特許 7527713 電池モジュールおよびそ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】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】電池モジュールおよびそれを含む電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/613 20140101AFI20240729BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240729BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20240729BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20240729BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240729BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240729BHJP

   H01M 50/262 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALI20240729BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/233 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

H01M10/613

H01M50/211

H01M50/204 401H

H01M10/647

H01M10/653

H01M10/6554

H01M10/6556

H01M10/625

H01M50/262 S

H01M50/262 E

H01M10/6555

H01M50/289 101

H01M50/233

H01M50/227

H01M50/588

H01M50/591 101

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023503480

(86)(22)【出願日】2021-12-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-15

(86)【国際出願番号】 KR2021019683

(87)【国際公開番号】W WO2022149768

(87)【国際公開日】2022-07-14

【審査請求日】2023-01-18

(31)【優先権主張番号】10-2021-0003181

(32)【優先日】2021-01-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2021-0066459

(32)【優先日】2021-05-24

(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】スビン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ジュンヨブ・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ウォン・キョン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ホング・ハン

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６０５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４３２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５９４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ ５０／２１１

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ １０／６５３

Ｈ０１Ｍ １０／６５５４

Ｈ０１Ｍ １０／６５５６

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ ５０／２６２

Ｈ０１Ｍ １０／６５５５

Ｈ０１Ｍ ５０／２８９

Ｈ０１Ｍ ５０／２３３

Ｈ０１Ｍ ５０／２２７

Ｈ０１Ｍ ５０／５８８

Ｈ０１Ｍ ５０／５９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って積層された複数の電池セルを含む電池セル積層体；
前記電池セル積層体の下部に位置する第１ヒートシンク；
前記電池セル積層体と前記第１ヒートシンクの間に位置する第１熱伝導性樹脂層；および
前記電池セル積層体の外面を包む外装部材を含み、
前記電池セル積層体は、前記複数の電池セルのうち互いに隣り合う電池セルの間に位置する少なくとも一つの冷却ピンを含み、
前記外装部材と前記電池セル積層体の下面との間に、前記第１熱伝導性樹脂層および前記第１ヒートシンクが位置し、
前記外装部材は、前記電池セル積層体の上下面を第２方向に加圧し、
前記第２方向は、前記第１方向に垂直である、電池モジュール。

【請求項2】

前記電池モジュールの前記外装部材の外面が露出している、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記第２方向は、前記複数の電池セルの幅方向である、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記外装部材は、弾性素材からなる、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記外装部材は、前記弾性素材のフィルムが前記電池セル積層体の外面をラップして形成される、請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記外装部材は、熱収縮チューブからなり、
前記熱収縮チューブの前後面が開放されている、請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記冷却ピンの下側面は、前記第１熱伝導性樹脂層と接する、請求項３～６のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記冷却ピンと前記電池セルとの間に、第１接着層が位置する、請求項７に記載の電池モジュール。

【請求項9】

前記電池セル積層体の両側面に位置する圧縮パッドをさらに含み、
前記外装部材と前記電池セル積層体の外側面との間に、前記圧縮パッドが位置する、請求項３～８のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項10】

前記圧縮パッドと前記電池セルとの間に、第２接着層が位置する、請求項９に記載の電池モジュール。

【請求項11】

前記第１ヒートシンクは、冷媒が流動する冷却流路を含み、
第１冷却流路と前記第１熱伝導性樹脂層とが互いに接する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項12】

前記電池セル積層体の上部に位置する第２ヒートシンクおよび前記電池セル積層体と前記第２ヒートシンクの間に位置する第２熱伝導性樹脂層をさらに含み、
前記外装部材と前記電池セル積層体の上面との間に、前記第２熱伝導性樹脂層および前記第２ヒートシンクが位置する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項13】

前記冷却ピンの上側面は、前記第２熱伝導性樹脂層と接する、請求項１２に記載の電池モジュール。

【請求項14】

電池モジュールがパックフレームに取り付けられ、
前記電池モジュールは、
第１方向に沿って積層された複数の電池セルを含む電池セル積層体；
前記電池セル積層体の下部に位置する第１ヒートシンク；
前記電池セル積層体と前記第１ヒートシンクの間に位置する第１熱伝導性樹脂層；および
前記電池セル積層体の外面を包む外装部材を含み、
前記電池セル積層体は、前記複数の電池セルのうち互いに隣り合う電池セルの間に位置する少なくとも一つの冷却ピンを含み、
前記外装部材と前記電池セル積層体の下面との間に、前記第１熱伝導性樹脂層および前記第１ヒートシンクが位置し、
前記外装部材の外面と前記パックフレームとが接する、電池パック。

【請求項15】

前記パックフレームは、少なくとも二つの前記電池モジュールが取り付けられる下部パックフレームおよび前記少なくとも二つの電池モジュールの上部を覆う上部パックフレームを含み、
前記下部パックフレームの一側面で他側面に向かって延びる複数の第１ビームを含む、請求項１４に記載の電池パック。

【請求項16】

前記電池モジュールは、前記複数の第１ビームのうち互いに隣り合う第１ビームの間に取り付けられる、請求項１５に記載の電池パック。

【請求項17】

前記下部パックフレームは、前記第１ビームに垂直な複数の第２ビームをさらに含み、
前記複数の第２ビームは、前記電池モジュールの一面と前記下部パックフレームの側面との間にそれぞれ位置する、請求項１６に記載の電池パック。

【請求項18】

前記第２ビームの一面は、前記電池モジュールの一面に突出している電極リードと接する、請求項１７に記載の電池パック。

【請求項19】

前記第２ビームの一面に、絶縁コート層が形成されている、請求項１８に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２１年１月１１日付韓国特許出願第１０－２０２１－０００３１８１号および２０２１年５月２４日付韓国特許出願第１０－２０２１－００６６４５９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それを含む電池パックに関し、より具体的には電池セルの冷却性能を向上させて、電池セル間の冷却偏差を減少させる電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。

【背景技術】

【0003】

モバイル機器に対する技術開発と需要の増加によりエネルギ源としての二次電池の需要が急激に増加している。特に、二次電池は携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギ源としても多くの関心を集めている。

【0004】

小型モバイル機器にはデバイス１台当り一つまたは複数の電池セルが使用されることに対して自動車などのように中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。

【0005】

中大型電池モジュールはできる限り小型で軽量となるように製造されることが好ましいので、高い集積度で積層されることができ、容量に対して重量が小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。一方、電池モジュールは、電池セル積層体を外部衝撃、熱または振動から保護するために、前面と後面が開放されて電池セル積層体を内部空間に収納するモジュールフレームを含むことができる。

【0006】

電池セルの温度はバッテリの出力を制限する要因の一つであることを考慮すると、電池セル内で発生する局部的な温度上昇はバッテリの出力を早期に制限する可能性が高く、これを改善する必要性がある。これと共に、最近では電池モジュールが大型化されるにつれ、モジュール内に積層される電池セルの個数が増加して、電池セル間の冷却偏差がより深化されている。

【0007】

そのため、電池セル積層体内で発生する熱に対する冷却性能を向上させて、電池セル間の冷却偏差を減少させる電池モジュールおよびそれを含む電池パックを開発する必要性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、電池セルの冷却性能を向上させて、電池セル間の冷却偏差を減少させる電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に制限されるものではなく、言及されていない課題は、本明細書および添付する図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一実施形態による電池モジュールは、第１方向に沿って積層された複数の電池セルを含む電池セル積層体；前記電池セル積層体の下部に位置する第１ヒートシンク；前記電池セル積層体と前記第１ヒートシンクの間に位置する第１熱伝導性樹脂層；および前記電池セル積層体の外面を包む外装部材を含み、前記電池セル積層体は、前記複数の電池セルのうち互いに隣り合う電池セルの間に位置する少なくとも一つの冷却ピンを含み、前記外装部材と前記電池セル積層体の下面との間に、前記第１熱伝導性樹脂層および前記第１ヒートシンクが位置する。

【0011】

前記電池モジュールの前記外装部材の外面が露出していてもよい。

【0012】

前記外装部材は、前記電池セル積層体の上下面を第２方向に加圧し、前記第２方向は、前記第１方向に垂直であり得る。

【0013】

前記第２方向は、前記複数の電池セルの幅方向であり得る。

【0014】

前記外装部材は、弾性素材からなってもよい。

【0015】

前記外装部材は、前記弾性素材のフィルムが前記電池セル積層体の外面をラップして形成され得る。

【0016】

前記外装部材は、熱収縮チューブからなり、前記熱収縮チューブの前後面が開放されていてもよい。

【0017】

前記冷却ピンの下側面は、前記第１熱伝導性樹脂層と接し得る。

【0018】

前記冷却ピンと前記電池セルとの間に、第１接着層が位置し得る。

【0019】

前記電池セル積層体の両側面に位置する圧縮パッドをさらに含み、前記外装部材と前記電池セル積層体の外側面との間に、前記圧縮パッドが位置し得る。

【0020】

前記圧縮パッドと前記電池セルとの間に、第２接着層が位置し得る。

【0021】

前記第１ヒートシンクは、冷媒が流動する冷却流路を含み、前記冷却流路と前記第１熱伝導性樹脂層とが互いに接し得る。

【0022】

前記電池セル積層体の上部に位置する第２ヒートシンクおよび前記電池セル積層体と前記第２ヒートシンクの間に位置する第２熱伝導性樹脂層をさらに含み、前記外装部材と前記電池セル積層体の上面との間に、前記第２熱伝導性樹脂層および前記第２ヒートシンクが位置し得る。

