JP7674040B2

JP7674040B2 - 電池モジュールおよびその製造方法

Info

Publication number: JP7674040B2
Application number: JP2023508033A
Authority: JP
Inventors: ホング・ハン; ジュンヨブ・ソン; ウォン・キョン・パク; スビン・パク
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2025-05-09
Anticipated expiration: 2042-01-06
Also published as: JP2023537016A; EP4187683A1; EP4187683A4; KR20220101309A; CN116114102A; WO2022149885A1; US20230268584A1

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２１年１月１１日付韓国特許出願第１０－２０２１－０００３１７９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。

本発明は電池モジュールおよびその製造方法に関し、より具体的には火災に対する安全性と冷却性能が向上した電池モジュールおよびその製造方法に関する。

現代社会では携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化するにつれて、前記のようなモバイル機器と関連する分野の技術に対する開発が活発に進められている。また、充放電が可能な二次電池は化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、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）などの動力源として用いられるため、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

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るが、その中で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きず、充・放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギ密度が高い長所から脚光を浴びている。

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使用する。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を間に置いて配置された電極組立体および電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースを備える。

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に分類することができる。

小型機器に用いられる二次電池の場合、２～３個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに用いられる二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙｍｏｄｕｌｅ）が用いられる。このような電池モジュールは多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されて電池セル積層体を形成することによって容量および出力が向上する。また、一つ以上の電池モジュールはＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。

二次電池は、適正温度より高くなる場合、二次電池の性能が低下し得、甚だしい場合、爆発や発火の危険性もある。特に、多数の二次電池、すなわち電池セルを備えた電池モジュールや電池パックは狭い空間で多数の電池セルから出る熱が合算されて温度がより急激に上がり得る。言い換えれば、多数の電池セルが積層された電池モジュールとこのような電池モジュールが取り付けられた電池パックの場合、高い出力を得ることができるが、充電および放電時に電池セルで発生する熱を除去することが容易でない。電池セルの放熱がきちんと行われない場合、電池セルの劣化が早くなることにより、寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。

さらに、車両用電池パックに含まれる電池モジュールの場合、直射光線にしばしば露出し、夏や砂漠地域のような高温条件に置かれ得る。また、車両の走行距離を増やすために多数の電池セルを集約的に配置するので、いずれか一つの電池セルで発生した火災や熱が隣り合う電池セルに容易に伝播し、終局的に電池パック自体の爆発や発火につながる。

図１は従来の電池モジュールを示す斜視図である。

図１を参照すると、従来の電池モジュール１０は複数の電池セル１１が積層された電池セル積層体２０を含むことができる。電池セル１１はパウチ型電池セルであり得る。電池セル１１の間には熱伝導度が高い金属板材の冷却フィン３０が配置されることができる。冷却フィン３０は電池セル１１で発生する熱伝達、すなわち電池モジュール１０の放熱には効果的であるが、電池セル１１で発生した火災の伝播を遮断するには力不足である。換言すれば、熱伝導度が高い金属素材の冷却フィン３０が左、右それぞれの電池セル１１と直接接しているので、いずれか一つの電池セル１１の発熱による火災発生時に隣り合う電池セル１１にその火災や熱が伝播することを防ぐことは難しい。

そこで、電池セルに対する冷却および放熱性能と共に火災の伝達を遮断できる機能を備えた電池モジュールに対する必要性が求められる実情である。

本発明が解決しようとする課題は、電池セルから発生した熱を効果的に排出することができ、かつ同時にいずれか一つの電池セルから発生した火災や熱が隣り合う電池セルに伝播することを遮断できる電池モジュールおよびその製造方法を提供することにある。

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および前記電池セルの間に位置する冷却フィンを含む。前記冷却フィンは、前記電池セルのうちの一つと対面する第１部分および前記電池セルのうちの他の一つと対面する第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分の間に空気層が形成される。

前記第１部分に前記第２部分方向に突出した第１ビード（ｂｅａｄ）が形成され得、前記第２部分に前記第１部分方向に突出した第２ビード（ｂｅａｄ）が形成され得る。

前記冷却フィンは少なくとも一度曲がって前記第１部分と前記第２部分が形成され得る。

畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第１部分と前記第２部分の間に位置する第３部分をさらに含み得る。前記第１部分と第２部分を連結する第１ベンディング部が形成されて前記第２部分と前記第３部分を連結する第２ベンディング部が形成され、前記第１部分、前記第２部分および前記第３部分が畳まれ得る。

