KR20170137997A

KR20170137997A - Battery pack

Info

Publication number: KR20170137997A
Application number: KR1020160069639A
Authority: KR
Inventors: 이강홍; 남승하; 황규석; 서필원
Original assignee: (주) 세라컴
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-14
Also published as: KR101870508B1

Abstract

The present invention relates to a battery pack which removes flammable gas and prevents outflow of flame generated in the battery pack. The battery pack comprises a honeycomb structure including flame retardant or incombustible materials.

Description

배터리 팩 {BATTERY PACK}Battery pack {BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀에서 누출되는 인화성 가스를 제거하거나 인화성 가스에 의해 발생된 불꽃이나 화염 등이 유출되거나 확산되는 것을 방지하기 위한 배터리 팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack for removing a flammable gas that leaks from a battery cell or preventing a flame or a flame generated by a flammable gas from flowing out or being diffused.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply), 전력자장장치(ESS; energy storage system) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 배터리 셀의 형태를 가질 수도 있고, 또한 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 형태를 가질 수도 있다.Generally, a secondary battery is a battery capable of charging and discharging, unlike a primary battery which can not be charged. The secondary battery is used as an energy source for mobile devices, electric vehicles, hybrid vehicles, electric brakes, uninterruptible power supply, and energy storage system (ESS). And may have a shape of a single battery cell, or may have a form of a battery pack that is connected to a plurality of battery cells and bundled into one unit.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력 전압이나 출력 전류를 제어할 수 있다.A small mobile device such as a mobile phone can operate for a predetermined time with the output and capacity of a single battery. However, in the case of long-time driving such as an electric vehicle or a hybrid vehicle with high power consumption, And the battery pack can control the output voltage or the output current according to the number of the built-in battery cells.

배터리 셀 각각은 내부에 양의 전극, 음의 전극 그리고 양 전극 사이에 충전 및 방전시 이루어지는 전기 화학적 반응을 위한 전해질을 포함한다.Each of the battery cells includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte for an electrochemical reaction between charging and discharging between both electrodes.

과충전 등에 의해 양극과 음극 간에 발생하는 전기적인 단락 등에 기인하여 배터리 셀이 과열되는 경우, 전해질은 열에 의해 증발되어 내부 압력이 상승하고, 상승된 내부 압력에 의해 전해질은 배터리 셀 외부로 누출될 수 있다. 즉, 배터리 셀의 단락(short)은 전해질을 통한 이온 전달 과정에서 과전류로 인해 세퍼레이터(seperator)의 기능이 저하되며, 수소(H₂), 산소(O₂), 질소(N₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 탄화수소(HC)가 발생하여 증가된 가스 압력은 배터리 셀을 파열시킬 수 있다. 이로 인한 격렬한 화학반응으로부터 열 또는 인화성 가스가 배출될 수 있으며 이는 폭발이나 화재로 이어질 수 있다.When the battery cell is overheated due to an electric short circuit between the anode and the cathode due to overcharging or the like, the electrolyte is evaporated by the heat to increase the internal pressure, and the electrolyte may leak outside the battery cell due to the increased internal pressure . That is, the short circuit of the battery cell deteriorates the function of the separator due to the overcurrent in the course of the ion transfer through the electrolyte, and the hydrogen (H ₂ ), oxygen (O ₂ ), nitrogen (N ₂ ), carbon monoxide CO), carbon dioxide (CO ₂ ), and hydrocarbons (HC) are generated and the increased gas pressure can rupture the battery cell. Heat or flammable gases may be released from the resulting chemical reaction, which can lead to explosion or fire.

일 예로, LiB(Lithium-Battery) 과충전에 의해 발생하는 가스에서 수소는 4 ~ 8 vol%를 포함하며, 수소 가스의 연소 범위는 4.1 ~ 75%로 연소범위가 넓기 때문에, 이러한 연소범위에서 외부의 에너지나 점화원 없이 폭발이 가능하다.For example, in a gas generated by LiB (Lithium-Battery) overcharge, hydrogen contains 4 to 8 vol% and hydrogen gas has a combustion range of 4.1 to 75% Explosion is possible without energy or ignition sources.

종래 한국등록특허 제1097229호, 한국공개특허 제2016-0051391호, 한국등록특허 제1428997호 등은 배터리 셀로부터 누출되는 가스를 빠르게 외부로 배출시키기 위한 구성들을 개시하고 있으나, 누출되는 인화성 가스를 제거하거나 배터리 팩 내부에서 가스가 발화된 경우에 대한 근본적인 해결책을 제시하지 못하고 있다.Korean Patent No. 1097229, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0051391 and Korean Patent No. 1428997 disclose arrangements for rapidly discharging gas leaked from a battery cell to the outside. However, Or if the gas is ignited inside the battery pack.

따라서, 이러한 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 기술 구현의 필요성이 절실히 요구되는 실정이다.Therefore, there is a need for a technique for effectively solving such a problem.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 인화성 가스를 제거하고 이와 동시에 배터리 팩 내부에서 생성된 불꽃의 외부 유출을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a battery pack capable of removing flammable gas and at the same time preventing flames generated inside the battery pack from flowing out.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 난연성 또는 불연성 소재를 포함한 허니컴 구조체를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery pack including at least one battery cell, the battery pack including a honeycomb structure including a flame-retardant or incombustible material.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 재질이 코디어라이트 또는 탄화규소일 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be made of cordierite or silicon carbide.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 인화성 가스 제거능을 가진 담지 촉매로 코팅될 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be coated with a supported catalyst having a flammable gas removing ability.

일 실시예에 따라, 상기 담지 촉매는, 티타니아, 알루미나, 세리아 및 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 담체에 백금 또는 팔라듐의 활성 촉매가 담지될 수 있다.According to one embodiment, the supported catalyst may be supported with an active catalyst of platinum or palladium on at least one carrier selected from the group consisting of titania, alumina, ceria and zirconia.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 두께 방향으로 관통하는 관통공을 가진 셀을 다수 포함하는 판상의 구조체일 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be a plate-like structure including a plurality of cells having through-holes penetrating in the thickness direction.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 상기 셀을 다수 포함한 판상의 구조체이되, 적어도 일 면은 일정 비율로 상기 셀이 플러깅(plugging)된 것일 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be a plate-like structure including a plurality of the cells, and at least one surface thereof may be plugged with the cells at a certain ratio.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 개방 셀에 대한 플러깅된 셀의 비율이 서로 다른 복수의 허니컴 구조체가 적층된 것일 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be formed by stacking a plurality of honeycomb structures having different ratios of plugged cells to open cells.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 단위 크기당 셀 수가 서로 다른 복수의 허니컴 구조체가 적층된 것일 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may have a plurality of honeycomb structures having different numbers of cells per unit size.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 단위 크기당 셀의 수가 5~50 cpsi인 제1 허니컴 구조체 및 단위 크기당 셀의 수가 50~400 cpsi인 제2 허니컴 구조체를 포함하되, 상기 제1 허니컴 구조체가 상기 배터리 셀측에 가깝도록 배치될 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure includes a first honeycomb structure having a number of cells of 5 to 50 cpsi per unit size and a second honeycomb structure having a number of cells of 50 to 400 cpsi per unit size, The structure may be disposed close to the battery cell side.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 두께가 10mm 이상이되, 단위 크기당 셀의 수가 5~600 cpsi일 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may have a thickness of 10 mm or more, and the number of cells per unit size may be 5 to 600 cpsi.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 적어도 일 측면에 배치된 보강판 및 상기 허니컴 구조체 둘레와 상기 보강판 사이에 개재된 금속 소재의 쿠션링을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the honeycomb structure may further include a reinforcing plate disposed on at least one side surface, and a metal cushion ring interposed between the reinforcing plate and the honeycomb structure.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 상기 배터리 셀의 일정한 임계 내압에서 파단되는 안전 벤트 상에 배치될 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be disposed on a safety vent that is broken at a certain critical internal pressure of the battery cell.

