特許 7528251 バッテリーモジュール、バッテリーパック及びそれを含む自動車

(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】バッテリーモジュール、バッテリーパック及びそれを含む自動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240729BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/383 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20240729BHJP

   H01M 50/249 20210101ALN20240729BHJP

   H01M 50/548 20210101ALN20240729BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401F

H01M50/213

H01M50/342 101

H01M50/383

H01M50/503

H01M50/505

H01M50/249

H01M50/548 201

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022563196

(86)(22)【出願日】2021-09-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-30

(86)【国際出願番号】 KR2021012241

(87)【国際公開番号】W WO2022060002

(87)【国際公開日】2022-03-24

【審査請求日】2022-10-18

(31)【優先権主張番号】10-2020-0121768

(32)【優先日】2020-09-21

(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】ヒョン－チョル・ユン

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－サン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－ス・ソン

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０６４０９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１９７４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１３２６４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０３８１８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０７２０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８４６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０１８２８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／００３２９０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ ５０／２１３

Ｈ０１Ｍ ５０／５０２ － ５２６

Ｈ０１Ｍ ５０／３１７ － ３６７

Ｈ０１Ｍ ５０／３８３

Ｈ０１Ｍ ５０／２４９

Ｈ０１Ｍ ５０／５４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルであって、各々が上部及び下部に各々形成された電極端子を備えた複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを内部に収容するモジュールケースであって、前記電池セルの上部または下部を露出するように構成された複数の露出口が備えられたモジュールケースと、
前記モジュールケースの上部及び下部のいずれか一つ以上に位置し、プレート状であり、各々が前記露出口の大きさよりも小さい大きさを有する通気口を備えた、スクリーン部材と、
を含み、
前記電池セルのベントユニット、前記モジュールケースの露出口、及び前記スクリーン部材の通気口は、同一の直線上に位置しており、
前記スクリーン部材と前記モジュールケースとの間に介在されるとともに、電気伝導性を有する接続プレートをさらに含み、前記接続プレートは、
水平方向へ延びたプレート状である本体部と、
前記電極端子と接触するように前記本体部から延びた接続部と、
前記本体部の一部が開口されて形成され、前記開口の内部に前記接続部が位置するように構成された接続口と、
を備え、
前記モジュールケースは、
前記複数の露出口の各々の周縁から前記接続プレートに向かって突出し、中空が形成され、上端が開放された形態を有する、複数のカバー部が備えられることを特徴とする、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記通気口は、前記露出口と対面する領域に二つ以上が備えら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】

前記通気口は、外側方向へ進むにつれて直径が次第に小さくなるように構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4】

前記通気口は、前記スクリーン部材がジグザグに貫通した形態を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記接続プレートは、
前記接続口の一部を遮るように前記接続口の周縁から水平方向へ突出して延びた延長部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記カバー部は、
前記接続プレートの接続口の一部を遮るように開放端から水平方向へ折り曲げられて延びた折曲パーツを有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを一つ以上含むことを特徴とする、バッテリーパック。

【請求項8】

請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを一つ以上含むことを特徴とする、自動車。

【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、バッテリーパック及びそれを含む自動車に関し、より詳しくは、火事や爆発に対する安全性を向上させたバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

【0002】

本出願は、２０２０年９月２１日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１２１７６８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】

最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。

【0004】

現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

【0005】

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各々正極活物質と負極活物質に用いる。また、リチウム二次電池は、正極活物質と負極活物質が各々塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、このような電極組立体を電解液と共に封止収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。

【0006】

そして、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池に分けられる。

【0007】

特に、最近、電気自動車などに適用される大容量のバッテリーモジュールの需要が増加しつつある。このような大容量のバッテリーモジュールは複数の電池セルを備えており、複数の電池セルの一部に火事や爆発が発生する場合、高温の電極組立体の破片、火炎及び高温のガスが排出され、隣接する他の電池セルの温度を上昇させることがあった。これによって、隣接する他の電池セルへ熱暴走、火事などが伝播されて二次爆発につながり、その被害が加重されるという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、火事や爆発に対する安全性を高めたバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車を提供することを目的とする。