前記第１部分に前記第２部分方向に突出した第１ビードが形成され得、前記第２部分に前記第１部分方向に突出した第２ビードが形成され得る。前記第３部分に開放部が形成され得、前記第１ビードと前記第２ビードが前記開放部を介して互いに対向し得る。

前記第１部分または前記第２部分の両辺に側面フランジ部が位置し得、前記側面フランジ部が前記第１部分または前記第２部分の一面に垂直に曲がり得る。

前記第１部分と前記第２部分は、長辺と短辺を備えた長方形のシート状であり得、前記第１ベンディング部と前記第２ベンディング部は前記長辺に形成され得る。

前記電池モジュールは前記電池セル積層体の下に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含み得、前記電池セルおよび前記冷却フィンが前記熱伝導性樹脂層と接触し得る。

本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法は、金属板材から冷却フィンを製造する段階；および複数の電池セルを積層して前記電池セルのうちの互いに隣接する電池セルの間に前記冷却フィンを介在して、電池セル積層体を製造する段階を含む。前記冷却フィンは、前記隣接する電池セルのうちの一つと接する第１部分および前記隣接する電池セルのうちの他の一つと接する第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分の間に空気層が形成される。

畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第１部分と前記第２部分の間に位置する第３部分をさらに含み得る。

前記冷却フィンを製造する段階は、前記第２部分と前記第３部分を連結する第２ベンディング部を形成して前記第２部分と前記第３部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階；および前記第１部分と前記第２部分を連結する第１ベンディング部を形成して前記第１部分、前記第２部分および前記第３部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階を含み得る。

前記第１部分または前記第２部分の両辺に側面フランジ部が形成され得、前記冷却フィンを製造する段階は、前記側面フランジ部が前記第１部分または前記第２部分の一面に垂直であるように前記側面フランジ部を曲げる段階を含み得る。

本発明の実施形態によれば、内部に空気層が形成された冷却フィンを電池セルの間に配置することによって、冷却および放熱性能を備えると同時にいずれか一つの電池セルから発生した火災や熱が隣り合う電池セルに伝播することを遮断することができる。

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されることができる。

従来の電池モジュールを示す斜視図である。本発明の一実施形態による電池モジュールに対する斜視図である。図２の電池モジュールに含まれた電池セル積層体および冷却フィンを示す斜視図である。図３の電池セル積層体に含まれた電池セルを示す斜視図である。図３の冷却フィンを示す斜視図である。図５の冷却フィンに対してＢ線に該当する部分をｘｙ平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。図５の冷却フィンに対してＣ線に該当する部分をｘｚ平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。図５の冷却フィンの第１部分、第２部分および第３部分が畳まれる前の様子を示す斜視図である。図８の冷却フィンをｘｚ平面上で－ｙ軸方向に沿って見た様子を示す平面図である。図２の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について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が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。

また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面で、説明の便宜上一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

図２は本発明の一実施形態による電池モジュールに対する斜視図である。図３は図２の電池モジュールに含まれた電池セル積層体および冷却フィンを示す斜視図である。図４は図３の電池セル積層体に含まれた電池セルを示す斜視図である。

本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体２００および電池セル１１０の間に位置する冷却フィン３００を含む。

まず、電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましく、長方形のシート型構造で形成されることができる。本実施形態による電池セル１１０は突出した第１および第２電極リード１１１，１１２を含む。具体的には、本実施形態による電池セル１１０は第１および第２電極リード１１１，１１２がセル本体１１３を基準として互いに対向して一端部１１４ａと他端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。より詳細には第１および第２電極リード１１１，１１２は電極組立体（図示せず）と連結され、前記電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。第１および第２電極リード１１１，１１２は互いに異なる極性であって、一例として、そのうちの一つは正極リード１１１であり得、他の一つは負極リード１１２であり得る。すなわち、一つの電池セル１１０を基準として正極リード１１１と負極リード１１２が互いに対向する方向に突出することができる。