【0023】

前記冷却ピンの上側面は、前記第２熱伝導性樹脂層と接し得る。

【0024】

本発明の他の一実施形態による電池パックにおいて前記で説明した電池モジュールがパックフレームに取り付けられ、前記外装部材の外面と前記パックフレームとが接する。

【0025】

前記パックフレームは、少なくとも二つの前記電池モジュールが取り付けられる下部パックフレームおよび前記少なくとも二つの電池モジュールの上部を覆う上部パックフレームを含み、前記下部パックフレームの一側面で他側面に向かって延びる複数の第１ビームを含み得る。

【0026】

前記電池モジュールは、前記複数の第１ビームのうち互いに隣り合う第１ビームの間に取り付けられ得る。

【0027】

前記下部パックフレームは、前記第１ビームに垂直な複数の第２ビームをさらに含み、前記複数の第２ビームは、前記電池モジュールの一面と前記下部パックフレームの側面との間にそれぞれ位置し得る。

【0028】

前記第２ビームの一面は、前記電池モジュールの一面に突出している電極リードと接し得る。

【0029】

前記第２ビームの一面に、絶縁コート層が形成されていてもよい。

【発明の効果】

【0030】

実施形態によれば、本発明は、電池セル積層体の下部に熱伝導性樹脂層およびヒートシンクが位置した構造の外面を包む外装部材を含み、電池セルの冷却性能を向上させて、電池セル間の冷却偏差を減少させる電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することができる。

【0031】

本発明の効果は上述した効果に制限されるものではなく、言及されていない効果は本明細書および添付する図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一実施形態による電池モジュールの斜視図である。

【図2】図１の電池モジュールの分解斜視図である。

【図3】図１の電池モジュールに含まれた電池セル積層体の分解斜視図である。

【図4】図１の切断線Ａ－Ａに沿って切断した断面を示す図である。

【図5】図４の断面の下側部を拡大して示す図である。

【図6】図１の電池モジュールが取り付けられている電池パックの斜視図である。

【図7】図６の電池パックの分解斜視図である。

【図8】図６の上部パックフレームが除去された状態のＡ領域に対する上面図である。

【図9】本発明の他の一実施形態による電池モジュールの斜視図である。

【図10】図９の電池モジュールの分解斜視図である。

【図11】図９の切断線Ｂ－Ｂに沿って切断した断面を示す図である。

【図12】図９の電池モジュールが取り付けられている電池パックの分解斜視図である。

【図13】比較例による電池モジュールの斜視図である。

【図14】図１３の電池モジュールが取り付けられる電池パックの分解斜視図である。

【図15】図１４の電池パックの構成要素が組み立てられた状態を示す斜視図である。

【図16】図１５の切断線ａ－ａに沿って切断した断面の一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明が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。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0034】

本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。

【0035】

また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面で、説明の便宜上、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

【0036】

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0037】

また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、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。

【0038】

以下では、本発明の実施形態による電池モジュールについて説明する。ただし、ここで電池モジュールの前後面のうち前面を基準として説明するが、必ずしもこれに限定されるものではなく、後面である場合にも同一または類似の内容により説明されることができる。

【0039】

図１は本発明の一実施形態による電池モジュールの斜視図である。図２は図１の電池モジュールの分解斜視図である。

【0040】

図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、第１方向に沿って積層された複数の電池セル１１０が積層されている電池セル積層体１２０；電池セル積層体１２０の下部に位置するヒートシンク１６０；電池セル積層体１２０とヒートシンク１６０の間に位置する熱伝導性樹脂層１４０；および電池セル積層体１２０の外面を包む外装部材１５０を含む。また、電池モジュール１００は電池セル積層体１２０の前後面をカバーするセンシング部材（図示せず）を含む。

【0041】

また、熱伝導性樹脂層１４０およびヒートシンク１６０は外装部材１５０と電池セル積層体１２０の下面の間に位置する。ここで、電池セル積層体１２０の下面は熱伝導性樹脂層１４０と直接接し、かつ熱伝導性樹脂層１４０はヒートシンク１６０と接することができる。すなわち、電池セル積層体１２０で発生した熱は熱伝導性樹脂層１４０に直接伝達されることができ、伝達された熱はヒートシンク１６０に伝達されて冷却されることができる。

