KR20140039349A - Secondary battery of improved cooling efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각 효율성이 향상된 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체, 상기 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체를 각각 수납하는 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성된 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이가 절곡되어 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 상하로 적층되도록 접혀 있는 구조의 전지케이스, 및 상기 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위 외측면에 접촉된 상태로 장착되어 있는 냉각 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having improved cooling efficiency, and more particularly, a first electrode assembly and a second electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode, a negative electrode, and a positive electrode and a negative electrode, and the first electrode assembly. And a laminate sheet on which a first accommodating part and a second accommodating part each accommodate the second electrode assembly are formed. The laminate sheet is bent between the first accommodating part and the second accommodating part so that the first accommodating part and the second accommodating part are up and down. A secondary battery comprising: a battery case having a structure folded to be stacked, and a cooling member mounted in contact with an outer surface of a bent portion between the first and second accommodating portions of the battery case. It is about.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In a small mobile device, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, or the like, which can be charged with a high degree of integration and has a small weight to capacity, is mainly used as a battery cell have. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다.Since the battery cells constituting the medium-large battery module are composed of secondary batteries capable of charging and discharging, such a high output large capacity secondary battery generates a large amount of heat during the charging and discharging process.
충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 전지모듈에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.If the heat of the battery module generated during the charging and discharging process can not be effectively removed, heat accumulation may occur, thereby accelerating the deterioration of the battery module and possibly causing ignition or explosion. Therefore, a high output large capacity battery module needs a cooling system for cooling the battery cells embedded therein.
전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다. 예를 들어, 전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 전지셀의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하고 이러한 카트리지들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매의 유로가 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.The battery module is generally manufactured by stacking a plurality of battery cells with high density, and stacks adjacent battery cells at regular intervals so as to remove heat generated during charging and discharging. For example, the battery cells themselves may be sequentially stacked while being spaced apart from each other by a predetermined space, or in the case of a battery cell having low mechanical rigidity, one or a combination of two or more batteries may be built in a cartridge or the like. The battery module can be configured. The stacked battery cells or the battery modules are structured such that a flow path of the coolant is formed between the battery cells or the battery modules so as to effectively remove accumulated heat.
그러나, 이러한 구조는 다수의 전지셀들에 대응하여 다수의 냉매 유로를 확보하여야 하므로, 전지모듈의 전체 크기가 커지게 되는 문제점을 가지고 있다.However, this structure has a problem that the total size of the battery module is increased because a plurality of refrigerant flow paths must be secured corresponding to a plurality of battery cells.
또한, 많은 전지셀들을 적층할수록 냉각 구조와 관련하여 다수의 부품이 추가되어 전지모듈의 부피가 커질 뿐만 아니라, 제조 공정이 복잡해지며, 이에 따른 제조비용 역시 크게 상승하는 단점이 발생한다.In addition, as the stacking of many battery cells increases the volume of the battery module due to the addition of a large number of components in relation to the cooling structure, the manufacturing process is complicated, resulting in a significant increase in the manufacturing cost.
따라서, 고출력 대용량의 전력을 제공하면서도 간단하고 콤팩트한 구조로 제조될 수 있고, 높은 냉각 효율성에 의해 수명 특성과 안전성이 우수한 이차전지에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a need for a secondary battery having excellent life characteristics and safety due to high cooling efficiency while being able to be manufactured in a simple and compact structure while providing high output large capacity power.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 이차전지의 냉각 효율성을 향상시키고, 냉각 구조에 필요한 부품의 수를 줄이고 구조를 간소화하여 제조비용을 절감할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to provide a secondary battery that can improve the cooling efficiency of the secondary battery, reduce the number of parts required for the cooling structure and simplify the structure to reduce the manufacturing cost.
