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JP-2026514584-A - ベント構造が改善された電池モジュール

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Abstract

本発明は、複数個のパウチ型の電池セル及び圧縮性パッドが幅方向に積層された電池セル積層体を内蔵する電池モジュールにおいて、前記電池セルの長さ方向の両端部には、他の部位に比べて薄厚のテラス部が設けられ、前記圧縮性パッドの長さ方向の両端部には、幅方向の一側または両側に突出して、前記テラス部に幅方向に面するパッキング部が設けられる、電池モジュールの構造を提供する。

Inventors

  • スンウォン・ハン

Assignees

  • エルジー エナジー ソリューション リミテッド

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20240510
Priority Date
20230510

Claims (20)

  1. 複数個のパウチ型の電池セル及び圧縮性パッドが幅方向に積層された電池セル積層体を内蔵する電池モジュールにおいて、 前記電池セルの長さ方向の両端部には、他の部位に比べて厚さが薄いテラス部が設けられ、 前記圧縮性パッドの長さ方向の両端部には、幅方向の一側または両側に突出して、前記テラス部に幅方向に面するパッキング部が設けられる、 電池モジュール。
  2. 前記パッキング部は、高さ方向に延在する、 請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記パッキング部は、前記テラス部の高さ方向の全区間に対応するように延在する、 請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 任意の電池セルの幅方向両側には、少なくとも１つずつ圧縮性パッドが積層される、 請求項１に記載の電池モジュール。
  5. ある２つの電池セルの間に介在する圧縮性パッドに設けられるパッキング部は、幅方向両側に突出し、 前記電池セル積層体の幅方向両側の最外郭に位置する圧縮性パッドに設けられるパッキング部は、前記電池セル積層体の幅方向内側の一側に突出する、 請求項４に記載の電池モジュール。
  6. 任意の電池セルは、 その幅方向一側に、そのパッキング部が幅方向他側に向かって突出する第１の圧縮性パッドが積層され、 その幅方向他側に、そのパッキング部が幅方向一側に向かって突出する第２の圧縮性パッドが積層される、 請求項１に記載の電池モジュール。
  7. ある２つの電池セルの間に介在する圧縮性パッドのパッキング部の圧縮前の厚さは、前記２つの電池セルのテラス部の間の幅方向距離に比べて大きい、 請求項１に記載の電池モジュール。
  8. 前記電池セル積層体は、前記圧縮性パッドが幅方向に圧縮可能であることから、全体として幅方向に圧縮可能であり、 前記電池セル積層体の圧縮前の幅は、前記電池モジュールが組立てられた状態でのものより大きい、 請求項７に記載の電池モジュール。
  9. 前記電池セル積層体の長さ方向の両端部の幅方向両側面を幅方向内側に加圧する加圧手段を含む、 請求項８に記載の電池モジュール。
  10. 前記加圧手段は、前記電池セル積層体の長さ方向の一端部に連結されるクリップバスバーフレームを含む、 請求項９に記載の電池モジュール。
  11. 前記クリップバスバーフレームは、 前記電池セル積層体の長さ方向の端部面に対応する本体部と、 前記本体部の幅方向両側に設けられる一対の加圧部と、 を含む、 請求項１０に記載の電池モジュール。
  12. 前記一対の加圧部は、前記本体部の幅方向両側から、前記電池セル積層体の長さ方向内側の方向に突出する、 請求項１１に記載の電池モジュール。
  13. 前記電池セル積層体の圧縮前の幅は、前記一対の加圧部の間の幅方向距離より大きい、 請求項１２に記載の電池モジュール。
  14. 前記加圧手段は、前記電池セル積層体を収容するクリップハウジングを含む、 請求項９に記載の電池モジュール。
  15. 前記クリップハウジングは、その高さ方向の一方が開放して、その幅方向両側方に設けられる一対の側壁を含む、 請求項１４に記載の電池モジュール。
  16. 前記クリップハウジングは、その高さ方向の一方及び前後方が開放する、 請求項１５に記載の電池モジュール。
  17. 前記電池セル積層体の圧縮前の幅は、前記一対の側壁の間の幅方向距離より大きい、 請求項１５に記載の電池モジュール。
  18. 前記圧縮性パッドは、耐熱性または耐火性素材を含む、 請求項１に記載の電池モジュール。
  19. 請求項１～請求項１８のいずれか一項に記載の電池モジュールを含む、 電池パック。
  20. 請求項１９に記載の電池パックを含む、 自動車。

Description

本出願は、２０２３年５月１０日付け韓国特許出願第１０－２０２３－００６０４１４号を基礎とする優先権の利益を主張し、同韓国特許出願の文献に開示の内容は、いずれも本明細書の一部として含まれる。 本発明は、パウチ型の電池セルが複数個積層して形成される電池モジュールにおいて、ベント構造が改善された電池モジュールの構造に関する。 製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器のみならず、電気的駆動源によって駆動する電気自動車、ハイブリッド自動車または電力貯蔵装置などに普遍的に応用されている。これらの二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しない点で、環境に優しい、かつ、エネルギー効率性の向上のため新しいエネルギー源として注目されている。 小型モバイル機器には、デバイス１台当たり一個または二、三個の電池セルが使用されるのに対し、自動車などのような中大型機器には高出力・大容量が必要である。よって、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。 中大型電池モジュールは、可能であれば、大きさと重量が小さくなるように製造されるのが好ましいため、高い集積度で積層され得、容量に対し重量の少ない角型の電池、パウチ型の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。 図１及び図２は、パウチ型の電池セルの構造を示す。これを参照すると、前記電池セル１０は、電極組立体と、前記電極組立体を収容するパウチ１００と、前記電極組立体から延在して、前記パウチ１００の外部に突出する電極リード１０１と、を含むものであってもよい。前記電極リード１０１は、その厚さ方向両側の表面を覆うリードフィルム１０２を含むものであってもよい。 前記パウチ１００は、金属箔材質のパウチシートが前記電極組立体を囲み、折り畳まれ、その折り畳み部１００ｃを除く３面が融着シールすることによって形成されるものであってもよい。これによって、前記パウチ１００は、前記折り畳み部１００ｃの反対側端部にシール部１００ｂを含み、かつ、長さ方向両側の端部に他の部分よりも薄厚のテラス部１００ａを含むものであってもよい。前記テラス部１００ａでは、前記パウチシートが前記電極リード１０１との間に前記リードフィルム１０２を介在してシールしていてもよい。 図３及び図４は、電池セルが積層された電池セル積層体の構造を示す。これら図面を参照すると、前記電池セル１０は、容量及び／または電圧の増大のため複数個が直列及び／または並列に連結されて、電池モジュールを構成することができる。前記電池モジュールは、前記電池セル１０が厚さ方向（幅方向）に複数個積層された電池セル積層体１、及びこれを収容するハウジングを含むものであってもよい。 一方、前記電池セル１０は、短絡が起こるなど、過熱して発火するリスクがある。前記電池セル１０が発火する場合、熱、火炎、及び前記パウチ１００の内部に充電される電解液が気化して発生するガスが前記電池セル１０から排出し得る。また、前記電池セル１０の発火による火炎及び高温ガスは、隣接した他の電池セル１０に伝播して、連鎖的な発火を引き起こし得る。 また、前記電池モジュールは、複数個が集積して電池パックを構成することができる。電池パックにおいて、前記電池モジュールは、その長さ方向の端部が互いに向かい合うように配置されていてもよい。このとき、前記電池モジュールの内部から発生する火炎及び高温ガスは、主に前記電極リード１０１が突出する前記テラス部１００ａを介して排出する。上記のようなテラス部１００ａによるベントは、モジュール間の熱伝播及びパック単位の発火を引き起こし得る。 このため、前記電池セル間の熱伝播を防止し、火炎及び高温ガスが前後方に排出することを防止することができる電池モジュールの構造が求められる。 パウチ型の電池セルの構造を示す図である。パウチ型の電池セルの構造を示す図である。電池セルが積層された電池セル積層体の構造を示す図である。電池セルが積層された電池セル積層体の構造を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体の構造を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体の構造を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体の断面を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体の断面を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体の断面を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体の断面を示す図である。図５の電池セル積層体に本発明の一実施例によるクリップバスバーフレームが取り付けられる様子を示す図である。図５の電池セル積層体に本発明の一実施例によるクリップバスバーフレームが取り付けられる様子を示す図である。図５の電池セル積層体に本発明の一実施例によるクリップバスバーフレームが取り付けられる様子を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体とクリップバスバーフレームの組立体の断面を示す図である。本発明の一実施例による電池セル積層体とクリップバスバーフレームの組立体の断面を示す図である。本発明の一実施例による電池モジュールにおけるベント経路を示す図である。本発明の他の実施例による電池セル積層体の構造を示す図である。本発明の他の実施例による電池セル積層体の構造を示す図である。本発明の他の実施例による電池セル積層体の構造を示す図である。本発明の他の実施例による電池セル積層体の構造を示す図である。図１７の電池セル積層体が本発明の他の実施例によるクリップハウジングに収容される様子を示す図である。図１７の電池セル積層体が本発明の他の実施例によるクリップハウジングに収容される様子を示す図である。図１７の電池セル積層体が本発明の他の実施例によるクリップハウジングに収容される様子を示す図である。図１７の電池セル積層体が本発明の他の実施例によるクリップハウジングに収容される様子を示す図である。