特許 7062163 火炎の外部漏出を防止可能な構造を有するＥＳＳモジュール及びそれを含むバッテリーパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】火炎の外部漏出を防止可能な構造を有するＥＳＳモジュール及びそれを含むバッテリーパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6563 20140101AFI20220425BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALI20220425BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20220425BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20220425BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6563

H01M10/6555

H01M10/647

H01M10/613

H01M10/04 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020546108

(86)(22)【出願日】2019-12-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-07-26

(86)【国際出願番号】 KR2019017894

(87)【国際公開番号】W WO2020179994

(87)【国際公開日】2020-09-10

【審査請求日】2020-09-03

(31)【優先権主張番号】10-2019-0025994

(32)【優先日】2019-03-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ジョン－フン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ダル－モ・カン

(72)【発明者】

【氏名】ミン－ホ・クォン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン－オ・ムン

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－ウク・リュ

(72)【発明者】

【氏名】ジュン－ビン・ユ

【審査官】坂本 聡生

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２０６６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３７０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５００７３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ１０／００－１０／０４

１０／０６－１０／３４

１０／５２－１０／６６７

５０／２０－５０／２９８

５０／５０－５０／５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリーセルと複数の雲母隔壁アセンブリとが積層されて形成されたセル積層体、及び前記セル積層体の両側面に結合される一対のバスバーフレームを含むセル積層体アセンブリと、
前記セル積層体アセンブリを収容し、前記セル積層体アセンブリの前方、後方及び両側部に対応する位置に形成される複数の流路孔を備えるハウジングとを含み、
前記雲母隔壁アセンブリは、隣接したバッテリーセル同士の間及び前記セル積層体の最外郭に備えられ、基準温度未満では前記セル積層体の積層方向に沿って流路を形成し、基準温度以上では前記流路を遮断するように動作する、ＥＳＳモジュール。

【請求項2】

前記雲母隔壁アセンブリは、
上端及び下端の少なくとも一方に形成された流路溝を備える雲母隔壁と、
前記流路溝の一部を満たし、基準温度以上で膨張して前記流路溝を完全に満たす第１膨張グラファイトシートとを含む、請求項１に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項3】

前記バッテリーセルは、パウチ型バッテリーセルであり、幅方向の両側部に貼り付けられるシーリングテープを備える、請求項１または２に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項4】

前記ＥＳＳモジュールは、前記セル積層体の積層方向の両側部に密着して前記セル積層体を加圧し、前記バスバーフレームに固定される一対の加圧プレートをさらに含む、請求項３に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項5】

前記ハウジングは、
前記セル積層体アセンブリの下部を覆う下部プレート、前記セル積層体アセンブリの前方を覆う前方プレート及び前記セル積層体アセンブリの後方を覆う後方プレートを含む下部ハウジングと、
前記セル積層体アセンブリの上部を覆う上部プレート及び前記セル積層体アセンブリの両側部を覆う一対の側方プレートを含む上部ハウジングとを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項6】

前記ＥＳＳモジュールは、前記前方プレートとセル積層体アセンブリとの間及び前記後方プレートとセル積層体アセンブリとの間に介在されるメッシュ隔壁アセンブリをさらに含む、請求項５に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項7】

前記メッシュ隔壁アセンブリは、
上端及び下端の少なくとも一方に形成された結合溝を備えるメッシュ隔壁と、
前記結合溝を満たしながらメッシュ隔壁に結合され、基準温度以上で前記流路孔が消えるように膨張する第２膨張グラファイトシートとを含む、請求項６に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項8】

前記ＥＳＳモジュールは、前記側方プレートとセル積層体アセンブリとの間に介在されるメッシュプレートをさらに含む、請求項５から７のいずれか一項に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項9】

前記ＥＳＳモジュールは、前記セル積層体とメッシュプレートとの間に介在されて前記メッシュプレートと並んで配置され、複数の流路孔を備える第１雲母プレートをさらに含む、請求項８に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項10】

前記ＥＳＳモジュールは、前記セル積層体とメッシュプレートとの間に配置されて前記メッシュプレートと垂直に配置され、前記バスバーフレームの内部空間を区画する第２雲母プレートをさらに含む、請求項９に記載のＥＳＳモジュール。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載のＥＳＳモジュールを複数個含む、ＥＳＳパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、火炎の外部漏出を防止可能な構造を有するＥＳＳモジュール及びそれを含むＥＳＳパックに関し、より具体的には、バッテリーセルのベンティング（ｖｅｎｔｉｎｇ）によるガスの外部排出は容易であるが、内部に火炎が発生した場合、火炎の外部漏出は効果的に防止可能な構造を有するＥＳＳモジュール及びそれを含むＥＳＳパックに関する。

【0002】

本出願は、２０１９年３月６日出願の韓国特許出願番号第１０－２０１９－００２５９９４号に基づく優先権を主張し、当該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】

ＥＳＳ（ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）モジュールは、火災テストに対応するため、ＵＬ９４５０Ａ規定に準じて設計される。ＵＬ９４５０Ａ規定による火災テストでは、ＥＳＳモジュール内部のバッテリーセルをヒーティングパッドで１分当り５～７℃の昇温速度で加熱してバッテリーセルに熱暴走を起こす。

【0004】

また、ＵＬ９４５０Ａ規定を満たすためには、熱暴走が発生した場合、ＥＳＳモジュールの外部にはベンティングによるガス排出のみが行われ、内部で発生した火炎が外部に漏出してはならない。

【0005】

しかし、空冷式の冷却方式を採用しているＥＳＳモジュールの場合、空気の円滑な流れのため、バッテリーセルの積層方向に沿って流路が形成されているが、このような流路によって、特定のバッテリーセルで熱暴走が起きる場合、熱及び火炎が流路に沿って隣接したバッテリーセルに拡散し易いという問題がある。

【0006】

さらに、バッテリーセルの温度上昇によって熱暴走が起きる場合は、それに先立ってバッテリーセルのベンティングによるガス発生が伴う。このようなガスが円滑に外部へ排出されなければ、ＥＳＳモジュールの内圧増加による火炎の増加及び爆発などのさらに大きい問題を引き起こすため、ＥＳＳモジュールにはガスの円滑な排出が可能な構造が必要である。

【0007】

したがって、一般的な使用状況における内部バッテリーセルの円滑な冷却、及びベンティングによって発生したガスの円滑な排出が可能であるとともに、一部のバッテリーセルで発生した火炎が隣接したバッテリーセルに拡散することを最大限に防止可能な構造を有するＥＳＳモジュール構造の開発が求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、一般的な使用状況で内部バッテリーセルの円滑な冷却及びベンティングによって発生したガスの円滑な排出が可能であるとともに、一部のバッテリーセルで発生した火炎が隣接したバッテリーセルに拡散することを最大限に防止可能な構造を有するＥＳＳモジュール構造を提供することを目的とする。

【0009】

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、他の課題は下記の発明の説明から当業者に明確に理解できるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決するため、本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールは、複数のバッテリーセルと複数の雲母隔壁アセンブリとが積層されて形成されたセル積層体、及び前記セル積層体の両側面に結合される一対のバスバーフレームを含むセル積層体アセンブリと、前記セル積層体アセンブリを収容し、前記セル積層体アセンブリの前方、後方及び両側部に対応する位置に形成される複数の流路孔を備えるハウジングとを含み、前記雲母隔壁アセンブリは、隣接したバッテリーセル同士の間及び前記セル積層体の最外郭に備えられ、基準温度未満では前記セル積層体の積層方向に沿って流路を形成し、基準温度以上では前記流路を遮断するように動作する。

【0011】

前記雲母隔壁アセンブリは、上端及び下端の少なくとも一方に形成された流路溝を備える雲母隔壁と、前記流路溝の一部を満たし、基準温度以上で膨張して前記流路溝を完全に満たす第１膨張グラファイトシートとを含み得る。

【0012】

前記バッテリーセルは、パウチ型バッテリーセルであり、幅方向の両側部に貼り付けられるシーリングテープを備え得る。

【0013】

前記ＥＳＳモジュールは、前記セル積層体の積層方向の両側部に密着して前記セル積層体を加圧し、前記バスバーフレームに固定される一対の加圧プレートをさらに含み得る。

【0014】

前記ハウジングは、前記セル積層体アセンブリの下部を覆う下部プレート、前記セル積層体アセンブリの前方を覆う前方プレート及び前記セル積層体アセンブリの後方を覆う後方プレートを含む下部ハウジングと、前記セル積層体アセンブリの上部を覆う上部プレート及び前記セル積層体アセンブリの両側部を覆う一対の側方プレートを含む上部ハウジングとを含み得る。

【0015】

前記ＥＳＳモジュールは、前記前方プレートとセル積層体アセンブリとの間及び前記後方プレートとセル積層体アセンブリとの間に介在されるメッシュ隔壁アセンブリをさらに含み得る。

【0016】

前記メッシュ隔壁アセンブリは、上端及び下端の少なくとも一方に形成された結合溝を備えるメッシュ隔壁と、前記結合溝を満たしながらメッシュ隔壁に結合され、複数の流路孔を備え、基準温度以上で前記流路孔が消えるように膨張する第２膨張グラファイトシートとを含み得る。

【0017】

前記ＥＳＳモジュールは、前記側方プレートとセル積層体アセンブリとの間に介在されるメッシュプレートをさらに含み得る。

【0018】

前記ＥＳＳモジュールは、前記セル積層体とメッシュプレートとの間に介在されて前記メッシュプレートと並んで配置され、複数の流路孔を備える第１雲母プレートをさらに含み得る。

【0019】

前記ＥＳＳモジュールは、前記セル積層体とメッシュプレートとの間に配置されて前記メッシュプレートと垂直に配置され、前記バスバーフレームの内部空間を区画する第２雲母プレートをさらに含み得る。

【0020】

また、上述した課題を解決するため、本発明の他の一実施形態によるＥＳＳパックは、本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールを複数個含む。

【発明の効果】

【0021】

本発明の一実施形態によれば、ＥＳＳモジュールの一般的な使用状況では内部バッテリーセルの円滑な冷却及びベンティングによって発生したガスの円滑な排出が可能であるとともに、一部のバッテリーセルで発生した火炎が隣接したバッテリーセルに拡散することを遅延及び／または防止することができる。

【0022】

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形態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】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールを示した斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールを示した分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールを示した分解斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールを示した分解斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールに適用されるセル積層体アセンブリを示した分解斜視図である。

【図6】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールに適用されるセル積層体アセンブリを示した結合斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールから上部ハウジングを除去した形態を示した図であって、膨張グラファイトが膨張していない状態を示した図である。

【図8】本発明に適用される雲母プレートアセンブリを示した図であって、膨張グラファイトが膨張していない状態を示した図である。

【図9】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールから上部ハウジングを除去した形態を示した図であって、膨張グラファイトが膨張した後の状態を示した図である。

【図10】本発明に適用される雲母プレートアセンブリを示した図であって、膨張グラファイトが膨張した後の状態を示した図である。

【図11】本発明に適用されるメッシュプレートアセンブリにおいて、膨張グラファイトに形成された流路孔が温度の上昇によって消える様子を示した図である。

【図12】本発明に適用されるメッシュプレートアセンブリにおいて、膨張グラファイトに形成された流路孔が温度の上昇によって消える様子を示した図である。

【図13】本発明に適用されるメッシュプレートアセンブリにおいて、膨張グラファイトに形成された流路孔が温度の上昇によって消える様子を示した図である。

【図14】本発明に適用されるメッシュプレートアセンブリにおいて、膨張グラファイトに形成された流路孔が温度の上昇によって消える様子を示した図である。

【図15】図１のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。

【図16】本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールの側方から眺めた内部構造を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。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形態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形態に過ぎず、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。

【0025】

図１～図４を参照すると、本発明の一実施形態によるＥＳＳモジュールは、セル積層体アセンブリ１００、下部ハウジング２００、上部ハウジング３００、冷却ファンブロック４００、メッシュ隔壁アセンブリ５００、メッシュプレート６００、第１雲母プレート７００及び第２雲母プレート８００を含むことができる。

