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(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】2025-01-17
(54)【発明の名称】バッテリーモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20250109BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20250109BHJP
H01M 50/507 20210101ALI20250109BHJP
H01M 50/249 20210101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401F
H01M50/211
H01M50/507
H01M50/249
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024523965
(86)(22)【出願日】2023-07-07
(85)【翻訳文提出日】2024-04-22
(86)【国際出願番号】 KR2023009690
(87)【国際公開番号】W WO2024117428
(87)【国際公開日】2024-06-06
(31)【優先権主張番号】10-2022-0166949
(32)【優先日】2022-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2023-0042346
(32)【優先日】2023-03-30
(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】ジョン－フン・パク
(72)【発明者】
【氏名】ス－ユル・キム
(72)【発明者】
【氏名】ヒェ－ミ・ジュン
【テーマコード（参考）】
5H040
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H040AA37
5H040AS07
5H040AT04
5H040AY08
5H040NN03
5H043AA04
5H043AA13
5H043FA04
5H043JA02
5H043JA03
5H043LA21
(57)【要約】
バッテリーモジュールが開示される。本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールは、内部空間を提供するフレームと、前記フレームの内部に収容され、ボディー、及び前記ボディーの前方に突出する電極リードを備えるバッテリーセルと、前記バッテリーセルの前方に位置し、前記電極リードと電気的に接続されるバスバーフレームアセンブリと、前記バッテリーセルの少なくとも一部に備えられ、耐火性を有する耐火コーティング層と、を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部空間を提供するフレームと、前記フレームの内部に収容され、ボディー、及び前記ボディーの前方に突出する電極リードを備えるバッテリーセルと、
前記バッテリーセルの前方に位置し、前記電極リードと電気的に接続されるバスバーフレームアセンブリと、
前記バッテリーセルの少なくとも一部に備えられ、耐火性を有する耐火コーティング層と、を含む、バッテリーモジュール。
【請求項2】
前記バッテリーセルは、前記ボディーから前方に延び、前記電極リードを取り囲む前方テラス部をさらに含み、
前記耐火コーティング層は、
前記前方テラス部と前記電極リードとをカバーする第１コーティング層を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項3】
前記耐火コーティング層は、前記バスバーフレームアセンブリの後面の少なくとも一部をカバーする第２コーティング層を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項4】
前記バスバーフレームアセンブリは、スリットを備え、
前記電極リードは、
前記スリットを通過し、
前記第２コーティング層は、
前記スリットと前記電極リードとの間をカバーするように延びる、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項5】
前記耐火コーティング層は、前記第２コーティング層から延び、前記バスバーフレームアセンブリの前面をカバーする第３コーティング層をさらに含む、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項6】
前記フレームは前方に開放され、前記バッテリーモジュールは、
前記バスバーフレームアセンブリの前に位置し、前記フレームの前方側に結合するエンドプレートをさらに含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項7】
前記バッテリーセルは、前記ボディーから上に延びる上側シール部をさらに含み、
前記耐火コーティング層は、
前記上側シール部の少なくとも一部をカバーする第４コーティング層を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項8】
前記バッテリーセルは、前記上側シール部を折り畳みかつ固定する接着部材をさらに含み、
前記第４コーティング層は、
前記接着部材をカバーするように延びる、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項9】
前記バッテリーセルの側面をカバーし、前記バスバーフレームアセンブリの後面に密着するバリアーをさらに含み、前記耐火コーティング層は、
前記バスバーフレームアセンブリの後面、及び前記後面に隣接するバリアーの側面をカバーする第５コーティング層をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項10】
前記バスバーフレームアセンブリは、上下方向において細長形状を有するように形成された孔を備え、
前記バッテリーモジュールは、
前記バッテリーセルの側面をカバーし、前記バスバーフレームアセンブリの孔を貫通するバリアーをさらに含み、
前記耐火コーティング層は、
前記バスバーフレームアセンブリの後面、及び前記後面に隣接するバリアーの側面をカバーする第６コーティング層をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項11】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
【請求項12】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、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に関する。
【0002】
本出願は、２０２２年１２月２日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１６６９４９号、及び２０２３年３月３０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００４２３４６号に基づく優先権を主張し、当該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】
ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯型電子製品の需要が急激に増加し、ロボット、電気自動車などの商用化が本格化することによって、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池に関する研究が活発に行われている。
【0004】
現在商用化されている二次電池としては、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、これらのうちでも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ないため充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという利点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それぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止して収納する外装材、すなわち電池ケースを備える。
【0006】
一般に、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内蔵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内蔵されているパウチ型二次電池とに分類される。
【0007】
最近では、携帯型電子機器のような小型装置だけでなく、電気自動車や電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）などの中大型装置にも駆動用やエネルギー貯蔵用として二次電池が広く用いられている。このような二次電池は、電気的に複数接続された状態でモジュールケース内部にともに収納される形態で、１つのバッテリーモジュールを構成することができる。また、このようなバッテリーモジュールを複数接続して１つのバッテリーパックを構成することができる。
【0008】
ところが、このように複数の二次電池（バッテリーセル）又は複数のバッテリーモジュールが狭い空間に密集している場合、熱イベントに対して脆弱になる可能性がある。特に、いずれかのバッテリーセルで熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）などのイベントが発生した場合、高温のガスや火炎、熱などが生じる可能性がある。このようなガスや火炎、熱などが同一のバッテリーモジュール内に含まれた他のバッテリーセルに伝達される場合、熱伝播（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）のような爆発的な連鎖反応状況が発生する可能性がある。また、このような連鎖反応は、当該バッテリーモジュールで火災や爆発などの事故を引き起こすだけでなく、他のバッテリーモジュールに対しても火災や爆発などを引き起こすおそれがある。
【0009】
さらに、電気自動車などの中大型のバッテリーパックの場合、出力及び／又は容量を増加させるために多くの数のバッテリーセルとバッテリーモジュールが含まれるため、熱連鎖反応に対する危険性がさらに高まる可能性がある。これに加えて、電気自動車などに搭載されたバッテリーパックの場合、周辺に運転者などの利用者が存在する場合がある。したがって、特定のバッテリーモジュールで発生した熱イベントを適切に制御できず、連鎖反応が発生する場合、重大な物的損害だけでなく人命の損失まで引き起こすおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。
【0011】
本発明の他の目的は、熱伝播を抑制できるバッテリーモジュールを提供することである。
【0012】
本発明のまた他の目的は、火炎やベントガスにさらされても安全性を維持できるバッテリーモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールは、内部空間を提供するフレームと、前記フレームの内部に収容され、ボディー、及び前記ボディーの前方に突出する電極リードを備えるバッテリーセルと、前記バッテリーセルの前方に位置し、前記電極リードと電気的に接続されるバスバーフレームアセンブリと、前記バッテリーセルの少なくとも一部に備えられ、耐火性を有する耐火コーティング層と、を含むことができる。
【0014】
また、前記バッテリーセルは、前記ボディーから前方に延び、前記電極リードを取り囲む前方テラス部をさらに含み、前記コーティング層は、前記前方テラス部と前記電極リードとをカバーする第１コーティング層を含むことができる。
【0015】
また、前記耐火コーティング層は、前記バスバーフレームアセンブリの後面の少なくとも一部をカバーする第２コーティング層を含むことができる。
【0016】
また、前記バスバーフレームアセンブリは、スリットを備え、前記電極リードは、前記スリットを通過し、前記第２コーティング層は、前記スリットと前記電極リードとの間をカバーするように延び得る。
【0017】
また、前記コーティング層は、前記第２コーティング層から延び、前記バスバーフレームアセンブリの前面をカバーする第３コーティング層をさらに含むことができる。
【0018】
また、前記フレームは前方に開放され、前記バッテリーモジュールは、前記バスバーフレームアセンブリの前に位置し、前記フレームの前方側に結合するエンドプレートをさらに含むことができる。
【0019】
また、前記バッテリーセルは、前記ボディーから上に延びる上側シール部をさらに含み、前記コーティング層は、前記上側シール部の少なくとも一部をカバーする第４コーティング層を含むことができる。
【0020】
また、前記バッテリーセルは、前記上側シール部を折り畳みかつ固定する接着部材をさらに含み、前記第４コーティング層は、前記接着部材をカバーするように延び得る。
【0021】
また、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーセルの側面をカバーし、前記バスバーフレームアセンブリの後面に密着するバリアーをさらに含み、前記コーティング層は、前記バスバーフレームアセンブリの後面、及び前記後面に隣接するバリアーの側面をカバーする第５コーティング層をさらに含むことができる。
【0022】
また、前記バスバーフレームアセンブリは、上下方向において細長形状を有するように形成された孔を備え、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーセルの側面をカバーし、前記バスバーフレームアセンブリの孔を貫通するバリアーをさらに含み、前記コーティング層は、前記バスバーフレームアセンブリの後面、及び前記後面に隣接するバリアーの側面をカバーする第６コーティング層をさらに含むことができる。
【0023】
本発明の一実施形態に係るバッテリーパックは、本発明のバッテリーモジュールを含む。
【0024】
本発明の一実施形態に係る自動車は、本発明のバッテリーモジュールを含む。
【発明の効果】
【0025】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、熱伝播を抑制できるバッテリーモジュールを提供することができる。
【0026】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、熱伝播を抑制できるバッテリーモジュールを提供することができる。
【0027】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、火炎やベントガスからバスバーフレームアセンブリを保護できる耐火性コーティング層を含むバッテリーモジュールを提供することができる。
【0028】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、熱伝播を抑制できるバリアーの機能を維持させることができる耐火性コーティング層を含むバッテリーモジュールを提供することができる。
【0029】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、バッテリーセルの電極リードが通過するスリットの隙間をシールする耐火性コーティング層を含むバッテリーモジュールを提供することができる。
【0030】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、火炎やベントガスにさらされても安全性を維持できるバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを提供することができる。
【0031】
本発明の実施形態の少なくとも１つによると、ベント制御のための耐火性コーティング層を含むバッテリーモジュールを提供することができる。
【0032】
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形態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ものであるため、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】
【0033】
【図1】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を分解して示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーフレームアセンブリを示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセルを示す図である。
【図11】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセルを示す図である。
【図12】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセルの変形実施形態を示す図である。
【図13】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセルのベントを示す図である。
【図16】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーフレームアセンブリを示す図である。
【図18】本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバリアーとバッテリーセルを示す図である。
【図19】本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバリアーとバッテリーセルの結合を示す図である。
【図20】本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバリアーとバッテリーセルの結合を正面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、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じた意味及び概念で解釈されるものである。
【0035】
したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、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されたい。
【0036】
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールを示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を分解して示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの一部構成を示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーフレームアセンブリ３００を示す図である。図１から図４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は、フレーム４００、バッテリーセル１００、バスバーフレームアセンブリ３００、及び耐火コーティング層９００を含むように構成され得る。
【0037】
フレーム４００は、上部フレーム４２０と下部フレーム４１０を含むことができる。下部フレームは、ボトムプレート、及びボトムプレートから延びる一対のサイドプレートを含むことができる。下部フレームは、内部空間を形成することができる。上部フレーム４２０と下部フレーム４１０は、溶接によって結合することができる。上部フレーム４２０は、下部フレーム４１０の一対のサイドプレートと結合することができる。或いは、フレーム４００は、一体に形成され得る。フレーム４００は、直方体形状に構成され得る。また、フレーム４００は、内部に空間を提供することができる。フレーム４００は、バッテリーモジュールの外観を形成することができる。また、フレーム４００は、前後方向又はＸ軸方向において細長形状を有するように延び得る。また、フレーム４００は、前後方向又はＸ軸方向に開放されている形状に構成され得る。
【0038】
複数のバッテリーセル１００は、フレーム４００が提供する内部空間に収容されるように構成され得る。ここで、それぞれのバッテリーセル１００は、二次電池を意味し得る。それぞれのバッテリーセル１００は、ボディー１１０、及びボディー１１０の前後方向又はＸ軸方向及び－Ｘ軸方向に突出する電極リード１２０を備えることができる。バッテリーセル１００は、電極組立体、電解液（電解質）及び電池ケースを備えることができる。また、このとき、電極組立体、電解液（電解質）及び電池ケースは、ボディー１１０を構成することができる。バッテリーセル１００は、パウチ型二次電池であり得る。複数のバッテリーセル１００は、充電又は放電中に熱を発生し得る。複数のバッテリーセル１００は、熱源として機能することができる。複数のバッテリーセル１００は、バッテリーモジュールを構成することができる。バッテリーモジュールは、１つ以上のバッテリーセル１００を備え、エネルギーを貯蔵及び放出するように構成され得る。複数のバッテリーセル１００は、左右方向又はＹ軸方向に配置又は積層され得る。
【0039】
バスバーフレームアセンブリ３００は、複数のバッテリーセル１００の前方に位置し得る。また、複数のバッテリーセル１００のそれぞれの電極リード１２０は、バスバーフレームアセンブリ３００と電気的に接続され得る。バスバーフレームアセンブリ３００は、フレームボディー３１０、バスバー３２０、及びモジュールターミナル３３０を含むように構成され得る。フレームボディー３１０は、複数のバッテリーセル１００の前方側をカバーするように構成され得る。バスバー３２０は、フレームボディー３１０の前面に具備、結合、締結され得る。また、バスバー３２０は複数構成され得る。また、モジュールターミナル３３０は、バスバー３２０と電気的に接続され得る。モジュールターミナル３３０は、バッテリーモジュールの入出力端子として機能することができる。また、フレームボディー３１０は、上下方向又はＺ軸方向において細長形状を有するように形成されるスリット３１１を含むことができる。スリット３１１は、フレームボディー３１０を前後方向又はＸ軸方向に貫通するように構成され得る。スリット３１１は複数形成され、左右方向又はＹ軸方向に沿って位置し得る。複数のバッテリーセル１００のそれぞれの電極リード１２０は、スリット３１１を通過することができる。電極リード１２０は、スリット３１１を通過してフレームボディー３１０の前面に備えられたバスバー３２０と電気的に接続され得る。バスバーフレームアセンブリ３００は一対で形成され得る。バスバーフレームアセンブリ３００は、複数のバッテリーセル１００の前方側と後方側にそれぞれ備えられ得る。
【0040】
耐火コーティング層９００は、複数のバッテリーセル１００のそれぞれに備えられ得る。耐火コーティング層９００は、それぞれのバッテリーセル１００の少なくとも一部に備えられ、耐火性を有することができる。例えば、耐火コーティング層９００は、エポキシ、不燃ＰＣＭ、ＦＰＣ ５０６０、Ｌｏｃｉｔｉｔｅ ＥＡ９４００、セラミックのような物質から構成され得る。また、耐火コーティング層９００は、液状でバッテリーセル１００に噴射されて形成され得る。このとき、耐火コーティング層９００の厚さは、０．０５ｍｍ～２．２ｍｍ程度の厚さを形成するように構成され得る。
【0041】
本発明のこのような構成によると、バッテリーセル１００は、火炎又はベントガスｇにさらされても安全に保護され得る。図３を参照すると、バッテリーセル１００で熱イベントが発生した場合、火炎又はベントガスｇが隣接するバッテリーセル１００に伝達される可能性がある。このとき、耐火コーティング層９００は、火炎又はベントガスｇからバッテリーセル１００を保護することができる。したがって、バッテリーセル１００で熱イベントが発生しても、他のバッテリーセル１００に熱伝播することを効果的に抑制、遅延又は防止することができる。これにより、バッテリーモジュールの熱安全性を向上させることができる。
【0042】
【0043】
バリアー２００は、長方形状に構成され得る。バリアー２００は、前後方向又はＸ軸方向に延び得る。また、バリアー２００は、複数備えることができる。それぞれのバリアー２００は、複数のバッテリーセル１００の間に配置され得る。バリアー２００は、左右方向又はＹ軸方向に配置又は積層され得る。バリアー２００の前方側と後方側は、それぞれバスバーフレームアセンブリ３００に接触、結合、締結、挿入又は付着することができる。また、バリアー２００は、１つのパートから構成されるか、又は複数のパートから構成され得る。バリアー２００が複数のパートから構成される場合、バリアーアセンブリ２００と呼ばれることもある。バリアー２００は、火炎又はベントガスｇが左右方向又はＹ軸方向に伝播することを抑制、遅延又は防止することができる。バリアー２００は、火炎やベントガスｇにさらされても容易に損傷しない素材から構成され得る。
【0044】
エンドプレート６００は一対で形成され得る。エンドプレート６００は、複数のバッテリーセル１００の前方側と後方側にそれぞれ備えられ得る。エンドプレート６００は、フレーム４００の前方側又は後方側にそれぞれ締結、結合又は溶接され得る。或いは、エンドプレート６００は、フレーム４００の開放端にそれぞれ締結、結合又は溶接され得る。フレーム４００は、エンドプレート６００と締結、結合又は溶接されることで、内部をシールすることができる。
【0045】
絶縁シート７００は、エンドプレート６００とバスバーフレームアセンブリ３００の間に位置するように構成され得る。絶縁シート７００は、エンドプレート６００とバスバーフレームアセンブリ３００とを電気的に分離することができる。絶縁シート７００は、一対で構成され得る。絶縁シート７００は、前方側エンドプレート６００と前方側バスバーフレームアセンブリ３００との間、及び後方側エンドプレート６００と後方側バスバーフレームアセンブリ３００との間にそれぞれ備えられ得る。
【0046】
レジン８００は、フレーム４００の内側に形成されるように構成され得る。レジン８００は、複数のバッテリーセル１００と下部フレーム４１０との間に位置するように構成され得る。また、レジン８００は、複数のバッテリーセル１００と上部フレーム４２０との間に位置するように構成され得る。また、レジン８００は、複数のバリアー２００と下部フレーム４１０との間に位置するように構成され得る。また、レジン８００は、複数のバリアー２００と上部フレーム４２０との間に位置するように構成され得る。レジン８００は、複数のバッテリーセル１００又は複数のバリアー２００の位置を固定させることができる。また、レジン８００は、複数のバッテリーセル１００から発生する熱をフレーム４００に伝達することで、複数のバッテリーセル１００を冷却させることができる。レジン８００は、上部フレーム４２０と下部フレーム４１０の孔４１１、４２１を介してフレーム４００の内部に注入され得る。また、バッテリーモジュールの内部で発生した火炎又はベントガスｇは、孔４１１、４２１を介して外部に排出され得る。
【0047】
緩衝パッド５００は、最外側バリアー２００と下部フレーム４１０との間に配置され得る。或いは、緩衝パッド５００は、最外側バッテリーセル１００と下部フレーム４１０との間に配置され得る。緩衝パッド５００は一対で構成され得る。複数のバッテリーセル１００からスウェリングが発生する場合、緩衝パッド５００は弾性変形されることで、複数のバッテリーセル１００を安定して支持することができる。例えば、緩衝パッド５００は、シリコーン材料から構成され得る。
【0048】
図５は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセル１００を示す図である。図６は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の一部を示す図である。図７は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の変形実施形態を示す図である。図５から図７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のバッテリーセル１００は、ボディー１１０から前方に延び、電極リード１２０を取り囲む前方テラス部１３０をさらに含み、コーティング層９００は、前方テラス部１３０と電極リード１２０をカバーする第１コーティング層９０１を含むように構成され得る。
【0049】
それぞれのバッテリーセル１００は、ボディー１１０から延びるシール部１４０を含むことができる。シール部は、ボディー１１０の周りに沿って形成され得る。特に、ボディー１１０から前方に突出するシール部は、前方テラス部１３０と呼ぶことがある。また、ボディー１１０から上に突出するシール部は、上側シール部１４０と呼ぶことがある。また、ボディー１１０から後方に突出するシール部は、後方テラス部１３０と呼ぶことがある。上側シール部１４０は、接着部材１５０によってボディーで折り畳まれ固定されるように構成され得る。前方テラス部１３０と後方テラス部１３０は、それぞれ電極リード１２０を取り囲むように構成され得る。
【0050】
第１コーティング層９０１は、テラス部１３０の周りに沿って取り囲むように構成され得る。或いは、第１コーティング層９０１は、テラス部１３０の両面を取り囲むように構成され得る。また、第１コーティング層９０１は、テラス部１３０と隣接する電極リード１２０部分を取り囲むように延びるように構成され得る。
【0051】
本発明のこのような構成によると、火炎やベントガスｇから損傷を受けやすいテラス部１３０を保護することができる。これにより、熱イベントが伝播されることを効果的に抑制、遅延又は防止することができる。
【0052】
また、本発明のこのような構成によると、第１コーティング層９０１がテラス部１３０と隣接する電極リード１２０部分まで延びることで、火炎やベントガスｇがテラス部１３０と電極リード１２０との間に浸透することを防止することができる。これにより、バッテリーモジュールの熱安全性をより向上させることができる。
【0053】
また、本発明のこのような構成によると、バッテリーセル１００の内部で発生した火炎又はベントガスｇが前後方側に排出されることを抑制することができる。
【0054】
図８は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の変形実施形態を示す図である。図８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の耐火コーティング層９００は、バスバーフレームアセンブリ３００の後面の少なくとも一部をカバーする第２コーティング層９０２を含むように構成され得る。第１コーティング層９０１と第２コーティング層９０２は、分離又は連続して構成され得る。
【0055】
本発明のこのような構成によると、バスバーフレームアセンブリ３００は、火炎やベントガスｇから保護され得る。例えば、フレームボディー３１０は、プラスチック材料から構成され得る。これにより、フレームボディー３１０が火炎やベントガスｇにさらされると、フレームボディー３１０は損傷し得る。第２コーティング層９０２がフレームボディー３１０の後面をカバーすることで、フレームボディー３１０の耐火性を向上させることができる。
【0056】
図９は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の変形実施形態を示す図である。図９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のバスバーフレームアセンブリ３００はスリット３１１を備え、電極リード１２０はスリット３１１を通過し、第２コーティング層９０２は、スリット３１１と電極リード１２０との間をカバーするように延びて構成され得る。
【0057】
スリット３１１は、上下方向又はＺ軸方向に形成され得る。スリット３１１は、フレームボディー３１０を貫通することができる。第２コーティング層９０２は、スリット３１１と電極リード１２０との間をカバーでき、電極リード１２０の周りに沿って延びるように構成され得る。
【0058】
本発明のこのような構成によると、熱イベントが発生した際に、火炎やベントガスｇがスリット３１１を介して噴出されることを防止することができる。これにより、熱伝播を効果的に抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0059】
図１０は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の変形実施形態を示す図である。図１０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のコーティング層９００は、第２コーティング層９０２から延び、バスバーフレームアセンブリ３００の前面をカバーする第３コーティング層９０３をさらに含むように構成され得る。
【0060】
第３コーティング層９０３は、フレームボディー３１０の前面をカバーするように構成され得る。また、第３コーティング層９０３は、スリット３１１を通過した電極リード１２０部分をカバーするように構成され得る。また、第３コーティング層９０３は、電極リード１２０と電気的に接続されたバスバー３２０をカバーするように構成され得る。
【0061】
本発明のこのような構成によると、熱イベントが発生した際に、火炎やベントガスｇがスリット３１１を介して噴出されることをより確実に防止することができる。これにより、熱伝播を効果的に抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0062】
図６から図１０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のフレーム４００は、前方に開放されるように構成され得る。また、発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールは、バスバーフレームアセンブリ３００の前に位置し、フレーム４００の前方側又は開放端に結合するエンドプレート６００を含むことができる。エンドプレート６００及び絶縁シート７００は、フレームボディー３１０又はスリット３１１をカバーするように位置し得る。
【0063】
本発明のこのような構成によると、熱イベントが発生した際に、火炎やベントガスｇがスリット３１１を介して噴出されることを防止し、絶縁シート７００又はエンドプレート６００において、火炎やベントガスｇによる損傷が抑制、遮断、遅延又は減少し得る。
【0064】
図１１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセル１００を示す図である。図１２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセル１００の変形実施形態を示す図である。図１３は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバッテリーセル１００のベントを示す図である。図１１から図１３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のバッテリーセル１００は、ボディー１１０から上に延びる上側シール部１４０を含むように構成され得る。また、コーティング層９００は、上側シール部１４０の少なくとも一部をカバーする第４コーティング層９０４を含むように構成され得る。
【0065】
第４コーティング層９０４は、第１コーティング層９０１から分離又は連続するように構成され得る。例えば、第４コーティング層９０４は、第１コーティング層９０１から延び、上側シール部１４０の前方側に形成されるように構成され得る。
【0066】
本発明のこのような構成によると、バッテリーセル１００で火炎又はベントガスｇが発生したとき、第１コーティング層９０１及び第４コーティング層９０４に向かって噴出されることを抑制することができる。これにより、バッテリーセル１００の中央付近で上側方向への火炎又はベントガスｇの噴出が誘導され得る。これにより、ベントの制御が容易になり、バッテリーモジュールの熱安全性を向上させることができる。
【0067】
図１１から図１３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のバッテリーセル１００は、上側シール部１４０を折り畳みかつ固定する接着部材１５０をさらに含み、第４コーティング層９０４は、接着部材１５０の少なくとも一部をカバーするように延びて構成され得る。
【0068】
上側シール部１４０は、接着部材１５０によってボディー１１０に折り畳まれ固定されるように構成され得る。例えば、バッテリーセル１００は、２つの接着部材１５０を含むように構成され得る。一つの接着部材１５０は、ボディー１１０の前方エッジに隣接するように配置され、他の接着部材１５０は、後方エッジに隣接するように配置され得る。例えば、第４コーティング層９０４は、第１コーティング層９０１から延び、接着部材１５０をカバーできる部分まで延びるように構成され得る。ボディー１１０の中央部分には接着部材１５０が配置されないこともある。
【0069】
本発明のこのような構成によると、第４コーティング層９０４がボディー１１０の中央部分にさらに延びることで、バッテリーセル１００の中央付近で上側方向への火炎又はベントガスｇの噴出がより強く誘導され得る。これにより、ベントの制御がより容易になり、バッテリーモジュールの熱安全性を向上させることができる。
【0070】
図１４は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の一部を示す図である。図１４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は、バッテリーセル１００の側面をカバーし、バスバーフレームアセンブリ３００の後面に密着するバリアー２００をさらに含むように構成され得る。また、コーティング層９００は、バスバーフレームアセンブリ３００の後面、及びバスバーフレームアセンブリ３００の後面に隣接するバリアー２００の側面をカバーする第５コーティング層９０５をさらに含むように構成され得る。第５コーティング層９０５は、バリアー２００の前方エッジの露出をカバーすることができる。第５コーティング層９０５は、第２コーティング層９０２から分離されるか、又は連続して構成され得る。第５コーティング層９０５は、上下方向又はＺ軸方向に延びるように構成され得る。
【0071】
本発明のこのような構成によると、バリアー２００とフレームボディー３１０との間のギャップをシールすることができる。これにより、火炎やベントガスｇが伝播されることを抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0072】
また、本発明のこのような構成によると、バリアー２００の前方エッジは、火炎やベントガスｇにさらされることがない。これにより、バリアー２００の耐熱性又は耐火性を安定して維持することができる。
【0073】
図１５は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の変形実施形態を示す図である。図１５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のフレームボディー３１０は、後方に突出するスロット３１２を含むことができる。スロット３１２は、上下方向又はＺ軸方向に沿って細長形状を有するように延び得る。バリアー２００は、スロット３１２に嵌合又は挿入され得る。また、第５コーティング層９０５は、スロット３１２とバリアー２００の側面との間をコーティングすることができる。第５コーティング層９０５は、スロット３１２に沿って上下方向又はＺ軸方向に延びるように構成され得る。
【0074】
本発明のこのような構成によると、スロット３１２とバリアー２００との間のギャップをシールすることができる。これにより、火炎やベントガスｇが伝播されることを抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0075】
また、本発明のこのような構成によると、バリアー２００の前方エッジは、火炎やベントガスｇにさらされることがない。これにより、バリアー２００の耐熱性又は耐火性を安定して維持することができる。
【0076】
図１６は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのバスバーフレームアセンブリ３００を示す図である。図１７は、図１の切断線Ａ－Ａ’による断面構成の変形実施形態を示す図である。図１６及び図１７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のバスバーフレームアセンブリ３００は、上下方向において細長形状を有するように形成された孔３１３を備えるように構成され得る。また、発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールは、バッテリーセル１００の側面をカバーし、バスバーフレームアセンブリ３００の孔３１３を貫通するバリアー２００をさらに含むように構成され得る。また、コーティング層９００は、バスバーフレームアセンブリ３００の後面、及びバスバーフレームアセンブリ３００の後面に隣接するバリアー２００の側面をカバーする第６コーティング層９０６をさらに含むように構成され得る。
【0077】
孔３１３は、フレームボディー３１０を貫通するように構成され得る。孔３１３は、上下方向又はＺ軸方向に延び得る。孔３１３は、スリット３１１よりも大きく形成され得る。また、孔３１３は、スリット３１１よりも長く形成され得る。孔３１３は、複数構成され、複数の孔３１３と複数のスリット３１１が交互に配置され得る。
【0078】
バリアー２００は、孔３１３に挿入されるか孔３１３を通過するように位置し得る。第６コーティング層９０６は、第２コーティング層９０２から分離されるか、又は連続して構成され得る。第６コーティング層９０６は、上下方向又はＺ軸方向に延びるように構成され得る。また、第６コーティング層９０６は、孔３１３又はバリアー２００の周りに沿って延びるように構成され得る。
【0079】
本発明のこのような構成によると、バリアー２００と孔３１３との間のギャップをシールすることができる。これにより、火炎やベントガスｇが伝播されることを抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0080】
また、本発明のこのような構成によると、バリアー２００の前方エッジは、火炎やベントガスｇにさらされることがない。これにより、バリアー２００の耐熱性又は耐火性を安定して維持することができる。
【0081】
また、本発明のこのような構成によると、熱イベントが発生した際に、火炎やベントガスｇが孔３１３を介して噴出されることを防止することができる。これにより、熱伝播を効果的に抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0082】
図１６及び図１７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の第６コーティング層９０６は、孔３１３とバリアー２００との間をカバーするように延びて構成され得る。第６コーティング層９０６は、孔３１３とバリアー２００との間をカバーでき、孔３１３又はバリアー２００の周りに沿って延びるように構成され得る。
【0083】
また、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールのコーティング層９００は、第６コーティング層９０６から延び、バスバーフレームアセンブリ３００の前面をカバーする第７コーティング層９０７をさらに含むように構成され得る。第７コーティング層９０７は、第３コーティング層９０３から分離されるか、又は連続して構成され得る。第７コーティング層９０７は、上下方向又はＺ軸方向に延びるように構成され得る。また、第７コーティング層９０７は、孔３１３の周りに沿って延びるように構成され得る。
【0084】
第７コーティング層９０７は、フレームボディー３１０の前面をカバーするように構成され得る。また、第７コーティング層９０７は、孔３１３を通過したバリアー２００部分をカバーするように構成され得る。また、第７コーティング層９０７は、電極リード１２０と電気的に接続されたバスバー３２０をカバーするように構成され得る。
【0085】
本発明のこのような構成によると、熱イベントが発生した際に、火炎やベントガスｇが孔３１３を介して噴出されることをより確実に防止することができる。これにより、熱伝播を効果的に抑制、遮断、遅延又は減少することができる。
【0086】
図１８は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバリアー２００ａとバッテリーセル１００を示す図である。図１９は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバリアー２００ａとバッテリーセル１００の結合を示す図である。図２０は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールのバリアー２００ａとバッテリーセル１００の結合を正面から見た図である。図１８から図２０を参照すると、本発明の他の実施形態に係るバッテリーモジュールは、単一の材料から構成されるバリアー２００ａを含むことができる。
【0087】
バリアー２００ａは、段ボール形状、段ボール構造又は波状構造を有するように構成され得る。バリアー２００ａは、耐火性を有する紙から構成され得る。バリアー２００ａは、一対の紙シート、及び一対の紙シートの間に接着される波状の紙シートを含むように構成され得る。バリアー２００ａは、山と谷を有するように波状構造で形成され得る。複数のバッテリーセル１００は、それぞれ山と谷に位置するように配置され得る。複数のバッテリーセル１００とバリアー２００ａは、密着するように構成され得る。
【0088】
このとき、バリアー２００ａの前後方向又はＸ軸方向の長さは、バッテリーセル１００のボディー１１０の前後方向又はＸ軸方向の長さよりも長く構成され得る。これにより、バリアー２００ａは、バッテリーセル１００の側面を全体としてカバーでき、電極リード１２０の少なくとも一部をカバーするように構成され得る。バリアー２００ａの前方エッジ又は後方エッジは、バスバーフレームアセンブリ３００に密着、接触、結合、締結又は挿入され得る。
【0089】
本発明のこのような構成によると、バリアー２００ａは、段ボール構造を有するため、左右方向又はＹ軸方向に変形可能に構成され得る。これにより、バッテリーセル１００でスウェリングが発生した際に、左右方向又はＹ軸方向に圧縮されることで、バッテリーセル１００を安定して支持することができる。
【0090】
本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるバッテリーモジュールを２つ以上含むことができる。
【0091】
また、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーサブモジュール以外に、他の様々な構成要素、例えば、ＢＭＳやバスバー、パックケース、リレー、電流センサなどのような本発明の出願時点に公知のバッテリーパックの構成要素などをさらに含むことができる。
【0092】
本発明による自動車は、上述した本発明によるバッテリーモジュールを２つ以上含むことができる。本発明によるバッテリーモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用することができる。すなわち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュール又は本発明によるバッテリーパックを含むことができる。また、本発明による自動車は、このようなバッテリーモジュール又はバッテリーパック以外に、自動車に含まれる他の様々な構成要素などをさらに含むことができる。例えば、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュール以外に、車体やモータ、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）などの制御装置などをさらに含むことができる。
【0093】
一方、本明細書では上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語が使用されたが、これらの用語は説明の便宜上のものであり、対象となる物体の位置や観察者の位置などによって変わり得ることは本発明の当業者に自明である。
【0094】
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されず、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であれば、本発明の技術的な思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0095】
１００ バッテリーセル
１１０ ボディー
１２０ 電極リード
１３０ テラス部
１４０ シール部
１５０ 接着部材
２００、２００ａ バリアー
３００ バスバーフレームアセンブリ
３１０ フレームボディー
３１１ スリット
３１２ スロット
３１３ 孔
３２０ バスバー
３３０ モジュールターミナル
４００ フレーム
４１０ 下部フレーム
４１１ 孔
４２０ 上部フレーム
４２１ 孔
５００ 緩衝パッド
６００ エンドプレート
７００ 絶縁シート
８００ レジン
９００ 耐火コーティング層
９０１ 第１コーティング層
９０２ 第２コーティング層
９０３ 第３コーティング層
９０４ 第４コーティング層
９０５ 第５コーティング層
９０６ 第６コーティング層
９０７ 第７コーティング層
ｇ ベントガス
１１０ ボディー
１２０ 電極リード
１３０ テラス部
１４０ シール部
１５０ 接着部材
２００、２００ａ バリアー
３００ バスバーフレームアセンブリ
３１０ フレームボディー
３１１ スリット
３１２ スロット
３１３ 孔
３２０ バスバー
３３０ モジュールターミナル
４００ フレーム
４１０ 下部フレーム
４１１ 孔
４２０ 上部フレーム
４２１ 孔
５００ 緩衝パッド
６００ エンドプレート
７００ 絶縁シート
８００ レジン
９００ 耐火コーティング層
９０１ 第１コーティング層
９０２ 第２コーティング層
９０３ 第３コーティング層
９０４ 第４コーティング層
９０５ 第５コーティング層
９０６ 第６コーティング層
９０７ 第７コーティング層
ｇ ベントガス
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【国際調査報告】