DE212022000114U1 - Battery module with a thermal insulation pad having fire extinguishing functions and cooling functions, and a battery pack containing this battery module - Google Patents
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Abstract
Batteriemodul, aufweisend:
eine Vielzahl von beutelförmigen Batteriezellen, die in einer horizontalen oder vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet sind; und
ein Wärmeisolationskissen, das zwischen den beutelförmigen Batteriezellen angeordnet ist, wobei
das Wärmeisolationskissen eine Kühlfunktion aufweist.
Battery module, comprising:
a plurality of bag-shaped battery cells arranged side by side in a horizontal or vertical direction; and
a heat insulation pad disposed between the bag-shaped battery cells, wherein
the heat insulation cushion has a cooling function.
Description
[Technisches Fachgebiet][Technical specialty]
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul, das mit einem Wärmeisolationskissen bereitsteht, das Feuerlöschfunktionen und Kühlfunktionen aufweist, und einen Batteriepack, der dieses Batteriemodul enthält, und insbesondere auf ein Batteriemodul, das mit einem Wärmeisolationskissen bereitsteht, das Feuerlöschfunktionen und Kühlfunktionen aufweist, die so konfiguriert sind, dass ein Wärmeisolationskissen, das eine Flüssigkeit und eine darin enthaltene Wärmeisolationsplatte aufweist, zwischen Batteriezellen angeordnet ist, wobei das Wärmeisolationskissen sowohl eine Feuerlöschfunktion als auch eine Kühlfunktion ausführt, und einen Batteriepack, der dieses Batteriemodul enthält.The present invention relates to a battery module provided with a thermal insulation pad having fire extinguishing functions and cooling functions, and a battery pack containing this battery module, and more particularly to a battery module provided with a thermal insulation pad having fire extinguishing functions and cooling functions, the so are configured in that a heat insulation pad having a liquid and a heat insulation plate contained therein is disposed between battery cells, the heat insulation pad performing both a fire extinguishing function and a cooling function, and a battery pack containing this battery module.
[Hintergrund][Background]
Mit der jüngsten Entwicklung von alternativen Energien aufgrund von Luftverschmutzung und Energieerschöpfung, die als Ergebnis der Verwendung von fossilen Brennstoffen verursacht wurde, ist die Nachfrage nach Sekundärbatterien, die in der Lage sind, die erzeugte elektrische Energie zu speichern, gestiegen. Eine Lithiumsekundärbatterie, die in der Lage ist, geladen und entladen zu werden, wird im Alltag häufig verwendet. Zum Beispiel wird die Lithiumsekundärbatterie in mobilen Geräten, Elektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen verwendet.With the recent development of alternative energy due to air pollution and energy depletion caused as a result of the use of fossil fuels, the demand for secondary batteries capable of storing the electrical energy produced has increased. A lithium secondary battery, capable of being charged and discharged, is widely used in everyday life. For example, the lithium secondary battery is used in mobile devices, electric vehicles and hybrid electric vehicles.
Die erforderlichen Kapazitäten von Sekundärbatterien, die als Energiequellen von verschiedenen Arten von elektronischen Geräten verwendet werden, die in der modernen Gesellschaft zwangsläufig verwendet werden, sind aufgrund der zunehmenden Verwendung von mobilen Geräten, der zunehmenden Komplexität der mobilen Geräte und der Entwicklung von Elektrofahrzeugen gestiegen. Um die Nachfrage von Verbrauchern zu befriedigen, wird eine Vielzahl von Batteriezellen in einem kleinformatigen Gerät angeordnet, während ein Batteriemodul, das eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist, die elektrisch miteinander verbunden sind, oder ein Batteriepack, das eine Vielzahl von Batteriemodulen aufweist, in einem Fahrzeug oder einem Energiespeichersystem (ESS) verwendet wird.The required capacities of secondary batteries used as power sources of various types of electronic devices inevitably used in modern society have increased due to the increasing use of mobile devices, the increasing complexity of mobile devices and the development of electric vehicles. In order to meet the demand of consumers, a plurality of battery cells are arranged in a small-sized device, while a battery module having a plurality of battery cells electrically connected to each other or a battery pack having a plurality of battery modules is arranged in a vehicle or an energy storage system (ESS).
