WO2020050551A1 - 방열 플레이트가 구비된 이차전지 팩 - Google Patents

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battery pack
heat dissipation
dissipation plate
battery cells
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김재상
양근주
윤석진
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery pack with a heat dissipation plate, and more particularly, to a secondary battery pack with improved cooling efficiency of a plurality of cylindrical battery cells.
  • the secondary battery is highly applicable to various product lines and has electrical characteristics having a high energy density.
  • the secondary battery is applied not only to portable electronic devices, but also to electric vehicles or hybrid vehicles driven by electric driving sources, power storage devices, and the like.
  • Secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency in that they not only generate by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • a secondary battery pack applied to an electric vehicle or the like has a structure in which a plurality of secondary battery packs including a plurality of secondary battery cells are connected to obtain high power.
  • each secondary battery cell is an electrode assembly, and it is possible to repeatedly charge and discharge it by electrochemical reactions between components, including positive and negative electrode current collectors, separators, active materials, and electrolytes.
  • the density of secondary battery cells is very high due to spatial limitations.
  • the heat generation amount of the secondary battery cell is proportional to the square of the current, it is easy to cause a phenomenon that the temperature of the secondary battery cell rapidly increases during high rate discharge.
  • the small secondary battery pack it is important for the small secondary battery pack to easily dissipate heat generated in each secondary battery cell. That is, if heat generated in the charging / discharging process is not effectively removed, heat accumulation may occur. Accordingly, the battery cell exposed to a high-temperature environment in the long term has a problem in that the deterioration phenomenon is promoted, and the life of the secondary battery pack rapidly decreases.
  • an object of the present invention is to provide a secondary battery pack with improved cooling efficiency of a plurality of cylindrical battery cells.
  • a plurality of cylindrical battery cells having electrode terminals formed at both ends;
  • a pack case provided with at least one receiving portion formed therein and an exposed portion perforated from inside to outside to accommodate the plurality of cylindrical battery cells therein;
  • At least one heat dissipation plate is configured in the form of a plate made of a metal material and is located on the exposed portion of the pack case and at least a portion is exposed to the outside through the exposed portion of the pack case;
  • It includes a heat-conducting pad having a solid heat-conductive material and interposed between the plurality of cylindrical battery cells and the heat dissipation plate.
  • the heat transfer pad may include an upper pad formed to surround an upper portion of the plurality of cylindrical battery cells, and a lower pad formed to surround a lower portion of the plurality of cylindrical battery cells.
  • the plurality of cylindrical battery cells may be arranged in one direction spaced apart from each other at a predetermined distance.
  • protruding structures of the bent portions provided in each of the upper pad and the lower pad may be positioned to face each other and partially connected to each other.
  • a convex portion formed in a position corresponding to the protruding structure of the bent portion and convex in the inner direction of the secondary battery pack may be formed.
  • an insertion portion inserted in the inner direction of the secondary battery pack may be formed on the outer surface of the heat transfer pad facing the heat dissipation plate so that the convex portion is inserted.
  • the pack case may include an upper case and a lower case in which the exposed portions are formed.
  • an internal structure may be formed to accommodate and cover the upper portions of the plurality of cylindrical battery cells therein.
  • an internal structure may be formed to receive and cover the lower portion of the plurality of cylindrical battery cells.
  • the heat dissipation plate includes a first heat dissipation plate and a second heat dissipation plate, and an outer peripheral portion of each of the first heat dissipation plate and the second heat dissipation plate is inserted inside the exposed portion of each of the upper case and the lower case.
  • An insertion groove inserted into the inside to be fixed may be formed.
  • support portions protruding outwardly may be formed in each of the upper pad and the lower pad so as to contact the inner surfaces of the first and second heat radiating plates.
  • the outer peripheral portion of the heat dissipation plate may be formed thicker than the central portion of the heat dissipation plate.
  • At least one rib formed extending from one side of the perforated opening to the other side may be formed in the exposed portion.
  • the secondary battery pack may further include a connecting bus bar that is in contact with electrode terminals formed on the plurality of cylindrical battery cells and electrically connects the plurality of cylindrical battery cells.
  • the heat transfer pad may include an extension extending in an outer direction so as to cover a portion where the connection bus bar and the electrode terminals of the plurality of cylindrical battery cells are joined.
  • a recess in which the plurality of cylindrical battery cells are mounted is formed in the accommodating portion of the pack case, and a concave structure having a concave shape to correspond to an external shape of an end in which the electrode terminals of the plurality of cylindrical battery cells are formed A plurality may be formed.
  • the electronic device according to the present invention for achieving the above object may include the secondary battery pack.
  • the power tool according to the present invention for achieving the above object may include the secondary battery pack.
  • the secondary battery pack of the present invention includes a heat dissipation plate and a pack case formed with an exposed portion capable of exposing at least a portion of the heat dissipation plate to the outside, so that heat generated in the cylindrical battery cell is external It can exert an effect that can be effectively released.
  • the heat transfer pad of the thermally conductive material is interposed between the plurality of cylindrical battery cells and the heat dissipation plate, so that heat generated from the plurality of cylindrical battery cells accommodated in the secondary battery pack is passed through the heat transfer pad. It can be effectively transferred to the heat dissipation plate. Accordingly, the cooling effect of the secondary battery pack can be maximized.
  • the protruding structures of the bent portions provided in each of the upper pad and the lower pad of the present invention are positioned to face each other and are formed to be partially connected to each other, so that the heat transfer pad is a plurality of cylindrical battery cells Not only can the contact area surrounding the outer surface be increased, but also the gap between the plurality of cylindrical battery cells can be filled with a heat transfer pad to prevent the overheating of the cylindrical battery cell due to stagnant heat due to the air in the gap. have.
  • the convex portion on the inner surface of the heat dissipation plate it is possible to make the length of the heat transfer path between the heat transfer pad and the heat dissipation plate uniform. That is, among the plurality of cylindrical battery cells, the cylindrical battery cell located at the center is more likely to deteriorate easily because heat accumulation may be generated more than the cylindrical battery cell located at the outer side. Accordingly, by forming the convex portion on the heat dissipation plate of the present invention, it is possible to increase the heat dissipation rate of the cylindrical battery cell located in the center, it is possible to effectively achieve the heat balance between the plurality of cylindrical battery cells. The life of the secondary battery pack can be effectively increased.
  • the heat dissipation plate by inserting and fixing the heat dissipation plate into the insertion groove formed on the inner surface of the exposed portion of the pack case, the heat dissipation plate can be fixed without a separate fixing member. Accordingly, there is an effect of reducing the material cost when manufacturing the secondary battery pack. In addition, in the form in which the heat dissipation plate is inserted into the pack case, the heat dissipation plate is not easily separated even when an external shock is applied to the secondary battery pack, and thus the durability of the secondary battery pack can be greatly improved.
  • the outer peripheral portion formed relatively thicker than the center portion of the heat dissipation plate has a shape inserted in the inside of the pack case, it is possible to exert an effect of reinforcing the rigidity of the pack case.
  • the outer periphery of the heat dissipation plate is configured to support the inside of the pack case, so that deformation of the pack case due to external pressure can be effectively prevented.
  • the heat dissipation plate can increase the heat capacity capable of absorbing heat by the size of the thickened outer periphery.
  • the contact area with the pack case is also increased, and heat generated in the plurality of cylindrical battery cells can be effectively radiated.
  • the present invention by forming at least one rib on the exposed portion of the pack case, it is possible to further strengthen the rigidity of the exposed portion of the pack case, the user is located in the exposed portion of the pack case It is possible to prevent direct contact with the heat dissipation plate. Accordingly, damage to the user of the secondary battery pack, such as being burned during use, can be prevented, thereby increasing the safety of the secondary battery pack.
  • the heat transfer pad is provided with an extended portion extending in an outward direction so as to cover a portion where the connection bus bar and the electrode terminals of the plurality of cylindrical battery cells are joined, thereby connecting a relatively large amount of heat. Heat generated at the junction between the busbar and the electrode terminal can be effectively transferred to the heat dissipation plate through the extension. Accordingly, the cooling effect of the secondary battery pack can be further enhanced.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing various configurations of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view schematically showing some components of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view schematically showing some components of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side view schematically showing some components of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing various configurations of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the secondary battery pack of FIG. 7 taken along line C-C '.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a heat dissipation plate which is a part of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention cut as in FIG. 8.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing some components of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing various configurations of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 100 includes a plurality of cylindrical battery cells 110, a pack case 120, at least one heat dissipation plate 130, and a connecting bus bar 140 ), And a heat transfer pad 150.
  • the cylindrical battery cell 110 may include a cylindrical battery can 118 and an electrode assembly (not shown) accommodated inside the battery can 118.
  • the battery can 118 includes a material having high electrical conductivity.
  • the battery can 118 may include an aluminum or copper material.
  • electrode terminals 111 and 112 may be formed at both ends of the battery can 118 in the left and right directions. Specifically, a first electrode terminal 111 may be formed on one end of a flat circular end of the battery can 118, and a second electrode terminal on the other flat circular end of the other end of the battery can 118. 112 may be formed.
  • the electrode assembly (not shown) may be formed in a structure wound around in a jelly-roll form with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • an anode tab may be attached to the anode (not shown) to be connected to one end of the first electrode terminal 111 of the battery can 118.
  • a negative electrode tab may be attached to the negative electrode (not shown) to be connected to the second electrode terminal 112 of the other end of the battery can 118.
  • the plurality of cylindrical battery cells 110 may be arranged in one direction spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the first electrode terminals 111 and the second electrode terminals 112 of the plurality of cylindrical battery cells 110 are disposed at both ends in the left and right directions. It can be arranged to be located.
  • the plurality of cylindrical battery cells 110 may be arranged spaced apart from each other at a predetermined distance in the front-rear direction.
  • the connecting bus bar 140 may include a connecting portion 140a extending in one direction and a bending portion 140b extending from the connecting portion 140a. Furthermore, an external input / output terminal 142 may be formed at an end portion exposed to the outside of the pack case 120 of the bent portion 140b of the connection bus bar 140. In addition, the shape of the external input / output terminal 142 may be a cylindrical shape protruding outward.
  • connection bus bar 140 may electrically connect the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • connection portion 140a of the connection bus bar 140 may be configured to contact the first electrode terminal 111 or the second electrode terminal 112 formed on the plurality of cylindrical battery cells 110. You can.
  • connection bus bar 140 may be configured to contact the electrode terminals 111 and 112 of the plurality of cylindrical battery cells 110 and electrically connect the electrode terminals 111 and 112.
  • the connecting bus bar 140 may include metal having excellent electrical conductivity.
  • the connecting bus bar 140 may include nickel, gold, aluminum, copper, or a combination of the above metals.
  • connection bus bar 140 the first electrode terminal 111 of one cylindrical battery cell 110 and the second electrode terminal 112 of the other cylindrical battery cell 110 are electrically connected. As far as possible, one end may contact the first electrode terminal 111 of one cylindrical battery cell 110 and the other end may contact the second electrode terminal 112 of the other cylindrical battery cell 110.
  • each of the three connecting bus bars 140, the first electrode terminal 111 of one cylindrical battery cell 110 and the other of the cylindrical battery cell 110 may be configured to be electrically connected.
  • connection bus bar 140 is such that the first electrode terminal 111 of one cylindrical battery cell 110 and the first electrode terminal 111 of the other cylindrical battery cell 110 are electrically connected. , A part of the connection portion 140a is in contact with the first electrode terminal 111 of one cylindrical battery cell 110, and the other portion of the connection portion 140a is the other electrode of the other cylindrical battery cell 110 It may be in contact with the terminal 111.
  • connection bus bar 140 is such that the second electrode terminal 112 of one cylindrical battery cell 110 and the second electrode terminal 112 of the other cylindrical battery cell 110 are electrically connected. , One end may contact the second electrode terminal 112 of one cylindrical battery cell 110 and the other end may contact the second electrode terminal 112 of the other cylindrical battery cell 110.
  • connection bus bar 140 may be positioned to face one end surface or the other end surface on which the first electrode terminal 111 or the second electrode terminal 112 of the cylindrical battery cell 110 is formed.
  • two connecting bus bars 140 may be configured to electrically connect four cylindrical battery cells 110 in series.
  • connection portion 140a of one connection bus bar 140 may be located on one side to face the first electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • the other connecting bus bar 140 may be located on the other side to face the second electrode terminal 112 of the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • the pack case 120 may be configured as an integral type. Alternatively, the pack case 120 may be configured such that two members are coupled. In addition, the pack case 120 may be provided with an accommodating portion 123 in which an empty space for accommodating components such as a cylindrical battery cell 110 is formed. For example, as shown in FIG. 2, four cylindrical battery cells 110 may be formed with a receiving portion 123 having an empty space that can be accommodated inside the pack case 120.
  • a seating table 123a in which the plurality of cylindrical battery cells 110 are mounted may be formed in the receiving portion 123 of the pack case 120.
  • a plurality of concave structures having a concave shape may be formed on the seating table 123a so as to correspond to the outer shape of the end where the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 110 are formed.
  • the pack case 120 may be provided with at least one exposed portion 127 having an opening 01 drilled from the inside to the outside.
  • the exposed portion 127 may be formed by opening on the outside of the pack case 120.
  • the exposed portion 127 when exposed in the F direction, may be formed on each of the upper and lower portions of the pack case 120.
  • the pack case 120 may include an upper case 121 and a lower case 125 in which the exposed portions 127 are formed.
  • the upper case 121 the inner structure may be formed to accommodate and cover the upper portion of the plurality of cylindrical battery cells 110 therein.
  • the lower case 125 may be configured such that the upper surface is combined with the lower surface of the upper case 121.
  • an internal structure may be formed to receive and cover the lower portions of the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • directions such as before, after, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the placed form of the object. However, in this specification, for convenience of description, the directions such as before, after, left, right, up, and down are divided and shown based on when viewed in the F direction.
  • the pack case 120 includes an upper case 121 and a lower case 125.
  • an exposed portion 127 perforated from inside to outside may be formed on the upper portion of the upper case 121.
  • an exposed portion 127 perforated from inside to outside may be formed under the lower case 125.
  • a lower portion of the upper case 121 and an upper portion of the lower case 125 may be combined with each other.
  • the heat dissipation plate 130 may be fixed.
  • the heat dissipation plate 130 may be configured in the form of a metal plate.
  • the metal material may be a metal having excellent thermal conductivity.
  • the metal may be copper, aluminum, copper alloy, or aluminum alloy.
  • the heat dissipation plate 130 may be located on the exposed portion 127 of the pack case 120. That is, the heat dissipation plate 130 may be configured such that at least a portion is exposed to the outside through the exposed portion 127 of the pack case 120.
  • the heat dissipation plate 130 has a rectangular plate shape having a size and shape corresponding to the perforated opening 01 of the exposed portion 127 of the pack case 120.
  • the pack case 120 may include an upper case 121 and a lower case 125.
  • an exposed portion 127 perforated from inside to outside may be formed in each of the upper case 121 and the lower case 125.
  • each of the exposed portion 127 may be positioned such that a portion of each of the first heat dissipation plate 131 and the second heat dissipation plate 135 having a rectangular plate shape is exposed through the opening 01. .
  • the cylindrical The heat generated by the battery cell 110 can be effectively discharged to the outside.
  • FIG 3 is a side view schematically showing some components of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the heat transfer pad 150 may be in a solid state.
  • the heat transfer pad 150 may be one that is cured after the thermally conductive liquid polymer material is processed into a predetermined shape.
  • the heat transfer pad 150 may be configured to be interposed between the plurality of cylindrical battery cells 110 and the heat dissipation plate 130.
  • the heat transfer pad 150 may be configured such that one surface contacts the inner surface of the heat dissipation plate 130.
  • the other surface of the heat transfer pad 150 may be formed to surround a part of the outer surfaces of the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • the heat transfer pad 150, the upper pad 151 formed to surround the upper portion of the plurality of cylindrical battery cells 110, and the lower pad formed to surround the lower portion of the plurality of cylindrical battery cells 110 (155).
  • the upper pad 151 may be formed to be interposed between the first heat dissipation plate 131 and the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • the lower pad 155 may be formed to be interposed between the second heat dissipation plate 135 and the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • each of the upper pad 151 and the lower pad 155 includes a protruding structure P1 protruding in the inner direction of the secondary battery pack 100 so as to be interposed between the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • the secondary battery pack 100 may be provided with a bent portion 153 in which an intrusion structure U1 inserted in an outward direction is formed.
  • the protruding structure P1 may have a shape capable of partially filling a gap between the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • the protruding structure P1 may be formed to have a narrow width in the protruding direction, and the outer surface may have a flat surface.
  • the indented structure U1 of the bent portion 153 formed in each of the upper pad 151 and the lower pad 155 may have an arcuate structure.
  • the upper pad 151 and the lower pad 155 each have three protruding structures P1 and four curved indented structures U1 formed in the bent portion 153. Can be formed in 4 places.
  • the heat transfer pad 150 may include at least a portion of a material having high thermal conductivity.
  • the heat transfer pad 150 may include a polymer resin or a silicone resin and a filler having high thermal conductivity.
  • the polymer resin may be polysiloxane resin, polyamide resin, urethane resin, or epoxy resin.
  • the silicone resin refers to an artificial polymer compound having a main skeleton by siloxane bonds.
  • the upper pad 151 and the lower pad 155 may have a form in which the silicone resin having high thermal conductivity is cured.
  • the heat transfer pad 150 made of a thermally conductive material is interposed between the plurality of cylindrical battery cells 110 and the heat dissipation plate 130, so that the secondary battery pack 100 is inside. Heat generated in the plurality of accommodated cylindrical battery cells 110 can be effectively transferred to the heat dissipation plate 130 through the heat transfer pad 150. Accordingly, the cooling effect of the secondary battery pack 100 can be maximized.
  • FIG. 4 is a side view schematically showing some components of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 100 may include a heat transfer pad 150 of FIG. 3 and a heat transfer pad 150B of a different shape.
  • the heat transfer pad 150B may be provided with a bent portion 153B provided in each of the upper pad 151B and the lower pad 155B.
  • the protruding structures P1 of the bent portions 153B provided in each of the upper pad 151B and the lower pad 155B may be positioned to face each other.
  • the protruding structures P1 formed on each of the upper pad 151B and the lower pad 155B may have a shape in which some portions are connected to each other. That is, the upper pad 151B and the lower pad 155B may be connected to each other to have an integral shape.
  • the heat transfer pad 150B, the protruding structure P1 of the bent portion 153B provided in each of the upper pad 151B and the lower pad 155B is connected to each other. It can be integral.
  • the protruding structures P1 of the bent portions 153B provided in each of the upper pad 151B and the lower pad 155B of the present invention are positioned so as to face each other, and some portions are connected to each other.
  • the contact area surrounding the outer surfaces of the plurality of cylindrical battery cells 110 by the heat transfer pad 150B may be increased.
  • the gap between the plurality of cylindrical battery cells 110 can be filled with the heat transfer pad 150B, thereby preventing partial overheating from occurring due to heat that may be stagnated by the air in the gap. .
  • FIG. 5 is a side view schematically showing some components of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 100 may include a heat dissipation plate 130C of FIG. 3 and a heat dissipation plate 130C of a different shape.
  • a convex portion 134 convex in the inner direction of the secondary battery pack 100 may be formed in the heat dissipation plate 130C.
  • the convex portion 134 may be formed on the inner surface at a position corresponding to the protruding structure P1 of the bent portion 153 of the heat transfer pad 150.
  • an insertion portion 157 inserted in the inner direction of the secondary battery pack 100 is inserted so that the convex portion 134 is inserted. Can be formed.
  • the convex portion 134 may have a shape corresponding to the bent portion 153. That is, the convex portion 134 may have a protruding structure and an embedded structure similar to the bent portion 153.
  • the secondary battery pack may include a first heat dissipation plate 131C and a second heat dissipation plate 135C.
  • three convex portions 134 convex in the inner direction of the secondary battery pack 100 may be formed on the inner surfaces of each of the first heat dissipation plate 131C and the second heat dissipation plate 135C.
  • the convex portion 134 may be formed at a position corresponding to the protruding structure P1 of the bent portion 153 of each of the upper pad 151 and the lower pad 155.
  • the length of the heat transfer path between the heat transfer pad 150 and the heat dissipation plate 130C is uniform. You can make it. That is, among the plurality of cylindrical battery cells 110, since the centrally located cylindrical battery cell 110 may generate more heat accumulation than the cylindrical battery cell 110 positioned relatively outside, it is likely to be easily deteriorated. This can be high.
  • the convex portion 134 on the heat dissipation plate (130C) of the present invention it is possible to reduce the heat transfer distance between the cylindrical battery cell 110 and the heat dissipation plate (130C) located in the center, it is possible to increase the heat dissipation rate have. Accordingly, heat balance between the plurality of cylindrical battery cells 110 can be effectively achieved, and the life of the secondary battery pack 100 can be effectively increased.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing various configurations of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • 7 is a perspective view schematically showing a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the secondary battery pack of FIG. 7 taken along line C-C '.
  • the heat dissipation plate 130 may include a first heat dissipation plate 131 and a second heat dissipation plate 135.
  • an insertion groove 127h inserted therein may be formed inside the exposed portion 127 of each of the upper case 121D and the lower case 125D.
  • the insertion groove (127h), the first heat dissipation plate 131 and the second heat dissipation plate 135, each of the outer periphery may have a size that is inserted to be fixed.
  • the insertion groove 127h may be formed inside the exposed portion 127. Further, the insertion groove 127h may be formed to extend along the inner circumference 127D of the perforated exposed portion 127. Furthermore, as illustrated in FIG. 8, the outer peripheral portions of each of the first heat dissipation plate 131 and the second heat dissipation plate 135 are formed with insertion grooves formed in the upper case 121D and the lower case 125D, respectively. 127h).
  • each of the first heat dissipation plate 131 and the second heat dissipation plate 135 may be formed to be inserted into each of the upper case 121D and the lower case 125D through insert injection molding.
  • the heat dissipation plate 130 is previously placed in a mold, and the molten pack case 120D After injecting a material (for example, a plastic polymer resin), a heat-radiating plate 130 inserted into the pack case 120D may be manufactured by curing.
  • the heat dissipation plate 130 by inserting and fixing the heat dissipation plate 130 in the insertion groove 127h formed on the inner surface of the exposed portion 127 of the pack case 120D, the heat dissipation plate is provided without a separate fixing member. (130) can be fixed, there is an effect of reducing the material cost.
  • the heat dissipation plate 130 is not easily detached from an external impact in the form inserted into the pack case 120D, durability of the secondary battery pack 100 may be greatly improved.
  • the heat transfer pad 150D of FIG. 8 may have a shape and a difference from that of the heat transfer pad 150 of FIG. 2.
  • the heat transfer pad 150D may include an upper pad 151D and a lower pad 155D.
  • a support portion 156D protruding outwardly may be formed in each of the upper pad 151D and the lower pad 155D so as to contact the inner surface of the heat dissipation plate 130.
  • the support part 156D may have a size corresponding to the size of the outer surface of the heat dissipation plate 130 exposed through the opening 01 of the exposed part 127.
  • the heat transfer pad 150D may include an upper pad 151D and a lower pad 155D.
  • a support portion 156D protruding outwardly is formed in each of the upper pad 151D and the lower pad 155D so as to contact the inner surfaces of each of the first heat dissipation plate 131 and the second heat dissipation plate 135.
  • the heat dissipation plate 130 and the heat transfer pad ( 150D) may be configured so that no empty space is formed between the bars, and may not inhibit the cooling efficiency of the secondary battery pack.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a heat dissipation plate which is a part of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8.
  • the outer peripheral portion 133 of the heat dissipation plate 130E may have a thicker thickness in the vertical direction W of the plate than the central portion 137 of the heat dissipation plate 130E. have.
  • the outer peripheral portion 133 of the heat dissipation plate 130E may have a shape inserted into the pack case 120 through the insertion groove 127h2.
  • the heat radiation plate 130E may have a square plate shape as a whole.
  • the thickness of the outer peripheral portion 133 of the heat dissipation plate 130E may be formed to be thicker than 1.2 times to 2 times less than the central portion 137.
  • a step difference due to a thickness difference may be formed between the outer peripheral portion 133 and the central portion 137 of the heat dissipation plate 130E.
  • the outer peripheral portion 133 of the heat dissipation plate 130E may have a thicker plate than the central portion 137.
  • the outer peripheral portion 133 of the heat dissipation plate 130E may have a square frame shape in which the central portion 137 is blocked.
  • the pack case 120 when the outer peripheral portion 133 formed to be thicker than the relatively central portion 137 of the heat dissipation plate 130E has a shape inserted into the pack case 120, the pack case It can exert an effect that can reinforce the rigidity of (120). That is, the outer peripheral portion 133 of the heat dissipation plate 130E is configured to support the inside of the pack case 120, thereby effectively preventing deformation of the pack case 120 due to external pressure.
  • the heat dissipation plate 130E can increase the heat capacity capable of absorbing heat by the size of the thickened outer periphery 133, and also increases the contact area with the pack case 120, the plurality of cylindrical battery cells The heat generated at 110 can be effectively dissipated.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the pack case 120F of FIG. 11 of the present invention may have a different shape from the pack case 120 of FIG. 1.
  • the pack case 120F may include an upper case 121F and a lower case 125F.
  • at least one exposed portion 127F perforated from inside to outside may be provided in the upper case 121F and the lower case 125F of the pack case 120F.
  • the exposed portion 127F may be formed on an upper side or a lower side of the pack case 120F. For example, as shown in FIG. 11, when exposed in the F direction, the exposed portion 127F may be formed in each of the upper case 121F and the lower case 125F of the pack case 120F. have.
  • At least one rib 128r formed by extending from one side of the perforated opening 01 to the other side may be formed in the exposed portion 127F. Furthermore, when the plurality of ribs 128r are formed, the plurality of ribs 128r may be formed spaced apart from each other by a predetermined distance. In addition, the plurality of ribs 128r may be formed with an area of 50% or less of the size of the planar surface of the opening 01 drilled in the exposed portion 127F of FIG. 1.
  • six ribs 128r formed extending from one side of the perforated opening 01 to the other side may be formed in the exposed portion 127F of the pack case 120F.
  • the area occupied by the six ribs 128r may be about 50% of the size of the opening 01 drilled in the exposed portion 127F of FIG. 1.
  • the ribs 128r formed extending from one side of the opening 01 perforated to the other side of the pack case 120F to the other side form at least one pack,
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing some components of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the heat transfer pad 150G of the secondary battery pack 100 includes a cover portion configured to cover the upper portions of the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • An extension portion 151b extending in a horizontal direction from one side of the cover portion 151a may be provided.
  • the extension portion 151b may have a shape extending in an outward direction to cover a portion where the connection bus bar 140 and the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 110 are joined. .
  • the heat transfer pad 150G includes a cover portion 151a and the cover portion configured to cover the upper portions of the plurality of cylindrical battery cells 110.
  • Extension portions 151b extending in a horizontal direction may be formed from each of both side ends in the left and right directions of 151a).
  • the extension portion 151b extends in the outer direction, and is bent again in the lower direction, a portion joined to the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 110 of the connection bus bar 140. It can be configured to cover.
  • the heat transfer pad (150b) extended to By providing an extended portion (151b) extended to, the heat generated at the junction of the connection busbar 140 and the electrode terminal 111 having a relatively large amount of heat is effectively radiated through the heat sink plate (130). Can be delivered to. Accordingly, the cooling effect of the secondary battery pack 100 can be further enhanced.
  • the electronic device (not shown) according to the present invention may include the battery pack.
  • the battery pack may be accommodated in an external case of the electronic device.
  • the electronic device may be a moving means such as an electric bicycle.
  • the power tool according to the present invention may include a secondary battery pack 100.
  • the power tool may be an electronic drill.
  • the secondary battery pack 100 may be configured to be coupled to one side of the power tool.
  • heat transfer pad 151, 155 upper pad, lower pad
  • the present invention relates to a secondary battery pack including a heat radiation plate.
  • the present invention can be used in industries related to electronic devices and power tools equipped with the secondary battery pack.

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Abstract

본 발명은, 복수의 원통형 전지셀들의 냉각 효율성이 향상된 이차전지 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 전극 단자가 양 단부에 형성된 복수의 원통형 전지셀; 상기 원통형 전지셀을 내부에 수용하도록 내부에 형성된 수용부 및 내부에서 외부로 천공된 노출부가 적어도 하나 이상이 구비된 팩 케이스; 금속 재질의 플레이트 형태로 구성되고 상기 팩 케이스의 노출부에 위치되며 적어도 일부분이 상기 팩 케이스의 노출부를 통해 외부로 노출된 적어도 하나 이상의 방열 플레이트; 및 고체 상태의 열전도성 소재를 구비하고 상기 복수의 원통형 전지셀과 상기 방열 플레이트 사이에 개재되는 열전달 패드를 포함한다.

Description

방열 플레이트가 구비된 이차전지 팩
본 발명은 방열 플레이트가 구비된 이차전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 원통형 전지셀들의 냉각 효율성이 향상된 이차전지 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 09월 04일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0105476호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
이차 전지는 다양한 제품군에 적용성이 높고, 높은 에너지 밀도를 가지는 전기적 특성을 가지고 있다. 이러한 이차 전지는 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 전력 저장 장치 등에 적용되고 있다.
이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점 뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 이차전지 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 이차전지 셀들을 포함하는 다수의 이차전지 팩을 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 개개의 이차전지 셀은 전극 조립체로서, 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 이차전지 셀들을 집합시킨 구조의 이차전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
더욱이, 최근 소형 이차전지 팩의 경우에도, 점차 소비자의 요구에 의해 고출력 고용량화가 되고 있다.
그러나, 소형 이차전지 팩 내부에 다수의 이차전지 셀들이 탑재된 경우, 공간적인 제약으로 인해 이차전지 셀들의 밀집도가 매우 높은 편이었다. 특히, 이차전지 셀의 발열량은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 고율 방전 시, 이차전지 셀의 온도가 급격히 상승하는 현상이 발생하기 쉬웠다.
나아가, 소형 이차전지 팩은, 각 이차전지 셀에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 즉, 충방전 과정에서 발생한 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어날 수 있다. 이에 따라, 장기적으로 고온의 환경에 노출된 전지셀은 열화 현상이 촉진되어, 이차전지 팩의 수명이 빠르게 감소하는 문제가 있었다.
따라서, 이차전지 팩의 수명 특성을 높이기 위해 효과적인 냉각 기술이 필요한 상황이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 원통형 전지셀들의 냉각 효율성이 향상된 이차전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,
전극 단자가 양 단부에 형성된 복수의 원통형 전지셀;
상기 복수의 원통형 전지셀을 내부에 수용하도록 내부에 형성된 수용부 및 내부에서 외부로 천공된 노출부가 적어도 하나 이상이 구비된 팩 케이스;
금속 재질의 플레이트 형태로 구성되고 상기 팩 케이스의 노출부에 위치되며 적어도 일부분이 상기 팩 케이스의 노출부를 통해 외부로 노출된 적어도 하나 이상의 방열 플레이트; 및
고체 상태의 열전도성 소재를 구비하고 상기 복수의 원통형 전지셀과 상기 방열 플레이트 사이에 개재되는 열전달 패드를 포함한다.
또한, 상기 열전달 패드는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부를 감싸도록 형성된 상부 패드, 및 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부를 감싸도록 형성된 하부 패드를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 상부 패드 및 상기 하부 패드 각각에는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 사이에 개재되도록 이차전지 팩의 내측 방향으로 돌출된 돌출 구조와 이차전지 팩의 외측 방향으로 내입된 내입 구조가 형성된 굴곡부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 원통형 전지셀은 소정 거리로 서로 이격되어 일 방향으로 배열될 수 있다.
나아가, 상기 상부 패드 및 상기 하부 패드 각각에 구비된 굴곡부의 돌출 구조는, 서로 대면하도록 위치되고 일부위가 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 방열 플레이트의 내측면에는, 상기 굴곡부의 돌출 구조와 대응되는 위치에 형성되고 이차전지 팩의 내측 방향으로 볼록한 볼록부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 열전달 패드의 상기 방열 플레이트와 대면하는 있는 외측면에는 상기 볼록부가 삽입되도록 이차전지 팩의 내측 방향으로 내입된 삽입부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 팩 케이스는, 각각에 상기 노출부가 형성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비할 수 있다.
나아가, 상기 상부 케이스는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부를 내부에 수용하여 커버할 수 있도록 내부 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스는, 상면이 상기 상부 케이스의 하면과 결합되며, 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부를 수용하여 커버할 수 있도록 내부 구조가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 방열 플레이트는, 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트를 구비하고, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 각각의 노출부 내측에는, 상기 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트 각각의 외주변부가 삽입 고정되도록 내부로 내입된 삽입홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 상부 패드 및 상기 하부 패드 각각에는, 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트 각각의 내측면과 접촉하도록 외측 방향으로 돌출된 지지부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 플레이트의 외주변부는, 상기 방열 플레이트의 중심부 보다 플레이트의 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 노출부에는, 천공된 개구의 일측에서 타측으로 연장되어 형성된 리브가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 팩은, 상기 복수의 원통형 전지셀에 형성된 전극 단자에 접촉되어 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하는 연결 버스바를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 열전달 패드는, 상기 연결 버스바와 상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자가 접합된 부위를 덮도록 외측 방향으로 연장된 연장부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 팩 케이스의 수용부에는, 상기 복수의 원통형 전지셀이 탑재되는 안착대가 형성되고, 상기 안착대에는 상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자가 형성된 단부의 외형과 대응되도록 오목한 형상의 오목 구조가 복수개 형성될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 이차전지 팩을 포함할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 공구는, 상기 이차전지 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 이차전지 팩은, 방열 플레이트 및 이러한 방열 플레이트의 적어도 일부를 외부로 노출시킬 수 있는 노출부가 형성된 팩 케이스를 구비함으로써, 원통형 전지셀에서 생성된 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 열전도성 재질의 열전달 패드가 복수의 원통형 전지셀 및 방열 플레이트 사이에 개재됨으로써, 이차전지 팩 내부에 수용된 복수의 원통형 전지셀에서 발생된 열이 열전달 패드를 통해 효과적으로 방열 플레이트로 전달될 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩의 냉각 효과를 극대화할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 본 발명의 상부 패드 및 하부 패드 각각에 구비된 굴곡부의 돌출 구조가 서로 대면하도록 위치되고 일부위가 서로 연결되도록 형성됨으로써, 열전달 패드가 복수의 원통형 전지셀 외면을 감싸는 접촉 면적을 보다 늘릴 수 있을 뿐 만 아니라, 복수의 원통형 전지셀 사이의 간극을 열전달 패드로 메꿀 수가 있어, 간극의 공기로 인해 정체된 열에 의해 원통형 전지셀이 과열되는 현상을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 방열 플레이트의 내측면에 볼록부를 형성시킴으로써, 열전달 패드와 방열 플레이트 간의 열 전달 경로의 길이를 균일하게 만들 수 있다. 즉, 복수의 원통형 전지셀 중, 중앙에 위치한 원통형 전지셀은, 상대적으로 외측부에 위치한 원통형 전지셀 보다 열축적이 더 많이 발생될 수 있으므로, 쉽게 열화될 가능성이 높다. 이에 따라, 본 발명의 방열 플레이트에 볼록부를 형성시킴으로써, 중앙에 위치한 원통형 전지셀의 방열 속도를 높일 수 있어, 복수의 원통형 전지셀 간의 열 균형을 효과적으로 이룰 수 있다. 이차전지 팩의 수명을 효과적으로 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 방열 플레이트를 팩 케이스의 노출부 내면에 형성된 삽입홈에 삽입 고정함으로써, 별도의 고정 부재 없이도, 방열 플레이트를 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩의 제조시 재료비 절감의 효과가 있다. 그리고, 방열 플레이트가 팩 케이스에 삽입된 형태는, 이차전지 팩에 외부 충격이 가해져도 방열 플레이트가 쉽게 분리되지 않아, 이차전지 팩의 내구성이 크게 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 상대적으로 방열 플레이트의 중심부 보다 두껍게 형성된 외주변부가 팩 케이스의 내부에 삽입된 형태를 가질 경우, 팩 케이스의 강성을 보강할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 방열 플레이트의 외주변부는, 팩 케이스의 내부를 지지하도록 구성됨으로써, 외부 압력으로 인해 팩 케이스의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다. 나아가, 방열 플레이트는, 두꺼워진 외주변부의 크기만큼 열을 흡수할 수 있는 열용량을 늘릴 수 있다. 또한, 팩 케이스와의 접촉 면적 또한 늘어나, 복수의 원통형 전지셀에서 발생된 열을 효과적으로 방열 시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 팩 케이스의 노출부에 리브가 적어도 하나 이상이 형성됨으로써, 팩 케이스의 노출부의 강성을 보다 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 팩 케이스의 노출부에 위치된 방열 플레이트에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩의 사용자가 사용 중에 화상을 입는 등의 피해를 방지할 수 있어, 이차전지 팩의 안전성을 높일 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 열전달 패드는, 연결 버스바와 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자가 접합된 부위를 덮도록 외측 방향으로 연장된 연장부를 구비함으로써, 상대적으로 발열량이 많은 연결 버스바와 전극 단자의 접합 부위에서 발생한 열을 연장부를 통해 효과적으로 방열 플레이트로 전달할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩의 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 여러 구성을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 여러 구성을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은, 도 7의 이차전지 팩을 C-C' 선을 따라 절단하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성인 방열 플레이트를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 도 8에서와 같이 절단하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대해 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
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 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 여러 구성을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지 팩(100)은, 복수의 원통형 전지셀(110), 팩 케이스(120), 적어도 하나 이상의 방열 플레이트(130), 연결 버스바(140), 및 열전달 패드(150)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(110)은, 원통형 전지캔(118), 및 상기 전지캔(118)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전지캔(118)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(118)은 알루미늄 또는 구리 소재를 포함할 수 있다.
또한, F 방향으로 바라볼 때, 상기 전지캔(118)의 좌우 방향의 양 단부에 전극 단자(111, 112)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(118)의 일단의 평평한 원형의 일단면에는 제1 전극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(118)의 타단의 평평한 원형의 타단면에는 제2 전극 단자(112)가 형성될 수 있다.
더욱이, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 전지캔(118)의 일단의 제1 전극 단자(111)에 접속될 수 있다. 나아가, 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(118)의 타단의 제2 전극 단자(112)에 접속될 수 있다.
나아가, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은, 소정 거리로 서로 이격되어 일 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, F 방향으로 바라볼 때, 복수의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111) 및 제2 전극 단자(112)가 좌우 방향으로 양 단부에 위치하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)은, 전후 방향으로 소정 거리로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결 버스바(140)는, 일방향으로 길게 연장된 접속부(140a) 및 상기 접속부(140a)로부터 절곡 연장된 절곡부(140b)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 연결 버스바(140)의 절곡부(140b)의 팩 케이스(120) 외부로 노출된 단부에는 외부 입출력 단자(142)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 외부 입출력 단자(142)의 형태는 외부 방향으로 돌출된 원기둥 형태일 수 있다.
나아가, 상기 연결 버스바(140)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 이를 위해, 상기 연결 버스바(140)의 접속부(140a)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)에 형성된 제1 전극 단자(111) 또는 제2 전극 단자(112)에 접촉되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 연결 버스바(140)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 전극 단자(111, 112)에 접촉되어 상기 전극 단자(111, 112) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 연결 버스바(140)는, 전기 전도성이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 연결 버스바(140)는, 니켈, 금, 알루미늄, 구리, 또는 상기한 금속들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연결 버스바(140)는, 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)와 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)가 전기적으로 연결되도록, 일단이 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)에 접촉되고, 타단이 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)에 접촉될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 연결 버스바(140) 각각이, 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)와 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 연결 버스바(140)는, 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)와 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)가 전기적으로 연결되도록, 접속부(140a)의 일부위가 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)에 접촉되고, 접속부(140a)의 타부위가 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)에 접촉될 수 있다.
더욱이, 상기 연결 버스바(140)는, 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)와 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)가 전기적으로 연결되도록, 일단이 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)에 접촉되고, 타단이 다른 하나의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)에 접촉될 수 있다.
나아가, 상기 연결 버스바(140)는 상기 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111) 또는 제2 전극 단자(112)가 형성된 일단면 또는 타단면과 대면하도록 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 연결 버스바(140)가 4개의 원통형 전지셀(110)을 전기적으로 직렬 연결하도록 구성될 수 있다. 또한, 하나의 연결 버스바(140)의 접속부(140a)는, 복수의 원통형 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)와 대면하도록 일측에 위치할 수 있다. 다른 하나의 연결 버스바(140)는, 복수의 원통형 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)와 대면하도록 타측에 위치될 수 있다.
한편, 상기 팩 케이스(120)는, 일체형으로 구성될 수 있다. 또는, 상기 팩 케이스(120)는, 2개의 부재가 결합되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 팩 케이스(120) 내부에는 원통형 전지셀(110) 등의 구성들을 수용할 수 있는 빈 공간이 형성된 수용부(123)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 원통형 전지셀(110)들이 상기 팩 케이스(120) 내부에 수용될 수 있는 빈 공간을 가진 수용부(123)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 팩 케이스(120)의 수용부(123)에는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)이 상부에 탑재되는 안착대(123a)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 안착대(123a)에는 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 전극 단자(111)가 형성된 단부의 외형과 대응되도록 오목한 형상의 오목 구조가 복수개 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 케이스(120)의 수용부(123)에 오목 구조가 복수개 형성된 안착대(123a)를 형성시킴으로써, 복수의 원통형 전지셀(110)의 외부 충격으로 인한 유동을 방지할 수 있어, 잦은 유동으로 인한 연결 버스바(140)와의 접촉 불량 내지 접합 해제가 발생되는 현상을 줄일 수 있다.
더욱이, 상기 팩 케이스(120)는, 내부에서 외부로 천공된 개구(01)가 형성된 노출부(127)가 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 노출부(127)는, 상기 팩 케이스(120)의 외측에 개구 되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 노출부(127)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 팩 케이스(120)의 상부 및 하부 각각에 형성될 수 있다.
나아가, 다시 도 2를 참조하면, 상기 팩 케이스(120)는, 각각에 상기 노출부(127)가 형성된 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 상부 케이스(121)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 상부를 내부에 수용하여 커버할 수 있도록 내부 구조가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 하부 케이스(125)는, 상면이 상기 상부 케이스(121)의 하면과 결합되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부를 수용하여 커버할 수 있도록 내부 구조가 형성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 팩 케이스(120)는, 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125)를 구비하고 있다. 또한, 상기 상부 케이스(121)의 상부에는 내부에서 외부로 천공된 노출부(127)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 하부 케이스(125)의 하부에는 내부에서 외부로 천공된 노출부(127)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 상부 케이스(121)의 하부와 상기 하부 케이스(125)의 상부가 서로 결합되어 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 팩 케이스(120)에는, 방열 플레이트(130)가 고정 위치될 수 있다. 구체적으로, 상기 방열 플레이트(130)는, 금속 재질의 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 금속 재질은, 열 전도성이 우수한 금속일 수 있다. 예를 들면, 상기 금속은, 구리, 알루미늄, 구리 합금, 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
또한, 상기 방열 플레이트(130)는, 상기 팩 케이스(120)의 노출부(127)에 위치될 수 있다. 즉, 상기 방열 플레이트(130)는, 적어도 일부분이 상기 팩 케이스(120)의 노출부(127)를 통해 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 방열 플레이트(130)는, 상기 팩 케이스(120)의 노출부(127)의 천공된 개구(01)와 대응되는 크기와 모양인 직사각형 플레이트 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 팩 케이스(120)는, 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125) 각각에는 내부에서 외부로 천공된 노출부(127)가 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 노출부(127)에는 개구(01)를 통해 직사각형 플레이트 형상의 제1 방열 플레이트(131) 및 제2 방열 플레이트(135) 각각이 일부위가 외부로 노출될 수 있도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 방열 플레이트(130) 및 상기 방열 플레이트(130)의 적어도 일부를 외부로 노출시킬 수 있는 팩 케이스(120)의 노출부(127)를 구비함으로써, 상기 원통형 전지셀(110)에서 생성된 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측면도이다.
다시 도 2와 함께 도 3을 참조하면, 상기 열전달 패드(150)는, 고체 상태일 수 있다. 예를 들면, 상기 열전달 패드(150)는, 열전도성의 액체상의 고분자 소재가 소정의 형상으로 가공된 후, 경화 시킨 것일 수 있다. 그리고, 상기 열전달 패드(150)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)과 상기 방열 플레이트(130) 사이에 개재되도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 열전달 패드(150)는, 일면이 상기 방열 플레이트(130)의 내측면과 접하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 열전달 패드(150)의 타면은, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 외면의 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 열전달 패드(150)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 상부를 감싸도록 형성된 상부 패드(151), 및 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 하부를 감싸도록 형성된 하부 패드(155)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 패드(151)는, 제1 방열 플레이트(131)와 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이에 개재되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하부 패드(155)는, 제2 방열 플레이트(135)와 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이에 개재되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 패드(151) 및 상기 하부 패드(155) 각각에는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 사이에 개재되도록 이차전지 팩(100)의 내측 방향으로 돌출된 돌출 구조(P1)와 이차전지 팩(100)의 외측 방향으로 내입된 내입 구조(U1)가 형성된 굴곡부(153)가 구비될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 돌출 구조(P1)는 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이의 빈틈의 공간을 일부 채울 수 있는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 돌출 구조(P1)는, 돌출된 방향으로 폭이 좁아지도록 형성될 수 있고, 외측면이 평면을 가질 수 있다.
그리고, 상기 상부 패드(151) 및 상기 하부 패드(155) 각각에 형성된 상기 굴곡부(153)의 내입 구조(U1)는, 아치형의 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 패드(151) 및 상기 하부 패드(155) 각각에는 3개의 돌출 구조(P1) 및 4개의 아치형의 내입 구조(U1)가 형성된 굴곡부(153)가 4군데 형성될 수 있다.
또한, 상기 열전달 패드(150)는, 열전도성이 높은 소재를 적어도 일부 포함할 수 있다. 여기서, 상기 열전달 패드(150)는, 열전도성이 높은 고분자 수지 또는 실리콘계 수지 및 필러를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 수지는, 폴리 실록산 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 또는 에폭시계 수지일 수 있다. 더욱이, 상기 실리콘계 수지는, 실록산 결합에 의한 주요 골격을 가진 인공 고분자 화합물을 의미한다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 패드(151) 및 상기 하부 패드(155)는, 상기 열전도성이 높은 실리콘계 수지가 경화된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전도성 재질의 상기 열전달 패드(150)가 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 및 상기 방열 플레이트(130) 사이에 개재됨으로써, 이차전지 팩(100) 내부에 수용된 복수의 원통형 전지셀(110)에서 발생된 열이 상기 열전달 패드(150)를 통해 효과적으로 방열 플레이트(130)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩(100)의 냉각 효과를 극대화할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩(100)은, 도 3의 열전달 패드(150)와 다른 형상의 열전달 패드(150B)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 열전달 패드(150B)는, 상기 상부 패드(151B) 및 상기 하부 패드(155B) 각각에 구비된 굴곡부(153B)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 상부 패드(151B) 및 상기 하부 패드(155B) 각각에 구비된 굴곡부(153B)의 돌출 구조(P1)는 서로 대면하도록 위치될 수 있다. 또한, 상기 상부 패드(151B) 및 상기 하부 패드(155B) 각각에 형성된 돌출 구조(P1)는 일부위가 서로 접촉 연결된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 상부 패드(151B) 및 하부 패드(155B)가 서로 연결되어 일체형 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열전달 패드(150B)는, 상기 상부 패드(151B) 및 상기 하부 패드(155B) 각각에 구비된 굴곡부(153B)의 돌출 구조(P1)가 서로 연결된 일체형일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 상부 패드(151B) 및 상기 하부 패드(155B) 각각에 구비된 굴곡부(153B)의 돌출 구조(P1)가 서로 대면하도록 위치되고 일부위가 서로 연결되도록 형성됨으로써, 상기 열전달 패드(150B)가 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 외면을 감싸는 접촉 면적을 보다 늘릴 수 있다. 이 뿐만 아니라, 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 사이의 간극을 상기 열전달 패드(150B)로 메꿀 수가 있어, 간극의 공기에 의해 정체될 수 있는 열로 인해 부분 과열 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩(100)은, 도 3의 방열 플레이트(130C)와 다른 형상의 방열 플레이트(130C)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 방열 플레이트(130C)는, 이차전지 팩(100)의 내측 방향으로 볼록한 볼록부(134)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 볼록부(134)는, 내측면에 상기 열전달 패드(150)의 굴곡부(153)의 돌출 구조(P1)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 열전달 패드(150)의 상기 방열 플레이트(130C)와 대면하고 있는 외측면에는, 상기 볼록부(134)가 삽입되도록 이차전지 팩(100)의 내측 방향으로 내입된 삽입부(157)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 볼록부(134)는 굴곡부(153)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 볼록부(134)는 굴곡부(153)와 유사한 형태의 돌출된 구조 및 내입된 구조를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 팩은, 제1 방열 플레이트(131C) 및 제2 방열 플레이트(135C)가 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 방열 플레이트(131C) 및 제2 방열 플레이트(135C) 각각의 내측면에는, 이차전지 팩(100)의 내측 방향으로 볼록한 볼록부(134)가 3개 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 볼록부(134)는 상기 상부 패드(151) 및 상기 하부 패드(155) 각각의 굴곡부(153)의 돌출 구조(P1)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 방열 플레이트(130C)의 내측면에 볼록부(134)를 형성시킴으로써, 상기 열전달 패드(150)와 상기 방열 플레이트(130C) 간의 열 전달 경로의 길이를 균일하게 만들 수 있다. 즉, 상기 복수의 원통형 전지셀(110) 중, 중앙에 위치한 원통형 전지셀(110)은, 상대적으로 외측부에 위치한 원통형 전지셀(110) 보다 열축적이 더 많이 발생될 수 있으므로, 쉽게 열화될 가능성이 높을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 방열 플레이트(130C)에 볼록부(134)를 형성시킴으로써, 중앙에 위치한 원통형 전지셀(110)과 상기 방열 플레이트(130C) 간의 열전달 거리를 줄일 수 있어, 방열 속도를 높일 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(110) 간의 열 균형을 효과적으로 이룰 수 있고, 이차전지 팩(100)의 수명을 효과적으로 늘릴 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 여러 구성을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다. 도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 8은, 도 7의 이차전지 팩을 C-C' 선을 따라 절단하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 방열 플레이트(130)는, 제1 방열 플레이트(131) 및 제2 방열 플레이트(135)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 상부 케이스(121D) 및 상기 하부 케이스(125D) 각각의 노출부(127) 내측에는, 내부로 내입된 삽입홈(127h)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 삽입홈(127h)은, 상기 제1 방열 플레이트(131) 및 제2 방열 플레이트(135) 각각의 외주변부가 삽입 고정되도록 내입된 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(127h)은, 상기 노출부(127)의 내측에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 삽입홈(127h)은, 천공된 노출부(127)의 내측 둘레(127D)를 따라 연장되어 형성될 수 있다. 나아가, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방열 플레이트(131) 및 제2 방열 플레이트(135) 각각의 외주변부가 상기 상부 케이스(121D) 및 상기 하부 케이스(125D) 각각에 형성된 삽입홈(127h)에 삽입될 수 있다.
이때, 상기 제1 방열 플레이트(131) 및 제2 방열 플레이트(135) 각각은 인서트 사출 성형을 통해 상부 케이스(121D) 및 하부 케이스(125D) 각각의 내부에 삽입되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 팩 케이스(120D)의 상부 케이스(121D) 및 하부 케이스(125D)를 주조를 통해 제조할 경우, 금형에 미리 방열 플레이트(130)를 배치하고, 용융된 팩 케이스(120D)의 재료(예: 플라스틱 고분자 수지)를 주입한 뒤, 경화 시키는 방식으로 팩 케이스(120D)에 삽입된 방열 플레이트(130)를 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 방열 플레이트(130)를 팩 케이스(120D)의 노출부(127) 내면에 형성된 삽입홈(127h)에 삽입 고정함으로써, 별도의 고정 부재 없이도, 상기 방열 플레이트(130)를 고정시킬 수 있어, 재료비 절감의 효과가 있다. 그리고, 상기 방열 플레이트(130)가 상기 팩 케이스(120D)에 삽입된 형태로 외부 충격에도 쉽게 분리되지 않아, 이차전지 팩(100)의 내구성이 크게 향상될 수 있다.
또한, 도 8의 열전달 패드(150D)는, 도 2의 열전달 패드(150)의 형상과 차이를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 열전달 패드(150D)는, 상부 패드(151D) 및 하부 패드(155D)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 상부 패드(151D) 및 하부 패드(155D) 각각에는, 상기 방열 플레이트(130)의 내측면과 접촉하도록 외측 방향으로 돌출된 지지부(156D)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 지지부(156D)는, 상기 노출부(127)의 개구(01)를 통해 노출된 방열 플레이트(130)의 외측면의 크기와 대응되는 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 열전달 패드(150D)는, 상부 패드(151D) 및 하부 패드(155D)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 상부 패드(151D) 및 하부 패드(155D) 각각에는, 제1 방열 플레이트(131) 및 제2 방열 플레이트(135) 각각의 내측면과 접촉하도록 외측 방향으로 돌출된 지지부(156D)가 형성될 수 있다
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 열전달 패드(150D)에 방열 플레이트(130)의 내측면과 접촉하도록 구성된 지지부(156D)를 형성시킴으로써, 상기 방열 플레이트(130)와 상기 열전달 패드(150D) 사이에 빈공간이 형성되지 않도록 구성될 수 있는 바, 이차전지 팩의 냉각 효율을 저해하지 않을 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성인 방열 플레이트를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 도 8에서와 같이 절단하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)는, 상기 방열 플레이트(130E)의 중심부(137) 보다 플레이트의 상하 방향(W)의 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)는 삽입홈(127h2)을 통해 상기 팩 케이스(120)의 내부에 삽입된 형태를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 방열 플레이트(130E)는 전체적으로 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)의 두께는 중심부(137) 보다 1.2배 내지 2배 이하로 두껍게 형성될 수 있다. 나아가, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)와 중심부(137) 사이에는 두께 차로 인한 단차가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)는, 중심부(137) 보다 플레이트의 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)는, 중심부(137)가 막힌 사각 프레임 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 방열 플레이트(130E)의 상대적으로 중심부(137) 보다 두껍게 형성된 외주변부(133)가 상기 팩 케이스(120)의 내부에 삽입된 형태를 가질 경우, 팩 케이스(120)의 강성을 보강할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 상기 방열 플레이트(130E)의 외주변부(133)는, 상기 팩 케이스(120)의 내부를 지지하도록 구성됨으로써, 외부 압력으로 인해 팩 케이스(120)의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
나아가, 상기 방열 플레이트(130E)는, 두꺼워진 외주변부(133)의 크기만큼 열을 흡수할 수 있는 열용량을 늘릴 수 있고, 또한 팩 케이스(120)와의 접촉 면적 또한 늘어나, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)에서 발생된 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대해 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 도 11의 팩 케이스(120F)는, 도 1의 팩 케이스(120)와 다른 형태를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 팩 케이스(120F)는, 상부 케이스(121F) 및 하부 케이스(125F)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 팩 케이스(120F)의 상부 케이스(121F) 및 하부 케이스(125F)에는, 내부에서 외부로 천공된 노출부(127F)가 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 노출부(127F)는, 상기 팩 케이스(120F)의 상측 또는 하측에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 11에서 도시된 바와 같이, 상기 노출부(127F)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 팩 케이스(120F)의 상부 케이스(121F) 및 하부 케이스(125F) 각각에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 노출부(127F)에는 천공된 개구(01)의 일측에서 타측으로 연장되어 형성된 리브(128r)가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 나아가, 상기 복수의 리브(128r)가 형성될 경우, 상기 복수의 리브(128r)는 서로 소정 거리로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 도 1의 노출부(127F)에 천공된 개구(01)의 평면상의 크기의 50% 이하의 넓이로 상기 복수의 리브(128r)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 팩 케이스(120F)의 노출부(127F)에는 천공된 개구(01)의 일측에서 타측으로 연장되어 형성된 리브(128r)가 6개 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 6개의 리브(128r)가 차지하는 면적은, 상기 도 1의 노출부(127F)에 천공된 개구(01)의 크기의 50% 정도일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 케이스(120F)의 노출부(127F)에 천공된 개구(01)의 일측에서 타측으로 연장되어 형성된 리브(128r)가 적어도 하나 이상을 형성시킴으로써, 팩 케이스(120F)의 강성을 보다 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 상기 팩 케이스(120F)의 노출부(127F)에 위치된 방열 플레이트(130)에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩(100)의 사용자가 사용 중에 화상을 입는 등의 피해를 방지할 수 있어, 이차전지 팩(100)의 안전성을 높일 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2와 함께 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩(100)의 열전달 패드(150G)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 상부를 덮도록 구성된 커버부(151a) 및 상기 커버부(151a)의 일측으로부터 수평 방향으로 연장된 연장부(151b)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 연장부(151b)는, 상기 연결 버스바(140)와 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 전극 단자(111)가 접합된 부위를 덮도록 외측 방향으로 연장된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 다른 일 실시예에 따른 열전달 패드(150G)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 상부를 덮도록 구성된 커버부(151a) 및 상기 커버부(151a)의 좌우 방향의 양측단 각각으로부터 수평 방향으로 연장된 연장부(151b)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 연장부(151b)는, 외측 방향으로 연장되며, 다시 하부 방향으로 절곡되어, 상기 연결 버스바(140)의 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 전극 단자(111)와 접합된 부위를 덮도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 열전달 패드(150G)는, 상기 연결 버스바(140)와 상기 복수의 원통형 전지셀(110)의 전극 단자(111)가 접합된 부위를 덮도록 외측 방향으로 연장된 연장부(151b)를 구비함으로써, 상대적으로 발열량이 많은 연결 버스바(140)와 전극 단자(111)의 접합 부위에서 발생한 열을 상기 연장부(151b)를 통해 효과적으로 방열 플레이트(130)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩(100)의 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리 팩은, 상기 전자 디바이스의 외장 케이스 내부에 수용될 수 있다. 또한, 상기 전자 디바이스는, 전기 자전거와 같은 이동 수단일 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전동 공구는, 이차전지 팩(100)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전동 공구는, 전자 드릴일 수 있다. 또한, 상기 이차전지 팩(100)은, 상기 전동 공구에 일측에 결합되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
100: 이차전지 팩 110: 원통형 전지셀
111, 112: 전극 단자 120: 팩 케이스
121, 125: 상부 케이스, 하부 케이스 153: 굴곡부
123: 수용부 127: 노출부
130: 방열 플레이트 140: 연결 버스바
150: 열전달 패드 151, 155: 상부 패드, 하부 패드
134: 볼록부 157: 삽입부
127h: 삽입홈 128r: 리브
151a, 151b: 커버부, 연장부
본 발명은 방열 플레이트를 포함하는 이차전지 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 이차전지 팩이 구비된 전자 디바이스 및 전동 공구와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 전극 단자가 양 단부에 형성된 복수의 원통형 전지셀;
    상기 복수의 원통형 전지셀을 내부에 수용하도록 내부에 형성된 수용부 및 내부에서 외부로 천공된 노출부가 적어도 하나 이상이 구비된 팩 케이스;
    금속 재질의 플레이트 형태로 구성되고 상기 팩 케이스의 노출부에 위치되며 적어도 일부분이 상기 팩 케이스의 노출부를 통해 외부로 노출된 적어도 하나 이상의 방열 플레이트; 및
    고체 상태의 열전도성 소재를 구비하고 상기 복수의 원통형 전지셀과 상기 방열 플레이트 사이에 개재되는 열전달 패드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 패드는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부를 감싸도록 형성된 상부 패드, 및 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부를 감싸도록 형성된 하부 패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 패드 및 상기 하부 패드 각각에는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 사이에 개재되도록 이차전지 팩의 내측 방향으로 돌출된 돌출 구조와 이차전지 팩의 외측 방향으로 내입된 내입 구조가 형성된 굴곡부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 원통형 전지셀은 소정 거리로 서로 이격되어 일 방향으로 배열되고,
    상기 상부 패드 및 상기 하부 패드 각각에 구비된 굴곡부의 돌출 구조는, 서로 대면하도록 위치되고 일부위가 서로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열 플레이트의 내측면에는, 상기 굴곡부의 돌출 구조와 대응되는 위치에 형성되고 이차전지 팩의 내측 방향으로 볼록한 볼록부가 형성되고,
    상기 열전달 패드의 상기 방열 플레이트와 대면하는 있는 외측면에는 상기 볼록부가 삽입되도록 이차전지 팩의 내측 방향으로 내입된 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 팩 케이스는, 각각에 상기 노출부가 형성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비하며,
    상기 상부 케이스는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부를 내부에 수용하여 커버할 수 있도록 내부 구조가 형성되고,
    상기 하부 케이스는, 상면이 상기 상부 케이스의 하면과 결합되며, 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부를 수용하여 커버할 수 있도록 내부 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방열 플레이트는, 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트를 구비하고,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 각각의 노출부 내측에는, 상기 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트 각각의 외주변부가 삽입 고정되도록 내부로 내입된 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상부 패드 및 상기 하부 패드 각각에는, 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트 각각의 내측면과 접촉하도록 외측 방향으로 돌출된 지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 방열 플레이트의 외주변부는, 상기 방열 플레이트의 중심부 보다 플레이트의 두께가 더 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 노출부에는, 천공된 개구의 일측에서 타측으로 연장되어 형성된 리브가 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 팩은, 상기 복수의 원통형 전지셀에 형성된 전극 단자에 접촉되어 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하는 연결 버스바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열전달 패드는, 상기 연결 버스바와 상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자가 접합된 부위를 덮도록 외측 방향으로 연장된 연장부를 구비한 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 팩 케이스의 수용부에는, 상기 복수의 원통형 전지셀이 탑재되는 안착대가 형성되고, 상기 안착대에는 상기 복수의 원통형 전지셀의 전극 단자가 형성된 단부의 외형과 대응되도록 오목한 형상의 오목 구조가 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 공구.
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