【0026】

図５及び図６を参照すると、上記セル積層体アセンブリ１００は、セル積層体１１０、バスバーフレーム１２０及び加圧プレート１３０を含む。

【0027】

上記セル積層体１１０は、複数のバッテリーセル１１１と複数の雲母隔壁アセンブリ１１２とが積層されて形成される。上記バッテリーセル１１１としてはパウチ型バッテリーセルが適用され得る。上記バッテリーセル１１１は、長手方向の両側からそれぞれ引き出される一対の電極リード１１１ａを備える。上記バッテリーセル１１１の幅方向の両側部には、バッテリーセル１１１を構成するパウチケースの密封性を強化するためのシーリングテープＴが貼り付けられる。パウチ型バッテリーセル１１１は、シーリングテープＴの適用によってパウチケースの幅方向の両側部の密封性が長手方向の両側部の密封性よりも優れる特性を有するようになる。

【0028】

上記パウチ型バッテリーセル１１１のこのような特性によって、ＥＳＳモジュールの内圧が増加する場合、ベンティングによる内部ガスの排出は電極リード１１１ａが引き出される方向、すなわちバッテリーセル１１１の長手方向に沿って行われるようになる。

【0029】

図５及び図６とともに図７～図１０を参照すると、上記雲母隔壁アセンブリ１１２は、隣接したバッテリーセル１１１同士の間及びセル積層体１１０の最外郭に備えられ、基準温度未満ではセル積層体１１０の積層方向に沿って流路を形成し、基準温度以上では流路を遮断するように動作する。ここで、上記流路とは、冷却のための空気の移動及びベンティング発生時のガスの移動のための通路を意味する。

【0030】

ＥＳＳモジュールの内部温度が基準温度未満であり、これによって上記流路が形成される場合、ＥＳＳモジュールの前方から後方に向かう方向または後方から前方に向かう方向（バッテリーセル１１１の積層方向に平行な方向）に沿って、バッテリーセル１１１の冷却のための空気及びベンティングによって排出されたガスが円滑に移動することができる。

【0031】

逆に、ＥＳＳモジュールの内部温度が基準温度以上であり、これによって上記流路が遮断される場合、ＥＳＳモジュールの前方から後方に向かう方向または後方から前方に向かう方向（バッテリーセル１１１の積層方向に平行な方向）に沿った空気、ガス及び火炎の移動が全て遮断される。

【0032】

すなわち、ＥＳＳモジュールの正常な使用状態では、セル積層体アセンブリ１００の内部に形成された流路を通じて、冷却のための空気がバッテリーセル１１１及び雲母隔壁アセンブリ１１２の積層方向に平行な方向に沿って円滑に移動することができる。また、ＥＳＳモジュールを構成するバッテリーセル１１１のうち一部に短絡などの異常が生じ、これによってバッテリーセル１１１の内部温度が上昇してベンティングが発生する温度に到達した場合にも、ベンティングによってバッテリーセル１１１の外部に流出したガスが流路を通じてバッテリーセル１１１及び雲母隔壁アセンブリ１１２の積層方向に平行な方向に沿って円滑に移動することができる。

【0033】

しかし、温度がさらに上昇し、一部のバッテリーセル１１１で熱暴走が発生する温度以上の基準温度に到達すれば、流路が遮断される。これによって、一部バッテリーセル１１１の熱暴走によって発生した火炎がセル積層体１１０の内部で隣接したバッテリーセル１１１に拡散することが遮断されることで、熱暴走現象の急速な拡散を防止することができる。

【0034】

このような機能を実行するため、上記雲母隔壁アセンブリ１１２は、バッテリーセル１１１と対応する長さ及びバッテリーセル１１１よりも僅かに広い幅を有し、雲母隔壁１１２ａ及び第１膨張グラファイトシート１１２ｂを含む形態で具現される。

【0035】

図７及び図８を参照すると、上記雲母隔壁１１２ａは、幅がバッテリーセル１１１よりも僅かに広く形成され、これによってセル積層体１１０の上端及び下端でバッテリーセル１１１よりも突出した形態を有する。また、上記雲母隔壁１１２ａは、その幅方向の上端及び／または下端に一定の深さ及び長さに形成された一対の第１流路溝Ｇを備える。このような第１流路溝Ｇには、第１流路溝Ｇの深さよりも低い高さを有する第１膨張グラファイトシート１１２ｂが取り付けられる。すなわち、上記第１膨張グラファイトシート１１２ｂは、第１流路溝Ｇの一部のみを満たし、これによって第１流路溝Ｇ内には一部空いた空間が発生するが、このような空いた空間が流路として機能する。

【0036】

上記雲母隔壁１１２ａを構成する雲母は、花崗岩を構成する造岩物質の一つであって、優れた電気絶縁性を有し、加熱時に物性の変化が非常に少ない特性を有する。上記雲母は、５００～１０００℃の高温でも絶縁抵抗が略１５０ｋＶ／ｍｍ程度に維持され、環境にやさしい素材として石綿の代わりに使用することができる。また、上記雲母は、優れた難燃性を有し、燃焼または加熱時に煙が生じない特性を有する。このような特性から、セル積層体１１０を構成する際、隣接したバッテリーセル１１１同士の間に雲母材質の雲母隔壁１１２ａを挿入することで、隣接したバッテリーセル１１１での熱暴走現象の拡散を防止することができる。

【0037】

上記第１膨張グラファイトシート１１２ｂを構成する膨張グラファイト粉末は、その組成を調節することで膨張が行われる温度を調節することができる。本発明においては、熱暴走によって火炎が発生する温度以上で第１膨張グラファイトシート１１２ｂが膨張するように粉末の組成を調節することができる。すなわち、上記第１膨張グラファイトシート１１２ｂは、図９及び図１０に示されたように、火炎が発生する温度以上の基準温度で膨張して第１流路溝Ｇを完全に満たすようになる。このように第１流路溝Ｇが完全に満たされるようになれば、ＥＳＳモジュールの内部でセル積層体１１０の積層方向に沿って形成された流路が無くなり、これによって隣接したバッテリーセル１１１間の火炎の移動が完全に遮断される。

【0038】

図５及び図６を参照すると、上記バスバーフレーム１２０は一対が備えられ、それぞれのバスバーフレーム１２０は電極リード１１１ａが引き出される方向でセル積層体１１０に結合される。上記バスバーフレーム１２０は、リード載置部１２１及び一対のプレート支持部１２２を含む。

【0039】

上記リード載置部１２１は、電極リード１１１ａが通過するリード引出スリット１２１ａを備える。上記電極リード１１１ａは、リード引出スリット１２１ａを通ってセル積層体アセンブリ１００の外側に引き出され、リード載置部１２１上に設けられるバスバー（図示せず）に溶接によって結合される。一つのバスバーに結合される電極リード１１１ａの個数及び極性によって複数のバッテリーセル１１１間の電気的接続関係が決定される。

【0040】

上記プレート支持部１２２は、リード載置部１２１の幅方向の両側端部からリード載置部１２１に垂直な方向に沿って延びた形態を有し、第１固定スリット１２２ａ及び第２固定スリット１２２ｂを備える。

【0041】

上記第１固定スリット１２２ａは、プレート支持部１２２の内側面に形成され、プレート支持部１２２の長手方向に沿って形成される。上記第１固定スリット１２２ａは、対面する一対のプレート支持部１２２の内側面にすべて形成され、このような第１固定スリット１２２ａにはＥＳＳモジュールの両側部を通じた火炎の外部漏出を防止するための第１雲母プレート７００が挿入／固定される（図１５参照）。上記第１雲母プレート７００の詳細については図１５を参照して後述する。

【0042】

上記第２固定スリット１２２ｂは、プレート支持部１２２の内側面に形成され、プレート支持部１２２の幅方向に沿って形成される。すなわち、上記第２固定スリット１２２ｂは、第１固定スリット１２２ａに垂直な方向に沿って延びた形態を有し、これによって第２固定スリット１２２ｂが形成された個数だけ第１固定スリット１２２ａが分割される。上記第２固定スリット１２２ｂには、火炎がバスバーフレーム１２０の内部空間からＥＳＳモジュールの前方及び後方に向かって移動することを防止するための第２雲母プレート８００が挿入／固定される（図１６参照）。

【0043】

第２雲母プレート８００の詳細については図１６を参照して後述する。

【0044】

図５及び図６を参照すると、上記加圧プレート１３０は一対が備えられ、それぞれの加圧プレート１３０は、セル積層体１１０の積層方向の両側部に密着してセル積層体１１０を加圧する。すなわち、上記セル積層体１１０は、積層方向に沿って加圧された状態で一対の加圧プレート１３０の間に配置され、加圧プレート１３０はバスバーフレーム１２０に固定されてセル積層体１１０に対する加圧を維持する。

【0045】

このような加圧プレート１３０によるセル積層体１１０に対する加圧は、セル積層体１１０のエネルギー密度を向上させ、またバッテリーセル１１１の温度上昇によるベンティング発生時に電極リード１１１ａの引出し方向へのベンティングを誘導する。すなわち、上記バッテリーセル１１１は、上述したように、パウチ型バッテリーセルが適用され得、この場合、バッテリーセル１１１の幅方向の両側部にはシーリングテープＴが貼り付けられているため、両側部と比べて相対的に密封性に劣る電極リード１１１ａの引出し部位を通じてガス及び火炎の噴出が誘導される。

【0046】

図１～図４を再び参照すると、上記ハウジングは、セル積層体アセンブリ１００を収容するものであって、セル積層体アセンブリ１００の下部、前方及び後方を覆う下部ハウジング２００、並びにセル積層体アセンブリ１００の上部及び両側部を覆う上部ハウジング３００を含む。

【0047】

上記下部ハウジング２００は、セル積層体アセンブリ１００の下部を覆う下部プレート２１０、セル積層体アセンブリ１００の前方を覆う前方プレート２２０、及びセル積層体アセンブリ１００の後方を覆う後方プレート２３０を含む。上記前方プレート２２０及び後方プレート２３０は、セル積層体１１０に形成される流路と連通される複数の流路孔Ｈを備える。

【0048】

上記上部ハウジング３００は、セル積層体アセンブリ１００の上部を覆う上部プレート３１０、及びセル積層体アセンブリ１００の両側部を覆う一対の側方プレート３２０を含む。上記側方プレート３２０は、バスバーフレーム１２０を覆い、またリード載置部１２１及びプレート支持部１２２で囲まれて形成されるバスバーフレーム１２０の内部空間と連通される複数の流路孔Ｈを備える。

【0049】

下部ハウジング２００及び上部ハウジング３００に備えられた上記流路孔Ｈは、冷却のための空気の移動通路及びベンティング発生時にガスの移動通路として機能する。

【0050】

図１～図４をさらに参照すると、上記冷却ファンブロック４００は、ハウジングの外部に設けられるが、前方プレート２２０及び／または後方プレート２３０に隣接して設けられる。上記冷却ファンブロック４００の内部空間は、前方プレート２２０及び／または後方プレート２３０に形成された流路孔Ｈと連通される。また、上記冷却ファンブロック４００の内部には、冷却のためのファン（図示せず）が備えられ得、冷却ファンの駆動によって前方プレート２２０から後方プレート２３０に向かう方向または後方プレート２３０から前方プレート２２０に向かう方向に冷却のための空気が移動する。

【0051】

図４とともに図１１～図１４を参照すると、上記メッシュ隔壁アセンブリ５００は、前方プレート２２０とセル積層体アセンブリ１００との間及び後方プレート２３０とセル積層体アセンブリ１００との間に介在され、空気及びガスを通過させて火炎を遮断する機能を果たす。

【0052】

上記メッシュ隔壁アセンブリ５００は、メッシュ隔壁５１０及び第２膨張グラファイトシート５２０を含む形態で具現される。上記メッシュ隔壁５１０は、冷却のための空気及びベンティングによって発生したガスは通過させて火炎の通過は最小化できるように、微細な多数の空隙が形成されたメッシュ状のプレートであって、その上端及び下端の少なくとも一方に一定の幅及び長さで形成された結合溝５１１を備える。

【0053】

上記第２膨張グラファイトシート５２０は、結合溝５１１を満たしながらメッシュ隔壁５１０に結合され、複数の流路孔Ｈを備える。上記第２膨張グラファイトシート５２０に形成された流路孔Ｈは、上述した前方プレート２２０及び後方プレート２３０に形成された流路孔Ｈと対応する位置に形成される。

【0054】

上記第２膨張グラファイトシート５２０は、上述した第１膨張グラファイトシート１１２ｂと同様に、基準温度以上で膨張し、このような膨張によって第２膨張グラファイトシート５２０に形成された複数の流路孔Ｈが消え、これによってセル積層体アセンブリ１００の前方及び／または後方に沿って噴出される火炎が第２膨張グラファイトシート５２０を通過できなくなる。

【0055】

図１～図４を再び参照すると、上記メッシュプレート６００は一対で備えられ、それぞれのメッシュプレート６００は側方プレート３２０とセル積層体アセンブリ１００との間に介在される。上記メッシュプレート６００は、上述したメッシュ隔壁５１０と同様に、冷却のための空気及びベンティングによって発生したガスは通過させて火炎の通過は最小化できるように、微細な多数の空隙が形成されたメッシュ状のプレートである。

【0056】

このようなメッシュプレート６００の適用によって、バッテリーセル１１１の長手方向に沿って噴出されるガスはＥＳＳモジュールの外部へと円滑に排出されるが、バッテリーセル１１１の長手方向に沿ってＥＳＳモジュールの外部に噴出される火炎は漏出量を最小化することができる。

【0057】

次いで、図１５及び図１６を参照すると、上記第１雲母プレート７００は、セル積層体１１０とメッシュプレート６００との間に介在される。上記第１雲母プレート７００は、プレート支持部１２２に形成された第１固定スリット１２２ａに挿入／固定される。上記第１雲母プレート７００は、メッシュプレート６００と並んで配置され、電極リード１１１ａの引き出し方向に沿って集中的に噴出されるガスの円滑な排出のための複数の流路孔Ｈを備える。

【0058】

上記第１雲母プレート７００は、電極リード１１１ａの引き出し方向に沿ってＥＳＳモジュールの外部へと火炎が噴出されることを最小化するため、二重で設けることができる。すなわち、上記第１雲母プレート７００は、電極リード１１１ａの引き出し方向に沿って離隔して配置される二列の隔壁を形成することができる。

【0059】

上記第２雲母プレート８００は、セル積層体１１０とメッシュプレート６００との間に配置され、メッシュプレート６００と垂直に配置される。上記第２雲母プレート８００は、プレート支持部１２２に形成された第２固定スリット１２２ｂに挿入／固定される。上記第２雲母プレート８００は複数個が備えられる。複数の上記第２雲母プレート８００は、バスバーフレーム１２０の内部空間、すなわち、リード載置部１２１及び一対のプレート支持部１２２によって囲まれて形成される空間を区画するように、ＥＳＳモジュールの前方から後方に向かう方向に沿って離隔して設けられる。

【0060】

このような第２雲母プレート８００は、電極リード１１１ａの引き出し方向に沿って噴出された火炎がバスバーフレーム１２０の内部空間で電極リード１１１ａの引き出し方向に垂直な方向に沿って移動することを防止する。

【0061】

一方、本発明において、上記第１雲母プレート７００及び／または第２雲母プレート８００は、メッシュプレート６００による火炎の漏出防止効果を極大化するために適用されるものである。したがって、本発明によるＥＳＳモジュールは、第１雲母プレート７００及び／または第２雲母プレート８００を省略し、メッシュプレート６００のみを適用した形態も含む。

【0062】

以上のように、本発明を限定された実施形態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】

【0063】

１００ セル積層体アセンブリ
１１０ セル積層体
１１１ バッテリーセル
１１１ａ 電極リード
１１２ 雲母隔壁アセンブリ
１１２ａ 雲母隔壁
１１２ｂ 第１膨張グラファイトシート
１２０ バスバーフレーム
１２１ リード載置部
１２１ａ リード引出スリット
１２２ プレート支持部
１２２ａ 第１固定スリット
１２２ｂ 第２固定スリット
１３０ 加圧プレート
２００ 下部ハウジング
２１０ 下部プレート
２２０ 前方プレート
２３０ 後方プレート
３００ 上部ハウジング
３１０ 上部プレート
３２０ 側方プレート
４００ 冷却ファンブロック
５００ メッシュ隔壁アセンブリ
５１０ メッシュ隔壁
５１１ 結合溝
５２０ 第２膨張グラファイトシート
６００ メッシュプレート
７００ 第１雲母プレート
８００ 第２雲母プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】