特表 2024-545965 バッテリーセル、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュール

(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】2024-12-16

(54)【発明の名称】バッテリーセル、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/145 20210101AFI20241209BHJP

   H01M 50/107 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/128 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/133 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241209BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241209BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20241209BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20241209BHJP

   H01M 50/119 20210101ALN20241209BHJP

【ＦＩ】

H01M50/145

H01M50/107

H01M50/128

H01M50/133

H01M50/121

H01M50/204 401H

H01M10/613

H01M10/643

H01M10/6567

H01M50/119

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024537555

(86)(22)【出願日】2023-10-18

(85)【翻訳文提出日】2024-06-20

(86)【国際出願番号】 KR2023016094

(87)【国際公開番号】W WO2024085625

(87)【国際公開日】2024-04-25

(31)【優先権主張番号】10-2022-0134064

(32)【優先日】2022-10-18

(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】ミン・ヨン・ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ブム・チェ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ユン・クム

【テーマコード（参考）】

5H011

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H011AA02

5H011BB03

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD09

5H011DD18

5H031AA09

5H031EE01

5H031KK08

5H040AA28

5H040AA31

5H040AS07

5H040AT01

5H040AY10

5H040LL01

5H040LL10

(57)【要約】

本発明は、バッテリーセル、その製造方法、およびこれを含むバッテリーモジュールに関し、本発明の一態様に係るバッテリーセルは、電極組立体、前記電極組立体を収容するケース、前記ケースの外面に形成されためっき層、前記めっき層の一部領域が除去されて形成されたスクラッチ領域、および前記スクラッチ領域を囲むように設けられ、前記めっき層よりも金属のイオン化傾向が大きい犠牲金属を含む多孔質コーティング層を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースの外面に形成されためっき層と、
前記めっき層の一部領域が除去されて形成されたスクラッチ領域と、
前記スクラッチ領域を囲むように設けられ、前記めっき層よりも金属のイオン化傾向が大きい犠牲金属を含む多孔性コーティング層と、
を含む、バッテリーセル。

【請求項2】

前記スクラッチ領域は、
前記めっき層の一部領域が除去された複数の非めっき部と、
隣接する２つの非めっき部間に前記めっき層が残存するめっき部と、
を含む、請求項１に記載のバッテリーセル。

【請求項3】

多孔性コーティング層は、少なくとも一部領域が前記非めっき部を介して前記ケースの外面に接触するように設けられている、請求項２に記載のバッテリーセル。

【請求項4】

前記多孔性コーティング層は、前記めっき層を囲んだ領域の厚さが前記スクラッチ領域を囲んだ領域の厚さよりも小さい、請求項２に記載のバッテリーセル。

【請求項5】

前記多孔性コーティング層は、前記犠牲金属が前記スクラッチ領域上に噴射されることによって形成されている、請求項１に記載のバッテリーセル。

【請求項6】

前記めっき層は、ニッケルめっき層であり、
前記犠牲金属は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム合金、マグネシウム合金、および亜鉛合金からなる群から選択された一つ以上である、請求項１に記載のバッテリーセル。

【請求項7】

前記スクラッチ領域は、レーザーによって前記めっき層がスクラッチ処理されることによって設けられている、請求項１に記載のバッテリーセル。

【請求項8】

高分子フィルムを含み、前記多孔性コーティング層を囲む防水シートをさらに含む、請求項１に記載のバッテリーセル。

【請求項9】

複数の、請求項１に記載のバッテリーセルと、
複数のバッテリーセルが離隔して配置され、複数のバッテリーセル間に冷却水が流動可能に設けられたセルフレームと、
セルフレーム内部に冷却水を供給するための冷却水供給部と、
を含み、
前記冷却水供給部は、絶縁処理されていない冷却水を供給するように設けられている、バッテリーモジュール。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーセルの製造方法であって、
前記ケースの外面に設けられためっき層に前記スクラッチ領域を形成するステップ（ａ）と、
溶融した犠牲金属を圧縮空気と共に前記スクラッチ領域に噴射することにより、前記スクラッチ領域を覆う多孔性コーティング層を形成するステップ（ｂ）と、
を含む、バッテリーセルの製造方法。

【請求項11】

前記スクラッチ領域は、
前記めっき層の一部領域が除去された複数の非めっき部と、
隣接する２つの非めっき部間に前記めっき層が残存するめっき部と、
を含むように形成され、
前記多孔性コーティング層は、少なくとも一部領域が前記非めっき部を介して前記ケースの外面に接触するように形成される、請求項１０に記載のバッテリーセルの製造方法。