Da die Lithiumsekundärbatterie, wie oben beschrieben, als eine Hochleistungs-Energiequelle mit großer Kapazität verwendet wird, ist es wichtig, die Sicherheit der Lithiumsekundärbatterie zu gewährleisten.Since the lithium secondary battery is used as a high-power, large-capacity power source as described above, it is important to ensure the safety of the lithium secondary battery.
Im Allgemeinen wird, wenn ein Feuer in einer Batteriezelle ausbricht, die in einem Energiespeichersystem enthalten ist, ein Verfahren zum Einspritzen von Wasser in ein Batteriemodul oder einen Batteriepack unter Verwendung einer separaten Wassereinspritzvorrichtung verwendet.In general, when a fire breaks out in a battery cell contained in an energy storage system, a method of injecting water into a battery module or battery pack using a separate water injector is used.
In diesem Fall sind jedoch Einrichtungen und Bauraum, in dem die Wassereinspritzvorrichtung installiert ist, erforderlich, und ein Feuer kann sich wegen des Zeitunterschieds zwischen dem Zeitpunkt, an dem Gas erfasst wird, das wegen der Entlüftung der Batteriezelle ausgestoßen wird, und dem Zeitpunkt, an dem Wasser eingespritzt wird, ausbreiten.However, in this case, facilities and installation space in which the water injection device is installed are required, and a fire may occur due to the time difference between the time at which gas emitted due to the battery cell venting is detected and the time at which it occurs the water is injected spread out.
Alternativ kann ein Verfahren zum Bereitstellen eines Wärmeisolationsmaterials oder einer Feuerlöschchemikalie innerhalb oder außerhalb eines Batteriemoduls oder eines Batteriepacks verwendet werden, um eine Wärmeübertragung zwischen Batteriezellen zu blockieren oder eine Batteriezelle, in der ein Feuerausbruch aufgetreten ist, zu kühlen.Alternatively, a method of providing a thermal insulation material or a fire extinguishing chemical inside or outside a battery module or battery pack may be used to block heat transfer between battery cells or to cool a battery cell in which a fire outbreak has occurred.
Wenn das Wärmeisolationsmaterial verwendet wird, kann jedoch keine Feuerlöschfunktion ausgeführt werden, obwohl eine Ausbreitung von Flammen verhindert werden kann. Wenn eine Feuerlöschchemikalie verwendet wird, wird die Feuerlöschchemikalie nicht genau auf einen Brandausbruchpunkt gesprüht, da die Feuerlöschchemikalie in einem leeren Zwischenraum im Batteriepack unter Berücksichtigung der Energiedichte bereitsteht.However, when the heat insulation material is used, fire extinguishing function cannot be performed although flame spread can be prevented. When a fire extinguishing chemical is used, the fire extinguishing chemical is not sprayed precisely at a fire starting point because the fire extinguishing chemical is available in an empty space in the battery pack considering the energy density.
In diesem Zusammenhang offenbart Patentdokument 1 einen Batteriepack, der so konfiguriert ist, dass ein Innengehäuse 14 und eine Innenaufnahme 15 in einem Außengehäuse 13 angeordnet sind, eine Vielzahl von Einzelzellen 11 in dem Innengehäuse 14 enthalten ist, die Innenaufnahme 15 mit einem Feuerlöschmittel 12 gefüllt ist und ein Einspritzrohr 16 enthalten ist, das dazu konfiguriert ist, das Feuerlöschmittel 12 in das Innengehäuse 14 einzuspritzen, wenn sich die Einzelzellen 11 auf eine obere Grenztemperatur oder höher erhitzen.In this context, Patent Document 1 discloses a battery pack configured such that an
In dem Batteriepack des Patentdokuments 1 wird, wenn sich die Einzelzellen 11 auf die obere Grenztemperatur oder höher erhitzen, das Einspritzrohr 16 geöffnet, wodurch das Feuerlöschmittel 12 von der Innenaufnahme 15 in das Innengehäuse 14 eingespritzt wird. Es sind jedoch Druckgas, das zum Sprühen des Feuerlöschmittels 12 verwendet wird, das Einspritzrohr 16 und die Innenaufnahme 15 erforderlich, die dazu konfiguriert ist, das Feuerlöschmittel 12 zu enthalten, wodurch ein zusätzlicher Zwischenraum notwendig wird. Außerdem erhöhen sich die Kosten, die notwendig sind, um das Feuerlöschmittel und das Druckgas bereitzustellen.In the battery pack of Patent Document 1, when the
(Stand der Technik)(State of the art)
(Patentdokument 1) Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-252909(Patent Document 1) Japanese Patent Application Publication No. 2012-252909
[Offenbarung][Epiphany]
[Technische Aufgabe][Technical task]
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme hergestellt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul, das mit einem Wärmeisolationskissen bereitsteht, das in der Lage ist, eine Batteriezelle zu kühlen, während es deren Volumenzunahme minimiert und die Wärmeübertragung auf eine andere, daran angrenzende Batteriezelle verhindert, und einen Batteriepack, der dieses Batteriemodul enthält, bereitzustellen.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery module provided with a thermal insulation pad capable of cooling a battery cell while minimizing its volume increase and heat transfer prevents another battery cell adjacent thereto, and to provide a battery pack containing this battery module.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, das mit einem Wärmeisolationskissen bereitsteht, das Feuerlöschfunktionen und Kühlfunktionen aufweist, die in der Lage sind, die Ausbreitung von Flammen zu verhindern, wenn Feuer ausbricht, und einen Batteriepack, der dieses Batteriemodul aufweist.It is another object of the present invention to provide a battery module provided with a heat insulation pad having fire extinguishing functions and cooling functions capable of preventing the spread of flames when fire breaks out, and a battery pack including this battery module .
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, das mit einem Wärmeisolationskissen bereitsteht, das Feuerlöschfunktionen und Kühlfunktionen aufweist, die in der Lage sind, die Druckabweichung zu minimieren, wenn Batteriezellen anschwellen, und einen Batteriepack, der dieses Batteriemodul aufweist.It is another object of the present invention to provide a battery module provided with a thermal insulation pad having fire extinguishing functions and cooling functions capable of minimizing the pressure deviation when battery cells swell, and a battery pack including this battery module.
[Technische Lösung][Technical solution]
Um die obigen Aufgaben zu lösen, weist ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von beutelförmigen Batteriezellen (100) auf, die in einer horizontalen oder vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet sind, und ein Wärmeisolationskissen (200), das zwischen den beutelförmigen Batteriezellen (100) angeordnet ist, wobei das Wärmeisolationskissen (200) eine Kühlfunktion aufweist.To achieve the above objects, a battery module according to the present invention includes a plurality of bag-shaped battery cells (100) arranged side by side in a horizontal or vertical direction, and a heat insulation pad (200) provided between the bag-shaped battery cells (100). is arranged, wherein the heat insulation pad (200) has a cooling function.
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Wärmeisolationskissen (200) ferner eine Feuerlöschfunktion aufweisen.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the heat insulation pad (200) may further have a fire extinguishing function.
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Wärmeisolationskissen (200) ferner eine Funktion zum Reduzieren einer Druckabweichung aufweisen, die auf die beutelförmigen Batteriezellen (100) ausgeübt wird.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the heat insulation pad (200) may further have a function of reducing a pressure deviation applied to the bag-shaped battery cells (100).
Auch kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Wärmeisolationskissen (200) ein leeres Kissengehäuse (210), das in einem hermetisch abgedichteten Zustand bereitsteht, eine Wärmeisolationsplatte (220), die in dem Kissengehäuse (210) enthalten ist, und eine Flüssigkeit (230) aufweisen, mit der ein Zwischenraum zwischen einer Innenfläche des Kissengehäuses (210) und der Wärmeisolationsplatte (220) gefüllt ist.Also, in the battery module according to the present invention, the thermal insulation pad (200) may include an empty cushion case (210) provided in a hermetically sealed state, a heat insulation plate (220) contained in the cushion case (210), and a liquid (230 ) with which a gap between an inner surface of the cushion housing (210) and the heat insulation plate (220) is filled.
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung die Flüssigkeit (230) mindestens eines von Wasser, Kältemittel und Frostschutzmittel sein.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the liquid (230) may be at least one of water, refrigerant and antifreeze.
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Kissengehäuse (210) aus einem thermoplastischen Harz hergestellt sein, das dazu ausgebildet ist, bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher zu schmelzen.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the cushion case (210) may be made of a thermoplastic resin capable of melting at a predetermined temperature or higher.
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Kissengehäuse (210) mit einer Bruchlinie (211) bereitstehen, die dazu ausgebildet ist, einen Bruchbereich zu erzeugen.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the cushion case (210) may be provided with a fracture line (211) designed to create a fracture area.
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung die Bruchlinie (211) an einer Kante des Kissengehäuses (210) angeordnet sein.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the break line (211) may be disposed on an edge of the cushion case (210).
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Wärmeisolationskissen ferner ein Absorptionselement (240) aufweisen, das außerhalb der Wärmeisolationsplatte (220) bereitsteht.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the heat insulation pad may further include an absorption member (240) provided outside the heat insulation plate (220).
Außerdem kann in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Absorptionselement (240) so ausgebildet sein, dass es eine poröse Struktur aufweist, so dass das Volumen des Absorptionselements verändert werden kann.Furthermore, in the battery module according to the present invention, the absorption member (240) may be formed to have a porous structure so that the volume of the absorption member can be changed.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung einen Batteriepack bereit, der das Batteriemodul aufweist.Additionally, the present invention provides a battery pack having the battery module.
[Vorteilhafter technischer Effekt 1[Advantageous technical effect 1
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, weist ein Batteriemodul, das mit einem Wärmeisolationskissen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitsteht, und ein Batteriepack, der dieses Batteriepack aufweist, den Vorteil auf, dass eine Wärmeisolationsplatte und eine Flüssigkeit in dem Wärmeisolationskissen enthalten sind, das zwischen Batteriezellen angeordnet ist, wodurch es möglich ist, jede Batteriezelle zu kühlen, während es deren Volumenzunahme minimiert und die Wärmeübertragung auf eine andere, daran angrenzende Batteriezelle verhindert.As can be seen from the above description, a battery module provided with a heat insulation pad according to the present invention and a battery pack including this battery pack have the advantage of having a heat insulation plate and a liquid in the heat Insulating pads are included, which is arranged between battery cells, making it possible to cool each battery cell while minimizing its increase in volume and preventing heat transfer to another battery cell adjacent to it.
Außerdem weist das Batteriemodul, das mit dem Wärmeisolationskissen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitsteht, und der Batteriepack, der dieses Batteriemodul aufweist, den Vorteil auf, dass ein Kissengehäuse des Wärmeisolationskissens, das zwischen den Batteriezellen angeordnet ist, aus einem Material hergestellt ist, das bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher schmilzt, wodurch die Flüssigkeit aus dem Kissengehäuse abgegeben werden kann, und es daher möglich ist, die Ausbreitung von Flammen zu verhindern, wenn ein Feuer ausbricht.In addition, the battery module provided with the heat insulation pad according to the present invention and the battery pack including this battery module have the advantage that a pad case of the heat insulation pad disposed between the battery cells is made of a material that is at a predetermined temperature or higher, allowing the liquid to be discharged from the cushion case and therefore making it possible to prevent the spread of flames when a fire breaks out.
Ferner weist das Batteriemodul, das mit dem Wärmeisolationskissen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitsteht, und der Batteriepack, der dieses Batteriemodul enthält, den Vorteil auf, dass das Wärmeisolationskissen, das zwischen den Batteriezellen angeordnet ist, verformbar ist, wodurch es möglich ist, die Druckabweichung zu reduzieren, wenn die Batteriezellen anschwellen.Further, the battery module provided with the heat insulation pad according to the present invention and the battery pack containing this battery module have the advantage that the heat insulation pad disposed between the battery cells is deformable, making it possible to control the pressure deviation reduce if the battery cells swell.
[BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN][DESCRIPTION OF DRAWINGS]
-
1 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Batteriepacks.1 is a sectional view of a conventional battery pack. -
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Batteriemoduls gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.2 is an exploded perspective view of a battery module according to a preferred embodiment of the present invention. -
3 ist eine Schnittansicht des Batteriemoduls entlang der Linie A-A' von2 in einem Zustand, bei dem das Batteriemodul zusammenmontiert ist.3 is a sectional view of the battery module taken along line AA' of2 in a state in which the battery module is assembled together. -
4 (a) ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeisolationskissens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und4 (b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B'.4 (a) is a perspective view of a heat insulation pad according to a preferred embodiment of the present invention, and4(b) is a sectional view along line B-B'. -
5 (a) ist eine Draufsicht eines Wärmeisolationskissens gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung, und5 (b) ist eine Schnittansicht eines Wärmeisolationskissens gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung.5 (a) is a top view of a heat insulation pad according to a modification of the present invention, and5(b) is a sectional view of a heat insulation pad according to a modification of the present invention.
[Detaillierte Beschreibung][Detailed description]
Es werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, so dass die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von einem Durchschnittsfachmann auf dem technischen Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, leicht implementiert werden können. Bei der ausführlichen Beschreibung des Funktionsprinzips der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird jedoch auf eine ausführliche Beschreibung bekannter Funktionen und Konfigurationen, die hier enthalten sind, verzichtet, wenn diese den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unübersichtlich machen können.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that the preferred embodiments of the present invention can be easily implemented by one of ordinary skill in the technical field to which the present invention relates. However, in describing the operating principle of the preferred embodiments of the present invention in detail, a detailed description of well-known functions and configurations included herein is omitted where they may obscure the subject matter of the present invention.
Außerdem werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um sich auf Teile zu beziehen, die ähnliche Funktionen oder Vorgänge ausführen. In dem Fall, in dem ein Teil in der gesamten Beschreibung mit einem anderen Teil verbunden sein soll, kann nicht nur das eine Teil direkt mit dem anderen Teil verbunden sein, sondern das eine Teil kann auch indirekt über ein weiteres Teil mit dem anderen Teil verbunden sein. Außerdem bedeutet, dass ein bestimmtes Element enthalten ist, nicht, dass andere Elemente ausgeschlossen sind, sondern bedeutet, dass weitere solche Elemente enthalten sein können, sofern nicht anders erwähnt.In addition, the same reference numerals are used in the drawings to refer to parts that perform similar functions or operations. In the case where one part is intended to be connected to another part throughout the description, not only one part may be directly connected to the other part, but one part may also be indirectly connected to the other part through another part be. Furthermore, the fact that a particular element is included does not mean that other elements are excluded, but rather means that other such elements may be included unless otherwise stated.
Im Folgenden werden ein Batteriemodul, das mit einem Wärmeisolationskissen bereitsteht, das Feuerlöschfunktionen und Kühlfunktionen aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Batteriepack, das dieses Batteriemodul aufweist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, a battery module provided with a heat insulation pad having fire extinguishing functions and cooling functions according to the present invention and a battery pack including this battery module will be described with reference to the accompanying drawings.
Unter Bezugnahme auf die
Wenn jede der beutelförmigen Batteriezellen 100 zuerst im Detail beschrieben wird, weist die beutelförmige Batteriezelle ein Batteriezellengehäuse 110, eine Zellenanordnung 120, die in dem Batteriezellengehäuse 110 enthalten ist, und ein Paar Leitungen 130 auf.When each of the bag-
Das Batteriezellengehäuse 110 ist im Allgemeinen so ausgebildet, dass es eine Laminatschichtenstruktur aufweist, die eine Innenschicht, eine Metallschicht und eine Außenschicht aufweist. Die Innenschicht ist in direktem Kontakt mit der Zellenanordnung angeordnet, und daher muss die Innenschicht hohe Isolationseigenschaften und eine hohe Beständigkeit gegenüber einer Elektrolytlösung aufweisen. Außerdem muss die Innenschicht eine hohe Abdichtfähigkeit aufweisen, um das Zellengehäuse hermetisch von außen abzudichten, d. h. ein thermisch verbundener abgedichteter Abschnitt zwischen den Innenschichten muss eine ausgezeichnete thermische Bindungsfestigkeit aufweisen. Die Innenschicht kann aus einem Material hergestellt sein, das aus einem Harz auf Polyolefinbasis, wie etwa Polypropylen, Polyethylen, Polyethylenacrylat oder Polybutylen, einem Polyurethanharz und einem Polyimidharz ausgewählt ist, die eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und eine hohe Abdichtfähigkeit aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dabei wird Polypropylen, das ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie etwa Zugfestigkeit, Steifigkeit, Oberflächenhärte und Schlagfestigkeit, und eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit aufweist, am bevorzugtesten verwendet.The
Die Metallschicht, die so angeordnet ist, dass sie an der Innenschicht anliegt, entspricht einer Sperrschicht, die so ausgebildet ist, dass sie verhindert, dass Feuchtigkeit oder verschiedene Arten von Gas von außen in die Batterie eindringen. Ein dünner Aluminiumfilm, der leicht und einfach formbar ist, kann als bevorzugtes Material für die Metallschicht verwendet werden.The metal layer arranged to abut the inner layer corresponds to a barrier layer formed to prevent moisture or various types of gas from entering the battery from the outside. A thin aluminum film, which is light and easy to form, can be used as a preferred material for the metal layer.
Die Außenschicht steht auf der anderen Oberfläche der Metallschicht bereit. Die Außenschicht kann aus einem wärmebeständigen Polymer hergestellt sein, das eine ausgezeichnete Zugfestigkeit, Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeitspermeation und Beständigkeit gegenüber Luftübertragung aufweist, so dass die Außenschicht eine hohe Wärmebeständigkeit und chemische Beständigkeit aufweist, während sie die Zellenanordnung schützt. Als ein Beispiel kann die Außenschicht aus Nylon oder Polyethylenterephthalat hergestellt sein; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.The outer layer is available on the other surface of the metal layer. The outer layer may be made of a heat-resistant polymer that has excellent tensile strength, resistance to moisture permeation and resistance to air transfer, so that the outer layer has high heat resistance and chemical resistance while protecting the cell assembly. As an example, the outer layer may be made of nylon or polyethylene terephthalate; however, the present invention is not limited to this.
Die Zellenanordnung 120 kann eine Zellenanordnung vom Wickel-Typ sein, die so ausgebildet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in der eine positive Elektrode als längliche Schicht und eine negative Elektrode als längliche Schicht in dem Zustand gewickelt sind, in dem ein Separator dazwischen angeordnet ist, eine Zellenanordnung vom gestapelten Typ, die Einheitszellen aufweist, von denen jede so ausgebildet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in der eine rechteckige positive Elektrode und eine rechteckige negative Elektrode in dem Zustand gestapelt sind, in dem ein Separator dazwischen angeordnet ist, eine Zellenanordnung vom gestapelten und gefalteten Typ, die so ausgebildet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in der Einheitszellen unter Verwendung eines langen Trennfilms gewickelt sind, oder eine Zellenanordnung vom laminierten und gestapelten Typ, die so ausgebildet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in der Einheitszellen in dem Zustand gestapelt sind, in dem ein Separator dazwischen angeordnet ist, und dann aneinander befestigt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.The
Die Zellenanordnung 120 ist in dem oben beschriebenen Batteriezellengehäuse 110 montiert, und das Batteriezellengehäuse 110 ist hermetisch abgedichtet.The
Währenddessen sind die Leitungen 130, die eine positive Elektrodenleitung und eine negative Elektrodenleitung aufweisen, elektrisch mit einer positiven Elektrodenfahne und einer negativen Elektrodenfahne der Zellenanordnung verbunden und sind von dem Gehäuse nach außen freigelegt. Die beutelförmige (Pouch-förmige) Batteriezelle entspricht den allgemein bekannten Konstruktionen, so dass auf eine ausführlichere Beschreibung hiervon verzichtet wird.Meanwhile, the
Obwohl die beutelförmige Batteriezelle als eine sogenannte bidirektionale beutelförmige Batteriezelle gezeigt ist, die so konfiguriert ist, dass ein Paar Leitungen 130 so angeordnet ist, dass sie einander in
Außerdem ist, obwohl in
Dabei kann, wenn ein Defekt in einer Batteriezelle auftritt, die durch eine Lithiumsekundärbatterie gebildet wird, oder die Batteriezelle überladen oder überhitzt wird, wie zuvor beschrieben, ein Feuer aufgrund eines Anschwellungsereignisses, bei dem die Batteriezelle anschwillt, und eines thermischen Durchgehereignisses ausbrechen.Here, if a defect occurs in a battery cell formed by a lithium secondary battery or the battery cell is overcharged or overheated as described above, a fire may break out due to a swelling event in which the battery cell swells and a thermal runaway event.
Insbesondere kann, wenn sich die Batteriezelle in einem thermischen Durchgehzustand befindet, die Batteriezelle eine Temperatur von etwa 260 °C erreichen, was die Temperatur ist, bei der eine Gasentlüftung auftritt, und die Temperatur der Batteriezelle kann auch während der auftretenden Gasentlüftung kontinuierlich ansteigen.In particular, when the battery cell is in a thermal runaway state, the battery cell may reach a temperature of approximately 260°C, which is the temperature at which gas venting occurs, and the temperature of the battery cell may continue to rise even during gas venting occurring.
Das Wärmeisolationskissen 200 gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwischen den beutelförmigen Batteriezellen 100 angeordnet, um die Temperatur der Batteriezellen 100, die sich erhitzen, zu senken, und führt eine Feuerlöschfunktion aus, wenn ein Feuer ausbricht. Außerdem kann das Wärmeisolationskissen benachbarte der Batteriezellen 100 thermisch voneinander isolieren und kann eine Funktion zum Reduzieren einer Druckabweichung ausführen, die auf die Batteriezellen 100 zum Zeitpunkt des Anschwellens ausgeübt wird.The
Wenn das Wärmeisolationskissen unter Bezugnahme auf die
Das Kissengehäuse 210 ist leer, um die Wärmeisolationsplatte 220 und die Flüssigkeit 230 aufzunehmen, und befindet sich auch in einem abgedichteten Zustand.The
Wenn das Kissengehäuse in engen Kontakt mit der beutelförmigen Batteriezelle 100 steht, können die Bereiche des Kissengehäuses und der beutelförmigen Batteriezelle, die sich berühren, gleich sein; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.When the cushion case is in close contact with the bag-shaped
Hier vorliegend kann das Kissengehäuse 210 aus einem Material hergestellt sein, das bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher schmilzt, z. B. einem thermoplastischen Polymerharz mit einem Schmelzpunkt von etwa 200 °C oder niedriger. Insbesondere kann ein Material mit einem Schmelzpunkt von etwa 100 °C bis 200 °C, wie etwa Nylon, Polyethylen oder Polypropylen, verwendet werden.Here, the
Die Wärmeisolationsplatte 220, die in einer annähernd hexaedrischen Form mit einer geringen Dicke konfiguriert ist, ist in dem Kissengehäuse 210 enthalten, um die Wärmeleitfähigkeit zu verringern, so dass, auch wenn ein thermisches Durchgehen in einer spezifischen Batteriezelle 100 auftritt, die Wärmeübertragung auf eine andere, daran angrenzende Batteriezelle 100 verhindert wird.The
Die Wärmeisolationsplatte 220 kann aus Siliziumdioxid oder Keramik mit einer möglichst geringen Wärmeleitfähigkeit und einer geringen Änderung der äußeren Form hergestellt sein. Als ein Beispiel kann die Wärmeisolationsplatte eine Wärmeisolationsschicht sein, die durch anorganisches Pulver, wie etwa Siliziumdioxidpulver oder Keramikpulver, und eine Chemikalie, wie etwa ein Harz auf Polyamidbasis oder Acrylsäureester, hergestellt wird; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.The
Ein Zwischenraum zwischen einer Innenfläche des Kissengehäuses 210 und der Wärmeisolationsplatte 220 ist mit der Flüssigkeit 230 gefüllt. Die Flüssigkeit ist nicht besonders beschränkt, solange die Flüssigkeit in der Lage ist, die Temperatur der Batteriezelle 100 zu reduzieren, wenn die Batteriezelle normal betrieben wird, und ein Feuer zu löschen, wenn ein Ereignis in der Batteriezelle auftritt. Beispielsweise kann als Flüssigkeit Wasser, Kältemittel oder Frostschutzmittel verwendet werden.A space between an inner surface of the
Das Wärmeisolationskissen 200 mit der Wärmeisolationsplatte 220 und der Flüssigkeit 230, die in dem Kissengehäuse 210 enthalten ist, das aus einem Material hergestellt ist, das bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher, wie oben beschrieben, schmilzt, ist in engem Kontakt zwischen den beutelförmigen Batteriezellen 100 angeordnet, wodurch es möglich ist, einen Temperaturanstieg der beutelförmigen Batteriezellen 100 zu verhindern. Außerdem unterbricht das Wärmeisolationskissen eine Wärmeübertragung zu einer benachbarten Batteriezelle 100, wenn ein thermisches Durchgehen auftritt. Wenn ein Feuer ausbricht, wird die Flüssigkeit 230 ausgestoßen und wirkt als Feuerlöschmaterial. Da die äußere Form des Wärmeisolationskissens veränderbar ist, ist es ferner möglich, eine Druckabweichung zu minimieren, wenn die Batteriezellen anschwellen.The
Dabei steht vorzugsweise eine Bruchlinie 211 am Kissengehäuse 210 bereit, und noch bevorzugter ist die Bruchlinie 211 an einer Kante des Kissengehäuses 210 angeordnet.There is preferably a
Wenn ein vorbestimmter Druck oder höher darauf ausgeübt wird, reißt das Kissengehäuse 210 entlang der Bruchlinie 211, die Flüssigkeit 230 wird aus dem Kissengehäuse 210 ausgestoßen.When a predetermined pressure or higher is applied thereto, the
Wenn sich das Kissengehäuse 210 auf eine vorbestimmte Temperatur oder höher erhitzt, kann das Kissengehäuse schmelzen, wodurch die Flüssigkeit 230 daraus ausgestoßen werden kann. Aufgrund einer spezifischen Wärme der Flüssigkeit 230 dauert es jedoch einige Zeit, bis die Temperatur des Kissengehäuses 210 auf eine hohe Temperatur ansteigt. Deshalb steht die Bruchlinie bereit, um die Flüssigkeit 230 schneller auszustoßen.When the cushion casing 210 heats to a predetermined temperature or higher, the cushion casing may melt, allowing the liquid 230 to be expelled therefrom. However, due to a specific heat of the liquid 230, it takes some time for the temperature of the
Wenn beispielsweise ein Ereignis auftritt, schwillt die Batteriezelle 100 im Allgemeinen an einem zentralen Teil davon an, wodurch an einem zentralen Teil des Kissengehäuses 210 übermäßiger Druck entsteht, so dass die Bruchlinie 211, die entlang der Kante des Kissengehäuses ausgebildet ist, reißt. Infolgedessen kann die Flüssigkeit 230 ausgestoßen werden.For example, when an event occurs, the
Das Kissengehäuse 210, die Wärmeisolationsplatte 220 und die Flüssigkeit 230 sind mit den zuvor beschriebenen identisch, so dass nachfolgend nur das Absorptionselement 240 beschrieben wird.The
Das Absorptionselement 240 steht zwischen einer Innenfläche des Kissengehäuses 210 und der Wärmeisolationsplatte 220 bereit. Das Absorptionselement kann so konfiguriert sein, dass es die Wärmeisolationsplatte 220 vollständig umhüllt, oder es kann in engen Kontakt mit mindestens einer der Seitenflächen der Wärmeisolationsplatte 220 gebracht oder daran befestigt sein. Da die Flüssigkeit 230 in dem Kissengehäuse 210 in einem hermetisch abgedichteten Zustand enthalten ist, wird ein Teil der Flüssigkeit durch das Absorptionselement 240 absorbiert.The
Hier weist das Absorptionselement 240 eine poröse Struktur auf, die in der Lage ist, Feuchtigkeit zu absorbieren oder abzugeben, und das Absorptionselement ist nicht besonders beschränkt, solange das Absorptionselement einem Material hergestellt wird, das leicht volumetrisch verformbar ist. Beispielsweise kann das Absorptionselement aus einem Vliesfaser oder einem Schwamm hergestellt sein.Here, the
Wenn das Absorptionselement 240 des Weiteren bereitsteht, ist es möglich, eine Bewegung der Wärmeisolationsplatte 220 zu verhindern und eine Druckabweichung zusätzlich zu reduzieren, wenn die Batteriezellen anschwellen.Further, when the
Die vorliegende Erfindung stellt ein Batteriepack bereit, das so konfiguriert ist, dass eine Vielzahl von beutelförmigen Batteriezellen 100, die die oben beschriebenen Komponenten enthalten, in einer horizontalen Richtung oder einer vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet sind und ein Wärmeisolationskissen 200 zwischen den Batteriezellen 100 angeordnet ist.The present invention provides a battery pack configured such that a plurality of bag-shaped
Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, können die beutelförmigen Batteriezellen 100 über eine Sammelschiene elektrisch miteinander verbunden sein und können in einem Batteriepackgehäuse enthalten sein.Although not shown in the drawings, the bag-shaped
Dem Fachmann auf dem technischen Fachgebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, wird klar sein, dass verschiedene Anwendungen und Modifikationen innerhalb der Kategorie der vorliegenden Erfindung basierend auf der obigen Beschreibung möglich sind.It will be apparent to those skilled in the technical field to which the present invention relates that various applications and modifications are possible within the category of the present invention based on the above description.
(Beschreibung der Bezugszeichen)(Description of reference numbers)
- 100100
- Beutelförmige BatteriezelleBag-shaped battery cell
- 110110
- BatteriezellengehäuseBattery cell housing
- 120120
- ZellenanordnungCell arrangement
- 130130
- LeitungLine
- 200200
- WärmeisolationskissenHeat insulation pad
- 210210
- KissengehäusePillow case
- 211211
- Bruchliniefault line
- 220220
- WärmeisolationsplatteThermal insulation board
- 230230
- Flüssigkeitliquid
- 240240
- AbsorptionselementAbsorbent element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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