一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態でセルケース１１４の両端部１１４ａ，１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することにより製造されることができる。換言すれば、本実施形態による電池セル１１０は総３ケ所のシーリング部を有し、シーリング部は熱融着などの方法によりシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は連結部１１５からなる。セルケース１１４は樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなる。

このような電池セル１１０は複数個で構成されることができ、複数の電池セル１１０は相互電気的に連結されるように積層されて電池セル積層体２００を形成する。特に、図２および図３に示すようにｘ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層されることができる。そのため、電極リード１１１，１１２はそれぞれｙ軸方向と－ｙ軸方向に突出することができる。

以下では図３および図５ないし図７を参照して本実施形態による冷却フィン３００について詳しく説明する。

図５は図３の冷却フィンを示す斜視図である。図６は図５の冷却フィンに対してＢ線に該当する部分をｘｙ平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。図７は図５の冷却フィンに対してＣ線に該当する部分をｘｚ平面に沿って切断した様子を示す斜視図である。

図３および図５ないし図７を参照すると、本実施形態による冷却フィン３００は、電池セル１１０のうちの一つと対面する第１部分３１０および電池セル１１０のうちの他の一つと対面する第２部分３２０を含む。第１部分３１０と第２部分３２０の間に空気層ＡＬが形成される。すなわち、第１部分３１０と第２部分３２０は金属板材であり、互いに離隔してその間に空の空間、すなわち空気層ＡＬが設けられる。

従来の冷却フィン（３０，図１参照）のように単に単一の金属板材である場合、電池セル１１で発生した熱を伝達するには問題ないが、電池セル１１で発生した火災が隣り合う電池セル１１に伝播することを遮断するには困難性がある。反面、本実施形態による冷却フィン３００は内部に空気層ＡＬが形成され、このような空気層ＡＬは断熱層として機能することができる。いずれか一つの電池セル１１０で発熱による火災が発生しても、電池セル１１０の間に備えられた空気層ＡＬにより隣り合う電池セル１１０に火災や熱が伝播することを遅延させることができる。すなわち、周辺の電池セル１１０に火災が伝播する時間を確保して電池モジュール１００の安全性を向上させることができる。特に、該当電池モジュール１００が車両用電池パックに含まれる場合、電池セル１１０間の火災の伝播を遅延させて運転者が火災から待避できる時間的余裕を確保することができる。さらに、金属板材である第１部分３１０と第２部分３２０がそれぞれ電池セル１１０と対向しているので、電池モジュール１００の上部方向や下部方向への熱伝達に異常はない。特に、冷却フィン３００の第１部分３１０や第２部分３２０が後述する熱伝導性樹脂層１３００と直接接触するので熱伝達性能低下の恐れはない。すなわち、本実施形態による冷却フィン３００は、冷却および放熱性能を備えると同時にいずれか一つの電池セルから発生した火災が隣り合う電池セルに伝播することを遮断することができる。

以下では、図８および図９などを参照して、本発明の一実施形態による冷却フィン３００についてより詳しく説明する。

図８は図５の冷却フィンの第１部分、第２部分および第３部分が畳まれる前の様子を示す斜視図である。図９は図８の冷却フィンをｘｚ平面上で－ｙ軸方向に沿って見た様子を示す平面図である。

図６ないし図９を参照すると、本発明の一実施形態による冷却フィン３００は、少なくとも一度曲がって第１部分３１０と第２部分３２０が形成されることができる。換言すれば、第１部分３１０と第２部分３２０は金属板材を少なくとも一度曲げることによって形成され、第１部分３１０と第２部分３２０は一つの金属板材が曲がった部分を境界として区分する。

より具体的には、冷却フィン３００は、図６のように畳まれた状態を基準として、第１部分３１０と第２部分３２０の間に位置する第３部分３３０をさらに含むことができる。第１部分３１０と第２部分３２０を連結する第１ベンディング部ＢＤ１が形成され、第２部分３２０と第３部分３３０を連結する第２ベンディング部ＢＤ２が形成されて、第１部分３１０、第２部分３２０および第３部分３３０が畳まれることができる。ここで第１ベンディング部ＢＤ１と第２ベンディング部ＢＤ２は金属板材が曲がった部分をいう。すなわち、本実施形態による冷却フィン３００は、一つの金属板材である第１部分３１０、第２部分３２０および第３部分３３０が互いに畳まれた状態でその間に空気層ＡＬを形成する構造であり得る。また、第１部分３１０と第２部分は、長辺と短辺を備えた長方形のシート状であり、第１ベンディング部ＢＤ１と第２ベンディング部ＢＤ２はそのうちの長辺に形成されることができる。