본 발명의 또 다른 목적은 진동 또는 낙하 등의 외부충격에 대해 구조적 안정성이 우수한 이차전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a secondary battery having excellent structural stability against external shock such as vibration or dropping.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는,According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery comprising:
양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체;A first electrode assembly and a second electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
상기 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체를 각각 수납하는 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성된 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이가 절곡되어 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 상하로 적층되도록 접혀 있는 구조의 전지케이스; 및The laminate includes a laminate sheet having a first accommodating portion and a second accommodating portion for accommodating the first electrode assembly and the second electrode assembly, respectively, wherein the first accommodating portion and the second accommodating portion are bent to form a first accommodating portion and a second accommodating portion. A battery case having a structure in which two accommodating parts are stacked up and down; And
상기 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위 외측면에 접촉된 상태로 장착되어 있는 냉각 부재;A cooling member mounted in contact with an outer surface of the bent portion between the first accommodating part and the second accommodating part of the battery case;
를 포함하는 구조로 구성되어 있다.As shown in FIG.
즉, 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위에 냉각 부재를 접촉시켜 냉각을 수행함으로써 별도의 부품 없이 전지에서 발생한 열을 냉각 부재로 직접적으로 전달하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지의 냉각 구조는 종래의 이차전지의 냉각 구조와 비교하여 부품의 수를 줄이고 구조를 간소화함으로써 제조비용을 절감하는 효과를 제공한다. That is, the cooling member is brought into contact with the bent portion between the first accommodating portion and the second accommodating portion of the battery case to perform cooling, thereby directly transferring heat generated from the battery to the cooling member without a separate component. Therefore, the cooling structure of the secondary battery according to the present invention provides an effect of reducing the manufacturing cost by reducing the number of parts and simplifying the structure compared with the cooling structure of the conventional secondary battery.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는,In one specific example, the battery case,
상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성되어 있는 하부 케이스; 및A lower case in which the first accommodating part and the second accommodating part are formed; And
상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부에 각각 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체가 수납된 상태에서 하부 케이스의 상면을 덮는 상부 케이스;An upper case covering an upper surface of a lower case in a state in which a first electrode assembly and a second electrode assembly are respectively accommodated in the first accommodating portion and the second accommodating portion;
를 포함하고, Lt; / RTI >
상기 하부 케이스 및 상부 케이스의 외주면들과, 제 1 수납부와 제 2 수납부의 사이가 각각 열융착되어 밀봉된 구조로 이루어질 수 있다.The outer circumferential surfaces of the lower case and the upper case and between the first accommodating part and the second accommodating part may be heat-sealed and sealed.
종래의 전지팩 또는 전지모듈에 포함되는 이차전지는 하나의 수납부가 형성된 전지케이스에 전극조립체가 수납되고, 전극조립체에 연결된 전극리드가 전지케이스 외부로 돌출되어 전극단자를 형성하는 구조로 구성되어 있다.The secondary battery included in the conventional battery pack or the battery module is configured in a structure in which the electrode assembly is accommodated in the battery case formed with one housing, the electrode lead connected to the electrode assembly protrudes out of the battery case to form the electrode terminal. .
그러나, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체가 각각 독립적으로 수납되는 복수 개의 수납부들을 전지케이스에 형성함으로써, 진동 또는 낙하 등 외부충격에 대해 구조적인 안정성을 확보하는 구조로 이루어져 있다.However, the secondary battery according to the present invention has a structure that ensures structural stability against external shocks such as vibration or drop by forming a plurality of accommodating parts in the battery case in which the electrode assembly is independently received.
하나의 구체적인 예에서, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스는 각각 1 단위의 부재로 형성될 수 있다. 즉, 상기 전지케이스는 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성된 1 단위의 부재로 이루어진 하부 케이스, 및 상기 하부 케이스의 상면을 덮는 1 단위의 부재로 이루어진 상부 케이스를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조는, 1개의 수납부를 가지는 전지셀 2개를 연결한 구조의 이차전지와 비교하여, 수납부들 사이의 연결 부위에 대한 내구성을 확보할 수 있을 뿐 만 아니라, 부품의 수를 줄이고, 제조 공정성을 향상시키는 효과를 제공한다.In one specific example, each of the upper case and the lower case may be formed of a member of one unit. That is, the battery case may be formed in a structure including a lower case made of one unit member having a first accommodating part and a second accommodating part, and an upper case made of one unit member covering an upper surface of the lower case. . This structure, compared with the secondary battery of the structure that connects two battery cells having one housing, not only can ensure the durability of the connection portion between the housing, but also reduce the number of parts, manufacturing processability To improve the effect.