【0009】

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の課題を解決するための本発明によるバッテリーモジュールは、
複数の電池セルであって、各々が上部及び下部に各々形成された電極端子を備えた複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを内部に収容するモジュールケースであって、前記電池セルの上部または下部を露出するように構成された複数の露出口が備えられたモジュールケースと、
前記モジュールケースの上部及び下部のいずれか一つ以上に位置し、プレート状であり、各々が前記露出口の大きさよりも小さい大きさを有する通気口を備えた、スクリーン部材と、を含む。

【0011】

また、前記通気口は、前記露出口と対面する領域に二つ以上が備えられ得る。

【0012】

そして、前記通気口は、外側方向へ進むにつれて直径が次第に小さくなるように構成され得る。

【0013】

また、前記通気口は、前記スクリーン部材がジグザグに貫通した形態を有し得る。

【0014】

さらに、前記スクリーン部材と前記モジュールケースとの間に介在されるとともに、電気伝導性を有する接続プレートをさらに含み、接続プレートは、水平方向へ延びたプレート状である本体部と、前記電極端子と接触するように前記本体部から延びた接続部と、前記本体部の一部が開口されて形成され、開口の内部に前記接続部が位置するように構成された接続口と、を備え得る。

【0015】

そして、前記接続プレートは、前記接続口の一部を遮るように前記接続口の周縁から水平方向へ突出して延びた延長部が備えられ得る。

【0016】

さらに、前記モジュールケースは、前記複数の露出口の各々の周縁から前記接続プレートに向かって突出し、中空が形成され、上端が開放された形態を有する複数のカバー部が備えられ得る。

【0017】

また、前記カバー部は、前記接続プレートの接続口の一部を遮るように開放端から水平方向へ折り曲げられて延びた折曲パーツを有し得る。

【0018】

なお、上記の課題を解決するための本発明によるバッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールを一つ以上含む。

【0019】

また、上記の課題を解決するための本発明による自動車は、前記バッテリーモジュールを一つ以上含む。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一面によると、本発明のバッテリーモジュールは、スクリーン部材を備える。このような構造は、電池セルの発火時に発生するガス及び火炎の噴出機能は維持しながらも、爆発が発生した電池セルへ高温の活物質が吐出されても隣接する電池セルへ移されることを抑制することができる。これによって、複数の電池セルのうちのいずれか一つの電池セルに異常挙動（電気短絡、熱暴走など）が発生することで爆発によって内部物質が外部へ噴出される場合、露出口からガス及び火炎は噴出されるが、スクリーン部材によって高温の活物質の移動は抑制されるため、隣接する他の露出口から隣接する他の電池セルへの内部物質の移動を阻むことができる。即ち、スクリーン部材は、通気口が露出口より小さく形成されることで、露出口から噴出する高温のガスは通気口を通過するが、噴出した電極組立体の破片は通気口を通過しないようにすることができる。これによって、本発明は、熱暴走、火事や爆発などが他の電池セルへ伝播されるような連鎖発火を防止することができるので、安全性を大幅向上させることができる。

【0021】

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例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】

【0022】

【図1】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斜視図である。

【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分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの電池セルを概略的に示した断面図である。

【図4】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのスクリーン部材を概略的に示した平面図である。

【図5】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールのスクリーン部材を概略的に示した部分断面図である。

【図6】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールのスクリーン部材を概略的に示した部分断面図である。

【図7】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの接続プレートを概略的に示した部分斜視図である。

【図8】図１のＣ－Ｃ’の線に沿って切断した一部を概略的に示した部分断面図である。

【図9】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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、本明細書及び特許請求の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。

【0024】

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。

【0025】

図１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斜視図である。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分解斜視図である。そして、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの電池セルを概略的に示した断面図である。

【0026】

図１～図３を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１００は、複数の電池セル１１０、モジュールケース１３０、及びスクリーン部材１４０を含む。