一方、第１部分３１０に第２部分３２０方向に突出した第１ビード（Ｆｉｒｓｔｂｅａｄ，３１０Ｂ）が形成されることができ、第２部分３２０に第１部分３１０方向に突出した第２ビード（Ｓｅｃｏｎｄｂｅａｄ、３２０Ｂ）が形成されることができる。これは同様に第１部分３１０と第２部分３２０が互いに畳まれた状態を基準とする。

第１部分３１０と第２部分３２０が対向するように畳まれた時、第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂが互いに対向することができる。より具体的には、第３部分３３０に開いている開放部３３０Ｐが形成されることができ、第１部分３１０、第２部分３２０および第３部分３３０が互いに畳まれた時、第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂが開放部３３０Ｐを介して互いに対向し、また、第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂが互いに接触することができる。互いに対向する方向に突出した第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂにより、冷却フィン３００は凹んだ形状を有する長方形のシートであり得る。第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂはそれぞれ第１部分３１０と第２部分３２０の全体でない一部領域にのみ形成されることができ、図８に示すようにそれぞれの中心部に形成されることができる。また、開放部３３０Ｐは第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂの位置と対応するように形成されることができる。

複数の電池セル１１０が繰り返し充放電される過程で、その内部の電解質が分解されてガスが発生して電池セル１１０が膨らむ現象、すなわちスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生し得る。特に、各電池セル１１０は電池セル１１０の積層方向（ｘ軸と平行な方向、図２および図３を参照）にスウェリングが起き得る。

従来の冷却フィン（３０，図１参照）のように単に単一の金属板材である場合、隣り合ういずれか一つの電池セル１１のスウェリング時、冷却フィン３０を置いて反対側に位置する電池セル１１にその圧力がそのまま印加される。各電池セル１１のスウェリングを抑制できない場合、電池モジュール１０の構造的変形を起こし得、また、電池モジュール１０の耐久性に悪影響を及ぼし得る。

反面、本実施形態による冷却フィン３００の場合、第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂのビード構造が設けられて隣接する電池セル１１０が膨らむ時それに対する反作用として該当電池セル１１０に均一な弾性力を印加することができる。また、第１部分３１０と第２部分３２０の間に位置する第３部分３３０の弾性復原力によって電池セル１１０のスウェリング時反対側に位置する電池セル１１０に伝達される圧力を縮小することができる。

一方、第１部分３１０または第２部分３２０の両辺に側面フランジ部３００Ｆが位置し得、第１部分３１０と第２部分３２０が畳まれた状態を基準として、このような側面フランジ部３００Ｆが第１部分３１０または第２部分３２０の一面に垂直に曲がることができる。図８には曲がる前の側面フランジ部３００Ｆが図示されているが、図６に示すように、側面フランジ部３００Ｆが第１部分３１０または第２部分３２０の一面に垂直に曲がることができる。冷却フィン３００の内部に設けられた空気層ＡＬは第１部分３１０、第２部分３２０および側面フランジ部３００Ｆにより囲まれるように構成されることができる。曲がったフランジ部３００Ｆは、第１部分３１０または第２部分３２０の鋭い部位をカバーして、第１部分３１０または第２部分３２０が電池セル１１０などをはじめとする電池モジュール１００内部の構成品に損傷を加えることを防止することができる。

一方、図３を再び参照すると、場合によって、電池セル１１０と冷却フィン３００の間には接着部材８００が設けられる。電池セル１１０の個数が増えるにつれて電池セル１１０とその間に介在する冷却フィン３００を固定して構造的に安定した電池セル積層体２００を設けるために接着力を有する接着部材８００を位置させることができる。このような接着部材８００は接着性を有する薄い部材であれば特に制限なく適用可能である。一例として、両面テープを接着部材８００として使用することができる。

一方、図２および図３を再び参照すると、本実施形態による電池モジュール１００は、弾性部材７００、第１および第２センシングブロック４１０，４２０および側面パッド６００を含むことができる。

弾性部材７００は弾性を有する素材を含み、電池セル積層体２００の前面、後面および両側面をカバーすることができる。ここで前面は電池セル積層体２００のｙ軸方向の面を意味し、後面は電池セル積層体２００の－ｙ軸方向の面を意味し、両側面はそれぞれ電池セル積層体２００のｘ軸および－ｘ軸方向の面を意味する。弾性部材７００の下部が開放され、電池セル積層体２００の上面と下面が露出することができる。ここで上面と下面はそれぞれ電池セル積層体２００のｚ軸および－ｚ軸方向の面を意味する。

第１センシングブロック４１０は電池セル積層体２００の前記前面と弾性部材７００の間に位置し得、第２センシングブロック４２０は電池セル積層体２００の前記後面と弾性部材７００の間に位置することができる。第１センシングブロック４１０と第２センシングブロック４２０は電気的絶縁を示す素材を含み得、一例としてプラスチック素材、高分子素材または複合素材を含むことができる。また、第１センシングブロック４１０と第２センシングブロック４２０は一種のバスケット形状を有し、電池セル積層体２００の前記前面および前記後面をそれぞれ覆うように構成されることができる。各電池セル１１０の電極リード（１１１，１１２，図４を参照）は第１センシングブロック４１０と第２センシングブロック４２０に形成されたスリットを通過した後曲がって接合されることができる。これにより、電池セル１１０が互いに直列または並列に連結されることができる。

板状の側面パッド６００は電池セル積層体２００の前記両側面と弾性部材７００の間に配置され、電池モジュール１００の剛性を補完し、電池セル１１０と弾性部材７００の間の緩衝機能を遂行することができる。このような側面パッド６００にはフォーム素材のパッドが適用されることができる。

以下では、図１０を参照して、本発明の一実施形態による熱伝導性樹脂層について詳しく説明する。

図１０は図２の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。この時、図１０は図２の電池セル積層体２００が熱伝導性樹脂層１３００に接触した状態であることを仮定してその断面を示す図である。

本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、電池セル積層体２００の下に位置する熱伝導性樹脂層１３００をさらに含むことができる。本発明の一実施形態として、図２の電池モジュール１００がパックフレームに収納されて電池パックを形成することができる。この場合、前記パックフレームの底部に熱伝導性樹脂層１３００が位置し、熱伝導性樹脂層１３００の上に電池セル積層体２００の下面が安着することができる。本発明の他の一実施形態として、具体的に図示していないが、電池セル積層体がモジュールフレームに挿入されて電池モジュールを形成することができる。この場合、モジュールフレームの底部に熱伝導性樹脂層１３００が位置し、熱伝導性樹脂層１３００の上に電池セル積層体２００の下面が安着することができる。

熱伝導性樹脂層１３００は、熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｎ）を塗布して形成されることができる。前記熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含み得、具体的にはシリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材の少なくとも一つを含むことができる。前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが塗布後に硬化して電池セル積層体２００を構成する複数の電池セル１１０を固定する役割を果たすことができる。また、熱伝導特性に優れて電池モジュール１００で発生した熱を外部に伝達して電池モジュール１００の過熱を防止することができる。

この時、電池セル１１０は熱伝導性樹脂層１３００と直接接触することができる。そのため、電池モジュール１００の下側方向への熱伝達経路が単純化され、エアギャップなどの空気層の発生可能性を減らすことができる。したがって、電池モジュール１００またはそれを含む電池パックの冷却性能を高めることができる。

また、冷却フィン３００は電池セル積層体２００の下面から延びることができ、それにより、冷却フィン３００も熱伝導性樹脂層１３００と直接接触することができる。電池セル１１０と対面する冷却フィン３００を直接熱伝導性樹脂層１３００と接触するように構成することによって、熱排出性能を極大化させることができる。

以下では、図２、図３、図８および図１１ないし図１４を参照して、本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法について詳しく説明する。ただし、先立って説明した内容と重複する部分は説明の繰り返しを避けるために省略する。

まず、図２および図３を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００の製造方法は、金属板材から冷却フィン３００を製造する段階；および複数の電池セル１１０を積層して電池セル１１０のうちの互いに隣接する電池セル１１０の間に前記冷却フィン３００を介在して、電池セル積層体２００を製造する段階を含む。複数の電池セル１１０とその間に配置される冷却フィン３００を順に積層する方式で電池セル積層体２００を製造することができる。

この時、冷却フィン３００は、隣接する電池セル１１０のうちの一つと接する第１部分３１０および隣接する電池セル１１０のうちの他の一つと接する第２部分３２０を含み、第１部分３１０と第２部分３２０の間に空気層ＡＬが形成される。また、第１部分３１０に第２部分３２０方向に突出した第１ビード３１０Ｂが形成されることができ、第２部分３２０に第１部分３１０方向に突出した第２ビード３２０Ｂが形成されることができる。また、冷却フィン３００は、畳まれた状態を基準として、第１部分３１０と第２部分３２０の間に位置する第３部分３３０をさらに含むことができる。上記の内容は先立って説明した部分と重複するので、これ以上の説明は省略する。

上述したように、本実施形態による冷却フィン３００は、一つの金属板材である第１部分３１０、第２部分３２０および第３部分３３０が互いに畳まれた状態でその間に空気層ＡＬを形成する構造である。以下では図１１ないし図１４を参照して、冷却フィン３００を製造する段階について詳しく説明する。

図１１ないし図１４は、本発明の一実施形態による電池モジュールの製造方法のうちの冷却フィンを製造する段階を説明するための図である。この時、図１１ないし図１４の図（ｂ）は図（ａ）を横から見た様子である。

先に図１１および図１２を参照すると、前記冷却フィン３００を製造する段階は、第２部分３２０と第３部分３３０を連結する第２ベンディング部ＢＤ２を形成して第２部分３２０と第３部分３３０が畳まれるように金属板材Ｍを曲げる段階を含むことができる。

次に、図１２および図１３を参照すると、前記冷却フィン３００を製造する段階は、第１部分３１０と第２部分３２０を連結する第１ベンディング部ＢＤ１を形成して第１部分３１０、第２部分３２０および第３部分３３０が畳まれるように金属板材Ｍを曲げる段階を含むことができる。

この時、第２ベンディング部ＢＤ２や第１ベンディング部ＢＤ１を形成するのは金属板材Ｍを曲げることを意味する。また、第３部分３３０に開いている開放部３３０Ｐが形成されることができ、このような開放部３３０Ｐを介して第１ビード３１０Ｂと第２ビード３２０Ｂが互いに対向することができる。

次の図１３および図１４を参照すると、第１部分３１０または第２部分３２０の両辺に側面フランジ部３００Ｆが形成されることができる。図１１や図１２などには第２部分３２０に側面フランジ部３００Ｆが形成された場合が示されているが、第１部分３１０に形成されることもできる。側面フランジ部３００Ｆが形成される辺は、第１ベンディング部ＢＤ１や第２ベンディング部ＢＤ２が形成されていない辺であることが好ましい。

前記冷却フィン３００を製造する段階は、側面フランジ部３００Ｆが第１部分３１０または第２部分３２０の一面に垂直であるように側面フランジ部３００Ｆを曲げる段階を含むことができる。そのため、空気層ＡＬが第１部分３１０、第２部分３２０および側面フランジ部３００Ｆにより囲まれるように構成された冷却フィン３００を製造することができる。

本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであり、対象に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。

前述した本実施形態による一つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。

前記電池モジュールや電池パックは多様なデバイスに適用することができる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１００電池モジュール
２００電池セル積層体
３００冷却フィン
３１０第１部分
３２０第２部分

Claims

複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および
前記電池セルの間に位置する冷却フィンを含み、
前記冷却フィンは、前記電池セルのうちの一つと対面する第１部分および前記電池セルのうちの他の一つと対面する第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分の間に空気層が形成される、電池モジュールであって、
前記第１部分の中心部のみに前記第２部分方向に突出した第１ビードが形成され、
前記第２部分の中心部のみに前記第１部分方向に突出した第２ビードが形成される、電池モジュール。
前記第１ビードと前記第２ビードとは、互いに接触する、請求項１に記載の電池モジュール。
前記冷却フィンは少なくとも一度曲がって前記第１部分と前記第２部分が形成される、請求項１または２に記載の電池モジュール。
複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および
前記電池セルの間に位置する冷却フィンを含み、
前記冷却フィンは、前記電池セルのうちの一つと対面する第１部分および前記電池セルのうちの他の一つと対面する第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分の間に空気層が形成される、電池モジュールであって、
畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第１部分と前記第２部分の間に位置する第３部分をさらに含み、
前記第１部分と第２部分を連結する第１ベンディング部が形成され、前記第２部分と前記第３部分を連結する第２ベンディング部が形成されて、前記第１部分、前記第２部分および前記第３部分が畳まれている、電池モジュール。
前記第１部分に前記第２部分方向に突出した第１ビードが形成され、
前記第２部分に前記第１部分方向に突出した第２ビードが形成され、
前記第３部分に開放部が形成され、
前記第１ビードと前記第２ビードが前記開放部を介して互いに対向する、請求項４に記載の電池モジュール。
前記第１部分または前記第２部分の両辺に側面フランジ部が位置し、
前記側面フランジ部が前記第１部分または前記第２部分の一面に垂直に曲がる、請求項４または５に記載の電池モジュール。
前記第１部分と前記第２部分は、長辺と短辺を備えた長方形のシート状であり、
前記第１ベンディング部と前記第２ベンディング部は前記長辺に形成される、請求項４～６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
前記電池セル積層体の下に位置する熱伝導性樹脂層をさらに含み、
前記電池セルおよび前記冷却フィンが前記熱伝導性樹脂層と接触する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
金属板材から冷却フィンを製造する段階；および
複数の電池セルを積層して前記電池セルのうちの互いに隣接する電池セルの間に前記冷却フィンを介在して、電池セル積層体を製造する段階を含み、
前記冷却フィンは、前記隣接する電池セルのうちの一つと接する第１部分および前記隣接する電池セルのうちの他の一つと接する第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分の間に空気層が形成される、電池モジュールの製造方法であって、
前記第１部分の中心部のみに前記第２部分方向に突出した第１ビードが形成され、
前記第２部分の中心部のみに前記第１部分方向に突出した第２ビードが形成される、電池モジュールの製造方法。
前記第１ビードと前記第２ビードとは、互いに接触する、請求項９に記載の電池モジュールの製造方法。
畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第１部分と前記第２部分の間に位置する第３部分をさらに含む、請求項９または１０に記載の電池モジュールの製造方法。
金属板材から冷却フィンを製造する段階；および
複数の電池セルを積層して前記電池セルのうちの互いに隣接する電池セルの間に前記冷却フィンを介在して、電池セル積層体を製造する段階を含み、
前記冷却フィンは、前記隣接する電池セルのうちの一つと接する第１部分および前記隣接する電池セルのうちの他の一つと接する第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分の間に空気層が形成される、電池モジュールの製造方法であって、
畳まれた状態を基準として、前記冷却フィンは前記第１部分と前記第２部分の間に位置する第３部分をさらに含み、
前記冷却フィンを製造する段階は、
前記第２部分と前記第３部分を連結する第２ベンディング部を形成して前記第２部分と前記第３部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階；および
前記第１部分と前記第２部分を連結する第１ベンディング部を形成して前記第１部分、前記第２部分および前記第３部分が畳まれるように前記金属板材を曲げる段階を含む、電池モジュールの製造方法。
前記第１部分に前記第２部分方向に突出した第１ビードが形成され、
前記第２部分に前記第１部分方向に突出した第２ビードが形成され、
前記第３部分に開放部が形成され、
前記第１ビードと前記第２ビードが前記開放部を介して互いに対向する、請求項１２に記載の電池モジュールの製造方法。
前記第１部分または前記第２部分の両辺に側面フランジ部が形成され、
前記冷却フィンを製造する段階は、前記側面フランジ部が前記第１部分または前記第２部分の一面に垂直であるように前記側面フランジ部を曲げる段階を含む、請求項１２または１３に記載の電池モジュールの製造方法。