KR101262033B1 - 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101262033B1
KR101262033B1 KR1020100066702A KR20100066702A KR101262033B1 KR 101262033 B1 KR101262033 B1 KR 101262033B1 KR 1020100066702 A KR1020100066702 A KR 1020100066702A KR 20100066702 A KR20100066702 A KR 20100066702A KR 101262033 B1 KR101262033 B1 KR 101262033B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling member
battery
battery cells
electrode assembly
refrigerant
Prior art date
Application number
KR1020100066702A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120006136A (ko
Inventor
양재훈
윤종문
신용식
이범현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020100066702A priority Critical patent/KR101262033B1/ko
Publication of KR20120006136A publication Critical patent/KR20120006136A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101262033B1 publication Critical patent/KR101262033B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • H01M10/6555Rods or plates arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

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

Abstract

전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열부; 및 상기 방열부가 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부의 외측에 위치하고, 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 상기 방열부의 외측에 형성되어 있는 냉매 유동부; 를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재를 제공한다.

Description

냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 {Cooling Member Having Improved Reliability to Cooling Design and Battery Module Employed with the Same}
본 발명은 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열부; 및 상기 방열부가 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부의 외측에 위치하고, 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 상기 방열부의 외측에 형성되어 있는 냉매 유동부;를 포함하는 냉각부재에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.
충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 중대형 전지모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 중대형 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
중대형 전지팩에 장착되는 전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다. 예를 들어, 전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 전지셀의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하여 단위모듈을 구성하고 이러한 단위모듈들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 따라서, 별도의 카트리지는 기계적 강성이 높아지는 장점이 있지만, 전지모듈 전체의 크기가 커지게 된다.
또한, 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매용 유로가 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.
특히, 상기 냉각 구조가 수냉식 냉각 시스템인 경우, 다수의 냉매 유로가 채널 구조로 상기 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되므로, 그 설계가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 냉각 구조의 구성시 전지팩의 특정 부위에 냉각 부재나 열전도 부재가 장착될 경우, 전지팩의 전체 크기가 커지게 된다.
이와 관련하여, 전지모듈의 전지셀들 사이에 개재되는 수냉 방식의 냉각부재로서, 도 1에서와 같은 구조의 냉각부재(10)를 고려할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 냉각부재(10)는 한 쌍의 금속 판재(20)로 이루어져 있고, 그것의 내면에 연속적인 냉매 유로(25)가 형성되어 있는 상태로 외각 테두리(30)가 실링되어 있는 구조로 이루어져 있다.
그러나, 구조적 측면에서 냉각부재(10) 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 적층방향으로 전지셀의 두께 증가가 발생할 경우, 전지셀과 밀착되도록 형성된 냉매 유로(25)가 막히거나, 실링 부위가 분리되는 경우도 초래된다. 결과적으로, 수밀 신뢰성 및 냉각 효율성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 냉각 효율성을 유지하면서도 장기적으로 내구 신뢰성이 보장되는 냉각부재 및 이를 이용하는 안전성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
이와 관련하여 본 발명은, 상기 문제점들을 해결할 수 있도록, 방열부의 외측에 중공구조로 형성된 냉매 유동부를 포함하는 냉각부재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 냉매 유동부가 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 위치함으로써 전지셀을 고정시키고 설계 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각부재는, 전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열부; 및 상기 방열부가 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부의 외측에 위치하고, 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 상기 방열부의 외측에 형성되어 있는 냉매 유동부; 를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 냉매 유동부가 전극조립체 수납부의 외측을 따라 상기 방열부에 위치되어 있으므로, 앞서 설명한 바와 같이, 전지셀의 적층에 따른 냉매 유동부의 막힘 및/또는 손상을 방지할 있고, 냉각부재의 사용기간 동안 그 형상이 그대로 유지될 수 있으므로, 냉각 설계 신뢰성이 우수하여, 결과적으로 매우 콤팩트한 전지모듈을 구성할 수 있다.
상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 적층되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 판상형 이차전지가 바람직하다. 이러한 판상형 전지셀의 바람직한 예로는, 각형 전지셀과 파우치형 전지셀을 들 수 있으며, 그 중에서도, 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 형성된 전극조립체 수납부에 전극조립체가 내장되어 있고 전극조립체 수납부의 외주면에는 열융착에 의해 밀봉된 실링부("외주면 실링부")를 형성하고 있는 파우치형 전지셀이 특히 바람직하다.
상기 냉각부재는 바람직하게는 열전도성의 내식성 소재로 이루어질 수 있다. 따라서, 냉매가 상기 냉매 유동부를 흐르더라도 수분에 의한 부식을 방지할 수 있다.
이러한 냉각부재는 높은 냉각 효율성의 발현을 위한 열전도성이 우수한 소재이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 높은 열전도성을 가진 금속 소재로 이루어질 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 냉각부재는 한 쌍의 금속 판재들로 이루어져 있고, 일면에 냉매 유동부에 대응하는 유로용 그루브가 형성되어 있는 금속 판재들을 상기 유로용 그루브들이 대면하도록 결합하여 만들어진 구조일 수 있다.
이러한 구조의 냉각부재는, 예를 들어, 유로용 그루브가 금속 판재 상에 밴딩되어 있으므로, 별도의 냉매 유로를 설치하지 않고도 용이하게 냉매 유동부를 형성할 수 있으므로, 냉각부재를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다.
상기 밴딩되어 있는 금속 판재들은, 예를 들어, 용접에 의해 결합될 수 있고, 더욱 바람직하게는 블레이징 처리에 의해 결합될 수 있다.
한편, 상기 냉매 유동부는 평면상으로 적어도 일부가 전지셀의 전극조립체 수납부의 외주면 형상에 대응하는 형상으로 절곡되어 있을 수 있다. 따라서, 상기 전지셀들 사이에 냉각부재를 개재하였을 때, 상기 냉매 유동부는 전지셀의 전극조립체의 수납부에 인접하여 위치하게 되므로, 냉각 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 전지셀의 구조적 안정성을 높이고, 냉각부재가 전지셀에 효과적으로 고정될 수 있도록 해 준다.
상기 구조에서, 전지셀의 전극조립체 수납부의 형상에 대응하여 냉매 유동부는 다양하게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 전지셀의 전극조립체 수납부가 평면상으로 사각형 형상일 때, 냉매 유동부는 상기 전극조립체 수납부의 2면 이상에 대응하는 형상으로 절곡되어 있을 수 있고, 더욱 바람직하게는, 냉매 유동부가 전극조립체 수납부의 4면에 대응하는 형상으로 절곡되어 있을 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 냉매 유동부는 전극조립체 수납부의 외주면에 밀착되는 구조로 절곡되어 있을 수 있다.
즉, 전지셀들 사이에 냉각부재를 개재하였을 때, 방열부 및 냉매 유동부가 각 전지셀의 외주면에 밀착될 수 있으므로, 열전도에 의한 방열 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 냉각부재는 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 절곡된 냉매 유동부에 의해 효과적으로 고정되어, 전지셀의 지지력을 높여주는 역할을 하므로, 전지셀의 고정을 위한 추가적인 부재의 사용을 필요로 하지 않거나 최소화할 수 있다.
상기 냉매 유동부의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는, 바람직하게는, 방열부의 일측면에 나란히 형성될 수 있고, 예를 들어, 소정의 두께를 가진 돌출형 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 소정의 두께를 부여하기 위해 판재를 절곡하거나, 해당 부위에 고무 등과 같은 부재를 추가로 포함시킬 수도 있다.
상기와 같이 냉매 유입구와 냉매 배출구가 일측면에 나란히 형성되어 있는 구조는, 서로 다른 측면에 형성되어 있는 구조와 비교할 때, 냉매의 유입 및 배출을 위한 구조를 전지모듈의 일측에 형성할 수 있으므로, 보다 콤팩트한 전지모듈을 이룰 수 있고, 전지팩의 구성시 패키지의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 냉매는 냉매 유동부에서 용이하게 흐르면서 냉각성이 우수한 유체이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 잠열이 높아 냉각 효율성을 극대화할 수 있는 물일 수 있다.
본 발명은 또한, 전지셀들 사이에 장착되는 냉각부재를 포함하는 전지모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 전지모듈은 둘 이상의 판상형 전지셀들이 적층되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 냉각부재의 방열부와 냉매 유동부에 의해 설계 신뢰성 및 냉각 효율을 크게 향상시키며, 보다 콤팩트한 전지모듈을 구성할 수 있으므로, 매우 바람직하다.
상기 냉매 유동부의 냉매 유입구와 냉매 배출구는, 바람직하게는, 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성될 수 있다. 따라서, 전지셀에서 가장 많은 열이 발생하는 부위 중의 하나인 전극단자의 냉각 효율을 극대화할 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 냉매 유동부의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 구조적으로 전지셀의 전극리드와 서로 방해되지 않도록, 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있을 수도 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 전지모듈은 고출력 대용량의 달성을 위해 다수의 전지셀들을 포함함으로써, 충방전시 발생하는 고열이 안전성 측면에서 심각하게 대두되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치의 등의 전원에 바람직하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각부재는, 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 냉매 유동부를 형성함으로써, 전지모듈의 구성시 전지셀을 고정시키고 설계 신뢰성을 향상시켜 보다 콤팩트한 전지모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 하나의 예시적인 냉각부재의 모식도이다;
도 2는 하나의 예시적인 판상형 전지셀의 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재를 전지셀들 사이에 개재한 측면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 전지모듈에 장착되는 하나의 예시적인 판상형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 판상형 전지셀(100)은, 두 개의 전극리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지케이스(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(130)는 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 전극조립체 수납부(140)에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 전극조립체 수납부(140)의 외주면인 양측면(150b)과 상단부(150a) 및 하단부(150c)를 열융착에 의해 밀봉시킴으로써 실링부(150)를 형성하여 전지셀(100)이 만들어진다.
상단부(150a)와 하단부(150c)에는 전극리드(110, 120)가 돌출되어 있으므로 전극리드(110, 120)의 두께 및 전지케이스(130) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨 구조로 구성되어 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 냉각부재(200)는 한 쌍의 금속 소재의 판상형 방열부(210), 및 방열부(210)가 전지셀(도시하지 않음)의 전극조립체 수납부의 외주면에 위치하고, 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조를 가진 냉매 유동부(220)로 구성되어 있다. 따라서, 냉매 유동부(220)가 전극조립체 수납부의 외주면 형상을 따라 방열부(210)에 위치되어 있으므로, 전지셀의 적층에 따른 냉매 유동부의 막힘 내지 손상을 방지할 수 있다.
이러한 방열부(210)는 일면에 냉매 유동부(220)에 대응하는 유로용 그루브(도시하지 않음)가 형성되어 있는 한 쌍의 금속 판재들(도시하지 않음)을 유로용 그루브들이 대면하도록 상호 결합하여 만들어질 수 있지만, 본 발명의 범주내에서 기타 다른 방법들도 고려할 수 있을 것이다.
도 4에는 냉각부재를 전지셀들 사이에 개재한 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 냉각부재(200)가 전지셀들(100) 사이에 장착되어 있다.
냉각부재(200)의 방열부(210)는 상호 인접한 전극조립체 수납부들(140) 사이에 밀착된 상태로 개재되어 있고, 냉매 유동부(220)은 금속 판재에 형성되어 전극조립체 수납부의 외주면(150)에 밀착되는 구조로 절곡되어 있어서, 기계적 강성을 가질 수 있고, 전체적으로 콤팩트한 구조를 제공할 수 있다.
냉매 유동부(220)의 냉매 유입구(230) 및 냉매 배출구(240)는 방열부(210)의 일측면에 나란히 형성되어 있으며, 도 3 및 도 4에서와 같은 돌출형 구조로 이루어질 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 도 3 및 도 4와 함께 참조하면, 전지모듈(300)은 전지셀(100) 다수 개가 전극조립체 수납부들(140)이 상호 인접하도록 측면방향으로 배열되어 있는 모듈 케이스(310), 전지셀(100)들 사이의 계면에 개재되어 있는 냉각부재(200)로 구성되어 있다.
모듈 케이스(310)의 일측 외면에는 냉매 유입구(230)와 냉매 배출구(240)가 외부로 연통하기 위한 개구부(320)가 형성되어 있고, 전지셀들(100) 사이에 개재되어 있는 각각의 냉각부재(200)의 냉매 유입구(230)와 냉매 배출구(240)가 동일한 방향으로 향상되도록 장착되어 있어서, 전지모듈의 부피를 전체적으로 최소화할 수 있다.
따라서, 냉매 유동부(220)을 통해 냉매는 전지셀들(100)의 계면에 장착되어 있는 방열부(210)로 전도된 열을 효과적으로 제거함으로써 결과적으로 각각의 전지셀들(100)을 냉각시키므로 높은 냉각 효율성을 제공할 뿐만 아니라, 이러한 우수한 냉각 효율성에도 불구하고 콤팩트한 구조의 전지모듈(300)을 구성할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서,
    양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열부; 및
    상기 방열부가 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부의 외측에 위치하고, 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 상기 방열부의 외측에 형성되어 있는 냉매 유동부;
    를 포함하는 구조로 이루어져 있으며,
    상기 냉매 유동부는 적어도 일부가 전지셀의 전극조립체 수납부의 외주면 형상에 대응하는 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 이차전지인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각부재는 열도전성의 내식성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각부재는 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  6. 제 5 항에 있어서. 상기 냉각부재는 한 쌍의 금속 판재들로 이루어져 있고, 일면에 냉매 유동부에 대응하는 유로용 그루브가 형성되어 있는 금속 판재들을 상기 유로용 그루브들이 대면하도록 결합하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 금속 판재들은 블레이징 처리에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부가 평면상으로 사각형 형상일 때, 상기 냉매 유동부는 상기 전극조립체 수납부의 2면 이상에 대응하는 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 냉매 유동부는 전극조립체 수납부의 4면에 대응하는 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 냉매 유동부는 전극조립체 수납부의 외주면에 밀착되는 구조로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 냉매 유동부의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 방열부의 일측면에 나란히 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 물인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 냉각부재를 포함하고 있는 전지모듈.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전지모듈은 둘 이상의 판상형 전지셀들이 적층되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  16. 제 15 항에 있어서, 냉매 유동부의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 냉매 도관의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
KR1020100066702A 2010-07-12 2010-07-12 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 KR101262033B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100066702A KR101262033B1 (ko) 2010-07-12 2010-07-12 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100066702A KR101262033B1 (ko) 2010-07-12 2010-07-12 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120006136A KR20120006136A (ko) 2012-01-18
KR101262033B1 true KR101262033B1 (ko) 2013-05-08

Family

ID=45611935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100066702A KR101262033B1 (ko) 2010-07-12 2010-07-12 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101262033B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101413489B1 (ko) 2012-04-06 2014-07-02 인지컨트롤스 주식회사 전기자동차용 배터리

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101571774B1 (ko) * 2012-06-12 2015-11-25 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 전지셀
US20140120390A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Lg Chem, Ltd. Battery cell assembly and method for manufacturing a cooling fin for the battery cell assembly
CN107223009B (zh) * 2017-07-27 2024-04-09 西安特来电智能充电科技有限公司 一种电源模块及其散热系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717751B1 (ko) 2005-12-21 2007-05-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
JP2009009889A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717751B1 (ko) 2005-12-21 2007-05-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
JP2009009889A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101413489B1 (ko) 2012-04-06 2014-07-02 인지컨트롤스 주식회사 전기자동차용 배터리

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120006136A (ko) 2012-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101205180B1 (ko) 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101205181B1 (ko) 신규한 구조의 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101218751B1 (ko) 냉각 효율성이 향상된 중대형 전지팩
US10361469B2 (en) Battery module having water-cooled type cooling structure
KR101326086B1 (ko) 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 그것을 포함하는 중대형 전지팩
KR101359905B1 (ko) 조립 생산성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101130043B1 (ko) 냉각 효율성이 향상된 전지모듈
KR101293989B1 (ko) 냉각 효율성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101095346B1 (ko) 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 중대형 전지팩
KR101259757B1 (ko) 우수한 냉각 효율성과 콤팩트한 구조의 전지모듈 및 중대형 전지팩
KR101307992B1 (ko) 높은 효율성의 냉각 구조를 포함하는 전지모듈
KR101084969B1 (ko) 온도 센서가 장착된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
KR101547814B1 (ko) 간접 공냉 구조를 포함하는 전지모듈
KR101615941B1 (ko) 냉매 및 배기 가스의 혼합을 방지하는 구조를 포함하는 전지모듈
KR20120096133A (ko) 냉각 효율성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR20130123901A (ko) 우수한 냉각 효율성과 콤팩트한 구조의 전지모듈
KR20150131759A (ko) 열전 소자를 포함하는 전지모듈
KR101610742B1 (ko) 방열부가 형성되어 있는 전지셀 케이스를 포함하는 전지모듈
KR101293971B1 (ko) 냉각 성능이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101731957B1 (ko) 냉각 효율이 향상된 전지모듈
KR101262033B1 (ko) 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR20140034351A (ko) 펄스 형태의 핀을 포함하는 전지모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 7