【0027】

具体的には、前記電池セル１１０は、電極組立体１１６と、電池缶１１２と、キャップ組立体１１３と、を備え得る。一例として、前記電池セル１１０は、円筒型電池セルであり得る。また、前記電池セル１１０は、上部及び下部に各々電極端子１１１が位置し得る。複数の電池セル１１０は、金属素材を備えた接続プレート１２０によって電気的に接続され得る。前記複数の電池セル１１０は、前記接続プレート１２０を介して電気的に直列、または並列、または、直列及び並列に接続され得る。

【0028】

前記電極組立体１１６は、正極板と負極板との間にセパレーターが介在された状態で巻き取られた構造を有することができ、正極板には正極タブ１１４が取り付けられてキャップ組立体１１３に接続され、負極板には負極タブ１１５が取り付けられて電池缶１１２の下端に接続され得る。

【0029】

前記電池缶１１２は、内部に空間が形成され、電極組立体１１６を収納し得る。特に、前記電池缶１１２は円筒状であって、上端が開放された形態で構成され得る。また、前記電池缶１１２は、剛性などの確保のためにスチールやアルミニウムのような金属材質から構成され得る。そして、前記電池缶１１２は、下端に負極タブが取り付けられ、電池缶１１２の下部は勿論であり、電池缶１１２そのものが負極端子として機能できる。

【0030】

前記キャップ組立体１１３は、電池缶１１２の上端の開放部に結合し、電池缶１１２の開放端を密閉し得る。このようなキャップ組立体１１３は、電池缶１１２の形態に応じて円形または角形などの形態を有し、上キャップＣ１、ベントユニットＣ２及びガスケットＣ３などの下位構成を含み得る。

【0031】

ここで、上キャップＣ１は、キャップ組立体１１３の最上部に位置し、上方へ突出した形態で構成され得る。特に、上キャップＣ１は、電池セル１１０において正極端子として機能し得る。これによって、上キャップＣ１は、外部装置、例えば、接続プレート１２０などを介して他の電池セル１１０や充電装置と電気的に接続され得る。このような上キャップＣ１は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムのような金属材質から形成され得る。このような上キャップＣ１は、電池セル１１０に爆発や火事が発生する場合、少なくとも一部が破れるか、または電池缶１１２から外部へ脱離され、電池缶１１２が開放され得る。

【0032】

また、前記ベントユニットＣ２は、電池セル１１０の内圧、即ち、電池缶１１２の内圧が所定の水準以上に増加する場合、前記ベントユニットＣ２の形態が変形（破断）され、電池缶１１２の内部のガスを上キャップＣ１の開口Ｄから外部へ排出するように構成され得る。ここで、前記内圧の所定の水準は、５気圧～１０気圧であり得る。この際、前記電池セル１１０は、異常挙動によって爆発する場合、前記電池缶１１２からキャップ組立体１１３が脱離し得る。また、前記電池セル１１０は、ガス爆発時、内部に発生したガスと電極組立体１１６の破片が外部へ噴出され得る。

【0033】

さらに、前記ガスケットＣ３は、上キャップＣ１及びベントユニットＣ２の縁端部分が電池缶１１２と絶縁されるように電気絶縁性を有する材質からなり得る。

【0034】

一方、前記キャップ組立体１１３は、電流遮断部材Ｃ４をさらに含み得る。前記電流遮断部材Ｃ４は、ＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれ、ガス発生によって電池の内圧が増加してベントユニットＣ２の形状が逆転されると、ベントユニットＣ２と電流遮断部材Ｃ４との接触が切れるか、または電流遮断部材Ｃ４が破損することで、ベントユニットＣ２と電極組立体１１６との電気的接続が遮断され得る。

【0035】

このような電池セル１１０の構成は、本発明の出願時点における当業者にとって公知であるので、本明細書では詳細な説明は省略する。また、図３に円筒型電池セル１１０の一例を示したが、本発明によるバッテリーモジュール１００は、特定の形態の電池セル１１０の構成に限定されない。即ち、本発明の出願時点における公知の多様な形態の電池セルが本発明によるバッテリーモジュール１００に採用され得る。

【0036】

また、前記モジュールケース１３０は、前記複数の電池セル１１０を内部に収容するように構成され得る。前記モジュールケース１３０は、上部フレーム１３３及び下部フレーム１３４を備え得る。前記上部フレーム１３３及び下部フレーム１３４には各々、前記複数の電池セル１１０の一部が挿入されるように構成された複数の中空１３５が備えられ得る。

【0037】

さらに、前記モジュールケース１３０は、複数の露出口１３１が備えられ得る。前記複数の露出口１３１は各々、複数の電池セル１１０の上部及び下部を各々外部に露出するように前記モジュールケース１３０の一部が穿孔されて形成され得る。例えば、図２に示したように、前記複数の電池セル１１０の上部及び下部に各々備えられた電極端子１１１が外部に露出するように、前記上部フレーム１３３の上面及び前記下部フレーム１３４の下面に各々複数の露出口１３１が備えられ得る。前記露出口１３１は、前記電池セル１１０のベントユニットＣ２に対応する位置に形成され得る。例えば、図３の電池セル１１０においては、ベントユニットＣ２が電池セル１１０の上端部に位置しているので、前記露出口１３１は、電池セル１１０の上端部側に備えられ得る。より具体的には、前記露出口１３１は、前記ベントユニトＣ２から排出されたガスが電池缶１１２の外部へ排出される上キャップＣ１の開口Ｄと隣接する位置に備えられ得る。

【0038】

望ましくは、前記露出口１３１は、前記電池缶１１２の開口Ｄを全てカバー可能な大きさに形成され得る。例えば、図３を参照して説明すると、前記電池缶１１２の上キャップＣ１には、リング状の開口Ｄが備えられ得る。この際、前記露出口１３１の直径が、リング状の前記開口Ｄの直径よりも大きいか、または同一に構成され得る。

【0039】

そして、前記スクリーン部材１４０は、前記モジュールケース１３０の上部及び下部のいずれか一つ以上に位置し得る。例えば、図１に示したように、二つのスクリーン部材１４０は各々、前記モジュールケース１３０の上部及び下部に位置し得る。前記スクリーン部材１４０は、電気絶縁性でありながらも熱伝導率の高い素材を備え得る。例えば、前記スクリーン部材１４０は、シリコーン樹脂を備え得る。

【0040】

前記スクリーン部材１４０は、全体的にプレート状であり得る。例えば、前記スクリーン部材１４０は、前記モジュールケース１３０の複数の露出口１３１が形成された部分をカバーするように水平方向へ延びたプレート状であり得る。前記スクリーン部材１４０は、各々が前記露出口１３１の大きさよりも小さい大きさを有する通気口１４１を備え得る。前記通気口１４１は、例えば、前記露出口１３１の大きさを基準にして１０％～８０％の大きさを有し得る。また、前記通気口１４１は、前記電池セル１１０が爆発によって特定の一部分が開放されるように構成される場合、前記開放された一部分の開口の大きさよりも小さい大きさを有するように構成され得る。

【0041】

したがって、本発明のこのような構成によると、本発明によるバッテリーモジュール１００は、スクリーン部材１４０を備える。このような構造は、電池セルの発火時に発生するガス及び火炎の噴出機能、即ち、ベンティングは維持しながらも、爆発が発生した電池セルから吐出される高温の活物質が隣接する電池セルへ移動することを物理的に遮断できる。これによって、前記複数の電池セル１１０のうちいずれか一つの電池セル１１０に異常挙動が発生することで爆発によって内部物質が外部へ噴出される場合、露出口１３１からガス及び火炎は噴出されるが、スクリーン部材１４０によって高温の活物質の移動は抑制されるので、噴出された内部物質が、隣接する他の露出口１３１から隣接する他の電池セル１１０へ移動することを阻むことができる。即ち、前記スクリーン部材１４０は、前記通気口１４１が前記露出口１３１よりも小さく形成されることで、前記露出口１３１から噴出する高温のガスは、前記通気口１４１を通過させるが、噴出した電極組立体の破片は、前記通気口１４１を通過しないように阻むことができる。これによって、本発明は、熱暴走、火事や爆発などが他の電池セル１１０へ伝播されるような連鎖放火を防止することができ、安全性を大幅向上させることができる。

【0042】

図４は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのスクリーン部材を概略的に示した平面図である。

【0043】

図２と共に図４を参照すると、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１００のスクリーン部材１４０は、前記通気口１４１が前記露出口１３１と対面する領域Ａに二つ以上が備えられ得る。例えば、図４に示したように、前記スクリーン部材１４０は、６個の露出口１３１と対面する６箇所の領域Ａを有し得る。この際、前記スクリーン部材１４０の６個の露出口１３１と対面する６箇所の領域Ａに各々、約６個の通気口１４１が位置し得る。

【0044】

したがって、本発明のこのような構成によると、本発明のスクリーン部材１４０は、露出口１３１と対応する位置に二つ以上の通気口１４１を備えることで、前記電池セル１１０の爆発時、噴出されたガスは効果的に排出し、それに伴う電極組立体の破片は、前記通気口１４１を通過しないようにスクリーンできる。即ち、前記複数の通気口１４１の一部は、前記電池セル１１０の爆発時、前記電池セル１１０に生成された開口と対面しないように離隔した位置に形成されることで、飛散する固体物質が前記通気口１４１を通過しないように阻むことができる。

【0045】

図５は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールのスクリーン部材を概略的に示した部分断面図である。

【0046】

図２と共に図５を参照すると、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュール１００のスクリーン部材１４０は、前記通気口１４１が外側方向（電池セル１１０から遠ざかる方向、本実施例においては上方）へ進むにつれ、直径が次第に小さくなるように構成され得る。即ち、前記通気口１４１の内面にテーパー構造Ｋが備えられ得る。例えば、図５に示したように、前記電池セル１１０に近い前記通気口１４１の内側の入口は、外側の出口よりも大きくてもよい。さらに、前記通気口１４１は、内側入口から前記外側出口まで開口の直径の中心に向かって傾斜した内面を有し得る。

【0047】

したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、外側方向へ進むほど直径が次第に小さくなるように構成されることで、前記電池セル１１０の爆発時、噴出したガスＧは効果的に排出すると共に、それに伴う電極組立体の破片は前記通気口１４１の傾斜内面によって遮られて通過しないようにすることができる。即ち、前記通気口１４１の外側方向へ進むにつれて直径が次第に小さくなるテーパー構造Ｋの内面を有する場合、前記電極組立体の破片をスクリーンする面積がより増加することで、さらに効果的に飛散する固体物質が前記通気口１４１を通過しにくくすることができる。

【0048】

図６は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールのスクリーン部材を概略的に示した部分断面図である。

【0049】

図２と共に図６を参照すると、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュール１００のスクリーン部材１４０は、前記通気口１４１が前記スクリーン部材１４０の厚さ方向に沿って前記スクリーン部材１４０をジグザグに貫通する形態を有し得る。例えば、前記通気口１４１は、電池セル１１０に近く形成された入口から一側方向へ傾いて貫通し、さらに他側方向へ転換して貫通した形態を有し得る。

【0050】

したがって、本発明のこのような構成によると、本発明のスクリーン部材１４０は、ジグザグ形態の通気口１４１を備えることで、前記電池セル１１０の爆発時、噴出したガスは前記通気口１４１を通過するが、それに伴う電極組立体の破片は、前記通気口１４１の傾斜内面によって遮られて通過しないようにすることができる。これによって、本発明は、前記電池セル１１０の爆発によって隣接する他の電池セル１１０へ高温の電極組立体の破片が移動しなくなり、破片による熱暴走や火事の発生を防止することができる。

【0051】

一方、図２をさらに参照すると、本発明のバッテリーモジュール１００は、接続プレート１２０をさらに含み得る。前記接続プレート１２０は、前記スクリーン部材１４０と前記モジュールケース１３０との間に介在され得る。前記接続プレート１２０は、電気伝導性を有し得る。例えば、前記接続プレート１２０は、アルミニウム、銅、ニッケルなどの金属を備え得る。

【0052】

また、前記接続プレート１２０は、本体部１２１と、接続部１２２と、接続口１２３と、を備え得る。前記本体部１２１は、水平方向へ延びたプレート形状であり得る。前記本体部１２１は、前記モジュールケース１３０の上部または下部に搭載され得る。例えば、図２に示したように、二枚の接続プレート１２０は各々、前記モジュールケース１３０の上部及び下部に搭載され得る。

【0053】

さらに、前記接続部１２２は、前記電極端子１１１と接触するように前記本体部１２１から延びて形成され得る。例えば、図２に示したように、前記接続部１２２は、前記本体部１２１から突出して二本に分かれて延びた分枝構造を有し得る。前記接続部１２２は、前記電極端子１１１と溶接され得る。この際、溶接方法は、例えば、抵抗溶接を用い得る。

【0054】

そして、前記接続口１２３は、前記本体部１２１の一部が開口されて形成され、開口の内部に前記接続部１２２が位置するように構成され得る。前記接続口１２３は、ほぼ円形態であり得る。前記接続口１２３は、前記モジュールケース１３０の露出口１３１と対面するように構成され得る。

【0055】

図７は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの接続プレートを概略的に示した部分斜視図である。

【0056】

図７を参照すると、前記接続プレート１２０は、前記接続口１２３の一部を遮るように構成された延長部１２４を備え得る。前記延長部１２４は、前記接続口１２３の周縁から水平方向へ突出して延びた形態を有し得る。前記延長部１２４は、前記接続口１２３の周縁から前記接続部１２２に向かって突出した部分であり得る。例えば、図７に示したように、前記接続プレート１２０は、５個の延長部１２４が前記接続口１２３の周縁から前記接続部１２２に向かって突出した形態で備えられ得る。

【0057】

図８は、図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断された一部を概略的に示した部分断面図である。

【0058】

図１及び図２と共に図８をさらに参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１００は、前記モジュールケース１３０の上面または下面に複数のカバー部１３２が備えられ得る。前記複数のカバー部１３２は、前記複数の露出口１３１の各々の周縁から前記接続プレート１２０に向かって突出したリブ形状であり得る。前記カバー部１３２には、上下方向へ貫通した中空が形成され得る。前記モジュールケース１３０の上面に形成された前記カバー部１３２は、上端が開放された形態であり得る。例えば、図２に示したように、前記モジュールケース１３０は、６個の露出口１３１をカバーするように前記モジュールケース１３０の上面から前記接合プレートに向かって突出した形態の６個のカバー部１３２が備えられ得る。

【0059】

また、前記接続プレート１２０は、前記カバー部１３２の上端部の上に搭載され得る。即ち、前記カバー部１３２の上端部は、前記接続プレート１２０の下面と接触し得る。また、前記スクリーン部材１４０は、前記接続プレート１２０の上面に搭載され得る。前記露出口１３１と前記接続口１２３と前記通気口１４１とは互いに連通するように構成され得る。最終的に、前記電池セル１１０のベントユニットＣ２、前記上キャップＣ１の開口Ｄ、前記露出口１３１、及び前記通気口１４１は全て、ほぼ同一線上に位置し得る。これによって、ガスの排出経路が最小化され、ガスが電池セル１１０の外部へ容易に排出可能になる。前記上部フレーム１３３の上面と前記接続プレート１２０との間の空間は、電池セル１１０の前方のベンティング空間の役割を果たし得る。

【0060】

さらに、前記カバー部１３２は、前記電池セル１１０に異常挙動が発生することで爆発によって内部物質が外部へ噴出される場合、隣接する他の露出口１３１から隣接する他の電池セル１１０へ内部物質が移動しないように構成され得る。前記カバー部１３２は、前記露出口１３１を囲む円筒状であり得る。

【0061】

したがって、本発明のこのような構成によると、本発明によるバッテリーモジュール１００に含まれるモジュールケース１３０が露出口１３１の周縁部から接続プレート１２０に向かって突出したカバー部１３２を備える。このような構造は、電池セルの発火時に発生するガス及び火炎の噴出機能、即ち、ベンティングは維持しながらも、爆発が発生した電池セルから吐出される高温の活物質が、隣接する電池セルへ移動することを物理的に遮断できる。これによって、前記電池セル１１０に異常挙動が発生することで爆発によって内部物質が外部へ噴出される場合、露出口１３１からガス及び火炎は噴出されるが、カバー部１３２によって高温の活物質の移動は抑制されるので、隣接する他の露出口１３１から隣接する他の電池セル１１０へ内部物質が移動しないように阻むことができるため、熱暴走や、火事及び爆発などが他の電池セル１１０へ伝播されるような連鎖発火を防止することができる。これによって、本発明は、安全性を大幅向上させることができる。

【0062】

本発明は、前記カバー部１３２の上端部が前記接続プレート１２０の下面と接触することで、前記複数の電池セル１１０のうち一部に爆発が発生しても、前記接続プレート１２０と前記モジュールケース１３０との間の空間に沿って、高温の活物質、ガス及び火炎などが隣接する電池セル１１０へ移動することを阻むことができる。前記上部フレーム１３３の上面と前記接続プレート１２０との間の空間は、前方のベンティング空間の役割を果たし、前記カバー部１３２は、このようなベンティング空間を電池セル１１０の上方に維持し、電池セル１１０の側面においては電池セル１１０が各々独立されるようにする。これによって、前記カバー部１３２は、発火時に発生するガス及び火炎の噴出機能は維持しながら、高温の活物質が吐出して隣接する電池セル１１０へ移動することは抑制できる。前記カバー部１３２は、活物質の飛散を抑制するように、各電池セル１１０毎の孤立した器具構造を構成する。これによって、連鎖発火を抑制することができるので、本発明のバッテリーモジュール１００の安全性を大幅向上させることができる。

【0063】

図９は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部を概略的に示した部分垂直断面図である。

【0064】

図９を参照すると、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュール１００は、図８のカバー部と比較する場合、前記カバー部１３２が折曲パーツ１３２ａをさらに備え得る。前記折曲パーツ１３２ａは、前記モジュールケース１３０の露出口１３１の一部を遮るように構成され得る。前記折曲パーツ１３２ａは、前記カバー部１３２の上方へ突出した端部から水平方向へ折り曲げられた形態で延びた部分であり得る。前記折曲パーツ１３２ａは、前記カバー部１３２の開放端の一部を遮るように構成され得る。例えば、前記折曲パーツ１３２ａは、前記カバー部１３２の上部の開放端から中心方向へ折り曲げられ、開放端の開口がより狭くなるように構成され得る。

【0065】

したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記複数の電池セル１１０のうち、一部で爆発が発生して内部物質（例えば、活物質）が噴出されても、前記折曲パーツ１３２ａによって、前記モジュールケース１３０の外部へ排出される量を効果的に減らすことができる。これによって、爆発が発生した電池セル１１０から噴出された内部物質が、隣接する他の電池セル１１０へ移動することを効果的に減らすことができる。究極的に、本発明は、安全性を大幅向上させたバッテリーモジュール１００が提供できる。

【0066】

一方、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、一つ以上の前記バッテリーモジュール１００及び前記バッテリーモジュール１００と電気的に接続するＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含み得る。前記ＢＭＳは、前記複数の電池セルの充放電を制御するように各種回路や素子などを備え得る。

【0067】

一方、本発明の一実施例による自動車（図示せず）は、一つ以上の前記バッテリーモジュール１００及び前記バッテリーモジュール１００を収容する収容空間を有する車体を含み得る。例えば、前記自動車は、電気自動車、電気スクーター、電気車いすまたは電気バイクなどであり得る。

【0068】

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

【符号の説明】

【0069】

１００ バッテリーモジュール
１１０ 電池セル
１１１ 電極端子
１３０ モジュールケース
１３１ 露出口
１４１ 通気口
１４０ スクリーン部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】