WO2023080566A1 - 전지 모듈 - Google Patents

전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
WO2023080566A1
WO2023080566A1 PCT/KR2022/016734 KR2022016734W WO2023080566A1 WO 2023080566 A1 WO2023080566 A1 WO 2023080566A1 KR 2022016734 W KR2022016734 W KR 2022016734W WO 2023080566 A1 WO2023080566 A1 WO 2023080566A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulator
battery cell
battery
electrode leads
heat insulating
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/016734
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
원성연
이태경
이형석
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202280073129.8A priority Critical patent/CN118202505A/zh
Publication of WO2023080566A1 publication Critical patent/WO2023080566A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module, and more particularly, by disposing a first insulator in the form of an insulating pad between individual battery cells and disposing a second insulator made of a thermally expandable material between individual electrode leads, so that individual battery cells and A battery module capable of effectively reducing the risk of fire and explosion by blocking the movement of heat and high-temperature particles between bus bar plates.
  • a battery pack When a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module composed of at least one battery cell is configured, and other components are added using the at least one battery module to configure the battery pack. method is generally applied.
  • a battery module formed of a U-frame structure capable of improving the quality of parts and increasing space utilization has been developed.
  • a battery module having such a U-frame structure is formed of a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a bottom surface and both sides of the battery cell stack, and a lower frame of a U-shaped structure covering the lower surface and both sides of the battery cell stack, It may be configured to include an upper frame covering the upper surface of the battery cell stack.
  • the battery cell stack inevitably generates heat when power is supplied, and if heat generation is not effectively controlled, the efficiency of the battery cell stack may rapidly decrease, and in some cases, fire and explosion may occur. There is a risk.
  • Korean Patent Publication No. 10-2020-0106378 discloses heat insulation pads 60 disposed in gaps formed between adjacent battery cells 11 as shown in FIG.
  • a battery module that prevents particles from moving to an adjacent battery cell 11 is disclosed.
  • the heat and high-temperature particles generated in the first battery cell 11 are transferred to the fourth battery cell 11 and the fifth battery cell 11. It can be prevented from moving to another battery cell 11 disposed on the right side of the fourth battery cell 11 by the heat insulation pad 60 disposed between the battery cells 11 .
  • the space between the front end or rear end of each battery cell 11 and the bus bar plate 50 is the first battery cell 11 and Through the 24th battery cell 11, it is formed to be an open space that is not blocked.
  • the effect of preventing fire and explosion using the insulation pad 60 has a limit that can only be halved. .
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, by disposing a first insulation pad in the form of an insulation pad between individual battery cells and disposing a second insulation made of a thermally expandable material between individual electrode leads.
  • a first object is to provide a battery module capable of effectively reducing the risk of fire and explosion by blocking the movement of heat and high-temperature particles between individual battery cells and a bus bar plate.
  • the second insulator is formed to have a smaller volume than the space formed between the individual battery cells and the bus bar plate in the non-expanded state, so that the space formed between the individual battery cells and the bus bar plate acts as an air passage.
  • a second object is to provide a battery module capable of effectively maintaining cooling performance when operating in a normal temperature range by being configured to function.
  • a battery module includes a battery cell laminate formed by stacking first battery cells and second battery cells disposed adjacent to each other; a plurality of electrode leads electrically connected to each of the first battery cell and the second battery cell; a first heat insulator disposed between the first battery cell and the second battery cell; and a second heat insulating part disposed between the plurality of electrode leads, wherein the second heat insulating part is made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the first heat insulating part.
  • the second insulator may be made of a thermally expandable material whose volume increases when a predetermined critical temperature is reached.
  • the thermally expandable material may include expansion paper.
  • the first heat insulator may be made of a silicon-based material.
  • the battery module may further include a bus bar plate electrically connecting the plurality of electrode leads.
  • the second heat insulating part may be provided in the form of a pad having one side fixed to the bus bar plate.
  • the second heat insulating part may be disposed in a state of being separated from the first heat insulating part before the expansion starts.
  • the other side surface of the second heat insulating part may contact the first heat insulating part.
  • the second heat insulator may be disposed in a state of being separated from each of the plurality of electrode leads before the expansion starts.
  • both side surfaces of the second insulator may come into contact with the plurality of electrode leads, respectively.
  • a space formed between the plurality of electrode leads may be closed.
  • a first heat insulating part in the form of an insulating pad is disposed between individual battery cells, and a second heat insulating part made of a thermally expandable material is disposed between individual electrode leads to form a gap between the individual battery cells and the bus bar plate. It has the effect of effectively reducing the risk of fire and explosion by blocking the movement of heat and high-temperature particles.
  • the battery module according to the present invention is formed to have a smaller volume than the space formed between the individual battery cells and the bus bar plate in the state in which the second heat insulating part is not expanded to form between the individual battery cells and the bus bar plate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a battery cell according to the prior art.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the battery module shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a rear perspective view illustrating a state in which a second heat insulator is disposed on the first bus bar plate shown in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 3 showing a state in which the second heat insulating part is not expanded.
  • FIG. 6 and 7 are partially enlarged views of FIG. 3 illustrating a process in which the second heat insulator expands upon reaching a critical temperature.
  • battery module 100 battery cell laminate 110: battery cell 111: electrode lead 200: frame 210: lower frame 211: bottom frame 212: side frame 220: upper frame 300: end plate 310: first end plate 320: first 2 end plate 400: insulating cover 410: first insulating cover 420: second insulating cover 500: bus bar plate 600: first insulating part 700: second insulating part
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless otherwise stated, the first component may be the second component, of course.
  • the arrangement of an arbitrary element on the "upper (or lower)" or “upper (or lower)” of a component means that an arbitrary element is placed in contact with the upper (or lower) surface of the component.
  • ком ⁇ онент when a component is described as “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components may be “interposed” between each component. ", or each component may be “connected”, “coupled” or “connected” through other components.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 1 includes a frame 200 composed of a lower frame 210 and an upper frame 220, and accommodated inside the frame 200.
  • the battery cell stack 100 a pair of end plates 300 coupled to the open front and rear surfaces of the frame 200, and disposed between the end plate 300 and the frame 200, and the end plate It may include an insulating cover 400 that insulates between the 300 and the frame 200, and a bus bar plate 500 disposed between the insulating cover 400 and the battery cell stack 100.
  • the plurality of battery cells 110 may be closely arranged in a stacked state to form the battery cell stack 100 .
  • a first heat insulating part 600 in the form of a heat insulating pad may be disposed between adjacent battery cells 110 .
  • the first insulator 600 may be disposed with one to several battery cells 110 interposed therebetween.
  • FIG. 3 a structure in which the first heat insulator 600 is disposed with four battery cells 110 interposed therebetween is exemplified.
  • the frame 200 has a lower portion consisting of a structure surrounding the lower surface and both side surfaces of the battery cell stack 100 to accommodate the battery cell stack 100 therein. It may include a frame 210 and an upper frame 220 disposed on the upper side of the battery cell stack 100 .
  • the lower frame 210 may include a bottom frame 220 constituting a bottom surface and a pair of side frames 210 constituting two side walls.
  • the bottom frame 220 and the pair of side frames 210 may be integrally formed by press-working a metal plate having a predetermined strength.
  • the upper frame 220 serves to cover the upper surface of the battery cell stack 100 and, like the lower frame 210, may be formed of a metal plate having a predetermined strength.
  • the upper frame 220 may be assembled to the lower frame in a manner coupled to upper ends of the pair of side frames 210 .
  • Bottom surfaces of both ends of the upper frame 220 and upper ends of the side frames 210 may be coupled through laser welding (L).
  • the plurality of battery cells 110 may be pouch-type battery cells, and bidirectional battery cells in which positive and negative electrode leads constituting the electrode lead 111 protrude in opposite directions may be used.
  • the plurality of battery cells 110 are electrically connected to the electrode leads 111 using the bus bar plate 500 so that they are connected in series or parallel according to the desired output and capacity of the battery module 1. It can be done.
  • the battery cell stack 100 may further include a cartridge, a buffer member, or a cooling means for accommodating the battery cells 110 .
  • the front and rear surfaces of the frame 200 are open, and the electrode leads 111 of the battery cell stack 100 may be exposed to the outside through the open front and rear surfaces.
  • a pair of insulating covers 400, a pair of end plates 300, and a pair of bus bar plates 500 disposed to face the electrode leads 111 are provided on the open front and rear surfaces of the frame 200. can be placed.
  • the end plate 300 may be mounted on the frame 200 together with the battery cell stack 100 in a state connected to the battery cell stack 100 and the bus bar plate 500 .
  • the battery cell laminate 100 and the bus bar plate 500 may be first mounted on the frame 200, and the end plate 300 may be coupled in a state in which the upper frame 220 is coupled to the frame 200. there is.
  • the end plate 300 may be manufactured through a casting method using a metal material, preferably iron or alloy material, so that predetermined strength and rigidity can be maintained.
  • the insulating cover 400 is disposed between the end plate 300 and the bus bar plate 500, and serves to physically separate and insulate at least the end plate 300 and the bus bar plate 500, and to insulate the front side. It may be configured to include a first insulating cover 420 disposed on and a second insulating cover 420 disposed on the rear side.
  • the insulating cover 400 may be manufactured by injection molding a plastic material having low electrical conductivity and maintaining a predetermined rigidity.
  • the battery module 1 includes a first heat insulating part 600 in the form of a heat insulating pad or a heat insulating sheet disposed between each of the battery cells 110. can include more.
  • the first insulator 600 serves to prevent heat, flame, or high-temperature particles generated in one battery cell 110 from being transferred to an adjacent battery cell 110 .
  • the first insulator 600 is formed by processing a silicon material having excellent thermal insulation performance and electrical insulation in the form of a pad or sheet, and is interposed between the battery cells 111. can be placed.
  • the first heat insulating part 600 may be formed to have a predetermined elasticity. Through this, when the volume of the battery cell 110 is expanded or cooled and contracted due to heat or a swelling phenomenon, the first insulator 600 can be effectively expanded or contracted in response.
  • the first heat insulating part 600 is disposed to entirely cover one side of the battery cell 110, but is preferably disposed so as not to exceed the front and rear ends of the battery cell 110 as shown. When the first heat insulating part 600 is disposed beyond the front and rear ends of the battery cell 110, it is difficult to secure a space for connecting the plurality of electrode leads 111 to the bus bar plate 500. am.
  • each battery cell 110 and the bus bar plate 500 may be formed between the front end of each battery cell 110 and the bus bar plate 500 and between the rear end and the bus bar plate 500.
  • These open spaces can function as cooling channels through which air can flow.
  • the first insulator 600 may be continuously disposed between all of the battery cells 111 or intermittently disposed between some of the battery cells 111 .
  • FIG. 3 a configuration in which a total of five first heat insulators 600 are intermittently arranged is shown.
  • the present invention is not limited thereto, but will be described based on an embodiment in which a total of five first heat insulators 600 are intermittently disposed, as shown by way of example.
  • the open space formed between the front end of each battery cell 110 and the bus bar plate 500 and between the rear end and the bus bar plate 500 is not blocked or blocked by the first heat insulating part 600. Because of this, heat, flames and high-temperature particles can spread through the open space.
  • the battery module 1 is a plurality of batteries disposed between adjacent electrode leads 111. 2 may further include an insulator 700 .
  • the second insulator 700 may be disposed between the electrode leads 111 in the form of a pad or a sheet similar to the first insulator 600, but has a greater coefficient of thermal expansion than the first insulator 600. It can be made of material.
  • the second insulator 700 may be made of a thermally expandable material whose volume expands when a predetermined critical temperature is reached, and may be made of, for example, an expanding paper material.
  • Expansion paper is a material characterized by a rapid increase in volume when a critical temperature of about 100 to 200 ° C is reached.
  • the volume is maintained in the initial state (unexpanded state), but when the battery cell 110 is overheated and reaches a critical temperature, the expansion paper expands As shown in FIG. 6, the open space between the aforementioned battery cell 110 and the bus bar plate 500 is blocked.
  • the second heat insulating part 700 may be disposed with one end fixed to the bus bar plate 500 .
  • the plurality of second insulators 700 provided in the form of pads are the rear surface 511 of the first bus bar plate 510 disposed in the front or the front surface of the second bus bar plate 520 disposed in the rear. It may be configured to be fixed to each.
  • the second insulator 700 is separated from the first insulator 600 at a predetermined interval and is separated from the first insulator 600. It can be arranged so as to be arranged side by side on.
  • the second heat insulating part 700 may be intermittently disposed between the electrode leads 111, like the first heat insulating part 600, and the second heat insulating part 700 is the first heat insulating part ( 600) may be aligned and arranged on an extension line in the front-back direction (F-R direction).
  • the second insulation unit 700 directly contacts the front and rear ends of the first insulation unit 600, so that the open space can be effectively blocked.
  • the entire second insulation part 700 may be disposed in a state of being separated from the electrode leads 111, and when the predetermined critical temperature is reached and the expansion starts, the second insulation part 700 Both sides of 700 may be configured to contact the electrode leads 111 .
  • the open space formed between the electrode leads 111 and between the battery cell 110 and the bus bar plate 500 may be at least partially blocked by the expanded second heat insulator 700 .
  • the other end 701 of the second insulator 700 is separated from the first insulator 600 in the front-back direction (F-R direction) while operating in the normal temperature range. is maintained
  • the front-and-back distance G1 between the other end 701 of the second insulator 700 and the first insulator 600 is longer than the width W2 of the second insulator 700 in the front-and-back direction. It is preferably set to less than or equal to. Through this, the function as a cooling channel for the open space between the battery cell 110 and the second bus bar plate can be maintained at an appropriate level.
  • the width W1 of the second insulator 700 in the left-right direction may be smaller than the distance between the pair of adjacent electrode leads 111 in the operating state in the normal temperature range. Through this, interference of the second insulator 700 with respect to electrode leads in a normal temperature range can be minimized.
  • the expansion may proceed simultaneously in the front-back direction (F-R direction) and the left-right direction (Le-Ri direction).
  • the other end 702 of the second insulator 700 gradually advances toward the first insulator 600, and the other end 701 of the second insulator 700 and the first insulator 600 ) can be progressively reduced.
  • both sides of the second insulator 700 advance toward the pair of electrode leads 111 facing each other, and the distance between the second insulator and the pair of electrode leads may gradually decrease.
  • the other end 702 of the second insulator 700 extends to the first insulator 600, and both side surfaces of the second insulator 700 extends to the pair of electrode leads 111.
  • the open space formed between the battery cell 110 and the bus bar plate 500 and between the pair of electrode leads 111 is the second insulator 700 ), and the path P through which heat, flame and high-temperature particles can move can be blocked.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 개별 전지셀 사이에는 단열 패드 형태의 제1 단열부를 배치하고, 개별 전극 리드들 사이에는 열팽창 소재로 구성되는 제2 단열부를 배치하여, 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이로 열과 고온의 파티클이 이동하는 것을 차단하여 화재 및 폭발의 위험을 효과적으로 낮출 수 있는 전지 모듈에 관한 것이다.

Description

전지 모듈
본 출원은 2021년 11월 4일자 대한민국 특허출원 제10-2021-0150268호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세히는 개별 전지셀 사이에는 단열 패드 형태의 제1 단열부를 배치하고, 개별 전극 리드들 사이에는 열팽창 소재로 구성되는 제2 단열부를 배치하여, 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이로 열과 고온의 파티클이 이동하는 것을 차단하여 화재 및 폭발의 위험을 효과적으로 낮출 수 있는 전지 모듈에 관한 것이다.
환경에 대한 높아진 관심으로, 전세계적으로 탄소배출을 줄이기 위한 노력이 확산되고 있다. 탄소배출을 줄이기 위해 종래에 화석연료를 연소하여 동력을 얻는 연소엔진을 구비하는 자동차의 생산량은 지속적으로 줄어들고, 반면에 전기를 이용하여 동력을 얻는 전기자동차의 생산량은 지속적으로 늘어나고 있다.
이러한 전기자동차에 장착되어 전기를 저장하는 수단인 이차 전지에 대한 수요가 지속적으로 늘어나고 있다. 한편, 스마트폰, 테블릿PC 등 개인 모바일 기기의 사용이 일상화된 상황에서 모바일 기기에 전기를 공급하는 이차 전지의 수요도 지속적으로 증가하고 있다.
이러한 이차 전지의 수요증가로 인해, 이차 전지에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.
이 때, 이차 전지의 용량 및 효율을 향상시키기 위해 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적으로 적용되고 있다.
이러한 하나의 전지 모듈 내부를 보호하는 프레임을 구성함에 있어서, 부품의 품질이 향상되고, 공간 활용이 증대될 수 있는 U-프레임 구조로 형성된 전지 모듈이 개발되었다.
이러한 U-프레임 구조를 갖는 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 바닥면 및 양측면으로 형성되어 전지셀 적층체의 하부면 및 양측면을 커버하는 U자형 구조의 하부 프레임, 전지셀 적층체의 상부면을 커버하는 상부 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 전지셀 적층체는 전력 공급시 필연적으로 발열이 발생하게 되며, 발열을 효과적으로 조절하지 못하게 되면 전지셀 적층체의 효율이 급격하게 저하되는 현상이 발생할 수 있으며, 경우에 따라 화재 및 폭발이 발생할 위험이 있다.
이러한 화재 및 폭발은, 전지셀 중 어느 하나로부터 발생하여 인접한 전지셀로 열과 고온의 파티클이 확산되면서 진행되는 것이 일반적이다.
이와 같은 화재 및 폭발을 방지하기 위해서, 한국특허공개공보 제10-2020-0106378호에는 도 1에 도시된 바와 같이 인접한 전지셀(11) 사이에 형성되는 간극에 단열 패드(60)를 배치하여 열 또는 파티클이 인접한 전지셀(11)로 이동하는 것을 저지하는 전지 모듈이 개시되어 있다.
도시된 바와 같이, 가장 좌측에 배열되는 제1 전지셀(11)이 과열이 발생했다고 가정하면, 제1 전지셀(11)에서 생성된 열과 고온의 파티클은 제4 전지셀(11)과 제5 전지셀(11) 사이에 배치되어 있는 단열 패드(60)에 의해서 제4 전지셀(11)의 우측에 배치되는 다른 전지셀(11)로 이동되는 것이 방지될 수 있다.
다만, 한국공개특허공보 제10-2020-0106378호에 따른 구성에 따르면, 개별 전지셀(11)의 전방 단부 또는 후방 단부와 버스바 플레이트(50) 사이에 공간은 제1 전지셀(11)과 제24 전지셀(11)에 거쳐 막혀 있지 않은 개방 공간이 되도록 형성된다.
따라서 제1 전지셀(11)에서 생성된 열과 고온의 파티클은 이러한 개방 공간을 통해서 전체적으로 확산될 수 있기 때문에, 단열 패드(60)를 이용한 화재 및 폭발 방지 효과는 반감될 수 밖에 없다는 한계를 가지게 된다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 개별 전지셀 사이에는 단열 패드 형태의 제1 단열부를 배치하고, 개별 전극 리드들 사이에는 열팽창 소재로 구성되는 제2 단열부를 배치하여, 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이로 열과 고온의 파티클이 이동하는 것을 차단하여 화재 및 폭발의 위험을 효과적으로 낮출 수 있는 전지 모듈을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제2 단열부가 팽창되지 않은 상태에서는 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이에 형성되는 공간보다 더 작은 체적을 갖도록 형성하여 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이에 형성되는 공간이 공기 통로로서 기능하도록 구성함으로써 정상 온도 범위에서 작동 시에는 냉각 성능이 효과적으로 유지될 수 있는 전지 모듈을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈은, 서로 인접하여 배치되는 제1 전지셀 및 제2 전지셀이 적층되어 형성되는 전지셀 적층체; 상기 제1 전지셀 및 상기 제2 전지셀에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 전극 리드; 상기 제1 전지셀 및 상기 제2 전지셀 사이에 배치되는 제1 단열부; 및 상기 복수의 전극리드 사이에 배치되는 제2 단열부를 포함하고, 상기 제2 단열부는 상기 제1 단열부보다 더 큰 열팽창률을 갖는 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 단열부는, 소정의 임계 온도에 도달하게 되면 체적이 늘어나는 열팽창 소재로 구성될 수 있다.
상기 열팽창 소재는 팽창 페이퍼를 포함할 수 있다.
상기 제1 단열부는, 실리콘 계열의 소재로 구성될 수 있다.
상기 전지 모듈은, 상기 복수의 전극 리드를 전기적으로 연결하는 버스바 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 단열부는, 일측면이 상기 버스바 플레이트에 고정되는 패드 형태로 구비될 수 있다.
상기 제2 단열부는, 팽창이 개시되기 전에 상기 제1 단열부와 분리된 상태로 배치될 수 있다.
상기 제2 단열부가 상기 소정의 임계 온도에 도달하여 팽창이 개시되면, 상기 제2 단열부의 타측면은 상기 제1 단열부와 접촉할 수 있다.
상기 제2 단열부는, 팽창이 개시되기 전에 상기 복수의 전극 리드로부터 각각 분리된 상태로 배치될 수 있다.
상기 제2 단열부가 상기 소정의 임계 온도에 도달하여 팽창이 개시되면 상기 제2 단열부의 양측면은 각각 상기 복수의 전극 리드와 접촉하게 될 수 있다.
상기 제2 단열부의 팽창이 완료되면, 상기 복수의 전극 리드 사이에 형성되는 공간은 폐색될 수 있다.
본 발명에 따른 전지 모듈은, 개별 전지셀 사이에는 단열 패드 형태의 제1 단열부를 배치하고, 개별 전극 리드들 사이에는 열팽창 소재로 구성되는 제2 단열부를 배치하여, 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이로 열과 고온의 파티클이 이동하는 것을 차단하여 화재 및 폭발의 위험을 효과적으로 낮출 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 전지 모듈은, 제2 단열부가 팽창되지 않은 상태에서는 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이에 형성되는 공간보다 더 작은 체적을 갖도록 형성하여 개별 전지셀과 버스바 플레이트 사이에 형성되는 공간이 공기 통로로서 기능하도록 구성함으로써 정상 온도 범위에서 작동 시에는 냉각 성능이 효과적으로 유지될 수 있는 효과를 갖는다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래기술에 따른 전지셀의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈의 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 개략 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 버스바 플레이트에 제2 단열부가 배치된 상태를 도시한 후방사시도이다.
도 5는 도 3의 부분확대도로서 제2 단열부가 팽창하지 않은 상태를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 부분확대도로서 임계 온도에 도달하여 제2 단열부가 팽창하는 과정을 도시한 도면이다.
[부호의 설명]
1: 전지 모듈 100: 전지셀 적층체 110: 전지셀 111: 전극 리드 200: 프레임 210: 하부 프레임 211: 바텀 프레임 212: 사이드 프레임 220: 상부 프레임 300: 엔드 플레이트 310: 제1 엔드플레이트 320: 제2 엔드플레이트 400: 절연커버 410: 제1 절연커버 420: 제2 절연커버 500: 버스바 플레이트 600: 제1 단열부 700: 제2 단열부
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(1)의 구성을 도시하는 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
[전지 모듈의 전반적 구조]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1)의 전반적 구조를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1)의 분해사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1)은, 하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)으로 구성되는 프레임(200)과, 프레임(200)의 내부에 수용되는 전지셀 적층체(100)와, 프레임(200)의 개방된 전면 및 개방된 후면에 결합되는 한 쌍의 엔드 플레이트(300)와, 엔드 플레이트(300)와 프레임(200) 사이에 배치되며 엔드 플레이트(300)와 프레임(200) 사이를 절연시키는 절연커버(400)와, 절연커버(400)와 전지셀 적층체(100) 사이에 배치되는 버스바 플레이트(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 복수의 전지셀(110)은 적층된 상태로 밀착 배열되어 전지셀 적층체(100)를 구성할 수 있다.
또한, 후술할 바와 같이 인접하는 전지셀(110) 사이에는 단열 패드 형태의 제1 단열부(600)가 배치될 수 있다. 상기 제1 단열부(600)는 한 개 내지 수 개의 전지셀(110)들을 사이에 두고 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서는 4개의 전지셀(110)들을 사이에 두고 제1 단열부(600)가 배치된 구조가 예시된다.
전지 모듈(1)의 케이스 또는 하우징을 구성할 수 있도록 프레임(200)은, 전지셀 적층체(100)를 내부에 수용하도록 전지셀 적층체(100)의 하면과 양쪽 측면을 감싸는 구조로 이루어진 하부 프레임(210), 및 전지셀 적층체(100)의 상면 측에 배치되는 상부 프레임(220)을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 하부 프레임(210)은 바닥면을 구성하는 바텀 프레임(220) 및 2개의 측벽을 구성하는 한 쌍의 사이드 프레임(210)을 포함할 수 있다. 예시적으로 소정의 강도를 갖는 금속제 플레이트를 프레스 가공을 통해서 바텀 프레임(220)과 한 쌍의 사이드 프레임(210)은 일체로 형성될 수 있다.
상부 프레임(220)은, 전지셀 적층체(100)의 상부면을 커버하는 역할을 하며, 하부 프레임(210)과 마찬가지로 소정의 강도를 갖는 금속제 플레이트로 형성될 수 있다.
상부 프레임(220)은 한 쌍의 사이드 프레임(210)의 상단부에 결합되는 방식으로 하부 프레임에 조립될 수 있다.
상부 프레임(220)의 양측 단부 저면과 사이드 프레임(210)의 상단부는 레이저 용접(L)을 통해서 결합될 수 있다.
복수의 전지셀(110)은 파우치형 전지셀이 사용될 수 있으며, 전극 리드(111)를 구성하는 양극리드 및 음극리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 양방향 전지셀들이 사용될 수 있다.
복수의 전지셀(110)은, 소망하는 전지 모듈(1)의 출력 및 용량에 따라 직렬 또는 병렬로 연결이 되도록, 버스바 플레이트(500)를 이용하여 전극 리드들(111)의 전기적인 연결이 이루어질 수 있다. 적용되는 제품의 사양에 따라 전지셀 적층체(100)는 전지셀(110)을 수용하는 카트리지, 완충부재, 또는 냉각수단 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도시된 상태를 기준으로 프레임(200)의 전면 및 후면은 개방되어 있으며, 개방된 전면과 후면을 통해 전지셀 적층체(100)의 전극 리드(111)는 외부로 노출될 수 있다.
프레임(200)의 개방된 전면과 후면에는 전극 리드(111)와 대향하도록 배치되는 한 쌍의 절연커버(400)와, 한 쌍의 엔드 플레이트(300)와 한 쌍의 버스바 플레이트(500)가 배치될 수 있다.
엔드 플레이트(300)는 전지셀 적층체(100) 및 버스바 플레이트(500)와 연결된 상태에서 전지셀 적층체(100)와 함께 프레임(200)에 탑재될 수 있다. 또는 먼저 전지셀 적층체(100) 및 버스바 플레이트(500)가 프레임(200)에 탑재되고, 프레임(200)에 상부 프레임(220)이 결합된 상태에서, 엔드 플레이트(300)가 결합될 수도 있다.
엔드 플레이트(300)는, 소정 강도 및 강성이 유지될 수 있도록 금속 재질, 바람직하게는 철 또는 합금 재질의 소재를 이용하여 주조 방식으로 통해 제조될 수 있다.
절연커버(400)는, 엔드 플레이트(300)와 버스바 플레이트(500) 사이에 배치되며, 적어도 엔드 플레이트(300)와 버스바 플레이트(500)를 물리적으로 분리시켜 절연하는 역할을 하며, 전방 측에 배치되는 제1 절연커버(420)와 후방측에 배치되는 제2 절연커버(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서 절연커버(400)는 낮은 전기 전도성을 갖되 소정의 강성을 유지할 수 있는 플라스틱 재질을 사출성형하여 제조될 수 있다.
[제1 단열부 및 제2 단열부의 세부 구조]
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1)의 제1 단열부(600)와 제2 단열부(700)의 세부 구조를 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1)은, 각각의 전지셀들(110) 사이에 배치되는 단열 패드 또는 단열 시트 형태의 제1 단열부(600)를 더 포함할 수 있다.
제1 단열부(600)는, 어느 하나의 전지셀(110)에서 생성된 열, 화염 또는 고온의 파티클이 인접한 전지셀(110)로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다.
열, 화염 또는 고온의 파티클의 이동을 방지할 수 있도록, 제1 단열부(600)는 단열 성능이 우수하고 전기절연성을 갖는 실리콘 재질을 패드 또는 시트 형태로 가공하여 전지셀들(111) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 제1 단열부(600)는 소정의 탄성을 갖도록 형성될 수 있다. 이를 통해 열에 의해, 또는 스웰링 현상으로 인해 전지셀(110)의 체적이 확장되거나 냉각되어 수축되는 경우에 이에 대응하여 제1 단열부(600)가 효과적으로 확장되거나 수축될 수 있다.
제1 단열부(600)는 전지셀(110)의 일측면을 전체적으로 커버하도록 배치되나, 도시된 바와 같이 전지셀(110)의 전방 단부 및 후방 단부를 넘어서지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 전지셀(110)의 전방 단부 및 후방 단부를 넘어서까지 제1 단열부(600)가 배치되면, 복수의 전극 리드(111)를 버스바 플레이트(500)에 연결하기 위한 공간 확보하는데 어려움이 있기 때문이다.
따라서 개별 전지셀(110)의 전방 단부와 버스바 플레이트(500) 사이 및 후방 단부와 버스바 플레이트(500) 사이에는, 막혀 있지 않고 연통되어 있는 하나의 개방 공간이 형성될 수 있다. 이러한 개방 공간은 공기가 유동할 수 있는 냉각 채널로서 기능할 수 있다.
제1 단열부(600)는 모든 전지셀들(111) 사이에 연속하여 배치되거나 또는 일부 전지셀들(111) 사이에 간헐적으로 배치될 수도 있다.
도 3에 도시된 실시예에는, 총 5개의 제1 단열부(600)가 간헐적으로 배치되는 구성이 도시되어 있다. 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니나 예시적으로 도시된 바와 같이 총 5개의 제1 단열부(600)가 간헐적으로 배치되는 실시예를 기준으로 설명하도록 한다.
이와 같이 개별 전지셀(110)의 전방 단부와 버스바 플레이트(500) 사이 및 후방 단부와 버스바 플레이트(500) 사이에 형성되는 개방 공간은 제1 단열부(600)에 의해서 막히거나 차단되지 않기 때문에 개방 공간을 통해서 열, 화염과 고온의 파티클이 확산될 수 있다.
이와 같이 개방 공간을 통해서 열, 화염과 고온의 파티클이 확산되는 것을 방지하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈(1)은 인접한 전극 리드(111) 사이에 배치되는 복수의 제2 단열부(700)를 더 포함할 수 있다.
제2 단열부(700)는, 제1 단열부(600)와 유사하게 패드 또는 시트 형태로 전극 리드(111) 사이에 배치될 수 있으나, 제1 단열부(600)보다는 더 큰 열팽창률을 갖는 소재로 구성될 수 있다.
제2 단열부(700)는 소정의 임계 온도에 도달하게 되면 체적이 팽창하는 열팽창 소재로 구성될 수 있으며, 예시적으로 팽창 페이퍼(expanding paper) 소재로 구성될 수 있다.
팽창 페이퍼는, 대략 100~200℃가 되는 임계 온도에 도달하게 되면 체적이 급격이 증가하는 특징을 갖는 재질이다.
따라서 전지셀(110)이 정상적인 작동온도 범위에서 운전 중일 때는 체적이 초기 상태(팽창하지 않은 상태)로 유지되지만, 전지셀(110)에 과열이 발생하여 임계 온도에 도달하게 되면 팽창 페이퍼는 팽창하게 되어 도 6에 도시된 바와 같이 전술한 전지셀(110)과 버스바 플레이트(500) 사이의 개방 공간을 폐색하게 된다.
이와 같이 개방 공간이 폐색되면, 개방 공간을 통해서 열, 화염과 고온의 파티클이 인접한 전지셀(110)로 이동하는 통로(P)가 효과적으로 차단될 수 있게 된다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2 단열부(700)는 일단부가 버스바 플레이트(500)에 고정된 상태로 배치될 수 있다.
즉, 패드 형태로 구비되는 복수의 제2 단열부(700)는, 전방에 배치되는 제1 버스바 플레이트(510)의 후면(511) 또는 후방에 배치되는 제2 버스바 플레이트(520)의 전면에 각각 고정되도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 제1 버스바 플레이트(510) 및 제2 버스바 플레이트(520)과 전극 리드들(111) 사이의 조립에 필요한 공간이 제2 단열부(700)에 의해서 줄어드는 것이 방지될 수 있다.
또한, 열, 화염과 고온의 파티클의 차단 효과를 극대화하기 위해서, 제2 단열부(700)는 제1 단열부(600)로부터 소정의 간격으로 분리되어 이격된 상태로 제1 단열부(600)에 나란히 배열되도록 배치될 수 있다.
따라서 도시된 바와 같이 제2 단열부(700)는 전극 리드들(111) 사이에 제1 단열부(600)와 마찬가지로 간헐적으로 배치될 수 있으며, 제2 단열부(700)는 제1 단열부(600)의 전후방향(F-R 방향) 연장선 상에 정렬되어 배치될 수 있다.
이를 통해 후술하는 바와 같이 제2 단열부가 팽창하게 되면 제2 단열부(700)는 제1 단열부(600)의 전방 단부 및 후방 단부에 직접적으로 접촉하게 되어 개방 공간이 효과적으로 폐색될 수 있게 된다.
한편, 팽창이 개시되기 전에 전 제2 단열부(700)는 전극 리드들(111)로부터 각각 분리된 상태로 배치될 수 있고, 전술한 소정의 임계 온도에 도달하여 팽창이 개시되면 제2 단열부(700)의 양측면은 전극 리들(111)에 접촉하도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 전극 리드들(111) 사이 및 전지셀(110)과 버스바 플레이트(500) 사이에 형성되는 개방 공간은 적어도 부분적으로 팽창된 제2 단열부(700)에 의해서 폐색될 수 있다.
이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 제2 단열부(700)가 팽창하여 전극 리드들(111) 사이 및 전지셀(110)과 버스바 플레이트(500) 사이에 형성되는 개방 공간이 폐색되는 과정을, 제2 버스바 플레이트(520)에 일단부(701)가 고정된 상태로 배치되는 제2 단열부(700)를 기준으로 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 정상온도 범위에서 운전 중인 상태에서 제2 단열부(700)의 타단부(701)는 전후방향(F-R 방향)을 기준으로 제1 단열부(600)로부터 분리된 상태가 유지된다.
이 때, 제2 단열부(700)의 타단부(701)와 제1 단열부(600) 사이의 전후방향 간격(G1)은, 제2 단열부(700)의 전후방향 폭(W2)보다는 더 작거나 같게 설정되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 전지셀(110)과 제2 버스바 플레이트 사이의 개방 공간에 대한 냉각 채널로서 기능이 적정 수준으로 유지될 수 있다.
또한, 정상온도 범위에서 운전 중인 상태에서 제2 단열부(700)의 좌우방향 폭(W1)은 인접한 한 쌍의 전극 리드(111) 사이의 간격 보다는 더 작게 형성될 수 있다. 이를 통해 정상온도 범위에서 전극 리드들에 대한 제2 단열부(700)의 간섭이 최소화될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 제2 단열부(700)의 주변 온도가 소정의 임계온도까지 상승하게 되면, 제2 단열부(700)의 팽창이 개시될 수 있다.
이 때, 팽창은 전후방향(F-R 방향) 및 좌우방향(Le-Ri 방향)에 대해서 동시에 진행될 수 있다.
따라서 제2 단열부(700)의 타단부(702)는 점진적으로 제1 단열부(600)를 향해 전진하게 되고, 제2 단열부(700)의 타단부(701)와 제1 단열부(600) 사이의 전후방향 간격(G1)은 점전적으로 축소될 수 있다.
또한, 제2 단열부(700)의 양측면은 대향하고 있는 한 쌍의 전극 리드(111)를 향해서 전진하게 되며, 제2 단열부와 한 쌍의 전극 리드 사이의 간격은 점진적으로 축소될 수 있다.
이와 같이, 제2 단열부(700)의 팽창이 계속 진행되면 제2 단열부(700)의 타단부(702)는 제1 단열부(600)까지 연장되며, 제2 단열부(700)의 양측면은 한 쌍의 전극 리드(111)까지 연장된다.
이를 통해 제2 단열부(700)의 팽창이 완료되면, 전지셀(110)과 버스바 플레이트(500) 사이 및 한 쌍의 전극 리드(111) 사이에 형성되는 개방 공간은 제2 단열부(700)에 의해서 전체적으로 폐색될 수 있고, 열, 화염 고온의 파티클이 이동할 수 있는 경로(P)는 차단될 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (10)

  1. 서로 인접하여 배치되는 제1 전지셀 및 제2 전지셀이 적층되어 형성되는 전지셀 적층체;
    상기 제1 전지셀 및 상기 제2 전지셀에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 전극 리드;
    상기 제1 전지셀 및 상기 제2 전지셀 사이에 배치되는 제1 단열부; 및
    상기 복수의 전극리드 사이에 배치되는 제2 단열부;
    를 포함하고,
    상기 제2 단열부는 상기 제1 단열부보다 더 큰 열팽창률을 갖는 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  2. 제1 항에서,
    상기 제2 단열부는, 소정의 임계 온도에 도달하게 되면 체적이 늘어나는 열팽창 소재로 구성되는 전지 모듈.
  3. 제2 항에서,
    상기 제2 단열부는, 상기 열팽창 소재는 팽창 페이퍼를 포함하는 전지 모듈.
  4. 제1 항 또는 제3 항에서,
    상기 제1 단열부는, 실리콘 계열의 소재로 구성되는 전지 모듈.
  5. 제2 항에서,
    상기 복수의 전극 리드를 전기적으로 연결하는 버스바 플레이트를 더 포함하고,
    상기 제2 단열부는, 일측면이 상기 버스바 플레이트에 고정되는 패드 형태로 구비되는 전지 모듈.
  6. 제5 항에서,
    상기 제2 단열부는, 팽창이 개시되기 전에 상기 제1 단열부와 분리된 상태로 배치되는 전지 모듈.
  7. 제6 항에서,
    상기 소정의 임계 온도에 도달하여 팽창이 개시되면 상기 제2 단열부의 타측면은 상기 제1 단열부와 접촉하게 되는 전지 모듈.
  8. 제5 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에서,
    상기 제2 단열부는, 팽창이 개시되기 전에 상기 복수의 전극 리드로부터 각각 분리된 상태로 배치되는 전지 모듈.
  9. 제8 항에서,
    상기 소정의 임계 온도에 도달하여 팽창이 개시되면 상기 제2 단열부의 양측면은 각각 상기 복수의 전극 리드와 접촉하게 되는 전지 모듈.
  10. 제6 항에서,
    상기 제2 단열부의 팽창이 완료되면, 상기 복수의 전극 리드 사이에 형성되는 공간은 폐색되는 전지 모듈.
PCT/KR2022/016734 2021-11-04 2022-10-28 전지 모듈 WO2023080566A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280073129.8A CN118202505A (zh) 2021-11-04 2022-10-28 电池模块

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0150268 2021-11-04
KR1020210150268A KR20230064784A (ko) 2021-11-04 2021-11-04 전지 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023080566A1 true WO2023080566A1 (ko) 2023-05-11

Family

ID=86241424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/016734 WO2023080566A1 (ko) 2021-11-04 2022-10-28 전지 모듈

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20230064784A (ko)
CN (1) CN118202505A (ko)
WO (1) WO2023080566A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013246920A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Tigers Polymer Corp 電池冷却構造
KR20200106378A (ko) 2019-03-04 2020-09-14 주식회사 엘지화학 스웰링 흡수 및 열 차단 기능을 갖는 패드 복합체를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20200107213A (ko) * 2019-03-06 2020-09-16 주식회사 엘지화학 화염의 외부 노출을 방지할 수 있는 구조를 갖는 ess 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20210011642A (ko) * 2019-07-23 2021-02-02 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR20210042480A (ko) * 2019-10-10 2021-04-20 주식회사 엘지화학 단열부재를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102280326B1 (ko) * 2021-06-08 2021-07-22 덕양산업 주식회사 열폭주 지연 구조 및 가스 배출 구조를 갖는 배터리 모듈
KR20210150268A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 현대중공업 주식회사 선박 이중연료엔진의 가스공급펌프

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013246920A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Tigers Polymer Corp 電池冷却構造
KR20200106378A (ko) 2019-03-04 2020-09-14 주식회사 엘지화학 스웰링 흡수 및 열 차단 기능을 갖는 패드 복합체를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20200107213A (ko) * 2019-03-06 2020-09-16 주식회사 엘지화학 화염의 외부 노출을 방지할 수 있는 구조를 갖는 ess 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20210011642A (ko) * 2019-07-23 2021-02-02 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR20210042480A (ko) * 2019-10-10 2021-04-20 주식회사 엘지화학 단열부재를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210150268A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 현대중공업 주식회사 선박 이중연료엔진의 가스공급펌프
KR102280326B1 (ko) * 2021-06-08 2021-07-22 덕양산업 주식회사 열폭주 지연 구조 및 가스 배출 구조를 갖는 배터리 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
CN118202505A (zh) 2024-06-14
KR20230064784A (ko) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021002626A1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
WO2012091459A2 (ko) 배터리 모듈 수납장치, 배터리 모듈 온도조절 장치 및 이들을 포함하는 전력 저장 시스템
WO2021107336A1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 자동차
WO2021071138A1 (ko) 단열부재를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021145706A1 (ko) 방염 시트를 구비한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 시스템
WO2010114311A2 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈
WO2013111960A1 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2019235724A1 (ko) 개선된 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈
WO2019117449A1 (ko) 배터리 팩
WO2022265360A1 (ko) 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 자동차
WO2019245128A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2023080566A1 (ko) 전지 모듈
WO2022158792A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022250287A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022108281A1 (ko) 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 자동차
WO2013032145A2 (en) Battery
WO2021071057A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021096023A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021025293A1 (ko) 히팅 부재를 포함하는 전지팩
WO2011126161A1 (ko) 이차전지 모듈
WO2023022514A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2024112047A1 (ko) 난연 커버가 부착되는 전지 모듈
WO2022231152A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2024043711A1 (ko) 배터리 모듈
WO2023096193A1 (ko) 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22890297

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022890297

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022890297

Country of ref document: EP

Effective date: 20240510

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE