特許 7589885 自然放熱機能を有するバッテリーケース

(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】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】自然放熱機能を有するバッテリーケース

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20241119BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6556

H01M50/204 401H

H01M10/613

H01M10/6554

H01M50/224

H01M50/227

H01M10/651

H01M10/643

H01M10/647

H01M10/653

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023552238

(86)(22)【出願日】2022-11-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-29

(86)【国際出願番号】 KR2022017935

(87)【国際公開番号】W WO2023096245

(87)【国際公開日】2023-06-01

【審査請求日】2023-08-28

(31)【優先権主張番号】10-2021-0162571

(32)【優先日】2021-11-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0147774

(32)【優先日】2022-11-08

(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】チ・ゴーン・ユ

(72)【発明者】

【氏名】ジン・ヒュン・イ

(72)【発明者】

【氏名】デ・ホ・ジュン

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】韓国登録特許第１０－１５５２４８３（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０１６－２２５２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５９１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１３８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－２５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４９４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－５７２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５５６

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６５５４

Ｈ０１Ｍ ５０／２２４

Ｈ０１Ｍ ５０／２２７

Ｈ０１Ｍ １０／６５１

Ｈ０１Ｍ １０／６４３

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ １０／６５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つ以上の開口部が形成された中空構造のケース本体と、
前記開口部に装着される換気部と、
を含み、
前記換気部は、外郭部を形成するフレーム、前記フレームの内部に一定の角度に傾いて配置された、プレート状を有する一つ以上の第１放熱部、及び前記第１放熱部の上側縁及び／または下側縁に沿って位置し、複数の第２貫通孔を有する第２放熱部を含む、バッテリーケース。

【請求項2】

前記第１放熱部は、上側縁よりも下側縁が前記ケース本体の外側に向かうように傾いている、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項3】

前記第１放熱部は、前記ケース本体の第１面に対して平行に位置する、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項4】

前記第１放熱部は、前記ケース本体の第１面に対して鋭角を成すように形成される、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項5】

前記第１放熱部は、金属材または熱伝導性樹脂からなる、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項6】

前記第２放熱部は、金属材または熱伝導性樹脂からなる、請求項５に記載のバッテリーケース。

【請求項7】

複数の第３貫通孔を有し、前記第１放熱部の外側面に位置するプレート状の第３放熱部をさらに含み、
前記第１放熱部は複数の第１貫通孔を有するとともに、前記第３放熱部がスライドすることができるように、前記第１放熱部の外側面から一定の間隔だけ離隔して前記第３放熱部の縁部をカバーする支持部を備え、
前記第３放熱部の移動によって前記第１貫通孔と前記第３貫通孔の一部または全部が重畳するか、または全部が重畳しない、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項8】

前記第１放熱部、前記第２放熱部及び前記第３放熱部は金属材からなる、請求項７に記載のバッテリーケース。

【請求項9】

前記第２放熱部の内側面または外側面には、複数の第４貫通孔を有する被覆層が位置し、
前記第４貫通孔の断面積は前記第２貫通孔の断面積よりも大きく、前記第２貫通孔の全部は前記第４貫通孔によって露出され、
前記被覆層は、前記第２放熱部より低い温度で溶融する熱伝導性樹脂からなる、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項10】

前記第１放熱部は、前記ケース本体の第１面に対して鋭角を成すように形成される、請求項９に記載のバッテリーケース。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項に記載のバッテリーケースと、
前記バッテリーケースに収納される複数のバッテリーセルと、
を含む、バッテリーモジュール。

【請求項12】

前記バッテリーセルは、円筒型バッテリーセル、角型バッテリーセル、及びパウチ型バッテリーセルのうちのいずれか一つである、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項13】

請求項１～１０のいずれか一項に記載のバッテリーケースと、
前記バッテリーケースに収納される複数のバッテリーモジュールと、を含む、バッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は２０２１年１１月２３日付の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６２５７１号及び２０２２年１１月８日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０１４７７７４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この明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は別途の冷却装置なしに、収納されたバッテリーセルやバッテリーモジュールから発生した熱を外部に放出させてケースの内部の温度を低めることができる自然放熱機能を有するバッテリーケースに関するものである。

【背景技術】

【0003】

スマートフォン、ノートブック型ＰＣ、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するのに伴い、充放電の可能な二次バッテリーに関する技術が活発に研究されている。また、二次バッテリーは大気汚染物質を発生させる化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）、及びエネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＳ）などに適用されている。

【0004】

現在広く使われる二次バッテリーの種類には、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッカドバッテリー、ニッケル水素バッテリー、ニッケル亜鉛バッテリーなどがある。

【0005】

このような単位二次バッテリーセル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．０Ｖ～５．０Ｖである。よって、これより高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列に連結してセルモジュールアセンブリーを構成するか、またはセルモジュールアセンブリーを所要出力電圧または充放電容量に応じて直列または並列に連結してバッテリーモジュールを構成することもできる。このように、少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いて追加的な構成要素を付け加えてバッテリーパックを製作することが一般的である。

【0006】

一方、バッテリーモジュールの場合、充放電の際に発生する熱によってバッテリーセルの安全性及び効率が低下する危険があり、これを防止するために、バッテリーモジュールの冷却のための多様な方法を適用している。

【0007】

一例として、冷却気体を用いる空冷式を使うことができる。この場合、冷却ファンなどの装置を備えることが一般的である。

【0008】

特許文献１はバッテリーシステムのための空気冷却装置に関するものであり、冷却ファン、冷却流路などの装置を備えてバッテリーシステムを冷却している。しかし、この場合、冷却装置の追加による生産コストの上昇及び設置空間によるエネルギー密度の低下の問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】韓国公開特許第２０１５－００４４１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、前記のような問題点を解決するために、別途の冷却装置なしに、ケースの内部に収納されたバッテリーセルやバッテリーモジュールから発生する熱を外部に放出することができる構造を有するバッテリーケース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によるバッテリーケースは、一つ以上の開口部（１１０）を有する中空構造のケース本体（１００）と、前記開口部（１１０）に装着される換気部（２００）とを含み、前記換気部（２００）は、外郭部を形成するフレーム（２１０）、前記フレーム（２１０）の内部に一定の角度に傾いて配置された、プレート状を有する一つ以上の第１放熱部（２２０）、及び前記第１放熱部（２２０）の上側縁及び／または下側縁に沿って位置し、複数の第２貫通孔（２３１）を有する第２放熱部（２３０）を含むことを特徴とする。

【0012】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第１放熱部（２２０）は、上側縁よりも下側縁が前記ケース本体（１００）の外側に向かうように傾いていることを特徴とする。

【0013】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第１放熱部（２２０）は、前記ケース本体（１００）の第１面に対して平行に位置することを特徴とする。

【0014】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第１放熱部（２２０）は、前記ケース本体（１００）の第１面に対して鋭角を成すように形成されることを特徴とする。

【0015】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第１放熱部（２２０）は、金属材または熱伝導性樹脂からなることを特徴とする。

【0016】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第２放熱部（２３０）は、金属材または熱伝導性樹脂からなることを特徴とする。

【0017】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、複数の第３貫通孔（２４１）を有し、前記第１放熱部（２２０）の外側面に位置するプレート状の第３放熱部（２４０）をさらに含み、前記第１放熱部（２２０）は複数の第１貫通孔（２２１）を有するとともに、前記第３放熱部（２４０）がスライドすることができるように前記第１放熱部（２２０）の外側面から一定の間隔だけ離隔して前記第３放熱部（２４０）の縁部をカバーする支持部（２２２）を備え、前記第３放熱部（２４０）の移動によって前記第１貫通孔（２２１）と前記第３貫通孔（２４１）の一部または全部が重畳するか、または全部が重畳しないことを特徴とする。

【0018】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第１放熱部（２２０）、前記第２放熱部（２３０）及び前記第３放熱部（２４０）は金属材からなることを特徴とする。

【0019】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第２放熱部（２３０）の内側面または外側面には複数の第４貫通孔（２５１）を有する被覆層（２５０）が位置し、前記第４貫通孔（２５１）の断面積は前記第２貫通孔（２３１）の断面積よりも大きく、前記第２貫通孔（２３１）の全部は前記第４貫通孔（２５１）によって露出され、前記被覆層（２５０）は前記第２放熱部（２３０）よりも低い温度で溶融する熱伝導性樹脂からなることを特徴とする。

【0020】

また、本発明によるバッテリーケースにおいて、前記第１放熱部（２２０）は、前記ケース本体（１００）の第１面に対して鋭角を成すように形成されることを特徴とする。

【0021】

また、本発明は、前述したバッテリーケースと、前記バッテリーケースに収納される複数のバッテリーセルとを含むバッテリーモジュールであることを特徴とする。

【0022】

また、本発明によるバッテリーモジュールにおいて、前記バッテリーセルは、円筒型バッテリーセル、角型バッテリーセル、及びパウチ型バッテリーセルのいずれか一つであることを特徴とする。

【0023】

また、本発明は、前述したバッテリーケースと、前記バッテリーケースに収納される複数のバッテリーモジュールとを含むバッテリーパックであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

以上のように、本発明のバッテリーケースは貫通孔が形成された換気部を備えているので、別途の冷却装置なしにバッテリーケースの内部の熱気を外部に放出させることができるという利点がある。

【0025】

また、本発明のバッテリーケースは冷却のための別途の装置を省略するかまたは最小化することができるので、体積及び重さの減少によってエネルギー密度を高めることができるだけでなく、生産コストを節減することができるという利点がある。

【0026】

また、本発明のバッテリーケースは、外部環境によって貫通孔の開閉面積を調節することができるという利点がある。

【0027】

さらに、本発明のバッテリーケースは、一定の温度以上に温度が上昇するとき、貫通孔を閉鎖させることができる被覆層を備えており、よってケースの内部に流入する空気を遮断することで、火災につながる可能性を最小化することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の好適な第１実施例によるバッテリーケースの斜視図である。

【図2】図１に示すバッテリーケースの分解斜視図である。

【図3】図１に示す換気部の拡大斜視図である。

【図4】図１のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。

【図5】本発明の好適な第２実施例による換気部の拡大斜視図である。

【図6】図５に示す換気部を他の角度で見た拡大斜視図である。

【図7】図５に示す換気部の分解斜視図である。

【図8】外気環境による第３放熱部の機能を説明するための図である。

【図9】本発明の好適な第３実施例であり、図５のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。

【図10】第２放熱部及び被覆層の分解斜視図である。

【図11】本発明の好適な第４実施例であり、第２放熱部及び被覆層の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本出願で、「含む」、「有する」または「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品またはこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組合せなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。

【0030】

また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般にわたって、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0031】

また、本出願で、上下方向に関連した記載は各構成の設置方向によって下方及び上方、または一方及び他方を意味することができる。

【0032】

以下、本発明による自然放熱機能を有するバッテリーケースについて添付図面を参照して説明する。

【0033】

図１は本発明の好適な第１実施例によるバッテリーケースの斜視図であり、図２は図１に示すバッテリーケースの分解斜視図である。また、図３は図１に示す換気部の拡大斜視図であり、図４は図１のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。

【0034】

これらの図１～図４を参照して本発明の第１実施例によるバッテリーケースについて説明すると、ケース本体１００及び換気部２００を含む。

【0035】

ケース本体１００は内部に収納される一つ以上のバッテリーセル（図示せず）またはバッテリーモジュール（図示せず）を保護する役割を果たし、底面、側面及び上面で取り囲まれている。もちろん、底面及び側面は胴体を形成し、上面はカバーであり得る。以下では、底面を第１面と、側面を第２面と、かつ上面は第３面と定義して説明する。

【0036】

換気部２００はケース本体１００を構成する第２面に一つ以上が装着され、第２面には換気部２００が装着できるように開口部１１０が形成されている。ここで、開口部１１０の個数は装着される換気部２００の個数と同一であることが好ましい。

【0037】

ケース本体１００の開口部１１０に装着される換気部２００についてより詳細に説明すると、換気部２００は、フレーム２１０、第１放熱部２２０及び第２放熱部２３０を含むことができる。

【0038】

フレーム２１０は所定の幅及び長さを有する複数の単位部材が連結されることによって換気部２００の外郭部を形成し、たとえ図面は全体的な外形が四角形のものとして示しているが、形状はいくらでも変更可能である。

【0039】

プレート状を有する第１放熱部２２０はフレーム２１０に固定されたままでケース本体１００の内部で発生した熱を外部に放出するように構成される。すなわち、ケース本体１００の内部と外部との間の熱交換がなされる。

【0040】

したがって、第１放熱部２２０は、円滑に熱交換するように熱伝導度の高い素材からなり、加工性などを一緒に考慮するとき、アルミニウム、銅などの金属、または熱伝導性に優れた樹脂からなることが好ましい。

【0041】

熱伝導性に優れた樹脂としては、常温で固体であれば特に限定されず、一例としてウレタンまたはシリコンであることが好ましく、アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）のような金属粒子が添加されることがより好ましい。

【0042】

このような第１放熱部２２０は複数備えることができる。ここで、開口部１１０に対して一定の角度に傾いた形態にフレーム２１０に固定されることで、ケース本体１００の内部及び外部の空気との接触面積を増やすことができ、これは放熱効果を高めることに寄与することができる。

【0043】

ここで、第１放熱部２２０の傾いた角度は特に限定されないが、後述する第２放熱部２３０の第２貫通孔２３１を通して水や湿気が流入することを最小化することができるように、上側縁よりも下側縁がケース本体１００の外側（図１で左側）に向かって傾いていることが好ましく、下側縁がケース本体１００の第２面よりも突出しないことがより好ましい。

【0044】

次に、プレート状を有する第２放熱部２３０は第１放熱部２２０の上側縁及び／または下側縁に沿って位置し、第１放熱部２２０に固定されるかまたはフレーム２１０に固定されることができ、複数の第２貫通孔２３１を有することが好ましい。

【0045】

ここで、第２貫通孔２３１は、内部の熱い空気を排出させ、かつ異物や水分が流入することを最小化することができるように、０．５～１．５ｍｍほどの直径を有することが良い。

【0046】

一方、第２放熱部２３０は、ケース本体１００の第１面を基準とするとき、異物や水分が流入することを確実に防止するように平行に位置することが好ましく、０°超過９０°未満の鋭角を成すことがより好ましい。

【0047】

第２放熱部２３０は、第１放熱部２２０と同様に、熱交換によってケース本体１００の内部温度を低める。したがって、第１放熱部２２０と同じ素材である金属や熱伝導性樹脂から形成されることもできるが、放熱機能を果たすことができれば、相異なる素材からなってもかまわない。

【0048】

前述した換気部２００、すなわちフレーム２１０、第１放熱部２２０及び第２放熱部２３０は射出または金型によって一体化した状態に製造するか、または相異なる素材の場合にはインサート射出方式で製造することができる。

【0049】

図５は本発明の好適な第２実施例による換気部の拡大斜視図であり、図６は図５に示す換気部を他の角度で見た拡大斜視図である。また、図７は図５に示す換気部の分解斜視図であり、図８は外気環境による第３放熱部の機能を説明するための図である。

【0050】

これらの図５～８を参照しながら本発明の第２実施例について説明する。ここで、換気部を除いた残りの構成は第１実施例と同様である。

【0051】

本発明の第２実施例による換気部２００は、フレーム２１０、第１放熱部２２０、第２放熱部２３０及び第３放熱部２４０を含む。フレーム２１０は第１実施例と同様であるので、重複説明は省略する。

【0052】

第１放熱部２２０は第１貫通孔２２１及び支持部２２２を備えるとともにプレート状になり、複数の第３貫通孔２４１が形成されている第３放熱部２４０は第１放熱部２２０の外側面に位置する。

【0053】

支持部２２２は第３放熱部２４０を支持するための構成であり、第１放熱部２２０の縁部の一側または両側に備えられ、また第３放熱部２４０が第１放熱部２２０と支持部２２２との間に位置するように、第１放熱部２２０の外側面からは一定の間隔で離隔している状態である。

【0054】

一方、第３放熱部の長さＬ２は第１放熱部の長さＬ１よりも少し短い。これは、第１放熱部２２０の前面で長さ方向にスライド運動しながら第３貫通孔２４１の位置を調節するためである。

【0055】

例えば、外部の気象条件が良好なときには、ケース本体１００の内部の熱気が外部に速かに放出できるように、第３放熱部２４０の位置を調節して第１貫通孔２２１と第３貫通孔２４１とを互いに一致させる（図８（ａ））。一方、雨が降るなど、外部環境が良くないときには、第１貫通孔２２１と第３貫通孔２４１とが互いにずれて位置するように第３放熱部２４０の位置を変更する（図８（ｂ））。

【0056】

もちろん、必要によっては、第１貫通孔２２１と第３貫通孔２４１とが一部のみ重畳するように第３放熱部２４０の位置を調節することができるというのは明らかである。

【0057】

このように、本発明の第２実施例によるバッテリーケースは、第１放熱部２２０の第１貫通孔２２１及び第３放熱部２４０の第３貫通孔２４１を通してケースの内部の熱気がより早く外部に放出されることができる構造である。

【0058】

本発明の第２実施例による第１放熱部２２０、支持部２２２及び第３放熱部２４０は熱伝導度に優れたアルミニウム、銅などの金属からなることが好ましい。

【0059】

たとえ図面では支持部２２２がプレート状を有するものとして示しているが、第３放熱部２４０を支持しながらスライドすることができれば、支持部の形状や位置は特に限定されない。

【0060】

図９は本発明の好適な第３実施例であり、図５のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図であり、図１０は第２放熱部及び被覆層の分解斜視図であり、図１１は本発明の好適な第４実施例であり、第２放熱部及び被覆層の分解斜視図である。

【0061】

図９～図１１を参照しながら本発明の第３実施例及び第４実施例について説明する。ここで、被覆層を除いた残りの構成は第１実施例または第２実施例と同様である。

【0062】

本発明の第３実施例は第２放熱部２３０の内側面に被覆層２５０を備えており、第４実施例は第２放熱部２３０の外側面に被覆層２５０を備えている。

【0063】

そして、被覆層２５０は複数の第４貫通孔２５１を備えており、第４貫通孔２５１の断面積は第２貫通孔２３１の断面積より大きく、第２貫通孔２３１の全部が第４貫通孔２５１によって露出された状態であることが好ましく、被覆層２５０は第２放熱部２３０より低い温度で溶融する熱伝導性樹脂からなることがより好ましく、ケース本体１００の第１面を基準とするとき、第１放熱部２２０は第１面に対して０°超過９０°未満の鋭角を成すことが一番好ましい。

【0064】

多様な原因によってバッテリーセルで熱暴走現象が発生すれば、バッテリーセルの内部では高温のガス及び火炎が発生することがあるが、第３及び第４実施例はケースの内部に流入する空気を遮断することで、火災につながる可能性を最小化することができる。

【0065】

詳細には、バッテリーケースに収納されたバッテリーセルが正常に作動するときには内部の熱気が第２貫通孔２３１を通して容易に放出されるが、熱暴走などによって熱伝導性樹脂からなる被覆層２５０の溶融温度まで上昇すれば熱伝導性樹脂が溶融する。

【0066】

特に、被覆層２５０が付着されている第２放熱部２３０がケース本体１００の第１面に対して鋭角をなすとき、溶融した被覆層２５０は第２放熱部２３０の表面に沿って下がって第２貫通孔２３１を満たすので、外部空気がバッテリーケースの内部に流入することを最小化することができる。

【0067】

一方、前述したケース本体１００の内部にバッテリーセルを収納するときには、多様な形態のバッテリーセルを適用することができる。

【0068】

すなわち、バッテリーセルは、電極組立体が金属缶に内装されている缶型バッテリーセルと、電極組立体がラミネートシート構造を有するパウチに内装されたパウチ型バッテリーセルとに区分することができる。

【0069】

缶型バッテリーセルは、金属缶の形態によって、円筒型バッテリーセルと角型バッテリーセルとに区分することができる。円筒型バッテリーセルは、円筒状バッテリー缶、バッテリー缶の内部に収容されるゼリーロール型の電極組立体、及びバッテリー缶の上部に結合されるキャップ組立体を含むことができる。ここで、円筒状バッテリー缶は、アルミニウム、ステンレススチールまたはこれらの合金のような軽量の伝導性金属素材から形成されることができる。

【0070】

電極組立体は電極と分離膜とを交互に積層して製造し、電極は電極集電体上に電極活物質を塗布して形成することになる。

【0071】

電極活物質は正極活物質と負極活物質とに区分することができ、このような活物質に導電材及びバインダーなどを添加してスラリーを製造した後、金属ホイル上に塗布することになる。

【0072】

ここで、正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）などの層状化合物または１種またはそれ以上の遷移金属に置換された化合物；化学式Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２－ｘＯ_４（ここで、ｘは０～０．３３である）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）；ＬｉＶ_３Ｏ_８、ＬｉＦｅ_３Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ_１－ｘＭ_ｘＯ_２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａであり、ｘ＝０．０１～０．３である）で表現されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ_２－ｘＭ_ｘＯ_２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａであり、ｘ＝０．０１～０．１である）またはＬｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎである）で表現されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土類金属イオンに置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ_２（ＭｏＯ_４）_３などを挙げることができるが、これらのみに限定されるものではない。

【0073】

導電材は、通常正極活物質を含む混合物の総重量を基準に、１～３０重量％添加される。

【0074】

このような導電材は当該バッテリーに化学的変化を引き起こさないながらも導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；アセチレンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウイスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などを使うことができる。

【0075】

バインダーは活物質や導電材などの結合及び集電体に対する結合に役立つ成分であり、通常正極活物質を含む混合物の総重量を基準に、１～３０重量％添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエン（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などを挙げることができる。

【0076】

負極活物質としては、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；Ｌｉ_ｘＦｅ_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ_ｘＷＯ_２（０≦ｘ≦１）、Ｓｎ_ｘＭｅ_１－ｘＭｅ’_ｙＯ_ｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_２Ｏ_３、Ｐｂ_３Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＧｅＯ、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_５などの金属酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ－Ｃｏ－Ｎｉ系材料；Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２単独またはこれらの混合物であるＳｉ系などを使うことができるが、これらのみに限定されるものではない。もちろん、負極活物質にも前述した導電材、バインダーなどを選択的にさらに含ませて製造することができる。

【0077】

パウチ型バッテリーセルは、パウチケース、電極組立体、及び電極リードなどを含む。パウチケースは、電極組立体を収納することができるように、ポケット状の収納空間が形成されている。一般的に、外部樹脂層、金属層及び内部樹脂層からなるラミネートシートをパンチングすることで収納空間を形成する。

【0078】

詳細には、外部樹脂層は最外郭に位置し、このような外部樹脂層は、収納される電極組立体を保護しながら耐熱性及び耐化学性を確保することができるように、引張強度、透湿防止性及び空気透過防止性に優れた耐熱性ポリマーを使うことができ、一例としてナイロンまたはポリエチレンテレフタレートを使うことができるが、これに限定されない。

【0079】

外部樹脂層と接する金属層は外部から水分や各種のガスがケースの内部に浸透することを防止するバリア層に相当し、このような金属層の好適な材料としては、軽いながらも成形性に優れたアルミニウム薄膜を使うことができる。

【0080】

そして、内部樹脂層は電極組立体と直接的に接触するので、絶縁性及び耐電解性を有しなければならなく、また外部に対する密閉のために、シーリング性、すなわち内部層同士熱接着されたシーリング部位は優れた熱接着強度を有しなければならない。このような内部樹脂層の材料としては、耐化学性に優れながらもシーリング性が良いポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレンアクリル酸（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）、ポリブチレン（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ）などのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイミド樹脂から選択することができるが、これに限定されず、引張強度、剛性、表面硬度、耐衝撃強度などの機械的物性及び耐化学性に優れたポリプロピレンが一番好ましい。

【0081】

電極組立体は、長いシート状の負極と正極との間に分離膜が介在された後、巻き取られた構造を有するゼリーロール型電極組立体、または長方形の正極及び負極が分離膜を間に介在した状態で積層される構造の単位セルからなったスタック型電極組立体、単位セルが長い分離フィルムによって巻き取られたスタックフォルディング型電極組立体、または単位セルが分離膜を間に介在した状態で積層されて互いに付着されたラミネーションスタック型電極組立体などからなることができるが、これに限定されない。

【0082】

もちろん、負極及び正極には前述したような電極活物質やバインダーなどが塗布される。

【0083】

そして、正極リード及び負極リードからなる一対の電極リードは正極タブ及び負極タブにそれぞれ電気的に連結された後、パウチケースの外部に露出される構造を有する。

【0084】

前述したケース本体に複数のバッテリーセルを収納してバッテリーモジュールを構成するときには、バッテリーセル及びケース本体の他にも、バスバー及び各種の回路基板などの多様な部品を備えることができるというのは明らかである。

【0085】

また、ケース本体に複数のバッテリーモジュールを収納してバッテリーパックを構成するときには、バッテリーモジュールを連結するための連結バスバー及び各種の回路基板などの多様な部品を装着することができる。

【0086】

また、前述したバッテリーモジュールまたはバッテリーパックは、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）及びエネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＳ）などの多様なデバイスの電力源として使うことができる。

【0087】

以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野で通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけで、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかなものであり、このような変形及び修正も添付の特許請求範囲に属するものであるというのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0088】

１００ ケース本体
１１０ 開口部
２００ 換気部
２１０ フレーム
２２０ 第１放熱部
２２１ 第１貫通孔
２２２ 支持部
２３０ 第２放熱部
２３１ 第２貫通孔
２４０ 第３放熱部
２４１ 第３貫通孔
２５０ 被覆層
２５１ 第４貫通孔
Ｌ１ 第１放熱部の長さ
Ｌ２ 第３放熱部の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】