KR20220055974A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents
전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220055974A KR20220055974A KR1020200140610A KR20200140610A KR20220055974A KR 20220055974 A KR20220055974 A KR 20220055974A KR 1020200140610 A KR1020200140610 A KR 1020200140610A KR 20200140610 A KR20200140610 A KR 20200140610A KR 20220055974 A KR20220055974 A KR 20220055974A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- flame
- extinguishing material
- battery
- retardant
- material layer
- Prior art date
Links
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 90
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 3
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 3
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229940086066 potassium hydrogencarbonate Drugs 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920002323 Silicone foam Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000013514 silicone foam Substances 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 전지셀 적층체에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀 사이에 위치하는 난연 부재를 포함하고, 상기 난연 부재는 난연 패드 및 적어도 한 개의 소화물질층을 포함하고, 상기 소화물질층은 상기 한 쌍의 전지셀 중 적어도 하나의 전지셀과 접한다.
Description
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시키는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것일 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 전지셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 전지 모듈의 사시도이다. 도 2는 종래의 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체의 상면도이다. 도 3의 (a)는 도 2의 A 영역을 위에서 바라본 상면도이고, 도 3의 (b)는 (a)의 절단면 B-B를 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 모듈은 복수의 전지셀(11)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지셀 적층체(12), 전지셀 적층체(12)를 수용하는 모듈 프레임(30, 40), 및 전지셀 적층체(12)의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(15)를 포함한다. 모듈 프레임(30, 40)은 전지셀 적층체(12)의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임(30)과 전지셀 적층체(12)의 상면을 덮는 상부 플레이트(40)를 포함한다.
또한, 전지셀 적층체(12)는 복수의 전지셀(11)을 서로 고정시켜주는 고정 부재(17)를 포함하고, 고정 부재(17)는 전지셀 적층체(12)의 중심부 및/또는 단부에 위치한다. 또한, 전지셀 적층체(12)에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀 사이에 난연 패드(20)가 위치한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 전지셀 적층체에 위치하는 난연 패드(20)는 전지셀(11)의 상면 또는 하면에 접한다. 그러나, 전지셀(11)의 충방전 과정에서 스웰링 현상이 발생되는 경우, 전지셀(11)의 부피 팽창이 난연 패드(20)에 압력 및/또는 열을 가하게 된다. 이 때, 종래의 난연 패드(20)는 전지셀(11)의 스웰링 현상에 따라 물성이 바뀔 수 있고, 특히 열전도율이 전지셀(11)과 접하는 위치에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 전지셀(11)의 스웰링 현상 발생 시, 전지셀(11)의 중심부에서 부피 팽창이 비교적 많이 발생된다. 이에 따라, 종래의 난연 패드(20)는 전지셀(11)의 중심부에 접하는 위치에 대응되는 부분의 열전도율이 바뀔 수 있고, 이로 인해 열 전파 속도를 지연시키는 기존의 난연 패드(20)의 역할을 충분히 수행하기 어렵다. 이에 따라, 종래와 달리 스웰링 현상 발생 시에도 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시키는 전지 모듈을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시키는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 전지셀 적층체에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀 사이에 위치하는 난연 부재를 포함하고, 상기 난연 부재는 난연 패드 및 적어도 한 개의 소화물질층을 포함하고, 상기 소화물질층은 상기 한 쌍의 전지셀 중 적어도 하나의 전지셀과 접할 수 있다.
상기 난연 패드는 상기 전지셀의 길이 및 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 중심부에 형성되어 있을 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 길이 및 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 길이 및 폭 방향을 기준으로 대칭일 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 중심에서 외곽으로 갈수록 길이가 작아질 수 있다.
상기 난연 부재는 적어도 두 개의 소화물질층을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 소화물질층은 서로 이격되어 있을 수 있다.
상기 적어도 두 개의 소화물질층은 서로 동일한 간격으로 이격되어 있을 수 있다.
상기 적어도 두 개의 소화물질층 사이에 이격되어 있는 거리는 상기 난연 패드의 중심에서 외곽을 갈수록 커질 수 있다.
상기 적어도 두 개의 소화물질층은 상기 난연 패드의 중심에서 외곽으로 위치할수록 길이가 작아질 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 적어도 일부를 대체하여 형성되어 있을 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 적어도 일부를 관통하여 형성되어 있을 수 있다.
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 부착되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 전지셀 적층체에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀 사이에 소화물질층을 포함하는 난연 부재가 위치하여, 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 종래의 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체의 상면도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 A 영역을 위에서 바라본 상면도이고, 도 3의 (b)는 (a)의 절단면 B-B를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체의 상면도이다.