【請求項12】

前記圧縮空気は、１２０００ｐｓｉ～１６０００ｐｓｉの範囲の圧力で噴射される、請求項１０に記載のバッテリーセルの製造方法。

【請求項13】

前記圧縮空気は、２０００ｍ／ｓ～２２００ｍ／ｓの範囲の速度で噴射される、請求項１０に記載のバッテリーセルの製造方法。

【請求項14】

前記ステップ（ａ）において、前記スクラッチ領域は、前記めっき層がレーザーによって除去されることによって形成される、請求項１０に記載のバッテリーセルの製造方法。

【請求項15】

前記多孔性コーティング層が外部に露出されないように、防水フィルムを前記ケースに熱収縮させるステップをさらに含む、請求項１０に記載のバッテリーセルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーセルのケースよりも金属のイオン化傾向が大きい犠牲金属を用いて、バッテリーセルの耐腐食性を向上させることができるバッテリーセル、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュールに関する。

【0002】

本出願は、２０２２年１０月１８日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０１３４０６４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。

【背景技術】

【0003】

環境にやさしい車両に使用されるバッテリーは、高出力が要求されるので、大量の熱を発生させ、バッテリーの性能および寿命を向上させるためには、バッテリーから発生する熱を効率的に排出させて、バッテリーが過熱するのを予防することが非常に重要である。

【0004】

従来、バッテリーの熱を放出するための冷却システムとして、直接空冷方式、間接水冷方式、または直接水冷方式などが知られている。

【0005】

直接水冷方式は、バッテリーセルを冷却水に直接含浸させて、バッテリーセルの熱が冷却水に直接排出される方式である。

【0006】

図１は、従来のバッテリーモジュール１０の概略的な構成図である。

【0007】

図１を参照すると、直接水冷方式のバッテリーモジュール１０は、セルフレーム１１と複数のバッテリーセル１２とで構成される。複数のバッテリーセル１２は、セルフレーム１１において、離隔して配置される。前記セルフレーム１１は、内部に冷却水が流動可能に設けられる。

【0008】

一般に、バッテリーセル１２は、内部電極を収容する外装ケースがニッケルめっきされた鉄で製作される。これにより、バッテリーセル１２が冷却水に直接含浸される場合、外装ケースの材料の性質により腐食に対して脆弱となる。また、外装ケースが極性を有しており、電気的絶縁性も脆弱であるという問題点がある。

【0009】

従来の直接水冷方式のバッテリーモジュール１０には、バッテリーセル１２の腐食を防止するために、絶縁油または特殊冷却水Ｎ（例えば、３Ｍ社のＮＯＶＥＣ（登録商標））が使用されている。

【0010】

ただし、絶縁油は、火災に脆弱であるという問題点があり、３Ｍ社のＮＯＶＥＣ（登録商標）のような特殊冷却水は、無極性であり、耐腐食性を有する点でバッテリーセルの冷却水として優れるが、高価であるので、バッテリーモジュールの製造単価を上昇させるという問題があった。

【0011】

また、従来のようにバッテリーセル１２の腐食を防止するために、バッテリーセル１２の外装ケースに防錆液を塗布する場合、防錆液を保持するために不織布などを用いてバッテリーセル１２の外装ケースを包む後処理工程が要求される。

【0012】

また、バッテリーセル１２の外装ケースに防錆液を塗布しても、表面張力によって防錆剤がバッテリーセルの外装ケースから流れ落ち、防錆剤が外装ケースに均等に塗布されない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】

【0013】

本発明は、バッテリーセルのケースよりも金属のイオン化傾向が大きい犠牲金属を用いて、バッテリーセルの耐腐食性を向上させることができるバッテリーセル、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュールを提供することを一の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係るバッテリーセルは、電極組立体、前記電極組立体を収容するケース、前記ケースの外面に形成されためっき層、前記めっき層の一部領域が除去されて形成されたスクラッチ領域、および前記スクラッチ領域を囲むように設けられ、前記めっき層よりも金属のイオン化傾向が大きい犠牲金属を含む多孔性コーティング層を含む。

【0015】

また、前記スクラッチ領域は、前記めっき層の一部領域が除去された複数の非めっき部と、隣接する２つの非めっき部間にめっき層が残存するめっき部とを含むことができる。

【0016】

また、前記多孔性コーティング層は、少なくとも一部領域が前記スクラッチ領域内に挿入されることにより、前記非めっき部を介してケースの外面に接触するように設けられ得る。

【0017】

また、前記多孔性コーティング層は、前記めっき層を囲んだ領域の厚さが前記スクラッチ領域を囲んだ領域の厚さよりも小さくてもよい。

【0018】

また、前記多孔性コーティング層は、前記犠牲金属が前記スクラッチ領域上に噴射されることによって形成され得る。

【0019】

また、前記めっき層は、ニッケルめっき層であってもよく、前記犠牲金属は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム合金、マグネシウム合金、および亜鉛合金からなる群から選択された一つ以上であってもよい。

【0020】

また、前記スクラッチ領域は、レーザーによって前記めっき層がスクラッチ処理されることによって設けられ得る。

【0021】

また、前記バッテリーセルは、高分子フィルムを含み、前記多孔性コーティング層を囲む防水シートをさらに含むことができる。

【0022】

また、本発明の一態様に係るバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセル、複数のバッテリーセルが離隔して配置され、複数のバッテリーセル間に冷却水が流動可能に設けられたセルフレーム、およびセルフレームの内部に冷却水を供給するための冷却水供給部を含む。

【0023】

また、前記冷却水供給部は、絶縁処理されていない冷却水を供給するように設けられる。

【0024】

また、本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法は、ケースの外面に設けられためっき層にスクラッチ領域を形成するステップ（ａ）および溶融した犠牲金属を圧縮空気と共に前記スクラッチ領域に噴射することにより、前記スクラッチ領域を覆う多孔性コーティング層を形成するステップ（ｂ）を含む。

【0025】

また、前記スクラッチ領域は、前記めっき層の一部領域が除去された複数の非めっき部と、隣接する２つの非めっき部間にめっき層が残存するめっき部とを含むように形成され得る。

【0026】

また、前記多孔性コーティング層は、少なくとも一部領域が前記非めっき部を介してケースの外面に接触するように形成され得る。

【0027】

また、前記圧縮空気は、１２０００ｐｓｉ～１６０００ｐｓｉの範囲の圧力で噴射され得る。

【0028】

また、前記圧縮空気は、２０００ｍ／ｓ～２２００ｍ／ｓの範囲の速度で噴射され得る。

【0029】

また、前記ステップ（ａ）において、前記スクラッチ領域は、前記めっき層がレーザーによって除去されることによって形成され得る。

【0030】

また、前記バッテリーセルの製造方法は、ステップ（ｂ）の後に、前記多孔性コーティング層が外部に露出されないように防水フィルムをケースに熱収縮させるステップをさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0031】

以上説明した通り、本発明の少なくとも一態様に係るバッテリーセル、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュールは、次のような効果を有する。

【0032】

ケースのめっき層にスクラッチ領域を設け、多孔性コーティング層がスクラッチ領域を覆うようにすることにより、前記スクラッチ領域を介して多孔性コーティング層とめっき層とが除去されたケースの外面間の電子の移動を円滑にすることができ、これにより、ケースの耐腐食性を向上させることができる。

【0033】

また、ケースよりもイオン化傾向が大きい犠牲金属がケースよりも水分と先にイオン化反応して酸化されるので、ケースの耐腐食性を向上させることができる。

【0034】

また、溶融した犠牲金属が高圧の圧縮空気と共にケースに噴射させることにより前記スクラッチ領域を覆う多孔性コーティング層を形成することができ、多孔性コーティング層とケースとの間の結合力を増大させて、ケースの耐久性を向上させることができる。

【0035】

また、前記多孔性コーティング層が溶射コーティング方式で形成されることによって微細多孔構造を有することができ、これにより水分および空気に接触する接触面積を増大させることができる。

【0036】

また、スクラッチ領域を介してケースと多孔性コーティング層との間の電子の移動を円滑にして、ケースと多孔性コーティング層との間の電気的連結の安定性を図ることができる。

【0037】

また、バッテリーセルの耐腐食性を向上させることにより、絶縁処理された高価の特殊冷却水ではなく、絶縁処理されていない低価の一般冷却水を使用して、直接水冷方式を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】従来のバッテリーモジュールの概略的な構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る直接水冷用バッテリーモジュールの構成図を概略的に示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの断面図を概略的に示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの断面図を概略的に示す図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの断面図を概略的に示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法を説明するための図である。

【図7】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法を説明するための図である。

【図8】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法を説明するための図である。

【図9】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法を説明するための図である。

【図10】本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法を説明するための図である。

【図11】バッテリーセルの製造方法に使用される溶射コーティング装置を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明の一実施形態に係るバッテリーセル（以下、「直接水冷用バッテリーセル」とも言う）、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュール（以下、「バッテリーモジュール」とも言う）について図面を参照して詳細に説明する。

【0040】

また、図面符号にかかわらず同一または対応する構成要素については同一または類似の参照番号を付し、これに対する重複説明は省略するようにし、説明の便宜のために示された各構成部材の大きさおよび形状は誇張または縮小されることがある。

【0041】

図２は、本発明の一実施形態に係る直接水冷用バッテリーモジュール１００の構成図を概略的に示す図であり、図３～図５は、本発明の一実施形態に係るバッテリーセル１２０の断面図を概略的に示す図である。

【0042】

具体的には、図３は、スクラッチ領域が設けられた状態のケースを示し、図４は、多孔性コーティング層が形成された状態のケースを示し、図５は、多孔性コーティング層を覆う防水シートが設けられた状態のケースを示す。

【0043】

図２に示すように、本発明の一実施形態に係る直接水冷用バッテリーモジュール１００は、セルフレーム１１０、少なくとも一つの直接水冷用バッテリーセル１２０、および一般的な冷却水Ｗを含む。

【0044】

図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１２０、複数のバッテリーセル１２０を収容するセルフレーム１１０、および冷却水供給部１６０を含む。

【0045】

具体的には、前記バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１００、複数のバッテリーセル１２０が離隔して配置され、複数のバッテリーセル１２０間に冷却水Ｗが流動可能に設けられたセルフレーム１１０、およびセルフレーム１１０の内部に冷却水Ｗを供給するための冷却水供給部１６０を含む。

【0046】

前記バッテリーモジュール１００は、冷却水Ｗを通じてバッテリーセル１２０を直接冷却させる直接水冷構造を有することができる。

【0047】

図２を参照すると、前記セルフレーム１１０は、内部に所定の空間部を有し、前記空間部内で冷却水Ｗが流動可能な構造で設けられる。前記冷却水Ｗは、セルフレーム１１０の内部空間部に供給された後、セルフレーム１１０の外部に排出され得る。このために、バッテリーモジュール１００は、セルフレーム１１０の外部に冷却水Ｗを排出させるための冷却水排出部を含むことができる。また、前記冷却水供給部１６０は、冷却水貯蔵槽およびポンプを含むことができる。また、前記冷却水供給部１６０は、絶縁処理されていない冷却水Ｗを供給するように設けられ得る。前記冷却水Ｗは、車両で一般的に使用される冷却水であり得る。

【0048】

図３～図５を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーセル１２０は、電極組立体１２７、ケース１２１、めっき層１２２、めっき層１２２上に設けられたスクラッチ領域Ｓ、およびスクラッチ領域Ｓを囲む多孔性コーティング層１２３を含む。

【0049】

また、前記バッテリーセル１２０は、高分子フィルムを含み、前記多孔性コーティング層１２３を囲むように設けられた防水シート１２５を含むことができる。

【0050】

前記バッテリーセル１２０は、電極組立体１２７、前記電極組立体１２７を収容するケース１２１、前記ケース１２１の外面に形成されためっき層１２２、前記めっき層１２２の一部領域が除去されて形成されたスクラッチ領域Ｓ、および前記スクラッチ領域Ｓを囲むように設けられ、前記めっき層１２２よりも金属のイオン化傾向が大きい犠牲金属を含む多孔性コーティング層１２３を含む。

【0051】

図２を参照すると、直接水冷用バッテリーセル１００が冷却水Ｗに含浸されるとき、水分は、多孔性コーティング層１２３に伝達され得る。このとき、多孔性コーティング層１２３の犠牲金属は、水分に対する金属のイオン化反応が、ケース１２１の水分に対する金属イオン化反応よりも大きいため、ケース１２１の耐腐食性を向上させることができる。

【0052】

また、直接水冷用バッテリーセル１２０が冷却水Ｗに含浸されるとき、直接水冷用バッテリーセル１２０は、ケース１２１と多孔性コーティング層１２３との間の金属のイオン化反応の差により、冷却水Ｗの水分が多孔性コーティング層の犠牲金属とイオン化反応し、その結果、ケース１２１の金属イオン化反応が抑制されて、ケース１２１の腐食を防止することができる。

【0053】

前記電極組立体１２７は、ケース１２１内に収納され、正極、負極、および前記正極と負極との間に配置された分離膜を含む。前記電極と分離膜は、一体化された電極組立体１２７を構成することができる。例えば、前記電極組立体１２７は、シート状の正極と負極とをその間に分離膜を介在した状態で巻き取ったゼリーロール型電極組立体、複数の正極と負極とを分離膜を介在した状態で順に積層したスタック型電極組立体または所定単位の正極と負極とを分離膜を介在した状態で積層した単位セルを分離フィルム上に位置した状態で順に巻き取ったスタック／フォルディング型電極組立体であり得る。

【0054】

また、前記ケース１２１は、前記電極組立体１２７を収容し、外部の衝撃からバッテリーセル１２０を保護する役割を果たす。前記ケース１２１は、円筒状、ポーチ状、または角状であってもよく、例えば、前記ケース１２１は、円筒状であってもよい。特に、前記電極組立体１２７は、巻き取られたゼリーロール型電極組立体であり、ケース１２１は、円筒状ケースであってもよく、前記直接水冷用バッテリーセル１２０は、円筒状バッテリーセルであってもよい。

【0055】

また、ケース１２１は、金属材質で形成され得、前記ケース１２１は、スチール（ｓｔｅｅｌ）またはステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）からなる群から選択された一つ以上で形成され得る。

【0056】

また、前記ケース１２１の表面は、ニッケル（Ｎｉ）めっき処理され得る。すなわち、前記めっき層１２１は、ニッケルめっき層を含むことができる。

【0057】

一方、前記ニッケルめっき層は、変色が少なく防錆力に優れ、耐腐食性および耐摩耗性に優れる。しかし、ニッケルめっき層は、材料の特性により、冷却水に含浸される時に腐食することがあり、腐食が進むにつれて極性が生じて絶縁性が低下する。

【0058】

一方、めっき層１２１上に多孔性コーティング層１２３が設けられると、めっき層１２１は、多孔性コーティング層１２３とケース１２１との間の電子の移動を妨げる要因となり得る。

【0059】

前記めっき層１２２にスクラッチ領域Ｓを形成した後、スクラッチ領域Ｓに多孔性コーティング層１２３を結合させることにより、多孔性コーティング層１２３とケース１２１との間の電子移動が円滑に行われ得る。

【0060】

また、前記スクラッチ領域Ｓは、めっき層１２１の厚さ方向に沿ってめっき層１２１の一部領域が除去されて形成され得、前記スクラッチ領域Ｓは、めっき層１２１の厚さ方向に沿ってめっき層１２１の一部領域および前記一部領域と対向するケースの外面まで形成され得る。

【0061】

図３を参照すると、前記スクラッチ領域Ｓは、前記めっき層１２２の一部領域が除去された複数の非めっき部１２２ｂと、隣接する２つの非めっき部１２２ｂ間にめっき層が残存するめっき部１２２ａとを含むことができる。また、前記非めっき部１２２ｂとは、当該領域にめっき層が存在せず、ケース１２１の外面が外部に露出された領域を意味することができる。また、前記スクラッチ領域Ｓは、めっき層１２２の一部領域に形成され得る。

【0062】

前記スクラッチ領域Ｓは、所定のパターンに応じてケース１２１のめっき層１２２が一部除去された領域である。また、前記スクラッチ領域Ｓは、レーザーにより前記めっき層１２２がスクラッチ処理されることによって設けられ得る。これとは異なり、前記スクラッチ領域Ｓは、前記めっき層１２２がエッチング処理されることによって設けられ得る。

【0063】

図４を参照すると、前記多孔性コーティング層１２３は、めっき層１２２およびスクラッチ領域Ｓを囲み、少なくとも一部領域がスクラッチ領域Ｓ内に挿入される。

【0064】

また、前記多孔性コーティング層１２３は、少なくとも一部領域が前記スクラッチ領域Ｓ内に挿入されることにより、前記非めっき部１２１ｂを介してケース１２１の外面に接触するように設けられ得る。

【0065】

また、前記多孔性コーティング層１２３は、めっき層１２２を囲んだ領域とスクラッチ領域Ｓを囲んだ領域の厚さｔとが異なってもよい。前記多孔性コーティング層１２３は、めっき層１２２を囲んだ領域の厚さがスクラッチ領域Ｓを囲んだ領域の厚さよりも小さくてもよい。

【0066】

前記多孔性コーティング層１２３は、ケース１２１よりもイオン化傾向が大きい犠牲金属材質で形成される。前記犠牲金属は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金からなる群から選択された一つ以上を含むことができる。

【0067】

前記犠牲金属のイオン化傾向は、ケース１２１の材質であるスチールまたはステンレススチールのイオン化傾向よりも大きいため、冷却水Ｗの水分は、ケース１２１とイオン化反応する前に多孔性コーティング層１２３の犠牲金属とイオン化反応する。