일 실시예에 따라, 상기 허니컴 구조체는, 열 방향으로 배치된 상기 배터리 셀의 양 측면, 전후면 및 상하면 중 적어도 한 면 상에 배치될 수 있다.According to one embodiment, the honeycomb structure may be disposed on at least one of the opposite side surfaces, the front and rear surfaces, and the upper and lower surfaces of the battery cell arranged in the column direction.

도 1은 종래 배터리 팩의 일 예시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체의 일 면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 허니컴 구조체의 일 면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 강도 보강 수단을 구비한 허니컴 구조체를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체의 불꽃 투과율을 확인하기 위해 적용하는 불꽃 사진이다.
도 8은 실험예2에 따라 도 7의 불꽃을 적용한 결과를 나타낸 사진이다.
도 9는 비교예1에 따라 도 7의 불꽃을 적용한 결과를 나타낸 사진이다.
도 10은 비교예2에 따라 도 7의 불꽃을 적용한 결과를 나타낸 사진이다.1 is an example of a conventional battery pack.
2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG.
3 is a photograph of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating one side of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing one side of a honeycomb structure according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing a honeycomb structure provided with strength strengthening means according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a photograph of a flame applied to confirm flame transmittance of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph showing a result of applying the flame of FIG. 7 according to Experimental Example 2. FIG.
9 is a photograph showing a result of applying the flame shown in Fig. 7 according to Comparative Example 1. Fig.
10 is a photograph showing a result of applying the flame shown in Fig. 7 according to Comparative Example 2. Fig.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

배터리 팩Battery pack

도 1은 종래 배터리 팩의 일 예시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩에 대한 분해 사시도이다.FIG. 1 is an example of a conventional battery pack, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 1. FIG.

도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 종래 배터리 팩은 일 방향(Z1 방향)으로 따라 열을 이루어 배열된 다수의 배터리 셀(10) 들과, 상기 배터리 셀(10)의 열을 둘러싸는 플레이트(140, 150)들을 포함한다.1 and 2, a conventional battery pack includes a plurality of battery cells 10 arranged in rows along one direction (Z1 direction), a plate (not shown) surrounding the heat of the battery cell 10 140, < / RTI >

배터리 셀(10)은 리튬 이온 전지와 같은 이차 전지가 적용될 수 있고, 그 형태는 특별히 한정하지 않으나, 일반적으로 두께가 있는 판형(또는 각형)일 수 있다. 각 배터리 셀(10)은, 케이스(10b), 상기 케이스(10b) 내에 수용된 전극 조립체(미도시) 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되어 케이스(10b) 외부로 인출되는 전극 단자(10a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(10a)는 배터리 셀(10)의 상부를 형성할 수 있으며, 케이스(10b) 상으로 노출될 수 있다.The battery cell 10 may be a secondary battery such as a lithium ion battery. The shape of the battery cell 10 is not particularly limited, but may be a generally plate-like (or square) shape. Each battery cell 10 includes a case 10b, an electrode assembly (not shown) accommodated in the case 10b, and an electrode terminal 10a electrically connected to the electrode assembly and led out to the outside of the case 10b can do. For example, the electrode terminal 10a may form an upper portion of the battery cell 10 and may be exposed on the case 10b.

배터리 셀(10)의 전극 조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터(seperator)를 포함하며, 이러한 전극 조립체는 적층형 또는 권취형으로 형성될 수 있다. The electrode assembly of the battery cell 10 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator positioned between the positive electrode and the negative electrode to prevent short-circuiting and enable movement of lithium ions, As shown in FIG.

배터리 셀(10)의 케이스(10b)는 내부에 전극 조립체를 수용하며, 외부에는 전극 조립체와 외부 회로 간 전기 접속을 위해 전극 단자(10a)가 형성된다. 이웃한 배터리 셀(10) 들은 전극 단자(10a)의 접속을 통하여 서로 전기적으로 연결되되 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며, 이때 버스 바(15)를 통하여 이웃한 전극 단자(10a)들이 서로 연결될 수 있다.The case 10b of the battery cell 10 accommodates the electrode assembly therein, and the electrode terminal 10a is formed on the outside for electrical connection between the electrode assembly and the external circuit. The neighboring battery cells 10 may be electrically connected to each other through the connection of the electrode terminal 10a and may be connected in series or in parallel. In this case, neighboring electrode terminals 10a may be connected to each other through the bus bar 15 .

상기 케이스(10b)에는 안전 벤트(10')가 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(10')는 상대적으로 약한 강도로 설계되며, 케이스(10b) 내에 사전에 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면 파단되면서 내부 가스를 분출시키는 기능을 한다.A safety vent 10 'may be formed in the case 10b. The safety vent 10 'is designed to have a relatively weak strength. When the internal pressure of the safety vent 10' is higher than a critical point in the case 10b, the safety vent 10 'breaks and discharges the internal gas.

이웃한 배터리 셀(10) 들 사이에는 스페이서(50)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10) 들을 전기적으로 절연시켜준다. 케이스(10b)는 전기적으로 극성을 띨 수 있는데, 절연성 소재로 형성된 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)들 간의 전기적인 간섭을 차단할 수 있다. 또한, 상기 스페이서(50)는 배터리 셀(10)들 사이에 방열 통로를 제공할 수 있으며, 이를 위해, 상기 스페이서(50)에는 방열 공(50')이 형성될 수 있다. Spacers 50 may be interposed between neighboring battery cells 10. The spacers 50 electrically isolate neighboring battery cells 10. The case 10b may be electrically polarized, and the spacer 50 formed of an insulating material may block electrical interference between neighboring battery cells 10. [ Also, the spacer 50 may provide a heat dissipation path between the battery cells 10. For this purpose, a heat dissipation hole 50 'may be formed in the spacer 50.

후술하는 바와 같이, 스페이서(50)의 측면을 덮도록 조립되는 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140', 도 1)이 형성될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 방열 공(140')과 마주하는 위치에 형성된 스페이서(50)의 방열 공(50')이 상호 연결되어, 배터리 셀(10)들 사이의 방열 통로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 스페이서(50)는 배터리 셀(10)들 사이에 개재되어 배터리 셀(10)의 열적 팽창, 즉 스웰링(swelling)을 억제할 수 있다. 상기 배터리 셀(10)의 케이스(10b)는 변형이 가능한 금속 소재로 형성되는데, 스페이서(50)를 고분자 소재와 같이 변형이 적은 소재를 이용하여 형성함으로써 배터리 셀(10)의 스웰링을 억제할 수 있다.1) may be formed in the side plate 140 assembled to cover the side surface of the spacer 50. The heat dissipation hole 140 'of the side plate 140 and the heat dissipation hole 140' The heat dissipation holes 50 'of the spacers 50 formed at the opposed positions are interconnected to provide a heat dissipation path between the battery cells 10. [ The spacer 50 is interposed between the battery cells 10 to suppress the thermal expansion of the battery cell 10, that is, swelling. The case 10b of the battery cell 10 is formed of a deformable metal material. By forming the spacer 50 by using a material such as a polymer material that is less deformed, swelling of the battery cell 10 can be suppressed .

한편, 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10) 들 사이뿐 아니라, 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 최외곽 배터리 셀(10)의 외면에 밀착되게 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양편에는 엔드 플레이트(150)가 배치되는데, 엔드 플레이트(150)와 배터리 셀(10) 간의 전기적인 절연을 위해, 이들(10, 150) 사이에 스페이서(50)가 배치될 수 있다.Meanwhile, the spacer 50 may be disposed in close contact with the outer surface of the outermost battery cell 10 along the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10 as well as between adjacent battery cells 10 . 2, an end plate 150 is disposed on both sides along the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10. The end plate 150 is electrically connected to the battery cell 10 for electrical insulation between the end plate 150 and the battery cell 10. [ , Spacers (50) can be arranged between these (10, 150).

