KR101543477B1 - Battery module and lithium secondary battery pack comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩에 관한 것으로, 구체적으로는 둘 또는 그 이상의 파우치형 단위셀들 및 상기 단위셀들을 수납하는 모듈케이스로 구성된 전지모듈에 있어서, 상기 모듈케이스 자체가 방열 기능을 수행할 수 있도록, 상기 모듈케이스 내부에 상기 단위셀의 대면적 면 및 상기 모듈케이스와 맞닿는 것으로서 하나 이상의 방열판을 포함하는 열전도성 방열유닛이 삽입되어 있고, 상기 모듈케이스는 완전 밀봉된 것을 특징으로 하는 전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩에 관한 것이다.
본 발명은 간단한 구조를 통해 충방전시에 셀 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있고, 외부충격 특성 및 에너지밀도를 향상시킬 수 있으며, 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재에서 필수적으로 포함되던 금속층 자체를 배제할 수 있고, 전지모듈 제조에 있어서 외부 캔의 용접 실링면을 최소화할 수 있는 등 그 장점이 현저하다.
The present invention relates to a battery module and a lithium secondary battery pack including the same, and more particularly, to a battery module including two or more pouch type unit cells and a module case for housing the unit cells, A thermally conductive heat dissipating unit including at least one heat dissipating plate which is in contact with a large area surface of the unit cell and the module case is inserted into the module case so as to perform a heat dissipating function, And a lithium secondary battery pack including the battery module.
The present invention can effectively remove heat generated in a cell during charging and discharging through a simple structure, improve external impact characteristics and energy density, and can improve the strength of the metal layer itself, which is essential in the case of a laminate sheet of a pouch- And it is possible to minimize the welding sealing surface of the outer can in manufacturing the battery module.

Description

전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩{BATTERY MODULE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY PACK COMPRISING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module and a lithium secondary battery pack including the battery module.

본 발명은 방열유닛이 구비된 전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩에 관한 것이다.
The present invention relates to a battery module having a heat dissipating unit and a lithium secondary battery pack including the battery module.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지밀도 및 작동전압이 높고 수명특성이 우수한 리튬이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 또한, 리튬이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 환경오염 및 지구온난화 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 큰 주목을 받고 있으며 일부 상용화 단계에 있다.
Due to the development of technology and demand for mobile devices, demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Of these, lithium secondary batteries, which have high energy density and high operating voltage and excellent lifespan characteristics, Is widely used. In addition, lithium-ion secondary batteries have attracted a great deal of attention as energy sources for electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are being proposed as alternatives to solve the environmental pollution and global warming problems of conventional gasoline vehicles and diesel vehicles that use fossil fuels And is in the process of commercialization.

상기 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력, 대용량의 필요성으로 인해 다수의 단위셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용되고 있다. 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스의 수용공간 및 출력 등과 직접적 관련성이 있으므로, 제조업체들은 고출력을 담보하면서도 소형화, 경량화가 가능한 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있는 실정이다.
2. Description of the Related Art [0002] Medium- and large-sized devices such as electric vehicles and hybrid electric vehicles use a battery module in which a large number of unit cells are electrically connected to each other due to the necessity of high output and large capacity. Since the size and weight of the battery module are directly related to the accommodating space and output of the middle- or large-sized device, manufacturers are trying to manufacture a battery module capable of reducing the size and weight while securing a high output.

한편, 이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 길이 대비 작은 폭을 가지며 무게 또한 가벼운 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.
On the other hand, the secondary battery is classified into a cylindrical battery, a prismatic battery and a pouch-shaped battery according to the external and internal structural characteristics. Among them, a pouch-type battery which can be stacked with a high degree of integration, .

충방전이 가능한 다수의 단위셀을 포함하고 있는 전지모듈에 있어서, 가장 문제가 되는 사항 중 하나는 안전성이다. 전지모듈의 안전성 문제는 발열, 외부충격 등에 의한 모듈 구성요소들의 열화 및 내부단락 등으로부터 유발된다.In a battery module including a plurality of unit cells capable of charging and discharging, one of the most serious problems is safety. The safety problem of the battery module is caused by deterioration of module components due to heat generation, external impact, and internal short circuit.

