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特表2022-553729電池セルの積層方式が改善された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】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-26
(54)【発明の名称】電池セルの積層方式が改善された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 50/211 20210101AFI20221219BHJP
H01M 50/178 20210101ALI20221219BHJP
H01M 50/531 20210101ALI20221219BHJP
H01M 50/548 20210101ALI20221219BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20221219BHJP
H01M 50/131 20210101ALI20221219BHJP
H01M 50/289 20210101ALI20221219BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20221219BHJP
H01M 10/658 20140101ALI20221219BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20221219BHJP
H01M 50/51 20210101ALI20221219BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20221219BHJP
H01M 10/627 20140101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
H01M50/211
H01M50/178
H01M50/531
H01M50/548 301
H01M50/204 401H
H01M50/131
H01M50/289
H01M10/613
H01M10/658
H01M10/647
H01M50/51
H01M10/625
H01M10/627
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022524015
(86)(22)【出願日】2021-07-08
(85)【翻訳文提出日】2022-04-22
(86)【国際出願番号】 KR2021008691
(87)【国際公開番号】W WO2022050555
(87)【国際公開日】2022-03-10
(31)【優先権主張番号】10-2020-0113871
(32)【優先日】2020-09-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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・ジュン・ジン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・オ・ムン
(72)【発明者】
【氏名】ホ・ジュネ・チ
(72)【発明者】
【氏名】ジン・ヨン・パク
(72)【発明者】
【氏名】ジン・ハ・パク
(72)【発明者】
【氏名】キュン・ウ・キム
【テーマコード（参考）】
5H011
5H031
5H040
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA03
5H011BB03
5H011EE04
5H031AA09
5H031KK00
5H031KK02
5H040AA02
5H040AS01
5H040AS07
5H040AT04
5H040AT06
5H040AY10
5H040CC13
5H040NN01
5H043AA05
5H043BA11
5H043CA08
5H043DA02
5H043FA02
5H043FA22
(57)【要約】
本発明は電池セルの積層方式が改善された電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関するものであって、複数個の電池セルが単層で連結された第１セルアセンブリと第２セルアセンブリを交互に積層することにより、電池モジュールおよび電池パックの空間活用率が高められるという効果がある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に電池セル受容部が形成されたトレイと、トレイの電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層でされる第１セルアセンブリと、
トレイの電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配置される第２セルアセンブリと、
を含み、
前記電池セルは、セル本体、セル本体を中心に両方向に突出された第１電極リード及び第２電極リードと、それぞれの第１電極リード及び第２電極リードとセル本体が連結される領域に第１テラス及び第２テラスが形成された構造であり、
前記第１セルアセンブリの一面には、互いに隣接する電池セルの第１電極リードと第２電極リードが連結される空間に形成される複数個の第１収容溝が形成される構造であり、
前記第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝には、前記第２セルアセンブリの電池セルのセル本体が収容され、それぞれの前記第１セルアセンブリ及び第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体が互いに同じ層に配列される構造であり、
前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間には、断熱パッドと冷却パッドが配置される構造を有する、電池モジュール。
【請求項2】
前記第２セルアセンブリの一面には、互いに隣接する電池セルの第１電極リードと第２電極リードが連結される空間に形成される複数個の第２収容溝が形成される構造であり、前記第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝には、前記第１セルアセンブリの電池セルのセル本体が収容される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記電池セルは、前記第１電極リード及び第２電極リードが突出された領域のセル本体の長さが、前記第１電極リード及び第２電極リードが突出されない領域のセル本体の長さよりも長く形成された構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記電池セルの一側面はセル本体が形成された領域が凸状に突出された構造であり、前記電池セルの他側面は平坦な構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記電池モジュールは、互いに同じ層に配列されるｍ個（ｍは２以上の整数）の第１セルアセンブリを含み、ｊ番目（ｊは１以上、ｎ－１以下の整数）の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝はｊ＋１番目の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝と同じ軸に配列される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項6】
前記電池モジュールは、互いに同じ層に配列されるｎ個（ｎは２以上の整数）の第２セルアセンブリを含み、ｋ番目（ｋは１以上、ｍ－１以下の整数）の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝はｋ＋１番目の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝と同じ軸に配列される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項7】
前記断熱パッドは、前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間に配置され、かつ前記第１セルアセンブリ及び第２セルアセンブリに含まれる電池セルの第１テラス及び第２テラスと接する領域に配置されるか、または第１テラス及び第２テラスと第１電極リード及び第２電極リードと接する領域に配置される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項8】
前記冷却パッドは、前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間に配置され、かつ前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体と接する領域に配置される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項9】
それぞれの前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリは、複数個の電池セルが電気的に互いに直列連結される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項10】
