能であ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】
【０００９】
本発明は、バッテリーセルの損傷なくハウジングを分解できるバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ハウジングの分解時、バッテリーセルの損傷による火事の発生が防止されるので、バッテリーセルの塩水処理過程が不要となり、これによって、バッテリーセルの再使用が可能なバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、本発明の一面によれば、複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、前記バッテリーセル積層体が収容されるハウジングと、を含み、前記ハウジングには前記ハウジングの分解のための分解ガイドが形成されたことを特徴とするバッテリーモジュールを提供することができる。
【００１２】
また、前記ハウジングは、上部カバー、下部カバー及び側面カバーを含み、前記分解ガイドは、前記側面カバーに形成され得る。
【００１３】
そして、前記分解ガイドは、前記側面カバーの一側端部に長手方向に沿って形成されたガイド溝として設けられ得る。
【００１４】
また、前記ガイド溝は、前記側面カバーの上側端部の中心部に形成され得る。
【００１５】
そして、前記上部カバーは、折り曲げられるように形成され、前記側面カバーに結合し得る。
【００１６】
前記上部カバーは、前記側面カバーの上側に結合する第１結合部と、前記第１結合部から折り曲げられ、前記側面カバーの側面に結合する第２結合部と、を含み得る。
【００１７】
そして、前記側面カバーの側面には、前記第２結合部が据え付けられる据付け溝が形成され得る。
【００１８】
また、前記上部カバーは、前記第２結合部にて溶接によって前記側面カバーに結合し得る。
【００１９】
前記第１結合部は、前記ガイド溝を基準にして前記ガイド溝から前記第２結合部に近づく側で前記側面カバーに接触する外側部と、前記ガイド溝を基準にして前記第２結合部から遠ざかる側で前記側面カバーに接触する内側部と、を含み、前記外側部にて溶接によって前記側面カバーに結合し得る。
【００２０】
また、前記第１結合部には、前記ガイド溝の対応位置に、前記ガイド溝よりも小さい大きさの切断導入溝が形成され得る。
【００２１】
なお、本発明の他面によれば、前述のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施例によれば、ハウジングに形成された分解ガイドによってバッテリーセルの損傷なくハウジングを分解することができる。
【００２３】
また、ハウジングの分解時、バッテリーセルの損傷による火事の発生を防止することができるので、バッテリーセルの塩水処理過程が不要となり、これによって、バッテリーセルの再使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のバッテリーモジュールにおいて、ハウジングを構成する側面プレートと上部プレートとが結合した様子を概略的に示した斜視図及び部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した全体斜視図である。
【図３】図２のＡ部分の拡大図である。
【図４】図３において、上部カバーが側面カバーに結合する前の様子を概略的に示した斜視図である。
【図５】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、分解ガイドに沿って上部カバーが切断される様子を概略的に示した斜視図である。
【図６】図５の上部カバーの切断が完了した様子を概略的に示した斜視図である。
【図７】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、上部カバーが切断されて側面カバーから分離した様子を概略的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図面における各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映することではない。本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。
【００２７】
本明細書において使用される「結合」または「連結（接続）」という用語は、一つの部材と他の部材とが直接結合するか、直接連結（接続）される場合のみならず、一つの部材が継ぎ部材を介して他の部材に間接的に接合するか、間接的に連結（接続）される場合をも含む。