상기 제 1 수납부와 제 2 수납부의 사이에는 수납부들의 적층 구조를 지지하는 내부 프레임을 추가로 포함될 수 있다. 상기 내부 프레임은, 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 내부 프레임의 상하로 적층되도록, 전지케이스가 접힌 상태에서 제 1 수납부 및 제 2 수납부의 외주면을 감싸는 구조로 형성될 수 있다.An inner frame may be further included between the first accommodating part and the second accommodating part to support the stacked structure of the accommodating parts. The inner frame may be formed to have a structure surrounding the outer circumferential surfaces of the first accommodating part and the second accommodating part in a folded state of the battery case such that the first accommodating part and the second accommodating part are stacked above and below the inner frame.
상기 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어 상기 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이가 수직단면 상으로 “ㄷ”자 형상을 이루도록, 전지케이스는 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 상하로 적층될 수 있게 접혀 있는 구조로 형성될 수 있다. 이 때, “ㄷ”자 형상에서 외측으로 돌출된 부위의 면에 상기 냉각 부재가 접촉되는 구조일 수 있다. The bent portion between the first accommodating part and the second accommodating part of the battery case may be formed in various shapes. For example, a portion between the first accommodating part and the second accommodating part of the battery case is formed on a vertical cross section. The battery case may have a structure in which the first accommodating part and the second accommodating part are folded to be stacked up and down so as to form a “c” shape. At this time, the cooling member may be in contact with the surface of the portion protruding outward from the "c" shape.
다수의 이차전지가 연결된 구조의 전지모듈 또는 전지팩은 이차전지의 적층을 용이하게 하고, 적층되었을 때 콤팩트한 사이즈를 구성할 수 있도록, 일반적으로 장방형의 판상형 전극조립체가 포함된 이차전지를 단위셀로 포함하는 것이 바람직하다.A battery module or a battery pack having a structure in which a plurality of secondary batteries are connected is a unit cell of a secondary battery including a rectangular plate-shaped electrode assembly, in order to facilitate stacking of secondary batteries and to form a compact size when stacked. It is preferable to include as.
따라서, 상기 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체는 장방형의 판상형 구조로 형성될 수 있고, 이러한 전극조립체를 수납하는 수납부들도 장방형의 구조로 형성될 수 있다.Therefore, the first electrode assembly and the second electrode assembly may be formed in a rectangular plate-like structure, and the accommodating parts accommodating the electrode assembly may also be formed in a rectangular structure.
이러한 장방형 구조의 수납부들은 전지케이스 상에서 다양한 위치에형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제 1 수납부의 수평 단면상 장변과 제 2 수납부의 수평 단면상 장변이 서로 평행하도록 상기 전지케이스 상에 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성될 수 있다.The rectangular accommodating parts may be formed at various positions on the battery case. For example, the accommodating parts may be formed on the battery case such that the long sides of the first accommodating part and the long sides of the second accommodating part are parallel to each other. The first accommodating part and the second accommodating part may be formed.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 일측에 양극 단자가 형성되어 있고 대향하는 반대측에 음극 단자가 형성되어 있으며, 상기 양극 단자 및 음극 단자는 전지케이스의 밀봉된 부위 외측으로 돌출된 구조로 형성될 수 있다.In one specific example, the electrode assembly has a positive terminal is formed on one side and the negative terminal is formed on the opposite side, the positive terminal and the negative terminal is to be formed in a structure protruding outside the sealed portion of the battery case Can be.
이 때, 상기 전지케이스의 외주면의 일측에는 제 1 전극조립체의 양극 단자와 제 2 전극조립체의 음극 단자가 돌출되어 있고, 대향하는 반대측에는 제 1 전극조립체의 음극 단자와 제 2 전극조립체의 양극 단자가 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 동일한 방향으로 양극 단자와 음극 단자가 각각 하나씩 돌출된 구조로 형성될 수 있다.At this time, the positive electrode terminal of the first electrode assembly and the negative electrode terminal of the second electrode assembly protrude from one side of the outer circumferential surface of the battery case, and the negative terminal of the first electrode assembly and the positive electrode terminal of the second electrode assembly are opposite to each other. It may be a structure that protrudes. That is, the positive terminal and the negative terminal may be formed to protrude one by one in the same direction.