엔드 플레이트(150)는 일 군의 배터리 셀(10) 들을 하나의 단위로 묶어 결속시키는 한편, 충방전 동작에 따른 배터리 셀(10)의 부피 팽창을 억제하고 저항 특성을 유지함으로써 배터리 셀(10)의 전기적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The end plate 150 binds and binds a group of battery cells 10 in one unit while suppressing the volume expansion of the battery cell 10 due to charging and discharging operations and maintaining the resistance characteristic, It is possible to prevent the electrical characteristics of the semiconductor device 1 from deteriorating.

이에 따라 한 쌍의 엔드 플레이트(150)는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양편에 배치된다. 엔드 플레이트(150)의 일면은 일 군의 배터리 셀(10) 최외측에 배치된 스페이서(50) 또는 배터리 셀(10)과 맞닿도록 배치되어 조립될 수 있다.The pair of end plates 150 are disposed on both sides along the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10. [ One surface of the end plate 150 can be assembled and arranged so as to be in contact with the spacer 50 or the battery cell 10 disposed on the outermost side of the group of battery cells 10. [

이때, 상기 엔드 플레이트(150)는, 베이스 플레이트(151) 및 상기 베이스 플레이트(151)의 가장자리로부터 배터리 셀(10)과 반대되는 방향으로 절곡된 플랜지부(152, 153, 155)를 포함할 수 있다.At this time, the end plate 150 may include a base plate 151 and flanges 152, 153, 155 bent in a direction opposite to the battery cell 10 from the edge of the base plate 151 have.

상기 베이스 플레이트(151)는 배터리 셀(10)의 외면을 커버할 수 있을 정도의 충분한 면적으로 형성될 수 있다.The base plate 151 may be formed in an area sufficient to cover the outer surface of the battery cell 10.

상기 플랜지부(152, 153, 155)는 엔드 플레이트(150)의 기계적인 강성을 보강할 수 있고, 또한 엔드 플레이트(150)와 인접한 구성요소와 결합을 가능케 한다. 즉, 플렌지부(152, 153, 155)는 한 쌍의 측면 플랜지부(152)와 상부 및 하부 플랜지부(153, 155)를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 플랜지부(152, 153, 155)는 형성된 결합공을 통해 엔드 플레이트(150)의 일 모서리와 서로 맞닿게 조립된 사이드 플레이트(140) 간에 결합될 수 있다.The flange portions 152, 153, and 155 can reinforce the mechanical rigidity of the end plate 150 and also enable engagement with the adjacent components of the end plate 150. [ That is, the flange portions 152, 153, 155 may include a pair of side flange portions 152 and upper and lower flange portions 153, 155, May be coupled between the side plate 140 assembled to abut one edge of the end plate 150 through the formed coupling hole.

한편, 배터리 셀(10)의 측면에는 사이드 플레이트(140)가 배치될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)는 일 열로 배열된 배터리 셀(10)의 측면을 덮도록 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 양 측면에 쌍으로 배치될 수 있다. 사이드 플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 연장되며, 일단부와 타단부가 각각 서로 반대편에 배치된 엔드 플레이트(150)에 결합될 수 있다. Meanwhile, the side plate 140 may be disposed on the side surface of the battery cell 10. The side plate 140 is disposed to cover the side surface of the battery cell 10 arranged in a row. The side plates 140 may be disposed in pairs on opposite sides of the battery cells 10. The side plate 140 may extend along the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10 and may be coupled to the end plate 150 having one end and the other end disposed opposite to each other.

또한 사이드 플레이트(140)는 엔드 플레이트(150)의 측면 가장자리에 형성된 측면 플랜지부(152)와 결합될 수 있다.The side plate 140 may be coupled to the side flange portion 152 formed on the side edge of the end plate 150.

상기 사이드 플레이트(140)는 전체적으로 판 상으로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 바닥면 일부를 떠받치도록 절곡된 걸림턱(140a)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 측면에 배치되는 양편의 사이드 플레이트(140)는, 서로 마주하는 방향으로 절곡된 걸림턱(140a)의 쌍을 이용하여 배터리 셀(10)의 바닥을 지지할 수 있다.The side plate 140 may be formed in a plate shape as a whole and may include a latching protrusion 140a bent to support a part of the bottom surface of the battery cell 10. [ Both side plates 140 disposed on opposite sides of the battery cell 10 can support the bottom of the battery cell 10 by using a pair of the latching jaws 140a bent in the direction facing each other have.

상기 걸림턱(140a)은 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 사이드 플레이트(140)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있으며, 걸림턱(140a)의 일단부와 타단부는 하부 플랜지부(153)와 나사 결합할 수 있다.The latching jaw 140a may extend along the entire length of the side plate 140 along the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10 and one end and the other end of the latching jaw 140a may extend along the Z- And can be screwed with the support portion 153.

결국, 상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)의 결합에 의해 일 군의 배터리 셀(10) 들을 수용할 수 있는 수용 공간을 형성하게 된다.As a result, the side plate 140 and the end plate 150 are coupled to each other to form an accommodation space for accommodating a group of battery cells 10.

한편, 상기 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140')이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 공(140')은 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 일정한 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 상기 방열 공(140')은 배터리 셀(10)과 외기 간의 접촉을 허용함으로써 배터리 셀(10)로부터 생성된 구동 열을 신속하게 배출시키는데 기여할 수 있다.Meanwhile, a heat dissipation hole 140 'may be formed in the side plate 140. For example, the plurality of heat dissipation holes 140 'may be formed at regular intervals along the column direction (Z1 direction) of the battery cells 10. [ The heat dissipation holes 140 'allow the battery cells 10 to be in contact with the outside air, thereby contributing to the rapid discharge of the driving heat generated from the battery cells 10.

배터리 셀(10)의 하부는 사이드 플레이트(140)의 걸림턱(140a)에 의해 떠받쳐지는 부분을 제외하고는, 사이드 플레이트(140)로부터 노출될 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(10)의 하부를 통하여 배터리 셀(10) 들 사이로 외기의 흐름을 허용함으로써. 배터리 셀(10)의 방열을 촉진시킬 수 있다.The lower portion of the battery cell 10 can be exposed from the side plate 140 except for the portion supported by the latching jaw 140a of the side plate 140, Thereby allowing the flow of ambient air through the battery cells 10. The heat radiation of the battery cell 10 can be promoted.

한편, 사이드 플레이트(140) 또는 엔드 플레이트(150)에는 회로기판(미도시)을 장착하기 위한 보스 부재(145)가 형성될 수 있다. 여기서, 회로기판은 배터리를 관제하기 위한 BMS(Battery Management System) 등일 수 있다.A boss member 145 for mounting a circuit board (not shown) may be formed on the side plate 140 or the end plate 150. Here, the circuit board may be a battery management system (BMS) for controlling the battery.

일 예로, 사이드 플레이트(140)의 일면은 배터리 셀(10) 측면과 대면할 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 타 면에는 회로 기판이 장착될 수 있다. 회로 기판은 배터리 셀(10)을 관제하기 위한 것으로, 충, 방전 상태를 모니터링하는 등 배터리 팩의 전반적인 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.For example, one side of the side plate 140 may face the side of the battery cell 10, and a circuit board may be mounted on the other side of the side plate 140. The circuit board is for controlling the battery cell 10, and it can control the charging and discharging operations of the battery pack, such as monitoring the charging and discharging states.

보스 부재(145)는 대략 장방형 또는 정방형의 회로 기판에 형성된 결합 공에 대응하여 배열될 수 있으며, 체결 부재에 의해 상기 회로 기판은 사이드 플레이트(140) 상에 고정될 수 있다.The boss member 145 may be arranged corresponding to a coupling hole formed in a substantially rectangular or square circuit board, and the circuit board may be fixed on the side plate 140 by a fastening member.