【0068】

また、前記多孔性コーティング層１２３は、前記犠牲金属が前記スクラッチ領域Ｓ上に噴射されることによって形成され得る。

【0069】

一例として、前記多孔性コーティング層１２３は、溶射コーティング方式でケース１２１の外面にコーティングされ得る。前記多孔性コーティング層１２３は、溶融した犠牲金属が圧縮空気と共にケース１２１に噴射されることによって多孔構造を有することができる。前記多孔性コーティング層１２３の気孔のサイズは、１μｍ～１０μｍであり得る。

【0070】

また、犠牲金属で形成された多孔性コーティング層１２３は、多孔構造を有することにより、水分および空気と接触面積が増える効果を有し、ケースよりもイオン化傾向が大きい犠牲金属が先に水分と反応する。

【0071】

図５を参照すると、前記防水シート１２５は、多孔性コーティング層１２３が外部に露出されないように、ケース１２１の外面を囲む。前記防水シート１２５は、高分子フィルムを含むことができる。前記高分子フィルムでケースを囲んだ状態で、前記高分子フィルムを熱収縮させることにより、防水シート１２５をケース１２１に熱圧着させることができる。

【0072】

熱収縮可能な高分子フィルムは、ポリ塩化ビニルＰＶＣ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリプロピレンＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、またはポリエチレンテレフタレートＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）からなる群から選択された一つ以上を含むことができる。

【0073】

図２を参照すると、前記バッテリーモジュール１００は、セルフレーム１１０の内部に設けられ、前記バッテリーセル１２０の上端部および下端部をそれぞれ覆うように設けられた防水層１３０、１４０を含むことができる。前記防水層１３０、１４０は、ケース１２１に水分が浸透することを防止し、バッテリーセル１２０をセルフレーム１１０に固定させる機能を果たす。

【0074】

前記ケース１２１の上端部に上部防水層１３０が設けられ得、前記ケース１２１の下端部に下部防水層１４０が設けられ得る。また、複数のバッテリーセル１２０は、上端部側と下端部側とがそれぞれ防水層１３０、１４０を介してセルフレーム１１０の内面に一体に固定され得る。

【0075】

また、防水層１３０、１４０は、防水接着剤またはポッティングレジン（ｐｏｒｒｉｎｇ ｒｅｓｉｎ）を含むことができ、前記ポッティングレジンは、シリコン系レジン、ウレタン系レジン、またはエポキシ系レジンのうちいずれか一つであり得る。

【0076】

図６～図１０は、本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法を説明するための図であり、図１１は、バッテリーセルの製造方法に使用される溶射コーティング装置を示す概略図である。また、図７は、図６の（ｂ）の線ａ－ａに沿って切り取った状態の断面図であり、図９は、図６の（ｄ）の線ｂ－ｂに沿って切り取った状態の断面図である。

【0077】

前述したように、前記多孔性コーティング層１２３は、溶射コーティング方式でケース１２１の外面にコーティングされ得る。

【0078】

また、本発明の一実施形態に係るバッテリーセルの製造方法は、ケースの外面に設けられためっき層にスクラッチ領域を形成するステップ（ａ）および溶融した犠牲金属を圧縮空気と共に前記スクラッチ領域に噴射することにより、前記スクラッチ領域を覆う多孔性コーティング層を形成するステップ（ｂ）を含む。

【0079】

また、前記スクラッチ領域Ｓは、前記めっき層１２２の一部領域が除去された複数の非めっき部と、隣接する２つの非めっき部間にめっき層が残存するめっき部とを含むように形成され得る。

【0080】

また、前記多孔性コーティング層１２３は、少なくとも一部領域が前記非めっき部を介してケース１２１の外面に接触するように形成され得る。

【0081】

図６および図７を参照すると、金属材質を有する板材Ｐが準備される。前記板材Ｐは、スチールまたはステンレススチールからなる群から選択された一つ以上で形成され得る。前記板材Ｐは、ケース１２１に加工され、前記板材Ｐの一面（ケースの外面）には、めっき層１２２が形成される。

【0082】

前記めっき層１２２は、めっき物質（例えば、ニッケル）が板材Ｐの一面にめっき処理されたものである。

【0083】

図６（ａ）を参照すると、一つの板材Ｐは、複数の単位領域Ａ１～Ａ４に区画される。ここで、それぞれの単位領域Ａ１～Ａ４は、それぞれケース１２１に加工される単位板材を構成する。すなわち、それぞれの単位領域は、ケース１２１に製作可能なサイズを有する。本実施形態では、説明の便宜上、板材Ｐに仮想に区画されたそれぞれの単位領域について、第１単位領域Ａ１、第２単位領域Ａ２、第３単位領域Ａ３、及び第４単位領域Ａ４に区分して指称する。

【0084】

図６の（ｃ）および（ｄ）を参照すると、それぞれの単位領域は、切断ラインＬｃに沿って切断されることにより、単位板材Ｐに分割され、図６の（ｅ）を参照すると、それぞれの単位板材Ｐ１は、円筒状に加工され、それぞれケース１２１に製作され得る。

【0085】

図６の（ｂ）を参照すると、それぞれの単位領域Ａ１～Ａ４には、スクラッチ領域Ｓ１～Ｓ４がそれぞれ設けられる。

【0086】

前記スクラッチ領域Ｓ１～Ｓ４は、所定のスクラッチパターンＬｓ（図８参照）に応じてケース１２１のめっき層１２２が化学的にエッチング処理されるか、レーザーによってめっき層１２２がスクラッチされた領域である。スクラッチ領域Ｓでは、ケース１２１の外面（非めっき部）は、外部に露出されるように設けられる。

【0087】

また、スクラッチ領域Ｓは、各単位領域Ａ１～Ａ４ごとに設けられる。本文書では、各単位領域Ａ１～Ａ４のスクラッチ領域Ｓを第１スクラッチ領域Ｓ１、第２スクラッチ領域Ｓ２、第３スクラッチ領域Ｓ３、及び第４スクラッチ領域Ｓ４に区分して指称する。

【0088】

ここで、第１スクラッチ領域Ｓ１は、第１単位領域Ａ１でめっき層１２２が損傷された領域であり、第２スクラッチ領域Ｓ２は、第２単位領域Ａ２でめっき層１２２が損傷された領域である。

【0089】

また、第３スクラッチ領域Ｓ３は、第３単位領域Ａ３でめっき層１２２が損傷された領域であり、第４スクラッチ領域Ｓ４は、第４単位領域Ａ４でめっき層１２２が損傷された領域である。

【0090】

また、第１スクラッチ領域Ｓ１ないし第４スクラッチ領域Ｓ４は、板材Ｐの同一平面上に設けられ、互いに離隔して配置され得る。

【0091】

また、それぞれのスクラッチ領域Ｓ１～Ｓ４は、それぞれの単位領域Ａ１～Ａ４よりも小さい面積を有することができる。

【0092】

図８を参照すると、単位板材Ｐ１は、スクラッチパターンＬｓを有し得、前記スクラッチパターンは、定格子パターン（図８（ａ）参照）、斜線格子パターン（図８（ｂ）参照）、波型パターン（図８（ｃ）参照）、横一の字型パターン（図８（ｄ）参照）、または縦一の字型パターン（図８（ｅ）参照）のうちいずれか一つであり得る。

【0093】

このようなスクラッチパターンに応じて、前記スクラッチ領域Ｓは、前記めっき層１２２の一部領域が除去された複数の非めっき部と、隣接する２つの非めっき部間にめっき層が残存するめっき部とを含むことができる。

【0094】

それぞれの単位板材Ｐ１内のスクラッチ領域Ｓは、単位板材Ｐ１の枠領域Ｅによって囲まれて設けられ得、単位板材Ｐ１の一面の全領域に設けられ得る。前記枠領域Ｅは、めっき層１２２のうち非めっき部が外部に露出されず、めっき部のみが外部に露出された領域である。

【0095】

図９および図１１を参照すると、溶射コーティング装置２００は、溶融した犠牲金属Ｍを圧縮空気Ａｃと共に、スクラッチ領域Ｓが設けられた板材Ｐの一面に噴射する。図１０を参照すると、前記犠牲金属Ｍは、スクラッチ領域Ｓ１を囲む多孔性コーティング層１２３を形成する。

【0096】

図１１を参照すると、溶射コーティング装置２００は、金属噴射部２１０、空気噴射部２２０、ガイド部２４０、および加熱部２５０を含む。

【0097】

前記ガイド部２４０は、犠牲金属ワイヤ２３１を金属噴射部２１０に供給し、犠牲金属ワイヤ２３１が金属噴射部２１０に進入する進入経路に設けられる。前記ガイド部２４０は、一対のガイドロール２４１、２４２を含むことができる。一対のガイドロール２４１、２４２は、互いに反対方向に回転しながら、犠牲金属ワイヤ２３１を金属噴射部２１０の通路２１１に進入させ、犠牲金属ワイヤ２３１の移動を案内する。