이러한 구조에서, 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 상하로 중첩되도록 접힌 상태에서, 제 1 전극조립체의 양극 단자 및 제 2 전극조립체의 음극 단자가 전기적으로 접속될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 부분이 절곡되어 각각의 수납부가 상하로 중첩되게 한 다음 상기 양극 단자와 음극 단자를 직렬로 연결한 구조로 형성될 수 있다.In this structure, in a state where the first accommodating part and the second accommodating part are folded up and down, the positive electrode terminal of the first electrode assembly and the negative electrode terminal of the second electrode assembly may be electrically connected. In detail, the portion between the first accommodating part and the second accommodating part may be bent so that each accommodating part may be overlapped vertically, and then the positive terminal and the negative terminal may be connected in series.
상기 냉각 부재는 열전도성을 가지는 부재라면 그것의 소재가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 금속 소재가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 금속 소재는 금속 중에서도 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The material is not particularly limited as long as the cooling member is a member having thermal conductivity. For example, a metal material may be preferably used. The metal material may be aluminum or aluminum alloy having high thermal conductivity and light weight among metals, but is not limited thereto.
또한, 상기 냉각 부재는 공냉식 부재 또는 수냉식 부재로서, 외부 공기와의 접촉면을 최대화한 구조이거나 또는 냉각수가 유동하는 냉매유로가 형성되어 있는 구조일 수 있다. In addition, the cooling member may be an air-cooled member or a water-cooled member, and may have a structure in which a contact surface with external air is maximized or a coolant flow path through which cooling water flows.
상기 냉각 부재는 이차전지의 냉각을 수행하는 구조라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로, 일측 부위가 상기 제 1 수납부 또는 제 2 수납부의 외측면에 접촉되고, 타측 부위가 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위 외측면에 밀착되도록 절곡되어 있는 냉각핀, 및 상기 냉각핀의 절곡되어 있는 부위 외측면에 접촉되어 있고, 냉각핀으로부터 전도된 열을 냉각시키는 방열부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. The cooling member is not particularly limited as long as it is a structure for cooling the secondary battery. For example, one side portion contacts the outer surface of the first accommodating part or the second accommodating part, and the other part is the first accommodating part and the second accommodating part. A structure including a cooling fin that is bent to be in close contact with the outer surface of the bent portion between the second accommodating portion, and a heat dissipation portion which is in contact with the outer surface of the bent portion of the cooling fin and cools the heat conducted from the cooling fin. It may be made of.
즉, 상기 냉각 부재는, 공냉식 또는 수냉식 구조가 형성되는 방열부를 포함할 뿐 만 아니라, 상기 이차전지의 수납부와 접촉되는 냉각핀을 추가로 포함시키고, 상기 냉각핀의 일부 부위를 상기 방열부와 접촉시킨 구조로 형성함으로써 냉각 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이 때, 상기 냉각핀은 두께가 얇고 열 전도성이 뛰어난 금속 소재의 시트로 형성되는 것이 바람직하다. That is, the cooling member not only includes a heat dissipation unit in which an air-cooled or water-cooled structure is formed, and further includes cooling fins in contact with the accommodating part of the secondary battery. By forming the structure in contact, the cooling efficiency can be further improved. At this time, the cooling fin is preferably formed of a sheet of metal material having a thin thickness and excellent thermal conductivity.
상기 이차전지는 전지모듈 및 전지팩의 구성시 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery is not particularly limited as long as the battery can provide a high voltage and a high current when the battery module and the battery pack are configured. For example, the secondary battery may be a lithium secondary battery having a large amount of energy storage per volume.
본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위모듈로 포함하는 전지팩을 제공한다. The present invention also provides a battery pack including the secondary battery as a unit module.
상기 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 단위모듈로서 상기 이차전지를 조합하여 제조될 수 있으며, 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장 장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The battery pack may be manufactured by assembling the secondary battery as a unit module according to a desired output and capacity. In consideration of mounting efficiency, structural stability, and the like, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, A storage device, etc., but the scope of application is not limited thereto.
