特許 7472396 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

(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】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】電池モジュールおよびこれを含む電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/507 20210101AFI20240415BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240415BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20240415BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20240415BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20240415BHJP

   H01M 50/30 20210101ALI20240415BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

H01M50/507

H01M50/291

H01M50/548 301

H01M50/211

H01M50/296

H01M50/30

H01M50/271 S

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023509814

(86)(22)【出願日】2021-10-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-07

(86)【国際出願番号】 KR2021013770

(87)【国際公開番号】W WO2022097935

(87)【国際公開日】2022-05-12

【審査請求日】2023-02-10

(31)【優先権主張番号】10-2020-0145982

(32)【優先日】2020-11-04

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100229448

【弁理士】

【氏名又は名称】中槇 利明

(72)【発明者】

【氏名】クワンモ・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジュンヨブ・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ヘミ・ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ダヨン・ビュン

【審査官】渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０１３８８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０７５９６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００６／０５９４５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００６１９０９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０２－５０／５２６

Ｈ０１Ｍ ５０／５４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する方向に突出した電極リードを含む複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、
前記電池セル積層体を収納するモジュールフレームと、
前記電極リードが突出する一方向の前記電池セル積層体の一面に配置された第１バスバーフレームとを含み、
前記第１バスバーフレームは、前記電池セルのうち隣接した電池セルの前記電極リードの間に向かって突出した第１ベンティング防止部を含む電池モジュール。

【請求項2】

前記第１ベンティング防止部は、隣接した前記電池セルの前記電極リードの間の空間を満たす、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記第１バスバーフレームは、前記第１ベンティング防止部のうち前記電池セルと対面する面に付着した緩衝部材を含む、請求項１又は２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記第１バスバーフレームにバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記第１バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第１エンドプレートをさらに含み、
前記第１エンドプレートに、前記ターミナルバスバーおよび前記モジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成されている、請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記電極リードが突出する他方向の前記電池セル積層体の他面に配置された第２バスバーフレームをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記第２バスバーフレームにバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される、請求項６に記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記第２バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第２エンドプレートをさらに含み、
前記第２エンドプレートに、前記ターミナルバスバーおよび前記モジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成されている、請求項７に記載の電池モジュール。

【請求項9】

前記第２バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第２エンドプレートをさらに含み、
前記第２エンドプレートに、ガス排出のためのベンティングホールが形成された、請求項７又は８に記載の電池モジュール。

【請求項10】

前記第２バスバーフレームは、前記電池セルのうち隣接した電池セルの前記電極リードの間に向かって突出した第２ベンティング防止部を含む、請求項６から９のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項11】

前記モジュールフレームの上面にガス排出口が形成された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池モジュールを含む電池パック。

【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、２０２０年１１月４日付の韓国特許出願第１０－２０２０－０１４５９８２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、電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関し、より具体的には、安定性が強化された電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関する。

【背景技術】

【0003】

二次電池は、モバイル機器および電気自動車などの多様な製品群におけるエネルギー源として多くの関心を集めている。このような二次電池は、化石燃料を使用する既存の製品の使用を代替できる有力なエネルギー資源であって、エネルギーの使用による副産物が発生せず、環境にやさしいエネルギー源として注目されている。

【0004】

最近、二次電池のエネルギー貯蔵源としての活用をはじめとして大容量二次電池構造に対する必要性が高まるにつれ、多数の二次電池が直列または並列に連結された電池モジュールを集合させた中大型モジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。

【0005】

一方、複数の電池セルを直列または並列に連結して電池パックを構成する場合、複数の電池セルからなる電池モジュールを構成し、少なくとも１つの電池モジュールにその他の構成要素を追加して電池パックを構成する方法が一般的である。このような中大型電池モジュールを構成する電池セルは充放電可能な二次電池で構成されているので、このような高出力大容量二次電池は充放電過程で多量の熱を発生させる。

【0006】

電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体と、前記電池セル積層体を収容するモジュールフレームと、前記電池セル積層体の前後面をカバーするエンドプレートとを含むことができる。

【0007】

図１は、従来の電池モジュールに対する斜視図である。

【0008】

図１を参照すれば、従来の電池モジュール１０は、電池セル積層体（図示せず）をモジュールフレーム２０に収納した後、モジュールフレーム２０の開放された部分にエンドプレート４０を接合して製造される。この時、エンドプレート４０には、ターミナルバスバーの一部を露出させるターミナルバスバー開口部４１Ｈと、モジュールコネクタの一部を露出させるモジュールコネクタ開口部４２Ｈとが形成される。ターミナルバスバー開口部４１Ｈは、電池モジュール１０のＨＶ（Ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ）連結を案内するためのもので、ターミナルバスバー開口部４１Ｈを介して露出したターミナルバスバーが、他の電池モジュールやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）に連結可能である。モジュールコネクタ開口部４２Ｈは、電池モジュール１０のＬＶ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ）連結を案内するためのもので、モジュールコネクタ開口部４２Ｈを介して露出したモジュールコネクタがＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に連結されて、電池セルの電圧情報や温度情報などを伝達することができる。

【0009】

図２は、図１の電池モジュールが装着された従来の電池パックにおける、電池モジュールの発火時の様子を示す図である。図３は、図２のＡ－Ａ’に沿った切断部分で、従来の電池モジュールの発火時に隣接した電池モジュールに影響を及ぼす火炎の様子を示す断面図である。

【0010】

図１～図３を参照すれば、従来の電池モジュール１０は、複数の電池セル１１が積層された電池セル積層体と、電池セル積層体を収容するモジュールフレーム２０と、電池セル積層体の前後面に形成されたエンドプレート４０とを含む。

【0011】

過充電をはじめとして電池セルに物理的、熱的、電気的損傷が発生する時、電池セル１１の内部圧力が増加して電池セル１１の融着強度限界値を超える場合、電池セル１１から発生した高温の熱、ガスおよび火炎が電池セル１１の外部に排出される。

【0012】

この時、高温の熱、ガスおよび火炎は、エンドプレート４０に形成された開口部４１Ｈ、４２Ｈを介して排出されるが、エンドプレート４０同士で互いに向かい合うように複数の電池モジュール１０を配置する電池パック構造において、電池モジュール１０から噴出された高温の熱、ガスおよび火炎などが隣り合う電池モジュール１０に影響を及ぼしうる。これによって隣り合う電池モジュールのエンドプレート４０に形成されたターミナルバスバーなどが損傷することがあり、高温の熱、ガスおよび火炎が隣り合う電池モジュール１０のエンドプレート４０に形成された開口部を介して電池モジュール１０の内部に入り、複数の電池セル１１をはじめとするその他の電装品に損傷を与えることがある。それだけでなく、これは隣り合う電池モジュール１０の熱伝播につながり、電池パック内での連鎖的な発火が発生してしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明が解決しようとする課題は、電池モジュール内の発火現象の発生時に排出される高温の熱と火炎を分散させることができる電池モジュールおよびこれを含む電池パックを提供することである。

【0014】

しかし、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可能である。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一実施例による電池モジュールは、互いに対向する方向に突出した電極リードを含む複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、前記電池セル積層体を収納するモジュールフレームと、前記電極リードが突出する一方向の前記電池セル積層体の一面に配置された第１バスバーフレームとを含む。前記第１バスバーフレームは、前記電池セルのうち隣接した電池セルの前記電極リードの間に向かって突出した第１ベンティング防止部を含む。

【0016】

前記第１ベンティング防止部は、隣接した前記電池セルの前記電極リードの間の空間を満たすことができる。

【0017】

前記第１バスバーフレームは、前記第１ベンティング防止部のうち前記電池セルと対面する面に付着した緩衝部材を含むことができる。

【0018】

前記電池モジュールは、前記第１バスバーフレームにバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。

【0019】

前記電池モジュールは、前記第１バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第１エンドプレートをさらに含むことができ、前記第１エンドプレートに、前記ターミナルバスバーおよび前記モジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成される。

【0020】

前記電池モジュールは、前記電極リードが突出する他方向の前記電池セル積層体の他面に配置された第２バスバーフレームをさらに含むことができる。

【0021】

前記第２バスバーフレームにバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。

【0022】

前記第２バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第２エンドプレートをさらに含むことができ、前記第２エンドプレートに、前記ターミナルバスバーおよび前記モジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成される。

【0023】

前記電池モジュールは、前記第２バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第２エンドプレートをさらに含むことができ、前記第２エンドプレートにガス排出のためのベンティングホールが形成される。

【0024】

前記第２バスバーフレームは、前記電池セルのうち隣接した電池セルの前記電極リードの間に向かって突出した第２ベンティング防止部を含むことができる。

【0025】

前記第２バスバーフレームにバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。

【0026】

前記電池モジュールは、前記第２バスバーフレームを覆いながら、前記モジュールフレームと接合される第２エンドプレートをさらに含むことができ、前記第２エンドプレートに、前記ターミナルバスバーおよび前記モジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成される。

【0027】

前記モジュールフレームの上面にガス排出口が形成される。

【発明の効果】

【0028】

本発明の実施例によれば、電池モジュール内の電池セル積層体の一面にガス排出抑制構造を設けて、電池モジュール内の発火現象の発生時に排出される高温の熱、ガスおよび火炎などを所望の方向に排出させることができる。このように、高温の熱、ガスおよび火炎を分散させることによって、前記電池モジュールと向かい合う電池モジュールに加えられる損傷を最小化することができる。

【0029】

本発明の効果は以上に言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】従来の電池モジュールを示す斜視図である。

【図2】図１の電池モジュールが装着された従来の電池パックにおける、電池モジュールの発火時の様子を示す図である。

【図3】図２のＡ－Ａ’に沿った切断断面図である。

【図4】本発明の一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。

【図5】図４の電池モジュールに対する分解斜視図である。

【図6】図５の電池モジュールに含まれている電池セルに対する斜視図である。

【図7】本発明の一実施例による第１バスバーフレームおよび電池セルを示す部分斜視図である。

【図8】図７の第１バスバーフレームに対して、角度を異ならせて、電池セルに向かい合う面を示す斜視図である。

【図9】図７の第１バスバーフレームおよび電池セルをｘｙ平面から－Ｚ軸方向に眺めた部分平面図である。

【図10】図９の第１バスバーフレームおよび電池セルが結合された様子を示す部分平面図である。

【図11】図４の電池モジュールの第２エンドプレートが正面から見えるように角度を異ならせて示す斜視図である。

【図12】本発明の変形された一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。

【図13】本発明の変形された一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。

【図14】図１３の電池モジュールに含まれている第１バスバーフレーム、第２バスバーフレームおよび電池セル積層体を示す斜視図である。

【図15】本発明の変形された一実施例により緩衝部材が付着した第１バスバーフレームを示す部分平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

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細に説明する。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。

【0032】

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。

【0033】

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、本発明が必ずしも図示のものに限定されない。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。

【0034】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする時、これは、他の部分の「直上に」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「上に」あるとすることは、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「上に」位置することを意味するものではない。

【0035】

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。

【0036】

さらに、明細書全体において、「平面上」とする時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」とする時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

【0037】

図４は、本発明の一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。図５は、図４の電池モジュールに対する分解斜視図である。図６は、図５の電池モジュールに含まれている電池セルに対する斜視図である。

【0038】

図４～図６を参照すれば、本発明の一実施例による電池モジュール１００ａは、互いに対向する方向に突出した電極リード１１１、１１２を含む複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０と、電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００と、電極リード１１１が突出する一方向（ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の一面に配置された第１バスバーフレーム３１０とを含む。

【0039】

まず、図６を参照すれば、電池セル１１０は、パウチ型電池セルであることが好ましい。例えば、本実施例による電池セル１１０は、２つの電極リード１１１、１１２が互いに対向してセル本体１１３の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。より詳しくは、電極リード１１１、１１２は、電極組立体（図示せず）に連結され、電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。

【0040】

一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態で、セルケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂと、これらを連結する一側部１１４ｃとを接着することによって製造される。言い換えれば、本実施例による電池セル１１０は、計３箇所のシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃは、熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は、連結部１１５からなる。セルケース１１４は、樹脂層と金属層とを含むラミネートシートからなってもよい。

【0041】

また、連結部１１５は、電池セル１１０の一周縁に沿って長く延びることができ、連結部１１５の端部には、バットイヤー（ｂａｔ－ｅａｒ）と呼ばれる電池セル１１０の突出部１１０ｐが形成される。また、突出した電極リード１１１、１１２を挟んでセルケース１１４が密封されながら、電極リード１１１、１１２とセル本体１１３との間にテラス（Ｔｅｒｒａｃｅ）部１１６が形成される。つまり、電池セル１１０は、電極リード１１１、１１２が突出した方向にセルケース１１４から延長形成されたテラス部１１６を含む。

【0042】

電池セル１１０は、複数から構成され、複数の電池セル１１０は、相互電気的に連結できるように積層されて電池セル積層体１２０を形成することができる。図５を参照すれば、電池セル１１０がｙ軸方向に沿って積層されて電池セル積層体１２０を形成することができる。電極リード１１１が突出した方向（ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の一面には第１バスバーフレーム３１０が位置することができる。具体的に示さないが、電極リード１１２が突出する方向（－ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の他面に第２バスバーフレームが位置することができる。電池セル積層体１２０および第１バスバーフレーム３１０は、モジュールフレーム２００に共に収容される。モジュールフレーム２００がモジュールフレーム２００の内部に収容された電池セル積層体１２０およびこれに連結された電装品を外部の物理的衝撃から保護することができる。

【0043】

電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の下面との間には熱伝導性樹脂が注液可能であり、注液された熱伝導性樹脂により電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の下面との間に熱伝導性樹脂層（図示せず）が形成される。

【0044】

一方、電極リード１１１、１１２が突出した方向（ｘ軸方向、－ｘ軸方向）に、モジュールフレーム２００が開放され、モジュールフレーム２００の開放された両側にそれぞれ第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０が位置することができる。第１エンドプレート４１０が第１バスバーフレーム３１０を覆いながらモジュールフレーム２００と接合され、第２エンドプレート４２０が第２バスバーフレーム（図示せず）を覆いながらモジュールフレーム２００と接合される。つまり、第１エンドプレート４１０と電池セル積層体１２０との間に第１バスバーフレーム３１０が位置することができ、第２エンドプレート４２０と電池セル積層体１２０との間に第２バスバーフレーム（図示せず）が位置することができる。また、第１エンドプレート４１０と第１バスバーフレーム３１０との間には、電気的絶縁のための絶縁カバー８００（図４参照）が位置することができる。

【0045】

第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０は、電池セル積層体１２０の前記一面と前記他面をそれぞれカバーするように位置する。第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０は、外部の衝撃から第１バスバーフレーム３１０およびこれに連結された様々な電装品を保護することができ、このために所定の強度を有しなければならず、アルミニウムのような金属を含むことができる。また、第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０は、それぞれモジュールフレーム２００の対応する角と溶接などの方法で接合される。

【0046】

以下、図７～図１０を参照して、本発明の一実施例による第１バスバーフレームおよび第１ベンティング防止部の構造について詳しく説明する。

【0047】

図７は、本発明の一実施例による第１バスバーフレームおよび電池セルを示す部分斜視図である。図８は、図７の第１バスバーフレームに対して、角度を異ならせて、電池セルと向かい合う面を示す斜視図である。図９は、図７の第１バスバーフレームおよび電池セルをｘｙ平面から－Ｚ軸方向に眺めた部分平面図である。図１０は、図９の第１バスバーフレームおよび電池セルが結合された様子を示す部分平面図である。

【0048】

図７および図８を参照すれば、本実施例による第１バスバーフレーム３１０は、電池セル１１０のうち隣接した電池セル１１０の電極リード１１１の間に向かって突出した第１ベンティング防止部３１０Ｐを含む。

【0049】

第１バスバーフレーム３１０は、電池セル積層体１２０の一面に位置して、電池セル積層体１２０をカバーすると同時に、電池セル積層体１２０と外部機器との連結を案内することができる。具体的には、第１バスバーフレーム３１０にはバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。特に、第１バスバーフレーム３１０が電池セル積層体と向かい合う面の反対面にバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。一例として、図７には、第１バスバーフレーム３１０にバスバー５１０およびターミナルバスバー５２０が装着された様子が示されている。

【0050】

図９および図１０に示されているように、電池セル１１０の電極リード１１１が第１バスバーフレーム３１０に形成されたスリット３１０Ｓを通過した後、曲がってバスバー５１０やターミナルバスバー５２０と接合される。また、電極リード１１１がバスバー５１０に形成されたスリット５１０Ｓ（図７参照）やターミナルバスバー５２０に形成されたスリット５２０Ｓ（図７参照）を通過した後、曲がってバスバー５１０やターミナルバスバー５２０と接合される。

【0051】

バスバー５１０やターミナルバスバー５２０によって電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０が直列または並列連結可能であり、電池モジュール１００ａの外部に露出するターミナルバスバー５２０を介して外部機器や回路と電池セル１１０が電気的に連結可能である。

【0052】

第１バスバーフレーム３１０は、電気的に絶縁の素材を含むことができる。第１バスバーフレーム３１０は、バスバー５１０やターミナルバスバー５２０が電極リード１１１と接合された部分を除き、バスバー５１０やターミナルバスバー５２０が電池セル１１０と接触することを制限して、短絡の発生を防止することができる。

【0053】

一方、上述のように、電池セル積層体１２０の他面に第２バスバーフレームが位置することができるが、第２バスバーフレームにはバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。このようなバスバーに電極リード１１２が接合される。

【0054】

この時、図８～図１０に示されているように、第１バスバーフレーム３１０に突出した第１ベンティング防止部３１０Ｐが形成され、第１ベンティング防止部３１０Ｐは、電池セル１１０のうち隣接した電池セル１１０の電極リード１１１の間に向かって突出する。電池セル１１０それぞれの間に向かって突出するように、第１ベンティング防止部３１０Ｐは、複数設けられる。図１０に示されているように、第１ベンティング防止部３１０Ｐは、隣接した電池セル１１０の電極リード１１１の間の空間を満たすことができる。言い換えれば、第１ベンティング防止部３１０Ｐが電池セル１１０のテラス部１１６（図６参照）に隣接するように位置することができる。

【0055】

電池セル１１０それぞれは、物質の分解反応と多数の副反応によって内部にガスが発生することがある。この時、パウチ型二次電池である電池セル１１０の場合、内部に発生したガスによってラミネートシートのセルケース１１４（図６参照）が延伸されて凸状に膨らむスウェリング現象が発生しうる。

【0056】

ただし、電池セル１１０が電池セル積層体１２０を構成する時、電池セル１１０のセル本体１１３部分は、電池セル１１０同士で互いに圧着されているため、スウェリングが発生しにくい。その代わりに、電極リード１１１、１１２が突出する方向であるテラス部１１６に相当する領域にガスが集中して、テラス部１１６に過度なスウェリング現象が発生しうる。テラス部１１６の初期密封が解除され、多数の電池セル１１０から引き起こされた高温の熱、ガスおよび火炎は、通常、電極リード１１１、１１２が突出する方向（ｘ軸方向、－ｘ軸方向、図５および図７参照）に排出される。

【0057】

そこで、本実施例による第１バスバーフレーム３１０は、第１ベンティング防止部３１０Ｐを備えることによって、電池セル１１０の内部で発生したガスとこれによる内部圧力がテラス部１１６の近傍に集まるのを防止し、ベンティングガスおよび火炎を所望の方向に排出されるように案内する役割を担うことができる。つまり、第１ベンティング防止部３１０Ｐは、電池セル１１０に起因した高温の熱、ガスおよび火炎が第１バスバーフレーム３１０および第１エンドプレート４１０が位置した方向に排出されることを制限することができる。

【0058】

図４および図５を再度参照すれば、本実施例による第１エンドプレート４１０には、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成される。前記開口部は、ターミナルバスバー開口部であるか、モジュールコネクタ開口部であってもよい。一例として、図４および図５に示されているように、第１エンドプレート４１０には、ターミナルバスバー５２０を露出させるターミナルバスバー開口部４１０Ｈが形成される。ターミナルバスバー５２０は、バスバー５１０と比較して、上向突出した部分をさらに含むが、このような上向突出した部分がターミナルバスバー開口部４１０Ｈを介して電池モジュール１００ａの外部に露出できる。ターミナルバスバー開口部４１０Ｈを介して露出したターミナルバスバー５２０が他の電池モジュールやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）に連結されて、ＨＶ（Ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ）連結を形成することができる。ただし、図４および図５は例示的構造であり、本発明の他の実施例により第１バスバーフレーム３１０にモジュールコネクタが装着され、これによって第１エンドプレート４１０にモジュールコネクタ開口部が形成されてもよい。

【0059】

図１１は、図４の電池モジュールの第２エンドプレートが正面から見えるように角度を異ならせて示す斜視図である。

【0060】

図１１を参照すれば、本実施例による第２エンドプレート４２０には、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成される。前記開口部は、ターミナルバスバー開口部であるか、モジュールコネクタ開口部であってもよい。一例として、図１１に示されているように、第２エンドプレート４２０には、モジュールコネクタ６００を露出させるモジュールコネクタ開口部４２０Ｈが形成される。これは、先に言及した第２バスバーフレームにモジュールコネクタ６００が装着されたことを意味する。ただし、図１１は例示的構造であり、本発明の他の実施例により前記第２バスバーフレームにターミナルバスバーが装着され、これによって第２エンドプレート４２０にターミナルバスバー開口部が形成されてもよい。

【0061】

一方、具体的に示さないが、モジュールコネクタ６００は、電池モジュール１００ａの内部に設けられた温度センサや電圧測定部材などに連結可能である。このようなモジュールコネクタ６００は、外部ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に連結されて、ＬＶ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ）連結を形成するが、前記温度センサや電圧測定部材が測定した温度情報と電圧の程度などを前記外部ＢＭＳに伝達する機能を担う。

【0062】

図１～図３を参照すれば、従来の電池モジュール１０の場合、電池モジュール１０の開口部４１Ｈ、４２Ｈなどを介して噴出された高温の熱、ガスおよび火炎などが隣り合う電池モジュール１０に影響を及ぼしうる。特に、ＨＶ連結のためにターミナルバスバー同士で向かい合った隣り合う電池モジュール１０は、ターミナルバスバーや電池セル１１をはじめとするその他の電装品に損傷が発生しうる。

【0063】

従来とは異なり、本実施例による電池モジュール１００ａは、第１バスバーフレーム３１０に形成された第１ベンティング防止部３１０Ｐを含むことによって、電池セル１１０に起因した高温の熱、ガスおよび火炎などが第１エンドプレート４１０の開口部、一例として、ターミナルバスバー開口部４１０Ｈなどを介して排出されることを制限することができる。これによって隣り合う電池モジュールおよびＨＶ連結構造に加えられる損傷を大きく低減することができる。

【0064】

このように第１ベンティング防止部３１０Ｐによってガスの排出が抑制されることによって、電池モジュール１００ａの内部の熱、ガスおよび火炎などは、第２エンドプレート４２０に形成された開口部、一例として、モジュールコネクタ開口部４２０Ｈ（図１１参照）を介して－ｘ軸方向に排出される。つまり、一つの例示的形態として、ＨＶ連結構造の方向の代わりに、ＬＶ連結構造の方向にベンティングガスおよび火炎などを誘導して火炎の拡散などを最小化することができる。この場合、このようなベンティングガスの排出経路を設定するために、ターミナルバスバー開口部４１０Ｈおよびモジュールコネクタ開口部４２０Ｈは、電池モジュール１００ａを基準として互いに対向する方向に形成される。

【0065】

図１２は、本発明の変形された一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。特に、図１１と類似して、第２エンドプレートが前を向いた様子を示した。

【0066】

図１２を参照すれば、本発明の変形された一実施例による電池モジュール１００ｂは、モジュールフレーム２００と、第１エンドプレート４１０と、第２エンドプレート４２０とを含むことができる。本実施例による電池モジュール１００ｂは、先に説明した電池モジュール１００ａのように、第１ベンティング防止部を含む第１バスバーフレームを含むことができる。詳しい内容は先に説明した内容と重複するので省略する。

【0067】

この時、本実施例による第２エンドプレート４２０にベンティングホール４２０ＶＨが形成される。また、第２バスバーフレームと第２エンドプレート４２０との間に絶縁カバー８００が位置することができるが、このような絶縁カバー８００のうち第２エンドプレート４２０のベンティングホール４２０ＶＨに対応する部分に、同じくベンティングホールが形成される。

【0068】

本実施例では、先に説明した第１ベンティング防止部の構成と共に第２エンドプレート４２０にベンティングホール４２０ＶＨを形成することによって、第１ベンティング防止部によって排出が制限されたガスをベンティングホール４２０ＶＨを介して排出されるように誘導することができる。つまり、一例として、図１２に示されているように、電池モジュール１００ｂの内部の熱、ガスおよび火炎などは、モジュールコネクタ開口部４２０Ｈだけでなく、第２エンドプレート４２０に形成されたベンティングホール４２０ＶＨを介して－ｘ軸方向に排出される。図１２には、４つのベンティングホール４２０ＶＨがｚ軸方向に沿って長く形成されたことが示されているが、その個数や形態に特別な制限はない。

【0069】

一方、図８および図９を参照すれば、第１ベンティング防止部３１０Ｐは、一種の矢印形状や一定の空間を占めるブロック形状を呈することができる。前記矢印形状とは、図９でｙ軸方向の最も端に位置した第１ベンティング防止部３１０Ｐのように、板状型部材が延び、前記板状型部材の一端から２つの曲面部材が延びた構成を意味する。前記ブロック形状とは、図９で矢印形状の第１ベンティング防止部３１０Ｐ上に位置した第１ベンティング防止部３１０Ｐのように、電極リード１１１の間で一定の空間を占めることができるように体積を有して突出した構成を意味する。このような第１ベンティング防止部３１０Ｐは例示的構造であり、電池セル１１０の電極リード１１１の間でその形状に対応する形状に形成されてガス経路を制限できれば、形態に特別な制限はない。

【0070】

以下、図１３および図１４を参照して、本発明の変形された一実施例による電池モジュール１００ｃについて詳しく説明する。

【0071】

図１３は、本発明の変形された一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。図１４は、図１３の電池モジュールに含まれている第１バスバーフレーム、第２バスバーフレームおよび電池セル積層体を示す斜視図である。

【0072】

本発明の変形された一実施例による電池モジュール１００ｃは、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０と、第１エンドプレート４１０と、第２エンドプレート４２０と、モジュールフレーム２００とを含むことができる。第１エンドプレート４１０が第１バスバーフレーム３１０を覆いながらモジュールフレーム２００と接合され、第２エンドプレート４２０が第２バスバーフレーム３２０を覆いながらモジュールフレーム２００と接合される。

【0073】

本実施例による電池モジュール１００ｃは、電極リード１１１が突出する一方向（ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の一面に配置された第１バスバーフレーム３１０と、電極リード１１２が突出する他方向（－ｘ軸方向）の電池セル積層体１２０の他面に配置された第２バスバーフレーム３２０とを含むことができる。つまり、第１エンドプレート４１０と電池セル積層体１２０との間に第１バスバーフレーム３１０が位置することができ、第２エンドプレート４２０と電池セル積層体１２０との間に第２バスバーフレーム３２０が位置することができる。第１バスバーフレーム３１０にはバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着され、第２バスバーフレーム３２０にもバスバー、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つが装着される。一例として、第１バスバーフレーム３１０にバスバー５１０およびターミナルバスバー５２０が装着され、具体的に示さないが、第２バスバーフレーム３２０にバスバーおよびモジュールコネクタ６００（図１１または図１２参照）が装着される。ｘ軸方向に突出した電極リード１１１が第１バスバーフレーム３１０に形成されたスリットを通過した後、曲がってバスバー５１０やターミナルバスバー５２０と接合され、－ｘ軸方向に突出した電極リード１１２は、第２バスバーフレーム３２０に形成されたスリットを通過した後、曲がってバスバーと接合される。

【0074】

この時、第１バスバーフレーム３１０は、電池セル１１０のうち隣接した電池セル１１０の電極リード１１１の間に向かって突出した第１ベンティング防止部３１０Ｐを含むことができる。第２バスバーフレーム３２０は、電池セル１１０のうち隣接した電池セル１１０の電極リード１１２の間に向かって突出した第２ベンティング防止部３２０Ｐを含むことができる。つまり、第１バスバーフレーム３１０のうち電池セル積層体１２０と対面する面に第１ベンティング防止部３１０Ｐが形成され、第２バスバーフレーム３２０のうち電池セル積層体１２０と対面する面に第２ベンティング防止部３２０Ｐが形成される。第１ベンティング防止部３１０Ｐと第２ベンティング防止部３２０Ｐの具体的な構造は、前記図７～図１０で説明した構造と相互類似または同一であってもよい。詳しい説明は先に説明した内容と重複するので省略する。

【0075】

第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０それぞれには、ターミナルバスバーおよびモジュールコネクタの少なくとも１つを露出させる開口部が形成される。前記開口部は、ターミナルバスバー開口部またはモジュールコネクタ開口部であってもよい。一例として、第１エンドプレート４１０には、ターミナルバスバー５２０を露出させるターミナルバスバー開口部４１０Ｈが形成され、第２エンドプレート４２０には、モジュールコネクタを露出させるモジュールコネクタ開口部４２０Ｈ（図１１または図１２参照）が形成される。本実施例による電池モジュール１００ｃは、第１ベンティング防止部３１０Ｐが形成された第１バスバーフレーム３１０および第２ベンティング防止部３２０Ｐが形成された第２バスバーフレーム３２０を備えることによって、ターミナルバスバー開口部４１０Ｈやモジュールコネクタ開口部４２０Ｈを介して排出される高温の熱、ガスおよび火炎などを抑制することができる。つまり、ＨＶ連結構造の方向およびＬＶ連結構造の方向ともに対してベンティングガスおよび火炎などの排出を最小化することができる。

【0076】

この時、本実施例によるモジュールフレーム２００の上面にはガス排出口２００Ｈが形成される。特に、多数のガス排出口２００Ｈが一定の間隔をおいて配置されて、モジュールフレーム２００の上面全体に分布していてもよい。電池モジュール１００ｃの内部から発生したベンティングガスや火炎は、第１ベンティング防止部３１０Ｐおよび第２ベンティング防止部３２０Ｐによって第１エンドプレート４１０や第２エンドプレート４２０方向に排出されず、その代わりに、ガス排出口２００Ｈを介して電池モジュール１００ｃの上部方向（ｚ軸方向）に排出される。このように、本実施例による電池モジュール１００ｃは、第１ベンティング防止部３１０Ｐ、第２ベンティング防止部３２０Ｐおよびガス排出口２００Ｈが形成されたモジュールフレーム２００を含むことによって、ベンティングガスや火炎が隣り合う電池モジュールに及ぼす影響を最小化することができ、火炎の拡散などを効果的に抑制することができる。

【0077】

図１５は、本発明の変形された一実施例により緩衝部材が付着した第１バスバーフレームを示す部分平面図である。特に、図１５は、図９および図１０と同一の角度で第１バスバーフレーム３１０を示した。

【0078】

図１５を参照すれば、第１バスバーフレーム３１０は、第１ベンティング防止部３１０Ｐのうち電池セル１１０と対面する面に付着した緩衝部材７００を含むことができる。緩衝部材７００が付着することによって、個別部材の公差および組立公差を吸収することができ、第１バスバーフレーム３１０の一部分が電池セル１１０に直に当接することによって発生しうる物理的損傷を吸収することができる。このような緩衝部材７００は、ＰＵ（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）ｆｏａｍおよびシリコンｆｏａｍの少なくとも１つを含むことができる。

【0079】

一方、本発明の他の実施例として、個別部材の公差や前記物理的損傷の防止などを考慮して、第１ベンティング防止部３１０Ｐが電池セル１１０と一定の間隔を有するように配置される。

【0080】

本実施例において、前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、これらの用語は説明の便宜のためのものに過ぎず、対象となる事物の位置や観測者の位置などに応じて異なる。

【0081】

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。

【0082】

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。具体的には、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、これに制限されず、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。

【0083】

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、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】

【0084】

１００ａ、１００ｂ、１００ｃ：電池モジュール
１２０：電池セル積層体
２００：モジュールフレーム
３１０：第１バスバーフレーム
３１０Ｐ：第１ベンティング防止部

【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13-14】

【図15】