즉, 다수의 단위셀을 적층하면 높은 충적도를 가지지만 충방전시 발생하는 열을 제거하는 것이 어렵다는 단점이 있으며, 방열이 제대로 이루어지지 못하고 축적되면 전지의 열화가 초래되어 수명이 저하될 뿐 아니라 안전성이 크게 훼손될 수 있다. 특히, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 전원과 같이 고속 충방전 특성이 요구되는 전지에서는 순간적으로 고출력을 제공하는 과정에서 많은 발열이 수반되므로 효과적인 방열의 필요성이 더욱 크다.That is, although stacking a plurality of unit cells has a high degree of allotment, it is difficult to remove heat generated during charging and discharging, Safety can be seriously damaged. Particularly, in a battery requiring high-speed charging / discharging characteristics such as an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, since a large amount of heat is accompanied in a process of instantaneously providing a high output power, the need for effective heat dissipation is greater.

전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재는 각형 전지와 달리 고분자 수지층을 포함하고 있는데, 이러한 고분자 수지층의 재질들은 대부분 열전도성이 낮아 전지 내부에서 발생한 열을 빠르게 외부로 방출할 수 없고, 외부충격에 약해 안전성 확보를 위해서는 추가적인 구성물을 필요로 한다. Unlike a prismatic battery, the outer surface of a laminate sheet of a pouch-type battery widely used for a battery module includes a polymer resin layer. Since most of the materials of the polymer resin layer are low in thermal conductivity, No, it is vulnerable to external shock and requires additional components to ensure safety.

또한, 파우치형 전지에서는 수분 및 가스 차단을 위해 라미네이트 시트에 알루미늄(Al) 등의 금속층을 포함시키고 있는데, 상기 금속층은 고분자 수지층에 비하여 고가의 재료를 요구하므로 전체적인 전지의 제조단가가 상승하는 문제점이 있다.
In addition, in the pouch type battery, a metal layer such as aluminum (Al) is included in a laminate sheet in order to cut off moisture and gas. However, since the metal layer requires a higher cost material than the polymer resin layer, .

이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2001-297741호에서는 각각의 전지 사이에 열전도성이 우수한 금속 집열판을 개재하고, 집열판에 부착되어 있는 열파이프를 전지팩 케이스의 외면에 설치되어 있는 방열유닛과 연결하여 전지팩 내부의 열을 방출하는 구조에 대한 기술을 개시하고 있다. In this connection, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-297741, a metal heat collecting plate having excellent thermal conductivity is interposed between respective batteries, and a heat pipe attached to the heat collecting plate is connected to a heat dissipating unit provided on the outer surface of the battery pack case Thereby releasing heat inside the battery pack.

그러나, 상기 구조의 전지팩은 열파이프와 방열유닛을 연결하는 부위의 단면적이 작으므로 전지팩 케이스 내부의 열을 방열유닛으로 효율적으로 전달되지 못하고, 방열을 위한 추가적인 구성물로 인하여 전체 전지팩의 구조가 복잡해지며, 공간을 많이 차지하는 단점이 있다.
However, since the cross-sectional area of the portion connecting the heat pipe and the heat dissipation unit is small, the battery pack of the above structure can not efficiently transmit the heat inside the battery pack case to the heat dissipation unit, Is complicated and has a disadvantage of occupying a large space.

따라서, 간단하고 콤팩트한 구조를 통해서도 우수한 방열특성을 나타낼 수 있고, 외부충격 특성을 향상시킬 수 있으며, 기존 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재에서 금속층을 배제할 수 있는 전지모듈에 대한 개발이 필요한 시점이다.
Therefore, it is necessary to develop a battery module capable of exhibiting excellent heat radiation characteristics even through a simple and compact structure, capable of improving external impact characteristics, and capable of eliminating a metal layer in a laminate sheet casing of a conventional pouch type battery .

