JP2019508871A - バッテリモジュール - Google Patents

Abstract

本出願はバッテリモジュール、その製造方法および前記製造方法に適用される樹脂組成物を提供することができる。本出願では簡単な工程と低費用で製造されながらも体積対比出力が優秀なバッテリモジュール、その製造方法および前記製造方法に適用される樹脂組成物を提供することができる。

Description

本出願は２０１６年４月１日付提出された大韓民国特許出願第１０−２０１６−００４０３６３号に基づいた優先権の利益を主張し、該当大韓民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。

本出願は、バッテリモジュールに関するものである。

二次電池にはニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池またはリチウム二次電池などがあり、代表的なものはリチウム二次電池である。

リチウム二次電池は主にリチウム酸化物と炭素素材をそれぞれ陽極活物質と陰極活物質として使う。リチウム二次電池は、陽極活物質と陰極活物質がそれぞれ塗布された陽極板と陰極板がセパレータを挟んで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外装材を含むが、外装材の形状によって缶型二次電池とパウチ型二次電池に分類され得る。本明細書では単一の二次電池をバッテリセルと呼称することができる。

自動車や電力保存装置のような中大型装置に利用される場合、容量および出力を高めるために多数のバッテリセルが互いに電気的に連結されてバッテリモジュールまたはバッテリパックが構成され得る。
バッテリモジュールまたはそのようなバッテリモジュールが複数連結されたバッテリパックを構成するためには、多様な締結部品や冷却装備などが要求されるが、このような締結部品または冷却装備などはバッテリモジュールまたはバッテリパックの製造費用の上昇を誘発し、体積および重量を増加させ、増加した体積および重量対比出力も低下させる。

特開２０１３−２３１１６６号明細書

本出願は、バッテリモジュールを提供することができる。

本出願のバッテリモジュールはモジュールケースおよびバッテリセルを含む。バッテリセルは前記モジュールケース内に収納されていることができる。バッテリセルはモジュールケース内に一つ以上存在することができ、複数のバッテリセルがモジュールケース内に収納されていることができる。モジュールケース内に収納されるバッテリセルの数は用途などによって調節されるものであり、特に制限されない。モジュールケースに収納されているバッテリセルは互いに電気的に連結されていることができる。

モジュールケースは、バッテリセルが収納され得る内部空間を形成する側壁と下部板を少なくとも含むことができる。モジュールケースは、前記内部空間を密閉する上部板をさらに含むことができる。前記側壁、下部板そして上部板は互いに一体形成されているか、あるいはそれぞれ分離された側壁、下部板および／または上部板が組み立てられて前記モジュールケースが形成されていることができる。このようなモジュールケースの形態および大きさは特に制限されず、用途、前記内部空間に収納されるバッテリセルの形態および個数などによって適切に選択され得る。

図１は、例示的なモジュールケース１０を示す図面であり、一つの下部板１０ａと４個の側壁１０ｂを含むボックス形態のケース１０の例示である。モジュールケース１０は内部空間を密閉する上部板１０ｃをさらに含むことができる。

図２は、バッテリセル２０が収納されている図１のモジュールケース１０を上部から観察した模式図である。

モジュールケースの前記下部板、側壁および／または上部板（以下、下部板などで呼称することがある。）にはホールが形成されていることができる。このようなホールは後述する樹脂層と接触している下部板などに形成されていることができ、後述するように、前記樹脂層と８０％以上の接触面積で接触している下部板などに形成され得る。前記ホールは後述するように、樹脂層を注入工程によって形成する場合に前記樹脂層の形成材料（樹脂組成物）を注入する注入ホールであり得る。このとき、前記ホールの形態、個数および位置は前記樹脂層の形成材料の注入効率を考慮して調整され得る。一つの例示において、前記ホールは少なくとも前記下部板に形成されていることができる。

一つの例示において、前記ホールは前記側壁、下部板または上部板の全体の長さの約１／４〜３／４の地点または約３／８〜７／８の地点または概略中間部に形成されていることができる。この地点に形成された注入ホールを通じて樹脂組成物を注入することによって樹脂層を広い接触面積を有するように注入することができる。前記の１／４、３／４、３／８または７／８地点は、例えば、図３に示したように、下部板などのいずれか一つの末端面（Ｅ）を基準に測定した全体長さ（Ｌ）対比前記ホールの形成位置までの距離（Ａ）の比率である。また、前記において長さ（Ｌ）および距離（Ａ）が形成される末端（Ｅ）は、前記長さ（Ｌ）と距離（Ａ）を同じ末端（Ｅ）から測定する一つの任意の末端（Ｅ）であり得る。図３で注入ホール５０ａは下部板１０ａの概略中間部に位置する形態である。

注入ホールの大きさおよび形状は特に制限されず、後述する樹脂層材料の注入効率を考慮して形成することができる。例えば、前記ホールは、円形、楕円形、三角形や四角形などの多角形または無定形であり得る。注入ホールの個数およびその間隔も特に制限されず、前述した通り、樹脂層が下部板などと広い接触面積を有することができるように調節され得る。

注入ホールが形成されている下部板などの末端には観察ホール（例えば、図３の５０ｂ）が形成され得る。このような観察ホールは、例えば、前記注入ホールを通じて樹脂層材料を注入する時に、注入された材料が該当側壁、下部板または上部板の末端までよく注入されるいるかを観察するためのものであり得る。前記観察ホールの位置、形態、大きさおよび個数は前記注入される材料が適切に注入されたかを確認できるように形成される限り制限されない。

モジュールケースは熱伝導性ケースであり得る。用語、熱伝導性ケースは、ケース全体の熱伝導度が１０Ｗ／ｍｋ以上であるか、あるいは少なくとも前記のような熱伝導度を有する部位が含まれているケースを意味する。例えば、前述した側壁、下部板および上部板のうち少なくとも一つは前述した熱伝導度を有することができる。他の例示において、前記側壁、下部板および上部板のうち少なくとも一つが前記熱伝導度を有する部位を含むことができる。前記において熱伝導度は、他の例示において、２０Ｗ／ｍｋ以上、３０Ｗ／ｍｋ以上、４０Ｗ／ｍｋ以上、５０Ｗ／ｍｋ以上、６０Ｗ／ｍｋ以上、７０Ｗ／ｍｋ以上、８０Ｗ／ｍｋ以上、９０Ｗ／ｍｋ以上、１００Ｗ／ｍｋ以上、１１０Ｗ／ｍｋ以上、１２０Ｗ／ｍｋ以上、１３０Ｗ／ｍｋ以上、１４０Ｗ／ｍｋ以上、１５０Ｗ／ｍｋ以上、１６０Ｗ／ｍｋ以上、１７０Ｗ／ｍｋ以上、１８０Ｗ／ｍｋ以上、１９０Ｗ／ｍｋ以上または１９５Ｗ／ｍｋ以上であり得る。前記熱伝導度はその数値が高いほどモジュールの放熱特性などの側面で有利であるため、その上限は特に制限されない。一例示において、前記熱伝導度は約１，０００Ｗ／ｍＫ以下、９００Ｗ／ｍｋ以下，８００Ｗ／ｍｋ以下、７００Ｗ／ｍｋ以下，６００Ｗ／ｍｋ以下、５００Ｗ／ｍｋ以下，４００Ｗ／ｍｋ以下、３００Ｗ／ｍｋまたは２５０Ｗ／ｍＫ以下であり得るがこれに制限されるものではない。前記のような熱伝導度を示す材料の種類は特に制限されず、例えば、アルミニウム、金、純銀、タングステン、銅、ニッケルまたは白金などの金属素材などがある。モジュールケースは全体が前記のような熱伝導性材料からなるか、少なくとも一部の部位が前記熱伝導性材料からなる部位であり得る。これに伴い、前記モジュールケースは前記言及された範囲の熱伝導度を有するか、あるいは前記言及された熱伝導度を有する部位を少なくとも含むことができる。