도 5는 도 4의 C 영역을 위에서 바라본 상면도이다.
도 6은 도 5의 절단선 D-D를 따라 자른 난연 부재에 대한 단면도이다.
도 7은 도 6 (a)의 난연 부재(200)를 포함하는 전지셀 적층체의 전지셀이 팽창된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체의 상면도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 A 영역을 위에서 바라본 상면도이고, 도 3의 (b)는 (a)의 절단면 B-B를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체의 상면도이다.
도 5는 도 4의 C 영역을 위에서 바라본 상면도이다.
도 6은 도 5의 절단선 D-D를 따라 자른 난연 부재에 대한 단면도이다.
도 7은 도 6 (a)의 난연 부재(200)를 포함하는 전지셀 적층체의 전지셀이 팽창된 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 모듈의 전후면 중 전면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 후면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체의 상면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀(110)이 적층되어 있는 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임(미도시됨), 및 전지셀 적층체(120)에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀 사이에 위치하는 난연 부재(200)를 포함한다. 여기서, 상기 모듈 프레임은 도 1에 도시된 바 모듈 프레임(30, 40)과 동일하거나 유사할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
또한, 전지셀 적층체(120)는 복수의 전지셀(110)을 서로 고정시켜주는 고정 부재(170)를 포함하고, 고정 부재(170)는 전지셀 적층체(120)의 중심부 및/또는 단부에 위치한다.
이하에서는, 난연 부재(200) 및 난연 부재(200)와 인접한 전지셀(110)을 중심으로 설명한다.
도 5는 도 4의 C 영역을 위에서 바라본 상면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 난연 부재(200)는 난연 패드(210) 및 적어도 한개의 소화물질층(250)을 포함할 수 있다.
난연 패드(210)는 난연성 소재의 물질로 이루어질 수 있다. 보다 바람직하게는, 압축성 높은 난연성 소재가 사용될 수 있다. 일 예로, 난연 패드(210)는 실리콘폼, 운모 시트(MICA 시트) 등이 선택되어 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 난연성 소재의 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 난연 패드(210)를 경계로 전지셀 적층체(120)의 일부 전지셀(110)에서 화염 발생 시, 다른 전지셀(110)로 열이 전파되는 것을 방지 또는 지연 시킬 수 있다.
소화물질층(250)은 소화 약제 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 소화 약제 물질은 일반적으로 사용되는 분말 형태의 소화약제 물질일 수 있다. 일 예로, 상기 소화약제 물질은 탄산 수소 나트륨(NaHCO3), 탄산 수소 칼륨(KHCO3), 인산 암모늄(NH4H2PO3), 및 “탄산 수소 칼륨(KHCO3)와 요소((NH2)2CO)”의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다. 특히, 소화 물질층(250)에 포함된 소화 약제 물질은 탄산 수소 칼륨(KHCO3)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 소화 약제 물질은 이에 한정되지 아니하고, 소화 기능을 수행하는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 소화물질층(250)에 인접한 전지셀(110)에서 발화 시, 소화물질층(250)에 포함된 소화물질이 전지셀(110)을 향해 분포되어, 전지셀(110)의 화염을 억제할 수 있다. 이와 더불어, 소화물질층(250)에 의한 전지셀(100)에서 발생된 화염의 소화 과정에서, 이산화탄소 및 수증기가 발생될 수 있다. 이러한 반응은 흡열 반응으로 전지셀(110)의 열을 흡수할 수 있고, 산소 공급 또한 차단될 수 있어, 전지셀 간의 화염 및 열 전파 속도 효과적으로 지연될 수 있다.
도 5를 참조하면, 난연 패드(210)는 전지셀(110)의 길이 및 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 일 예로, 난연 패드(210)는 전지셀(110)의 길이 및 폭과 각각 동일하거나 이보다 클 수 있다.
이에 따라, 난연 패드(210)는 전지셀(110)에서 화염 발생 시, 다른 전지셀(110)로 화염이 전파되는 것을 용이하게 지연시킬 수 있다. 이와 달리, 난연 패드(210)가 전지셀(110)의 길이 및 폭보다 지나치게 작은 경우, 전지셀(110)에서 발화 현상 발생 시, 화염 및 열이 난연 패드(210)의 주변부를 통해 다른 전지셀(110)로 전파될 수 있는 문제가 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 난연 부재(200)가 한 쌍의 전지셀 사이에 위치하되, 소화물질층(250)은 상기 한 쌍의 전지셀 중 적어도 하나의 전지셀과 접할 수 있다. 또한, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 적어도 일부와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 일 예로, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 중심부에 형성되어 있을 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따른 전지셀(110)에서 스웰링 현상이 발생되는 경우, 소화물질층(250)은 전지셀(110)이 주로 팽창되는 중심부와 대응되는 위치에 접할 수 있다.