한편, 상기 배터리 셀(10)의 상부에는 이너 커버(110)가 배치될 수 있다. 이너 커버(110)는 실질적으로 배터리 팩의 전부를 덮을 수 있도록 즉, 배터리 팩에 마련된 다수의 배터리 셀(10)들을 덮을 수 있도록 형성될 수 있다.Meanwhile, the inner cover 110 may be disposed on the upper portion of the battery cell 10. The inner cover 110 may be formed so as to cover substantially all of the battery pack, that is, to cover a plurality of battery cells 10 provided in the battery pack.

이너 커버(110)는 배터리 셀(10)의 수용공간을 제공하는 플레이트들(140, 150)과 조립될 수 있다. 일 예로, 이너 커버(110)는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)들 사이에 조립거나, 한 쌍의 사이드 플레이트(140)들 사이에 조립될 수 있고, 이에 따라 이너 커버(110)는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)들과 한 쌍의 사이드 플레이트(140)들이 일정한 간격을 유지하도록 함으로써, 배터리 팩의 어느 한 축에 대한 비틀림에 대한 충분한 강성을 제공할 수 있다.The inner cover 110 may be assembled with the plates 140 and 150, which provide a space for accommodating the battery cells 10. For example, the inner cover 110 may be assembled between a pair of end plates 150, or may be assembled between a pair of side plates 140, By allowing the end plates 150 and the pair of side plates 140 to be spaced apart from each other, it is possible to provide sufficient rigidity for torsion with respect to any one axis of the battery pack.

상기 이너 커버(110)에는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 다수의 개구부(110')들이 형성될 수 있고, 상기 개구부(110')는 배터리 셀(10)의 안전 벤트(10')와 대응되는 위치에 형성되어 안전 벤트(10')의 배기 경로를 차단하지 않도록 할 수 있다.A plurality of openings 110 'may be formed in the inner cover 110 along the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10 and the opening 110' 10 'so as not to block the exhaust path of the safety vent 10'.

상기 이너 커버(110)는 버스 바 조립부(130)를 포함할 수 있다. 버스 바(15)는 서로 이웃한 배터리 셀(10)들을 전기적으로 연결시키기 위한 것으로서, 상기 버스 바(15)는 이웃한 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)를 전기적으로 연결함으로써, 다수의 배터리 셀(10) 들이 전기적으로 결속된다. 이에 따라, 상기 버스 바 조립부(130)에는 전극 단자(10a)를 외부로 노출시키기 위한 단자 홀(135)이 형성될 수 있으며, 버스 바(15)는 버스 바 조립부(130) 위 또는 아래에 배치될 수 있다.The inner cover 110 may include a bus bar assembly 130. The bus bar 15 electrically connects neighboring battery cells 10 and the bus bar 15 electrically connects the electrode terminals 10a of the neighboring battery cells 10, The battery cells 10 are electrically coupled. The bus bar assembly 130 may have a terminal hole 135 for exposing the electrode terminal 10a to the outside and the bus bar 15 may be formed on or below the bus bar assembly 130. [ As shown in FIG.

상기 이너 커버(110)는 배터리 셀(10)의 충 방전 경로를 형성하는 버스 바(15)와의 전기적인 간섭을 피하도록 절연성 소재로 형성될 수 있다. 따라서, 절연성 소재로 형성되는 버스 바 조립부(130)는 사출 성형을 통하여 이너 커버(110)와 일체적으로 형성될 수 있다.The inner cover 110 may be formed of an insulating material so as to avoid electrical interference with the bus bar 15 forming the charging and discharging path of the battery cell 10. [ Therefore, the bus bar assembly 130 formed of an insulating material can be integrally formed with the inner cover 110 through injection molding.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 이너 커버(110) 상으로는 커버 부재(180)가 배치될 수 있다. 상기 커버 부재(180)는 배터리 팩의 전기 절연을 위하여, 절연성 소재로 이루어져 버스 바(15) 및 전극 단자(10a)를 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 커버 부재(180)는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)으로 양단에 배치된 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)를 외부로 노출시킬 수 있다.
Meanwhile, as shown in FIG. 1, a cover member 180 may be disposed on the inner cover 110. The cover member 180 may be formed of an insulating material to cover the bus bar 15 and the electrode terminal 10a for electrical insulation of the battery pack. At this time, the cover member 180 may expose the electrode terminals 10a of the battery cell 10 disposed at both ends in the column direction (Z1 direction) of the battery cell 10 to the outside.

후술하는 허니컴 구조체(100)는 배터리 셀(10)의 주변에 설치되어, 배터리 셀로부터 누출되는 인화성 가스를 제거하거나 그로부터 생성된 불꽃 또는 화염이 외부로 유출되지 않도록 할 수 있다.The honeycomb structure 100 to be described later is installed around the battery cell 10 to remove flammable gas leaking from the battery cells and prevent flames or flames generated therefrom from flowing out to the outside.

구체적으로, 허니컴 구조체(100)는 열 방향(Z1 방향)으로 배치된 일 군의 배터리 셀(10)의 일 측면 상에 배치되어, 허니컴 구조체(100)는 배터리 셀(10)과 적어도 하나의 사이드 플레이트(140) 사이에 개재되거나, 적어도 하나의 사이드 플레이트(140)를 덮도록 배치되어 설치될 수 있다.Specifically, the honeycomb structure 100 is disposed on one side of a group of battery cells 10 arranged in the column direction (Z1 direction), and the honeycomb structure 100 has the battery cell 10 and at least one side And may be interposed between the plates 140 or disposed so as to cover at least one side plate 140.

또한 허니컴 구조체(100)는 열 방향을 기준으로 일 군의 배터리 셀(10)의 전후면 상에 배치되어, 적어도 하나의 엔드 플레이트(150)와 배터리 셀(10)(또는 스페이서(50)) 사이에 개재되거나, 적어도 하나의 엔드 플레이트(150)를 덮도록 배치되어 설치될 수 있다.The honeycomb structure 100 is disposed on the front and rear surfaces of a group of battery cells 10 with respect to the direction of the heat so that the distance between at least one end plate 150 and the battery cell 10 (or the spacer 50) Or may be disposed so as to cover at least one end plate 150.

일반적으로 배터리 팩은 일정 치수를 유지하기 위해, 배터리 셀(10)과 사이드 플레이트(140) 사이, 배터리 셀(10)과 엔드 플레이트(150) 사이, 또는 사이드 플레이트(140)나 엔드 플레이트(150) 외측면에 소정 두께를 갖는 절연소재의 절연 부재(미도시)를 가질 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체(100)가 배터리 팩에서 치수(dimension)를 조정하기 위해 적용되는 부재를 대체하도록 설치됨으로써, 종전 배터리 팩의 크기에 영향 없이, 인화성 가스 제거 및 불꽃 유출 방지 기능을 가질 수 있다.Generally, in order to maintain a predetermined dimension, the battery pack is installed between the battery cell 10 and the side plate 140, between the battery cell 10 and the end plate 150, or between the side plate 140 and the end plate 150, (Not shown) having an insulating material having a predetermined thickness on the outer surface. At this time, since the honeycomb structure 100 according to the embodiment of the present invention is installed to replace a member applied to adjust the dimension in the battery pack, it is possible to remove the flammable gas and the flame Leakage prevention function.

특히, 허니컴 구조체(100)는 배터리 셀(10)에 구비된 안전 벤트(10') 상에 배치될 수 있다. 즉, 안전 벤트(10')가 배터리 셀(10)의 상면에 형성된 경우, 허니컴 구조체(100)는 열 방향을 기준으로 일 군의 배터리 셀(10)의 상면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 허니컴 구조체(100)는, 커버 부재(180)와 이너 커버(110) 사이에 개재되거나, 이너커버(110)와 배터리 셀(10) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 허니컴 구조체(100)가 배터리 셀(10)의 내압에 의해 내부 가스가 유출되는 통로 상에 배치됨으로써, 배터리 셀(10)로부터 유출되는 가스가 다른 경로를 거치지 않고 허니컴 구조체(100)의 벌집 구조 내부로 유도되도록 하여, 효과적으로 인화성 가스를 제거할 수 있고, 가스의 기류 상에 허니컴 구조체(100)가 배치됨으로써 인화성 가스로부터 생성된 불꽃이 배터리 팩 외부로 유출되지 않도록 효과적으로 차단할 수 있다.In particular, the honeycomb structure 100 may be disposed on the safety vent 10 'provided in the battery cell 10. [ That is, when the safety vent 10 'is formed on the upper surface of the battery cell 10, the honeycomb structure 100 may be disposed on the upper surface of a group of the battery cells 10 with respect to the column direction. The honeycomb structure 100 can be interposed between the cover member 180 and the inner cover 110 or disposed between the inner cover 110 and the battery cell 10. [ That is, since the honeycomb structure 100 is disposed on the passage through which the internal gas flows due to the internal pressure of the battery cell 10, the gas flowing out from the battery cell 10 flows through the honeycomb structure 100, The flammable gas can be effectively removed and the honeycomb structure 100 can be disposed on the gas stream to effectively prevent flames generated from the flammable gas from flowing out to the outside of the battery pack.

한편, 배티러 셀(10) 주위에 허니컴 구조체(100)를 배치하더라도, 허니컴 구조체(100)는 두께 방향으로 관통된 구멍을 다수 구비하고 있어, 배터리 셀(10)로부터 발생하는 열이 빠져나갈 수 있도록 할 수 있다.
On the other hand, even if the honeycomb structured body 100 is disposed around the bat- tyler cell 10, the honeycomb structured body 100 is provided with a plurality of holes penetrating in the thickness direction, so that heat generated from the battery cell 10 can escape .

허니컴Honeycomb 구조체 Structure

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 불꽃 제어를 위해 난연성 또는 불연성 소재를 포함한 허니컴 구조체(100)를 포함할 수 있고, 상기 배터리 팩에서 발생하는 불꽃을 유발하는 인화성 가스를 제거하기 위해 상기 허니컴 구조체(100)는 인화성 가스 제거능을 가진 담지 촉매로 코팅될 수 있다.The battery pack according to an embodiment of the present invention may include a honeycomb structure 100 including a flame-retardant or non-flammable material for flame control. In order to remove a flammable gas generated in the battery pack, The structure 100 may be coated with a supported catalyst having flammable gas removing ability.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체 사진이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴(honeycomb) 구조체(100)는 벌집모양으로 두께를 가진 판상의 구조체로서, 그 형상은 특별히 한정하지 않으나, 그 두께는 10~1000mm인 것이 바람직하다.3 is a photograph of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention. 3, a honeycomb structure 100 according to an embodiment of the present invention is a plate-like structure having a honeycomb shape and its shape is not particularly limited, but its thickness is 10 to 1000 mm .

허니컴 구조체(100)는 난연성 또는 불연성 소재를 포함하여, 1초 내지 60초의 불꽃에 대해서도 저항성을 가진 것이면 그 소재를 한정하지 않는다. 일 실시예에 따라 난연성 또는 불연성 소재를 포함하거나 가진 종이, 목재 등은 물론이고, 세라믹 재질의 코디어라이트(codierite) 또는 탄화 수소(SiC) 계열의 물질로 이루어질 수 있다.The honeycomb structured body 100 is not limited to the flame retardant or nonflammable material as long as it has resistance to flames of 1 second to 60 seconds. According to one embodiment, it may be composed of a material of cordierite or hydrocarbons (SiC) based on ceramics, as well as paper, wood and the like, which contain flame retardant or incombustible material.

또한, 상기 허니컴 구조체(100)가 인화성 가스 특히 수소를 제거하기 위해, 표면은 인화성 가스 제거능을 가진 담지 촉매로 코팅될 수 있다. 담지 촉매는 백금(Pt)나 팔라듐(Pd) 등의 활성 촉매를 포함할 수 있다. 이때 수소 재결합 반응의 유리성을 고려하여 백금(Pt)을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 활성 촉매의 코팅은 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2) 및 지르코니아(ZrO2) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 담체를 사용하여 제조된 슬러리(slurry)에 의해 수행될 수 있다. Further, the surface of the honeycomb structure 100 may be coated with a supported catalyst having a flammable gas removing ability so as to remove flammable gas, particularly hydrogen. The supported catalyst may include an active catalyst such as platinum (Pt) or palladium (Pd). In this case, it is preferable to use platinum (Pt) in consideration of the merit of the hydrogen recombination reaction. The coating of the active catalyst is composed of TiO2, Al2O3, CeO2 and ZrO2 And a slurry prepared by using at least one carrier selected from the group consisting of alumina and silica.

일 예로, 티타니아 담체 100 중량부에 대하여 백금 전구체를 1~10 중량부 정량하여 증류수에 용해시키고, 티타니아 담체를 투입하여 슬러리 형태로 제조한 후 이를 일정 규격을 갖도록 압출된 세라믹 허니컴 구조체에 코팅, 건조 및 열처리하여 허니컴 구조체(100)를 제조할 수 있다. 여기서, 백금 전구체로는 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH₃)₄(NO₃)₂) 또는 하이드록실 백금((NH₂-CH₂CH₂-OH)₂Pt(OH)) 중에서 적의 선택하여 사용할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.For example, 1 to 10 parts by weight of a platinum precursor is dissolved in distilled water to 100 parts by weight of a titania carrier, and a titania carrier is added thereto to prepare a slurry, which is then coated on a ceramic honeycomb structure And the honeycomb structure 100 can be manufactured by heat treatment. Here, the platinum precursor may be selected from among tetra-amine platinum nitrate (Pt (NH ₃ ) ₄ (NO ₃ ) ₂ ) or hydroxyl platinum ((NH ₂ -CH ₂ CH ₂ -OH) ₂ Pt And is not particularly limited.

Pt/TiO₂ 촉매 제조시 활성 촉매의 분산도 및 비표면적(metal surface area) 제어 공정이 더 추가될 수 있다. 구체적으로, 활성 촉매인 백금의 분산도 및 표면 노출정도를 조절하여 촉매의 활성을 증가시키기 위한 것으로, 환원 분위기에서 800℃의 온도로 0.5~5시간 동안 열처리하는 방식으로 이루어진다. 여기서, 환원 분위기는 수소, 암모니아, 메탄 등을 포함하는 1~50% 조성의 가스를 이용할 수 있다.The dispersion and the metal surface area control process of the active catalyst may be further added during the preparation of the Pt / TiO ₂ catalyst. Specifically, to increase the activity of the catalyst by controlling the degree of dispersion and surface exposure of platinum, which is an active catalyst, the catalyst is heat treated in a reducing atmosphere at a temperature of 800 ° C for 0.5 to 5 hours. Here, the reducing atmosphere may be a gas of 1 to 50% composition including hydrogen, ammonia, methane and the like.

허니컴 구조체(100)는 도 4에 도시한 바와 같이, 두께 방향으로 관통하는 관통공을 가진 셀을 다수포함하는 구조체이되, 단위 크기당 셀의 수(cpsi; cells per square inch)는 수소 재결합 반응 속도와 불꽃 투과 여부에 영향을 미친다. 단위 크기당 셀의 수가 증가할수록 배터리 셀(10)에서 발생한 인화성 가스(특히 수소)와의 접촉면이 증가하여 인화성 가스 제거능이 향상되고 불꽃 투과율은 낮아지며, 이와 반대로 단위 크기당 셀의 수가 감소할수록 비표면적이 감소하여 가스 제거능은 떨어지고 불꽃 투과율은 높아진다. As shown in FIG. 4, the honeycomb structure 100 is a structure including a plurality of cells having through-holes penetrating in the thickness direction, and the number of cells per unit size (cpsi, cells per square inch) And flame penetration. As the number of cells per unit size increases, the contact surface with the flammable gas (especially hydrogen) generated in the battery cell 10 is increased to improve the flammable gas removing ability and the flame transmittance. On the other hand, The gas-removing ability is lowered and the flame transmittance is increased.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체(100)는 단위 크기당 셀의 수가 10~600 cpsi인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10~500 cpsi, 가장 바람직하게는 20~400 cpsi일 수 있다.
Accordingly, the number of cells per unit size of the honeycomb structure 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is preferably 10 to 600 cpsi, more preferably 10 to 500 cpsi, and most preferably 20 to 400 cpsi. have.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 허니컴 구조체(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 다수의 셀을 포함한 구조체이되, 적어도 일 면은 일정 비율로 셀이 플러깅(plugging)될 수 있다(도 5에 색깔이 칠해진 영역이 플러깅된 셀을 나타냄).Meanwhile, as shown in FIG. 5, the honeycomb structure 100 according to another embodiment of the present invention is a structure including a plurality of cells, and the cells can be plugged at a predetermined ratio on at least one surface thereof 5 shows a cell where a colored area is plugged).

일 예로, 허니컴 구조체(100)는 일 면이 도 4에 도시한 바와 같이 모두 개방된 셀로 이루어지고, 타 면이 도 5에 도시한 바와 같이 일정 비율로 플러깅된 셀로 이루어질 수 있다. 이때, 개방된 셀을 가진 면이 배터리 셀을 향하도록 배치 및 설치되도록 함으로써, 배터리 셀(10)로부터 유출된 가스가 허니컴 구조체(100)로 원활하게 유입되도록 하되, 유입된 인화성 가스가 플러깅된 셀에 의해 막혀 우회하여 유출되도록 하는 것이 바람직하다.For example, the honeycomb structured body 100 may be a cell in which one side is entirely opened as shown in Fig. 4, and the other side is a cell plugged at a certain ratio as shown in Fig. In this case, the surface having the opened cells is disposed and installed so as to face the battery cells, so that the gas flowing out from the battery cells 10 flows smoothly into the honeycomb structure 100, It is preferable that it is blocked and blown away.

여기서, 플러깅된 셀은 관통공의 일 단이 일정 물질로 채워져 막혀있는 셀을 가리키는 것으로, 플러깅 물질로는 허니컴 구조체의 물질과 유사한 코디어라이트 또는 SiC 계열의 물질이 바람직하다. 즉, 개방된 셀에 플러깅 물질이 밀봉될 때, 플러깅 물질을 허니컴 구조체의 물질과 유사한 물질로 하면, 고온에서 열팽창 차이에 기인하는 크랙이 발생하지 않고, 밀봉된 플러깅 물질에 대한 박리 현상이 발생하지 않는다.Here, the plugged cell refers to a cell in which one end of the through-hole is filled with a certain material and plugged. As the plugging material, a cordierite or SiC material similar to the material of the honeycomb structure is preferable. That is, when the plugging material is sealed in the open cell, if the plugging material is made of a material similar to the material of the honeycomb structure, cracks due to the difference in thermal expansion at high temperature are not generated, Do not.

이때, 플러깅 비율(본 명세서에서 사용하는 용어 중 "플러깅 비율"은 허니컴 구조체의 일 면에 형성된 전체 셀의 수 대비 플러깅된 셀의 비율을 가리킨다) 역시 수소 재결합 반응 속도와 불꽃 투과 여부에 영향을 미치며, 플러깅 비율이 증가할수록 개방된 셀로 유입된 인화성 가스(특히 수소)가 플러깅된 셀의 내벽에 부딪히고 그 주변에 개방된 셀로 유출하는 과정에서 인화성 가스가 허니컴 구조체와의 접촉면이 더욱 증가하여 인화성 가스(특히 수소)의 제거능이 향상되고 불꽃 투과율은 낮아진다.At this time, the plugging ratio (the term "plugging ratio" used in this specification refers to the ratio of the plugged cells to the total number of cells formed on one side of the honeycomb structure) also affects the hydrogen recombination reaction rate and flame permeability As the plugging ratio increases, the flammable gas (particularly, hydrogen) introduced into the open cell collides with the inner wall of the plugged cell and flows out into the cells opened around the cell. In this process, the contact surface of the flammable gas with the honeycomb structure is further increased, (Especially hydrogen) is improved and the flame transmittance is lowered.

다만, 플러깅 비율이 일정 수준을 초과하는 경우에는, 배터리 셀(10)에서 발생하는 가스와 허니컴 구초체에 코팅된 촉매의 접촉률이 낮아질 수 있는 문제가 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체(100)는 적어도 일 면의 플러깅 비율이 30~70%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40~60%, 가장 바람직하게는 34~55%일 수 있다.However, when the plugging ratio exceeds a certain level, there is a problem that the contact rate of the gas generated in the battery cell 10 and the catalyst coated on the honeycomb body may be lowered. Therefore, the honeycomb structure according to the embodiment of the present invention It is preferable that the plugging ratio of at least one surface of the battery 100 is 30 to 70%, more preferably 40 to 60%, and most preferably 34 to 55%.

즉, 일 실시예에 따라, 도 5에 도시한 바와 같이, 허니컴 구조체(100)의 적어도 일 면은 개방된 셀과 플러깅된 셀이 교번하여 배치되어, 50%의 플러깅 비율을 가질 수 있다.
That is, according to one embodiment, as shown in FIG. 5, at least one surface of the honeycomb structure 100 may have an open cell and a plugged cell alternately arranged to have a plugging ratio of 50%.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 허니컴 구조체(100)는 적어도 2 이상의 허니컴 구조체가 적층되어 형성된 하나의 군으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 단위 크기당 셀의 수가 다른 두 개의 허니컴 구조체가 적층되거나, 일 군의 허니컴 구조체 중 어느 하나는 일정 비율로 플러깅된 것일 수 있다.Meanwhile, the honeycomb structure 100 according to another embodiment of the present invention may be formed of one group formed by stacking at least two or more honeycomb structures. Specifically, two honeycomb structures having different numbers of cells per unit size may be stacked, or one of the honeycomb structures of one group may be plugged at a certain ratio.

구체적인 일 실시예에 따라, 허니컴 구조체는 5~50 cpsi, 바람직하게는 20~50 cpsi의 low cell 구조를 가진 제1 허니컴 구조체와 50~500 cpsi, 바람직하게는 50~400 cpsi의 high cell 구조를 가진 제2 허니컴 구조체가 적층될 수 있다.According to a specific embodiment, the honeycomb structure may include a first honeycomb structure having a low cell structure of 5 to 50 cpsi, preferably 20 to 50 cpsi, and a high cell structure of 50 to 500 cpsi, preferably 50 to 400 cpsi The second honeycomb structure having the second honeycomb structure can be laminated.

