KR20240083782A - Battery pack - Google Patents
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- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
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- H—ELECTRICITY
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- 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
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Abstract
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 하우징 상에 실장되고 서로 이격된 복수의 제1 배터리 장치들; 및 상기 하우징 상에 실장되고, 상기 복수의 제1 배터리 장치들 사이에 개재된 복수의 제2 배터리 장치들;을 포함하되 상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 제1 양극 활물질을 포함하는 복수의 제1 배터리 셀들을 포함하고, 상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 제1 양극 활물질과 다른 제2 양극 활물질을 포함하는 복수의 제2 배터리 셀들을 포함한다.According to exemplary embodiments of the present invention, a battery pack is provided. The battery pack includes a plurality of first battery devices mounted on a housing and spaced apart from each other; and a plurality of second battery devices mounted on the housing and interposed between the plurality of first battery devices, wherein each of the plurality of first battery devices includes a first positive electrode active material. Includes first battery cells, and each of the plurality of second battery devices includes a plurality of second battery cells including a second positive electrode active material different from the first positive electrode active material.
Description
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack.
이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다.Unlike primary batteries, secondary batteries can be charged and discharged multiple times. Secondary batteries are widely used as an energy source for various wireless devices such as handsets, laptops, and cordless vacuum cleaners. Recently, the manufacturing cost per unit capacity of secondary batteries has dramatically decreased due to improvements in energy density and economies of scale, and as the range of battery electric vehicles (BEVs) has increased to the same level as fuel vehicles, the main uses of secondary batteries are is moving from mobile devices to mobility.
이차전지가 모빌리티에 사용되면서, 이차전지의 안전성에 대한 요구가 높아지고 있다. 모빌리티에 사용된 이차전지에 화재 등의 사고가 발생한 경우, 운전자의 생명을 위험하게 할 수 있는바, 이차전지의 안전성을 제고하는 기술에 대한 연구는 필수 불가결하다.As secondary batteries are used in mobility, demands for the safety of secondary batteries are increasing. If an accident such as a fire occurs in a secondary battery used for mobility, the life of the driver may be at risk, so research on technology to improve the safety of secondary batteries is essential.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 안전성이 제고된 배터리 팩을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the technical idea of the present invention is to provide a battery pack with improved safety.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 하우징 상에 실장되고 서로 이격된 복수의 제1 배터리 장치들; 및 상기 하우징 상에 실장되고, 상기 복수의 제1 배터리 장치들 사이에 개재된 복수의 제2 배터리 장치들;을 포함하되 상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 제1 양극 활물질을 포함하는 복수의 제1 배터리 셀들을 포함하고, 상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 제1 양극 활물질과 다른 제2 양극 활물질을 포함하는 복수의 제2 배터리 셀들을 포함한다.According to exemplary embodiments of the present invention for solving the above-described problems, a battery pack is provided. The battery pack includes a plurality of first battery devices mounted on a housing and spaced apart from each other; and a plurality of second battery devices mounted on the housing and interposed between the plurality of first battery devices, wherein each of the plurality of first battery devices includes a first positive electrode active material. Includes first battery cells, and each of the plurality of second battery devices includes a plurality of second battery cells including a second positive electrode active material different from the first positive electrode active material.
상기 제1 양극 활물질은 니켈 및 망간을 포함한다.The first positive electrode active material includes nickel and manganese.
상기 제2 양극 활물질은 철 및 인을 포함한다.The second positive electrode active material includes iron and phosphorus.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각의 면적은 상기 제2 배터리 장치들 각각의 면적과 다르다.The area of each of the plurality of first battery devices is different from the area of each of the second battery devices.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각의 면적은 상기 제2 배터리 장치들 각각의 면적보다 작다.An area of each of the plurality of first battery devices is smaller than an area of each of the second battery devices.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각의 면적은 상기 제2 배터리 장치들 각각의 면적보다 크다.An area of each of the plurality of first battery devices is larger than an area of each of the second battery devices.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제1 배터리 셀들 각각과 연결된 제1 양극 단자 및 제2 음극 단자를 포함하는 제1 버스 바 플레이트를 포함한다.Each of the plurality of first battery devices includes a first bus bar plate including a first positive terminal and a second negative terminal connected to each of the plurality of first battery cells.
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제1 배터리 셀들 각각과 연결된 제2 양극 단자 및 제2 음극 단자를 포함하는 제2 버스 바 플레이트를 포함한다.Each of the plurality of second battery devices includes a second bus bar plate including a second positive terminal and a second negative terminal connected to each of the plurality of first battery cells.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제1 배터리 셀들 사이에 개재된 열적 분리기를 포함한다.Each of the plurality of first battery devices includes a thermal separator interposed between the plurality of first battery cells.
상기 열적 분리기는 세라믹 물질, 코팅된 유리 섬유, 칼슘-실리케이트, 아라미드 및 팽창성 물질 중 어느 하나를 포함한다.The thermal separator includes any of ceramic materials, coated glass fibers, calcium-silicates, aramids, and intumescent materials.
상기 열적 분리기는 냉각제가 유동하기 위한 채널을 포함한다.The thermal separator includes channels for coolant to flow.
상기 열적 분리기는 상기 복수의 제1 배터리 셀들 중 일부가 열폭주 상태에 있을 때, 화재 억제 물질(fire retarding material) 및 소화 약제(fire extinguishing agent) 중 어느 하나를 방출하도록 구성된다.The thermal separator is configured to release either a fire retarding material or a fire extinguishing agent when some of the plurality of first battery cells are in a thermal runaway state.
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제2 배터리 셀들 사이에 개재된 가압 패드를 포함한다.Each of the plurality of second battery devices includes a pressure pad interposed between the plurality of second battery cells.
상기 가압 패드의 열 전도율은 상기 열적 분리기의 열 전도율보다 높다.The thermal conductivity of the pressure pad is higher than that of the thermal separator.
상기 가압 패드의 용융 온도는 상기 열적 분리기의 용융 온도보다 낮다.The melt temperature of the pressure pad is lower than the melt temperature of the thermal separator.