本発明の一実施例による電池モジュールを内蔵する電池パックを示す図である。本発明の一実施例による電池モジュールを内蔵する電池パックを内蔵する自動車の構造を示す図である。 前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、これによって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術思想を容易に実施することができる。本発明の説明にあたり、本発明に係る公知の技術に関する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には、詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施例を詳説することとする。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示すために使われる。 たとえ第１、第２などは、様々な構成要素を述べるために使われるものの、これら構成要素は、これら用語によって制限されないことは勿論である。これら用語は、単に一構成要素を他構成要素と区別するために使うものであって、特に逆の記載がない限り、第１構成要素は、第２構成要素であってもよいことは勿論である。 全明細書において、特に逆の記載がない限り、各構成要素は、単数であってもよく、複数であってもよい。 以下では、構成要素の「上部（又は下部）」又は構成要素の「上（又は下）」に任意の構成が配されるということは、任意の構成が、上記構成要素の上面（又は下面）に面して配されるだけでなく、上記構成要素と、上記構成要素上に（又は下に）配された任意の構成との間に他の構成が介在し得ることを意味する。 また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、上記構成要素は、互いに直接に連結されるか又は接続されていてもよいものの、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」するか、各構成要素が他の構成要素を介して「連結」、「結合」又は「接続」されてもよいものであると理解すべきである。 本明細書で使われる単数の表現は、文脈上明らかに他に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願における「構成される」又は「含む」などの用語は、明細書上に記載の複数の構成要素又は複数の段階を必ずしも全て含むものであるとは解釈されず、そのうち一部の構成要素又は一部の段階は、含まれていなくてもよい、あるいはさらなる構成要素又は段階を含んでいてもよいと解釈しなければならない。 全明細書における「Ａ及び／またはＢ」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、Ａ、ＢまたはＡ及びＢを意味し、「Ｃ～Ｄ」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、Ｃ以上かつＤ以下であることを意味する。 以下では、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して説明する。 ［パウチ型の電池セル及び電池セル積層体の構造］ 図１及び図２は、パウチ型の電池セルの構造を示す。これら図面を参照すると、パウチ型の電池セル１０は、一般に電極組立体と、これを囲み、半分に折り畳まれ、その折り畳み部１００ｃを除く３面がシールすることによって、前記電極組立体を収容するパウチ１００と、を含むものであってもよい。前記シールは、融着シールであってもよい。 前記電池セル１０は、実質的に、その最長辺と並ぶ長さ方向（Ｘ、前後方向）、その最短辺と並ぶ厚さ方向（Ｙ、幅方向、左右方向）、及び前記長さ方向及び厚さ方向といずれも交差する高さ方向（Ｚ、上下方向）を有する直方体の形状を有するものであってもよい。 前記折り畳み部１００ｃの反対側面である、前記電池セル１０の高さ方向の一側端部は、シール部１００ｂを形成することができる。前記シール部１００ｂは、折り畳まれるかテープが付着するなどによって更にシールすることができる。 前記折り畳み部１００ｃ及び前記シール部１００ｂを除く前記電池セル１０の長さ方向の両端部には、他の部位に比べてその厚さの薄いテラス部１００ａが形成されていてもよい。 前記電極組立体からは、これを外部と電気的に連結する電極リード１０１が突出して、前記パウチ１００の外部にまで延在していてもよい。前記電極リード１０１は、前記テラス部１００ａを介して突出していてもよい。 前記電極リード１０１は、その厚さ方向両側の表面を囲む融着性リードフィルム１０２を含むものであってもよい。前記リードフィルム１０２は、前記パウチ１００と前記電極リード１０１との間に介在して融着することによって、前記テラス部１００ａにおける前記電極リード１０１が通過する部分をシールすることができる。 図３及び図４は、電池セルが積層された電池セル積層体の構造を示す。これら図面を参照すると、前記電池セル１０は、その容量及び／または電圧の増大のため、複数個が互いに直列及び／または並列に連結されて、１つの電池モジュールを構成することができる。 前記電池モジュールは、前記電池セル１０が互いに厚さ方向に積層して集積した電池セル積層体１を含むものであってもよい。 一方、前記電池セル積層体１は、複数個の電池セル１０が積層して形成されるところ、その公差が累積して、幅方向数値に公差が大きく発生する可能性がある。 また、前記電池セル１０は、短絡、衝撃、加熱などによって発火するリスクがある。前記電池セル１０が発火する場合、前記電池セル１０は、高温に加熱されて、前記パウチ１００の内部からは高温ガス及び火炎が発生し得る。前記電池セル積層体１では、前記電池セル１０が互いに広い面積を突き合わせて積層される結果、セル間の熱伝播が起こるリスクが大きい。これは、セル間の連鎖的な発火を起こして、モジュール単位の発火が発生し得る。 このため、前記電池セル積層体１を構成するとき、前記電池セル１０の間に耐熱性及び／または耐火性材質を含む圧縮性パッドを介在することによって、上記した公差及び熱伝播の問題を解決しようとする試みが従来からあっていた。 ＜実施例１＞ ［圧縮性パッドを含む電池セル積層体の構造］