이때, 2 이상의 허니컴 구조체가 적층된 경우, 둘 중 단위 크기당 셀의 수가 작은 low cell 구조를 가진 제1 허니컴 구조체를 배터리 셀과 가깝도록 즉, 둘 중 단위 크기당 셀의 수가 큰 high cell 구조를 가진 제2 허니컴 구조체를 배터리 셀과 멀도록 배치하는 것이 바람직하다. 만약 제2 허니컴 구조체가 배터리 셀과 인접하여 배치된다면, 배터리 셀이 내부 압력 등에 의해 터져 누출되는 내용물, 즉 분진에 의해 셀이 막힐 수 있고, 이는 인화성 가스의 기류를 방해함은 물론이고 인화성 가스를 제거할 수 없는 문제가 있기 때문이다. 따라서, low cell 구조를 가진 제1 허니컴 구조체를 배터리 셀과 가깝도록 배치하고 high cell 구조를 가진 제2 허니컴 구조체를 배터리 셀과 멀도록 배치함으로써, 인화성 가스 제거능, 불꽃 차단율을 향상시키면서 동시에 배터리 셀 폭발에 의한 분진으로 기능이 상실되는 우려를 차단시킬 수 있다.
In this case, when two or more honeycomb structures are stacked, the first honeycomb structure having a low cell structure having a small number of cells per unit size is disposed close to the battery cell, that is, a high cell structure having a large number of cells per unit size It is preferable to dispose the second honeycomb structure with the second honeycomb structure at a distance from the battery cell. If the second honeycomb structure is disposed adjacent to the battery cell, the cell can be clogged by the contents of the battery cell, which is leaked due to internal pressure or the like, that is, dust, which not only interrupts the flow of the flammable gas, There is a problem that can not be removed. Accordingly, by disposing the first honeycomb structure having a low cell structure close to the battery cell and the second honeycomb structure having a high cell structure apart from the battery cell, it is possible to improve the flammable gas removing ability and the flame blocking rate, It is possible to prevent the function from being lost due to the dust caused by the dust.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 강도 보강 수단을 구비한 허니컴 구조체를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a honeycomb structure provided with strength strengthening means according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴 구조체(100)는 강도 보강 수단을 더 포함할 수 있다. 즉, 허니컴 구조체(100)의 적어도 일 측면 바람직하게는 허니컴 구조체(100)의 둘레를 따라 쿠션링(102)이 구비될 수 있고, 상기 쿠션링(102) 외측에 보강판(103)이 접합될 수 있다. 강성 재질의 보강판(103) 부위로 외부 충격이 흡수되도록 함으로써, 허니컴 구조체(100)의 기계적 강도 저하를 방지할 수 있게 되며, 허니컴 구조체(100) 측면으로부터 유입될 수 있는 먼지 등 이물질에 의한 오염 방지 역할도 가능하게 된다. 따라서, 보강판(103)으로는 스테인리스강 등의 강성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, the honeycomb structure 100 according to an embodiment of the present invention may further include strength strengthening means. That is, the cushion ring 102 may be provided on at least one side of the honeycomb structure 100, preferably around the periphery of the honeycomb structure 100, and the reinforcing plate 103 is bonded to the outside of the cushion ring 102 . It is possible to prevent the mechanical strength of the honeycomb structure 100 from being deteriorated by absorbing the external impact to the site of the rigid reinforcing plate 103 and to prevent contamination of the honeycomb structure 100 by foreign substances such as dust It is also possible to prevent the problem. Therefore, as the reinforcing plate 103, a rigid material such as stainless steel is preferably used.

허니컴 구조체(100)와 보강판(103) 사이의 접합은 쿠션링(102)과 접촉되는 보강판(103) 부분에 용접 등과 같은 접합 방법을 통해 이루어질 수 있다. 따라서, 쿠션링(102)은 스테인리스 소재의 보강판(103) 부분과 용이한 접합이 이루어질 수 있도록 알루미늄, 스테인리스 등의 금속 소재의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 접합 표면적 증가에 따른 보다 원활한 접합을 위해 금속 메쉬가 사용될 수 있다.The joining between the honeycomb structure 100 and the reinforcing plate 103 can be performed by a joining method such as welding to the reinforcing plate 103 portion in contact with the cushion ring 102. [ Therefore, it is preferable that the cushion ring 102 is made of a metal material such as aluminum or stainless steel so that the cushion ring 102 can be easily joined to the reinforcing plate 103 of the stainless steel material. Metal mesh may be used.

도 6에서는 쿠션링(102)이 허니컴 구조체(100)의 상부 및 하부(두께방향기준)에 각각 형성된 것을 도시하였으나, 허니컴 구조체(100)와 보강판(103) 사이를 접합시키도록 하는 기능을 가진 경우라면 쿠션링(102)의 수 및 위치는 제한하지 않는다.
6 shows that the cushion ring 102 is formed on the upper and lower portions of the honeycomb structure 100 (in the thickness direction), the honeycomb structure 100 may have a function of joining the honeycomb structure 100 and the reinforcing plate 103 The number and position of the cushion rings 102 are not limited.

실시예1Example 1

백금 전구체로 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH₃)₄(NO₃)₂)를 티타니아 지지체 100 중량부에 대하여 3 중량부로 정량하여 상온의 증류수에 용해시킨다. 이때, 상기 백금 전구체로 하이드록실 백금((NH₂-CH₂CH₂-OH)·2Pt(OH)₆) 또는 염화백금(PtCl₄)을 사용할 수 있고, 상기 염화백금을 사용할 경우에는 증류수 온도를 60℃로 승온시켜 용해시키도록 한다. 이후, 백금 전구체가 용해된 수용액에 정량된 티타니아(TiO₂) 지지체를 투입하여 슬러리 형태로 제조하고, 제조된 슬러리를 이용하여 어느 하나의 셀도 플러깅되지 않은 20cpsi 규격을 갖는 세라믹 허니컴 구조체에 촉매가 코팅되도록 하고, 80~120℃의 온도에서 24시간 이상 건조하여 미세 기공에 포함된 수분을 완전히 제거한 다음 열처리하여 허니컴 구조체를 제조하였다.
Tetra-amine platinum nitrate (Pt (NH ₃ ) ₄ (NO ₃ ) ₂ ) as a platinum precursor was quantified to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the titania support and dissolved in distilled water at room temperature. At this time, hydroxyl platinum ((NH ₂ -CH ₂ CH ₂ -OH) 2Pt (OH) ₆ ) or platinum chloride (PtCl ₄ ) can be used as the platinum precursor, and when using the platinum chloride, The temperature is raised to 60 占 폚 to dissolve. Thereafter, a titania (TiO ₂ ) support quantified in a platinum precursor-dissolved aqueous solution was charged into a slurry form, and a catalyst was attached to a ceramic honeycomb structure having a 20 cpsi standard, And dried at a temperature of 80 to 120 ° C for at least 24 hours to completely remove moisture contained in the micropores, followed by heat treatment to prepare a honeycomb structure.

실시예2Example 2

실시예1과 동일한 방법으로 허니컴 구조체를 제조하되, 35cpsi 규격을 갖도록 제조하였다.A honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1, except that it was made to have a 35 cpsi standard.

상시 실시예1 및 2에 따라 제조된 허니컴 구조체의 규격(pitch, web), 개공률(opening rate) 및 표면적(surface area)을 하기 표 1에 나타내었다.The pitch, web, opening rate, and surface area of the honeycomb structure prepared according to Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.

실험예1Experimental Example 1

상기 실시예1 및 2에 따라 제조된 허니컴 구조체의 성능을 평가하기 위하여 수소와 산소를 35,000~100,000 범위의 공간 속도(GHSV)로 주입하며 수소의 제거율을 조사하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서, 수소 제거율은 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.In order to evaluate the performance of the honeycomb structure prepared according to Examples 1 and 2, hydrogen and oxygen were injected at a space velocity (GHSV) ranging from 35,000 to 100,000, and the hydrogen removal rate was examined. The results are shown in Table 2 below . Here, the hydrogen removal rate was calculated according to the following equation (1).

상기 표 2를 참조하면, 각 공간 속도 별로 실시예 2와 같이 세라믹 허니컴 구조체의 단위 크기당 셀 수가 상대적으로 클 때 수소의 제거 성능이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있으며, 이는 허니컴 구조체의 개공률 및 노출된 표면적에 기인된 것임을 알 수 있다.
Referring to Table 2, it can be seen that the hydrogen removal performance is further improved when the number of cells per unit size of the ceramic honeycomb structure is relatively large for each space velocity as in the second embodiment. The open rate of the honeycomb structure, Surface area. &Lt; / RTI >

실험예2Experimental Example 2

두께가 10mm 이상이고 어느 하나의 셀도 플러깅되지 않은 20cpsi 규격을 갖는 세라믹 허니컴 구조체 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 세라믹 허니컴 구조체의 불꽃 투과 여부에 대한 성능을 평가하기 위하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 토치를 이용하여 길이 약 45cm의 불꽃을 생성하였다.In order to evaluate the performance of a ceramic honeycomb structure having a thickness of 10 mm or more and a 20-cpsi standard in which any one cell was not plugged, and a ceramic honeycomb structure manufactured by the same method as Example 1, As shown, a torch was used to produce a flame of about 45 cm in length.

도 8에 도시한 바와 같이, 두께 10mm 이상의 20cpsi 규격을 갖는 허니컴 구조체를 불꽃 위에 올렸을 때, 불꽃이 허니컴 구조체에 막혀 전혀 투과하지 못하고 있음을 육안으로 확인하였다.
As shown in FIG. 8, when a honeycomb structure having a 20 cpsi standard of 10 mm or more in thickness was put on a flame, the flame was blocked by the honeycomb structure, and it was visually confirmed that the flame could not permeate at all.

비교예1Comparative Example 1

두께가 5mm 이고 실험예2와 동일한 규격을 가진 세라믹 허니컴 구조체의 불꽃 투과 여부에 대한 성능을 평가하기 위하여, 도 7에 도시한 불꽃 위에 허니컴 구조체를 올렸을 때, 도 9에 도시한 바와 같이, 일부 불꽃이 허니컴 구조체를 투과하고 있음을 육안으로 확인하였다.In order to evaluate the performance of the ceramic honeycomb structure having a thickness of 5 mm and having the same specifications as those of Experimental Example 2 in terms of flame permeability, when the honeycomb structure was placed on the flame shown in FIG. 7, The honeycomb structure was observed visually.

이로부터 소정의 두께 이하를 가진 허니컴 구조체의 경우에는 배터리 셀로부터 발생하는 불꽃을 막을 수 없음을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the flame generated from the battery cell can not be prevented in the case of the honeycomb structure having a thickness equal to or less than a predetermined thickness.

비교예2Comparative Example 2

두께가 10mm 이고 10cpsi 규격을 가진 세라믹 허니컴 구조체 그리고 실시예1과 동일한 방법으로 제조한 세라믹 허니컴 구조체의 불꽃 투과 여부에 대한 성능을 평가하기 위하여, 도 7에 도시한 불꽃 위에 허니컴 구조체를 올렸을 때, 도 10에 도시한 바와 같이, 일부 불꽃이 허니컴 구조체를 투과하고 있음을 육안으로 확인하였다.In order to evaluate the performance of a ceramic honeycomb structure having a thickness of 10 mm and a 10 cpsi standard and a ceramic honeycomb structure manufactured by the same method as that of Example 1 on the flame permeability, when the honeycomb structure was placed on the flame shown in FIG. 7 As shown in Fig. 10, it was visually confirmed that some flame passes through the honeycomb structure.

이로부터 허니컴 구조체의 규격이 소정 cpsi 이하인 경우에는 배터리 셀로부터 발생하는 불꽃을 막을 수 없음을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the flame generated from the battery cell can not be prevented when the standard of the honeycomb structure is less than the predetermined cpsi.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. 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 present invention as defined by the appended claims.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, range, and equivalence of the claims are included in the scope of the present invention Should be interpreted.

10: 배터리 셀 15: 버스 바
50: 스페이서 100: 허니컴 구조체
101: 셀 102: 쿠션링
103: 보강판 110: 이너 커버
140: 사이드 플레이트 150: 엔드 플레이트
180: 커버 부재10: battery cell 15: bus bar
50: Spacer 100: Honeycomb structure
101: Cell 102: Cushion ring
103: reinforcing plate 110: inner cover
140: Side plate 150: End plate
180: cover member

Claims

적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
난연성 또는 불연성 소재를 포함한 허니컴 구조체;
를 포함하는 배터리 팩.1. A battery pack comprising at least one battery cell,
A honeycomb structure including flame retardant or nonflammable material;
.

제 1 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는, 재질이 코디어라이트 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
Wherein the honeycomb structure is made of cordierite or silicon carbide.

제 1 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
인화성 가스 제거능을 가진 담지 촉매로 코팅된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The honeycomb structure may further include:
Wherein the battery pack is coated with a supported catalyst having a flammable gas removing capability.

제 3 항에 있어서,
상기 담지 촉매는,
티타니아, 알루미나, 세리아 및 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 담체에 백금 또는 팔라듐의 활성 촉매가 담지된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method of claim 3,
The supported catalyst may include,
Wherein an active catalyst of platinum or palladium is supported on at least one carrier selected from the group consisting of titania, alumina, ceria and zirconia.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
두께 방향으로 관통하는 관통공을 가진 셀을 다수 포함하는 판상의 구조체인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The honeycomb structure may further include:
Wherein the battery pack is a plate-like structure including a plurality of cells having through-holes penetrating in the thickness direction.

제 5 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
상기 셀을 다수 포함한 판상의 구조체이되, 적어도 일 면은 일정 비율로 상기 셀이 플러깅(plugging)된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
The honeycomb structure may further include:
Wherein the battery pack is a plate-like structure including a plurality of the cells, and the cells are plugged at least on one surface at a predetermined ratio.

제 6 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
개방 셀에 대한 플러깅된 셀의 비율이 서로 다른 복수의 허니컴 구조체가 적층된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 6,
The honeycomb structure may further include:
Wherein a plurality of honeycomb structures having different percentages of plugged cells to open cells are stacked.

제 5 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
단위 크기당 셀 수가 서로 다른 복수의 허니컴 구조체가 적층된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
The honeycomb structure may further include:
Wherein a plurality of honeycomb structures having different cell numbers per unit size are stacked.

제 8 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
단위 크기당 셀의 수가 5~50 cpsi인 제1 허니컴 구조체; 및
단위 크기당 셀의 수가 50~400 cpsi인 제2 허니컴 구조체;
를 포함하되, 상기 제1 허니컴 구조체가 상기 배터리 셀측에 가깝도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.9. The method of claim 8,
The honeycomb structure may further include:
A first honeycomb structure having a number of cells of 5 to 50 cpsi per unit size; And
A second honeycomb structure having a number of cells per unit size of 50 to 400 cpsi;
Wherein the first honeycomb structure is disposed close to the battery cell side.

제 5 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
두께가 10mm 이상이되, 단위 크기당 셀의 수가 5~600 cpsi인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
The honeycomb structure may further include:
Wherein the thickness of the battery pack is 10 mm or more, and the number of cells per unit size is 5 to 600 cpsi.

제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
적어도 일 측면에 배치된 보강판; 및
상기 허니컴 구조체 둘레와 상기 보강판 사이에 개재된 금속 소재의 쿠션링;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The honeycomb structure may further include:
A reinforcing plate disposed on at least one side surface; And
A cushion ring of a metal material interposed between the periphery of the honeycomb structure and the reinforcing plate;
Further comprising a battery pack (100).

제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
상기 배터리 셀의 일정한 임계 내압에서 파단되는 안전 벤트 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The honeycomb structure may further include:
Wherein the battery pack is disposed on a safety vent which is broken at a predetermined critical internal pressure of the battery cell.

제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허니컴 구조체는,
열 방향으로 배치된 상기 배터리 셀의 양 측면, 전후면 및 상하면 중 적어도 한 면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The honeycomb structure may further include:
Wherein the battery pack is disposed on at least one of the opposite side surfaces, the front and back surfaces, and the upper and lower surfaces of the battery cell arranged in the column direction.