前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体は、互いに同じ層に配列される構造であり、前記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリは、複数個の層で積層される構造を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項11】
請求項１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】
本出願は、２０２０年０９月０７日付の韓国特許出願第１０－２０２０－０１１３８７１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全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は、電池セルの積層方式が改善された電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関するものである。
【背景技術】
【0003】
最近、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広く使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車、ディーゼル車などに起因する大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。
【0004】
小型のモバイル機器には、デバイス１台あたり一つまたは複数の電池セルが使用されるのに対し、自動車のような中大型デバイスには、高出力大容量の必要性により、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、できるだけ小さいサイズと小さい重量で製造されることが好ましい。そのため、高い集積度で充電することができ、容量と比べ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。特に、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として使用するパウチ型電池セルは、重量が小さく製造コストが低いなどの利点により、最近多くの関心を集めている。
【0006】
一方、中大型電池モジュールが要求される所定の装置乃至デバイスで要求される出力及び容量を提供するためには、多数の電池セルを電気的に直列方式で連結する必要があり、外力に対して安定的な構造を維持する必要がある。
【0007】
図１は、従来の電池モジュールの構造を示した図面であり、図２は図１の電池モジュールの一部領域（Ａ領域）において、電池セルが積層された構造を模式的に示した図面である。図１～図２を参照すると、従来の電池モジュール１０は、ケース１１の内部にｎ個の電池セル１２が積層されたセル積層体を含んで構成される。上記電池モジュール１０は、数個～数十個を互いに連結して一つの電池パックを構成することになる。
【0008】
一方、電池パックの体積増加は、上記電池パックが適用される外部機器の体積増加を惹起することになり、設計上の制約を発生させることになる。特に、上記電池パックが電動掃除機、電動スクーターや自動車用（電気車またはハイブリッド車）のモータ駆動のための大容量二次電池として適用される場合、電池パックの設置スペースが狭いため、電池パックの体積を最小限に抑える必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために、電池モジュールおよび電池パックの空間活用率を高めることができる電池セルの積層方式が改善された電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、電池セルの積層方式が改善された電池モジュールを提供する。一実施形態において、本発明に係る電池モジュールは、内部に電池セル受容部が形成されたトレイと、トレイの電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配置される第１セルアセンブリと、トレイの電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配置される第２セルアセンブリとを含む。このとき、上記電池セルは、セル本体、セル本体を中心に両方向に突出された第１電極リード及び第２電極リードと、それぞれの第１電極リード及び第２電極リードとセル本体が連結される領域に第１テラス及び第２テラスが形成された構造である。
【0011】
具体例において、上記第１セルアセンブリの一面には、互いに隣り合う電池セルの第１電極リードと第２電極リードが連結される空間に形成される複数個の第１収容溝が形成される構造であり、上記第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝には、第２セルアセンブリの電池セルのセル本体が収容されて、それぞれの第１セルアセンブリ及び第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体が互いに同じ層に配列される構造である。併せて、本発明に係る電池モジュールは、上記第１セルアセンブリ及び第２セルアセンブリの間には、断熱パッドと冷却パッドが配置される構造であり得る。
【0012】
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールは、第２セルアセンブリの一面には互いに隣り合う電池セルの第１電極リードと第２電極リードが連結される空間に形成される複数個の第２収容溝が形成される構造である。このとき、上記第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝には、第１セルアセンブリの電池セルのセル本体が収容される構造を有する。
【0013】
一実施形態において、上記電池セルは、第１電極リードおよび第２電極リードが突出された領域のセル本体長さが、第１電極リードおよび第２電極リードが突出されない領域のセル本体長さより長く形成された構造を有する。
【0014】
他の一実施形態において、上記電池セルの一側面は、セル本体が形成された領域が凸状に突出された構造であり得る。併せて、上記電池セルの他側面は、平坦な構造であり得る。
【0015】
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールは、互いに同じ層に配列されるｍ個（ｍは２以上の整数）の第１セルアセンブリを含む。このとき、ｊ番目（ｊは１以上、ｎ－１以下の整数）の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝は、ｊ＋１番目の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝と同じ軸に配列される構造を有する。
【0016】
他の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールは、互いに同じ層に配列されるｎ個（ｎは２以上の整数）の第２セルアセンブリを含む。このとき、ｋ番目（ｋは１以上、ｍ－１以下の整数）の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝は、ｋ＋１番目の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝と同じ軸に配列される構造を有する。
【0017】
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールの断熱パッドは、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間に配置される。具体的な例において、上記断熱パッドは、上記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルの第１テラスおよび第２テラスと接する領域に配置される。または、上記断熱パッドは、第１テラスおよび第２テラスと第１電極リードおよび第２電極リードと接する領域に配置される。
【0018】
他の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールの冷却パッドは、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間に配置される。具体的な例に置いて、上記冷却パッドは、上記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体と接する領域に配置される。
【0019】
一方、本発明に係る電池モジュールは、それぞれの第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる複数個の電池セルが電気的に互いに直列連結される構造を有する。
【0020】
別の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールは、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体が互いに同じ層に配列される構造である。併せて、上記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリは、複数個の層で積層される構造を有することができる。
【0021】
さらに、本発明は、上述した電池モジュールを含む電池パックを提供する。
【発明の効果】
【0022】
本発明の電池セルの積層方式が改善された電池モジュール及びそれを含む電池パックによると、複数個の電池セルが単層で連結された第１セルアセンブリと第２セルアセンブリを交互に積層することにより、電池モジュール及び電池パックの空間活用率を高められるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】従来の電池モジュールの構造を示す図面である。
【図3】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略図および電池モジュールの断面図（Ａ－Ａ'）である。
【図4】本発明の一実施形態に係る電池モジュールのセルアセンブリを概略的に示す図面である。
【図5】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの断面図及び電池セルの構成を詳細に示す図面である。
【図6a】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図6b】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図6c】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図6d】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図6e】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図6f】本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図7】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程において断熱パッドが配置された電池モジュールを概略的に示した図面である。
【図8】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの概略図および電池モジュールの断面図（Ａ－Ａ'）である。
【図9a】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図9b】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図9c】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図9d】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図9e】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図9f】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図9g】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。
【図10】本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができる。そのため、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物または代替物を含むものとして理解されるべきである。
【0025】
本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないこととして理解されるべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、それは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本出願において「上に」配置されるとすることは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。
【0026】
本発明は、電池セルの積層方式が改善された電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関するものである。
【0027】
本発明の電池セルの積層方式が改善された電池モジュール及びそれを含む電池パックによると、複数個の電池セルが単層で連結された第１セルアセンブリと第２セルアセンブリを交互に積層することにより、電池モジュール及び電池パックの空間活用率が高められるという効果がある。
【0028】
以下、本発明の電池セルの積層方式が改善された電池モジュールおよびそれを含む電池パックについて詳細に説明する。
【0029】
一実施形態において、本発明に係る電池セルの積層方式が改善された電池モジュールは、内部に電池セル受容部が形成されたトレイと、トレイの電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配置される第１セルアセンブリと、トレイの電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配置された第２セルアセンブリとを含む。
【0030】
このとき、上記電池セルは、セル本体、セル本体を中心に両方向に突出された第１電極リード及び第２電極リードと、それぞれ第１電極リード及び第２電極リードとセル本体が連結される領域に第１テラス及び第２テラスが形成された構造である。上記電池セルは、両側面にそれぞれ第１テラスおよび第２テラスが広く形成され、第１電極リードおよび第２電極リードがそれぞれの第１テラスおよび第２テラスから小さく露出された構造であり得る。具体的に、各テラスの面積は、露出された電極リードの面積の５倍以上であり得る。例えば、各テラスの面積は、露出された電極リードの面積と比べて５倍～２０倍、７倍～１５倍、または約１０倍であり得る。本発明に係る電池セルは、テラスの面積を広く形成して短絡（ｓｈｏｒｔ）の危険がある電極リードの露出を最小限に抑えることができ、セル本体内部のガス発生時に緩衝領域を確保することができる。
【0031】
一例において、本発明に係る電池モジュールは、上記第１セルアセンブリの一面に互いに隣り合う電池セルの第１電極リードと第２電極リードが連結される空間に形成される複数個の第１収容溝が形成される構造である。一方、上記第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝には、第２セルアセンブリの電池セルのセル本体が収容され、それぞれの第１セルアセンブリ及び第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体が互いに同じ層に配列される構造である。
【0032】
併せて、上記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間には、断熱パッドと冷却パッドが配置される構造であり得る。
【0033】
具体例において、本発明に係る電池モジュールは、複数個の電池セルが単層で連結された第１セルアセンブリと第２セルアセンブリを含む。そして、上記第１セルアセンブリの一面に第２セルアセンブリが積層される構造を有する。このとき、第１セルアセンブリを構成する電池セルと第２セルアセンブリを構成する電池セルが広義に配列される。これは、第１セルアセンブリを構成する電池セルのセル本体と第２セルアセンブリを構成する電池セルのセル本体が交互に配列されることを意味する。これにより、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体は互いに同じ層に配列されることができ、このような電池モジュールの構造によって電池モジュールの空間利用率が高められる。
【0034】
本発明においてトレイ（ｔｒａｙ）は、電池セルを収容するためのケースであって、内部に電池セル受容部が形成された構造である。一実施形態において、一面が開放された形態のハウジングであってもよく、上記ハウジングの一面を覆うカバーを含んでもよい。併せて、上記トレイは、通常、電池セルを収容するために使用されるケースの材質であってもよく、絶縁性の材質であってもよい。
【0035】
上記トレイの内部には、複数個の電池セルが電気的に連結されて単層でそれぞれ配置される第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリが収容される。一方、上記トレイの内部には、従来の電池セル積層体が収容されるのではなく、単層に配列されるセルアセンブリが収容されることであって、好適な幅と長さを有することが好ましい。
【0036】
併せて、上記電池セルは、充放電が可能な二次電池であれば、特に制限されない。具体例において、電池セルはパウチタイプの単位セルであって、ラミネートシート外装剤に正極／分離膜／負極構造の電極組立体が上記外装材の外部に形成された電極リードと連結された状態で内蔵されている。上記電極リードはシートの外側に引き出され、かつ互いに同じ方向または反対方向に延長され得る。ただし、本発明において複数個の電池セルを互いに電気的に連結するためには、一対の電極リードが互いに反対方向に延長されることが好ましい。
【0037】
本発明において、電池セルは、セル本体、セル本体を中心に両方向に突出された第１電極リード及び第２電極リードと、それぞれの第１電極リード及び第２電極リードとセル本体が連結される領域に第１テラス及び第２テラスが形成された構造を有する。
【0038】
上記セル本体は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が含まれる領域であり、上記第１テラス及び第２テラスは、それぞれの第１電極リード及び第２電極リードとセル本体が連結される領域を意味する。ここで、テラスとは、電池セルの内部構造のうち、電極板および分離膜が積層された電極組立体を除いた空間を意味する。すなわち、上記第１テラス及び第２テラスは、それぞれの第１電極リード及び第２電極リードとセル本体が連結される領域を意味し得る。
【0039】
一実施形態において、上記電池セルは、第１電極リードおよび第２電極リードが突出された領域のセル本体長さが、第１電極リードおよび第２電極リードが突出されない領域のセル本体の長さより長く形成された構造を有する。
【0040】
具体例において、上記電池セルは、セル本体の長さＬより幅Ｗがより長く形成された構造を有する。すなわち、本発明において電池セルとは、第１電極リードと第２電極リードとの間の距離が従来の電池セルと比べて近くなったことを意味する。
【0041】
これは、電池セルの第１電極リードから第２電極リードに電流が流れることになるとき、第１電極リードから流入された電流が第２電極リードに伝達されるときまでの電流が流れる距離が短縮される。ゆえに、上記電池セルの内部抵抗は減少され得る。
【0042】
他の一実施形態において、上記電池セルは、セル本体が形成された領域が凸状に突出された構造を有する。より具体的に、電池セルの一側面は、セル本体が形成された領域が凸状に突出された構造であり、電池セルの他側面は平坦な構造を有する。ここで、平坦な構造とは電池セルの底が平坦であることを意味するものであって、第１電極リード及び第２電極リードと第１テラス及び第２テラスの底面はセル本体の底面と同一線上に位置する。
【0043】
特に、第２セルアセンブリが第１セルアセンブリの上部に積層されるとき、電池セルの凸状に突出された領域が互いに対向するように積層される。このとき、第１セルアセンブリにおいて電池セルの凸状に突出された領域は第２セルアセンブリの第２収容溝に配置され、第２セルアセンブリにおいて電池セルの凸状に突出された領域は第１セルアセンブリの第１収容溝に配置される。
【0044】
一方、第２セルアセンブリにおいて電池セルが凸状に突出された領域の反対側の領域は、平坦な構造を有する。すなわち、上記第２セルアセンブリの他側面は平坦な構造を有する。これにより、本発明の電池モジュールは空間活用率を高めることができる。
【0045】
併せて、それぞれの第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリは、複数個の電池セルが電気的に互いに直列に連結される構造であってもよく、それぞれのセルアセンブリは第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリを互いに電気的に連結するための端子を含んでもよく、または外部電力と電気的に連結され得る端子を含んでもよい。
【0046】
一実施形態において、本発明に係る第１セルアセンブリは、複数個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配列される構造を有する。第１セルアセンブリに含まれる電池セルは、２個～３０個、２個～２０個、２個～１５または２個～１０個を含むことができる。このとき、上記第１セルアセンブリに含まれる電池セルは、互いに隣り合う電池セルと電気的に連結される。具体例において、一つの電池セルの第１電極リードは隣接する電池セルの第２電極リードと接するように配置され、互いに隣り合う電池セルは互いに電気的に連結される。例えば、一つの電池セルの第１電極リードは隣接する電池セルの第２電極リードと溶接して互いに連結することができ、またはテープなどの接着部材を介して一つの電池セルの第１電極リードは隣接する電池セルの第２電極リードと電気的に連結することができる。
【0047】
一実施形態において、第１セルアセンブリは複数個の第１収容溝を含む。上記第１収容溝は、第２セルアセンブリが第１セルアセンブリの上部に積層されるとき、上記第２セルアセンブリを成す電池セルのセル本体が配置される空間であって、互いに隣り合う電池セルの電気的連結によって形成される空間である。
【0048】
具体的な例において、第１セルアセンブリで、一番目に配置された電池セルの第２電極リードは、二番目に配置された電池セルの第１電極リードと互いに接するように配列される。このとき、電池セルのセル本体は、一側面が凸状に突出される構造を有している。そのため、セル本体が形成されていない領域である第１テラス及び第２テラスと、第１電極リード及び第２電極リードが形成された領域にはセル本体対に比べて凹状の溝が形成された構造を有し得る。すなわち、第１セルアセンブリにおいて互いに隣接するセル本体の間には、相対的に凹状の溝が形成される。このような構造は、第２セルアセンブリも同様である。ここで、第１セルアセンブリにおいて上記凹状の溝が第１収容溝となり、第２セルアセンブリにおいて上記凹状の溝は、第２収容溝となる。
【0049】
そして、第１セルアセンブリの上部面に第２セルアセンブリが積層されるとき、上記第１収容溝には第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体が配置され、第２収容溝には第１セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体が配置される。一方、第１セルアセンブリの上部面に第２セルアセンブリを積層するとき、第１セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体と第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体は対向する方向に積層される。併せて、上記第２セルアセンブリに含まれる電池セルは、２個～３０個、２個～２０個、２個～１５または２個～１０個を含むことができる。ただし、上記第２セルアセンブリは、第１セルアッセンブリの一面に積層され、かつ第２セルアセンブリのセル本体が第１セルアセンブリの第１収容溝に収容されるものであって、第２セルアセンブリに含まれる電池セルの個数は第１セルアセンブリに含まれる電池セルの個数より一つ少ないように含まれ得る。
【0050】
本発明は、このような電池モジュールの構造によって空間活用率を高めることができる。それのみならず、セルアセンブリの電池セルの内部でガス発生時に、ガスポケット等の間隔を確保し得るという利点がある。
【0051】
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールは断熱パッドと冷却パッドとを含む。具体的に、断熱パッドと冷却パッドは、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間に配置される。具体的に、上記断熱パッドと冷却パッドは、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの第１収容溝および第２収容溝に配置される。それにより、上記断熱パッドと冷却パッドは第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの間に配置され、電池セルを直接冷却し得る。
【0052】
上記断熱パッドは、第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの電池セルの間に熱が互いに通らないように防ぐためのものであって、一般的に使用される断熱パッドであり得る。併せて、冷却パッドは、内部に絶縁油などを含むチューブ状であり得る。
【0053】
具体的な実施形態において、第１セルアセンブリは、一つの電池セルの第１電極リードが互いに隣接する電池セルの第２電極リードと接するように配置される。これにより、第１セルアセンブリにおいて互いに隣接する電池セルは互いに電気的に連結される。一方、第１セルアセンブリの一面には、互いに隣接する電池セルの第１電極リードと第２電極リードが連結される空間に第１収容溝が形成され得る。
【0054】
そして、上記第１収容溝に断熱パッドを配置させることができる。このとき、上記断熱パッドは第１収容溝の前面に配置され、第１テラスおよび第２テラスと、第１電極リードおよび第２電極リードの上部面に配置され得る。他の一実施形態において、断熱パッドは第１収容溝に配置され、第１テラスおよび第２テラスの上部面に配置され得る。
【0055】
上記断熱パッドが配置された第１収容溝に冷却パッドを配置させ、第１セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体上部にも冷却パッドを配置させることができる。特に、上記セル本体の上部面に配置される冷却パッドは、電池セルを直接的に冷却させることができる。
【0056】
次に、冷却パッドが配置された電池セルのセル本体上部面に断熱パッドを配置させた後、断熱パッドと冷却パッドが配置された第１セルアセンブリの上部面に第２セルアセンブリを積層することができる。一方、上記第２セルアセンブリは、７個の電池セルが互いに電気的に連結されて単層で配置される構造を有する。併せて、第２セルアセンブリは、第１セルアセンブリと同様に、一つの電池セルの第１電極リードが隣接する電池セルの第２電極リードと接するように配置され、互いに隣接する電池セルは互いに電気的に連結され得る。例えば、第１セルアセンブリは８個の電池セルを含み、第２セルアセンブリは７個の電池セルを含み得る。ただし、これに限定するものではない。
【0057】
より具体的には、上記第２セルアセンブリが第１セルアセンブリの上部面に積層されるとき、電池セルを凸状に突出された領域が互いに対向するように積層させる。このとき、第１セルアセンブリにおいて電池セルの凸状に突出された領域は第２セルアセンブリの第２収容溝に配置され、第２セルアセンブリにおいて電池セルの凸状に突出された領域は第１セルアセンブリの第１収容溝に配置される。このような第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリの配置により、電池モジュールの空間活用率を高めることができる。
【0058】
他の一例において、本発明に係る電池モジュールは、互いに同じ層に配列されるｍ個（ｍは２以上の整数）の第１セルアセンブリを含み、互いに同じ層に配列されるｎ個（ｎは２以上の整数）の第２セルアセンブリを含む。このとき、ｊ番目（ｊは１以上、ｎ－１以下の整数）の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝はｊ＋１番目の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝と同じ軸に配列される構造を有し、ｋ番目（ｋは１以上、ｍ－１以下の整数）の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝はｋ＋１番目の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝と同じ軸に配列される構造を有する。一方、互いに同じ層に配列される第１セルアセンブリの個数ｍは、２～１０、２～８、または２～６であってもよく、例えば、４個であってもよい。併せて、互いに同じ層に配列される第２セルアセンブリの個数ｎは、２～１０、２～８、または２～６であってもよく、例えば、４個であってもよい。
【0059】
例えば、本発明に係る電池モジュールは、互いに同じ層に配列される４個の第１セルアセンブリを含む。このとき、一番目の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝は、二番目の第１セルアセンブリのそれぞれの第１収容溝と同じ軸に配列される。併せて、本発明に係る電池モジュールは、互いに同じ層に配列される４個の第２セルアセンブリを含む。このとき、一番目の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝は、二番目の第２セルアセンブリのそれぞれの第２収容溝と同じ軸に配列される。
【0060】
上述したように、第１セルアセンブリの第１収容溝には第２セルアセンブリのセル本体が配置され、第２セルアセンブリの第２収容溝には第１セルアセンブリのセル本体が配置され得る。
【0061】
別の一例において、本発明に係る電池モジュールは第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリを含む。上述したように、上記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体は、互いに同じ層に配列される構造である。具体的に、第１セルアセンブリの上部面に第２セルアセンブリが積層されるとき、第１セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体と第２セルアセンブリに含まれる電池セルのセル本体は互いに対向する方向に積層される。
【0062】
一方、第２セルアセンブリにおいて電池セルが凸状に突出された領域の反対側の領域は、平坦な構造を有する。すなわち、第２セルアセンブリの他側面は平坦な構造を有する。
【0063】
さらに、第２セルアセンブリの平坦な面には、再び第１セルアセンブリが配置され得る。すなわち、上記第１セルアセンブリおよび第２セルアセンブリは、複数個の層で積層される構造を有する。
【0064】
本発明は、このような電池モジュールの構造によって空間活用率を高めることができる。それのみならず、セルアセンブリの電池セルの内部でガス発生時に、ガスポケット等の間隔を確保し得るという利点がある。
【0065】
一方、本発明は、上述した電池モジュールを含む電池パックを提供する。
【0066】
上記電池パックは、多様な形態のエネルギー貯蔵装置乃至動力源として適用可能である。例えば、上記エネルギー貯蔵装置は、大容量の電気エネルギーを貯蔵するＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）である。また、上記動力源は、移動手段、例えば、自動車の動力源として適用可能である。上記自動車は、補助動力源または主動力源として二次電池を用いる多様な形態の自動車を総称する。具体的に、上記自動車は、ハイブリッド（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド（ＰＨＥＶ）、または純粋電気車（ＢＥＶ、ＥＶ）などを含む。
【0067】
以下、図面と実施形態などを通じて本発明をより詳細に説明する。本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができる。そのため、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明しようとする。しかし、これは本発明を特定な開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術の範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を包含するものとして理解されるべきである。
【0068】
［第１実施形態］
図３は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略図および電池モジュールの断面図（Ａ－Ａ'）であり、図４は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールのセルアセンブリを概略的に示す図面である。以下、図３と図４を参照して本発明の電池モジュールを詳細に説明しようとする。
図３は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略図および電池モジュールの断面図（Ａ－Ａ'）であり、図４は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールのセルアセンブリを概略的に示す図面である。以下、図３と図４を参照して本発明の電池モジュールを詳細に説明しようとする。
【0069】
本発明に係る電池モジュール１００は、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ１１０と、トレイ１１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル１２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第１セルアセンブリ１３０と、トレイ１１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル１２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第２セルアセンブリ１４０とを含む。
【0070】
このとき、上記電池セル１２０は、セル本体１２１、セル本体１２１を中心に両方向に突出された第１電極リード１２２１及び第２電極リード１２２２と、それぞれの第１電極リード１２２１及び第２電極リード１２２２とセル本体１２１が連結される領域に第１テラス１２１１及び第２テラス１２１２が形成された構造である。併せて、上記第１セルアセンブリ１３０の一面には、互いに隣接する電池セル１２０の第１電極リード１２２１と第２電極リード１２２２が連結される空間に形成される複数個の第１収容溝１３１が形成される構造である。
【0071】
さらに、上記第１セルアセンブリ１３０のそれぞれの第１収容溝１３１には、第２セルアセンブリ１４０の電池セル１２０のセル本体１２１が収容され、それぞれの第１セルアセンブリ１３０及び第２セルアセンブリ１４０に含まれる電池セル１２０のセル本体１２１が互いに同じ層に配列される構造である。一方、上記第１セルアセンブリ１３０および第２セルアセンブリ１４０の間には断熱パッド１５０と冷却パッド１６０が配置される。
【0072】
より具体的に、本発明に係る電池モジュール１００は、複数個の電池セル１２０が単層で連結された第１セルアセンブリ１３０と第２セルアセンブリ１４０を含む。そして、第１セルアセンブリ１３０の上面に第２セルアセンブリ１４０が積層される構造を有する。このとき、第１セルアセンブリ１３０を構成する電池セル１２０と第２セルアセンブリ１４０を構成する電池セル１２０が交互に配列される。これは、第１セルアセンブリ１３０を構成する電池セル１２０のセル本体１２１と第２セルアセンブリ１４０を構成する電池セル１２０のセル本体１２１とが交互に配列されることを意味する。これにより、第１セルアセンブリ１３０及び第２セルアセンブリ１４０に含まれる電池セル１２０のセル本体１２１は、互いに同じ層に配列されることができ、このような電池モジュール１００の構造によって電池モジュールの空間活用率を高めることができる。
【0073】
本発明に係る第１セルアセンブリ１３０は、８個の電池セル１２０が互いに電気的に連結されて単層で配列される構造を有する。このとき、第１セルアセンブリ１３０に含まれる電池セル１２０は、互いに隣接する電池セル１２０と電気的に連結される。具体的に、一つの電池セル１２０の第１電極リード１２２１は、隣り合う電池セル１２０の第２電極リード１２２２と接するように配置され、互いに隣接する電池セル１２０は互いに電気的に連結される。より具体的に、一つの電池セル１２０の第１電極リード１２２１は、隣接する電池セル１２０の第２電極リード１２２２と溶接して互いに連結する。
【0074】
一方、第１セルアセンブリ１３０は、複数個の第１収容溝１３１を含む。上記第１収容溝１３１は、第２セルアセンブリ１４０が第１セルアセンブリの上部に積層されるとき、上記第２セルアセンブリ１４０を成す電池セル１２０のセル本体１２１が配置される空間であって、互いに隣接する電池セル１２０の電気的連結によって形成される空間である。
【0075】
具体的に、第１セルアセンブリ１３０において一番目に配置された電池セル１２０の第２電極リード１２２２は、二番目に配置された電池セル１２０の第１電極リード１２２１と互いに接するように配列される。このとき、電池セル１２０のセル本体１２１は、一側面が凸状に突出される構造を有しており、セル本体１２１が形成されていない領域である第１テラス１２１１及び第２テラス１２１２と、第１電極リード１２２１及び第２電極リード１２２２が形成された領域には、セル本体と比べて凹状の溝が形成された構造を有する。すなわち、第１セルアセンブリ１３０で互いに隣接するセル本体１２１の間には、相対的に凹状の溝が形成される。このような構造は、第２セルアセンブリ１４０も同様である。ここで、第１セルアセンブリ１３０において上記凹状の溝が第１収容溝１３１となり、第２セルアセンブリ１４０において上記凹状の溝は第２収容溝１４１となる。
【0076】
そして、第１セルアセンブリ１３０の上部面に第２セルアセンブリ１４０が積層されるとき、上記第１収容溝１３１には第２セルアセンブリ１４０に含まれる電池セル１２０のセル本体１２１が配置され、第２収容溝１４１には第１セルアセンブリ１３０に含まれる電池セル１２０のセル本体１２１が配置される。一方、第１セルアセンブリ１３０の上部面に第２セルアセンブリ１４０が積層されるとき、第１セルアセンブリ１３０に含まれる電池セル１２０のセル本体１２１と第２セルアセンブリ１４０に含まれる電池セル１２０のセル本体１２１は、互いに対向する方向に積層される。
【0077】
本発明は、このような電池モジュール１００の構造によって空間活用率を高めることができる。それのみならず、セルアセンブリ１３０、１４０の電池セル１２０の内部でガス発生時に、ガスポケットなどの間隔を確保し得るという利点がある。
【0078】
本発明に係る電池モジュール１００は、断熱パッド１５０と冷却パッド１６０を含む。具体的には、断熱パッド１５０と冷却パッド１６０は、第１セルアセンブリ１３０および第２セルアセンブリ１４０の間に配置される。
【0079】
具体的には、上記断熱パッド１５０と冷却パッド１６０とは、第１セルアセンブリ１３０および第２セルアセンブリ１４０の第１収容溝１３１および第２収容溝１４１に配置される。これにより、上記断熱パッド１５０と冷却パッド１６０は、第１セルアセンブリ１３０および第２セルアセンブリ１４０の間に配置され、電池セルを直接冷却することができる。
【0080】
このような構造によって、電池セル１２０の内部で発生する熱を効果的に外部に放出することができ、それにより、電池の寿命特性を向上させることができると判断される。
【0081】
【0082】
本発明に係る電池モジュール２００は、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ２１０と、トレイ２１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル２２０が互いに電気的に連結されて単層に配置される第１セルアセンブリ２３０と、トレイ２１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル２２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第２セルアセンブリ２４０とを含む。
【0083】
このとき、上記電池セル２２０は、セル本体２２１、セル本体２２１を中心に両方向に突出された第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２と、それぞれの第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２とセル本体２２１とが連結される領域に第１テラス２２１１及び第２テラス２２１２が形成された構造である。より具体的に、上記電池セル２２０は、両側面にそれぞれ第１テラス２２１１及び第２テラス２２１２が広く形成され、第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２がそれぞれの第１テラス２２１１及び第２テラス２２１２から少し露出された構造を有する。それぞれの第１テラス２２１１および第２テラス２２１２の面積は、露出された第１電極リード２２２１および第２電極リード２２２２の面積と比べて約１０倍であり得る。上記電池セル２２０は、第１テラス２２２１及び第２テラス２２１２の面積と比較して第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２の面積を小さく形成し、第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２の露出を最小限に抑えることができ、それにより、電池セル２２０の短絡（ｓｈｏｒｔ）の危険性を減らすことができる。さらに、第１テラス２２１１及び第２テラス２２１２の面積を広く形成して、セル本体２２１の内部でガス発生時に緩衝領域を確保し得るという利点がある。
【0084】
上記第１セルアセンブリ２３０の一面には、互いに隣接する電池セル２２０の第１電極リード２２２１と第２電極リード２２２２が連結される空間に形成される複数個の第１収容溝２３１が形成される構造である。
【0085】
ひいては、上記第１アセンブリ２３０のそれぞれの第１収容溝２３１には、第２セルアセンブリ２４０の電池セル２２０のセル本体２２１が収容され、それぞれの第１セルアセンブリ２３０及び第２セルアセンブリ２４０に含まれる電池セル２２０のセル本体２２１が互いに同じ層に配列される構造である。一方、上記第１セルアセンブリ２３０および第２セルアセンブリ２４０の間には断熱パッド２５０と冷却パッド２６０が配置される。
【0086】
一方、上記電池セル２２０は、第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２が突出された領域のセル本体２２１の長さが第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２が突出されない領域のセル本体２２１の長さより長く形成された構造を有する。すなわち、電池セル２２０は、セル本体２２１の長さＬより幅Ｗがより長く形成された構造を有する。
【0087】
これは、電池セル２２０の第１電極リード２２２１から第２電極リード２２２２に電流が流れるとき、第１電極リード２２２１から流入された電流が第２電極リード２２２２に伝達されるまでの電流が流れる距離が短縮される。ゆえに、上記電池セル２２０の内部抵抗は減少され得る。
【0088】
併せて、上記電池セル２２０は、セル本体２２１が形成された領域が凸状に突出された構造を有する。より具体的には、電池セル２２０の一側面は、セル本体２２１が形成された領域が凸状に突出された構造であり、電池セル２２０の他側面は平坦な構造を有する。ここで平坦な構造とは、電池セル２２０の底が平坦であることを意味するものであって、第１電極リード２２２１及び第２電極リード２２２２と第１テラス２２１１及び第２テラス２２１２の底面は、セル本体２２１の底面と同一線上に位置する。
【0089】
特に、第２セルアセンブリ２４０が第１セルアセンブリ２３０の上部に積層されるとき、電池セル２２０の凸状に突出された領域が互いに対向するように積層される。このとき、第１セルアセンブリ２３０における電池セル２２０の凸状に突出された領域は、第２セルアセンブリ２４０の第２収容溝２４１に配置され、第２セルアセンブリ２４０における電池セル２２０の凸状に突出された領域は、第１セルアセンブリ２３０の第１収容溝２４１に配置される。
【0090】
一方、第２セルアセンブリ２４０において電池セル２２０が凸状に突出された領域の反対側の領域は、平坦な構造を有する。すなわち、上記第２セルアセンブリ２４０の他側面は平坦な構造を有する。これにより、本発明の電池モジュール２００は、空間活用率を高めることができる。
【0091】
一方、本発明に係る電池モジュールの各構成に対する説明は上述しており、各構成の具体的な説明は省略することにする。
【0092】
［第３実施形態］
図６は、本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。以下、図６を参照して、本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を詳細に説明することにする。
図６は、本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を示す図面である。以下、図６を参照して、本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程を詳細に説明することにする。
【0093】
まず、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ３１０に第１セルアセンブリ３３０を収容する。上記第１セルアセンブリ３３０は、８個の電池セル３２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される構造を有する。このとき、上記第１セルアセンブリ３３０に含まれる電池セル３２０は、互いに隣接する電池セル３２０と電気的に連結される。具体的に、一つの電池セル３２０の第１電極リード３２２１は、隣り合う電池セル３２０の第２電極リード３２２２と接するように配置され、互いに隣り合う電池セル３２０は互いに電気的に連結される。一方、第１セルアセンブリ３３０の一面には、互いに隣り合う電池セル３２０の第１電極リード３２２１と第２電極リード３２２２が連結される空間に第１収容溝３３１が形成される構造である（図６ａ）。
【0094】
そして、上記第１収容溝３３１に断熱パッド３５０を配置させる。上記断熱パッド３５０は、第１収容溝３３１の前面に配置され、第１テラス３２１１及び第２テラス３２１２と第１電極リード３２２１及び第２電極リード３２２２の上部面に配置される（図６ｂ）。
【0095】
上記断熱パッド３５０が配置された第１収容溝３３１に冷却パッド３６０を配置させ、第１セルアセンブリ３３０に含まれる電池セル３２０のセル本体３２１の上部にも冷却パッド３６０を配置させる。特に、上記セル本体３２１の上部面に配置される冷却パッド３６０は、電池セル３２０を直接的に冷却させることができる（図６ｃおよび図６ｄ）。
【0096】
次に、冷却パッド３６０が配置された電池セル３２０のセル本体３２１の上部面に断熱パッド３５０を配置させた後、断熱パッド３５０と冷却パッド３６０が配置された第１セルアセンブリ３３０の上部面に第２セルアセンブリ３４０を積層する。一方、上記第２セルアセンブリ３４０は、７個の電池セル３２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される構造を有する。第２セルアセンブリ３４０は第１セルアセンブリ３３０と同様に、一つの電池セル３２０の第１電極リード３２２１は隣接する電池セル３２０の第２電極リード３２２２と接するように配置され、互いに隣接する電池セル３２０は互いに電気的に連結される。一方、図面においては、第１セルアセンブリ３３０は８個の電池セル３２０を含み、第２セルアセンブリ３３０は７個の電池セル３２０を含むものとして図示したが、これに限定されない。
【0097】
より具体的には、上記第２セルアセンブリ３４０が第１セルアセンブリ３３０の上部面に積層されるとき、電池セル３２０の凸状に突出された領域が互いに対向するように積層させる。このとき、第１セルアセンブリ３３０において電池セル３２０の凸状に突出された領域は、第２セルアセンブリ３４０の第２収容溝３４１に配置され、第２セルアセンブリ３４０において電池セル３２０の凸状に突出された領域は、第１セルアセンブリ３３０の第１収容溝３３１に配置される。このような第１セルアセンブリ３３０および第２セルアセンブリ３４０の配置によって電池モジュール３００の空間活用率を高めることができる（図６ｅおよび図６ｆ）。
【0098】
ひいては、冷却パッド３６０は、電池セル３２０のセル本体３２１と接するように配置されて、電池セル３２０を直接的に冷却させることができる。
【0099】
一方、本発明に係る電池モジュールの各構成に対する説明は上述しており、各構成に対する具体的な説明は省略することにする。
【0100】
［第４実施形態］
図７は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程において断熱パッドが配置された電池モジュールを概略的に示した図面である。
図７は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの組み立て過程において断熱パッドが配置された電池モジュールを概略的に示した図面である。
【0101】
図７を参照すると、本発明に係る電池モジュール４００は、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ４１０に第１セルアセンブリ４３０を収容する。上記第１セルアセンブリ４３０は８個の電池セル４２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される構造を有する。
【0102】
そして、第１セルアセンブリ４３０の第１収容溝４３１に断熱パッド４５０を配置する。上記断熱パッド４５０は、第１収容溝４３１に配置され、第１テラス及び第２テラスの上部面に配置される。一方、図面に図示されていないが、電池セル４２０のセル本体４２１の上部面に断熱パッド４５０を配置するときも同様に、第２セルアセンブリの第１テラス及び第２テラスに断熱パッドを配置させることができる。
【0103】
本発明に係る電池モジュールの各構成に対する説明は上述しており、各構成に対する具体的な説明は省略することにする。
【0104】
［第５実施形態］
図８は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの概略図および電池モジュールの断面図（Ａ－Ａ'）である。
図８は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの概略図および電池モジュールの断面図（Ａ－Ａ'）である。
【0105】
図８を参照すると、本発明に係る電池モジュール５００は、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ５１０と、トレイ５１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル５２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第１セルアセンブリ５３０と、トレイ５１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル５２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第２セルアセンブリ５４０とを含む。
【0106】
このとき、上記電池セル５２０は、セル本体５２１、セル本体５２１を中心に両方向に突出された第１電極リード５２２１及び第２電極リード５２２２と、それぞれの第１電極リード５２２１及び第２電極リード５２２２とセル本体５２１が連結される領域に第１テラス５２１１及び第２テラス５２１２が形成された構造である。併せて、上記第１セルアセンブリ５３０の一面には、互いに隣接する電池セル５２０の第１電極リード５２２１と第２電極リード５２２２が連結される空間に形成される複数個の第１収容溝５３１が形成される構造である。
【0107】
ひいては、上記第１セルアセンブリ５３０のそれぞれの第１収容溝５３１には、第２セルアセンブリ５４０の電池セル５２０のセル本体５２１が収容され、それぞれの第１セルアセンブリ５３０及び第２セルアセンブリ５４０に含まれる電池セル５２０のセル本体５２１が互いに同じ層に配列される構造である。一方、上記第１セルアセンブリ５３０および第２セルアセンブリ５４０の間には断熱パッド５５０と冷却パッド５６０が配置される。
【0108】
特に、本発明に係る電池モジュール５００は、互いに同じ層に配列されるｍ個（ｍは２以上の整数）の第１セルアセンブリ５３０を含み、互いに同じ層に配列されるｎ個（ｎは２以上の整数）の第２セルアセンブリ５４０を含む。このとき、ｊ番目（ｊは１以上、ｎ－１以下の整数）の第１セルアセンブリ５３０のそれぞれの第１収容溝５３１はｊ＋１番目の第１セルアセンブリ５３０のそれぞれの第１収容溝５３１と同じ軸に配列される構造を有し、ｋ番目（ｋは１以上、ｍ－１以下の整数）の第２セルアセンブリ５４０のそれぞれの第２収容溝５４１はｋ＋１番目の第２セルアセンブリ５４０のそれぞれの第２収容溝５４１と同じ軸に配列される構造を有する。
【0109】
具体的に、本発明に係る電池モジュール５００は、互いに同じ層に配列される４個の第１セルアセンブリ５３０を含む。このとき、一番目の第１セルアセンブリ５３０のそれぞれの第１収容溝５３１は、二番目の第１セルアセンブリ５３０のそれぞれの第１収容溝５３１と同じ軸に配列される。併せて、本発明に係る電池モジュール５００は、互いに同じ層に配列される４個の第２セルアセンブリ５４０を含む。このとき、一番目の第２セルアセンブリ５４０のそれぞれの第２収容溝５４１は、二番目の第２セルアセンブリ５４０のそれぞれの第２収容溝５４１と同じ軸に配列される。
【0110】
本発明に係る電池モジュールの各構成に対する説明は上述しており、各構成に対する具体的な説明は省略することにする。
【0111】
【0112】