이에 따라, 전지셀(110)과 소화물질층(250)이 직접 접하여, 난연 패드(210)의 열전도율의 변화를 일부 방지할 수 있다. 또한, 전지셀(110)의 스웰링 현상에 따른 부피 팽창으로 난연 패드(210)의 일부가 열전도율이 변하더라도, 전지셀(110)에서 발화 현상 발생 시 소화물질층(250)은 전지셀(110)에서 발생된 화염을 효과적으로 소강시킬 수 있다.
소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 길이 방향을 기준으로 대칭일 수 있다. 또한, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 폭 방향을 기준으로 대칭일 수 있다. 이에 따라, 본 실시 예에 따른 전지 모듈은 전지셀(110)에 대해 균일하게 소화물질층(250)이 접하여, 난연 패드(210)의 열전도율의 변화를 균일하게 방지하면서도, 전지셀(110)에서 발화 현상 발생 시 전지셀(110)에서 발생된 화염을 균일하게 소강시킬 수 있다.
도 5(a)를 참조하면, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 중심에서 외곽으로 갈수록 길이가 작아질 수 있다. 일 예로, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 중심 혹은 중심부에서 가장 큰 길이로 형성되어 있을 수 있고, 난연 패드(210)의 외곽 혹은 단부로 갈수록 가장 짧은 길이로 형성되어 있을 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따른 전지 모듈은 난연 부재(200)의 소화물질층(250)이 전지셀(110)의 스웰링 현상 발생 시 부피 팽창이 가장 많이 발생되는 전지셀(110)의 중심 부위을 중심으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 소화물질층(250)의 면적을 최소화하면서도, 전지셀(110)의 중심 부위를 중심으로 효과적으로 소강시킬 수 있다. 또한, 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시킬 수 있는 이점이 있다.
도 5(a)를 참조하면, 난연 부재(200)는 적어도 두 개의 소화물질층(250)을 포함하고, 적어도 두 개의 소화물질층(250)은 서로 이격되어 있을 수 있다. 또한, 적어도 두 개의 소화물질층(250)은 서로 동일한 간격으로 이격되어 있거나, 서로 상이한 간격으로 이격되어 있을 수 있다. 일 예로, 적어도 두 개의 소화물질층(250) 사이에 이격되어 있는 거리는 난연 패드(210)의 중심에서 외곽으로 갈수록 커질 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 소화물질층(250)의 면적을 최소화하면서도, 전지셀(110)에서 발생된 화염을 효과적으로 소강시킬 수 있다. 또한, 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시킬 수 있는 이점이 있다.
일 예로, 적어도 두 개의 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 중심에서 외곽으로 위치할수록 길이가 작아질 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 소화물질층(250)의 면적을 더욱 최소화하면서도 전지셀(110)에서 발생된 화염의 강화 효과 및 전지셀 간의 열 전파 속도의 지연 효과가 충분히 수행될 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 5(b)를 참조하면, 난연 부재(200)는 하나의 소화물질층(250)이 난연 패드(210)에 형성되어 있을 수 있다. 일 예로, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 길이 및 폭을 따라 연장되어 있을 수 있고, 난연 패드(210)의 길이 및 폭에 비해 작은 크기로 형성되어 있을 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 난연 부재(200)에서 소화물질층(250)의 면적을 최대화하여, 전지셀(110)에서 발생된 화염을 효과적으로 소강시킬 수 있고, 전지셀 간의 열 전파 속도를 효과적으로 지연시킬 수 있는 이점이 있다.
도 6은 도 5의 절단선 D-D를 따라 자른 난연 부재에 대한 단면도이다. 도 6(a)는 도 5의 난연 부재(200)에서 소화물질층(250)이 난연 패드(210)를 관통하여 위치하는 것을 나타내는 단면도이고, 도 6(b)는 도 5의 난연 부재(200)에서 소화물질층(250)이 난연 패드(210) 상에 위치하는 것을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도 6 (a)와 같이, 소화물질층(250)이 난연 패드(210)의 적어도 일부를 대체하여 형성되어 있을 수 있다. 일 예로, 소화물질층(250)이 난연 패드(210)의 적어도 일부를 관통하여 형성되어 있을 수 있다.