【0042】

そのため、電池セル１１０で発生する熱は電池セル積層体１２０の下面と直接接する熱伝導性樹脂層１４０に伝達され、ヒートシンク１６０により冷却されて、電池モジュール１００の冷却性能が向上し、電池セル１１０間の冷却偏差もまた減少することができる。また、電池モジュール１００の寿命もより改善されることができる。

【0043】

ヒートシンク１６０は冷媒が流動する冷却流路を含み、冷却流路はヒートシンク１６０の一側に形成されているアウトレット、インレット、および前記アウトレットと前記インレットを連結して冷媒が流動する経路である陥没部を含むことができる。前記アウトレットは前記冷却流路に含まれた冷媒が外部に排出されるようにし、前記インレットは前記冷却流路内に冷媒を供給することができる。

【0044】

そのため、本実施形態による電池モジュール１００はヒートシンク１６０を含んで、ヒートシンク１６０の重量を節減することができ、電池モジュール１００間の温度偏差も減少することができる。また、電池モジュール１００の構造的剛性が高くなり、後述するパックフレーム１２００，１３００内に取り付けられる前に電池モジュール１００のハンドリング機能が向上することができる。

【0045】

一例として、熱伝導性樹脂層１４０は電池セル積層体１２０の下面またはヒートシンク１６０の上面に熱伝導性樹脂が塗布されて形成されることができる。すなわち、あらかじめ塗布されている前記熱伝導性樹脂が硬化するに伴い熱伝導性樹脂層１４０が形成されることができる。そのため、熱伝導性樹脂が硬化する伴い、電池セル積層体１２０の下面とヒートシンク１６０が互いに安定して固定されることができる。

【0046】

一例として、熱伝導性樹脂層１４０は熱伝導性物質を含む熱伝達部材からなり、熱伝導性樹脂層１４０はヒートシンク１６０の上部カバーで構成されることができる。そのため、ヒートシンク１６０は冷媒が流動する前記冷却流路と熱伝導性樹脂層１４０が互いに直接接することができる。

【0047】

これにより、電池セル１１０で発生する熱は熱伝導性樹脂層１４０およびヒートシンク１６０により直接冷却され、電池モジュール１００の冷却性能がより向上し、電池セル１１０間の冷却偏差もより減少することができる。

【0048】

図５および図６を参照すると、外装部材１５０は熱伝導性樹脂層１４０およびヒートシンク１６０とともに電池セル積層体１２０の外面を包むことができる。ここで、外装部材１５０は両側面および上下面からなる部材であって、前後面が開放されている。そのため、電池セル積層体１２０は外装部材１５０により両側面および上下面が包まれ、前後面が開放されている。

【0049】

また、外装部材１５０の両側面および上下面はそれぞれ電池セル積層体の外面の大きさと対応する大きさを有することができる。一例として、外装部材１５０の両側面は電池セル積層体１２０の側面と同じ大きさを有するかそれより小さな大きさを有することができる。また、外装部材１５０の上下面は電池セル積層体１２０の上下面と同じ大きさを有するかそれより小さな大きさを有することができる。

【0050】

また、外装部材１５０は電池セル積層体１２０を一定の方向に加圧し、電池セル積層体１２０を包むことができる。すなわち、外装部材１５０は電池セル積層体１２０に含まれた電池セル１１０を電池モジュール１００内部に向かう方向に加圧することができる。より具体的には、外装部材１５０は電池セル積層体１２０を第１方向に加圧し、前記第１方向は電池モジュール１００の幅方向であり得、これは電池セル積層体１２０で複数の電池セル１１０の積層方向と同一であり得る。また、外装部材３００は電池セル積層体の上下面を第２方向に加圧し、前記第２方向は前記第１方向に垂直であり得、これは複数の電池セル１１０の幅方向と同一であり得る。

【0051】

そのため、電池セルのスウェリング現象を防止して、電池モジュールの寸法安定性を向上させることができる。また、電池セル積層体１２０が外装部材１５０に包まれる工程により、電池セル積層体１２０が同時に加圧され、別に電池セル積層体１２０を加圧する工程が必要ないので、工程および生産ラインが簡易になる。

【0052】

また、外装部材１５０は電池セル積層体１２０を包んだ状態で、外装部材１５０の外面が露出している。すなわち、後述する工程で電池モジュール１００が電池パックのパックフレーム１２００，１３００に取り付けられる場合、外装部材１５０がパックフレーム１２００，１３００と接することができる。

【0053】

一例として、外装部材１５０は弾性素材からなる。前記弾性素材はポリエチレン（ＰＥ，Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ，Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）のような物質のうち少なくともいずれか一つからなる。ここで、外装部材１５０は前記弾性素材のフィルムあるいは熱収縮チューブが前記電池セル積層体の外面をラップ（ｗｒａｐｐｉｎｇ）して形成されることができる。ここで、前記熱収縮チューブは前後面が開放されている。ただし、これに限定されるものではなく、外部衝撃を効果的に吸収しながらも、電池セル積層体１２０に含まれた電池セル１１０を十分に加圧できる弾性を有する物質であれば制限なく適用することができる。

【0054】

そのため、本実施形態で、外装部材１５０は電池セルのスウェリング現象を防止して、電池モジュールの寸法安定性を向上させることができる。これと共に、外装部材１５０自体は弾性を有しており、電池セル１１０の体積変化に応じて変形することを最小化できる利点がある。

【0055】

また、外装部材１５０の内面に電池セル積層体１２０の外面がそれぞれ付着している。ここで、外装部材１５０に含まれた弾性素材自体が接着力を有することができる。また、外装部材１５０と電池セル積層体１２０は外装部材１５０の内面と電池セル積層体１２０の外面の間の摩擦力により固定されている。

【0056】

また、外装部材１５０と電池セル積層体１２０の間に別途の接着層が形成されている。一例として、前記接着層はそれぞれテープからなるか、接着性バインダがコートされて形成される。より好ましくは、前記接着層は接着性バインダでコートされるか両面テープからなり、電池セル積層体１２０と外装部材１５０が容易に固定されることができる。ただし、これに限定されるものではなく、電池セル１１０間あるいは電池セル１１０と外装部材１５０の間を互いに固定させ得る接着性能を有する物質であれば制限なく適用することができる。そのため、電池セル積層体１２０は外装部材１５０内に安定して収容されていることができる。

【0057】

図３は図１の電池モジュールに含まれた電池セル積層体の分解斜視図である。

【0058】

図４は図１の切断線Ａ－Ａに沿って切断した断面を示す図である。

【0059】

図３および図４を参照すると、電池セル積層体１２０は第１方向に沿って積層された複数の電池セル１１０が積層されている。ここで、電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましい。電池セル１１０は電極組立体を樹脂層と金属層を含むラミネートシートのパウチケースに収納した後に前記パウチケースのシーリング部を熱融着して製造することができる。このような電池セル１１０は複数で構成されることができ、複数の電池セル１１０は相互電気的に接続されるように積層された電池セル積層体１２０を形成する。

【0060】

また、電池セル積層体１２０は複数の電池セル１１０のうち互いに隣り合う電池セルの間に位置する少なくとも一つの冷却ピン１１７を含み、冷却ピン１１７の下側面は熱伝導性樹脂層１４０と接することができる。

【0061】

ここで、電池セル１１０で発生した熱は冷却ピン１１７に直接伝達され、熱伝導性樹脂層１４０に冷却ピン１１７および／または電池セル１１０の熱が即刻に伝達されることができる。そのため、本実施形態における電池モジュール１００はより効率よく電池セル１１０で発生した熱を早く外部に伝達することができる。また、電池セル１１０の位置による冷却偏差が減少することができる。

【0062】

これと共に、冷却ピン１１７は複数の電池セル１１０のうち互いに隣り合う電池セル１１０の間に位置し、電池セル１１０の厚さ方向で発生する電池セル１１０のスウェリング現象を防止して、電池モジュール１００の寸法安定性を向上させることができる。

【0063】

また、外装部材１５０で電池セル積層体１２０の外面をラップ（ｗｒａｐｐｉｎｇ）する過程で、外装部材１５０は電池セル積層体１２０に前記第２方向である電池セル１１０の幅方向に加圧するようになる。ここで、冷却ピン１１７は電池セル積層体１２０に前記第２方向に加えられる圧力をサポートすることができ、外装部材１５０による電池セル１１０の損傷を最小化できる利点がある。すなわち、本実施形態による電池モジュール１００に含まれた電池セル１１０の幅方向で発生する損傷を防止することができる。

【0064】

また、冷却ピン１１７と互いに隣り合う電池セル１１０は外装部材１５０から加えられる面圧によって固定されることができる。そのため、冷却ピン１１７と互いに隣り合う電池セル１１０は別途の接着層がなくとも互いに安定して固定されていることができる。

【0065】

また、冷却ピン１１７と互いに隣り合う電池セル１１０の間に第１接着層がさらに含まれ得る。そのため、冷却ピン１１７の両側面は互いに隣り合う少なくとも二つの電池セル１１０の間により安定して固定されることができる。

【0066】

一例として、前記第１接着層は両面テープまたは接着剤のような接着部材によって形成されることができる。ここで、前記接着部材は熱伝導性物質を含むことがより好ましい。ただし、前記第１接着層は上述した内容に限定されず、電池セル１１０および冷却ピン１１７を互いに固定させ得る接着性能を有する物質であれば制限されない。

