JP7703553B2 - バッテリーモジュール、バッテリーパック、及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーモジュール、バッテリーパック、及び自動車に関し、より詳しくは、熱暴走、火災、爆発などに対する安全性を高めたバッテリーモジュールに関する。

本出願は、２０２０年９月４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１１３３３２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。

近年、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用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化されるにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。

現在、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の二次電池が商用化しているが、中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殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという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。また、このようなリチウム二次電池は、正極活物質が塗布された正極板と負極活物質が塗布された負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体、及び該電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、例えば電池ケースを備える。

そして、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に収納されている円筒型二次電池と、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収納されているパウチ型二次電池とに分類され得る。

そのうち、円筒型電池セルは、電極組立体が収納される金属缶が円筒型で製作される。このような円筒型電池セルは、複数の二次電池を収容するモジュールケース及び複数の二次電池を電気的に接続するように構成されたバスバーを備えたバッテリーモジュールの構成に使用され得る。

しかし、従来のバッテリーモジュールでは、複数の電池セルを備える場合、その内部に備えられた複数の電池セルのうちの一部の電池セルで熱暴走、発火、または爆発などが発生すると、生成された高熱のガス、火炎、または高温の内部物質が噴射されて隣接した電池セルに伝達されることで、２次的な熱暴走、火災、または爆発などにつながるおそれがある。そこで、複数の電池セルが連鎖的に熱暴走、発火、または爆発することを防止するための努力が重ねられている。

本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、熱暴走、火災、爆発などに対する安全性を高めたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、それぞれに電極端子が備えられ、上下方向に立設された複数の電池セルと、水平方向に延びた形態を有して複数の電池セルの上部を覆い、複数の電池セルのそれぞれの上部の少なくとも一部が外部に露出するように複数の露出口が形成された上部カバーと、水平方向に延びた形態を有して複数の電池セルの下部を覆い、複数の電池セルのそれぞれの下部の少なくとも一部が外部に露出するように複数の露出口が形成された下部カバーと、電気絶縁性を有し、上部カバー及び下部カバーのうちの少なくとも一方に形成された複数の露出口を密閉するように複数の露出口に充填された充填部材と、を含むことを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。

充填部材は、複数の電池セルの上部の上面及び下部の下面のうちの少なくとも一方、及び複数の電池セルの側部の一部表面を囲むようにコーティングされ得る。

上部カバー及び下部カバーのうちの少なくとも一方には、充填部材が満たされる収容空間が形成されるように、複数の露出口が形成された部分が内側に凹んだ充填部が備えられ得る。

複数の電池セルの上部を除いた残りの側部及び下部は、電気絶縁性被覆材で被覆され得る。

上部カバーには、複数の電池セルのそれぞれの上部が挿入されるように上下方向に延びた管状の収容部が複数個備えられ、下部カバーには、複数の電池セルの下部が挿入されるように上下方向に延びた管状の収容部が複数個備えられ、上部カバー及び下部カバーのうちの少なくとも一方には、収容部に挿入された電池セルの側部の一部分を囲むように収容部から電池セルの側部に向かって突設されたガイド部が備えられ得る。

収容部には、充填部材の一部が流れ込むように凹んだ収容溝が形成され得る。

上部カバー及び下部カバーのうちの少なくとも一方には、充填部材が収容部の内部に導入されるように露出口の外周部の一部が打ち抜かれた少なくとも一つの導入溝が備えられ得る。

被覆材は、他の部分よりも相対的に厚く形成され、電池セルの温度が所定温度以上に上昇する場合、溶融して電池セルの側面に沿って流れるように構成されたバンド部を備え得る。

そして、本発明は、上述した一態様によるバッテリーモジュールを少なくとも一つ含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。

さらに、本発明は、上述した一態様によるバッテリーモジュールを少なくとも一つ含むことを特徴とする自動車を提供する。

本発明の一態様によれば、本発明のバッテリーモジュールは、上部カバーまたは下部カバーの複数の露出口を密閉するように構成された充填部材を含むことで、バッテリーモジュールの使用時に、複数の円筒型電池セルのうちの一部の異常挙動によって電池缶の内部に高温のガス及び火炎が生じた場合、複数の露出口を密閉した充填部材によって、高温のガス及び火炎が円筒型電池セルの上部または下部に噴出されることを遮断することができる。これにより、本発明は、一部の円筒型電池セルから噴出された高温のガス及び火炎が隣接した他の円筒型電池セルの温度を上昇させ、熱暴走又は火災が伝播することを防止することができる。結果的に、本発明は、バッテリーモジュールの使用安全性を大幅に高めることができる。

さらに、本発明の一態様によれば、上部カバー及び下部カバーのうちの少なくとも一方にガイド部が備えられることで、収容部の内部への充填部材の充填を補助することができる。さらに、本発明は、円筒型電池セルの上部または下部から高温のガス及び火炎が噴出され、噴出されたガス及び火炎が充填部材によって遮られて収容部の内面に沿ってガス及び火炎が内側に逆流する場合、逆流したガス及び火炎が隣接した他の円筒型電池セルと接触することをガイド部によって遮断することができる。これにより、バッテリーモジュールの安全性を高めることができる。

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。

本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの円筒型電池セルを概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの上部カバーを概略的に示した底面斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの下部カバーを概略的に示した斜視図である。 図１のＣ－Ｃ’に沿ったバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。

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範囲において使われた用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、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ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっと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代弁するものではないため、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せねばならない。

図１は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示した分解斜視図であり、図３は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの円筒型電池セルを概略的に示した断面図である。図示の便宜上、図２には上部カバーに付け加えられた充填部材を示していない。

図１～図３を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１００は、複数の円筒型電池セル１１０、上部カバー１２０、下部カバー１３０、及び充填部材１４０を含む。

具体的には、複数の円筒型電池セル１１０のそれぞれは、電極端子１１１を備え得る。電極端子１１１は、正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂを備える。また、複数の円筒型電池セル１１０は、上下方向に立てられた形態で配列され得る。複数の円筒型電池セル１１０は水平方向に配列され得る。複数の円筒型電池セル１１０は、所定の間隔で離隔して配列され得る。例えば、図１のＦ方向から眺める場合、図２に示されたように、複数の円筒型電池セル１１０は、前後方向（Ｙ軸方向）及び左右方向（Ｘ軸方向）に配列され得る。

ここで、円筒型電池セル１１０は、電極組立体１１６、電池缶１１２、及びキャップ組立体１１３を備え得る。

電極組立体１１６は、正極板と負極板との間にセパレータが介在された状態で巻き取られた構造を有し得、正極板には正極タブ１１４が取り付けられてキャップ組立体１１３に接続され、負極板には負極タブ１１５が取り付けられて電池缶１１２の下端に接続され得る。

電池缶１１２は、内部に空いた空間が形成され、電極組立体１１６を収納可能である。特に、電池缶１１２は、円筒型であって、上端が開放された形態で構成され得る。また、電池缶１１２は、剛性などを確保するため、スチールやアルミニウムのような金属材質で構成され得る。そして、電池缶１１２は、下端に負極タブが取り付けられ、電池缶１１２の上部及び下部は勿論、電池缶１１２自体が負極端子１１１ｂとして機能することができる。

キャップ組立体１１３は、電池缶１１２の上端開放部に結合され、電池缶１１２の開放端を密閉可能である。このようなキャップ組立体１１３は、電池缶１１２の形態に応じて、円形または角形などの形態を有し得、トップキャップＣ１、ベントユニットＣ２、及びガスケットＣ３などの下位構成を含み得る。

ここで、トップキャップＣ１は、キャップ組立体１１３の最上部に位置し、上方に突出した形態で構成され得る。特に、このようなトップキャップＣ１は、円筒型電池セル１１０において正極端子１１１ａとして機能することができる。したがって、トップキャップＣ１は、外部装置、例えば、バスバーなどを通じて他の円筒型電池セル１１０や充電装置と電気的に接続され得る。このようなトップキャップＣ１は、例えばステンレス鋼やアルミニウムのような金属材質で形成され得る。

また、ベントユニットＣ２は、円筒型電池セル１１０の内圧、すなわち、電池缶１１２の内圧が所定水準以上に増加する場合、ベントユニットＣ２の形態が変形（破断）し、電池缶１１２内部のガスをトップキャップＣ１の開口Ｄを通して外部に排出するように構成され得る。ここで、内圧の所定水準は、５気圧～１０気圧であり得る。

さらに、ガスケットＣ３は、トップキャップＣ１及びベントユニットＣ２の周縁部が電池缶１１２と絶縁されるように、電気絶縁性を有する材質で構成され得る。

一方、キャップ組立体１１３は、電流遮断部材Ｃ４をさらに含み得る。電流遮断部材Ｃ４は、ＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれ、ガスの発生によって電池の内圧が増加し、ベントユニットＣ２の形状が逆さまになれば、ベントユニットＣ２と電流遮断部材Ｃ４との接触が切断されるか又は電流遮断部材Ｃ４が破損されることで、ベントユニットＣ２と電極組立体１１６との間の電気的接続を遮断することができる。

このような円筒型電池セル１１０の構成は、本発明の出願時点で当業者に周知されているため、本明細書では詳細な説明を省略する。また、図３に円筒型電池セル１１０の一例を示したが、本発明によるバッテリーモジュール１００は、特定の形態の円筒型電池セル１１０の構成に限定されない。すなわち、本発明の出願時点で公知の多様な円筒型電池セル１１０が本発明によるバッテリーモジュール１００に採用され得る。

図４は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの上部カバーを概略的に示した底面斜視図であり、図５は本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの下部カバーを概略的に示した斜視図である。

図２とともに図４及び図５を参照すると、上部カバー１２０は、電気絶縁性の素材を含み得る。上部カバー１２０は、例えば、ポリ塩化ビニル素材またはポリエチレンテレフタレート素材を含み得る。上部カバー１２０は、複数の円筒型電池セル１１０の上部を覆うように水平方向に延びた上壁Ｗ１を備え得る。上壁Ｗ１には、複数の円筒型電池セル１１０のそれぞれの上部の少なくとも一部が外部に露出するように、複数の露出口１２０ｈが形成され得る。露出口１２０ｈは、円筒型電池セル１１０の上面の一部または全体が外部に露出可能な大きさを有し得る。

さらに、下部カバー１３０は、複数の円筒型電池セル１１０の下部を覆うように水平方向に延びた形態の下壁Ｗ２を備え得る。下壁Ｗ２には、複数の円筒型電池セル１１０のそれぞれの下部の少なくとも一部が外部に露出するように、複数の露出口１３０ｈが形成され得る。露出口１３０ｈは、円筒型電池セル１１０の下面の一部または全体が外部に露出可能な大きさを有し得る。

そして、充填部材１４０は、電気絶縁性を有する素材を含み得る。例えば、充填部材１４０は、例えば、グルー（ｇｌｕｅ）、ホットメルト樹脂（ｈｏｔ－ｍｅｌｔ ｒｅｓｉｎ）、またはシリコーン系接着剤であり得る。例えば、充填部材１４０は、ポリシリコーン樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、及びアクリル系樹脂のうちの少なくとも一つを含み得る。

さらに、充填部材１４０は、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方に形成された複数の露出口１２０ｈを密閉するように構成され得る。充填部材１４０は、樹脂形態で複数の露出口１２０ｈに注入された後、硬化して、複数の露出口１２０ｈを密閉するように構成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、上部カバー１２０または下部カバー１３０の複数の露出口１２０ｈを密閉するように構成された充填部材１４０を含むことで、バッテリーモジュール１００の使用中に、複数の円筒型電池セル１１０のうちの一部の異常挙動（作動）によって電池缶１１２の内部に高温のガス及び火炎が生じた場合、複数の露出口１２０ｈを密閉した充填部材１４０によって、高温のガス及び火炎が円筒型電池セル１１０の上部または下部に噴出されることを遮断することができる。これにより、本発明は、一部の円筒型電池セル１１０から噴出された高温のガス及び火炎が隣接した他の円筒型電池セル１１０の温度を上昇させ、熱暴走または火災が伝播することを防止することができる。結果的に、本発明は、バッテリーモジュール１００の使用安全性を大幅に高めることができる。

図６は、図１のＣ－Ｃ’に沿ったバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。図示の便宜上、図６の複数の円筒型電池セル１１０及び電気絶縁性被覆材１５０は、断面形状ではなく正面形状で示し、その他の上部カバー１２０、下部カバー１３０、及び充填部材１４０の構成は断面形状で示した。

図２とともに図６を参照すると、本発明のバッテリーモジュール１００の充填部材１４０は、複数の円筒型電池セル１１０の上部の上面及び下部の下面のうちの少なくとも一方を囲むように表面にコーティングされ得る。すなわち、充填部材１４０は、樹脂形態であって、露出口１２０ｈ内に導入され、円筒型電池セル１１０の上面及び下面のうちの少なくとも一方の表面に塗布された後、硬化し得る。例えば、図６に示されたように、充填部材１４０は、円筒型電池セル１１０の上面にコーティングされ得る。図示していないが、充填部材１４０は、円筒型電池セル１１０の電池缶１１２の下面にコーティングされてもよい。

また、充填部材１４０は、複数の円筒型電池セル１１０の側部の一部表面を囲むように、一部表面にコーティングされ得る。例えば、図６に示されたように、充填部材１４０は、円筒型電池セル１１０の側部のうち、上端の側面を囲むようにコーティングされ得る。図示されていないが、充填部材１４０は、円筒型電池セル１１０の電池缶１１２の側部のうち、下端の側面を囲むようにコーティングされてもよい。

したがって、本発明のこのような構成によれば、充填部材１４０が複数の円筒型電池セル１１０の外面を囲むことで、複数の円筒型電池セル１１０のうちの一部円筒型電池セル１１０から噴出された高温のガスまたは火炎が隣接した他の円筒型電池セル１１０に噴出されることを遮断することができる。これにより、一部の円筒型電池セル１１０から噴出された高温のガス及び火炎が隣接した他の円筒型電池セル１１０の温度を上昇させ、熱暴走又は火災が伝播することを防止することができる。

一方、図２とともに図６をさらに参照すると、バッテリーモジュール１００は、複数のバスバー１６０をさらに含み得る。バスバー１６０は、複数の円筒型電池セル１１０同士を電気的に接続するように構成され得る。バスバー１６０は、伝導性金属を含み得る。バスバー１６０は、例えば、銅、ニッケル及びアルミニウムのうちの少なくとも一つを含み得る。例えば、バスバー１６０は、一方向に延びたプレート状またはワイヤ状であり得る。

また、本発明のバッテリーモジュール１００は、複数の円筒型電池セル１１０の正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂのそれぞれにワイヤ状のバスバー１６０が連結され得る。例えば、本発明のバッテリーモジュール１００は、正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂのそれぞれにワイヤ状のバスバー１６０が連結された状態で、充填部材１４０が複数の円筒型電池セル１１０の表面に塗布され得る。

一方、図１及び図２をさらに参照すると、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方には、充填部１２０ｇが備えられ得る。例えば、図２のように、上部カバー１２０には充填部１２０ｇが備えられ得る。充填部１２０ｇは、充填部材１４０で満たされる収容空間が形成されるように内側に凹んだ形態を有し得る。例えば、充填部１２０ｇは、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方の複数の露出口１２０ｈが形成された部分が内側に凹んだ形態であり得る。

ここで、「内側」とは、上部カバー１２０または下部カバー１３０の本体の中心に向かう方向を意味する。例えば、図２のように、上部カバー１２０には、複数の露出口１２０ｈが形成された部分が下方に凹んだ充填部１２０ｇが備えられ得る。

また、充填部材１４０は、充填部１２０ｇを満たすように充填され得る。すなわち、充填部材１４０は、上部カバー１２０の上面または下部カバー１３０の下面に所定の厚さで充填された後、硬化し得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方に充填部１２０ｇを備えることで、上部カバー１２０または下部カバー１３０の複数の露出口１２０ｈが形成された外面に所定厚さの充填部材１４０が形成されるため、複数の円筒型電池セル１１０のうちの一部円筒型電池セル１１０から噴出された高温のガスまたは火炎が一つの露出口１２０ｈを通って外部に噴出されても、隣接した他の露出口１２０ｈへと高温のガス及び火炎が流れ込むことを、充填部１２０ｇに充填された充填部材１４０が遮断することができる。これにより、本発明は、熱暴走又は火災が隣接した円筒型電池セル１１０に伝播することを防止することができる。

一方、図２とともに図６をさらに参照すると、本発明の複数の円筒型電池セル１１０はそれぞれ、電気絶縁性被覆材１５０で被覆され得る。例えば、電気絶縁性被覆材１５０は、所定温度以上で体積が縮む熱収縮性を有する素材を含み得る。例えば、熱収縮性を有する素材は、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、またはポリフェニレンスルファイド系樹脂を使用して製造され得る。より具体的には、熱収縮性を有する素材は、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のうちのいずれか一つ以上を含み得る。

また、電気絶縁性被覆材１５０は、複数の円筒型電池セル１１０の上部を除いた残りの側部及び下部を囲むように構成され得る。すなわち、電気絶縁性被覆材１５０は、円筒型電池セル１１０の電池缶１１２の水平方向の側面及び下面を囲むようで被覆され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、複数の円筒型電池セル１１０のそれぞれの側部及び下部に電気絶縁性被覆材１５０が被覆されることで、バッテリーモジュール１００の充放電時に、一部の円筒型電池セル１１０の異常挙動によって生成されたガスにより円筒型電池セル１１０の側部が破裂しても、隣接した他の円筒型電池セル１１０へと高温のガス又は火炎が直接的に噴出されないように電気絶縁性被覆材１５０が阻止することができる。これにより、本発明は、充填部材１４０が塗布されていない円筒型電池セル１１０の残り部分に電気絶縁性被覆材１５０を適用することによって、バッテリーモジュール１００の使用安全性を大幅に高めることができる。

一方、図２とともに図６を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１００の上部カバー１２０は、複数の円筒型電池セル１１０のそれぞれの上部が挿入されるように構成された管状の収容部１２１を複数個備え得る。収容部１２１は、上部カバー１２０の上壁Ｗ１の下面から下方に延びた管状であり得る。

また、下部カバー１３０は、複数の円筒型電池セル１１０のそれぞれの下部が挿入されるように構成された管状の収容部１３１を複数個備え得る。収容部１３１は、下部カバー１３０の下壁Ｗ２の上面から上方に延びた管状であり得る。

図７は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。

図７を参照すると、図７のバッテリーモジュール１００Ａは、図６のバッテリーモジュール１００の上部カバー１２０と比べて、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方の収容部１２１にガイド部１２２をさらに備え得る。図７のバッテリーモジュール１００Ａの他の構成は、図６のバッテリーモジュール１００と同一であるため、他の構成についての説明は省略する。

また、ガイド部１２２は、収容部１２１に挿入された円筒型電池セル１１０の側部の一部を囲むように突出した形態を有し得る。例えば、図７を参照すると、上部カバー１２０は、収容部１２１の下端部に円筒型電池セル１１０の側部に向かって突設されたガイド部１２２が備えられ得る。すなわち、ガイド部１２２は、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちのいずれか一方の収容部１２１の管状の端部が中心側に折り曲げられた形態を有し得る。図示していないが、下部カバー１３０の複数の露出口１２０ｈのそれぞれに充填部材１４０が充填される場合、下部カバー１３０には、収容部１２１から円筒型電池セル１１０の側部に向かって突設されたガイド部１２２が備えられ得る。

さらに、ガイド部１２２は、充填部材１４０が収容部１２１と円筒型電池セル１１０との間に充填される場合、充填部材１４０が収容部１２１の外側に漏れないように構成され得る。すなわち、充填部材１４０は、樹脂形態で露出口１２０ｈを通って流れ込んでガイド部１２２が形成された収容部１２１の端部まで充填され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方にガイド部１２２が備えられることで、収容部１２１の内部への充填部材１４０の充填を補助することができる。さらに、本発明は、円筒型電池セル１１０の上部または下部から高温のガス及び火炎が噴出され、噴出されたガス及び火炎が充填部材１４０によって遮られて収容部１２１の内面に沿ってガス及び火炎が内側に逆流する場合、逆流したガス及び火炎が隣接した他の円筒型電池セル１１０と接触することをガイド部１２２によって遮断することができる。これにより、バッテリーモジュール１００Ａの安全性を高めることができる。

図８は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。

図８を参照すると、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１００Ｂは、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちのいずれか一方の収容部１２１に、充填部材１４０の一部が流れ込むように凹んだ収容溝１２１ｋが形成され得る。例えば、収容溝１２１ｋは、収容部１２１の管状の内面に沿って延びた形態を有し得る。すなわち、収容溝１２１ｋは、円筒型電池セル１１０の側部の外面に沿って充填部材１４０が所定の厚さで形成されるように構成され得る。例えば、図８に示されたように、上部カバー１２０の収容部１２１には、収容溝１２１ｋが備えられ得る。収容溝１２１ｋには、充填部材１４０の一部が満たされ得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちのいずれか一方の収容部１２１に収容溝１２１ｋが形成されることで、収容部１２１の端部に所定厚さの充填部材１４０を形成可能であるため、形成された充填部材１４０によって、円筒型電池セル１１０から排出されたガス又は火炎が収容部１２１を通って内側に逆流することを効果的に防止することができる。

図９は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示した平面図である。

図２とともに図９を参照すると、図９の本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの上部カバー１２０Ｃには、図２のバッテリーモジュール１００と比べて、少なくとも一つの導入溝１２３ｈがさらに形成され得る。

具体的には、導入溝１２３ｈは、上部カバー１２０及び下部カバー１３０のうちの少なくとも一方に形成され得る。導入溝１２３ｈは、円筒型電池セル１１０が収容される収容部１２１の内部へと充填部材１４０が導入されるように打ち抜かれ得る。導入溝１２３ｈは、露出口１２０ｈの外周部の一部分が打ち抜かれて形成され得る。例えば、図９に示されたように、上部カバー１２０は４個の導入溝１２３ｈが露出口１２０ｈの外周部に形成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、露出口１２０ｈの外周部に形成された導入溝１２３ｈによって、充填部材１４０を収容部１２１の内部に円滑に導入できる。これにより、本発明は、収容部１２１に収容された円筒型電池セル１１０に充填部材１４０が適切に塗布され、円筒型電池セル１１０から排出された高温のガス又は火炎が隣接した他の円筒型電池セル１１０に移動することを効果的に防止することができる。

図１０は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な部分縦断面図である。図示の便宜上、図１０の複数の円筒型電池セル１１０及び電気絶縁性被覆材１５０は、断面形状ではなく正面形状で示し、その他の上部カバー１２０、下部カバー１３０、及び充填部材１４０の構成は断面形状で示した。

図１０を参照すると、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュール１００Ｄは、図６に示されたバッテリーモジュール１００Ｄと比べて、電気絶縁性被覆材１５０にバンド部１５１がさらに備えられ得る。

具体的には、バンド部１５１は、円筒型電池セル１１０の温度が所定温度以上に上昇する場合、溶融して円筒型電池セル１１０の側面に沿って流れるように構成され得る。例えば、バンド部１５１は、約２００℃～３００℃で溶融する素材を含み得る。バンド部１５１は、電気絶縁性被覆材１５０の他の部分よりも相対的に厚く形成された部分であり得る。例えば、バンド部１５１は、円筒型電池セル１１０の水平方向の側部を囲むように形成され得る。

したがって、本発明のこのような構成によれば、電気絶縁性被覆材１５０に別途にバンド部１５１をさらに備えることで、複数の円筒型電池セル１１０のうちの一部電池セルで熱暴走や火災が発生し、円筒型電池セルの側部が破裂する場合、バンド部１５１が溶融して円筒型電池セル１１０の側面に沿って流れて破裂した部分を被覆することができる。これにより、熱暴走や火災が発生した円筒型電池セル１１０に隣接した他の円筒型電池セル１１０へと、高温のガス又は火炎が直接噴出されることを最小化することができる。結果的に、本発明は、バッテリーモジュール１００の安全性を効果的に高めることができる。

一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック（図示せず）は、上述したバッテリーモジュール１００を少なくとも二つを含み得る。また、バッテリーパックは、少なくとも二つのバッテリーモジュール１００を収容する収容空間が備えられたパックハウジング（図示せず）を含み得る。そして、バッテリーパックは、バッテリーモジュール１００の充放電を制御するための各種の装置（図示せず）、例えばＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリー管理システム）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含み得る。

また、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、電気自動車又はハイブリッド自動車のような自動車に含まれ得る。すなわち、本発明の一実施形態による自動車は、車体内に上述した本発明の実施形態によるバッテリーパックを少なくとも一つ含むバッテリーパックを搭載し得る。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後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るだけで、対象と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ことは、当業者にとって自明である。

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持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１１０ 電池セル
１１１ 電極端子
１２０ 上部カバー
１３０ 下部カバー
１４０ 充填部材

Claims (9)

1. それぞれに電極端子が備えられ、上下方向に立設された複数の電池セルと、
   水平方向に延びた形態を有して前記複数の電池セルの上部を覆い、前記複数の電池セルのそれぞれの上部の少なくとも一部が外部に露出するように複数の露出口が形成された上部カバーと、
   水平方向に延びた形態を有して前記複数の電池セルの下部を覆い、前記複数の電池セルのそれぞれの下部の少なくとも一部が外部に露出するように複数の露出口が形成された下部カバーと、
   電気絶縁性を有し、前記上部カバー及び前記下部カバーのうちの少なくとも一方に形成された複数の露出口を密閉するように前記複数の露出口に充填された充填部材と、
   を含み、
   前記複数の電池セルの上部を除いた残りの側部及び下部は、電気絶縁性被覆材で被覆されており、
   前記充填部材は、前記複数の電池セルのうちの一部の電池セルから噴出されたガス及び火炎が、前記一部の電池セルに隣接する他の電池セルの上部及び下部の少なくとも一方に噴出されることを遮断し、
   前記電気絶縁性被覆材は、前記複数の電池セルのうちの一部の電池セルの側部から噴出されたガス及び火炎が、前記一部の電池セルに隣接する他の電池セルに直接的に噴出されることを阻止する、バッテリーモジュール。
2. 前記充填部材は、前記複数の電池セルの上部の上面及び下部の下面のうちの少なくとも一方、及び前記複数の電池セルの側部の一部表面を囲むようにコーティングされている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. 前記上部カバー及び前記下部カバーのうちの少なくとも一方には、前記充填部材が満たされる収容空間が形成されるように、前記複数の露出口が形成された部分が内側に凹んだ充填部が備えられる、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記上部カバーには、前記複数の電池セルのそれぞれの上部が挿入されるように上下方向に延びた管状の収容部が複数個備えられ、
   前記下部カバーには、前記複数の電池セルの下部が挿入されるように上下方向に延びた管状の収容部が複数個備えられ、
   前記上部カバー及び前記下部カバーのうちの少なくとも一方には、前記収容部に挿入された前記電池セルの側部の一部分を囲むように前記収容部から前記電池セルの側部に向かって突設されたガイド部が備えられる、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記収容部には、前記充填部材の一部が流れ込むように凹んだ収容溝が形成されている、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記上部カバー及び前記下部カバーのうちの少なくとも一方には、前記充填部材が前記収容部の内部に導入されるように前記露出口の外周部の一部が打ち抜かれた少なくとも一つの導入溝が備えられる、請求項４に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記電気絶縁性被覆材は、他の部分よりも相対的に厚く形成され、前記電池セルの温度が所定温度以上に上昇する場合、溶融して前記電池セルの側面に沿って流れるように構成されたバンド部を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ含む、バッテリーパック。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ含む、自動車。

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