이에 따라, 소화물질층(250)은 난연 부재(200)에 인접하게 위치한 전지셀 에 접할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 난연 부재(200)는 소화물질층(250)을 포함하더라도 기존의 두께를 유지할 수 있어, 소화물질층(250)이 형성될 수 있는 면적이 크게 제한되지 않을 수 있다. 이와 더불어, 전지 모듈 내 전지셀 적층체(120)의 전지 용량 또한 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도 6 (b)와 같이, 소화물질층(250)이 난연 패드(210)의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 부착되어 있을 수 있다. 보다 바람직하게는, 소화물질층(250)은 난연 패드(210)의 상면 및 하면에 모두 부착되어 있을 수 있다.
이에 따라, 소화물질층(250)은 난연 부재(200)에 인접하게 위치한 전지셀 각각에 접할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 난연 부재(200)는 난연 패드(210)와 소화물질층(250)이 별도로 분리되어 있어, 난연 부재(200)의 난연 효과를 유지하면서도 소화물질층(250)에 의한 화염 억제 효과가 더해지게 되어, 전지셀 간의 화염 및 열 전파 속도가 효과적으로 지연될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 난연 부재(200)는 난연 패드(210) 상에 소화물질층(250)이 형성되어, 제조 공정이 간이하고, 제조 비용 또한 절감될 수 있는 이점이 있다.
도 7은 도 6 (a)의 난연 부재(200)를 포함하는 전지셀 적층체의 전지셀이 팽창된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7 (a)는 전지셀(110)의 일부가 팽창된 팽창 부위(S)와 접하는 난연 부재(200)를 나타내는 도면이고, 도 7(b)는 (a)의 일부를 확대하여, 난연 부재(200)의 소화물질층(250)에서 팽창 부위(S)를 향해 소화물질이 분포되는 것을 나타내는 도면이다. 다만, 도 7은 도 6(a)의 난연 부재(200)에 대해서만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하고 도 6(b)의 경우에도 동일하게 설명될 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 종래의 난연 패드(20)와 달리. 본 실시예에 따른 전지 모듈은 전지셀(110)의 스웰링 현상에 의한 팽창 부위(S)에 대응되는 위치에 소화물질층(250)이 형성되어, 난연 패드(210)의 열전도율의 변화를 방지하면서도, 팽창 부위(S)에 대한 화염이 용이하게 소강될 수 있다. 또한, 난연 패드(210)의 열전도율이 전지셀(110)의 스웰링 현상에 의해 일부 변하더라도, 소화물질층(250)을 통해 전지셀(110)에서 발생된 화염 및 열의 전파 속도가 효과적으로 지연될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기에서 설명한 전지 모듈을 포함한다. 한편, 본 실시 예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
170: 고정 부재
200: 난연 부재
210: 난연 패드
250: 소화물질층
120: 전지셀 적층체
170: 고정 부재
200: 난연 부재
210: 난연 패드
250: 소화물질층
Claims (14)
- 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및
상기 전지셀 적층체에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀 사이에 위치하는 난연 부재를 포함하고,
상기 난연 부재는 난연 패드 및 적어도 한 개의 소화물질층을 포함하고,
상기 소화물질층은 상기 한 쌍의 전지셀 중 적어도 하나의 전지셀과 접하는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 난연 패드는 상기 전지셀의 길이 및 폭 방향을 따라 연장되어 있는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 중심부에 형성되어 있는 전지 모듈 - 제1항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 길이 및 폭 방향을 따라 연장되어 있는 전지 모듈. - 제4항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 길이 및 폭 방향을 기준으로 대칭인 전지 모듈. - 제4항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 중심에서 외곽으로 갈수록 길이가 작아지는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 난연 부재는 적어도 두 개의 소화물질층을 포함하고,
상기 적어도 두 개의 소화물질층은 서로 이격되어 있는 전지 모듈. - 제7항에서,
상기 적어도 두 개의 소화물질층은 서로 동일한 간격으로 이격되어 있는 전지 모듈. - 제7항에서,
상기 적어도 두 개의 소화물질층 사이에 이격되어 있는 거리는 상기 난연 패드의 중심에서 외곽을 갈수록 커지는 전지 모듈. - 제7항에서,
상기 적어도 두 개의 소화물질층은 상기 난연 패드의 중심에서 외곽으로 위치할수록 길이가 작아지는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 적어도 일부를 대체하여 형성되어 있는 전지 모듈. - 제10항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 적어도 일부를 관통하여 형성되어 있는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 소화물질층은 상기 난연 패드의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 부착되어 있는 전지 모듈. - 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200140610A KR20220055974A (ko) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 |
US18/021,370 US20240039115A1 (en) | 2020-10-27 | 2021-10-20 | Battery module and battery pack including the same |
PCT/KR2021/014651 WO2022092678A1 (ko) | 2020-10-27 | 2021-10-20 | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 |
CN202180059084.4A CN116157956A (zh) | 2020-10-27 | 2021-10-20 | 电池模块和包括该电池模块的电池组 |
EP21886672.1A EP4181290A4 (en) | 2020-10-27 | 2021-10-20 | BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING SAME |