【0067】

そのため、本実施形態の電池モジュール１００は電池セル１１０と冷却ピン１１７の間が相互接着されることができ、電池セル積層体１２０の前記第１方向（積層方向）への剛性およびエネルギ密度が向上することができる。

【0068】

図２ないし図４を参照すると、本実施形態による電池モジュール１００は、外装部材１５０と電池セル積層体１２０の外側面の間に圧縮パッド１１５が位置することができる。ここで、圧縮パッド１１５は電池セル積層体１２０の外側面に沿って延びている。また、圧縮パッド１１５は電池セル積層体１２０の外側面に比べて同一であるか小さな大きさを有することができる。

【0069】

一例として、圧縮パッド１１５はポリウレタン素材のパッドであり得る。ただし、これに限定されるものではなく、電池セル１１０の膨張時の体積変化を吸収できるほどの素材であれば適用することが可能である。

【0070】

そのため、圧縮パッド１１５は電池セル積層体１２０に含まれた電池セル１１０で発生する膨張を容易に吸収して、外装部材１５０が電池セル積層体１２０の外面を加圧することを補助することができる。

【0071】

また、圧縮パッド１１５と電池セル１１０は外装部材１５０から加えられる面圧によって固定されることができる。そのため、圧縮パッド１１５と電池セル１１０は別途の接着層がなくとも互いに安定して固定されていることができる。

【0072】

また、圧縮パッド１１５と電池セル１１０の間に第２接着層が位置することができる。一例として、前記第２接着層は両面テープまたは接着剤のような接着部材によって形成されることができる。ただし、前記第２接着層は上述した内容に限定されず、電池セル１１０および圧縮パッド１１５を互いに固定させ得る接着性能を有する物質であれば制限されない。

【0073】

そのため、本実施形態の電池モジュール１００は電池セル１１０と圧縮パッド１１５の間が相互接着されることができ、電池セル積層体１２０の前記第１方向（積層方向）への剛性およびエネルギ密度がより向上することができる。

【0074】

図５は図４の断面の下側部を拡大して示す図である。

【0075】

図４および図５を参照すると、本実施形態による電池モジュール１００は、電池セル１１０で発生した熱が電池セル１１０の下部と接する熱伝導性樹脂層１４０に直接伝達されることができる。また、熱伝導性樹脂層１４０に伝達された熱は熱伝導性樹脂層１４０の下部と接するヒートシンク１６０に直接伝達されることができ、ヒートシンク１６０に伝達された熱は外部に伝達されることができる。そのため、本実施形態による電池モジュール１００は、従来に比べて熱伝達経路が縮小され、外装部材１５０が熱伝達経路に含まれず冷却性能が向上することができる。

【0076】

これと共に、本実施形態における電池モジュール１００は、電池セル１１０内に冷却ピン１１７が位置し、電池セル１１０で発生した熱が電池セル１１０の一面と接する冷却ピン１７０に伝達されるが、熱伝導性樹脂層１４０に伝達されることができる。そのため、本実施形態による電池モジュール１００は、より効率よく電池セル１１０で発生した熱を早く外部に伝達することができ、冷却性能がより向上することができる。

【0077】

図６は本発明の一実施形態による電池パックの斜視図である。図７は図６の電池パックの分解斜視図である。

【0078】

図６および図７を参照すると、本発明の他の一実施形態による電池パック１０００は前記で説明した電池モジュール１００を含む。一方、電池モジュール１００は一つまたはそれ以上がパックフレーム１２００，１３００内にパッケージングされ、電池パック１０００を形成することができる。

【0079】

より具体的には、本実施形態の電池パック１０００は、電池モジュール１００がパックフレーム１２００，１３００に取り付けられ、外装部材１５０の外面とパックフレーム１２００，１３００が接する。ここで、パックフレーム１２００，１３００は少なくとも二つの電池モジュール１００が取り付けられる下部パックフレーム１２００および少なくとも二つの電池モジュール１００の上部を覆う上部パックフレーム１２００を含む。

【0080】

そのため、本実施形態の電池パック１０００は、別途の熱伝導性樹脂層およびヒートシンクが含まれていないので、電池パック１０００の重量を節減することができる。また、電池パック１０００に含まれた電池モジュール１００は個別に冷却システムが行われることができ、温度分散が集約化できる利点がある。

【0081】

図８は図６の上部パックフレームが除去された状態のＡ領域に対する上面図である。

【0082】

図８を参照すると、本発明の他の実施形態による電池パック１０００は、下部パックフレーム１３００の一側面で他側面に向かって延びる複数の第１ビーム１３１０を含むことができる。また、下部パックフレーム１３００に取り付けられる電池モジュール１００は複数の第１ビーム１３１０のうち互いに隣り合う第１ビーム１３１０の間に取り付けられる。この時、電池モジュール１００は下部パックフレーム１３００で電池モジュール１００の両側面が第１ビーム１３１０と接することができる。

【0083】

そのため、本実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００の両側面を第１ビーム１３１０により電池モジュール１００の幅方向に発生する電池セルのスウェリング現象を防止して、電池モジュールの寸法安定性を向上させることができる。

【0084】

また、下部パックフレーム１３００は第１ビーム１３１０に垂直な複数の第２ビーム１３５０をさらに含み、複数の第２ビーム１３５０は電池モジュール１００の一面と下部パックフレーム１３００の側面の間にそれぞれ位置することができる。ここで、第２ビーム１３５０は電池モジュール１００の一面と下部パックフレーム１３００の側面の間の距離ｄより小さいか、これと同一であり得る。ここで、第２ビーム１３５０と隣接する電池モジュール１００の一面はヒートシンク１６０の前記インレットおよび前記アウトレットが突出している面の反対面であり得る。

【0085】

また、第２ビーム１３５０の一面は電池モジュール１００の一面に突出している電極リードと接することができる。

【0086】

一例として、第２ビーム１３５０は絶縁性材質からなるが、所定の剛性を有するプラスチック素材であり得る。

【0087】

他の例として、第２ビーム１３５０は第１ビーム１３１０と同じ素材であるが、第２ビーム１３５０の一面に絶縁コート層が形成されていてもよい。ここで、前記絶縁コート層は絶縁性物質を第２ビーム１３５０の少なくとも一面に粉体塗装（Ｐｏｗｄｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ）して形成されることができる。ただし、前記絶縁コート層のコーティング方式はこれに限定されず、多様な方式が適用されることができる。また、前記絶縁性物質はゴムやウレタンフォームのような物質からなる。ただし、前記絶縁性物質はこれに限定されず、所定の絶縁性を有する物質であれば適用することができる。

【0088】

そのため、本実施形態による電池パック１０００は、第２ビーム１３５０により電池モジュール１００の電極リードに対する外部絶縁が行われることができる。すなわち、電池モジュール１００は電池セル積層体の前後面に結合される別途のエンドプレートがなくとも、第２ビーム１３５０により前記電極リードが十分に外部から絶縁されることができる。

【0089】

そのため、電池モジュール１００はエンドプレートを省略することができ、外装部材１５０の組み立ての際にエンドプレートと電極リードの間に発生する損傷を防止することができる。すなわち、本実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００に含まれた電池セル１１０の長手方向で発生する損傷を防止することができる。

【0090】

以下では、本発明の他の一実施形態による電池モジュールおよびそれを含む電池パックについて説明する。

【0091】

図９は本発明の他の一実施形態による電池モジュールの斜視図である。図１０は図９の電池モジュールの分解斜視図である。図１１は図９の切断線Ｂ－Ｂに沿って切断した断面を示す図である。

【0092】

図９ないし図１１を参照すると、本発明の他の一実施形態による電池モジュール２００は、第１方向に沿って積層された複数の電池セル２１０が積層されている電池セル積層体２２０；電池セル積層体２２０の上部および下部にそれぞれ位置するヒートシンク２６０；電池セル積層体２２０とヒートシンク２６０の間にそれぞれ位置する熱伝導性樹脂層２４０；および電池セル積層体２２０の外面を包む外装部材２５０を含む。また、電池モジュール２００は電池セル積層体２２０の前後面をカバーするセンシング部材（図示せず）を含む。

【0093】

ここで、電池モジュール２００の各構成要素は図１ないし図８のように上述した電池モジュール１００と同様に説明されることができ、ヒートシンク２６０および熱伝導性樹脂層２４０についてのみ追加して説明する。

【0094】

本実施形態の電池モジュール２００で、ヒートシンク２６０は第１ヒートシンク２６１および第２ヒートシンク２６５を含むことができる。ここで、第１ヒートシンク２６１は電池セル積層体２２０の上部に位置することができ、第２ヒートシンク２６５は電池セル積層体２２０の下部に位置することができる。

【0095】

そのため、本実施形態による電池モジュール２００は、電池セル積層体２２０の下部だけでなく電池セル積層体２２０の上部にもヒートシンク２６０が位置して、電池モジュール２００の冷却性能がより向上することができ、電池モジュール２００間の温度偏差もまた、より減少することができる。

【0096】

また、本実施形態の電池モジュール２００で、熱伝導性樹脂層２４０は第１熱伝導性樹脂層２４１および第２熱伝導性樹脂層２４５を含むことができる。ここで、第１熱伝導性樹脂層２４１は第１ヒートシンク２６１と電池セル積層体１２０の上部の間に位置することができ、第２熱伝導性樹脂層２４５は第２ヒートシンク２６５は電池セル積層体１２０の下部に位置することができる。

【0097】

すなわち、本実施形態の電池モジュール２００で、電池セル積層体２２０で発生した熱は第１熱伝導性樹脂層２４１および第１ヒートシンク２６１に伝達されて冷却されることができ、第２熱伝導性樹脂層２４５および第２ヒートシンク２６５に伝達されて冷却されることができる。言い換えると、電池セル積層体２２０で発生した熱は第１熱伝導性樹脂層２４１および第１ヒートシンク２６１により上部方向に冷却されることができ、第２熱伝導性樹脂層２４５および第２ヒートシンク２６５により下部方向に冷却されることができる。

【0098】

そのため、本実施形態によれば、電池セル１１０で発生する熱は電池セル積層体１２０の上下部方向に冷却され、電池モジュール１００の冷却性能がより向上して、電池セル１１０間の冷却偏差もまた、より減少することができる。また、電池モジュール１００の寿命もより改善されることができる。

【0099】

図１２は図９の電池モジュールが取り付けられている電池パックの分解斜視図である。

【0100】

図１２を参照すると、本発明の他の一実施形態による電池パック２０００は前記で説明した電池モジュール２００を含み、電池モジュール２００は一つまたはそれ以上がパックフレーム２２００，２３００内にパッケージングされ、電池パック２０００を形成することができる。ただし、本実施形態の場合、電池モジュール２００が取り付けられるもの以外の他の部分は図６ないし図８のように上述した電池パック１０００と同様に説明されることができる。

【0101】

図１３は比較例による電池モジュールの斜視図である。図１４は図１３の電池モジュールが取り付けられる電池パックの分解斜視図である。図１５は図１４の電池パックの構成要素が組み立てられた状態を示す斜視図である。

【0102】

図１３を参照すると、比較例による電池モジュール１０は複数の電池セルが一方向に積層された積層されている電池セル積層体１２、および電池セル積層体１２を収容する外装部材１５を含む。ここで、外装部材１５は前後面が開放されており、外装部材１５に収容された電池セル積層体１２の前後面が開放されている。

【0103】

図１４および図１５を参照すると、電池モジュール１０はパックフレーム部材２１に取り付けられる。ここで、パックフレーム部材２１は上部パックフレーム２２と上面が開放されている下部パックフレーム２３を含み、下部パックフレーム２３上には熱伝導性樹脂層２４およびヒートシンク２６が付着している。また、電池モジュール１０は熱伝導性樹脂層２４上に取り付けられる。

【0104】

図１６は図１５の切断線Ａ－Ａに沿って切断した断面の一部を示す図である。

【0105】

図１６を参照すると、従来の電池モジュール１０は電池セル積層体１２と熱伝導性樹脂層２４の間に外装部材１５が位置する。すなわち、電池モジュール１０は熱伝導性樹脂層２４およびヒートシンク２６を介して電池セル積層体１２の下部を間接的に冷却する構造であり、電池セルで発生した熱は外装部材１５を経て熱伝導性樹脂層１４、そしてヒートシンク２６に流れる構造である。ここで、比較例による電池モジュール１０は、外装部材１５と電池セル積層体１２の間あるいは外装部材１５と熱伝導性樹脂層２４の間に形成される空気層により熱伝達が阻害される問題がある。

【0106】

これとは異なり、図１ないし図１２を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００，２００は電池セル１１０，２１０で発生する熱が電池セル積層体１２０，２２０の下面または上面と直接接する熱伝導性樹脂層１４０，２４０に伝達され、ヒートシンク１６０，２６０により冷却されて、電池モジュール１００，２００の冷却性能が向上し、電池セル１１０，２１０間の冷却偏差もまた減少することができる。また、電池モジュール１００，２００の寿命もより改善されることができる。

【0107】

前述した電池モジュールおよびそれを含む電池パックは多様なデバイスに適用することができる。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用できるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールおよびそれを含む電池パックを使用できる多様なデバイスに適用することが可能であり、これもまた本発明の権利範囲に属する。

【0108】

以上、本発明の好ましい実施形態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、次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】

【0109】

１００，２００ 電池モジュール
１１０，２１０ 電池セル
１１５，２１５ 圧縮パッド
１１７，２１７ 冷却ピン
１２０，２２０ 電池セル積層体
１４０，２４０ 熱伝導性樹脂層
１６０，２６０ ヒートシンク
１０００，２０００ 電池パック
１２００，２２００ 上部パックフレーム
１３００，２３００ 下部パックフレーム
１３１０，２３１０ 第１ビーム
１３５０，２３５０ 第２ビーム

【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】