KR101449103B1 - Heat control plate for battery cell module and battery cell module having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 사용 환경의 변화에 상관없이 배터리의 적정온도를 유지하여 배터리의 성능 저하를 방지하기 위한 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 배터리 셀들 사이에 층간 삽입되는 계면부품으로서, 절연체로 이루어진 절연시트; 상기 절연시트의 상하 양면에 각각 적층 결합되는 고열전도성 시트; 상기 절연시트의 상하 양면에 각각 삽입되어 상기 고열전도성 시트의 내면 측에 접합되는 상전이 복합재 시트;로 구성되며, 상기 상전이 복합재 시트가 절연시트 및 고열전도성 시트에 의해 둘러싸인 구조로 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thermal control plate for a battery cell module and a battery cell module having the same for maintaining a proper temperature of the battery regardless of a change in battery usage environment.
To this end, the present invention provides an interfacial component inserted between battery cells, comprising: an insulating sheet made of an insulator; A high thermal conductive sheet laminated on both upper and lower surfaces of the insulating sheet; And a phase changeable composite sheet inserted into both upper and lower surfaces of the insulating sheet and joined to the inner surface side of the high thermal conductive sheet, wherein the phase change composite sheet is surrounded by an insulating sheet and a high thermal conductive sheet A thermal control plate for a cell module is provided.

Description

배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈 {Heat control plate for battery cell module and battery cell module having the same}[0001] The present invention relates to a heat control plate for a battery cell module and a battery cell module having the same,

본 발명은 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 사용 환경의 변화에 상관없이 배터리의 적정온도를 유지하여 배터리의 성능 저하를 방지하기 위한 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal control plate for a battery cell module and a battery cell module having the same. More particularly, the present invention relates to a battery cell module for maintaining a proper temperature of the battery, And a battery cell module having the same.

전기자동차는 배터리 시스템의 신뢰성과 안정성이 상품성을 결정짓는 가장 중요한 요소로 작용함에 따라 외부 온도의 다양한 변화에 따른 배터리의 성능저하를 방지하기 위하여 배터리 시스템의 적정 온도범위인 35~40℃가 유지되어야 하며, 이를 위해 일반적인 기후 조건에서는 우수한 방열성능을 지니면서 낮은 온도 환경에서는 적정 온도범위를 유지할 수 있어야 한다. As the reliability and stability of the battery system are the most important factors that determine the commerciality, the electric vehicle is required to maintain the proper temperature range of the battery system at 35 to 40 ° C in order to prevent deterioration of the battery due to various changes in the external temperature In order to achieve this, it is necessary to maintain an appropriate temperature range in a low temperature environment while having excellent heat radiation performance under ordinary climatic conditions.

일반적으로 리튬이온 배터리는 외부 온도가 영하 10℃ 이하로 떨어지면 에너지와 출력이 급격하게 저하된다. 일례로 18650 배터리의 경우 영하 40℃의 환경에서는 20℃인 환경에서의 에너지 밀도의 5%, 출력 밀도의 1.25% 정도 밖에 공급하지 못한다고 보고되고 있다(Ref, G. Nagasubramanian, J. Appl. Electrochem. 31 (2001) 99 참조).Generally, lithium-ion batteries have a sudden drop in energy and power when the external temperature falls below minus 10 ° C. For example, it has been reported that the 18650 battery can supply only 5% of the energy density and 1.25% of the output density at an environment of -20 ° C and -40 ° C (Ref, G. Nagasubramanian, J. Appl. Electrochem. 31 (2001) 99).

또한, 리튬이온 배터리는 낮은 온도 환경에서 방전은 정상적으로 이루어지나 충전이 정상적으로 이루어지지 못하는 것으로 보고되고 있다(Ref, C. K. Huang, J. S. Sakamoto, J. Wolfenstine, S. Surampudi, J. Electrochem. Soc. 147 (2000) 2893; S. S. Zhang, K Xu, T. R. Jow, Electrochim. Acta 48 (2002) 241 참조).In addition, lithium ion batteries have been reported to discharge normally in a low temperature environment, but fail to charge normally (Ref, CK Huang, JS Sakamoto, J. Wolfenstine, S. Surampudi, J. Electrochem. 2000) 2893; SS Zhang, K Xu, TR Jow, Electrochim. Acta 48 (2002) 241).

이와 같은 저온 환경에서의 배터리 성능저하는 배터리 내 전해질의 이온 전도도 저하와 그라파이트 표면에 형성되는 고체 전해질 막, 리튬이온의 그라파이트로의 낮은 확산성, 전해질과 전극부 계면에서의 전하전달의 저항 증가 등이 원인이 되며(Ref, S. S. Zhang, K Xu, T. R. Jow, J of Power Sources 115 (2003) 137 참조), 이를 해결하기 위해서는 배터리 셀을 적정 온도(35~40℃)로 유지하기 위한 별도의 히팅 시스템이 필요하다.Such deterioration of the battery performance in a low-temperature environment is caused by a decrease in the ion conductivity of the electrolyte in the battery and an increase in the resistance of the solid electrolyte membrane formed on the graphite surface, the low diffusion of lithium ions into graphite, (Ref, SS Zhang, K Xu, TR Jow, J of Power Sources 115 (2003) 137). To solve this problem, a separate heating We need a system.

그러나, 전기자동차용 배터리는 고출력, 고속 및 반복 충전 등으로 인하여 발생하는 열로 인해 국부적인 온도 차이나 고열이 발생하게 되고, 이에 배터리의 효율 및 안정성을 저해하는 열폭주(thermal runaway) 현상이 발생하게 된다.However, the electric vehicle battery generates local temperature difference or high temperature due to heat generated due to high output, high speed, and repeated charging, thereby causing a thermal runaway phenomenon which hinders the efficiency and stability of the battery .

상기의 열폭주 현상은 배터리 내부에서 발생되는 열보다 외부로의 열 방출 및 확산 능력이 부족하여 초래된다.The thermal runaway phenomenon is caused by insufficient heat dissipation and diffusion ability to the outside than heat generated inside the battery.

또한, 최근 널리 사용되고 있는 파우치형(pouched type) 배터리 셀에서는 충전 및 방전시 리튬이온의 전극물질로의 인터칼레이션(Intercalation)과 디-인터칼레이션(deintercalation)에 의해 부피 변화가 발생하게 된다.In addition, in a pouch-type battery cell which has been widely used recently, volume change occurs due to intercalation and deintercalation of lithium ions into electrode materials during charging and discharging.