【0098】

前記金属噴射部２１０は、加熱部２５０に電気的に連結される。加熱部２５０は、金属噴射部２１０に電圧を印加する。

【0099】

また、金属噴射部２１０には、犠牲金属ワイヤ２３１が通過する通路２１１が設けられる。前記犠牲金属ワイヤ２３１は、加熱された金属噴射部２１０を通過しながら溶融される。

【0100】

また、犠牲金属の種類に応じて、金属噴射部２１０の加熱温度は、変更し得る。例えば、アルミニウム（Ａｌ）の溶融温度は、約６６０℃であり、マグネシウム（Ｍｇ）の溶融温度は、約６５０℃である。

【0101】

前記空気噴射部２２０は、圧縮空気Ａｃを噴射する。空気噴射部２２０は、金属噴射部２１０の内部に設けられ得る。前記空気噴射部２２０は、空気噴射部２２０の排出口の中心軸が金属噴射部２１０の排出口の中心軸と同軸上に位置するように、金属噴射部２１０内に配置され得る。

【0102】

また、圧縮空気Ａｃは、溶融した犠牲金属Ｍと共に溶射コーティング装置２００から噴射される。前記圧縮空気Ａｃは、１２，０００ｐｓｉ～１６，０００ｐｓｉの範囲の圧力で噴射され得、前記圧縮空気Ａｃは、２，０００ｍ／ｓ～２，２００ｍ／ｓの範囲の速度で噴射され得る。

【0103】

溶融した犠牲金属Ｍは、金属噴射部２１０の通路２１１に沿って流動して金属噴射部２１０の外部に排出され、空気噴射部２２０から排出された圧縮空気Ａｃによって板材Ｐに噴射される。

【0104】

溶融した犠牲金属Ｍは、圧縮空気Ａｃと共にスクラッチ領域Ｓに噴射されて、スクラッチ領域Ｓの非めっき部が外部に露出されないように板材Ｐにめっきされる。

【0105】

図９を参照すると、溶射コーティング装置２００は、第１スクラッチ領域Ｓ１に溶融した犠牲金属Ｍを噴射することができ、この過程は第２単位領域Ａ２～第４単位領域Ａ４ごとに行われ得る。

【0106】

前記多孔性コーティング層１２３は、溶融した犠牲金属Ｍが高圧の圧縮空気Ａｃと共にケース１２１の外面に噴射されることによって形成される。これにより、多孔性コーティング層１２３とケース１２１との結合力が増大され得る。すなわち、高圧の圧縮空気Ａｃと共に溶融した犠牲金属Ｍの粒子がケース１２１の外面に噴射されることにより、多孔性コーティング層１２３が形成され得る。

【0107】

このような過程により、図６（ｃ）に示すように、一つの板材Ｐには、第１スクラッチ領域Ｓ１～第４スクラッチ領域Ｓ４をそれぞれ覆う複数の多孔性コーティング層１２３がそれぞれ設けられ得る。

【0108】

一つの板材Ｐは、切断ラインＬｃに沿って、それぞれの単位領域Ａ１～Ａ４ごとに切断されることにより、複数の単位板材Ｐ１を構成する。多孔性コーティング層１２３が設けられた単位板材Ｐ１は、円筒状に加工されて、円筒状ケース１２１に製作される。

【0109】

このような方法で、大量のケース１２１の製造工程を簡略化することができる。

【0110】

溶射コーティング方式を通じて、前記多孔性コーティング層１２３は、微細多孔構造を有することができ、水分および空気に接触する犠牲金属の接触面積を増大させることができる。

【0111】

上述した本発明の望ましい実施形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更、および付加は、下記の特許請求の範囲に属するものと見なすべきである。

【産業上の利用可能性】

【0112】

本発明の一実施形態に係るバッテリーセル、その製造方法、およびこれを含む直接水冷用バッテリーモジュールによれば、ケースよりもイオン化傾向が大きい犠牲金属がケースよりも水分と先にイオン化反応して酸化されるので、ケースの耐腐食性を向上させることができる。

【符号の説明】

【0113】

１００ 直接水冷用バッテリーモジュール（バッテリーモジュール）
１１０ セルフレーム
１２０ 直接水冷用バッテリーセル（バッテリーセル）
１２１ ケース
１２２ めっき層
１２３ 多孔性コーティング層
１２７ 電極組立体
１６０ 冷却水供給部
Ｓ スクラッチ領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図6(c)】

【図6(d)】

【図6(e)】

【図7】

【図8(a)】

【図8(b)】

【図8(c)】

【図8(d)】

【図8(e)】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】