モジュールケースで前記範囲の熱伝導度を有する部位は後述する樹脂層および／または絶縁層と接触する部位であり得る。前記熱伝導度を有する部位は、冷却水のような冷却媒体と接する部位であり得る。このような構造によれば、バッテリセルから発生した熱を効果的に外部に放出できる構造が具現され得る。

一方、本明細書で言及する物性のうち測定温度がその物性に影響を及ぼす場合、特に言及しない限り、その物性は常温で測定した物性であり得る。本明細書で用語、常温は約１０℃〜３０℃の範囲内のいずれか一つの温度、例えば、約２５℃、約２３℃または約２０℃程度の温度を意味し得る。

また、本明細書で言及する物質の状態である液相や固相の基準も常温である。したがって、本明細書で液相と言及された物質は常温で液相の場合であり、固相と言及された物質は常温で固相の場合である。

モジュールケース内に収納されるバッテリセルの種類も特に制限されず、公知の多様なバッテリセルがすべて適用され得る。一つの例示において、前記バッテリセルはパウチ型であり得る。

図４を参照して説明すれば、パウチ型バッテリセル１００は、通常電極組立体、電解質およびパウチ外装材を含むことができる。

図４は、例示的なパウチ型セルの構成を概略的に示す分離斜視図であり、図５は図４の構成の結合斜視図である。

パウチ型セル１００に含まれる電極組立体１１０は、一つ以上の陽極板および一つ以上の陰極板がセパレータを挟んで配置された形態であり得る。電極組立体１１０は、一つの陽極板と一つの陰極板がセパレータとともに巻き取られた巻き取り型であるか、多数の陽極板と多数の陰極板がセパレータを挟んで交互に積層されたスタック型などに区分され得る。

パウチ外装材１２０は、例えば、外部絶縁層、金属層および内部接着層を具備する形態で構成され得る。このような外装材１２０は、電極組立体１１０と電解液などの内部要素を保護し、電極組立体１１０と電解液による電気化学的性質に対する補完および放熱性などを勘案してアルミニウムなどの金属薄膜を含むことができる。このような金属薄膜は、電極組立体１１０および電解液などの要素や電池１００の外部の他の要素との電気的絶縁性を確保するために、絶縁物質で形成された絶縁層の間に介在され得る。

一つの例示において、外装材１２０は、上部パウチ１２１と下部パウチ１２２を含むことができ、上部パウチ１２１と下部パウチ１２２のうち少なくとも一つには窪んだ形態の内部空間（Ｉ）が形成され得る。このようなパウチの内部空間（Ｉ）には電極組立体１１０が収納され得る。上部パウチ１２１と下部パウチ１２２の外周面にはシーリング部Ｓが具備され、このようなシーリング部Ｓが互いに接着されて、電極組立体１１０が収容された内部空間が密閉され得る。

電極組立体１１０の各電極板には電極タブが具備され、一つ以上の電極タブが電極リードと連結され得る。電極リードは上部パウチ１２１と下部パウチ１２２のシーリング部Ｓの間に介在されて外装材１２０の外部に露出することによって、二次電池１００の電極端子として機能することができる。

パウチ型セルの形態は一つの例示であり、本出願で適用されるバッテリセルは前記のような種類に制限されるものではない。本出願では公知された多様な形態のパウチ型セルまたはその他の形態の電池がすべてバッテリセルとして適用され得る。

本出願のバッテリモジュールは、樹脂層をさらに含むことができる。本出願で用語樹脂層は樹脂成分を含む層であり、一つの例示において、前記樹脂層は、接着剤層であり得る。一つの例示において、前記バッテリモジュールは、前記ケースおよびバッテリセルを含み、前記ケースの側壁、下部板または上部板のうちいずれか一つと接触していることができる。このとき、前記樹脂層と接触している側壁、下部板または上部板は前述した熱伝導性の側壁、下部板または上部板であり得る。一方、前記で接触は熱的接触を意味するもので、前記接触には前記樹脂層が前記下部板などと直接接触しているか、あるいは前記樹脂層と前記下部板などの間に他の要素、例えば、後述する絶縁層などが存在するが、その他の要素が前記樹脂層から前記下部板などへの熱の伝達を妨げていない状態を意味し得る。前記で熱の伝達を妨げないとは、前記樹脂層と前記下部板などの間に他の要素（ｅｘ．絶縁層または後述するガイド部）が存在する場合にも、その他の要素と前記樹脂層の全体の熱伝導度が約１．５Ｗ／ｍＫ以上、約２Ｗ／ｍＫ以上、２．５Ｗ／ｍＫ以上、３Ｗ／ｍＫ以上、３．５Ｗ／ｍＫ以上または４Ｗ／ｍＫ以上になるか、あるいは前記樹脂層およびそれと接触している下部板などの全体の熱伝導度が前記他の要素がある場合にも前記範囲内に含まれる場合を意味する。前記熱的接触の熱伝導度は、５０Ｗ／ｍＫ以下、４５Ｗ／ｍｋ以下、４０Ｗ／ｍｋ以下、３５Ｗ／ｍｋ以下、３０Ｗ／ｍｋ以下、２５Ｗ／ｍｋ以下、２０Ｗ／ｍｋ以下、１５Ｗ／ｍｋ以下、１０Ｗ／ｍＫ以下、５Ｗ／ｍＫ以下、４．５Ｗ／ｍＫ以下または約４．０Ｗ／ｍＫ以下であり得る。このような熱的接触は、前記他の要素が存在する場合に、その他の要素の熱伝導度および／または厚さを制御して達成することができる。

樹脂層は、前記下部板などと接触しており、また、前記バッテリセルとも接触していることができる。前記バッテリセルと樹脂層の接触も前述した熱的接触である。本出願では前記のような構造の採用を通じて一般的なバッテリモジュールまたはそのようなモジュールの集合体であるバッテリパックの構成時に、既存に要求されていた多様な締結部品やモジュールの冷却装備などを大幅に減少させながらも、放熱特性を確保しつつ、単位体積当たりより多くのバッテリセルが収納されるモジュールを具現することができる。これによって、本出願ではより小型で、軽量でありながらも高出力のバッテリモジュールを提供することができる。

図６および７は、前記バッテリモジュールの例示的な断面図であり、例えば、前記モジュールは、図６および図７に示されたように、側壁１０ｂと下部板１０ａを含むケース１０；前記ケースの内部に収納されている複数のバッテリセル２０および前記バッテリセル２０とケース１０のすべてと接触（熱的接触）する樹脂層３０を含む形態であり得る。

前記構造で前記樹脂層３０と接触している下部板などは前述したように、熱伝導性の下部板などであり得る。

前記樹脂層と下部板などの接触面積は、前記下部板などの全体面積対比約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上または約９５％以上であり得る。前記接触面積の上限は特に制限されず、例えば、１００％以下または約１００％未満であり得る。

前記接触面積は、下部板などが熱伝導性部位を含む場合には前記熱伝導性部位に対する接触面積、すなわち前記熱伝導性部位の全体面積対比の比率であり得る。

前述した通り、前記熱伝導性部位または熱伝導性下部板などは冷却水のような冷却媒体と接する部位であり得る。すなわち、図６に模式的に示した通り、前記のような構造によって熱（Ｈ）が下部板などに容易に排出され得、このような下部板などを冷却媒体（ＣＷ）と接触させることで、より簡素化した構造でも熱意放出が容易になされるようにすることができる。

樹脂層３０は、図６のように、相対的に薄い層の形態であるか、あるいは図７のように、ケース１０の内部空間を充填していることができる。前記の場合、前記バッテリセル２０は、樹脂層内に挿入されている状態で存在し得る。図６のような構造である場合に樹脂層の厚さは例えば、約１００μｍ〜５ｍｍの範囲内または約２００μｍ〜５ｍｍの範囲内であり得る。本出願の構造では、前記樹脂層が薄いと放熱特性で有利であり、厚いと後述する絶縁特性で有利であるため、このような点を考慮して適正厚さを設定することができる。前記厚さは、樹脂層の最も薄い部位の厚さ、最も厚い部位の厚さまたは平均厚さであり得る。