JP2023504609A JP2023535442A (ja) | 2020-10-27 | 2021-10-20 | 電池モジュールおよびこれを含む電池パック |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200140610A KR20220055974A (ko) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220055974A true KR20220055974A (ko) | 2022-05-04 |
Family
ID=81384214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200140610A KR20220055974A (ko) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240039115A1 (ko) |
EP (1) | EP4181290A4 (ko) |
JP (1) | JP2023535442A (ko) |
KR (1) | KR20220055974A (ko) |
CN (1) | CN116157956A (ko) |
WO (1) | WO2022092678A1 (ko) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102282482B1 (ko) * | 2018-02-06 | 2021-07-26 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 |
US20200377690A1 (en) * | 2018-02-20 | 2020-12-03 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Fire-resistant resin composition, fire-resistant sheet, fire-resistant laminate, and battery |
EP3756884A4 (en) * | 2018-02-20 | 2022-02-23 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | FIRE RESISTANT LAMINATE AND BATTERY |
KR20200021609A (ko) * | 2018-08-21 | 2020-03-02 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 모듈 및 이의 제조방법 |
JP7168494B2 (ja) * | 2019-03-15 | 2022-11-09 | 積水化学工業株式会社 | 耐火積層体及びバッテリー |
CN210200791U (zh) * | 2019-07-09 | 2020-03-27 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | 电芯模块、电池模组和电动汽车 |
CN210136917U (zh) * | 2019-07-15 | 2020-03-10 | 江苏泛亚微透科技股份有限公司 | 电动汽车动力电池包内电池芯热胀冷缩位移动态补偿隔热功能的电芯模组 |
CN210403969U (zh) * | 2019-08-13 | 2020-04-24 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | 缓冲结构及包含该缓冲结构的动力电池模组 |
-
2020
- 2020-10-27 KR KR1020200140610A patent/KR20220055974A/ko active Search and Examination
-
2021
- 2021-10-20 EP EP21886672.1A patent/EP4181290A4/en active Pending
- 2021-10-20 WO PCT/KR2021/014651 patent/WO2022092678A1/ko active Application Filing
- 2021-10-20 CN CN202180059084.4A patent/CN116157956A/zh active Pending
- 2021-10-20 US US18/021,370 patent/US20240039115A1/en active Pending
- 2021-10-20 JP JP2023504609A patent/JP2023535442A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023535442A (ja) | 2023-08-17 |
EP4181290A4 (en) | 2024-07-17 |
WO2022092678A1 (ko) | 2022-05-05 |
CN116157956A (zh) | 2023-05-23 |
US20240039115A1 (en) | 2024-02-01 |
EP4181290A1 (en) | 2023-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20220131834A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 | |
KR20220132353A (ko) | 냉각수를 활용한 배터리 셀의 열확산 방지 구조를 갖춘 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 | |
KR20210098331A (ko) | 배터리 모듈 | |
KR20230008524A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
JP7450894B2 (ja) | 電池モジュールおよびこれを含む電池パック | |
EP4181289A1 (en) | Battery module and battery pack comprising same | |
US20230198092A1 (en) | Battery module and battery pack including the same | |
KR20220055974A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
US20240039114A1 (en) | Battery module and battery pack including the same | |
KR20220149425A (ko) | 방열 부재 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
KR20220114888A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 | |
KR20210131593A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 | |
CN217009468U (zh) | 电池模块和包括该电池模块的电池组 | |
KR20220080693A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
US20240216733A1 (en) | Flame arrester and battery pack including the same | |
KR20220057097A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
KR20220079434A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
KR20220146319A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 | |
JP2023551225A (ja) | 電池モジュールおよびこれを含む電池パック | |
KR20230149535A (ko) | 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |