特開 2023-97414 リブタイプセルベントプレート及びバッテリモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023097414

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】リブタイプセルベントプレート及びバッテリモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/503 20210101AFI20230630BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/522 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01M50/503

H01M50/213

H01M50/291

H01M50/522

H01M50/505

H01M50/342 101

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207111

(22)【出願日】2022-12-23

(31)【優先権主張番号】10-2021-0188193

(32)【優先日】2021-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】522500206

【氏名又は名称】エレクトリネ インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】ＥＬＥＣＴＲＩＮＥ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】２２８－５０， Ｓａｎｅｏｐ－ｒｏ １５５ｂｅｏｎ－ｇｉｌ， Ｇｗｏｎｓｅｏｎ－ｇｕ， Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(71)【出願人】

【識別番号】509185365

【氏名又は名称】友池産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ウォン ジュンヒ

(72)【発明者】

【氏名】イ ドンフィ

(72)【発明者】

【氏名】ベ ジンヒョン

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H012AA01

5H012BB02

5H012FF01

5H040AA33

5H040AA37

5H040AT01

5H040AY05

5H040DD03

5H040LL01

5H043AA04

5H043BA15

5H043BA19

5H043CA03

5H043FA04

5H043KA06F

5H043LA22F

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】本発明のバッテリモジュールに適用されたリブタイプセルベントプレート１は、四角形状の中央部に位置した締結リブと、四角形状の角に位置した４つの第１、第２、第３、第４端子板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを連結するＸ型（X字型）ベントリブ１３と、前記締結リブから突出した＋型（十字型）剛性リブ１５とが組み合わさった放射状リブ１０を形成し、前記放射状リブ１０以外の四角形状領域を開放空間にしてベントガスが噴出されるベント領域３０を形成する。
【効果】Ｘ型と＋型の組み合わせによる＊（放射型）形状でセルユニット１００の熱暴走によるベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）が上方向に噴出されて熱暴走テスト規定の充足が容易であり、特に体積と重量を減らしながらもニッケル材質ベントプレート剛性も十分に形成する特徴を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射状構造で四角形状の中央部に位置した締結リブと四角形状の角に位置した端子板が連結され、
開放空間として前記放射状構造を形成していない四角形状領域がベントガスを噴出するベント領域が形成され、
放射状リブ（Ｒｉｂ）が含まれることを特徴とするセルベントプレート。

【請求項2】

前記放射状構造はＸ型ベントリブと＋型剛性リブの組み合わせにより＊形状を成すことを特徴とする請求項１に記載のセルベントプレート。

【請求項3】

前記＋型剛性リブの幅は前記Ｘ型ベントリブの幅より広く形成されることを特徴とする請求項２に記載のセルベントプレート。

【請求項4】

前記Ｘ型ベントリブは前記締結リブと前記端子板を連結することを特徴とする請求項２に記載のセルベントプレート。

【請求項5】

前記＋型剛性リブは前記締結リブから突出して前記ベント領域に位置することを特徴とする請求項２に記載のセルベントプレート。

【請求項6】

前記締結リブは締結ホールを形成することを特徴とする請求項１に記載のセルベントプレート。

【請求項7】

前記端子板は端子スロットを形成した円形に形成されることを特徴とする請求項１に記載のセルベントプレート。

【請求項8】

前記端子スロットは直線構造で形成されることを特徴とする請求項７に記載のセルベントプレート。

【請求項9】

前記放射状リブと前記端子板はニッケルからなることを特徴とする請求項１に記載のセルベントプレート。

【請求項10】

四角形状の中央部に位置した締結リブと四角形状の角に位置した端子板を連結するＸ型ベントリブと前記締結リブから突出した＋型剛性リブとが組み合わされた放射形リブ（Ｒｉｂ）を形成し、放射形リブ以外の四角形状領域を開放空間にしてベントガスが噴出するベント領域を形成したセルベントプレート；
前記端子板の端子スロットに挟まれるセル端子を備えたセルユニット；及び
前記締結リブの締結ホールを貫通し、前記セルユニットを包んだセルカバーと固定される締結部材
が含まれることを特徴とするバッテリモジュール。

【請求項11】

前記セルユニットは複数の円筒形バッテリパックから構成されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリモジュール。

【請求項12】

前記締結部材はボルトであることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セルベントプレート（CELL VENT PLATE）に関し、特に、＊型（放射型）リブ構造としてベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の排出のためのベント（ＶＥＮＴ）領域と共にプレート支持剛性も確保できるリブタイプセルベントプレートが適用されたバッテリモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、船舶の場合、活動領域が海であるため、外部陸地から電源を直接供給されることができない。従って、船舶はその内部に設置された発電機を利用して自主的に電源を生産して使用する。この時、船舶に設置された発電機は船舶の動力手段に使用される燃料を消費しながら電源を生産する。

【0003】

一例として、船舶のうち電気推進船舶は、主動力源として使用するＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎの核心推進体の運用に２次電池のバッテリシステムを使用し、このような２次電池バッテリシステムは複数のバッテリモジュールを連結して要求性能を充足するので、熱暴走の時の火災安全性の確保が要求されている。

【0004】

特に、熱暴走遮断は、バッテリモジュールに対する火災安全性の確保のために必ず充足されなければならない性能である。その理由は、熱暴走現象は短絡／浸水、過充電／過放電及びその他の様々な状況でバッテリセル内部において予期せず発生し、熱暴走現象は、セル内部分離膜が損傷して正極材と負極材がショートされて熱が発生し、隣接セルに熱を伝達して連続作用を起こして発火に至るようになり、一度発生した熱暴走転移はセル内部のエネルギーが消耗されるまでは抑制が難しいためである。

【0005】

一例として、前記バッテリモジュールのうち円筒型セルタイプバッテリモジュールは、隣接したセルグループに結ばれた４つの円筒型セルを１つのセルユニットとして構成し、１つの四角ニッケルプレートで１つのセルユニットの４つの端子を連結することにより、熱暴走の時に発生するベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）を円筒型セルの上／下に噴出させて熱暴走転移を防止する。

【0006】

このように、前記バッテリモジュールが円筒形セルの上部に四角ニッケルプレートを重ね合わせることにより、熱暴走によるベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の噴出のためのベント（ＶＥＮＴ）領域を確保できるようにする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】日本公開特許ＪＰ２０２１－００２４２０Ａ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、前記四角ニッケルプレートはベント（ＶＥＮＴ）領域の確保に不利な構造である。

【0009】

その理由は、前記四角ニッケルプレートはその形状の特性上、４つの円筒型セルの上面をすべて隠すことで、熱暴走により発生したベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）が上／下に噴出できるベント（ＶＥＮＴ）領域の確保が不十分であり、これはベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の上／下噴出を不可能に（Ｆａｉｌ）することになる。

【0010】

従って、前記のような点を考慮した本発明は、ニッケルプレートにＸベントリブを適用して熱暴走によるベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の上方向の噴出を容易に確保することによりセル内部の熱暴走転移を効果的に防止し、特にＸ型ベントリブとともに＋型剛性リブの組み合わせ構造を適用することにより、バッテリセル端子の極どうしを付ける部分以外の不要な領域を除去してより広いベント領域を確保するとともに体積と重量をも減らしながら剛性維持も可能なリブタイプセルベントプレート及びバッテリモジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記のような目的を達成するための本発明のリブタイプセルベントプレートは、放射状構造で、四角形状の中央部に位置した締結リブと四角形状の角に位置した端子板を連結し、開放空間に前記放射状構造以外の四角形状領域をベントガスが噴出されるベント領域として形成する放射状リブが含まれることを特徴とする。

【0012】

好ましい実施例として、前記放射状構造はＸ型（Ｘ字型）ベントリブと＋型（十字型）リブの組み合わせにより＊（放射型）形状を成し、前記＋型剛性リブの幅は前記Ｘ型ベントリブの幅より広く形成される。

【0013】

好ましい実施例として、前記Ｘ型ベントリブは前記締結リブと前記端子板を連結し、前記＋型剛性リブは前記締結リブから突出して前記ベント領域に位置する。

【0014】

好ましい実施例として、前記締結リブは締結ホールを形成する。

【0015】

好ましい実施例として、前記端子板は直線構造の端子スロットを形成した円形になっている。

【0016】

好ましい実施例として、前記放射状リブと前記端子板はニッケルで形成される。

【0017】

そして、前記のような目的を達成するための本発明のバッテリモジュールは、四角形状の中央部に位置した締結リブと四角形状の角に位置した端子板を連結するＸ型ベントリブと前記締結リブから突出した＋型剛性リブが組み合わされた放射状リブを形成し、前記放射状リブ以外の四角形状の領域を開放空間にしてベントガスが噴出されるベント領域を形成したセルベントプレート；前記端子板の端子スロットに挟まれるセル端子を備えたセルユニット；及び前記締結リブの締結ホールを貫通し、前記セルユニットを包んだセルカバーと固定される締結部材が含まれることを特徴とする。

【0018】

好ましい実施例として、前記セルユニットは複数の円筒型バッテリでパックで構成される。

【発明の効果】

【0019】

このような本発明のバッテリモジュール用のリブタイプセルベントプレートは、下記のような作用及び効果を実現する。

【0020】

第１に、＊型（放射型）リブ構造のプレートであって、バッテリセル端子の極どうしが付く部分以外の不要な領域を除去してより広いベント領域を確保するとともに体積と重量も減らすことができる。第２に、＊型リブ構造に適用されたＸ型ベントリブによりバッテリセルの熱暴走によるベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の上方向の噴出を容易に確保してセル内部の熱暴走転移を効果的に防止することができる。第３に、＊型リブ構造に適用された＋型剛性リブによりバッテリセルベントプレートの体積と重量を一緒に減らすことができる。第４に、熱暴走の時にベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の上／下の噴出が可能な＊型リブ構造のプレートをバッテリモジュールに適用することによりバッテリモジュールが熱暴走テスト規定を容易に充足することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明によるリブタイプセルベントプレートの構成図である。

【図2】本発明によるリブタイプセルベントプレートが適用されたバッテリモジュールの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施例を添付の例示図面を参照して詳しく説明し、このような実施例は一例として本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が様々な異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施例に限定されない。

【0023】

図１を参照すると、セルベントプレート１は放射状リブ（Ｒｉｂ）１０、端子板２０及びベント（ＶＥＮＴ）領域３０から構成される。この場合、前記セルベントプレート１は、ニッケルを適用したニッケルプレートである。

【0024】

前記セルベントプレート１は、端子板２０が除かれた四角形状を開放空間のベント領域３０にする放射状リブ１０が適用されることによりリブタイプセルベントプレートとして特徴する。

【0025】

具体的に、前記放射状リブ１０は、締結リブ１１、Ｘ型ベントリブ１３及び＋型剛性リブ１５からなる。

【0026】

一例として、前記締結リブ１１(図２を参照）は、その中心に締結ホール１１ａ（図２を参照）が穿孔されて四角形状プレートの中央部を形成することにより、締結部材２００（図２を参照）であるボルトが貫通した状態でボルトヘッドが密着する部位を形成する。この場合、前記締結リブ１１は四角形状に例示されているが、必要に応じて円形又はその他の形状に変形できる。

【0027】

一例として、前記Ｘ型（Ｘ字型）ベントリブ１３と前記＋型（十字型）剛性リブ１５は互いに組み合わせられて＊（放射型）形状になる。

【0028】

特に、前記＋型剛性リブ１５の幅（Ｔ）は前記Ｘ型ベントリブ１３の幅（ｔ）より広く形成されるが、これは、前記＋型剛性リブ１５がプレート剛性を十分に確保することによりベント領域３０がより広くなるように前記Ｘ型ベントリブ１３を十分に薄く形成するためである。この場合、前記剛性リブの幅（Ｔ）はベントリブの幅（ｔ）より２～２．５倍に形成されてもよい。

【0029】

このために、前記Ｘ型ベントリブ１３は、プレート中央部の締結リブ１１からプレート外郭部の端子板２０に２つの斜線リブが続くことによりプレートの四角領域に「Ｘ」字斜線交差構造が形成される。

【0030】

特に、２つの斜線リブは、互いに対して９０度角度を形成する第１斜線リブと第２斜線リブに区分され、前記第１斜線リブは締結リブ１１を中心に左／右両側に延長されることにより右側エンド部に第１端子板２０Ａと左側エンド部に第３端子板２０Ｃが備えられ、前記第２斜線リブは締結リブ１１を中心に９０度角度を有して左／右両側に延長されることにより右側エンド部に第２端子板２０Ｂと左側エンド部に第４端子板２０Ｄが備えられる。

【0031】

一方、前記＋型剛性リブ１５は、締結リブ１１から２つの直線リブが延長されることにより、プレートの四角領域に「＋」状の直線交差構造が形成される。

【0032】

特に、２つ直線リブは互いに対して９０℃の角度を形成する第１直線リブと第２直線リブに区分され、前記第１直線リブは締結リブ１１に対して垂直ライン（Ａ－Ａ）として形成され、前記第２直線リブは締結リブ１１に対して水平ライン（Ｂ－Ｂ）として形成される。

【0033】

従って、前記第１直線リブは第１端子板２０Ａと第４端子板２０Ｄの間の空間及び第２端子板２０Ｂと第３端子板２０Ｃの間の空間に位置し、前記第２直線リブは第１端子板２０Ａと第２端子板２０Ｂの間の空間及び第３端子板２０Ｃと第４端子板２０Ｄの間の空間に位置する。

【0034】

このように、前記Ｘ型ベントリブ１３と前記＋型剛性リブ１５は、互いに対して４５度の角度を有するレイアウトで配列され、前記放射状リブ１０はこのような４５度の角度のレイアウト配列で＊形状リブ構造で形成される。

【0035】

一例として、前記端子板２０はプレートが四角形状を成すようにプレートの ４ヵ所の角を形成する４つの第１端子板２０Ａ、第２端子板２０Ｂ、第３端子板２０Ｃ及び第４端子板２０Ｄからなる。

【0036】

特に、前記第１、第２、第３、第４端子板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのうち第１、第３端子板２０Ａ、２０ＣはＸ型ベントリブ１３のうち第１斜線リブの左／右エンド部としてそれぞれ備えられてプレートの４ヵ所の角のうち２ヵ所を形成し、第２、第４端子板２０Ｂ、２０ＤはＸ型ベントリブ１３のうち第２斜線リブの左／右エンド部としてそれぞれ備えられてプレートの４ヵ所の角のうち他の２ヵ所を形成する。

【0037】

さらに、前記第１、第２、第３、第４端子板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれは端子スロット２１が穿孔された円板の形状に形成され、前記端子スロット２１はセルユニット１１０のセル端子１１１（図２のバッテリモジュール１００を参照）が挟まれて結合されるようにする。この場合、前記円板の形状は四角の板やその他の形状に形成されてもよく、前記端子スロット２１は直線構造を適用して水平の一直線になる。

【0038】

一例として、前記ベント領域３０はセルベントプレート１の四角形状プレートに開放空間として形成され、前記開放空間は、放射状リブ１０と端子板２０が互いに連結される部分以外の不要な領域を除去して形成される。

【0039】

特に、前記ベント領域３０は、四角形状プレートの象限に該当する第１ベント領域３０Ａ、第２ベント領域３０Ｂ、第３ベント領域３０Ｃ及び第４ベント領域３０Ｄで形成され、前記第１、第２、第３、第４ベント領域３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれは開放空間としてセルユニット１１０（図２を参照）の熱暴走によるベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）が上側に容易に噴出されるように作用する。

【0040】

従って、前記第１ベント領域３０Ａは、第１、第２端子板２０Ａ、２０Ｂの間に形成されて四角形状のプレートの象限のうち第１象限に位置し、前記第２ベント領域３０Ｂは、第２、第３端子板２０Ｂ、２０Ｃの間に形成されて四角形状プレート象限のうち第２象限に位置し、前記第３ベント領域３０Ｃは、第３、第４端子板２０Ｃ、２０Ｄの間に形成されて四角形状プレートの象限のうち第３象限に位置し、前記第４ベント領域３０Ｄは、第４、第１端子板２０Ｄ、２０Ａの間に形成されて四角形状プレートの象限のうち第４象限に位置する。

【0041】

一方、図２を参照すると、バッテリモジュール１００はセルユニット１１０の上面に重ね合わせられてセル端子１１１との結合により電極が形成されるセルベントプレート１を適用する。この場合、前記セルベントプレート１は、セルユニット１１０の上部に適用されると例示されているが、必要時にセルユニット１１０の下部に適用されることによりセルユニット１１０の上／下部にすべてに適用されることができる。

【0042】

一例として、前記セルベントプレート１は放射状リブ１０、端子板２０及びベント領域３０であり、極同士が付く部分以外に不要な領域を除去してより広いベント領域を確保するとともに体積と重量も減らした図１を参照して記述されたセルベントプレート１と同じである。

【0043】

一例として、前記バッテリモジュール１００は複数のセルユニット１１０から構成される。この場合、前記セルユニット１１０は、２つの第１セルユニット１１０Ａと第２セルユニット１１０Ｂと例示されているが、２つ以上のセルユニット１１０Ｎ（Ｎは３以上の整数）で構成されてよい。

【0044】

特に、前記第１、第２セルユニット１１０Ａ、１１０Ｂのそれぞれは４つの円筒型バッテリパックがセルカバー１２０で縛られた四角柱からなり、前記第１セルユニット１１０Ａと前記第２セルユニット１１０Ｂはセルカバー１２０で一緒に縛られ、前記セルベントプレート１は２つを一対にした第１、第２セルプレートで構成される。

【0045】

従って、前記セルベントプレート１のうち第１セルベントプレートは、端子板２０の第１、第２、第３、第４端子板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを、第１セルユニット１１０Ａを構成する４つの円筒型バッテリパックに備えられた４つのセル端子１１１と端子スロット２１により連結し、前記セルベントプレート１のうち第２セルベントプレートは、端子板２０の第１、第２、第３、第４端子板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを、第２セルユニット１１０Ｂを構成する４つの円筒型バッテリパックに備えられた４つのセル端子１１１と端子スロット２１により連結する。

【0046】

また、前記セルベントプレート１の第１、第２セルベントプレートのそれぞれは締結部材２００で固定され、前記締結部材２００はセルカバー１２０に形成されたボルトホールとねじ締結されるボルトからなる。

【0047】

一例として、前記締結部材２００をボルトとして適用し、前記ボルトはセルベントプレート１の締結リブ１１に穿孔された締結ホール１１ａを貫通してセルカバー１２０のボルトホールとねじ締結され、ボルトヘッドは締結リブ１１の面に密着することにより、第１、第２セルベントプレートのそれぞれを固定させる。

【0048】

従って、前記バッテリモジュール１００は締結部材２００により第１、第２セルユニット１１０Ａ、１１０Ｂのそれぞれに固定されたセルベントプレート１の第１、第２、第３、第４ベント領域３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを開放空間にし、前記第１、第２セルユニット１１０Ａ、１１０Ｂは第１、第２、第３、第４ベント領域３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを空いた空間として活用することにより、セル熱暴走の時に発生するベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）を上方に容易に噴出させる。

【0049】

従って、前記バッテリモジュール１００は、セルベントプレート１を利用したベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）の上方向噴出により熱暴走テスト規定を容易に充足することができる。

【0050】

前述したように、本実施例によるバッテリモジュール１００に適用されたリブタイプセルベントプレート１は、四角形状の中央部に位置した締結リブ１１と、四角形状の角に位置した４つの第１、第２、第３、第４端子板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを連結するＸ型ベントリブ１３と、前記締結リブ１１から突出した＋型剛性リブ１５とが組み合わせられた放射状リブ（Ｒｉｂ）１０を形成し、前記放射状リブ１０以外の四角形状領域を開放空間にしてベントガスが噴出されるベント領域３０を形成することにより、Ｘ型と＋型の組み合わせによる＊形状でセルユニット１１０の熱暴走によるベントガス（又は、ＯＦＦ ＧＡＳ）が上方向に噴出して熱暴走テスト規定の充足が容易であり、特に、体積と重量を減らすとともにニッケル材質ベントプレート剛性も十分に形成することができる。

【符号の説明】

【0051】

１：セルベントプレート
１０：リブ（Ｒｉｂ）
１１：締結リブ
１１ａ：締結ホール
１３：Ｘ型ベントリブ
１５：＋型剛性リブ
２０：端子板
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ：第１、第２、第３、第４端子板
２１：端子スロット
３０：ベント（ＶＥＮＴ）領域
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ：第１、第２、第３、第４ベント（ＶＥＮＴ）領域
１００：バッテリモジュール
１１０：セルユニット
１１０Ａ、１１０Ｂ：第１、第２セルユニット
１１１：セル端子
１２０：セルカバー
２００：締結部材

【図1】

【図2】