図６または図７に示した通り、前記モジュールケース１０の内部の少なくとも一面、例えば、樹脂層３０と接触する面１０ａには収納されるバッテリセル２０をガイドできるガイド部１０ｄが存在することもある。このとき、ガイド部１０ｄの形状は特に制限されず、適用されるバッテリセルの形態などを考慮して適正な形状が採用され得、前記ガイド部１０ｄは、前記下部板などと一体形成されているものであるか、あるいは別途付着されたものであり得る。前記ガイド部１０ｄは前述した熱的接触を考慮して熱伝導性素材、例えば、アルミニウム、金、純銀、タングステン、銅、ニッケルまたは白金などの金属素材を使って形成することができる。また、図示してはいないが、収納されるバッテリセル２０の間には間紙または接着剤層が存在することもある。前記で間紙はバッテリセルの充放電時にバッファーの役割をすることができる。

樹脂層またはその樹脂層が適用されたバッテリモジュールは、後述する物性のうち少なくとも一つ以上の物性を有することができる。後述する各物性は独立的なものであって、いずれか一つの物性が他の物性に優先するものではなく、樹脂層は、下記で記述する物性のうち少なくとも一つまたは２個以上を満足することができる。

例えば、前記樹脂層は熱伝導性樹脂層であって、熱伝導度が約１．５Ｗ／ｍＫ以上、約２Ｗ／ｍＫ以上、２．５Ｗ／ｍＫ以上、３Ｗ／ｍＫ以上、３．５Ｗ／ｍＫ以上または４Ｗ／ｍＫ以上であり得る。前記熱伝導度は、５０Ｗ／ｍＫ以下、４５Ｗ／ｍｋ以下、４０Ｗ／ｍｋ以下、３５Ｗ／ｍｋ以下、３０Ｗ／ｍｋ以下、２５Ｗ／ｍｋ以下、２０Ｗ／ｍｋ以下、１５Ｗ／ｍｋ以下、１０Ｗ／ｍＫ以下、５Ｗ／ｍＫ以下、４．５Ｗ／ｍＫ以下または約４．０Ｗ／ｍＫ以下であり得る。前記のように樹脂層が熱伝導性樹脂層である場合に、前記樹脂層が付着されている下部板などは前述した熱伝導度が１０Ｗ／ｍＫ以上の部位であり得る。このとき、前記熱伝導度を示すモジュールケースの部位は冷却媒体、例えば、冷却水などと接する部位であり得る。樹脂層の熱伝導度は、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ５４７０規格またはＩＳＯ ２２００７−２規格により測定された数値である。樹脂層の熱伝導度を前記のような範囲にする方式は特に制限されない。例えば、樹脂層の熱伝導度は樹脂層に使われる樹脂の種類および／またはフィラーの使用を通じて調節することができる。例えば、接着剤として一般に使われ得るものと知られた樹脂成分のうち、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂およびシリコン系樹脂は互いに類似の熱伝導特性を有し、エポキシ系樹脂が、それに比べて熱伝導性が優秀であり、オレフィン系樹脂はエポキシ樹脂に比べて高い熱伝導性を有していると知られている。したがって、必要に応じて樹脂のうち優秀な熱伝導度を有するものを選択することができる。ただし、一般に樹脂成分だけでは目的とする熱伝導度の確保が難しく、後述するように、熱伝導性の優秀なフィラー成分を適正比率で樹脂層に含ませる方式も適用することができる。

バッテリモジュールで前記樹脂層またはその樹脂層が適用されたバッテリモジュールの熱抵抗は、５Ｋ／Ｗ以下、４．５Ｋ／Ｗ以下、４Ｋ／Ｗ以下、３．５Ｋ／Ｗ以下、３Ｋ／Ｗ以下または約２．８Ｋ／Ｗ以下であり得る。このような範囲の熱抵抗が示されるように樹脂層またはその樹脂層が適用されたバッテリモジュールを調節する場合に、優秀な冷却効率ないしは放熱効率を確保することができる。前記熱抵抗を測定する方式は特に制限されない。例えば、ＡＳＴＭ Ｄ５４７０規格またはＩＳＯ ２２００７−２規格により測定することができる。

樹脂層は、バッテリセルの効果的な固定、モジュールの使用過程での耐衝撃性および耐振動性を考慮して適切な接着力を有することができる。一つの例示において、前記樹脂層は接着力が約１，０００ｇｆ／１０ｍｍ以下、約９５０ｇｆ／１０ｍｍ以下、約９００ｇｆ／１０ｍｍ以下、約８５０ｇｆ／１０ｍｍ以下、約８００ｇｆ／１０ｍｍ以下、約７５０ｇｆ／１０ｍｍ以下、約７００ｇｆ／１０ｍｍ以下、約６５０ｇｆ／１０ｍｍ以下または約６００ｇｆ／１０ｍｍ以下であり得る。前記樹脂層の接着力は他の例示において、約５０以上、約７０ｇｆ／１０ｍｍ以上、約８０ｇｆ／１０ｍｍ以上または約９０ｇｆ／１０ｍｍ以上であり得る。前記接着力は、約３００ｍｍ／ｍｉｎの剥離速度および１８０度の剥離角度で測定した数値であり得る。また、前記接着力は樹脂層が接触しているモジュールケースに対する接着力であり得る。例えば、後述するように、モジュールケースで樹脂層と接触している下部板などと前記樹脂層との間に絶縁層が形成される場合には、前記モジュールケースに対する接着力は前記絶縁層が形成されているモジュールケースに対する接着力であり得る。前記のような接着力を確保できるのであれば、多様な素材、例えば、バッテリモジュールに含まれるケースないしはバッテリセルなどの多様な素材に対して優秀な接着力を示すことができる。このような範囲の接着力を確保できると、バッテリモジュールでバッテリセルの充放電時に、体積変化、バッテリモジュールの使用温度の変化または樹脂層の硬化収縮などによる剥離などが防止されて優秀な耐久性を確保することができる。このような接着力は、例えば、前記樹脂層を接着剤層で構成することによって確保することができる。公知の接着素材が示すことができる接着力は広く知られており、そのような接着力を考慮して素材を選択すればよい。

樹脂層はまた、熱衝撃試験、例えば、約−４０℃の低温で３０分間維持した後、再び温度を８０℃に上げて３０分間維持することを一つのサイクルとし、前記サイクルを１００回繰り返す熱衝撃試験の後にバッテリモジュールのモジュールケースまたはバッテリセルから剥がれるか剥離されるかあるいはクラックが発生しないように形成されることが要求され得る。例えば、バッテリモジュールが自動車などのように長い保証期間（自動車の場合、約１５年以上）が要求される製品に適用される場合に、耐久性が確保されるためには前記のような水準の性能が要求され得る。

樹脂層は、電気絶縁性の樹脂層であり得る。前述した構造で樹脂層が電気絶縁性を示すことによってバッテリモジュールの性能を維持し、安定性を確保することができる。電気絶縁性樹脂層は、ＡＳＴＭ Ｄ１４９に準拠して測定した絶縁破壊電圧が約３ｋＶ／ｍｍ以上、約５ｋＶ／ｍｍ以上、約７ｋＶ／ｍｍ以上、１０ｋＶ／ｍｍ以上、１５ｋＶ／ｍｍ以上または２０ｋＶ／ｍｍ以上であり得る。前記絶縁破壊電圧はその数値が高いほど樹脂層が優秀な絶縁性を示すものであって、特に制限されないが、樹脂層の組成などを考慮すると、約５０ｋＶ／ｍｍ以下、４５ｋＶ／ｍｍ以下、４０ｋＶ／ｍｍ以下、３５ｋＶ／ｍｍ以下、３０ｋＶ／ｍｍ以下であり得る。前記のような絶縁破壊電圧も樹脂層の樹脂成分の絶縁性を調節して制御することができ、例えば、樹脂層内に絶縁性フィラーを適用することによって前記絶縁破壊電圧を調節することができる。一般に、熱伝導性フィラーのうち後述するようなセラミックフィラーは絶縁性を確保できる成分として知られている。

樹脂層としては、安定性を考慮して難燃性樹脂層が適用され得る。本出願で用語難燃性樹脂層は、ＵＬ ９４ Ｖ Ｔｅｓｔ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｕｒｎｉｎｇ Ｔｅｓｔ）でＶ−０等級以上の難燃性を示す樹脂層を意味し得る。これを通じてバッテリモジュールで発生し得る火災およびその他の事故に対する安定性を確保することができる。

樹脂層は比重が５以下であり得る。前記比重は他の例示において、４．５以下、４以下、３．５以下または３以下であり得る。このような範囲の比重を示す樹脂層は、より軽量化されたバッテリモジュールの製造に有利である。前記比重はその数値が低いほどモジュールの軽量化に有利であるため、その下限は特に制限されない。例えば、前記比重は、約１．５以上または２以上であり得る。樹脂層が前記のような範囲の比重を示すために、樹脂層に添加される成分が調節され得る。例えば、熱伝導性フィラーの添加時にできるだけ低い比重でも目的とする熱伝導性が確保され得るフィラー、すなわち自体的に比重の低いフィラーを適用するか、表面処理がなされたフィラーを適用する方式などが使われ得る。

樹脂層はできるだけ揮発性物質を含まないことが適切である。例えば、前記樹脂層は、不揮発性分の比率が９０重量％以上、９５重量％以上または９８重量％以上であり得る。前記で不揮発性分とその比率は次の方式で規定され得る。すなわち、前記不揮発性分は樹脂層を１００℃で１時間程度維持した後に残存する部分を不揮発性分と定義することができ、したがって前記比率は前記樹脂層の初期重量と前記１００℃で１時間程度維持した後の比率を基準に測定することができる。

また、樹脂層には必要に応じて劣化に対して優秀な抵抗性を有することや、モジュールケースまたはバッテリセルの表面ができる限り化学的に反応しない安定性が要求され得る。

樹脂層はまた、硬化過程または硬化した後に低い収縮率を有することが有利であり得る。これを通じてモジュールの製造ないしは使用過程で発生し得る剥離や空隙の発生などを防止することができる。前記収縮率は前述した効果を示すことができる範囲で適切に調節され得、例えば、５％未満、３％未満または約１％未満であり得る。前記収縮率はその数値が低いほど有利であるため、その下限は特に制限されない。

樹脂層はまた、低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有することが有利であり得る。これを通じてモジュールの製造ないしは使用過程で発生し得る剥離や空隙の発生などを防止することができる。前記熱膨張係数は前述した効果を示すことができる範囲で適切に調節され得、例えば、３００ｐｐｍ／Ｋ未満、２５０ｐｐｍ／Ｋ未満，２００ｐｐｍ／Ｋ未満、１５０ｐｐｍ／Ｋ未満または約１００ｐｐｍ／Ｋ未満であり得る。前記熱膨張係数はその数値が低いほど有利であるため、その下限は特に制限されない。

樹脂層は引っ張り強度が適切に調節され得、これを通じて優秀な耐衝撃性などが確保されて適切な耐久性を示すモジュールを提供することができる。引っ張り強度（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は、例えば、約１．０ＭＰａ以上の範囲で調節され得る。

樹脂層は延伸率（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）が適切に調節され得、これを通じて優秀な耐衝撃性などが確保されて適切な耐久性を示すモジュールを提供することができる。延伸率は、例えば、約１０％以上または約１５％以上の範囲で調節され得る。

樹脂層はまた、適切な硬度を示すことが有利であり得る。例えば、樹脂層の硬度が過度に高いと、樹脂層が過度に脆く（ｂｒｉｔｔｌｅ）なって信頼性に悪い影響を及ぼしかねない。また、樹脂層の硬度の調節を通じて耐衝撃性、耐振動性を確保し、製品の耐久性を確保することができる。樹脂層は、例えば、ショアー（ｓｈｏｒｅ）Ａタイプでの硬度が１００未満、９９以下、９８以下、９５以下または９３以下であるか、ショアーＤタイプでの硬度が約８０未満、約７０以下または約６５以下または約６０以下であり得る。前記硬度の下限は特に制限されない。例えば、硬度はショアー（ｓｈｏｒｅ）Ａタイプで硬度が６０以上であるか、ショアー（ｓｈｏｒｅ）ＯＯタイプでの硬度が５以上または約１０以上程度であり得る。樹脂層の硬度は通常その樹脂層に含まれるフィラーの種類ないし比率によって左右され、過量のフィラーを含むと、通常硬度が高くなる。ただし、シリコン系樹脂が一般的にエポキシまたはウレタンなどの他の樹脂に比べて低い硬度を示すのと同じように、樹脂層に含まれる樹脂成分もその硬度に影響を与える。

樹脂層は、また、熱重量分析（ＴＧＡ）での５％重量損失（５％ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ）温度が４００℃以上であるか、８００℃残量が７０重量％以上であり得る。このような特性によってバッテリモジュールの高温での安定性がより改善され得る。前記８００℃残量は他の例示において、約７５重量％以上、約８０重量％以上、約８５重量％以上または約９０重量％以上であり得る。前記８００℃残量は他の例示において、約９９重量％以下であり得る。前記熱重量分析（ＴＧＡ）は、６０ｃｍ３／分の窒素（Ｎ２）雰囲気下で２０℃／分の昇温速度で２５℃〜８００℃の範囲内で測定することができる。前記熱重量分析（ＴＧＡ）結果も樹脂層の組成の調節を通じて達成することができる。例えば，８００℃残量は、通常その樹脂層に含まれるフィラーの種類ないし比率によって左右され、過量のフィラーを含むと、前記残量は増加する。ただし、シリコン系樹脂が一般的にエポキシまたはウレタンなど他の樹脂に比べて耐熱性が高いため前記残量はさらなる高く、このように樹脂層に含まれる樹脂成分もその硬度に影響を与える。

樹脂層の種類は、バッテリセルの効果的な固定が可能であり、必要に応じて前記言及された物性が付与され得るものであれば特に制限されず、公知の硬化性樹脂素材がすべて使われ得る。

前記樹脂層は、基本的に樹脂成分を含む樹脂組成物を硬化させて形成することができ、したがって前記樹脂層または前記樹脂組成物は樹脂成分を含むことができる。使われ得る樹脂成分としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）系樹脂またはシリコン系樹脂などが挙げられ、したがって前記樹脂層は前記樹脂を含むことができる。前記樹脂層は、前記樹脂を樹脂成分のうち主成分で含むことができる。すなわち、前記樹脂層に含まれる全体樹脂成分のうち前記アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）系樹脂またはシリコン系樹脂などは重量を基準に約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上または約９０％以上含まれ得る。前記比率は約９９％以下または約９５％以下であり得る。

樹脂層を形成する材料、すなわち樹脂組成物は、前述した通り接着材料であり得、また、溶剤形、水系または無溶剤形であり得るが、後述する製造工程の便宜性などを考慮して無溶剤形樹脂層であることが適切であり得る。

樹脂層材料は活性エネルギー線硬化型、湿気硬化型、熱硬化型または常温硬化型などであり得、同様に後述する製造工程の便宜性などを考慮して常温硬化型であることが適切であり得る。

樹脂層は前述した、熱伝導性、絶縁性、耐熱性（ＴＧＡ分析）または比重などを考慮してフィラーを含むことができる。適切なフィラーの使用を通じて前述した範囲の熱伝導度などを確保することができる。一つの例示において、前記フィラーは熱伝導性フィラーであり得る。本出願で用語熱伝導性フィラーは、熱伝導度が約１Ｗ／ｍＫ以上、約５Ｗ／ｍＫ以上、約１０Ｗ／ｍＫ以上または約１５Ｗ／ｍＫ以上の素材を意味する。前記熱伝導性フィラーの熱伝導度は、約４００Ｗ／ｍＫ以下、約３５０Ｗ／ｍＫ以下または約３００Ｗ／ｍＫ以下であり得る。使われ得る熱伝導性フィラーの種類は特に制限されないが、絶縁性などを考慮してセラミックフィラーを適用することができる。例えば、アルミナ、ＡｌＮ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＢＮ（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＳｉＣまたはＢｅＯなどのようなセラミック粒子が使われ得る。また、樹脂層の絶縁特性が確保され得るのであれば、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）などの炭素フィラーの適用も考慮することができる。樹脂層内に含まれる前記フィラーの形態や比率は特に制限されず、樹脂組成物の粘度、樹脂層内での沈降可能性、目的とする熱抵抗ないしは熱伝導度、絶縁性、充填効果または分散性などを考慮して選択され得る。一般に。フィラーのサイズが大きくなるほど樹脂組成物の粘度が高くなり、樹脂層内でフィラーが沈降する可能性が高くなる。また、サイズが小さくなるほど熱抵抗が高くなる傾向がある。したがって、前記のような点を考慮して適正種類のフィラーが選択され得、必要であれば２種以上のフィラーを使うこともできる。また、充填される量を考慮すれば、球形フィラーを使うことが有利であるが、ネットワークの形成や伝導性などを考慮して針状や板状などのような形態のフィラーも使われ得る。一つの例示において、前記樹脂層は平均粒径が０．００１μｍ〜８０μｍの範囲内にある熱伝導性フィラーを含むことができる。前記フィラーの平均粒径は他の例示において、０．０１μｍ以上、０．１以上、０．５μｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上または約６μｍ以上であり得る。前記フィラーの平均粒径は他の例示において、約７５μｍ以下、約７０μｍ以下、約６５μｍ以下、約６０μｍ以下、約５５μｍ以下、
約５０μｍ以下、約４５μｍ以下、約４０μｍ以下、約３５μｍ以下、約３０μｍ以下、約２５μｍ以下、約２０μｍ以下、約１５μｍ以下、約１０μｍ以下または約５μｍ以下であり得る。

樹脂層に含まれるフィラーの比率は、前述した特性、例えば、熱伝導度、絶縁性などが確保されるように樹脂層の特性を考慮して選択され得る。例えば、前記フィラーは、樹脂層の樹脂成分１００重量部対比約５０重量部以上の範囲内で含まれ得る。前記フィラーの重量部は他の例示において、約１００重量部以上、約１５０重量部以上、約２００重量部以上、約２５０重量部以上、約３００重量部以上、約３５０重量部以上、約４００重量部以上、約５００重量部以上、約５５０重量部以上、約６００重量部以上、約６５０重量部以上または約７００重量部以上であり得る。前記フィラーの比率の上限は特に制限されず、例えば、前述した樹脂層の熱伝導度を満足させることができる範囲内で制御され得る。一例示において、前記フィラーの比率は前記樹脂成分１００重量部対比約２，０００重量部以下、１，８００重量部以下、１，６００重量部以下、１，４００重量部以下、１，２００重量部以下、１，０００重量部以下、９５０重量部以下または９００重量部以下であり得る。

樹脂層または樹脂組成物は、前記言及した難燃等級の満足のために難燃剤を含むことができる。本発明者などは、前記樹脂層または樹脂組成物が目的とする物性を示しながら同時に前記難燃等級を満足するために、難燃剤の種類が選択されなければならず、一例示においてはその比率が制御されなければならないということを発見した。すなわち、単に難燃性を付与するためには樹脂組成物または樹脂層に多量の難燃剤を配合すればよいが、そのような場合に樹脂の物性が損傷する恐れがある。特に、本出願の樹脂層または樹脂組成物のように熱伝導性が要求され、注入工程のために揺変性が要求され、また、常温での迅速な硬化が要求される樹脂組成物の場合、前記物性を満足させながらも同時に高い難燃等級を確保することは難しい問題である。
本発明者などは多様な確認を経て前記目的の達成のためには、リン系難燃剤が適用されるべきであることを確認した。これに伴い、本出願の前記樹脂層または樹脂組成物は、リン系難燃剤を含む。前記リン系難燃剤としては、常温で液相であるリン系難燃剤と常温で固相であるリン系難燃剤の混合物を使うことができる。このような特定の２種の難燃剤の配合を通じて揺変性、熱伝導性および硬化性を損傷することなく高い難燃等級を確保することができる。

前記で液相リン系難燃剤は、常温で液相を示す難燃剤であって、例えば、融点が常温未満、例えば、約３０℃未満、２５℃未満、２０℃未満、２３℃未満、１５℃未満、１０℃未満または８℃未満である難燃剤であり得る。また、前記で固相リン系難燃剤は、常温で固相を示す難燃剤であって、例えば、融点が常温超過、例えば、約２０℃超過、約２５℃超過、約３０℃超過、約４０℃超過または約５０℃超過である難燃剤であり得る。

前記のようなリン系難燃剤としては多様な種類が使われ得、例えば、前記液相のリン系難燃剤としては、レゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）（ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ））のようなホスファイト（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）系難燃剤が適用され得る。また、前記固相リン系難燃剤としてはアルミニウムホスフィネート（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｐｈｏｐｈｉｎａｔｅ）のようなホスフィネート（ｐｈｏｓｐｈｉｎａｔｅ）系難燃剤が使われ得る。

前記で固相リン系難燃剤としては粉末形態の難燃剤を使うことができるが、このような場合に粒度分布（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）５０％粒径（Ｄ５０）が約１μｍ〜１０μｍの範囲内にある粉末形態の難燃剤を使うことができる。前記粒径（Ｄ５０）は、他の例示において、約２μｍ以上、約３μｍ以上、約４μｍ以上または約４．５μｍ以上や、約９μｍ以下、８μｍ以下、７μｍ以下、６μｍ以下または５．５μｍ以下であり得る。

前記のような特定リン系難燃剤の組合わせを通じて目的とする物性が維持されながらも高い難燃等級を示す樹脂層または樹脂組成物の製造が可能である。

一例示において、前記難燃剤の比率が制御され得る。例えば、前記樹脂層または樹脂組成物は、樹脂成分を含み、リン系難燃剤を前記樹脂成分１００重量部に対して２０〜４０重量部の比率で含むことができる。前記で樹脂成分は、樹脂状態である物質と硬化によって樹脂状態になる物質を含む。前記リン系難燃剤の比率は他の例示において、約２２重量部以上、２４重量部以上、２６重量部以上または２８重量部以上であり得るか、３８重量部以下、３６重量部以下、３４重量部以下、３２重量部以下程度であり得る。

前記のような状態で前記液相リン系難燃剤の重量（Ａ）と固相リン系難燃剤の重量（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）は、０．５〜１．５の範囲内で調節され得る。前記比率（Ａ／Ｂ）は、他の例示において、約０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．９以上または０．９５以上であるか、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下または１．０５以下であり得る。

前記のような比率下において、より効率的に目的とする物性の樹脂層または樹脂組成物を形成することができる。適切な効果の達成のために、前記樹脂層または樹脂組成物は、難燃剤としてはリン系難燃剤、例えば、前記言及したリン系難燃剤の組合わせのみを含むことができる。

樹脂層は、必要な粘度の調節、例えば粘度を高くするかあるいは低くするために、またはせん断力による粘度の調節のために粘度調節剤、例えば、揺変性付与剤、希釈剤、分散剤、表面処理剤またはカップリング剤などをさらに含んでいることができる。

揺変性付与剤は樹脂組成物のせん断力による粘度を調節してバッテリモジュールの製造工程が効果的になされるようにすることができる。使用できる揺変性付与剤としては、ヒュームドシリカなどが例示され得る。

希釈剤または分散剤は通常樹脂組成物の粘度を低くするために使われるもので、前記のような作用を示すことができるものであれば業界で公知された多様な種類のものを制限なく使うことができる。

表面処理剤は樹脂層に導入されているフィラーの表面処理のためのものであり、前記のような作用を示すことができるものであれば業界で公知された多様な種類のものを制限なく使うことができる。

カップリング剤の場合は、例えば、アルミナのような熱伝導性フィラーの分散性を改善するために使われ得、前記のような作用を示すことができるものであれば業界で公知された多様な種類のものを制限なく使うことができる。

樹脂層は難燃剤または難燃補助剤などをさらに含むことができる。このような樹脂層は難燃性樹脂層を形成することができる。難燃剤としては、特に制限なく公知の多様な難燃剤を適用することができ、例えば、固相のフィラー形態の難燃剤や液相難燃剤などが適用され得る。難燃剤としては、例えば、メラミンシアヌレート（ｍｅｌａｍｉｎｅ ｃｙａｎｕｒａｔｅ）などのような有機系難燃剤や水酸化マグネシウムなどのような無機系難燃剤などがあるが、これに制限されるものではない。

樹脂層に充填されるフィラーの量が多い場合、液相タイプの難燃材料（ＴＥＰ、Ｔｒｉｅｔｈｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅまたはＴＣＰＰ、ｔｒｉｓ（１，３−ｃｈｌｏｒｏ−２−ｐｒｏｐｙｌ）ｐｈｏｓｐｈａｔｅなど）を使うこともできる。また、難燃上昇剤の作用をすることができるシランカップリング剤が追加されてもよい。

樹脂層は前記成分のうちいずれか一つまたは２種以上を含むことができる。

一つの例示において、前記バッテリモジュールは、前記モジュールケースと前記バッテリセルの間または前記樹脂層と前記モジュールケースの間に絶縁層をさらに含むことができる。図８は、樹脂層３０とケースの下部板１０ｃ上に形成されたガイド部１０ｄとの間に絶縁層４０が形成されている場合の例示である。絶縁層を追加することによって、使用過程で発生し得る衝撃によるセルとケースの接触による電気的短絡現象や火災発生などの問題を防止することができる。前記絶縁層は高い絶縁性と熱伝導性を有する絶縁シートを使って形成するか、あるいは絶縁性を示す物質の塗布ないしは注入によって形成することができる。例えば、後述するバッテリモジュールの製造方法で樹脂組成物の注入前に絶縁層を形成する過程が遂行され得る。絶縁層の形成にはいわゆる、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）あんどが適用されることもある。他の方式で絶縁層は接着性物質で形成することができ、例えば、熱伝導性フィラーなどのフィラーの含有量が少ないか、ない樹脂層を使って絶縁層を形成することもできる。絶縁層の形成に使われ得る樹脂成分としては、アクリル樹脂、ＰＶＣ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ））、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）などのオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、シリコンや、ＥＰＤＭラバー（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｄｉｅｎｅ ｍｏｎｏｍｅｒ ｒｕｂｂｅｒ）などのラバー成分などが例示され得るが、これに制限されるものではない。前記絶縁層は、ＡＳＴＭ Ｄ１４９に準拠して測定した絶縁破壊電圧が約５ｋＶ／ｍｍ以上、約１０ｋＶ／ｍｍ以上、約１５ｋＶ／ｍｍ以上、２０ｋＶ／ｍｍ以上、２５ｋＶ／ｍｍ以上または３０ｋＶ／ｍｍ以上であり得る。前記絶縁破壊電圧はその数値が高いほど優秀な絶縁性を示すもので、特に制限されるものではない。例えば、前記絶縁層の絶縁破壊電圧は、約１００ｋＶ／ｍｍ以下、９０ｋＶ／ｍｍ以下、８０ｋＶ／ｍｍ以下、７０ｋＶ／ｍｍ以下または６０ｋＶ／ｍｍ以下であり得る。前記絶縁層の厚さは、その絶縁層の絶縁性や熱伝導性などを考慮して適正範囲に設定することができ、例えば、約５μｍ以上、約１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、６０μｍ以上、７０μｍ以上、８０μｍ以上または９０μｍ以上以上程度であり
得る。また、厚さの上限も特に制限されず、例えば、約１ｍｍ以下、約２００μｍ以下、１９０μｍ以下、１８０μｍ以下、１７０μｍ以下、１６０μｍ以下または１５０μｍ以下であり得る。

本出願はまた、バッテリモジュール、例えば、前記言及されたバッテリモジュールの製造方法に関するものである。

本出願の製造方法は、前述したモジュールケース内に樹脂組成物を注入する段階；前記モジュールケース内にバッテリセルを収納する段階および前記樹脂組成物を硬化させて前記樹脂層を形成する段階を含むことができる。

モジュールケースの内部に樹脂組成物を注入する段階とモジュールケース内にバッテリセルを収納する段階の順序は特に制限されない。例えば、モジュールケース内に樹脂組成物を先に注入し、その状態でバッテリセルを収納するか、あるいはバッテリセルを先にモジュールケース内部に収納した後に樹脂組成物を注入することができる。

本出願で用語樹脂組成物は、硬化前の樹脂層の状態を意味し、用語樹脂層は硬化後の樹脂層の状態を意味し得る。

モジュールケース内に樹脂組成物を注入する方式は特に制限されず、公知の方式が適用され得る。例えば、モジュールケースの開口部に樹脂組成物を注いで樹脂組成物を注入するか、モジュールケースに形成されている前述した注入口によって樹脂組成物を注射（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）する方式、バッテリセルとバッテリモジュールの両者に樹脂組成物を塗布する方式などが適用され得る。適切な固定のために前記注入工程はバッテリモジュールまたはバッテリセルを一定に振動させながら遂行されてもよい。

前記で注入される樹脂組成物の種類は特に制限されず、目的とする物性を示すことができる種類の適切な樹脂組成物を選択することができる。

例えば、前記で注入される樹脂組成物は、前述した熱伝導性などの物性を満足するか、そのための成分を含む樹脂層を形成できる樹脂組成物であり得る。

このような樹脂組成物は、前述した溶剤形、水系または無溶剤形樹脂組成物であり得、適切に無溶剤形樹脂組成物であり得る。

また、樹脂組成物は活性エネルギー線硬化型、湿気硬化型、熱硬化型または常温硬化型樹脂組成物などであり得、適切に常温硬化型樹脂組成物であり得る。

前記樹脂組成物は、前述した熱伝導性フィラーなどの多様な添加剤を一つ以上含む樹脂組成物であり得る。

このような樹脂組成物は一液型、二液型または三液型などで組成され得る。

樹脂組成物が注入されたモジュールケースまたは前記組成物が注入される前のモジュールケースにバッテリセルを収納する方式は特に制限されない。

バッテリセルの収納は、目的とする配置などを勘案してバッテリセルをモジュールケース内の適合した位置に配置することによって遂行され得る。また、カートリッジ構造体が存在する場合、前記カートリッジ構造体の適正位置にバッテリセルを位置させるか、バッテリセルが位置されたカートリッジ構造体をモジュールケース内に挿入して前記段階を遂行できる。

バッテリセルを収納した後にバッテリセル間の接着またはバッテリセルとモジュールケース間の接着は注入された樹脂組成物を硬化させて形成することができる。樹脂組成物を硬化させる方式は特に制限されない。

例えば、樹脂組成物が活性エネルギー線硬化型である場合には樹脂組成物に紫外線などの活性エネルギー線を照射する方式、湿気硬化型である場合には適切な湿気下に維持する方式、熱硬化型である場合には適切な熱を印加する方式または常温硬化型である場合には常温で樹脂組成物を維持する方式などによって前記段階を遂行できる。

また、硬化前または硬化過程やバッテリセルの収納前または収納過程などでタクトタイムおよび工程性の側面でバッテリセルの安定性に影響を及ぼさない条件で、例えば約４０℃〜５０℃程度となるように、短時間の間熱を加えることもできる。

本出願はまた、前記製造方法または前記言及した構造のバッテリモジュールを形成することに使われ得る樹脂組成物に関するものである。

前述した通り、前記樹脂組成物としては、バッテリセルのモジュールケースでの効果的な固定が可能であり、必要に応じて前記言及された物性が付与され得るものであれば特に制限されず、公知の樹脂組成物がすべて使われ得る。

このような樹脂組成物は、アクリル系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、オレフィン系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）系樹脂組成物またはシリコン系樹脂組成物などが挙げられるが、これに制限されない。

前記樹脂組成物は、溶剤形樹脂組成物、水系樹脂組成物または無溶剤形樹脂組成物であり得、適切に無溶剤形樹脂組成物であり得る。

前記樹脂組成物は、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、湿気硬化型樹脂組成物、熱硬化型樹脂組成物または常温硬化型樹脂組成物などであり得、適切に常温硬化型樹脂組成物であり得る。

例えば、公知のアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、オレフィン系接着剤、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）系接着剤またはシリコン系接着剤を形成できる樹脂組成物に前述したフィラーなどの添加剤を目的物性を考慮して適正量添加して製造された樹脂組成物を前述した方法に適用することができる。

前記のような樹脂組成物は、常温硬化性などを考慮して、ラジカル開始剤およびそれに対する触媒を含むことができる。例えば、樹脂組成物は、ベンゾイルパーオキシドなどのようなアシルパーオキシド開始剤およびトルイジン（ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ）化合物のような前記開始剤に対する触媒を含むことができ、これによって適切な硬化システムが具現され得る。

樹脂組成物は前記成分に必要に応じてさらに多様な成分を含むことができる。

本出願はまた、バッテリパック、例えば、前述したバッテリモジュールを２個以上含むバッテリパックに関するものである。バッテリパックで前記バッテリモジュールは互いに電気的に連結されていることができる。２個以上のバッテリモジュールを電気的に連結してバッテリパックを構成する方式は特に制限されず、公知の方式がすべて適用され得る。

本出願はまた、前記バッテリモジュールまたは前記バッテリパックを含む装置に関するものである。前記装置の例としては、電気自動車のような自動車が挙げられるが、これに制限されず、二次電池を出力に要求するすべての用途が含まれ得る。例えば、前記バッテリモジュールまたはバッテリパックを使って前記自動車を構成する方式は特に制限されず、一般的な方式が適用され得る。

本出願では簡単な工程と低費用で製造されながらも体積対比出力が優秀であり、放熱特性などが優秀なバッテリモジュール、その製造方法および前記製造方法に適用される樹脂組成物を提供することができる。

本出願で適用され得る例示的なモジュールケースを示す図面。 モジュールケース内にバッテリセルが収納されている形態を示す図面。 注入ホールと観察ホールが形成された例示的な下部板の図面。 バッテリセルで使われ得る例示的なバッテリパウチを示す図面。 バッテリセルで使われ得る例示的なバッテリパウチを示す図面。 例示的なバッテリモジュールの構造を示す図面。 例示的なバッテリモジュールの構造を示す図面。 例示的なバッテリモジュールの構造を示す図面。

１０：モジュールケース
１０ａ：下部板
１０ｂ：側壁
１０ｃ：上部板
１０ｄ：ガイド部
２０：バッテリセル
３０：樹脂層
５０ａ：注入ホール
５０ｂ：観察ホール
４０：絶縁層
１００：パウチ型セル
１１０：電極組立体
１２０：外装材
１２１：上部パブチ
１２２：下部パウチ
Ｓ：シーリング部

以下、実施例および比較例を通じて本出願のバッテリモジュールを説明するが、本出願の範囲は下記提示された範囲によって制限されるものではない。

樹脂層の熱伝導度評価方法

樹脂層の熱伝導度はＡＳＴＭ Ｄ５４７０規格により測定した。すなわち、ＡＳＴＭ Ｄ ５４７０の規格によって２個の銅棒（ｃｏｐｐｅｒ ｂａｒ）の間に樹脂層を位置させた後に前記２個の銅棒の中の一つはヒーターと接触させ、他の一つはクーラー（ｃｏｏｌｅｒ）と接触させた後、前記ヒーターが一定の温度を維持するようにし、クーラーの容量を調節して熱平衡状態（５分に約０．１℃以下の温度変化を示す状態）を作った。熱平衡状態で各銅棒の温度を測定し、下記の数式にしたがって熱伝導度（Ｋ、単位：Ｗ／ｍＫ）を評価した。熱伝導度の評価時に樹脂層にかかる圧力は約１１Ｋｇ／２５ｃｍ２程度になるように調節し、測定過程で樹脂層の厚さが変化した場合に最終厚さを基準に熱伝導度を計算した。

＜熱伝導度数式＞
Ｋ＝（Ｑ×ｄｘ）／（Ａ×ｄＴ）
前記数式でＫは熱伝導度（Ｗ／ｍＫ）であり、Ｑは単位時間当り移動した熱（単位：Ｗ）であり、ｄｘは樹脂層の厚さ（単位：ｍ）であり、Ａは樹脂層の断面積（単位：ｍ２）であり、ｄＴは銅棒の温度差（単位：Ｋ）である。

２．難燃性評価方法
樹脂層の難燃等級はＵＬプラスチック試験方法のＵＬ ９４Ｖテスト方式によって確認した。まず、下記の実施例で製造された樹脂組成物を厚さが約２〜３ｍｍ程度であり、横および縦の長さがそれぞれ１２５ｍｍおよび１３ｍｍとなるように硬化させてｂａｒ形態の試片を製作した。

引き続き、２０ｍｍ長さの炎を１０秒間試片に接炎し、試片の燃焼時間（ｔ１）と燃焼の様子を確認する（１次接炎）。引き続き、前記１次接炎後燃焼が終了すると、再び１０秒間接炎後試片の燃焼時間（ｔ２）および火の粉がついている時間（ｇｌｏｗｉｎｇ ｔｉｍｅ）（ｔ３）を測定し、燃焼の様子を記録する。前記時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３）および燃焼の様子（滴下による脱脂綿発火の有無、クランプまでの燃焼の有無など）を判断して、下記の基準によって等級を算出する。

＜難燃等級＞
Ｖ０等級：個別燃焼時間（ｔ１ ｏｒ ｔ２）が１０秒以下であり、前処理条件別全体燃焼時間（５個の試片に対するｔ１＋ｔ２合計）が５０秒以下であり、２次接炎後の燃焼および火の粉がついている時間が３０秒以下であり、クランプ（１２５ｍｍ表示）まで燃焼がなく、滴下による脱脂綿の発火もない場合

Ｖ１等級：個別燃焼時間（ｔ１ ｏｒ ｔ２）が１０秒超過３０秒以下であり、前処理条件別全体燃焼時間（５個の試片に対するｔ１＋ｔ２合計）が５０秒超過２５０秒以下であり、２次接炎後の燃焼および火の粉がついている時間が３０秒超過６０秒以下であり、クランプ（１２５ｍｍ表示）まで燃焼がなく、滴下による脱脂綿の発火もない場合

Ｖ２等級：個別燃焼時間（ｔ１ ｏｒ ｔ２）が１０秒超過３０秒以下であり、前処理条件別全体燃焼時間（５個の試片に対するｔ１＋ｔ２合計）が５０秒超過２５０秒以下であり、２次接炎後の燃焼および火の粉がついている時間が３０秒超過６０秒以下であり、クランプ（１２５ｍｍ表示）まで燃焼がなく、滴下による脱脂綿の発火がある場合

３．流れ性（揺変性）評価方法
揺変性の有無は、樹脂組成物をＰＥＴ（Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））フィルムに約３０ｍｍ程度の厚さでローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）した後、前記ローディングされた、フィルムを垂直で１時間の間立てておき、前記樹脂組成物が流れ落ちた距離を測定して評価した。前記樹脂組成物の流れ落ちた距離が５０ｍｍ以上である場合に揺変性がなく、流れが確認されたと評価し、５０ｍｍ未満の場合に揺変性が確認されたと判断した。

実施例１．

樹脂組成物の製造
２液型ウレタン系接着剤組成物（主剤：ＨＰ−３７５３（ＫＰＸケミカル）、硬化剤：ＴＬＡ−１００（旭化成製））にアルミナ（粒度分布：１μｍ〜６０μｍ）を前記２液型ウレタン系接着剤組成物が難燃剤が配合されていない状態で硬化後に約３Ｗ／ｍＫの熱伝導度を示すことができる量（２液樹脂成分合計１００重量部対比約６００〜９００重量部の範囲内）で混合した。引き続き、前記接着剤組成物の２液樹脂成分合計１００重量部対比約１５重量部のレゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）（ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ））と、同じく約１５重量部のアルミニウムホスフィネート（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｎａｔｅ）をさらに配合して樹脂組成物を製造した。前記でレゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）は、リン（Ｐ）の含有量が約１０〜１２％である液相リン系難燃剤であり、アルミニウムホスフィネートはリン（Ｐ）含有量が約２３〜２４％程度である固相難燃剤であって、粒度分布５０％粒径（Ｄ５０）が約５μｍ程度であり、分解温度が約３５０℃である固相リン系難燃剤である。

バッテリモジュールの製造
図１のような形状のモジュールケースであって、アルミニウムで製造された下部板、側壁および上部板を有するモジュールケースを使った。前記モジュールケースの下部板の内側面にはバッテリセルの装着をガイドするガイド部が形成されており、前記モジュールケースの下部板の中心部には樹脂組成物の注入のための注入ホールが一定の間隔で形成されており、下部板の末端には観察ホールが形成されている。前記モジュールケース内にバッテリパウチを複数個積層したパウチの束を収納した。引き続き前記モジュールケースの上面に上部板を被せた。その後、前記注入ホールに前記製造された樹脂組成物を、注入される組成物が観察ホールまで到達するのが確認されるまで注入した後、硬化させてバッテリモジュールを製造した。

比較例１．
樹脂組成物の製造時に難燃剤を混合しないことを除いては実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。

比較例２．
樹脂組成物の製造時に難燃剤として、レゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）のみを２液樹脂成分合計１００重量部対比約３０重量部で混合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。

比較例３．
樹脂組成物の製造時に難燃剤として、クロロアルキルジホスホネートエステル（Ｃ１３Ｈ２４Ｃｌ６Ｏ８Ｐ２）のみを２液樹脂成分合計１００重量部対比約３０重量部で混合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。前記クロロアルキルジホスホネートエステル（Ｃ１３Ｈ２４ＣＬ６Ｏ８Ｐ２）は、粒度分布５０％粒径（Ｄ５０）が約１０μｍであり、分解温度が約２８０℃を超過する固相難燃剤である。

比較例４．
樹脂組成物の製造時に難燃剤として、アルミニウムホスフィネートのみを２液樹脂成分合計１００重量部対比約３０重量部で混合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。

比較例５．
樹脂組成物の製造時に難燃剤として、アルミニウムポリホスファイト系難燃剤のみを２液樹脂成分合計１００重量部対比約３０重量部で混合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。前記アルミニウムポリホスファイト系難燃剤は、粒度分布５０％粒径（Ｄ５０）が約１８μｍであり、分解温度が約２７５℃を超過する固相難燃剤である。

比較例６．
樹脂組成物の製造時に難燃剤として、熱可塑性エラストマー（エーテル−エステル）タイプの難燃剤のみを２液樹脂成分合計１００重量部対比約３０重量部で混合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。前記難燃剤は、粒度分布５０％粒径（Ｄ５０）が約１０μｍであり、分解温度が約２８０℃を超過する固相難燃剤である。

比較例７．
樹脂組成物の製造時にレゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）難燃剤の配合比率を１０重量部にし、アルミニウムホスフィネート難燃剤の配合比率を１０重量部に変更したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。

比較例８．
樹脂組成物の製造時に１５重量部のレゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）難燃剤と１５重量部のアルミニウムポリホスファイト系難燃剤難燃剤を配合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。

比較例９．
樹脂組成物の製造時に１５重量部のレゾシノールビス（ジフェニルホスファイト）難燃剤と１５重量部の比較例６の難燃剤を配合したことを除いては、実施例１と同一にしてバッテリモジュールを製造した。

前記実施例および比較例で適用した樹脂組成物の物性を整理して下記の表１に記載した。

前記結果から、実施例１でのみ揺変性を有しつつ、高い熱伝導度を示すと同時に難燃等級Ｖ０を満足する樹脂組成物が製造されたことが分かる。比較例１の場合、難燃剤が添加されないため難燃等級が下がり、樹脂組成物が揺変性を示さなかった。比較例２は、揺変性が確認されず、同一含量のフィラーが配合されたにも熱伝導度が低下し、比較例３および４は揺変性は確認されたが、同じく高い熱伝導度と難燃等級が同時に満足されなかった。比較例５、６、８および９も揺変性が確保されず、高い熱伝導度と難燃等級が同時に満足されず、比較例７の場合も揺変性は確認されたが、高い熱伝導度と難燃等級が同時に満足されなかった。

Claims (16)

1. 内部空間を形成する下部板と側壁を有するモジュールケース；前記モジュールケースの内部空間に存在する複数のバッテリセル；および前記モジュールケースの内部空間に存在する樹脂層を含み、
   前記樹脂層は、ＵＬ ９４ ＶテストでＶ−０等級以上の難燃性を有し、樹脂成分とリン系難燃剤を含む、バッテリモジュール。
2. 樹脂層は、複数のバッテリセルと接触しており、また、モジュールケースの下部板または側壁と接触している、請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 樹脂層と接触している側壁または下部板は熱伝導性領域を含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
4. 樹脂層と熱伝導性領域の接触比率は、前記熱伝導性領域の全体面積対比８０％以上である、請求項３に記載のバッテリモジュール。
5. 樹脂層は熱伝導度が１．５Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１に記載のバッテリモジュール。
6. リン系難燃剤は、液相リン系難燃剤と固相リン系難燃剤を含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
7. 液相リン系難燃剤はホスファイト系難燃剤である、請求項６に記載のバッテリモジュール。
8. 固相リン系難燃剤はホスフィネート系難燃剤である、請求項６に記載のバッテリモジュール。
9. 固相リン系難燃剤は粒度分布５０％粒径（Ｄ５０）が１μｍ〜１０μｍの範囲内にある粉末形態である、請求項６に記載のバッテリモジュール。
10. 樹脂層は樹脂成分を含み、リン系難燃剤は前記樹脂成分１００重量部に対して２０〜４０重量部の比率で含まれている、請求項１に記載のバッテリモジュール。
11. 液相リン系難燃剤の重量（Ａ）と固相リン系難燃剤の重量（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．５〜１．５の範囲内にある、請求項１０に記載のバッテリモジュール。
12. 樹脂層は難燃剤としてはリン系難燃剤のみを含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
13. 樹脂層は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、ＥＶＡ樹脂またはシリコン樹脂を含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
14. 樹脂層はフィラーを含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
15. フィラーは、セラミック粒子または炭素系フィラーである、請求項１４に記載のバッテリモジュール。
16. 互いに電気的に連結されている請求項１に記載されたバッテリモジュールを二本以上含む、バッテリパック。
    

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