KR100684861B1 - Secondary battery module - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a rechargeable battery module according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 격벽을 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a partition wall according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 격벽을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a partition wall according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 격벽을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a partition wall according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 격벽을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a partition wall according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 격벽을 도시한 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a partition wall according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 이차전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전달 매체의 유동통로를 형성하는 격벽의 구조를 개선하여 냉각성능을 향상시킨 이차 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery module, and more particularly, to a secondary battery module having improved cooling performance by improving a structure of a partition wall forming a flow passage of a heat transfer medium.
이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. A secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable.
하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용된다. 한편, 전지 셀이 복수개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우는 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.Low-capacity batteries packed in packs of one battery cell are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders. On the other hand, a large capacity battery in a battery pack unit in which a plurality of battery cells are connected is widely used as a motor driving power source for a hybrid electric vehicle.
상기 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 양극과 음극 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 이를 와류 상으로 감은 전극군(또는 젤리롤)을 케이스에 내장 설치하고, 상기 케이스에 외부 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 전지를 구성한다.The secondary batteries are manufactured in various shapes, and typical shapes include cylindrical and rectangular shapes, and an electrode group (or jelly roll) wound around the vortex through a separator (separator) between an anode and a cathode. The battery is constructed by installing a cap assembly in which the external terminal is formed and installed in the case.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차전지가 개발되고 있으며, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등에 사용될 수 있도록 상기한 고출력 이차전지 복수 개를 직렬로 연결하여 대용량의 이차전지를 구성하게 된다.Recently, a high output secondary battery using a non-aqueous electrolyte having a high energy density has been developed, and a plurality of high output secondary batteries described above can be connected in series to be used in a device requiring large power, for example, an electric vehicle. Will be constructed.
이와 같이 하나의 이차전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 단위 전지라 칭한다)는 통상 복수개가 직렬 또는 병렬로 연결되는 고출력 이차전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 전지 모듈이라 칭한다)를 이루게 되며, 상기 각각의 단위 전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군과, 상기 전극군이 내장되는 공간을 구비하는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트 외측으로 돌출되고 상기 전극군에 구비된 양, 음극의 집전체와 전기적으로 연결되는 양극 단자와 음극 단자, 상기 캡 플레이트와 상기 양극 단자와 음극 단자 사이에 구비되어 내밀성을 보장하는 개스킷을 포함한다.As described above, one secondary battery (hereinafter, referred to as a unit cell for convenience of description throughout) may form a high output secondary battery (hereinafter, referred to as a battery module for convenience of description throughout) in which a plurality are connected in series or in parallel. Each of the unit cells may include an electrode group having a positive electrode and a negative electrode disposed therebetween, a case having a space in which the electrode group is embedded, and a cap plate coupled to the case to seal the cap plate. A gasket protruding outside the cap plate and provided between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal electrically connected to the positive and negative electrode current collectors provided in the electrode group, and the cap plate and the positive terminal and the negative terminal to ensure the resistance to Include.
그리고 각각의 단위 전지는 통상 각형 전지의 경우 캡 조립체 상부로 돌출된 양극단자 및 음극단자가 이웃하는 단위 전지의 양극단자 및 음극단자와 엇갈리도록 교차 배열되고, 나사가공된 양극단자와 음극단자 간에 너트를 매개로 도전체를 연결 설치하여 단위 전지들이 전기적으로 연결된다.Each unit cell is typically arranged so that the positive and negative terminals protruding from the top of the cap assembly alternately with the positive and negative terminals of a neighboring unit cell in the case of a rectangular battery, and between the screwed positive and negative terminals. Units are electrically connected by connecting and installing conductors.
이러한 단위 전지들의 최외측에는 상기 단위 전지들을 지지하는 엔드 플레이트가 설치되고 상기 엔드 플레이트는 연결 로드에 의하여 지지되어 외측에서 단위 전지들이 안정적으로 고정될 수 있도록 단위 전지들을 안쪽으로 가압한다.End plates supporting the unit cells are installed at the outermost sides of the unit cells, and the end plates are supported by the connecting rods to press the unit cells inward so that the unit cells can be stably fixed from the outside.
한편, 단위 전지 사이에는 단위 전지에서 발생된 열을 방출하기 격벽이 설치되는데 상기 격벽은 단위 전지의 전면과 대응되는 크기로 이루어져 상기 단위 전지 사이에 설치된다.Meanwhile, partition walls are installed between unit cells to dissipate heat generated from the unit cells. The partition walls are formed between the unit cells and have a size corresponding to the front surface of the unit cells.
이때, 단위 전지와 격벽 사이에는 엔드 플레이트에 의해 작용되는 가압력이 작용하며, 단위 전지와 격벽 사이에 작용하는 가압력은 단위 전지의 가장자리로 갈수록 커지게 된다. 즉 단위 전지의 모서리와 격벽이 접하여 모서리에 큰 힘이 작용하고 실제로 단위 전지의 중앙부분에 작용하는 힘은 크지않게 된다.At this time, the pressing force acting by the end plate is applied between the unit cell and the partition wall, and the pressing force acting between the unit cell and the partition wall increases toward the edge of the unit cell. In other words, the edge of the unit cell and the partition wall is in contact with the large force acting on the corner of the unit cell actually does not have a large force.
그러나 단위 전지 내에 설치된 전극군은 전극군 사이에서 이온의 이동이 용이할 수 있도록 납작하게 가압되어야 하는데, 상기한 종래의 구조로는 전극군에 충분한 가압력이 작용하지 못하는 문제점이 있다.However, the electrode group installed in the unit cell has to be pressurized flat so that the movement of ions between the electrode groups can be easily performed. However, the conventional structure described above has a problem that a sufficient pressing force cannot be applied to the electrode group.
특히, 단위 전지가 충전과 방전을 되풀이함에 따라 단위 전지 내부에서 가스가 발생하여 단위 전지가 부풀어오를 경우, 전극군 사이에 간극이 발생하여 전극군 사이에서 이온의 이동이 제대로 이루어지지 않는 문제가 생긴다. In particular, when the unit cell repeats charging and discharging, when gas is generated inside the unit cell and the unit cell swells, a gap occurs between the electrode groups, thereby causing a problem in that ions do not move properly between the electrode groups. .
전극군 사이에서 이온의 이동이 제대로 이루어지지 않으면 단우 l전지의 출력이 저하되는 문제가 발생한다.If the ions do not move properly between the electrode group, a problem arises in that the output of the battery is reduced.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단위 전지를 안정적으로 가압할 수 있는 격벽을 포함하는 이차 전지를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a secondary battery including a partition that can stably pressurize the unit cell.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전지 모듈은 적층 배열된 복수 개의 단위 전지, 및 상기 단위 전지 사이에 설치되며, 중앙부가 가장자리보다 두껍게 형성되는 격벽을 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the battery module according to the present invention may include a plurality of unit cells stacked and arranged between the unit cells, and a partition wall having a central portion formed thicker than an edge thereof.
상기 격벽은 중앙부에서 가장자리로 갈수록 두께가 감소하는 구조로 이루어질 수 있다.The partition wall may have a structure in which the thickness decreases from the center portion toward the edge.
상기 격벽은 크라우닝(crowning) 가공된 구조로 이루어질 수 있다.The partition wall may be formed of a crowned structure.
상기 격벽은 중앙을 기준으로 대칭되는 구조로 이루어질 수 있다.The partition wall may have a structure symmetrical with respect to the center.
상기 격벽은 판부재와 상기 판부재에 형성된 돌기를 포함할 수 있다.The partition wall may include a plate member and a protrusion formed on the plate member.
상기 돌기는 중앙부에 형성된 상기 돌기가 가장자리에 형성된 상기 돌기보다 높게 형성될 수 있다.The protrusion may be formed higher than the protrusion formed at the edge of the protrusion formed at the center portion.
상기 판부재는 중앙부에서 가장자리로 갈수록 두께가 감소하는 구조로 이루어질 수 있다.The plate member may have a structure in which the thickness decreases toward the edge from the center portion.
상기 돌기는 외주면과 상기 외주면의 위에 형성된 상면을 포함하고, 상기 상면은 격벽의 중앙을 향하는 부분이 높도록 경사지게 형성될 수 있다.The protrusion may include an outer circumferential surface and an upper surface formed on the outer circumferential surface, and the upper surface may be formed to be inclined such that a portion facing the center of the partition wall is high.
상기 격벽은 내측에 냉각 매체가 유통되는 관통 홈이 형성될 수 있으며, 상기 격벽은 중앙에서 외측으로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하는 구조로 이루어질 수 있다.The partition wall may have a through groove through which a cooling medium flows, and the partition wall may have a structure in which the thickness gradually decreases from the center to the outside.
여기서 이차전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다.Here, the secondary battery module is used as an energy source for driving a motor of the device in a device that operates by using a motor such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like. Can be.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 모듈을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a rechargeable battery module according to a first exemplary embodiment of the present invention.
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군을 구비하여 전력을 생산하는 복수개의 단위 전지(11)와 상기 단위 전지들(11) 사이에 설치되어 상기 단위 전지(11) 사이로 공기가 유통될 수 있도록 간격을 유지하고 단위 전지(11)의 측면을 지지하는 격벽(30), 상기 단위 전지들(11)의 최외측에 배치되어 상기 단위 전지들(11)을 내측으로 가압하는 엔드 플레이트(12), 및 상기 엔드 플레이트(12)를 지지하는 연결부재(17)를 포함한다.Referring to the drawings described above, the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 격벽(30)은 단위 전지(11)의 전면과 대응되는 크기를 갖는 판부재(32)와 상기 판부재(32)의 표면에서 복 수개의 돌기(31)가 소정 간격을 두고 돌출 형성된 구조로 이루어진다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
그리고 상기 돌기(31)는 중앙부에 형성된 돌기(31)의 높이(H1)가 가장 자리에 형성된 돌기(31)의 높이(H2)보다 높게 형성된다. 그리고 바람직하게는 격벽(30)의 중앙에서 격벽(30)의 가장자리로 갈수록 돌기(31)의 높이가 점진적으로 감소하는 구조로 이루어진다. 즉, 단위 전지(11, 도 1에 도시)의 단자가 상부를 향하도록 단위 전지(11)를 세웠을 때를 기준으로 단위 전지(11)의 측면으로 갈수록 돌기(31)의 두께가 감소하여 중앙에 형성된 돌기(31)가 단위 전지를 가압하는 구조로 형성된다.The
본 실시예에 따른 상기 돌기(31)는 원뿔대 형상으로 이루어지지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 원통 형상 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.The
본 실시예에 따른 격벽(30)이 상기한 바와 같은 구조로 이루어지므로 상기 격벽(30)은 단위 전지(11)를 균일하게 가압할 수 있다. 특히 격벽(30)의 중앙부분이 볼록하게 돌출된 구조로 이루어져 단위 전지(11)의 중앙을 가압함으로써 단위 전지(11)의 중앙에 위치된 전극군을 안정적으로 지지할 수 있다.Since the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽을 도시한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a partition wall according to another exemplary embodiment of the present invention.
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 격벽(40)은 판부재(42)와 상기 판부재(42)의 일측 면에 형성된 돌기(41)를 포함하며, 상기 격벽(40)은 양쪽 면이 크라우닝(crowing) 가공된 구조로 이루어진다.Referring to the drawings described above, the
크라우닝(crowing) 가공이란, 표면의 중앙부분이 볼록하도록 곡면으로 가공하는 것을 말한다. 예를 들면, 나사의 치면이나 차량용 유리가 완만한 곡선을 이 루면서 볼록하게 돌출되도록 가공하는 것을 말한다.The crowning process means processing into a curved surface such that the central portion of the surface is convex. For example, the tooth surface of a screw or the glass for a vehicle are processed so that it may protrude convexly with a gentle curve.
본 실시예에 따른 상기 격벽(40)은 양면이 크라우닝 가공되어 돌기가 격벽(40)의 중심을 향하여 완만한 곡선을 이루며 돌출된 구조로 형성된다. The
따라서 격벽(40)의 중앙 부분에 위치한 돌기(42)가 가장 높게 형성되며, 격벽(40)의 가장자리로 갈수록 격벽(40)의 중심을 향하여 경사지게 격벽(40)의 높이가 감소한다. 즉, 여기서 상기 돌기(41)는 외주면과 상기 외주면의 상부에 형성된 상면을 포함하고 상기 상면은 격벽(40)의 중심을 향하는 쪽이 높도록 경사지게 형성된다.Therefore, the
그리고 상기 판부재(42)는 돌기(41)가 형성된 면의 반대측면이 중앙부로 갈수록 볼록한 구조로 이루어진다. 따라서 상기 판부재(42)에서 돌기(41)가 형성된 면의 반대측 면은 중앙부분이 볼록한 곡면으로 형성된다.In addition, the
이러한 구조로 상기 격벽(40)의 중앙부분의 최대 높이(Hmax1)는 상격의 가장자리의 최대 높이(Hmax2)보다 높은 구조로 이루어진다.In this structure, the maximum height Hmax1 of the central portion of the
상기 격벽(40)이 이루는 곡률에 대하여는 특별히 한정하지 않으며, 격벽(40)의 크기와 구조에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 특히, 격벽(40)이 단위 전지(11)를 균일하게 가압할 수 있도록 적정한 곡률로 이루어질 수 있다.The curvature formed by the
따라서 본 실시예에 따르면 격벽(40)이 일정한 곡률을 따라 볼록한 구조로 형성되어 격벽의 양쪽에 설치된 단위 전지를 안정적으로 지지할 수 있다.Therefore, according to the present exemplary embodiment, the
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 격벽(50)을 도시한 단면도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 격벽(50)은 내측에 냉각 매체가 유통되는 복수 개의 관통 홈(51)이 형성된 구조로 이루어진다.5 is a cross-sectional view illustrating a
그리고 상기 격벽(50)의 양면은 중앙부분이 볼록하게 돌출된 구조로 이루어진다. 따라서 격벽(50)의 중앙부분의 두께가 양측 가장자리보다 두껍게 형성되어 격벽(50)의 양측에 형성된 단위 전지들을 균일하게 가압하여 지지할 수 있다.And both sides of the
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 격벽(60)을 도시한 사시도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 격벽(60)은 판부재(62)와 상기 판부재(62)에서 돌출 형성된 돌기(61)를 포함하며, 상기 돌기(61)는 가장자리에서 중앙으로 갈수록 높이가 증가하는 구조로 형성된다. 즉, 격벽(60)의 상부 가장자리와 하부 가장자리에서 중앙으로 갈수록 돌기(61)의 높이가 점진적으로 증가하며, 격벽(60)의 좌측 가장자리와 우측 가장자리에서 중앙으로 갈수록 돌기(61)의 높이가 점진적으로 증가하는 구조로 이루어진다. 따라서 상기 격벽(60)은 중앙을 기준을 좌우와 상하가 대칭되는 구조로 이루어진다. 6 is a perspective view illustrating a
본 발명의 이차 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다.The secondary battery module of the present invention is an energy source for driving a motor of the device in a device that operates using a motor, such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like. Can be used as.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 격벽의 중앙 부분이 양측 가장자리보다 두껍게 형성되어 단위 전지들을 균일하게 가압할 수 있다. 또한, 단위 전지들의 내측을 적절하게 가압하여 단위 전지의 중앙에 위치된 전극군을 안정적으로 지지할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the central portion of the partition wall may be formed thicker than both edges to uniformly press the unit cells. In addition, the inside of the unit cells can be properly pressed to stably support the electrode group located in the center of the unit cell.
Claims (9)
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