まず、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ５１０に第１セルアセンブリ５３０を収容する。上記第１セルアセンブリ５３０は、８個の電池セル５２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される構造を有する。このとき、上記第１セルアセンブリ５３０に含まれる電池セル５２０は、互いに隣接する電池セル５２０と電気的に連結される。具体的に、一つの電池セル５２０の第１電極リード５２２１は、隣り合う電池セル５２０の第２電極リード５２２２と接するように配置され、互いに隣接する電池セル５２０は互いに電気的に連結される。一方、第１セルアセンブリ５３０の一面には、互いに隣り合う電池セル５２０の第１電極リード５２２１と第２電極リード５２２２が連結される空間に第１収容溝５３１が形成される構造である（図９ａ）。
【0113】
一方、上記トレイ５１０に４個の第１セルアセンブリ５３０を互いに同じ層に配列させる。このとき、一番目に配置された第１セルアセンブリ５３０に形成された第１収容溝５３１は、二番目に配置された第１セルアセンブリ５３０に形成された第１収容溝５３１と同じ軸に配列される構造を有する（図９ｂ）。
【0114】
そして、上記第１収容溝５３１に断熱パッド５５０を配置させる。上記断熱パッド５５０は、第１収容溝５３１の前面に配置され、第１テラス５２１１及び第２テラス５２１２と第１電極リード５２２１及び第２電極リード５２２２の上部面に配置される（図９ｃ）。
【0115】
上記断熱パッド５５０が配置された第１収容溝５３１に冷却パッド５６０を配置させ、第１セルアセンブリ５３０に含まれる電池セル５２０のセル本体５２１の上部にも冷却パッド５６０を配置させる。特に、上記セル本体５２１の上部面に配置される冷却パッド５６０は、電池セル５２０を直接的に冷却させることができる（図９ｄおよび図９ｅ）。
【0116】
次に、冷却パッド５６０が配置された電池セル５２０のセル本体５２１の上部面に断熱パッド５６０を配置させた後、断熱パッド５５０と冷却パッド５６０が配置された第１セルアセンブリ５３０の上部面に第２セルアセンブリ５４０を積層する。一方、上記第２セルアセンブリ５４０は、７個の電池セル５２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される構造を有する。第２セルアセンブリ５４０は第１セルアセンブリ５３０と同様に、一つの電池セル５２０の第１電極リード５２２１は隣接する電池セル５２０の第２電極リード５２２２と接するように配置されて互いに隣接する電池セル５２０は、互いに電気的に連結される。一方、図面においては、第１セルアセンブリ５３０は８個の電池セル５２０を含み、第２セルアセンブリ５４０は７個の電池セル５２０を含むものとして図示したが、これに限定されない。
【0117】
より具体的には、上記第２セルアセンブリ５４０が第１セルアセンブリ５３０の上部面に積層されるとき、電池セル５２０の凸状に突出された領域が互いに対向するように積層させる。このとき、第１セルアセンブリ５３０における電池セル５２０の凸状に突出された領域は、第２セルアセンブリ５４０の第２収容溝５４１に配置され、第２セルアセンブリ５４０における電池セル５２０の凸状に突出された領域は、第１セルアセンブリ５３０の第１収容溝５４１に配置される。このような第１セルアセンブリ５３０及び第２セルアセンブリ５４０の配置によって、電池モジュール５００の空間活用率を高めることができる（図９ｆおよび図９ｇ）。
【0118】
ひいて、冷却パッド５６０は、電池セル５２０のセル本体５２１と接するように配置されて、電池セル５２０を直接的に冷却させることができる。
【0119】
［第６実施形態］
図１０は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの概略図である。
図１０は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールの概略図である。
【0120】
図１０を参照すると、本発明に係る電池モジュール６００は、内部に電池セル受容部が形成されたトレイ６１０と、トレイ６１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル６２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第１セルアセンブリ６３０と、トレイ６１０の電池セル受容部に収容され、かつ複数個の電池セル６２０が互いに電気的に連結されて単層で配置される第２セルアセンブリ６４０とを含む。
【0121】
このとき、上記第１セルアセンブリ６３０及び第２セルアセンブリ６４０に含まれる電池セル６２０のセル本体６２１は、互いに同じ層に配列される構造である。具体的には、第１セルアセンブリ６３０の上部面に第２セルアセンブリ６４０が積層されるとき、第１セルアセンブリ６３０に含まれる電池セル６２０のセル本体６２１と第２セルアセンブリ６４０に含まれる電池セル６２０のセル本体６２１は、互いに対向する方向に積層される。
【0122】
一方、第２セルアセンブリ６４０において電池セル６２０が凸状に突出された領域の反対側の領域は平坦な構造を有する。すなわち、上記第２セルアセンブリ６４０の他側面は平坦な構造を有する。
【0123】
ひいて、上記第２セルアセンブリ６４０の平坦な面には、再び第１セルアセンブリ６３０を配置され得る。すなわち、上記第１セルアセンブリ６３０及び第２セルアセンブリ６４０は、複数個の層で積層される構造を有する。
【0124】
本発明は、このような電池モジュール６００の構造によって空間活用率を高めることができる。それのみならず、セルアセンブリ６３０、６４０の電池セル６２０の内部でガス発生時に、ガスポケットなどの間隔を確保することができるという利点がある。
【0125】
本発明に係る電池モジュールの各構成に対する説明は上述しており、各構成の具体的な説明は省略することにする。
【0126】
以上、図面と実施形態などを通じて本発明をより詳細に説明した。しかし、本明細書に記載された図面又は実施形態などに記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎないのみであり、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解する必要がある。
【符号の説明】
【0127】
１００、２００、３００、４００、５００、６００：電池モジュール
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０：トレイ
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０：電池セル
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１：セル本体
１２１１、２２１１、３２１１、４２１１、５２１１：第１テラス
１２１２、２２１２、３２１２、４２１２、５２１２：第２テラス
１２２１、２２２１、３２２１、５２２１：第１電極リード
１２２２、２２２２、３２２２、５２２２：第２電極リード
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０：第１セルアセンブリ
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１：第１収容溝
１４０、２４０、３４０、５４０、６４０：第２セルアセンブリ
１４１、２４１、３４１、５４１：第２収容溝
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０：断熱パッド
１６０、２６０、３６０、５６０：冷却パッド
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０：トレイ
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０：電池セル
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１：セル本体
１２１１、２２１１、３２１１、４２１１、５２１１：第１テラス
１２１２、２２１２、３２１２、４２１２、５２１２：第２テラス
１２２１、２２２１、３２２１、５２２１：第１電極リード
１２２２、２２２２、３２２２、５２２２：第２電極リード
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０：第１セルアセンブリ
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１：第１収容溝
１４０、２４０、３４０、５４０、６４０：第２セルアセンブリ
１４１、２４１、３４１、５４１：第２収容溝
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０：断熱パッド
１６０、２６０、３６０、５６０：冷却パッド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図6e】
【図6f】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図9d】
【図9e】
【図9f】
【図9g】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図3】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図5】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図8】
【国際調査報告】