【００２８】
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した全体斜視図であり、図３は、図２のＡ部分の拡大図であり、図４は、図３において、上部カバーが側面カバーに結合する前の様子を概略的に示した斜視図である。
【００２９】
図２〜図４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１０は、バッテリーセル積層体１００と、ハウジング２００と、を含み、ハウジング２００に分解ガイド２２１が形成される。
【００３０】
バッテリーセル積層体１００は、複数のバッテリーセル１１０が積層されるように構成され得る。バッテリーセル１１０は、多様な構造を有することができ、さらに、複数のバッテリーセル１１０は、多様な方式で積層可能である。バッテリーセル１１０は、正極板／セパレータ／負極板の順に配列される単位セル（Ｕｎｉｔ  Ｃｅｌｌ）、または、正極板／セパレータ／負極板／セパレータ／正極板／セパレータ／負極板の順に配列されたバイセル（Ｂｉ−Ｃｅｌｌ）を電池容量に合わせて複数個を積層した構造を有し得る。
【００３１】
バッテリーセル１１０には、電極リードが備えられ得る。電極リードは、外部に露出して外部機器に連結される一種の端子であって、伝導性材質からなり得る。電極リードは、正極電極リード及び負極電極リードを含み得る。正極電極リードと負極電極リードとは、バッテリーセル１１０の長手方向において相互反対方向に位置してもよく、または、正極電極リードと負極電極リードとがバッテリーセル１１０の長手方向において相互同じ方向に位置してもよい。
【００３２】
バッテリーセル積層体１００は、バッテリーセル１１０を収納する複数のカートリッジ（図示せず）を備え得る。各々のカートリッジ（図示せず）は、プラスチックの射出成形によって製造でき、バッテリーセル１１０を収納できる収納部が形成された複数のカートリッジ（図示せず）が積層され得る。複数のカートリッジ（図示せず）が積層されたカートリッジ組立体には、コネクター要素または端子要素が備えられ得る。コネクター要素は、例えば、バッテリーセル１１０の電圧または温度に関わるデータを提供できるＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ，図示せず）などに接続するための多様な形態の電気的接続部品または接続部材が含まれ得る。そして、端子要素は、バッテリーセル１１０に接続するメイン端子として、正極端子および負極端子を含み、端子要素には、ターミナルボルトが備えられ、外部と電気的に接続し得る。一方、バッテリーセル１１０は、多様な形状を有し得る。
【００３３】
ハウジング２００は、バッテリーセル積層体１００が収容されるように設けられる。ここで、図２を参照すれば、ハウジング２００は、上部カバー２１０、下部カバー２３０及び側面カバー２２０を含み得、上部カバー２１０、下部カバー２３０及び側面カバー２２０によって形成される内部空間にバッテリーセル積層体１００が収容され得る。下部カバー２３０と側面カバー２２０とは一体に形成してもよく、または、下部カバー２３０と側面カバー２２０とが分離して製作された後、溶接などによって結合してもよい。但し、上部カバー２１０は、側面カバー２２０から分離して製作された後、側面カバー２２０に溶接などによって結合する。一方、後述する分解ガイド２２１は、側面カバー２２０において上部カバー２１０と結合する位置に形成してもよく、側面カバー２２０において下部カバー２３０と結合する位置に形成してもよく、また、側面カバー２２０において上部カバー２１０と結合する位置と、側面カバー２２０において下部カバー２３０と結合する位置の両方に形成可能である。ここで、分解ガイド２２１が側面カバー２２０において下部カバー２３０と結合する位置に形成される場合、下部カバー２３０と側面カバー２２０とは分離して製作された後、溶接などで結合する。
【００３４】
ハウジング２００の側面カバー２２０には、ハウジング２００の分解のための分解ガイド２２１（図３及び図４参照）が形成され得る。分解ガイド２２１は、図４を参照すれば、側面カバー２２０の一側端部、例えば、側面カバー２２０の上側端部の中心部に長手方向に沿って形成されたガイド溝２２２として設けられ得る。ガイド溝２２２についての詳しい説明は後述するが、グラインダーに備えられた研磨用砥石の移動をガイドできる。即ち、作業者がガイド溝２２２に沿って研磨用砥石を移動させながら上部カバー２１０を切断することができる。但し、上部カバー２１０の切断は必ずしもグラインダーに限定されず、多様な方式で切断可能であるが、説明の便宜のために、以下では上部カバー２１０がグラインダーによって切断される場合に限定して説明するが、このような説明が権利範囲を限定することではない。