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각의 상기 복수의 제2 배터리 셀들 각각은 상기 복수의 제2 배터리 셀들 중 이웃한 것(Neighboring one)과 접한다.Each of the plurality of second battery cells of each of the plurality of second battery devices contacts a neighboring one of the plurality of second battery cells.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제2 배터리 장치들 중 이웃한 것을 사이에 두고 서로 이격된다.Each of the plurality of first battery devices is spaced apart from each other with a neighboring one of the plurality of second battery devices in between.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 양극 활물질로서 니켈 및 망간을 포함하는 제1 배터리 셀들을 포함하는 제1 배터리 장치들 사이에 제2 배터리 장치들을 배열시킬 수 있다. 제2 배터리 장치들은 양극 활물질로서 인산과 철을 포함하는 제2 배터리 셀들을 포함한다. 이때, 제2 배터리 셀들은 상대적으로 높은 화재 안정성을 갖는바, 배터리 팩 내에서의 열 전파가 지연될 수 있다. 나아가, 제1 배터리 장치들은 제1 배터리 셀들 사이에 개재된 복수의 열적 분리기들을 포함하고, 제2 배터리 장치들은 열적 분리기를 포함하지 않는 바, 배터리 팩의 에너지 효율이 제고될 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, second battery devices may be arranged between first battery devices including first battery cells containing nickel and manganese as positive active materials. The second battery devices include second battery cells containing phosphoric acid and iron as positive electrode active materials. At this time, since the second battery cells have relatively high fire stability, heat propagation within the battery pack may be delayed. Furthermore, since the first battery devices include a plurality of thermal separators interposed between the first battery cells, and the second battery devices do not include a thermal separator, the energy efficiency of the battery pack can be improved.
본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.The effects that can be obtained from the exemplary embodiments of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned are known to those skilled in the art to which the exemplary embodiments of the present disclosure belong from the following description. It can be clearly derived and understood by those who have it. That is, unintended effects resulting from implementing exemplary embodiments of the present disclosure may also be derived by those skilled in the art from the exemplary embodiments of the present disclosure.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 평면도다.
도 2는 도 1의 절단선 AA-AA'를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 BB-BB'를 따라 취한 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 평면도다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 평면도다.1 is a plan view for explaining a battery pack according to example embodiments.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA-AA' in FIG. 1.
Figure 3 is a cross-sectional view taken along the cutting line BB-BB' in Figure 1.
4 is a plan view for explaining a battery pack according to example embodiments.
5 is a plan view for explaining a battery pack according to example embodiments.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore, at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.Since the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, the shapes and sizes of components in the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically shown for clearer description. Therefore, the size or ratio of each component does not entirely reflect the actual size or ratio.
(제1 실시예)(First Example)
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 평면도이다.1 is a plan view illustrating a battery pack according to example embodiments.
도 2는 도 1의 절단선 AA-AA'를 따라 취한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA-AA' in FIG. 1.
도 3은 도 1의 절단선 BB-BB'를 따라 취한 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view taken along the cutting line BB-BB' in Figure 1.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 팩(100)은 하우징(110), 복수의 제1 배터리 장치들(120), 복수의 제2 배터리 장치들(130), 센터 빔(141), 복수의 크로스 빔들(143), 복수의 배기 장치들(150), 및 복수의 버스 바들(160)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 모빌리티 등에 장착되는 배터리 시스템의 최종 형태이다. 1 to 3, the
하우징(110)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)이 실장되기 위한 공간을 제공할 수 있다. 하우징(110)은 바닥 판(110B) 및 복수의 측벽들(110W)을 포함할 수 있다. The
하우징(110)의 바닥 판(110B)에 실질적으로 평행한 두 방향을 X 방향 및 Y 방향으로 정의하고, 하우징(110)의 바닥 판(110B)에 실질적으로 수직한 방향을 Z 방향으로 정의한다. X 방향, Y 방향 및 Z 방향 각각은 서로 실질적으로 수직할 수 있다. Two directions substantially parallel to the
바닥 판(110B) 상에 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)이 배치될 수 있다. 바닥 판(110B)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)을 지지할 수 있다.A plurality of
복수의 측벽들(110W)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)을 수평적으로 둘러쌀 수 있다. 복수의 측벽들(110W)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)을 보호할 수 있다.The plurality of
복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 모듈리스 타입일 수 있다. 복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)은 모듈 프레임을 포함하지 않을 수 있다.Each of the first plurality of
복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각은 복수의 제1 배터리 셀들(121), 제1 버스 바 플레이트(125)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 복수의 제2 배터리 셀들(131), 및 제2 버스 바 플레이트(135)를 포함할 수 있다. Each of the plurality of
복수의 제1 배터리 셀들(121) 및 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 리튬 이온 배터리, 즉 이차 전지의 기본 단위이다. 복수의 제1 배터리 셀들(121) 및 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 전극 어셈블리, 전해액 및 케이스를 포함한다. 복수의 제1 배터리 셀들(121) 및 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 전극 어셈블리와 전해액의 구성에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류된다. 리튬 이온 폴리머 전지는 전해액의 유출 가능성이 적고 제조가 용이하여 이차 전지 내에서의 점유율을 늘려가고 있다.The plurality of
복수의 제1 배터리 셀들(121) 및 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 파우치 형 배터리 셀 중 어느 하나일 수 있다. 원통형 배터리 셀의 전극 어셈블리는 원통형 금속 캔에 내장된다. 각형 배터리 셀의 전극 어셈블리는 각형 금속 캔에 내장된다. 파우치 형 배터리 셀의 전극 어셈블리는 알루미늄 라미네이트 시트를 포함하는 파우치 케이스에 내장된다.Each of the plurality of
전지케이스에 내장되는 전극 어셈블리는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함한다. 전극 어셈블리는 조립 형태에 따라 젤리-롤 타입 및 스택 타입으로 분류된다. 젤리 롤 타입은 양극, 음극 및 그들 사이에 개재된 분리막을 권취한 것이다. 스택 타입은 순차로 적층된 복수의 양극들, 복수의 음극들 및 그들 사이에 개재된 복수의 분리막들을 포함한다. The electrode assembly built into the battery case includes an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode. Electrode assemblies are classified into jelly-roll type and stack type depending on the assembly type. The jelly roll type is made by winding an anode, a cathode, and a separator sandwiched between them. The stack type includes a plurality of sequentially stacked anodes, a plurality of cathodes, and a plurality of separators interposed between them.
양극은 양극 집전체 및 양극 활물질을 포함할 수 있다. 음극은 음극 집전체 및 음극 활물질을 포함할 수 있다. 양극 집전체의 두께는 약 3 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 범위에 있을 수 있다(Ranges from about 3 ㎛ to about 500 ㎛). 양극 집전체는 최종적으로 제조되는 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않을 수 있고, 높은 도전성을 가질 수 있다. 양극 집전체는, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 및 알루미늄을 포함할 수 있다. 양극 집전체는, 카본, 니켈, 티탄, 은 등에 의해 표면 처리된 스테리인레스 스틸을 포함할 수도 있다. 양극 집전체의 표면은 활물질의 접착력을 높이기 위한 미세 요철 구조를 포함할 수 있다. 양극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질, 발포체, 부직포 등의 형상을 가질 수 있다.The positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material. The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material. The thickness of the positive electrode current collector may range from about 3 ㎛ to about 500 ㎛ (Ranges from about 3 ㎛ to about 500 ㎛). The positive electrode current collector may not cause chemical changes in the secondary battery that is ultimately manufactured and may have high conductivity. The positive electrode current collector may include, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, and aluminum. The positive electrode current collector may include stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. The surface of the positive electrode current collector may include a fine concavo-convex structure to increase the adhesion of the active material. The positive electrode current collector may have a shape such as a film, sheet, foil, net, porous material, foam, or non-woven fabric.
음극 집전체의 두께는 약 3 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 음극 집전체는 최종적으로 제조되는 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않을 수 있고, 높은 도전성을 가질 수 있다. 음극 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 및 알루미늄-카드뮴 합금을 포함할 수 있다. 음극 집전체는 카본, 니켈, 티탄, 은 등에 의해 표면 처리된 스테인레스 스틸을 포함할 수도 있다. 음극 집전체의 표면은 활물질의 접착력을 높이기 위한 미세 요철 구조를 포함할 수 있다. 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질, 발포체, 부직포 등의 형상을 가질 수 있다. The thickness of the negative electrode current collector may range from about 3 μm to about 500 μm. The negative electrode current collector may not cause chemical changes in the secondary battery that is ultimately manufactured and may have high conductivity. The negative electrode current collector may include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, and aluminum-cadmium alloy. The negative electrode current collector may include stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. The surface of the negative electrode current collector may include a fine concave-convex structure to increase the adhesion of the active material. The negative electrode current collector may have a shape such as a film, sheet, foil, net, porous material, foam, or non-woven fabric.
음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소를 포함할 수 있다. 음극 활물질은, 예컨대, LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (여기서, Me은 Mn, Fe, Pb 및 Ge 중 어느 하나이고, Me'은 Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소 및 할로겐 중 어느 하나이며; 0<x≤1 이고; 1≤y≤3 이며; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물을 포함할 수 있다. 음극 활물질은, 예컨대, 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금을 포함할 수 있다. 음극 활물질은, 예컨대, SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 음극 활물질은, 예컨대, 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 포함할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphitic carbon. The negative electrode active material is, for example, Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), LixWO 2 ( 0≤x≤1 ), Sn Any one of Pb and Ge, Me' is one of Al, B, P, Si, a group 1, 2, and 3 element of the periodic table, and halogen; 1≤y≤3; ; 1≤z≤8) and other metal complex oxides. The negative electrode active material is, for example, lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloy; It may contain a tin-based alloy. The negative electrode active material is, for example, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , Bi 2 O 5 , and other metal oxides. Negative active materials include, for example, conductive polymers such as polyacetylene; It may include Li-Co-Ni based materials, etc.
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 셀들(121) 각각은 제1 양극 활물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 제2 양극 활물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 양극 활물질은 제2 양극 활물질과 다를 수 있다. 여기서 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질이다. 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 리튬 전이금속 산화물일 수 있다. According to example embodiments, each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 양극 활물질은 층상 구조를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 양극 활물질은 니켈 및 망간을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 양극 활물질은, 예컨대, 하나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 및 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 하나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 및 Ga 중 어느 하나이고, 0.01≤y≤0.7)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5 이고, 0.1≤b≤0.8 이며, 0.1≤c≤0.8 이고, 0≤d≤0.2 이며, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 이고, M 은 Al, Mg, Cr, Ti, Si 및 Y 중 어느 하나이고, A 은 F, P 및 Cl 중 어느 하나)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.According to example embodiments, the first positive electrode active material may include a layered structure. According to example embodiments, the first positive electrode active material may include nickel and manganese. According to exemplary embodiments, the first positive electrode active material may include, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide substituted with one or more transition metals; Lithium nickel type represented by the formula LiNi 1-y M y O 2 (where M is any one of Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn and Ga, 0.01≤y≤0.7) oxide; Li 1+z Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li 1+zN i 0.4 Mn 0.4 Co 0.2 O 2 , Li 1+z Ni b Mn c Co 1-(b+c+d ) M d O (2-e) A e (where -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b +c+d<1, M is any one of Al, Mg, Cr, Ti, Si and Y, and A is any one of F, P and Cl). It can be included.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 양극 활물질은 올리빈 구조를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 양극 활물질은 철 및 인을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 양극 활물질은 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M은 전이금속으로 보다 구체적으로 Fe, Mn, Co 및 Ni 중 어느 하나이고, M'은 Al, Mg 및 Ti 중 어느 하나이며, X은 F, S 및 N 중 어느 하나이고, -0.5≤x≤+0.5 이며, 0≤y≤0.5 이고, 0≤z≤0.1)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트를 포함할 수 있다.According to example embodiments, the second positive electrode active material may include an olivine structure. According to example embodiments, the second positive electrode active material may include iron and phosphorus. According to exemplary embodiments, the second positive electrode active material has the formula Li 1+x M 1-y M'y PO 4- z Any one, M' is any one of Al, Mg and Ti, X is any one of F, S and N, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 ) may include olivine-based lithium metal phosphate expressed as ).
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 셀들(121) 각각의 에너지 밀도는 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각의 에너지 밀도보다 더 클 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각의 안정성(Safety) 및 안정성(Stability)은 복수의 제1 배터리 셀들(121) 각각의 안전성 및 안정성보다 더 높을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 셀들(121) 각각의 수명은 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각의 수명보다 더 짧을 수 있다.According to example embodiments, the energy density of each of the plurality of
올리빈 구조를 갖는 제2 양극 활물질은 크리스털 형태의 육면체들이 서로 유기적으로 연결된 격자 구조를 갖는바, 제1 양극 활물질에 비해 수명 및 화재 안정성에서 더 우수하다. 반면 제1 양극 활물질은 제2 양극 활물질에 비해 에너지 밀도가 높고, 특히 제2 양극 활물질에 비해 월등한 저온 성능을 갖는다. The second positive electrode active material with an olivine structure has a lattice structure in which crystal-shaped hexahedrons are organically connected to each other, and is superior to the first positive electrode active material in terms of lifespan and fire stability. On the other hand, the first cathode active material has a higher energy density than the second cathode active material, and in particular has superior low-temperature performance compared to the second cathode active material.
복수의 제1 배터리 셀들(121) 각각은 제1 양극 탭 및 제1 음극 탭을 포함할 수 있다. 복수의 제1 배터리 셀들(121) 각각은 외부와의 접속을 위한 제1 양극 리드 및 제1 음극 리드를 더 포함할 수 있다. Each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 셀들(121)은 직렬/및 또는 병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 복수의 제1 배터리 셀들(121)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 다른 예로, 복수의 제1 배터리 셀들(121)은 서로 병렬로 연결될 수도 있다. 다른 예로, 복수의 제1 배터리 셀들(121)이 복수의 그룹으로 나뉘어 각 그룹의 제1 배터리 셀들(121)이 서로 병렬로 연결되고, 상기 복수의 그룹들이 직렬로 연결될 수도 있다. According to example embodiments, the plurality of
직렬 연결된 제1 배터리 셀들(121)의 제1 음극 리드들 각각은 후속하는(Following) 제1 배터리 셀(121)의 제1 양극 리드와 결합될 수 있다. 직렬 연결된 제1 배터리 셀들(121)의 제1 음극 리드들 각각은 후속하는 제1 배터리 셀(121)의 제1 양극 리드와 용접될 수 있다. Each of the first negative leads of the
병렬 연결된 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 제1 양극 리드들은 서로 결합될 수 있고, 병렬 연결된 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 제1 음극 리드들은 서로 결합될 수 있다. 병렬 연결된 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 제1 양극 리드들은 함께 용접될 수 있고, 병렬 연결된 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 제1 음극 리드들은 함께 용접될 수 있다.First anode leads of the plurality of
복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 제2 양극 탭 및 제2 음극 탭을 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 외부와의 접속을 위한 제2 양극 리드 및 제2 음극 리드를 더 포함할 수 있다. Each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 직렬/및 또는 병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 다른 예로, 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 서로 병렬로 연결될 수도 있다. 다른 예로, 복수의 제2 배터리 셀들(131)이 복수의 그룹으로 나뉘어 각 그룹의 제2 배터리 셀들(131)이 서로 병렬로 연결되고, 상기 복수의 그룹들이 직렬로 연결될 수도 있다.According to example embodiments, the plurality of
직렬 연결된 제2 배터리 셀들(131)의 제2 음극 리드들 각각은 후속하는(Following) 제2 배터리 셀(131)의 제2 양극 리드와 결합될 수 있다. 직렬 연결된 제2 배터리 셀들(131)의 제2 음극 리드들 각각은 후속하는 제2 배터리 셀(131)의 제2 양극 리드와 용접될 수 있다. Each of the second negative leads of the
병렬 연결된 복수의 제2 배터리 셀들(131)의 제2 양극 리드들은 서로 결합될 수 있고, 병렬 연결된 복수의 제2 배터리 셀들(131)의 제2 음극 리드들은 서로 결합될 수 있다. 병렬 연결된 복수의 제2 배터리 셀들(131)의 제2 양극 리드들은 함께 용접될 수 있고, 병렬 연결된 복수의 제2 배터리 셀들(131)의 제2 음극 리드들은 함께 용접될 수 있다.Second positive electrode leads of the plurality of
제1 버스 바 플레이트(125)는 제1 양극 단자 및 제1 음극 단자를 포함할 수 있다. 제1 양극 단자 및 제1 음극 단자는 막대 형상(또는, 굽은 부분을 포함하는 막대 형상)을 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 양극 단자는 직렬로 연결된 복수의 제1 배터리 셀들(121) 중 앞선 것(Leading one)의 제1 양극 리드와 연결될 수 있고, 및 제1 음극 단자는 직렬로 연결된 복수의 제1 배터리 셀들(121) 중 마지막 것(Last one)의 제1 음극 리드와 연결될 수 있다.The first
복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각은 하나의 제1 버스 바 플레이트(125)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각의 복수의 제1 배터리 셀들(121)은 제1 버스 바 플레이트(125)에 연결될 수 있고, 일체로서 동작할 수 있다.Each of the plurality of
제2 버스 바 플레이트(135)는 제2 양극 단자 및 제2 음극 단자를 포함할 수 있다. 제2 양극 단자 및 제2 음극 단자는 막대 형상(또는, 굽은 부분을 포함하는 막대 형상)을 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 양극 단자는 직렬로 연결된 복수의 제2 배터리 셀들(131) 중 앞선 것의 제2 양극 리드와 연결될 수 있고, 및 제2 음극 단자는 직렬로 연결된 복수의 제2 배터리 셀들(131) 중 마지막 것의 제2 음극 리드와 연결될 수 있다.The second
복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 하나의 제2 버스 바 플레이트(135)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각의 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 제2 버스 바 플레이트(135)에 연결될 수 있고, 일체로서 동작할 수 있다.Each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각은 복수의 열적 분리기들(Thermal separator)(122)을 더 포함할 수 있다. 복수의 열적 분리기들(122)은 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 사이에 개재될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 배터리 셀들(121) 중 일부는 복수의 열적 분리기들(122)과 접할 수 있다. According to example embodiments, each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122)은 복수의 제1 배터리 셀들(121)을 둘 이상의 그룹들로 나눔으로써, 하나의 그룹에서 발생한 열 폭주 이벤트가 다른 그룹으로 전파되는 것을 지연시키거나 방지할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122)은 복수의 제1 배터리 셀들(121)을 둘 이상의 그룹들로 나누는데 더해, 복수의 제1 배터리 셀들(121)을 측방향으로(즉, X 방향으로) 가압함으로써, 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 스웰링을 방지할 수 있다.According to example embodiments, the plurality of
<열적 장벽 실시예><Thermal barrier example>
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122)은 열적 장벽(Thermal Barrier)일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 높은 용융 온도를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 낮은 열 전도율을 가질 수 있다.According to example embodiments, the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 용융 온도는 약 300℃ 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 용융 온도는 약 600℃ 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 용융 온도는 약 1000℃ 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 용융 온도는 1500℃ 이상일 수 있다.According to example embodiments, the melting temperature of each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 열 전도율은 약 20 W/mK이하일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 열 전도율은 약 1 W/mK 이하일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 열 전도율은 약 0.3 W/mK이하일 수 있다. 상술된 복수의 열적 분리기들(122) 각각의 열 전도율은 상온(약 25℃)에서 측정될 수 있다.According to example embodiments, the thermal conductivity of each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 산화알루미늄(알루미나), 산화마그네슘(마그네시아), 이산화규소(실리카), 질화규소, 탄화규소(카보런덤) 및 규산알루미나와 같은 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 칼슘-실리케이트, 칼슘-마그네슘-실리케이트 및 아라미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은, 예를 들어 실리콘, 아크릴, 버미큘라이트, 흑연 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 어느 하나로 코팅된 유리 섬유를 포함할 수 있다.According to exemplary embodiments, each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 팽창성 물질을 포함할 수도 있다. 여기서 팽창성 물질은 열 노출시에 부피가 증가하는 물질이다. 팽창성 물질은 부피의 팽창으로 인해 보호 대상(예컨대, 복수의 제1 배터리 셀들(121))을 화원(fire source)(예컨대, 열폭주 이벤트가 발생한 배터리 셀들(121))으로부터 격리시킬 수 있다. 팽창성 물질에 의한 소화를 일반적으로 수동 소화라고 하며, 팽창성 물질의 대표적인 예시는 실리콘 및 아크릴이다.According to example embodiments, each of the plurality of
<냉각 부재 실시예><Example of cooling member>
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 셀들(121)의 그룹들을 물리적으로 및 열적으로 분리하는 데 더해, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은, 예컨대, 쿨링 플레이트와 같이, 복수의 제1 배터리 셀들(121)로부터 열을 끌어내거나 흡수하기 위한 유체 순환 시스템을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 물, 글리콜-물 혼합물등과 같은 유체(즉, 냉각제)가 유동하기 위한 채널을 포함할 수 있다.According to example embodiments, in addition to physically and thermally separating the groups of the plurality of
<소화 부재 실시예><Extinguishing member example>
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 열적 분리기들(122) 각각은 복수의 제1 배터리 셀들(131) 중 일부에 열 폭주 이벤트가 발생하는 경우, 화재 억제 물질(fire retarding material) 및 소화 약제(fire extinguishing agent) 중 어느 하나를 방출하도록 구성될 수 있다.According to exemplary embodiments, when a thermal runaway event occurs in some of the plurality of
여기서, 소화 약제란 소화 작용, 즉 바람직하게는 연소 억제 작용을 하고 및/또는 화재 발생을 저지하는 물질이다. 소화 작용은 화재를 저지하는 작용으로서, 이미 발생한 화재의 연속 또는 새로운 화재의 발생을 억제하거나 또는 약화시킬 수 있는 작용을 의미한다. 소화 약제는 화재의 지속에 필요한 화학 반응 물질을 화원으로부터 격리하거나, 발화 또는 화재의 지속에 필요한 화학 반응을 억제하는 물질이다. 소화 약제는 바람직하게 소화 첨가제 및 용매(또는 캐리어 물질)를 포함할 수 있다.Here, the fire extinguishing agent is a substance that has a fire extinguishing effect, that is, preferably has a combustion suppressing effect and/or prevents the occurrence of fire. Fire extinguishing is an action that prevents fire, and refers to an action that can suppress or weaken the continuation of a fire that has already occurred or the occurrence of a new fire. A fire extinguishing agent is a substance that isolates chemical substances necessary for the continuation of a fire from the fire source or inhibits the chemical reactions necessary for ignition or continuation of the fire. The extinguishing agent may preferably include an extinguishing additive and a solvent (or carrier material).
일 예로, 소화 약제는, 이산화 탄소, 질소, 및 아르곤을 포함할 수 있다. 다른 예로, 소화 약제는 플루오르포름, 할로포름, 할로카본, 헵탄플루오르프로판, 브로모트리플루오르메탄, 브로모클로르디플루오르메탄 중 어느 하나를 포함할 수 있다.As an example, extinguishing agents may include carbon dioxide, nitrogen, and argon. As another example, the fire extinguishing agent may include any one of fluoroform, haloform, halocarbon, heptanefluoropropane, bromotrifluoromethane, and bromochlorodifluoromethane.
도 2에서, 4개의 제1 배터리 셀들(121)이 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹들은 복수의 열적 분리기들(122)과 교대로 배열된 것으로 도시되었으나, 이는 예시를 위한 것으로서 어떠한 의미에서도 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 복수의 제1 배터리 셀들(121)은 임의의 개수로 그룹핑될 수 있고, 그룹들 각각이 포함하는 제1 배터리 셀들(121)의 개수는 서로 다를 수도 있다. In FIG. 2, four
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 장치들(120) 각각은 복수의 가압 패드들(132)을 더 포함할 수 있다. 복수의 가압 패드들(132)은 복수의 제2 배터리 셀들(131)의 사이에 개재될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제2 배터리 셀들(131) 중 일부는 복수의 가압 패드들(132)과 접할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 열적 분리기를 포함하지 않을 수 있다.According to example embodiments, each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 가압 패드들(132)은 복수의 제2 배터리 셀들(131)을 측방향으로(즉, X 방향으로) 가압함으로써, 복수의 제2 배터리 셀들(131)의 스웰링을 방지할 수 있다.According to example embodiments, the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 가압 패드들(132)은 우레탄을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 가압 패드들(132) 각각의 용융 온도는 복수의 열적 분리기들(132) 각각의 용융 온도보다 더 낮을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 가압 패드들(132) 각각의 열 전도율은 복수의 열적 분리기들(132) 각각의 열 전도율보다 더 높을 수 있다.According to example embodiments, the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 복수의 열적 분리기들(122)로부터 이격될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 셀들(131) 각각은 복수의 열적 분리기들(122)과 접하지 않을 수 있다.According to example embodiments, each of the plurality of
도 3에서, 4개의 제2 배터리 셀들(131)이 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹들은 복수의 가압 패드들(132)과 교대로 배열된 것으로 도시되었으나, 이는 예시를 위한 것으로서 어떠한 의미에서도 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 복수의 제2 배터리 셀들(131)은 임의의 개수로 그룹핑될 수 있고, 그룹들 각각이 포함하는 제2 배터리 셀들(131)의 개수는 서로 다를 수도 있다. In FIG. 3, four
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각은 제1 버스 바 플레이트(125)를 커버하는 제1 엔드 플레이트를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 제2 버스 바 플레이트(135)를 커버하는 제2 엔드 플레이트를 더 포함할 수 있다.According to example embodiments, each of the plurality of
복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)은 X 방향을 따라서 교대로 배열될 수 있다. 복수의 제1 배터리 장치들(120) 중 이웃한 것들 사이에 복수의 제2 배터리 장치들(130)이 개재될 수 있다. 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)은 Y 방향을 따라서 교대로 배열될 수 있다. 도 1에서, X 방향으로 배치된 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 개수는 셋이고, Y 방향으로 배치된 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 개수는 둘이다. 따라서, 이러한 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 배열은 3 * 2의 배치라고 할 수 있다. The plurality of
당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여 M * N으로 배치된 (여기서, M, N 각각은 2 이상의 정수) 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)에 용이하게 도달할 수 있을 것이다.Those skilled in the art will recognize a plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, X 방향에서, 복수의 제1 배터리 장치들(120) 중 이웃한 둘 사이에 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 대응하는 것이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, X 방향에서, 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 이웃한 둘 사이에 복수의 제1 배터리 장치들(130) 중 대응하는 것이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, Y 방향에서, 복수의 제1 배터리 장치들(120) 중 이웃한 둘 사이에 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 대응하는 것이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, Y 방향에서, 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 이웃한 둘 사이에 복수의 제1 배터리 장치들(130) 중 대응하는 것이 배치될 수 있다.According to example embodiments, in the According to example embodiments, in the According to example embodiments, in the Y direction, a corresponding one of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각은 측벽(110W) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 어느 하나를 대면할 수 있다. 복수의 제1 배터리 장치들(120) 각각은 다른 제1 배터리 장치들(120)을 대면하지 않을 수 있다.According to example embodiments, each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 측벽(110W) 및 복수의 제1 배터리 장치들(120) 중 어느 하나를 대면할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각은 다른 제2 배터리 장치들(130)을 대면하지 않을 수 있다.According to example embodiments, each of the plurality of
측벽들(110W) 중 어느 하나에 복수의 배기 장치들(150)이 결합될 수 있다. 복수의 배기 장치들(150)과 결합된 측벽(110W)은 배기 홀들을 포함할 수 있다. 배기 홀들은 배터리 팩(100) 내부의 가스 및 열을 배출하기 위한 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. A plurality of
복수의 배기 장치들(150)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 적어도 어느 하나가 열 폭주(Thermal Runway) 상태에 있는 경우 배터리 팩(100) 내부의 고온의 가스를 외부로 방출함으로써 열 전파(Thermal Propagation)를 지연시키도록 구성될 수 있다.The plurality of
여기서 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 열폭주는 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 온도 변화가 그 온도 변화를 더욱 가속시키는 상태로서, 통제 불가능한 양성 피드백이다. 열폭주 상태의 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)은 급격한 온도 상승을 나타내며, 다량의 고압 가스 및 연소 잔해를 배출한다.Here, the thermal runaway of the plurality of
센터 빔(141) 및 복수의 크로스 빔들(143)은 하우징(110) 상에 실장되는 요소들을 서로 격리시킬 수 있다. 이에 따라, 센터 빔(141) 및 복수의 크로스 빔들(143)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)을 보호하는 동시에 이들 사이의 원치 않는 단락을 방지할 수 있다.The
센터 빔(141)은 대향하는 한쌍의 측벽들(110W) 사이에서 연장될 수 있다. 센터 빔(141)은 X 방향으로 연장될 수 있다. 센터 빔(141)은 대향하는 한쌍의 측벽들(110W) 중 어느 하나에 접할 수 있다. 센터 빔(141)은 복수의 제1 배터리 장치들(120)을 복수의 제2 배터리 장치들(130)로부터 격리시킬 수 있다. 센터 빔(141)은 복수의 제1 배터리 장치들(120)과 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 사이에 개재될 수 있다.The
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 크로스 빔들(143)은 센터 빔(141)에 수직한 방향(예컨대, Y 방향)으로 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 크로스 빔들(143)은 센터 빔(141)과 측벽들(110W)의 사이에서 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 크로스 빔들(143)은 센터 빔(141) 및 측벽들(110W)에 접할 수 있다. 복수의 크로스 빔들(143)은 복수의 제1 배터리 장치들(120)을 복수의 제2 배터리 장치들(130)로부터 격리시킬 수 있다. 복수의 크로스 빔들(143)은 복수의 제1 배터리 장치들(120)과 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 사이에 개재될 수 있다.According to example embodiments, the plurality of
도 1에 개시된 제1 및 크로스 빔들(141, 133)의 배치 및 이에 따른 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 배치는 비제한적인 예시로서, 어떠한 의미에서도 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여 다양한 배치 및 개수의 제1 내지 크로스 빔들 및 제1 및 제2 배터리 장치들을 포함하는 배터리 팩에 용이하게 도달할 수 있을 것이다.The arrangement of the first and cross
배터리 팩(100)은 전장 부품들을 더 포함할 수 있다. 전장 부품들은 하우징(110) 상에 실장될 수 있다. 전장 부품들은 배기 장치들(150)이 설치되는 측벽(110W)과 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 사이에 배치될 수 있다. 전장 부품들은 배터리 팩을 구동시키기 위해 필요한 임의의 전자 소자를 포함할 수 있다. The
전장 부품들은 예컨대, BMS(Battery Management System)를 포함할 수 있다. BMS는 배터리 팩의 모니터링, 밸런싱 및 제어 등을 수행하도록 구성될 수 있다. 배터리 팩(100)의 모니터링은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 내부의 특정 노드들의 전압 및 전류의 측정 및 배터리 팩(100) 내부의 설정된 위치들의 온도의 측정을 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 상술된 전압, 전류 및 온도를 측정하기 위한 계측기들을 포함할 수 있다.Electrical components may include, for example, a Battery Management System (BMS). The BMS can be configured to monitor, balance, and control the battery pack. Monitoring of the
배터리 팩(100)의 밸런싱은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)의 사이의 편차를 줄이는 동작이다. 배터리 팩(100)의 제어는 과충전, 과방전 및 과전류의 발생을 방지하는 것을 포함한다. 모니터링, 밸런싱 및 제어를 통해 배터리 팩(100)은 최적 조건에서 동작할 수 있으며, 이에 따라 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각의 수명 단축이 방지될 수 있다. Balancing the
전장 부품들은 냉각 장치, PRA(Power Relay Assembly), 안전 플러그 등을 더 포함할 수 있다. 냉각 장치는 냉각 팬을 포함할 수 있다. 냉각 팬은 배터리 팩(100) 내부의 공기를 순환시킴으로써 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 각각의 과열을 방지할 수 있다. PRA는 고전압 배터리의 전력을 외부 부하(예컨대, 모터)로 공급하거나 차단하도록 구성될 수 있다. PRA는 전압 서지 등과 같은 이상 전압이 발생하는 상황에서 외부 부하(예컨대, 모터)로의 전원 공급을 차단함으로써 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130) 및 외부 부하(예컨대, 모터)를 보호할 수 있다.Electrical components may further include a cooling device, Power Relay Assembly (PRA), safety plug, etc. The cooling device may include a cooling fan. The cooling fan may prevent each of the
복수의 버스 바들(160)은 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 복수의 버스 바들(160)은 제1 버스 바 플레이트(125)의 제1 양극 단자 및 제1 음극 단자 및 제2 버스 바 플레이트(135)의 제2 양극 단자 및 제2 음극 단자에 연결될 수 있다.The plurality of
복수의 버스 바들(160) 각각은 복수의 제1 배터리 장치들(120)을 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 인접한 둘과 연결될 수 있다 복수의 버스 바들(160) 각각은 복수의 제1 배터리 장치들(120)을 복수의 제2 배터리 장치들(130) 중 인접한 둘과 전기적으로 연결시키도록 구성될 수 있다. 복수의 버스 바들(160)에 의해 복수의 제1 배터리 장치들(120) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130)은 직렬로 연결될 수 있고, 이에 따라, 배터리 팩(100)은 높은 전압을 외부로 인출할 수 있다. Each of the plurality of
배터리 팩(100)은 하우징(110)에 결합되는 리드 플레이트를 더 포함할 수 있다. 리드 플레이트는 배터리 모듈들(120) 및 전장 부품과 같이 배터리 팩(100) 내부에 실장되는 요소들을 커버할 수 있다. 리드 플레이트는 예컨대 볼트와 같은 기계적인 결합 수단에 의해 배터리 팩(100)에 고정될 수 있다.The
(제2 실시예)(Second Embodiment)
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩(100a)을 설명하기 위한 평면도다.FIG. 4 is a plan view illustrating the
도 4를 참조하면, 배터리 팩(100a)은 하우징(110), 복수의 제1 배터리 장치들(120a), 복수의 제2 배터리 장치들(130a), 센터 빔(141), 복수의 크로스 빔들(143), 복수의 배기 장치들(150), 및 복수의 버스 바들(160)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
하우징(110), 센터 빔(141), 복수의 크로스 빔들(143), 복수의 배기 장치들(150), 및 복수의 버스 바들(160)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.The
복수의 제1 배터리 장치들(120a)은 복수의 제1 배터리 셀들(121, 도 2 참조), 열적 분리기들(122, 도 2 참조) 및 제1 버스바 플레이트(125a)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130a)은 복수의 제2 배터리 셀들(131, 도 3 참조) 및 제1 버스바 플레이트(125a)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130a)은 열적 분리기들을 포함하지 않을 수 있다.The plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120a) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130a)은 크기를 제외하고, 복수의 제1 배터리 장치들(120a) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130a)과 실질적으로 동일하다.According to example embodiments, the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120a) 각각의 수평 면적은 및 복수의 제2 배터리 장치들(130a) 각각의 수평 면적과 다를 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120a) 각각의 수평 면적은 및 복수의 제2 배터리 장치들(130a) 각각의 수평 면적보다 더 작을 수 있다.exemplary According to embodiments, the horizontal area of each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120a) 각각의 수평 면적보다 더 큰 수평 면적을 갖는 복수의 제2 배터리 장치들(130a)을 제공함으로써, 복수의 제1 배터리 장치들(120a) 사이의 격리를 보장할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(100a)의 안전성이 제고될 수 있다.According to example embodiments, by providing a plurality of
(제3 실시예)(Third Embodiment)
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩(100b)을 설명하기 위한 평면도다.FIG. 5 is a plan view illustrating the
도 5를 참조하면, 배터리 팩(100b)은 하우징(110), 복수의 제1 배터리 장치들(120b), 복수의 제2 배터리 장치들(130b), 센터 빔(141), 복수의 크로스 빔들(143), 복수의 배기 장치들(150), 및 복수의 버스 바들(160)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
하우징(110), 센터 빔(141), 복수의 크로스 빔들(143), 복수의 배기 장치들(150), 및 복수의 버스 바들(160)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.The
복수의 제1 배터리 장치들(120b)은 복수의 제1 배터리 셀들(121, 도 2 참조), 열적 분리기들(122, 도 2 참조) 및 제1 버스바 플레이트(125b)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130b)은 복수의 제2 배터리 셀들(131, 도 3 참조) 및 제1 버스바 플레이트(125b)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 배터리 장치들(130b)은 열적 분리기들을 포함하지 않을 수 있다.The plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120b) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130b)은 크기를 제외하고, 복수의 제1 배터리 장치들(120b) 및 복수의 제2 배터리 장치들(130b)과 실질적으로 동일하다.According to example embodiments, the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120b) 각각의 수평 면적은 및 복수의 제2 배터리 장치들(130b) 각각의 수평 면적과 다를 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120b) 각각의 수평 면적은 및 복수의 제2 배터리 장치들(130b) 각각의 수평 면적보다 더 클 수 있다.exemplary According to embodiments, the horizontal area of each of the plurality of
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 제1 배터리 장치들(120b)의 사이에 복수의 제2 배터리 장치들(130b)을 배치시킴으로써 배터리 팩(100b)의 안정성을 제고하는 동시에, 복수의 제2 배터리 장치들(130b) 각각의 수평 면적보다 더 큰 수평 면적을 갖는 복수의 제1 배터리 장치들(120b)을 제공함으로써, 배터리 팩(100b)의 에너지 밀도를 제고할 수 있다.According to exemplary embodiments, the stability of the
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. However, since the configurations described in the drawings or examples described in this specification are only one embodiment of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, at the time of filing this application, various equivalents and It should be understood that variations may exist.
100, 100a, 100b: 배터리 팩,
110: 하우징, 110B: 바닥 플레이트, 110W: 측벽
120, 120a, 120b: 제1 배터리 장치
130, 130a, 130b: 제2 배터리 장치
141, 143: 격벽, 150: 배기 장치, 160: 버스 바100, 100a, 100b: battery pack,
110: housing, 110B: bottom plate, 110W: side wall
120, 120a, 120b: first battery device
130, 130a, 130b: second battery device
141, 143: bulkhead, 150: exhaust device, 160: bus bar
Claims (15)
상기 하우징 상에 실장되고, 상기 복수의 제1 배터리 장치들 사이에 개재된 복수의 제2 배터리 장치들;을 포함하되
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 제1 양극 활물질을 포함하는 복수의 제1 배터리 셀들을 포함하고,
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 제1 양극 활물질과 다른 제2 양극 활물질을 포함하는 복수의 제2 배터리 셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.a plurality of first battery devices mounted on a housing and spaced apart from each other; and
A plurality of second battery devices mounted on the housing and interposed between the plurality of first battery devices.
Each of the plurality of first battery devices includes a plurality of first battery cells including a first positive electrode active material,
A battery pack, wherein each of the plurality of second battery devices includes a plurality of second battery cells containing a second positive electrode active material different from the first positive electrode active material.
상기 제1 양극 활물질은 니켈 및 망간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
A battery pack, wherein the first positive electrode active material includes nickel and manganese.
상기 제2 양극 활물질은 철 및 인을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
A battery pack, wherein the second positive electrode active material contains iron and phosphorus.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각의 면적은 상기 제2 배터리 장치들 각각의 면적과 다른 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 3,
A battery pack, wherein an area of each of the plurality of first battery devices is different from an area of each of the second battery devices.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각의 면적은 상기 제2 배터리 장치들 각각의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 3,
A battery pack, wherein an area of each of the plurality of first battery devices is smaller than an area of each of the second battery devices.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각의 면적은 상기 제2 배터리 장치들 각각의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 3,
A battery pack, wherein an area of each of the plurality of first battery devices is larger than an area of each of the second battery devices.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제1 배터리 셀들 각각과 연결된 제1 양극 단자 및 제1 음극 단자를 포함하는 제1 버스 바 플레이트를 포함하고, 및
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제1 배터리 셀들 각각과 연결된 제2 양극 단자 및 제2 음극 단자를 포함하는 제2 버스 바 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
Each of the plurality of first battery devices includes a first bus bar plate including a first positive terminal and a first negative terminal connected to each of the plurality of first battery cells, and
A battery pack, wherein each of the plurality of second battery devices includes a second bus bar plate including a second anode terminal and a second cathode terminal connected to each of the plurality of first battery cells.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제1 배터리 셀들 사이에 개재된 열적 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
A battery pack, wherein each of the plurality of first battery devices includes a thermal separator interposed between the plurality of first battery cells.
상기 열적 분리기는 세라믹 물질, 코팅된 유리 섬유, 칼슘-실리케이트, 아라미드 및 팽창성 물질 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to clause 8,
A battery pack, wherein the thermal separator includes any one of ceramic material, coated glass fiber, calcium-silicate, aramid, and intumescent material.
상기 열적 분리기는 냉각제가 유동하기 위한 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to clause 8,
The battery pack, wherein the thermal separator includes a channel for the coolant to flow.
상기 열적 분리기는 상기 복수의 제1 배터리 셀들 중 일부가 열폭주 상태에 있을 때, 화재 억제 물질(fire retarding material) 및 소화 약제(fire extinguishing agent) 중 어느 하나를 방출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to clause 8,
The thermal separator is configured to release any one of a fire retarding material and a fire extinguishing agent when some of the plurality of first battery cells are in a thermal runaway state. .
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제2 배터리 셀들 사이에 개재된 가압 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to clause 8,
A battery pack, wherein each of the plurality of second battery devices includes a pressure pad interposed between the plurality of second battery cells.
상기 가압 패드의 열 전도율은 상기 열적 분리기의 열 전도율보다 높고; 및
상기 가압 패드의 용융 온도는 상기 열적 분리기의 용융 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to clause 12,
The thermal conductivity of the pressure pad is higher than that of the thermal separator; and
A battery pack, characterized in that the melting temperature of the pressure pad is lower than the melting temperature of the thermal separator.
상기 복수의 제2 배터리 장치들 각각의 상기 복수의 제2 배터리 셀들 각각은 상기 복수의 제2 배터리 셀들 중 이웃한 것(Neighboring one)과 접하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
A battery pack, wherein each of the plurality of second battery cells of each of the plurality of second battery devices is in contact with a neighboring one of the plurality of second battery cells.
상기 복수의 제1 배터리 장치들 각각은 상기 복수의 제2 배터리 장치들 중 이웃한 것을 사이에 두고 서로 이격된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
A battery pack, wherein each of the plurality of first battery devices is spaced apart from each other with a neighboring one of the plurality of second battery devices in between.
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