또한, 배터리 셀 내 전극의 팽창으로 인한 전극물질 사이의 분리층(separator)의 손상은 내부 저항의 발생과 함께 전압의 증가와 배터리 성능 및 최종 배터리 용량의 감소 등을 초래하게 되므로 배터리의 부피 팽창에 대응하기 위한 방열용 계면 부재가 필요하다.In addition, the damage of the separator between the electrode materials due to the expansion of the electrodes in the battery cell causes an increase in voltage, a reduction in the battery performance and a final battery capacity as well as an internal resistance, A heat dissipation interfacing member is required.

또한, 종래의 배터리 시스템에서 배터리 셀의 부피가 증가할 경우, 배터리 셀 모듈 내 형성된 공기 냉각 유로가 축소되어 냉각 효과가 감소하게 되고, 결국 주변 배터리 셀의 온도 상승에 의해 인접한 셀 간 발열 현상이 가속화되어 배터리 성능의 급격한 저하를 초래하게 된다.In addition, when the volume of the battery cell increases in the conventional battery system, the cooling air flow path formed in the battery cell module is reduced and the cooling effect is reduced. As a result, Resulting in a drastic decrease in battery performance.

또한, 배터리 셀의 부피팽창이 심할 경우 배터리 셀의 파우치형 케이스가 손상되어 내부의 전해액이 누수되거나 가스가 분출하는 등의 위험이 있다.Also, when the volume expansion of the battery cell is severe, there is a risk that the pouch-shaped case of the battery cell is damaged, and the electrolyte inside the battery is leaked or gas is spouted.

또한, 다수의 파우치형 배터리 셀을 적층하여 배터리 셀 모듈을 구성하므로, 배터리 셀의 부피팽창이나 가스 분출 혹은 폭발이 발생할 경우 인접한 셀에도 직접적인 손상이 가해지는 문제점이 있다.In addition, since a plurality of pouch-type battery cells are stacked to constitute a battery cell module, there is a problem that when a volume expansion of a battery cell, a gas ejection or an explosion occurs, direct damage is also applied to an adjacent cell.

또한, 배터리 셀 모듈의 셀 간 공기 냉각 유로는 효과적인 방열을 위해 필수적으로 형성되어야 하나, 통상 배터리 셀 사이마다 3㎜ 이상의 공간이 확보되어야 하므로 체적 대비 에너지밀도를 향상시키는데 한계가 있다.In addition, the inter-cell air cooling flow path of the battery cell module is essential for effective heat dissipation. However, since a space of 3 mm or more must be secured between battery cells, there is a limit to improve energy density relative to volume.

현재 양산 혹은 진행되고 있는 연구의 대부분은 배터리 케이스 및 하우징의 소재 개발에 있어 방열의 관점에서만 접근하고 있는데, 통상 배터리의 작동온도가 지나치게 높거나(50℃ 이상) 낮은 경우(0℃ 이하) 배터리의 수명에 치명적인 악영향을 미치므로 배터리의 성능과 수명을 위해서는 적절한 온도 조절이 필수적이다.Most of the current mass production or ongoing research is only in terms of heat dissipation in the development of materials for battery cases and housings. Typically, when the operating temperature of a battery is too high (over 50 ° C) or low (below 0 ° C) Proper life-time control is essential for battery life because it has a deadly effect on the life span.

따라서, 다양한 운전 조건과 온도 조건에 대해 배터리의 성능을 유지하고 안정성을 확보하기 위해서는 적정온도를 유지하기 위한 별도의 배터리 셀 모듈용 열 제어 시스템이 필요하다.Therefore, a separate thermal control system for the battery cell module is required to maintain an appropriate temperature in order to maintain battery performance and stability in various operating conditions and temperature conditions.

일례로, 종래의 배터리 케이스 및 하우징 소재는 PC+ABS, PA, PP 등의 플라스틱 기질에 난연 필러인 미네랄 필러가 20 ~ 30 중량% 충전(充塡)된 소재로, 난연성, 내화학성, 절연성, 내구성 등의 기능을 보유하고 있지만 방열의 특성은 전혀 없는 것이 사실이다.For example, the conventional battery case and housing material are made of a plastic substrate such as PC + ABS, PA, PP, etc., and a mineral filler as a flame retardant filler is filled in 20-30 wt% And durability, but it is true that there is no characteristic of heat dissipation at all.

이에 방열특성을 구현하기 위해서 종래에는 배터리 셀 사이마다 일정 크기(3~5㎜)의 유로 공간을 형성하고 에어 블로워(air blower)를 이용하여 공냉식을 열을 제거하고 있다.Conventionally, a channel space of a predetermined size (3 to 5 mm) is formed between battery cells and an air blower is used to remove the heat from the air-cooled type.

현재 개발되고 있는 배터리 방열 시스템은 배터리 내부에 축적되는 열을 외부로 방출하는 관점에서만 접근하고 있어 저온의 환경에서 배터리 전체의 성능저하가 우려되어 열전도성 및 방열성의 향상보다 시스템 내 적정온도를 유지하는 온도제어 소재가 요구되고 있으나 현재 배터리의 적정온도 유지를 위한 기구나 소재를 적용하고 있는 친환경자동차용 배터리 시스템은 전무한 실정이다.Currently developed battery heat dissipation systems are approaching only from the viewpoint of releasing the heat accumulated in the battery to the outside, so that the performance degradation of the whole battery is worried in a low temperature environment, so that the proper temperature in the system is maintained rather than improvement of heat conduction and heat dissipation Temperature control material, but there is no battery system for environmentally friendly automobile which applies a mechanism or material for maintaining the proper temperature of the battery at present.

또한, 기존의 배터리 시스템의 방열성능 향상을 위해 고열전도성의 필러를 함유한 고분자 복합재 수지가 다양하게 개발되고 있으나, 대부분 판상이나 파이버(fiber) 타입의 필러를 사용하므로 사출 성형을 통해 평판형태로 제작할 경우 필러가 사출방향으로의 전단력에 의해 사출방향으로의 일축으로 배향되어 열전도성의 이방성 문제를 초래하게 되며, 이에 배터리 하우징의 제작시 개발 소재를 적용하더라도 원하는 방열 효율에 도달하지 못하는 문제점이 있다.In order to improve the heat dissipation performance of existing battery systems, a variety of polymer composite resins containing high thermal conductivity fillers have been developed, but most of them are made of plate or fiber type fillers. The filler is uniaxially oriented in the direction of injection by the shear force in the direction of injection, which leads to a heat conductive anisotropy problem. Thus, even if the developed material is applied to the battery housing, desired heat dissipation efficiency can not be achieved.

한편, 배터리의 적정온도 유지를 위한 소재로 배터리의 온도 상승시 열을 흡수하고 하강시 열을 방출하여 배터리의 내부 온도를 적정하게 유지하게 하는 상전이 소재가 적용되고 있으나, 상전이 소재의 낮은 열전도도로 인해 열전달 유체와 상전이 물질 간에 효과적인 열교환 및 열교환 속도에 도달하기 어려운 단점이 있다.
On the other hand, a phase change material which absorbs heat when the temperature of the battery rises and discharges heat when the temperature rises is maintained to maintain the internal temperature of the battery properly is applied as a material for maintaining the proper temperature of the battery. However, due to low thermal conductivity of the phase change material There is a drawback that it is difficult to achieve effective heat exchange and heat exchange rate between the heat transfer fluid and the phase transition material.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 배터리 셀 사이에 개재되는 계면부품으로서 다양한 운전 조건과 온도 조건에 대해 배터리의 적정 온도를 유지함과 동시에 배터리 셀의 부피변화에 대응 가능한 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an interfacial component interposed between battery cells, which can maintain a proper temperature of the battery for various operating conditions and temperature conditions, An object of the present invention is to provide a thermal control plate for a module and a battery cell module having the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 배터리 셀들 사이에 층간 삽입되는 계면부품으로서, 절연체로 이루어진 절연시트; 상기 절연시트의 상하 양면에 각각 적층 결합되는 고열전도성 시트; 상기 절연시트의 상하 양면에 각각 삽입되어 상기 고열전도성 시트의 내면 측에 접합되는 상전이 복합재 시트;로 구성되며, 상기 상전이 복합재 시트가 절연시트 및 고열전도성 시트에 의해 둘러싸인 구조로 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an interfacial component interposed between battery cells, comprising: an insulating sheet made of an insulator; A high thermal conductive sheet laminated on both upper and lower surfaces of the insulating sheet; And a phase changeable composite sheet inserted into both upper and lower surfaces of the insulating sheet and joined to the inner surface side of the high thermal conductive sheet, wherein the phase change composite sheet is surrounded by an insulating sheet and a high thermal conductive sheet A thermal control plate for a cell module is provided.

바람직하게, 상기 상전이 복합재 시트는 상전이 소재 50 ~ 80 중량% 와 고열전도성의 필러 20 ~ 50 중량% 로 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the phase change composite sheet comprises 50 to 80% by weight of a phase change material and 20 to 50% by weight of a high thermal conductivity filler.

그리고, 상기 필러로는 그라파이트, 탄소나노튜브, 카본블랙, 보론나이트라이드, 알루미늄 나이트라이드, 스틸파이버, 실버 파우더 중 선택된 어느 하나가 사용되거나 또는 선택된 둘 이상이 사용될 수 있다.As the filler, any one selected from graphite, carbon nanotube, carbon black, boron nitride, aluminum nitride, steel fiber and silver powder may be used or two or more selected may be used.

또한, 상기 상전이 복합재 시트는 배터리 셀과 동일 폭으로 형성되고, 상기 절연시트와 고열전도성 시트는 양측 단이 상전이 복합재 시트의 바깥쪽까지 일정 폭 만큼 연장된 구조로 된 것을 특징으로 한다.The phase changeable composite sheet is formed to have the same width as that of the battery cell, and the insulation sheet and the high thermal conductive sheet have a structure in which both side ends extend to the outside of the phase change composite sheet by a constant width.

구체적으로, 상기 절연시트는 폴리우레탄 폼 또는 열가소성 엘라스토머 수지로 제작되며, 상기 열가소성 엘라스토머 수지로 TPU(thermoplastic polyurethane)와 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 중에 선택된 1종이 사용된다.Specifically, the insulating sheet is made of a polyurethane foam or a thermoplastic elastomer resin, and one of thermoplastic polyurethane (TPU) and styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) is used as the thermoplastic elastomer resin.

그리고, 상기 고열전도성 시트는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작된다.The high thermal conductive sheet is made of aluminum or an aluminum alloy.

또한 본 발명은, 상기와 같이 구성되는 열 제어 플레이트가 이웃한 배터리 셀들 사이에 층간 삽입되어 구성되고, 상기 열 제어 플레이트의 가장자리부가 배터리 셀의 바깥쪽으로 돌출된 구조로 됨으로써, 이웃한 열 제어 플레이트의 가장자리부 사이의 공간이 냉각 공기가 통과하는 유로를 형성하도록 된 배터리 셀 모듈을 제공한다.In addition, the present invention is characterized in that the thermal control plate constructed as described above is interposed between neighboring battery cells, and the edge of the thermal control plate protrudes outward from the battery cell, And a space between the edge portions forms a flow path through which the cooling air passes.

바람직하게, 상기 열 제어 플레이트 중 최외층에 배치되는 열 제어 플레이트는 배터리 셀이 접합된 고열전도성 시트 측에만 상전이 복합재 시트가 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, the heat control plate disposed on the outermost layer of the heat control plate has a phase-transition composite sheet bonded to only the side of the high heat-conductivity sheet to which the battery cell is bonded.

그리고, 상기 열 제어 플레이트는 배터리 셀과 함께 폴리우레탄 폼 또는 열가소성 엘라스토머 수지 등의 단열재로 된 모듈 케이스 내에 장착되어 있으며, 이에 배터리 셀은 주변의 차가운 공기를 단열하는 효과를 얻을 수 있게 된다.
The heat control plate is mounted in a module case made of a heat insulating material such as a polyurethane foam or a thermoplastic elastomer resin together with the battery cell, so that the battery cell can obtain the effect of insulating cold air around the battery cell.

본 발명에 따른 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트는 배터리 셀 사이에 층간 삽입되어, 배터리 셀의 적정한 작동온도 범위를 기준으로 배터리 셀의 온도 상승시 접촉하고 있는 셀로부터 열을 흡수하고 온도 하강시 셀로 열을 전달 공급하여 배터리의 내부 온도를 적정하게 유지할 수 있게 함으로써 배터리 사용 환경의 변화에 상관없이 배터리 시스템의 적정 온도를 유지하는 동시에, 배터리 셀의 충전 및 방전시 나타나는 부피변화에 대응할 수 있다.A thermal control plate for a battery cell module according to the present invention is interposed between battery cells to absorb heat from a cell in contact with the battery cell when the temperature of the battery cell rises based on an appropriate operating temperature range of the battery cell, So that the internal temperature of the battery can be appropriately maintained. Thus, it is possible to maintain the proper temperature of the battery system irrespective of the change of the battery usage environment, and to cope with volume changes occurring during charging and discharging of the battery cell.

따라서, 본 발명의 열 제어 플레이트를 배터리 셀 모듈에 적용함에 따라 모듈의 열 제어 성능이 개선됨은 물론, 체적 대비 에너지밀도가 향상된 컴팩트한 방열 및 히팅 시스템의 구현이 가능하며, 배터리 성능을 향상하는 동시에 배터리 시스템의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
Accordingly, the application of the thermal control plate of the present invention to the battery cell module improves the thermal control performance of the module, enables a compact heat dissipating and heating system with improved energy density relative to the volume, improves battery performance The stability and reliability of the battery system can be secured.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열 제어 플레이트를 배터리 셀 사이마다 삽입한 배터리 셀 모듈을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트를 나타낸 도면으로, (a)의 도면은 배터리 셀들 사이에 삽입되는 열 제어 플레이트의 단면도이고 (b)의 도면은 배터리 셀 모듈 중 최외층에 배치되는 열 제어 플레이트의 단면도이다.
도 3은 도 1의 요부를 부분 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈을 모듈 케이스를 포함하여 나타낸 개략적인 단면도로서, 도 5의 A-A에서 바라본 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈을 모듈 케이스를 포함하여 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 B-B에서 바라본 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈을 이용한 배터리 팩을 나타낸 개략적인 측면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery cell module in which a thermal control plate is inserted between battery cells according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of a thermal control plate for a battery cell module according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of a thermal control plate inserted between battery cells, and (b) Sectional view of the heat control plate disposed on the outermost layer.
Fig. 3 is a partially enlarged view of the main part of Fig.
4 is a schematic cross-sectional view of a battery cell module according to the present invention including a module case, and is a cross-sectional view as seen from AA of FIG.
5 is a schematic perspective view illustrating a battery cell module according to the present invention including a module case.
6 is a cross-sectional side view seen from BB of Fig.
7 is a schematic side view of a battery pack using the battery cell module according to the present invention.

전기자동차용 배터리 시스템의 성능 향상 및 안정성 확보를 위해서는 적정 온도 유지를 위해 히팅 및 방열 특성을 동시에 가지는 배터리 셀 모듈용 열 제어 시스템이 필요하다.In order to improve the performance and stability of the battery system for an electric vehicle, a thermal control system for a battery cell module having heating and heat radiation characteristics at the same time is needed.

이에 본 발명에서는 배터리의 성능 저하를 방지하기 위해 배터리를 적정 온도로 유지시킬 수 있는 열 제어 플레이트를 파우치 타입의 배터리 셀들 사이마다 층간 삽입하여 기존의 공냉식 방열 시스템 대비 동일 체적 내 에너지밀도가 향상된 배터리 셀 모듈 및 배터리 팩의 설계를 가능하도록 하고자 한다.In order to prevent deterioration of the performance of the battery, the present invention provides a battery control apparatus capable of maintaining the battery at an appropriate temperature by interlayer-inserting a heat control plate between pouch-type battery cells to improve the energy density in the same volume compared to a conventional air- Modules and battery packs.

상기 열 제어 플레이트와 같은 계면부품을 이용하여 체적 대비 에너지밀도가 향상된 컴팩트한 배터리 시스템을 설계하기 위해서는 배터리 셀의 충전 및 방전시 부피변화에 대응하기 위한 소재의 탄성, 저온에서의 열에너지 전달 기능, 및 고온에서의 방열 성능 등을 모두 만족해야 한다.In order to design a compact battery system having increased energy density versus volume by using interface components such as the thermal control plate, elasticity of the material to cope with the change in volume during charge and discharge of the battery cell, heat energy transfer function at low temperature, And the heat radiation performance at a high temperature.

따라서 본 발명에서는 온도 상승시 열을 흡수하고 하강시 열을 방출하여 배터리 내부 온도를 적정하게 유지시킬 수 있는 상전이 소재(PCM)를 이용하여 배터리 시스템의 적정 온도를 유지하고자 한다.Accordingly, the present invention attempts to maintain a proper temperature of the battery system by using a phase change material (PCM) capable of absorbing heat when the temperature rises and releasing heat when the battery is lowered to properly maintain the internal temperature of the battery.

이에 본 발명의 열 제어 플레이트는 적층된 배터리 셀들 사이에 층간 삽입되어 배터리 셀 모듈의 방열 및 히팅을 제어하기 위한 계면부품으로서, 배터리 셀의 적정한 작동온도 범위를 기준으로 배터리 셀의 온도 상승시 접촉하고 있는 셀로부터 열을 흡수하고 온도 하강시 셀로 열을 방출 공급하여 배터리의 내부 온도를 적정하게 유지하는 동시에, 배터리 셀의 충전 및 방전시 나타나는 부피변화에 대응할 수 있도록 구성된다.The thermal control plate of the present invention is an interfacial component interposed between stacked battery cells to control the heat radiation and heating of the battery cell module. The thermal control plate is contacted when the temperature of the battery cell rises based on an appropriate operating temperature range of the battery cell Absorbing heat from the cell and discharging heat to the cell when the temperature is lowered to properly maintain the internal temperature of the battery and to cope with a change in the volume when charging and discharging the battery cell.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열 제어 플레이트를 배터리 셀 사이마다 삽입한 배터리 셀 모듈을 나타낸 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a battery cell module in which a thermal control plate is inserted between battery cells according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 셀 모듈(10)은 적층구성되는 복수 개의 배터리 셀(11)과 상기 배터리 셀(11)들 사이에 층간 삽입되는 복수 개의 열 제어 플레이트(12)를 포함하여 구성된다.1, a battery cell module 10 according to the present invention includes a plurality of stacked battery cells 11 and a plurality of thermal control plates 12 interposed between the battery cells 11 .

이때, 복수 개의 배터리 셀(11)들이 열 제어 플레이트(12)를 사이에 두고 적층되어 하나의 모듈(10)을 구성하는데, 각 셀(11)에서 발생한 열이 셀 간에 밀착 개재된 열 제어 플레이트(12)에 효과적으로 전달되고 또한 열 제어 플레이트(12)에서 방출된 열이 각 셀에 효과적으로 전달될 수 있도록 셀(11)들과 그 사이의 열 제어 플레이트(12)가 직접 접촉 및 접합된 상태로 적층되어 컴팩트화 된다.At this time, a plurality of battery cells 11 are stacked with the heat control plate 12 interposed therebetween to constitute one module 10. The heat generated in each cell 11 is transferred to the heat control plate 12 and the thermal control plate 12 between them are brought into direct contact and bonding so that the heat released from the thermal control plate 12 can be effectively transferred to each cell. And becomes compact.

상기 열 제어 플레이트(12)는 셀(11)의 면적에 비해 일정 폭 만큼 크게 제작되며, 따라서 셀(11)들 사이에 적층된 열 제어 플레이트(12)의 양측 가장자리부(16)가 셀(11)의 바깥쪽으로 상기 일정 폭만큼 돌출된 구조가 된다.The thermal control plate 12 is made larger in width than the area of the cell 11 so that the side edge portions 16 of the thermal control plate 12 stacked between the cells 11 contact the cell 11 And the protruding portion is protruded by the predetermined width from the outside of the protruding portion.

즉, 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16)가 셀(11)의 좌우 양 측단에서 바깥쪽으로 돌출되도록 함으로써, 적층 조합한 셀(11)과 열 제어 플레이트(12)를 모듈 케이스(도 4의 17 참조) 내에 삽입하여 모듈(10)을 구성하였을 때 모듈 케이스(17) 내에 충분한 유로 공간이 형성될 수 있게 된다.That is, by arranging the edge portions 16 of the thermal control plate 12 to protrude outward from both left and right ends of the cell 11, the stacked cell 11 and the thermal control plate 12 are housed in the module case 17), the sufficient flow path space can be formed in the module case 17 when the module 10 is constructed.

즉, 이웃한 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부는 모듈 케이스의 안쪽 벽면과 함께 방열을 위한 공기가 지나갈 수 있는 유로 공간을 형성하게 된다.That is, the edge portion of the neighboring thermal control plate 12 forms a passage space through which the air for heat radiation can pass, together with the inner wall surface of the module case.

이에 따라, 셀(11)과 셀 사이에 일정 간격의 유로 공간을 형성해야 하는 종래의 공냉 방식과 달리, 본 발명의 배터리 셀 모듈(10)에서는 모듈로 공급되는 냉각 공기가 이웃한 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부 사이(즉, 모듈 케이스 내 유로 공간)를 따라 안내된다.Accordingly, unlike the conventional air cooling method in which a channel space is formed between the cell 11 and the cells at a predetermined interval, in the battery cell module 10 of the present invention, the cooling air supplied to the module is supplied to the adjacent heat control plate 12 (i.e., the flow passage in the module case).

즉, 모듈 케이스 내 유로 공간을 따라 흐르는 냉각풍은 도 6에 나타낸 바와 같이 열 제어 플레이트의 가장자리부를 따라 이동하게 되며 이에 셀 및 열 제어 플레이트의 적층방향과 직각을 이루는 방향으로 이동하게 된다.That is, the cooling wind flowing along the flow path in the module case moves along the edge of the thermal control plate as shown in FIG. 6, and moves in a direction perpendicular to the lamination direction of the cell and the thermal control plate.

또한 냉각 공기는 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16) 사이의 공간을 통과하는 동안, 셀(11)에서 발생하여 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16)로 전달된 열을 전달받게 되고, 이로써 전달된 열이 냉각 공기를 통해 외부로 최종 방출되게 된다. The cooling air also receives heat transmitted from the cell 11 to the edge portion 16 of the thermal control plate 12 while passing through the space between the edge portions 16 of the thermal control plate 12. [ Whereby the transferred heat is finally discharged to the outside through the cooling air.

이렇게 배터리 셀(11)의 발열시에는 도 3의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 셀(11) 내부에서 발생한 열이 열전도도가 우수한 고열전도성 시트(14)를 통해 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16)로 이동하게 되고 온도구배에 의한 확산효과에 기인하여 대류에 의한 방열효과를 얻게 된다.When the battery cell 11 is heated, the heat generated inside the cell 11 as shown by the solid arrows in FIG. 3 passes through the high thermal conductive sheet 14 having excellent thermal conductivity, 16), and the heat radiation effect by convection is obtained due to the diffusion effect by the temperature gradient.

즉, 대류에 의한 방열현상에 의해 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16)의 온도가 낮아짐에 따라 온도구배에 의한 확산효과가 일어나게 되어 열 제어 플레이트(12)와 배터리 셀(11)의 접촉면에서부터 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16)로 고열전도성 시트(14)를 따라 열이 이동하게 된다.That is, as the temperature of the rim portion 16 of the thermal control plate 12 is lowered due to the heat radiation due to the convection, a diffusion effect due to the temperature gradient occurs, and the contact surface between the thermal control plate 12 and the battery cell 11 The heat is transferred to the edge portion 16 of the thermal control plate 12 along the high thermal conductive sheet 14.

이때 상기 대류는 복수 개의 모듈(10)로 구성되는 배터리 팩(도 7의 20 참조)의 유입구(22) 측에 설치된 에어블로워(도 7의 30 참조)에 의해 대부분 이루어진다.At this time, the convection is mostly carried out by an air blower (see 30 in FIG. 7) installed at the inlet 22 side of a battery pack (see 20 in FIG. 7) composed of a plurality of modules 10.

또한 고열전도성 시트(14)를 통해 전달되어 상전이 복합재 시트(15) 측으로 흡수된 열은 상전이 현상을 일으킴으로써 방열효과를 얻을 수 있으며, 이때 상전이 복합재 시트(15)에 함유되어 있는 상전이 소재가 액화되게 된다.In addition, the heat transferred through the high thermal conductive sheet 14 and absorbed to the side of the phase-transition composite sheet 15 can cause a phase transition phenomenon to achieve a heat radiation effect. At this time, the phase transition material contained in the phase- do.

이때 상전이 소재의 상전이 현상에 의한 방열효과는 제한적이나, 배터리 셀의 열이 지속적으로 발산되더라도 상기 대류에 의한 방열현상에 의해 상전이 소재의 열용량과 무관하게 배터리 셀은 방열을 통해 적정 온도를 유지하게 된다.At this time, although the heat radiation effect due to the phase transition phenomenon of the phase transition material is limited, even if the heat of the battery cell is diverged continuously, the battery cell maintains the proper temperature regardless of the heat capacity of the phase transition material by the heat radiation due to the convection .

즉, 배터리 셀(11)의 접촉면에서 고열전도성 시트(14)로 전달된 열 중 일부는 상전이 복합재 시트(15) 중 상전이 소재를 액상으로 상변화시키는데 소모되고 나머지는 고열전도성 시트(14)의 가장자리부로 이동되어 냉각된다.That is, some of the heat transferred from the contact surface of the battery cell 11 to the high thermal conductive sheet 14 is consumed for phase-changing the phase transfer material of the phase change composite sheet 15 into the liquid phase, And cooled.

한편, 저온 환경에서 배터리 셀(11)의 적정 작동온도를 확보하기 위한 셀의 히팅 및 단열은 상전이 소재를 함유하고 있는 상전이 복합재 시트(15), 및 폴리우레탄 폼이나 열가소성 엘라스토머 등의 단열재로 된 열 제어 플레이트(12)의 절연시트(13)와 모듈 케이스(17)에 의해 그 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, heating and adiabatic heating of the cell for securing an appropriate operating temperature of the battery cell 11 in a low-temperature environment includes a phase-transition composite sheet 15 containing a phase transition material and a heat-insulating material 15 such as a polyurethane foam or a thermoplastic elastomer The effect can be obtained by the insulating sheet 13 of the control plate 12 and the module case 17.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 모듈 케이스(17)는 복수 개의 유로용 개구부(18)를 갖는 밀폐형 중공체로서, 상기 유로용 개구부(18)는 (배터리 셀들 사이마다 층간 삽입된 상태로) 모듈 케이스(17) 내부에 장착되는 이웃한 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16) 사이에 형성되는 냉각 유로와 연결되어 방열을 위한 냉각 유로에 냉각풍의 유입이 가능하도록 한다.4 and 5, the module case 17 is a hermetically sealed hollow body having a plurality of openings 18 for passage. The openings for passage 18 are arranged in a state of interlayer insertion between battery cells ) Connected to the cooling passage formed between the edge portions 16 of the neighboring thermal control plate 12 mounted in the module case 17 so that the cooling wind can flow into the cooling passage for heat radiation.

이에 배터리 셀은 셀(11)들 사이에 삽입되어 있는 열 제어 플레이트(12) 및 적층된 복수 개의 셀(11)들을 둘러싸고 있는 모듈 케이스(17)에 의해 주변의 차가운 공기가 차단되어 단열효과를 얻을 수 있는 동시에 적정 온도 이하에서는 에어블로워를 구동하지 않는 제어시스템을 통해 효과적인 단열이 이루어진다.The battery cells are cooled by the cold air around them by the heat control plate 12 inserted between the cells 11 and the module case 17 surrounding the stacked plurality of cells 11 to obtain a heat insulating effect At the same time, effective insulation is achieved through a control system that does not drive the air blower below a certain temperature.

보통 상전이 소재는 저온의 환경에서 융점 이하로 온도가 떨어지면서 고화됨에 의해 열을 방출하게 되는데, 이때 방출된 열은 열전도도가 우수한 고열전도성 시트(14)를 통해 이웃한 배터리 셀(11)에 전달되어 셀을 히팅하게 되며 이로써 저온에서 셀의 출력저하를 방지할 수 있게 된다.Generally, the phase transition material is solidified as the temperature drops below the melting point in a low temperature environment, and the heat is released. At this time, the discharged heat is transferred to the neighboring battery cell 11 through the high thermal conductivity sheet 14 having excellent thermal conductivity. Thereby heating the cell and thus preventing the output of the cell from lowering at a low temperature.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 열 제어 플레이트(12)의 절연시트(13)는 배터리 셀(11)의 충전 및 방전시 셀의 부피변화(셀의 팽창 및 수축 등)에 대응할 수 있는 탄성을 지닌 폴리우레탄 폼이나 열가소성 엘라스토머 수지 등의 단열재로 이루어지는데, 이에 따라 저온의 환경에서도 셀의 부피변화에 대응할 수 있는 탄성을 보유하게 되어 외부 충격이나 차체의 진동 등으로부터 안정성과 내구성을 유지할 수 있게 된다.As described above, the insulating sheet 13 of the thermal control plate 12 is made of poly (poly) having elasticity capable of responding to changes in the cell volume (cell expansion and contraction, etc.) during charging and discharging of the battery cell 11. [ Such as urethane foam or thermoplastic elastomer resin. This makes it possible to maintain the elasticity capable of coping with the volume change of the cell even in a low temperature environment, and to maintain stability and durability from external shocks and vibrations of the vehicle body.

구체적으로, 상기 열가소성 엘라스토머 수지로는 TPU(thermoplastic polyurethane)와 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 등이 사용될 수 있다.Specifically, TPU (thermoplastic polyurethane) and SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene) may be used as the thermoplastic elastomer resin.

아울러, 배터리 셀(11)에서 발생한 열을 효과적으로 이동시킬 수 있는 고열전도성 시트(14)의 소재로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 사용할 수 있다.In addition, aluminum, aluminum alloy, or the like can be used as a material of the high thermal conductive sheet 14 capable of effectively moving heat generated in the battery cell 11. [

또한, 상기 상전이 복합재 시트(15)는 상전이 소재의 낮은 열전도성을 보완하기 위하여 열전도도가 높은 필러를 함유하는 복합소재로 제작되며, 상기 필러는 상전이 복합재 시트 100 중량% 에 대해 20 ~ 50 중량% 로 함유된다.The phase changeable composite sheet 15 is made of a composite material containing a filler having a high thermal conductivity in order to compensate the low thermal conductivity of the phase change material. The filler is contained in an amount of 20 to 50 wt% .

즉, 상기 상전이 복합재 시트는 상전이 소재 50 ~ 80 중량% 와 고열전도성의 필러 20 ~ 50 중량% 로 된 조성물을 사용하여 제작될 수 있다.That is, the phase change composite sheet may be manufactured using a composition comprising 50 to 80% by weight of a phase change material and 20 to 50% by weight of a high thermal conductivity filler.

이때, 필러의 함량이 20 중량% 미만이면 원하는 열전도 특성을 얻을 수 없고, 50 중량% 를 초과하면 동일 부피공간 내에 포함되는 상전이 소재의 양이 적어 원하는 만큼 열을 흡수하거나 방출하지 못하게 되므로 바람직하지 못하다.If the content of the filler is less than 20% by weight, desired heat conduction characteristics can not be obtained. If the content of the filler is more than 50% by weight, the amount of the phase transition material contained in the same volume space is small, .

여기서, 상기 필러로는 그라파이트, 탄소나노튜브, 카본블랙, 보론나이트라이드, 알루미늄 나이트라이드, 스틸파이버, 실버 파우더 등이 사용될 수 있다.The filler may be graphite, carbon nanotubes, carbon black, boron nitride, aluminum nitride, steel fiber, silver powder, or the like.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기의 열 제어 플레이트(12)는 일정 두께와 면적을 가지는 판상의 절연체로 된 절연시트(13), 상기 절연시트(13)의 상하 양면에 각각 적층되어 결합되는 고열전도성 시트(14), 상기 절연시트(13)의 상하 양면에 각각 삽입되어 상기 고열전도성 시트(14)의 내면 측에 접합되는 상전이 복합재 시트(15)로 구성된다.2, the thermal control plate 12 includes an insulating sheet 13 made of a plate-shaped insulator having a predetermined thickness and an area, And a phase changeable composite sheet 15 inserted on both the upper and lower surfaces of the insulating sheet 13 and joined to the inner surface side of the high thermal conductive sheet 14.