따라서, 본 발명은 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 구체적으로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치일 수 있다.Accordingly, the present invention provides a device including the battery pack as a power source, and the device may specifically be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위에 냉각 부재를 접촉시켜 냉각을 수행함으로써 별도의 부품 없이 전지의 열을 냉각 부재로 직접적으로 전달하는 구조로 이루어져 있어서, 종래의 이차전지의 냉각 구조와 비교하여 부품의 수를 줄이고 구조를 간소화하여 제조비용을 절감하는 효과가 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention performs cooling by contacting a cooling member to a bent portion between the first and second accommodating portions of the battery case, thereby cooling the heat of the battery without a separate component. It is made of a direct delivery structure to the structure, compared to the conventional cooling structure of the secondary battery has the effect of reducing the number of parts and simplify the structure to reduce the manufacturing cost.
또한, 본 발명에 따른 이차전지를 포함하는 전지모듈 또는 전지팩의제조 시, 하나의 전극조립체가 수납된 이차전지를 적층한 종래의 구조와 비교하여 보다 뛰어난 구조적 안정성을 제공하는 효과가 있다.In addition, when manufacturing a battery module or a battery pack including a secondary battery according to the present invention, there is an effect that provides a superior structural stability compared to the conventional structure in which a secondary battery containing one electrode assembly is stacked.
도 1은 하나의 예시적인 파우치형 이차전지에 관한 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 모식도이다;
도 3 및 도 4는 도 2의 이차전지를 제조하는 과정을 나타내는 모식도들이다;
도 5는 도 1에 포함되는 내부 프레임을 나타내는 모식도이다;
도 6은 도 1의 이차전지가 적층되어 연결된 구조를 나타내는 모식도이다;
도 7은 도 6에 냉각 부재를 추가시킨 구조를 나타내는 정면 모식도이다;
도 8은 도 6에 냉각핀 및 방열부를 포함하는 냉각 부재를 추가시킨 구조를 나타내는 정면 모식도이다.1 is a schematic diagram of an exemplary pouch type secondary battery;
2 is a schematic diagram of a secondary battery according to an embodiment of the present invention;
3 and 4 are schematic views illustrating a process of manufacturing the secondary battery of FIG. 2;
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an inner frame included in FIG. 1; FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a structure in which secondary batteries of FIG. 1 are stacked and connected; FIG.
FIG. 7 is a front schematic view showing a structure in which a cooling member is added to FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a front schematic view illustrating a structure in which a cooling member including a cooling fin and a heat dissipation unit is added to FIG. 6.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 하나의 예시적인 파우치형 이차전지에 관한 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic diagram of one exemplary pouch type secondary battery.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전지케이스(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)를 부착시킴으로써 전지셀(10)이 만들어진다. 전지케이스(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 모식도가 도시되어 있고 도 3 및 도 4에는 도 2의 이차전지를 제조하는 과정을 나타내는 모식도가 도시되어 있다. .FIG. 2 is a schematic diagram of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are schematic diagrams illustrating a process of manufacturing the secondary battery of FIG. 2. .
이들 도면을 참조하면, 이차전지(100)는 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)가 형성된 전지케이스(110), 및 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)에 각각 수납된 전극조립체(도시하지 않음)를 포함하는 구조로 이루어져 있다. 또한, 제 1 수납부(112)와 제 2 수납부(114) 사이에는 내부 프레임(130)이 개재되어 있다.Referring to these drawings, the
전지케이스(110)는 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)가 상하로 적층되도록 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114) 사이가 절곡되어 접혀있다.The
전지케이스(110)의 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)가 상하로 중첩되도록 접힌 상태에서, 제 1 전극조립체의 음극 단자(126) 및 제 2 전극조립체의 양극 단자(124)가 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114) 사이의 부분(118)이 절곡되어 각각의 수납부들(112, 114)이 상하로 중첩되게 한 다음, 양극 단자(124)와 음극 단자(126)를 직렬로 연결한 구조가 도시되어 있다.In a state in which the first
전지케이스(110)의 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(112) 사이의 절곡된 부위(118)는 전지케이스(110)의 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(112) 사이가 수직단면 상으로 “ㄷ”자 형상을 이루도록, 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(112)가 상하로 적층될 수 있게 접혀 있는 구조로 형성되어 있다. “ㄷ”자 형상에서 외측으로 돌출된 부위의 면(119)에는 냉각 부재(도시하지 않음)가 접촉되어 전지를 냉각시키며, 이러한 냉각 부재가 접촉된 구조는 하기 도 7에 도시되어 있다.The
제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)는 전지케이스(110) 상에서 서로 이격되어 있고, 제 1 수납부(112)의 외주면과 제 2 수납부(114)의 외주면은 각각 열융착되어 밀봉되어 있어서, 서로 독립적인 구조를 갖는다.The first
또한, 전지케이스(110)는 각각 1 단위의 부재로 이루어진 상부 케이스 및 하부 케이스로 구성되어 있고, 상부 케이스 및/또는 하부 케이스에 형성된 수납부들에 전극조립체를 수납한 후, 수납부들의 외주면을 밀봉한 구조로 이루어져 있다. 그러나, 하부 케이스에만 수납부가 형성된 구조, 또는 상부 케이스와 하부 케이스 모두 수납부가 형성된 구조도 가능함은 물론이다.In addition, the
제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)는 각각 장방형 구조로 형성되어 있으며, 제 1 수납부(112)의 수평 단면상 장변(113)과 제 2 수납부(114)의 수평 단면상 장변(115)이 서로 평행하도록 전지케이스(110) 상에 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)가 형성되어 있다.The first
수납부들(112, 114)에 수납된 전극조립체들은 일측에 양극 단자(122, 124)가 형성되어 있고, 대향하는 반대측에 음극 단자(126, 128)가 형성되어 있으며, 양극 단자(122, 124) 및 음극 단자(124, 128)는 전지케이스(110)의 밀봉된 부위 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 전지케이스(110)의 외주면의 일측에는 제 1 전극조립체의 양극 단자(122)와 제 2 전극조립체의 음극 단자(128)가 돌출되어 있고, 대향하는 반대측에는 제 1 전극조립체의 음극 단자(126)와 제 2 전극조립체의 양극 단자(124)가 돌출되어 있다. 즉, 교번 배향으로 양극 단자(122, 124)와 음극 단자(126, 128)가 각각 하나씩 돌출된 구조로 형성되어 있다.The electrode assemblies accommodated in the
이러한 구조의 이차전지를 단위셀로 포함하여 전지모듈 또는 전지팩을 구성할 경우 낙하 및 진동 등의 외부충격에 대해 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.When a battery module or a battery pack is configured to include a secondary battery having such a structure as a unit cell, structural stability may be improved against external shocks such as drops and vibrations.
내부 프레임(130)은 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(112)가 내부 프레임(130)의 상하로 적층되도록, 전지케이스(110)가 접힌 상태에서 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114)의 외주면을 감싸는 구조로 장착되어 있다. 즉, 내부 프레임(130)의 내부 공간(132)에 제 1 수납부(112)와 제 2 수납부(112)가 안착되는 구조로 이루어져 있다. 이러한 내부 프레임(130)의 구조는 도 5에 모식적으로 도시되어 있다.The
도 6에는 도 2의 이차전지가 적층되어 연결된 구조의 모식도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6에 냉각 부재를 추가시킨 구조의 정면 모식도가 도시되어 있다. 6 is a schematic diagram of a structure in which the secondary batteries of FIG. 2 are stacked and connected, and FIG. 7 is a front schematic diagram of a structure in which a cooling member is added to FIG. 6.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 다수의 이차전지들(101, 102, 103, 104, 105, 106)이 적층되어 전지 적층체(100’)를 형성하고 있고, 각각의 이차전지들(101, 102, 103, 104, 105, 106)은 서로 직렬로 연결되어 있다. 또한, 제 1 수납부(112) 및 제 2 수납부(114) 사이의 “ㄷ”자 형상으로 절곡된 부위 외측면(119)에는 냉각 부재(140)가 접촉되어 있어서 전지의 온도 상승 시 냉각을 수행하는 구조로 이루어져 있다.Referring to these drawings together with FIG. 2, a plurality of
이러한 냉각 부재는 도 7에서와 같이 외부 공기와의 접촉면을 최대화한 공냉식 구조가 사용될 수 있지만, 냉각수가 유동하는 냉매유로가 형성되어 있는 수냉식 냉각 부재가 사용될 수 도 있음은 물론이다. As the cooling member, as shown in FIG. 7, an air-cooled structure that maximizes a contact surface with external air may be used, but a water-cooled cooling member may be used, in which a coolant channel through which cooling water flows is formed.
도 8에는 도 6의 구조에 냉각핀 및 방열부를 포함하는 냉각 부재가 추가된 구조의 모식도가 도시되어 있다. FIG. 8 is a schematic diagram of a structure in which a cooling member including a cooling fin and a heat dissipation unit is added to the structure of FIG. 6.
도 8을 참조하면, 금속 소재의 시트로 형성된 냉각핀(142)은, 일측 부위가 수납부의 외측면에 접촉되고, 타측 부위가 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위 외측면(119)에 밀착되도록 절곡되어 있으며, 방열부(144)는 냉각핀(142)의 절곡된 부위 외측면(119)에 접촉되어 있다. Referring to FIG. 8, the cooling
냉각핀(142)은 제 1 수납부 또는 제 2 수납부의 외측면에 접촉되어 있으므로, 이러한 구조가 적층되었을 때, 전지셀 적층체의 이차전지들(100’) 사이에 각각 냉각핀(142)의 일측 부위가 개재되는 구조를 이룬다.
Since the cooling
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (19)
상기 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체를 각각 수납하는 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성된 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이가 절곡되어 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 상하로 적층되도록 접혀 있는 구조의 전지케이스; 및
상기 전지케이스의 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위 외측면에 접촉된 상태로 장착되어 있는 냉각 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A first electrode assembly and a second electrode assembly having a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
The laminate includes a laminate sheet having a first accommodating portion and a second accommodating portion for accommodating the first electrode assembly and the second electrode assembly, respectively, wherein the first accommodating portion and the second accommodating portion are bent to form a first accommodating portion and a second accommodating portion. A battery case having a structure in which two accommodating parts are stacked up and down; And
A cooling member mounted in contact with an outer surface of the bent portion between the first accommodating part and the second accommodating part of the battery case;
And a secondary battery.
상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부가 형성되어 있는 하부 케이스; 및
상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부에 각각 제 1 전극조립체 및 제 2 전극조립체가 수납된 상태에서 하부 케이스의 상면을 덮는 상부 케이스;
를 포함하고,
상기 하부 케이스 및 상부 케이스의 외주면들과, 제 1 수납부와 제 2 수납부의 사이가 각각 열융착되어 밀봉된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1, wherein the battery case,
A lower case in which the first accommodating part and the second accommodating part are formed; And
An upper case covering an upper surface of a lower case in a state in which a first electrode assembly and a second electrode assembly are respectively accommodated in the first accommodating portion and the second accommodating portion;
Lt; / RTI >
Secondary battery, characterized in that the outer peripheral surface of the lower case and the upper case, and the first accommodating portion and the second accommodating portion is formed of a heat-sealed structure, respectively.
일측 부위가 상기 제 1 수납부 또는 제 2 수납부의 외측면에 접촉되고, 타측 부위가 상기 제 1 수납부 및 제 2 수납부 사이의 절곡된 부위 외측면에 밀착되도록 절곡되어 있는 냉각핀;
상기 냉각핀의 절곡되어 있는 부위 외측면에 접촉되어 있고, 냉각핀으로부터 전도된 열을 냉각시키는 방열부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1, wherein the cooling member,
A cooling fin whose one side is in contact with the outer surface of the first accommodating portion or the second accommodating portion, and the other portion is bent to be in close contact with the outer side surface of the bent portion between the first accommodating portion and the second accommodating portion;
A heat dissipation unit in contact with an outer surface of the bent portion of the cooling fins and cooling the heat conducted from the cooling fins;
And a secondary battery.
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