JP2022542409A - バッテリーパック、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置 - Google Patents

バッテリーパック、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、二次発火または爆発の危険性を減少させたバッテリーパックを開示する。このような目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、一方向へ積層された複数の二次電池を有する少なくとも一つ以上のセルアセンブリーと、前記少なくとも一つ以上のセルアセンブリーを収納する内部空間が形成されたモジュールハウジングと、前記複数の二次電池の間に介在され、前記複数の二次電池の少なくとも一つ以上が所定の温度以上になる場合、前記複数の二次電池同士の間隔が離れるように前記複数の二次電池の間で両方向へ加圧するように構成された離隔部材と、を含む。

Description

本発明は、バッテリーパック、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置に関し、より詳しくは、二次次発または爆発の危険性を低減させたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０２０年２月２７日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００２４４５８号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず充放電が自由で、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板が、セパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に封止して収納する外装材、例えば、電池パウチ外装材を備える。
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、重量が軽いなどの長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。
一方、最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高くなるにつれ、電気的に直列及び／または並列接続した複数の二次電池、及びこのような二次電池を内部に収容したバッテリーモジュール及びバッテリー管理システム（ＢＭＳ）を備えたバッテリーパックに対する需要が増加しつつある。
また、このようなバッテリーパックは、複数の二次電池を外部衝撃から保護するか、または収納保管するために、金属材質の外部ハウジングを備えることが通常であった。一方、最近、高容量のバッテリーパックの需要が高くなりつつある。
ところで、従来技術のバッテリーパックまたはバッテリーラックは、複数のバッテリーモジュールを備え、各々のバッテリーモジュールの二次電池に熱暴走が発生して発火または爆発する場合、隣接する二次電池へ熱または火炎が移されて二次発火または爆発などが起こる場合があり、二次発火または爆発を防止するための努力が加重されている。
これによって、バッテリーパックまたはバッテリーラックにおいて一部の二次電池に熱暴走や火事が発生する場合、即刻の措置を取るように速かに二次電池を冷却することが必要である。また、バッテリーパックまたはバッテリーラックに火事が発生したとき、消火を円滑にする方案が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次発火または爆発の危険性を減らしたバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、
一方向へ積層された複数の二次電池を有する少なくとも一つ以上のセルアセンブリーと、
前記少なくとも一つ以上のセルアセンブリーを収納する内部空間が形成されたモジュールハウジングと、
前記複数の二次電池の間に介在され、前記複数の二次電池の少なくとも一つ以上の温度が所定の温度以上になる場合、前記複数の二次電池同士の間隔が離れるように前記複数の二次電池の間で両方向へ加圧するように構成された離隔部材と、を含む。
また、前記二次電池は、パウチ外装材を備え、
前記パウチ外装材は、電極組立体が収納される収容空間が形成された収納部と、前記パウチ外装材の外周面が封止された封止部と、を備え、
前記離隔部材は、前記複数の二次電池の各々の収納部と対面するように位置し得る。
さらに、前記離隔部材は、本体の温度が所定の温度以上に上昇する場合、体積が膨張するように構成され得る。
そして、前記離隔部材の膨張時、膨張が積層方向へ行われるように前記離隔部材の側部を囲むように構成されたガイド部材をさらに含み得る。
さらに、前記複数の二次電池の間に備えられ、前記離隔部材の両方向へ不可逆的に長さが延長可能に構成された支持部材をさらに含み得る。
また、前記バッテリーパックは、前記モジュールハウジングの内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火液が前記モジュールハウジングの内部に供給されるように構成され得る。
そして、前記離隔部材は、前記バッテリーパックの内部に供給された消火液と接触する場合、前記消火液を吸収して体積が膨張するように構成された合成繊維を備え得る。
さらに、前記合成繊維は、前記消火液を吸収する場合、体積膨張によって前記モジュールハウジングの外壁の内面と接触するように構成され得る。
なお、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーラックは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックを収容するラックケースと、を含む。
さらに、上記の課題を達成するための本発明による電力貯蔵装置は、バッテリーラックを少なくとも二つ以上含む。
本発明の一面によると、本発明のバッテリーパックは、複数の二次電池の間に介在され、複数の二次電池のうち少なくとも一つ以上の温度が所定の温度以上になる場合、複数の二次電池同士の間隔が離れるように複数の二次電池の間で両方へ加圧するように構成された離隔部材を含むことで、複数の二次電池のうち少なくとも一部に熱暴走が発生する場合、離隔部材が複数の二次電池同士の間隔を離すことで、複数の二次電池の間に流入する消火液の量を増加させることができる。これによって、熱暴走が発生した複数の二次電池を迅速に冷却することができ、消火剤によって前記複数の二次電池同士の熱伝達を遮断することができるので、熱暴走が複数の二次電池へ伝播することを防止することができる。さらに、本発明は、セルアセンブリーに火事が発生する場合にも、離隔部材によって消火液の流入量が増加して消火が迅速に行われる長所がある。究極的に、セルアセンブリーの熱暴走や火事の発生時、安全性を向上させることができる。
また、本発明の一面によると、本発明は、離隔部材を本体の温度が所定の温度以上に上昇する場合、体積が膨張するように構成することで、セルアセンブリーの火事や熱暴走の発生時、高温のガスやパウチ外装材の温度の影響を受け、離隔部材が即刻に体積膨張を起こして複数の二次電池同士の間隔を開けることができる。これによって、熱暴走が発生した複数の二次電池を迅速に冷却することができ、消火剤によって前記複数の二次電池同士の熱伝達を遮断することができるので、熱暴走が複数の二次電池へ伝播することを防止することができる。さらに、本発明は、セルアセンブリーに火事が発生する場合にも、離隔部材によって消火液の流入量が増加して消火が迅速に行われる長所がある。窮極的に、セルアセンブリーの熱暴走や火事の発生時、安全性を向上させることができる。
さらに、本発明の一実施例の一面によると、本発明は、離隔部材の両方向へ不可逆的に長さが延長可能に構成された支持部材をさらに含むことで、離隔部材が消火液と接触して冷却されて本体の体積が減少する場合、支持部材によって、複数の二次電池同士の間隔が減少することを防止することができる。即ち、本発明は、離隔部材が複数の二次電池同士の間隔を離すことで、複数の二次電池の間に消火液が流入されるようにする。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示す前方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの内部構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの離隔部材の作動を概略的に示した側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの離隔部材の作動を概略的に示した側面図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した斜視図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である支持部材の作動を概略的に示した斜視図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である支持部材の作動を概略的に示した斜視図である。 本発明の実施例によるバッテリーパックを概略的に示した後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示した前方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示した後方斜視図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である離隔部材を概略的に示した斜視図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの内部構成を概略的に示す模式図である。 本発明の一実施例による電力貯蔵装置を概略的に示した正面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示した前方斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの内部構成を概略的に示した斜視図である。そして、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した斜視図である。参照までに、図３においては、説明の便宜のために、セルアセンブリー１００のうち中央に配置された一部の二次電池１１０を省略して図示した。
図１～図３を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパック２００は、少なくとも一つ以上のセルアセンブリー１００、モジュールハウジング２１０及び離隔部材２３０を含む。
ここで、セルアセンブリー１００は、一方向へ積層された複数の二次電池１１０を備え得る。
ここで、前記二次電池１１０は、パウチ外装材１１５を備えるパウチ型二次電池１１０であり得る。例えば、図２に示したように、二つのセルアセンブリー１００の各々は、２１個のパウチ型二次電池１１０が前後方向（Ｙ軸方向）へ並んで相互に積層されるように構成され得る。
特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）及びパウチ外装材１１５を備え得る。
また、前記各々の二次電池１１０は、Ｆ方向（図１に図示）から見たとき、二つの広い面が前後方向に各々位置し、上、下、左、右の方向の外周面が封止された封止部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が位置するように地面にほぼ垂直に（Ｚ軸方向） 立てられるように配置され得る。言い換えれば、各二次電池１１０は、上下方向へ立てられるように構成され得る。一方、本明細書においては、特別に説明しない限り、上、下、前、後、左、右の方向に対して、Ｆ方向から見たときを基準にする。
ここで、前記パウチ外装材１１５は、内部が凹んだ形態の収納部Ｎ１が形成されているパウチから構成され得る。また、前記収納部Ｎ１には、電極組立体及び電解液が収納され得る。そして、各々のパウチは、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、パウチ外装材１１５は、周縁部の内部接着層が互いに溶着することで外周面が封止された封止部が形成され得る。さらに、前記二次電池１１０の正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂが形成された左右方向（Ｘ軸方向）の端部に各々テラス部が形成され得る。
そして、前記電極組立体は、電極活物質が塗布された電極板と分離膜との組立体であって、一枚以上の正極板及び一枚以上の負極板が分離膜を挟んで配置された形態で構成され得る。また、前記電極組立体の正極板には正極タブが備えられ、一つ以上の正極タブが正極リード１１１ａと接続し得る。
ここで、前記正極リード１１１ａは、一端が前記正極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１１０の電極端子、例えば、二次電池１１０の正極端子として機能し得る。
また、前記電極組立体の負極板には、負極タブが備えられ、一つ以上の負極タブが負極リード１１１ｂと接続し得る。そして、前記負極リード１１１ｂは、一端が前記負極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１１０の電極端子、例えば、二次電池１１０の負極端子として機能できる。
さらに、本発明の二次電池１１０は相異なる極性を有する二つ以上の電極リード１１１を備え得る。図２のように、図１のＦ方向から見たとき、前記電極リード１１１は、正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂを備え得る。前記正極リード１１１ａと前記負極リード１１１ｂは、二次電池１１０の中心を基準で相互に反対方向（Ｘ軸方向）の左右方向の端部に形成され得る。即ち、前記正極リード１１１ａは、前記二次電池１１０の中心を基準で一端部に備えられ得る。また、前記負極リード１１１ｂは、二次電池１１０の中心を基準で他端部に備えられ得る。例えば、図３に示したように、セルアセンブリー１００の各々の二次電池１１０は、正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂが左右方向へ突出するように構成され得る。
ここで、前、後、左、右、上、下のように方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見ることを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向に区分して示す。
しかし、本発明によるバッテリーパック２００は、前述したパウチ型二次電池１１０のみに限定されず、本願発明の出願時点における公知の多様な二次電池１１０が採用され得る。
また、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー１００は、前後方向に配列され得る。例えば、図２に示したように、二つのセルアセンブリー１００は、前後方向へ配列されており、二つのセルアセンブリー１００同士は、互いに所定の距離で離隔し得る。
さらに、前記バッテリーパック２００は、バスバーアセンブリー２８０をさらに含み得る。具体的には、前記バスバーアセンブリー２８０は、前記複数の二次電池１１０を電気的に相互に接続するように構成された少なくとも一つ以上のバスバー２８２と、前記少なくとも一つ以上のバスバー２８２を外側に搭載するように構成された少なくとも二つ以上のバスバーフレーム２８６と、を備え得る。前記少なくとも二つ以上のバスバーフレーム２８６は、前記セルアセンブリー１００の左右方向の両側に各々備えられ得る。
具体的には、前記バスバー２８２は、伝導性金属を備え得る。前記伝導性金属は、例えば、銅、アルミニウム、ニッケルなどを含み得る。
また、前記バスバーフレーム２８６は、電気絶縁性材料を備え得る。例えば、前記バスバーフレーム２８６は、プラスチック材料を含み得る。より詳しくは、前記プラスチック材料はポリ塩化ビニルであり得る。
一方、前記モジュールハウジング２１０には、前記セルアセンブリー１００を内部に収納するように内部空間が形成され得る。具体的には、前記モジュールハウジング２１０は、上部カバー２１２、ベースプレート２１４、前方カバー２１５及び後方カバー２１６を含み得る。前記上部カバー２１２、ベースプレート２１４、前方カバー２１５及び後方カバー２１６は各々互いにボルト結合し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記モジュールハウジング２１０は、複数の二次電池１１０を外部の衝撃から保護可能な構造を有していることから、バッテリーパック２００の外部衝撃に対する安定性を向上させることができる。
図４及び図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの離隔部材の作動様子を概略的に示した側面図である。
図３と共に図４及び図５を参照すると、前記離隔部材２３０は、前記複数の二次電池１１０の間に介在され得る。前記離隔部材２３０は、前記複数の二次電池１１０のうち少なくとも一つ以上の温度が所定の温度以上になる場合、前記複数の二次電池１１０同士の間隔が離れるように構成され得る。例えば、前記離隔部材２３０は、本体の体積膨張によって前記複数の二次電池１１０の間で両方向へ加圧するように構成され得る。言い換えれば、前記離隔部材２３０は、体積膨張によって前記複数の二次電池１１０の間が開けるように両方向へ押し出す力を発生させることができる。例えば、前記複数の二次電池１１０のうち少なくとも一つ以上が２００℃以上に上昇する場合、前記離隔部材２３０は、本体の体積膨張によって前記複数の二次電池１１０の間を両方向へ加圧するように構成され得る。
例えば、図３に示したように、５個の離隔部材２３０は、所定の距離で離隔して、前記複数の二次電池１１０の各々の前記パウチ外装材１１５の収納部Ｎ１と対面するように位置し得る。例えば、５個の離隔部材２３０は、前記パウチ外装材１１５の収納部Ｎ１に付着され得る。前記離隔部材２３０は、直方体のパッド形態であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記複数の二次電池１１０の間に介在され、前記複数の二次電池１１０のうち少なくとも一つ以上の温度が所定の以上になる場合、前記複数の二次電池１１０同士の間隔が離れるように前記複数の二次電池１１０の間で両方向へ加圧するように構成された離隔部材２３０を含むことで、前記複数の二次電池１１０のうち少なくとも一部に熱暴走が発生する場合、前記離隔部材２３０が前記複数の二次電池１１０同士の間隔を離すことによって、複数の二次電池１１０の間に流入する消火液の量を増加させることができる。これによって、熱暴走が発生した複数の二次電池を迅速に冷却することができ、消火剤によって前記複数の二次電池の同士の熱伝達を遮断でき、熱暴走が複数の二次電池へ伝播することを防止することができる。さらに、本発明は、セルアセンブリーに火事が発生する場合にも、離隔部材によって消火液の流入量を増やして、迅速な消火が行われるようにすることができる。窮極的に、セルアセンブリー１００の熱暴走や火事の発生時、安全性を向上させることができる。
図３～図５をさらに参照すると、前記離隔部材２３０は、本体の温度が所定の温度以上に上昇する場合、体積が膨張するように構成され得る。前記離隔部材２３０は、少なくとも一部が、例えば、Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ社のＦＳ１０００製品の素材であり得る。または、前記離隔部材２３０は、所定の温度で体積が膨張する鱗片状黒鉛（Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｆｌａｋｅ）を含み得る。前記離隔部材２３０の少なくとも一部は、所定の温度以上で体積膨張した炭化層が生成されるように構成され得る。前記離隔部材２３０の少なくとも一部が炭化して体積膨張した層であり得る。例えば、図５のように、前記離隔部材２３０は、本体が２００℃以上に加熱される場合、中央部位が炭化して体積膨張が起こり、炭化層が生成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、離隔部材２３０を、本体の温度が所定の温度以上に上昇する場合、体積が膨張するように構成することで、セルアセンブリー１００の火事や熱暴走の発生時、高温のガスや、パウチ外装材１１５の温度の影響を受け、前記離隔部材２３０が即刻に体積膨張を起こして前記複数の二次電池１１０同士の間隔を開けることができる。これによって、熱暴走が発生した複数の二次電池を迅速に冷却することができ、消火剤によって前記複数の二次電池同士の熱伝達を遮断することができるので、複数の二次電池への熱暴走を防止することができる。さらに、本発明は、セルアセンブリーに火事が発生する場合にも、離隔部材によって消火液の流入量が増加して、迅速な消火が行われる長所がある。窮極的に、セルアセンブリー１００の熱暴走や火事の発生時、安全性を向上させることができる。
図６は、本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した斜視図である。
図６を参照すると、本発明の他の一実施例によるバッテリーパック２００は、ガイド部材２４０をさらに含み得る。具体的には、前記ガイド部材２４０は、前記離隔部材２３０の膨張時、膨張が積層方向へ行われるようにガイドできる。前記ガイド部材２４０は、前記離隔部材２３０の側部を囲むように構成され得る。即ち、前記ガイド部材２４０は、前記離隔部材２３０がパッド形態を有する場合、パッドの上面、下面、左側面及び右側面を囲むように構成され得る。ここで、前記離隔部材２３０の側部は、前記複数の二次電池１１０の積層方向（矢印）に垂直な方向に位置し得る。前記ガイド部材２４０は、中空のフレーム状であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記離隔部材２３０の膨張時、膨張が積層方向へ行われるように前記離隔部材２３０の側部を囲むように構成されたガイド部材２４０をさらに含むことで、前記離隔部材２３０の膨張方向を前記複数の二次電池１１０の積層方向へ誘導でき、これによって、より効果的に前記複数の二次電池１１０同士の間隔を離すことができる。
図７及び図８は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である支持部材の作動を概略的に示した斜視図である。
図３及び図５と共に、図７及び図８を参照すると、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックは、図１のバッテリーパック２００と比較する場合、支持部材２５０をさらに含み得る。
具体的には、前記支持部材２５０は、前記複数の二次電池１１０の間に備えられ得る。前記支持部材２５０は、前記複数の二次電池１１０の収納部Ｎ１を支持するように構成され得る。前記支持部材２５０は、前記離隔部材２３０の両方向へ不可逆的に長さが延長可能に構成され得る。即ち、前記支持部材２５０は、前記セルアセンブリー１００に熱暴走や火事が発生する場合、前記複数の二次電池１１０の積層方向（Ｙ軸方向）に沿って両方向へ長さが延びるように構成され得る。なお、前記支持部材２５０は、両方向の長さのみが増加するだけであり、長さが減少しないように構成され得る。
具体的には、前記支持部材２５０は、弾性部２５２及び前記二次電池１１０を加圧するように構成された加圧部２５４を備え得る。ここで、弾性部２５２は、両方向へ長さが弾性変形されるように構成された部品であり得る。より具体的には、前記加圧部２５４は、両方向へ長さが変動するように構成されたシリンダーを備え得る。前記シリンダーは、中実軸を有する円筒状の第１柱と、中空軸を有する円筒状の第２柱を有し得る。
また、前記弾性部２５２は、前記加圧部２５４のシリンダーを囲むように構成されたバネを備え得る。さらに、前記バネは、前記加圧部２５４の本体部位よりも相対的に直径の大きい両端部によってシリンダーの軸方向へ加圧可能に構成され得る。即ち、前記バネは、前記シリンダーの長さ変化に応じてバネの弾性方向の長さが変更されるように構成され得る。例えば、前記バネは、シリンダーの長さが減少する場合、前記加圧部２５４の両端部によって加圧されて弾性収縮し得る。前記バネは、前記加圧部２５４が長くなる方向Ｗへ弾性力を発生させるように構成され得る。
したがって、本発明このような構成によれば、本発明は、前記離隔部材２３０の両方向へ不可逆的に長さが増加するように構成された支持部材２５０をさらに含むことで、前記離隔部材２３０が前記消火液と接触して冷却されて本体の体積が減少する場合、前記支持部材２５０によって前記複数の二次電池１１０同士の間隔が減少することを防止できる。これによって、本発明は、安定的に前記離隔部材２３０が前記複数の二次電池１１０同士の間隔を離すことで、複数の二次電池１１０の間に消火液が流入可能になる。
一方、図７及び図８をさらに参照すると、前記支持部材２５０の外面には、弾性部２５２が圧縮された状態を固定するように構成された固定部２５８が備えられ得る。前記固定部２５８は、例えば、所定の温度で固体から液体へ相変化する相変化物質を含み得る。例えば、前記固定部２５８は、パラフィンを含み得る。
即ち、バッテリーパック２００の正常作動時、前記支持部材２５０は圧縮された状態を維持するが、前記セルアセンブリー１００の温度が、例えば、１００℃を超える場合、前記固定部２５８が固体から液体に相変化して、前記支持部材２５０の圧縮状態を解除できる。これによって、前記支持部材２５０は、前記複数の二次電池１１０の積層方向へ長さの延長が可能になる。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記支持部材２５０の外面には、弾性部の圧縮状態を固定するように構成された固定部２５８が備えられることで、セルアセンブリー１００に火事や熱暴走が発生する前には、前記支持部材２５０の加圧力が発生しないようにし、セルアセンブリー１００に火事や熱暴走が発生した後には、前記支持部材２５０の加圧力を発生させ、前記複数の二次電池１１０同士の間隔を効果的に開けることができる。
図９は、本発明の実施例によるバッテリーパックを概略的に示した後方斜視図である。図１０は、本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示す斜視図である。そして、図１１は、本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示した後方斜視図である。
図１０及び図１１を参照すると、前記バッテリーパック２００は、前記モジュールハウジング２１０の内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火液が前記モジュールハウジング２１０の内部に供給されるように構成され得る。例えば、前記所定の温度は、２００℃以上であり得る。例えば、前記バッテリーパック２００は、前記後方カバー２１６に備えられた投入口２１６ａから消火液が供給され得る。前記消火液は、モジュールハウジング２１０の内部のガス通路２１１に沿って移動できる。
また、前記バッテリーパック２００は、消火タンク３２０、配管３３０及び消火弁３４３を備え得る。先ず、前記消火タンク３２０には、内部に消火液（図示せず）が収容され得る。例えば、前記消火液は、炭酸カリウムのような無機塩の濃厚溶液、化学泡、空気泡、二酸化炭素または水であり得る。また、前記消火タンク３２０は、消火液を適切な圧力で噴射するか、または前記配管３３０に沿って移動させるために内部に圧縮ガスを備え得る。
例えば、前記消火タンク３２０の容量は５９Ｌであり得、前記圧縮ガスは８ｂａｒの窒素であり得、前記消火液は４０Ｌの水であり得る。ここで、消火液として水を使用する場合、前記バッテリーパック２００の内部に噴霧したときには、消火冷却効果と共に熱遮断作用があることから、特に、熱暴走による高温のガス及び火炎が発生した場合、熱伝播（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）の防止に効果的である。これによって、複数のバッテリーパック２００への火事や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。
また、前記配管３３０は、前記消火タンク３２０から前記少なくとも二つ以上のバッテリーパック２００に各々前記消火液を供給可能に連結されるように構成され得る。例えば、前記配管３３０は、水に腐食しない素材を含み得る。例えば、前記配管３３０は、ステンレススチールを含み得る。前記配管３３０は、一端が前記消火タンク３２０の吐出口３２１と連結されるように構成され得る。前記配管３３０は、他端が前記少なくとも二つ以上のバッテリーパック２００の各々の内部まで延びた形態を有し得る。
例えば、前記配管３３０は、前記消火タンク３２０の消火液が吐出される吐出口３２１と連結された共通配管３３３と、前記共通配管３３３から前記少なくとも二つ以上のバッテリーパック２００に各々連結されるように分配された構造の分配管３３６と、を備え得る。例えば、図１１に示したように、前記配管３３０は、前記消火タンク３２０の吐出口３２１と連結された一つの共通配管３３３と、前記共通配管３３３から分枝した８個の分配管３３６と、を備え得る。そして、前記８個の分配管３３６は、８個のバッテリーパック２００に各々連結されるように構成され得る。
さらに、前記消火バルブ３４３は、前記バッテリーパック２００の内部ガス（空気）が所定の温度以上に上昇する場合、前記消火タンク３２０から前記消火液が前記バッテリーパック２００の内部に供給されるように構成され得る。例えば、前記所定の温度は、２００℃以上であり得る。即ち、前記消火バルブ３４３は、所定の温度以上のバッテリーパック２００の内部へ前記消火液が注入されるように出口が開放される能動型バルブであり得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明のバッテリーパック２００は、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火バルブ３４３を開放して消火タンク３２０の消火液を前記モジュールハウジング２１０の内部に供給するように構成されることで、バッテリーパック２００のセルアセンブリー１００に熱暴走や火事が発生しても、熱暴走によって上昇された温度の影響で、前記消火バルブ３４３が即刻に消火液をバッテリーパック２００の内部へ供給できる。窮極的に、バッテリーパック２００の火事安全性を効果的に向上させることができる。
図１２は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である離隔部材を概略的に示した斜視図である。そして、図１３は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックの内部構成を概略的に示した模式図である。
図１と共に図１２及び図１３を参照すると、さらに他の一実施例によるバッテリーパックの離隔部材２３０Ａは、前記バッテリーパック２００のモジュールハウジング２１０の内部に供給された消火液３２２と接触する場合、前記消火液３２２を吸収して体積が膨張するように構成された合成繊維２３５を備え得る。前記合成纎維２３５は、前記複数の二次電池１１０の間に介在され得る。
前記離隔部材２３０Ａは、合成繊維２３５を含み得る。前記合成纎維２３５は、長方形のパッド状であり得る。前記合成纎維２３５の前後面は、前記二次電池１１０の前面または後面と対応する大きさであり得る。前記合成纎維２３５は、消火液３２２を吸収する場合、体積膨張を起こしてその大きさが変形される。そして、前記合成纎維２３５は、加圧によって変形される弾性を有し得る。
さらに、合成纎維２３５は、消火液３２２を吸収するように構成され得る。合成纎維２３５は、高吸水性樹脂を網状に紡績して形成された超吸水性ファイバー（ｓｕｐｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｆｉｂｅｒ）を備え得る。ここで、 高吸水性樹脂は、自体重さの約５００～１，０００倍重さの消火液（水）を吸収するように構成され得る。例えば、高吸水性樹脂は、ＬＧ化学社の高吸水性樹脂製品であり得る。例えば、合成纎維２３５は、アクリル酸とメチルアクリレートなどを原料にして水で一括的に重合させた後、重合された高分子を抽出して網状で紡績して製造され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記離隔部材２３０Ａは、消火液３２２を吸収するように構成された合成繊維２３５を備えることで、前記バッテリーパック２００の内部に消火液３２２が供給される場合、前記離隔部材２３０Ａが消火液３２２を吸収することで、前記離隔部材２３０Ａが熱を遮断する障壁を形成できるので、複数の二次電池１１０同士の熱移動を遮断することができる。これによって、一つのセルアセンブリー１００のうち、一部の二次電池１１０に火事や熱暴走が発生しても、隣接する他の二次電池１１０への火事や熱伝播を防止することができる。これによって、バッテリーパック２００の安全性を効果的に向上させることができる。
また、本発明の前記合成纎維２３５は、前記モジュールハウジング２１０の外壁の内面と接触するように構成され得る。具体的には、前記合成纎維２３５は、体積膨張によって前記モジュールハウジング２１０の外壁の内面と接触するように構成され得る。即ち、前記セルアセンブリー１００の二次電池１１０のうち、少なくとも一部に火事や熱暴走が発生して、前記バッテリーパック２００の内部へ消火液（水）が流入する場合、前記離隔部材２３０Ａの合成繊維２３５が前記消火液３２２を吸収し、吸収した分だけの体積膨張を起こして変形される。前記合成纎維２３５は、体積膨張によって前記モジュールハウジング２１０の外壁の内面と接触する程度に変形される。例えば、図１３に示したように、前記離隔部材２３０Ａの合成繊維２３５の上端は、前記モジュールハウジング２１０の上部カバー２１２の内面と接触し得る。
図１４は、本発明の一実施例による電力貯蔵装置を概略的に示した正面図である。
図１０と共に図１４をさらに参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーラック３００は、前記バッテリーパック２００と、前記バッテリーパック２００を収容するラックケース３１０と、を含み得る。また、前記ラックケース３１０は、前記バッテリーパック２００の複数のバッテリーパック２００を上下方向へ積層された形態で収容するように構成され得る。前記ラックケース３１０の内部には、バッテリーパック２００の下面が水平面に平行に搭載され得る。
ここで、水平方向とは、バッテリーパック２００を地面に置いたとき、地面に平行する方向を意味し、上下方向に垂直する平面上の少なくとも一方向ともいえる。
さらに、前記ラックケース３１０は、少なくとも一側が開放可能な形態で構成され、開放された側面からバッテリーパック２００が内部空間へ入れられ得る。但し、前記ラックケース３１０は、このように開放された側面が閉鎖可能に構成され得る。
また、前記バッテリーラック３００は、ラックケース３１０の内部または外部にバッテリー管理装置３５０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）などの他の構成要素をさらに含み得る。前記バッテリー管理装置３５０は、複数のバッテリーパック２００の上部（Ｔ）に位置し得る。
一方、本発明の一実施例による電力貯蔵装置６００は、前記バッテリーラック３００を少なくとも二つ以上含み得る。前記二つ以上のバッテリーラック３００は、一方向へ配列されるように配置され得る。例えば、図１４に示したように、前記電力貯蔵装置６００は、三つのバッテリーラック３００が一方向へ配列されるように構成され得る。また、前記電力貯蔵装置６００は、三つのバッテリーラック３００の充放電が制御可能な別の中央制御部（図示せず）を備え得る。
一方、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１００ セルアセンブリー
１１０ 二次電池
１１５ パウチ外装材
２００ バッテリーパック
２１０ モジュールハウジング
２３０ 離隔部材
２３５ 合成纎維
２４０ ガイド部材
２５０ 支持部材
３００ バッテリーラック
３１０ ラックケース
３２０ 消火タンク
３２１ 吐出口
３３３ 共通配管
３３６ 分配管
３４３ 消火バルブ
６００ 電力貯蔵装置

Claims (10)

  1. 一方向へ積層された複数の二次電池を有する少なくとも一つ以上のセルアセンブリーと、
    前記少なくとも一つ以上のセルアセンブリーを収納する内部空間が形成されたモジュールハウジングと、
    前記複数の二次電池の間に介在され、前記複数の二次電池の少なくとも一つ以上が所定の温度以上になる場合、前記複数の二次電池同士の間隔が離れるように前記複数の二次電池の間で両方向へ加圧するように構成された離隔部材と、を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記二次電池は、パウチ外装材を備え、
    前記パウチ外装材は、電極組立体が収納される収容空間が形成された収納部と、前記パウチ外装材の外周面が封止された封止部と、を備え、
    前記離隔部材は、前記複数の二次電池の各々の収納部と対面するように位置することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記離隔部材は、本体の温度が所定の温度以上に上昇する場合、体積が膨張するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  4. 前記離隔部材の膨張時、膨張が積層方向へ行われるように前記離隔部材の側部を囲むように構成されたガイド部材をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記複数の二次電池の間に備えられ、前記離隔部材の両方向へ不可逆的に長さが延長可能に構成された支持部材をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。
  6. 前記バッテリーパックは、前記モジュールハウジングの内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火液が前記モジュールハウジングの内部に供給されるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  7. 前記離隔部材は、前記バッテリーパックの内部に供給された消火液と接触する場合、前記消火液を吸収して体積が膨張するように構成された合成繊維を備えることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記合成繊維は、前記消火液を吸収する場合、体積膨張によって前記モジュールハウジングの外壁の内面と接触するように構成されたことを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーパック。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパックと、前記バッテリーパックを収容するラックケースと、を含む、バッテリーラック。
  10. 請求項９に記載のバッテリーラックを少なくとも二つ以上含む、電力貯蔵装置。
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