【００３５】
ハウジング２００の上部カバー２１０は、折り曲げられるように形成され、側面カバー２２０に結合し得る（図３参照）。そして、上部カバー２１０の折り曲げ部分で溶接によって側面カバー２２０に結合し得る。例えば、上部カバー２１０は、第１結合部２１１及び第２結合部２１２を含み得、第１結合部２１１は、図３を基準で側面カバー２２０の上側に結合し、第２結合部２１２は、第１結合部２１１から折り曲げられ、図３を基準で側面カバー２２０の側面に結合し得る。ここで、側面カバー２２０の側面には、第２結合部２１２が据え付けられる据付け溝２２３（図４参照）が形成され得る。
【００３６】
即ち、上部カバー２１０は、平板形状の第１結合部２１１と、第１結合部２１１の端部からほぼ垂直に折り曲げられて延びる第２結合部２１２と、を含み得る。第２結合部２１２は、側面カバー２２０の側面に形成された据付け溝２２３に据え付けられ得る。そして、第１結合部２１１から折り曲げられた第２結合部２１２と側面カバー２２０の側面とが溶接によって接合されるため、上部カバー２１０は、第２結合部２１２にて溶接によって側面カバー２２０に接合する。このような方式で上部カバー２１０と側面カバー２２０とが結合すれば、上部カバー２１０の第２結合部２１２は、側面カバー２２０の側面に接合されるが、上部カバー２１０の第１結合部２１１は、側面カバー２２０の上側に接触しているだけで、接合されてはいない。
【００３７】
ここで、作業者がグラインダーを使って側面カバー２２０に形成されたガイド溝２２２に沿って上部カバー２１０を切断すれば、第２結合部２１２は、依然として側面カバー２２０の側面に接合されているが、側面カバー２２０に接合されていない第１結合部２１１は、側面カバー２２０から接触が解除可能であるため、これによって、上部カバー２１０を側面カバー２２０から分離することができる。ここで、グラインダーは、ガイド溝２２２に沿って移動するため、図３を基準でガイド溝２２２の左側に側面カバー２２０の一部（図３及び図４のａ部分を参照）が位置し、これによって、バッテリーセル１１０は、側面カバー２２０の一部（図３及び図４のａ部分）によってグラインダーから保護されるので、ハウジング２００の分解時、バッテリーセル１１０の損傷が防止され、これによって、バッテリーセル１１０の損傷による火事の発生も防止される。
【００３８】
そして、図３及び図４を参照すれば、切断導入溝２１７は、第１結合部２１１に形成され得る。切断導入溝２１７は、ガイド溝２２２の対応位置においてガイド溝２２２よりも小さい大きさで第１結合部２１１に形成され得る。切断導入溝２１７は、グラインダーに備えられた研磨用砥石が正確な位置で上部カバー２１０の切断を開始するように、上部カバー２１０の切断開始部分をガイドする。
【００３９】
一方、上部カバー２１０と側面カバー２２０との溶接結合の他の実施例について説明する。図３及び図４を参照すれば、第１結合部２１１は、外側部２１５及び内側部２１６を含み得る。外側部２１５は、ガイド溝２２２を基準として、ガイド溝２２２から第２結合部２１２に近づく側で側面カバー２２０に接触する部分であり、内側部２１６は、ガイド溝２２２を基準として第２結合部２１２から遠ざかる側で側面カバー２２０に接触する部分である。そして、第１結合部２１１は、外側部２１５にて溶接によって側面カバー２２０に接合され得る。即ち、前述の実施例が、上部カバー２１０の第２結合部２１２でのみ溶接によって側面カバー２２０の側面に接合される場合であれば、本実施例は、第２結合部２１２における溶接有無に関わらず第１結合部２１１の外側部２１５にて溶接によって側面カバー２２０に接合される場合である。即ち、本実施例の場合、第２結合部２１２が側面カバー２２０の側面に溶接によって接合された後、第１結合部２１１の外側部２１５が溶接によって側面カバー２２０に接合されるように設けられ得、または、第２結合部２１２は、側面カバー２２０に接合されず、第１結合部２１１の外側部２１５のみが溶接によって側面カバー２２０に接合されるように設けられ得る。
【００４０】
一方、さらに他の実施例で、上部カバー２１０が折り曲げられていない扁平なプレートとして設けられ、側面カバー２２０に接合された場合が挙げられる。本実施例において、上部カバー２１０は折り曲げられていないので、前述の実施例の場合を例に挙げて説明すれば、上部カバー２１０は、第２結合部２１２なく第１結合部２１１のみが存在する場合に当たる。そして、側面カバー２２０には、据付け溝２２３が形成されない。第２結合部２１２がないため、上部カバー２１０は、第１結合部２１１の外側部２１５でのみ溶接によって側面カバー２２０に接合され得る。
【００４１】
以下では、上部カバー２１０の切断によって側面カバー２２０から上部カバー２１０を分離する過程について詳しく説明する。
【００４２】
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、分解ガイドに沿って上部カバーが切断される様子を概略的に示した斜視図であり、図６は、図５の上部カバーの切断が完了した様子を概略的に示した斜視図であり、図７は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、上部カバーが切断されて側面カバーから分離した様子を概略的に示した斜視図である。
【００４３】
図５では、グラインダーを図示していないが、図５の矢印Ｘ方向へグラインダーが移動しながら上部カバー２１０が切断される場合について説明する。図５を参照すれば、グラインダーに備えられた研磨用砥石が上部カバー２１０の第１結合部２１１に形成された切断導入溝２１７に進入して上部カバー２１０の切断を開始し、側面カバー２２０に形成されたガイド溝２２２に沿って図５の矢印Ｘ方向へ移動しながら上部カバー２１０を切断する。図６を参照すれば、グラインダーによって上部カバー２１０が完全に切断され、上部カバー２１０は、第１結合部２１１の外側部２１５及び第２結合部２１２が側面カバー２２０に結合しており、第１結合部２１１の内側部２１６は、側面カバー２２０から接触解除可能である。そして、図７を参照すれば、上部カバー２１０が側面カバー２２０から完全に分離され、ハウジング２００に収容されたバッテリーセル積層体１００がハウジング２００から搬出できる。ここで、グラインダーに備えられた研磨用砥石は、側面カバー２２０に形成されたガイド溝２２２に沿って移動するので、バッテリーセル１１０と研磨用砥石との間には、側面カバー２２０の一部（図３及び図４のａ部分を参照）が位置し、このような側面カバー２２０の一部（図３及び図４のａ部分）によって、バッテリーセル１１０が研磨用砥石から損傷することを防止することができる。即ち、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０の場合、バッテリーセル１１０の損傷防止及びバッテリーセル１１０の損傷による火事の発生を防止することができるので、バッテリーセル１１０の塩水処理過程が不要となり、これによって、バッテリーセル１１０を再使用することができる効果を奏する。
【００４４】
一方、本発明の一実施例によるバッテリーパック（図示せず）は、前述したような本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０を一つ以上含み得る。また、上記バッテリーパック（図示せず）は、このようなバッテリーモジュール１０に加え、バッテリーモジュール１０を収納するためのケース、バッテリーモジュール１０の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
【００４５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関し、特に、二次電池関連産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  バッテリーモジュール
１００  バッテリーセル積層体
１１０  バッテリーセル
２００  ハウジング
２１０  上部カバー
２１１  第１結合部
２１２  第２結合部
２１５  外側部
２１６  内側部
２１７  切断導入溝
２２０  側面カバー
２２１  分解ガイド
２２２  ガイド溝
２２３  据付け溝
２３０  下部カバー
【図１】
2020532062.tif 000003
【図２】
2020532062.tif 000004
【図３】
2020532062.tif 000005
【図４】
2020532062.tif 000006
【図５】
2020532062.tif 000007
【図６】
2020532062.tif 000008
【図７】
2020532062.tif 000009
【国際調査報告】
2020532062.tif 000010
2020532062.tif 000011
2020532062.tif 000012
2020532062.tif 000013