상기 상전이 복합재 시트(15)는 절연시트(13)의 상하 양면에 각각 삽입되어서 절연시트(13)와 고열전도성 시트(14)에 의해 둘러싸인 구조로 밀폐되는바, 절연시트(13)와 고열전도성 시트(14)는 양측 단이 상전이 복합재 시트(15)의 바깥쪽까지 연장된 구조로서 상전이 복합재 시트(15)보다 일정 폭 만큼 더 크게 형성되며, 이때 상전이 복합재 시트(15)보다 일정 폭 만큼 길게 연장된 양측 단이 열 제어 플레이트(12)의 가장자리부(16)로서 구성된다.The phase change composite sheet 15 is inserted into both the upper and lower surfaces of the insulating sheet 13 and is enclosed by the insulating sheet 13 and the high thermal conductive sheet 14. The insulating sheet 13 and the high thermal conductive sheet (14) has a structure in which both ends are extended to the outside of the phase-change composite sheet (15) and is formed to be larger in width than the phase-change composite sheet (15) Both ends of which are configured as edge portions 16 of the thermal control plate 12.

상기 절연시트(13)와 고열전도성 시트(14)는 동일 면적으로 제작되어 동일한 가로 및 세로 너비를 가진다.The insulating sheet 13 and the high thermal conductive sheet 14 are made of the same area and have the same width and the same width.

또한, 상기 상전이 복합재 시트(15)는 도 2의 (a)와 같이 절연시트(13)의 상하 양면에 각각 삽입되어 구성되거나, 또는 도 2의 (b)와 같이 절연시트(13)의 일면에만 삽입되어 구성될 수 있다.2 (a), the phase-change composite sheet 15 may be inserted into both the upper and lower surfaces of the insulating sheet 13 or may be formed on only one side of the insulating sheet 13 as shown in Fig. 2 (b) Can be inserted and configured.

여기서, 도 2의 (a)에 도시된 상전이 복합재 시트(15)는 배터리 셀(11)들 사이에 삽입되는 상전이 복합재 시트를 나타낸 것이고, 도 2의 (b)에 도시된 상전이 복합재 시트(15)는 배터리 셀 모듈을 구성하는 배터리 셀 중 최외층에 배치되는 셀의 외층에 적층 배치되는 상전이 복합재 시트를 나타낸 것이다.Here, the phase-change composite sheet 15 shown in FIG. 2 (a) shows a phase-change composite sheet inserted between the battery cells 11, and the phase-change composite sheet 15 shown in FIG. 2 (b) A phase change composite sheet laminated on an outer layer of a cell arranged on an outermost layer among battery cells constituting a battery cell module.

도 4에 보이듯이, 모듈(10)의 최외층에 배치되는 열 제어 플레이트(12)는 상하 양면 중 일면에만 배터리 셀(11)이 접합되므로 셀에 인접하는 일면(셀과 접합되는 고열전도성 시트 측)에만 상전이 복합재 시트(15)가 구성되게 된다.As shown in FIG. 4, the heat control plate 12 disposed on the outermost layer of the module 10 has a structure in which the battery cell 11 is bonded to only one of the upper and lower surfaces, The phase change composite sheet 15 is formed.

즉, 열 제어 플레이트(12)의 일면에만 셀(11)이 접촉하고 타면에는 셀이 접촉되지 않기 때문에 타면 측에는 상전이 복합재 시트를 생략하여 구성할 수 있다.In other words, since the cell 11 is in contact with only one surface of the thermal control plate 12 and the cell is not in contact with the other surface, the phase change composite sheet can be omitted from the other surface.

상기 절연시트(13)의 양면 측에 삽입된 형태로 결합되는 각각의 상전이 복합재 시트(15)는 서로 이격되게 배치되며, 절연시트(13)와 고열전도성 시트(14)에 의해 둘러싸인 구조로 밀폐되어 구성됨으로써 액상으로 상전이 현상 발생할 시 상전이 소재의 유출이 발생하지 않게 된다.Each of the phase change composite sheets 15 inserted in the form of being inserted on both sides of the insulating sheet 13 is spaced apart from each other and sealed with a structure surrounded by the insulating sheet 13 and the high thermal conductive sheet 14 So that the outflow of the phase transition material does not occur when the phase transition occurs in the liquid phase.

그리고, 상기 상전이 복합재 시트(15)는 배터리 셀(11)과 동일한 면적의 너비(가로 및 세로 너비)를 가지도록 제작되어 셀과 동일 폭으로 구성된다.The phase change composite sheet 15 is formed to have the same area as the battery cell 11 (width and width) and has the same width as the cell.

이와 같이 구성되는 열 제어 플레이트(12)를 갖는 배터리 셀 모듈(10)은 배터리 내의 국부적인 온도차에 의한 안정성 저하 및 열폭주 현상을 막기 위해, 열 제어 플레이트(12)가 배터리 셀(11) 사이에 삽입되어 모듈 케이스(17) 내에 장착되었을 때 열 제어 플레이트(12)의 일측이 아닌 양측 단에 공냉에 의한 방열효과를 얻을 수 있도록 유로 공간을 형성하게 됨으로써 배터리 전체 면적에서 발생하는 열을 양방향으로 이동시켜 열 이동 경로를 최소화하도록 함으로써 방열 효율도 높이고 배터리 내 국부적 온도차의 발생을 최소화할 수 있게 된다.The battery cell module 10 having the thermal control plate 12 constructed as described above is constructed such that the thermal control plate 12 is disposed between the battery cells 11 in order to prevent the stability degradation due to the local temperature difference in the battery, The heat generated in the entire area of the battery can be moved in both directions by forming a flow path space at both side ends of the heat control plate 12 so as to obtain a heat radiating effect by air cooling when inserted into the module case 17. [ Thereby minimizing the heat transfer efficiency and minimizing the local temperature difference within the battery.

한편, 도 5에 나타낸 바와 같이 배터리 셀 모듈(10)은 유로를 제외하고는 모두 단열재로 된 모듈 케이스(17)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)되어 있기 때문에 도 7과 같이 복수 개의 모듈(10)을 서로 이웃하게 연결한 형태로 배터리 팩(20) 내에 장착될 수 있다.5, since the battery cell module 10 is encapsulated by the module case 17 made of a heat insulating material except the flow path, a plurality of modules 10, as shown in FIG. 7, Can be mounted in the battery pack 20 in the form of neighboring connection.

이때, 상기 각 모듈(10)은 도 6과 같이 형성되는 각각의 유로 공간(셀의 적층방향과 직각을 이루게 되는 방향으로 연속되게 형성됨)이 일직선상으로 서로 연결되어 연속하여 형성되도록 배치되며, 이렇게 조합된 복수 개의 모듈(10)을 절연체로 된 팩 케이스(21) 내에 삽입하여 장착함으로써 배터리 팩(20)을 제작한다.Each of the modules 10 is arranged so that each of the channel spaces formed as shown in FIG. 6 (continuously formed in a direction perpendicular to the stacking direction of the cells) is connected to each other in a straight line, The battery pack 20 is manufactured by inserting and inserting a plurality of combined modules 10 in a pack case 21 made of an insulator.

이때, 상기 모듈(10) 중 최선단의 모듈과 최후단의 모듈이 인접하게 되는 팩 케이스(21)의 좌우 양측 단에는 상기 유로 공간과 일직선상으로 서로 연결되는 유입구(22)와 배출구(23)가 각각 형성되어 원활한 공냉이 이루어지도록 하며, 상기 유입구(22) 측에는 공냉에 의한 방열용 에어블로워(30)가 설치된다.At the left and right ends of the pack case 21 in which the module at the frontmost end of the module 10 and the module at the rear end of the module 10 are adjacent to each other are provided an inlet 22 and an outlet 23, So that air cooling is smoothly performed. On the side of the inlet 22, air blower 30 for air-cooling is provided.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modified forms are also included within the scope of the present invention.

10 : 배터리 셀 모듈
11 : 배터리 셀
12 : 열 제어 플레이트
13 : 절연시트
14 : 고열전도성 시트
15 : 상전이 복합재 시트
16 : 가장자리부
17 : 모듈 케이스
18 : 유로용 개구부
20 : 배터리 팩
21 : 팩 케이스
22 : 유입구
23 : 배출구10: Battery cell module
11: Battery cell
12: Thermal control plate
13: Insulation sheet
14: High thermal conductivity sheet
15: phase transition composite sheet
16:
17: Module case
18: opening for the passage
20: Battery pack
21: Pack case
22: inlet
23: Outlet

Claims (11)

배터리 셀들 사이에 층간 삽입되는 계면부품으로서,
폴리우레탄 폼 또는 열가소성 엘라스토머 수지로 이루어진 절연시트(13);
상기 절연시트의 상하 양면에 각각 적층 결합되는 열전도성의 시트(14);
상기 절연시트의 상하 양면에 각각 삽입되어 상기 시트의 내면 측에 접합되며 상전이 소재와 열전도성 필러를 포함하는 상전이 복합재 시트(15);
로 구성되며, 상기 상전이 복합재 시트가 절연시트 및 시트에 의해 둘러싸인 구조로 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트.
An interfacial component intercalated between battery cells,
An insulating sheet 13 made of a polyurethane foam or a thermoplastic elastomer resin;
A thermally conductive sheet 14 laminated on both upper and lower surfaces of the insulating sheet;
A phase change composite sheet (15) inserted into both upper and lower surfaces of the insulating sheet and joined to an inner surface side of the sheet, the phase change composite sheet including a phase change material and a thermally conductive filler;
Wherein the phase change composite sheet is surrounded by an insulating sheet and a sheet.
청구항 1에 있어서,
상기 상전이 복합재 시트(15)는 상전이 소재 50 ~ 80 중량% 와 필러 20 ~ 50 중량% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트.
The method according to claim 1,
Wherein the phase change composite sheet (15) comprises 50 to 80% by weight of a phase change material and 20 to 50% by weight of a filler.
청구항 2에 있어서,
상기 필러로는 그라파이트, 탄소나노튜브, 카본블랙, 보론나이트라이드, 알루미늄 나이트라이드, 스틸파이버, 실버 파우더 중 선택된 어느 하나가 사용되거나 또는 선택된 둘 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트.
The method of claim 2,
Wherein the filler is selected from the group consisting of graphite, carbon nanotube, carbon black, boron nitride, aluminum nitride, steel fiber and silver powder. plate.
청구항 1에 있어서,
상기 상전이 복합재 시트(15)는 배터리 셀과 동일 폭으로 형성되고, 상기 절연시트(13)와 시트(14)는 양측 단이 상전이 복합재 시트의 바깥쪽까지 일정 폭 만큼 연장된 구조로 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트.
The method according to claim 1,
The phase changeable composite sheet 15 is formed to have the same width as that of the battery cell and the insulating sheet 13 and the sheet 14 have a structure in which both side ends extend a predetermined width to the outside of the phase change composite sheet A thermal control plate for a battery cell module.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 열가소성 엘라스토머 수지로 TPU(thermoplastic polyurethane)와 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 중에 선택된 1종이 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트.
The method according to claim 1,
Wherein one of thermoplastic polyurethane (TPU) and styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) is used as the thermoplastic elastomer resin.
청구항 1에 있어서,
상기 시트(14)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트.
The method according to claim 1,
Characterized in that the sheet (14) is made of aluminum or an aluminum alloy.
청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 4, 청구항 6, 청구항 7 중 어느 한 항의 열 제어 플레이트(12)가 이웃한 배터리 셀(11)들 사이에 층간 삽입되어 구성되고, 상기 열 제어 플레이트의 가장자리부(16)가 배터리 셀의 바깥쪽으로 돌출된 구조로 됨으로써, 이웃한 열 제어 플레이트의 가장자리부 사이의 공간이 냉각 공기가 통과하는 유로를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈.
The heat control plate (12) according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 6 and 7 is interposed between neighboring battery cells (11) (16) protrudes outward from the battery cell, so that a space between the edge portions of the neighboring thermal control plates forms a flow path through which the cooling air passes.
청구항 8에 있어서,
상기 열 제어 플레이트(12) 중 최외층에 배치되는 열 제어 플레이트는 배터리 셀(11)이 접합된 시트(14) 측에만 상전이 복합재 시트(15)가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈.
The method of claim 8,
Wherein the heat control plate disposed on the outermost layer of the thermal control plate (12) has a phase change composite sheet (15) bonded to only the side of the sheet (14) to which the battery cell (11) is bonded.
청구항 8에 있어서,
상기 열 제어 플레이트(12)는 단열재로 된 모듈 케이스(17) 내에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈.
The method of claim 8,
Wherein the thermal control plate (12) is mounted in a module case (17) made of a heat insulating material.
청구항 10에 있어서,
상기 모듈 케이스(17)는 폴리우레탄 폼 또는 열가소성 엘라스토머 수지로 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈.
The method of claim 10,
Wherein the module case (17) is made of a polyurethane foam or a thermoplastic elastomer resin.
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