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art,

본 출원의 발명자들은 심도있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 모듈케이스 자체가 방열 기능을 수행할 수 있도록, 모듈케이스 내부에 단위셀의 대면적 면 및 모듈케이스와 맞닿는 열전도성 방열유닛을 삽입함과 더불어 상기 모듈케이스는 완전 밀봉된 것을 특징으로 하는 전지모듈을 개발하기에 이르렀고, 이 경우 간단한 구조를 통해 단위셀들로부터 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있고 전지모듈을 매우 콤팩트한 구조로 제작할 수 있으며, 금속층이 포함된 고가의 라미네이트 시트 외장재를 저가의 고분자 수지 필름만으로 대체할 수 있음을 확인하였다.
The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have inserted a thermally conductive heat dissipating unit which is in contact with a large area surface of the unit cell and the module case inside the module case so that the module case itself can perform a heat dissipating function And the module case is completely sealed. In this case, the heat generated from the unit cells can be effectively removed through a simple structure, and the battery module can be manufactured in a very compact structure And it has been confirmed that the expensive laminate sheet covering material including the metal layer can be replaced by only a low-cost polymer resin film.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 둘 또는 그 이상의 파우치형 단위셀들 및 상기 단위셀들을 수납하는 모듈케이스를 포함하는 전지모듈에 있어서, 상기 모듈케이스 자체가 방열 기능을 수행할 수 있도록, 상기 모듈케이스 내부에 상기 단위셀의 대면적 면 및 상기 모듈케이스와 맞닿는 것으로서 하나 이상의 방열판을 포함하는 열전도성 방열유닛이 삽입되는 전지모듈이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module including two or more pouch type unit cells and a module case for housing the unit cells, And a thermally conductive heat dissipating unit including at least one heat dissipating plate, which is in contact with the large-sized surface of the unit cell and the module case, is inserted into the module case.

상기 방열유닛은 상기 방열판과 일체화되어 상기 방열판을 지지하는 것으로서 상기 모듈케이스와 맞닿는 지지판을 더 포함하며, 상기 방열판의 두께는 0.1 ~ 2mm인 것을 특징으로 한다.The heat dissipation unit may further include a support plate that is integrated with the heat dissipation plate to support the heat dissipation plate and contacts the module case, and the thickness of the heat dissipation plate is 0.1 to 2 mm.

상기 단위셀은 상기 방열판으로 구획되는 공간에 적어도 하나 이상 수납되고,상기 단위셀간 및 단위셀과 외부단자와의 연결은 외부에서 미리 접속되어 연결된 후 상기 모듈케이스에 삽입되는 것을 특징으로 한다.At least one or more unit cells are accommodated in the space defined by the heat sink, and the connection between the unit cells and between the unit cells and the external terminals is preliminarily connected to the outside and then inserted into the module case.

상기 단위셀의 외장재는 열융착되는 내부 수지층, 차단성 금속층 및 외부 수지층으로 구성될 수도 있고, 또는 열융착되는 내부 수지층 및 외부 수지층만으로 구성될 수도 있다.The outer casing of the unit cell may be composed of an inner resin layer, a barrier metal layer and an outer resin layer which are thermally fused, or may be composed of only an inner resin layer and an outer resin layer which are thermally fused.

상기 단위셀의 전극단자들은 일방향 또는 양방향으로 형성되고, 상기 전극단자들은 상기 전지모듈의 한 면 또는 두 면에서 직렬 또는 병렬로 전기적 연결된다.The electrode terminals of the unit cell are formed in one direction or both directions, and the electrode terminals are electrically connected in series or in parallel on one or two surfaces of the battery module.

상기 모듈케이스는 금속 소재로 이루어지고, 상기 방열유닛은 금속 소재 또는 카본 소재로 이루어진다.The module case is made of a metal material, and the heat dissipation unit is made of a metal material or a carbon material.

상기 모듈케이스는 단위셀이 수납되도록 적어도 일면이 개구되며, 그 개구된 부분은 케이스덮개에 의해 밀봉된다.
The module case is opened at least on one side so that the unit cell is housed, and the opened part is sealed by the case cover.

또한, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 전지모듈을 포함하는 리튬이차 전지팩이 제공된다.The present invention also provides a lithium secondary battery pack including the battery module as described above.

상기 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 상기 중대형 디바이스는 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric Golf Cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템 등이 있다.
The battery pack may be used as a power source for a middle- or large-sized device, and the middle- or large-sized device may include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric Golf Cart; Electric truck; Electric commercial vehicles or systems for power storage.

본 발명은 모듈케이스 내부에 단위셀 및 상기 모듈케이스와 맞닿는 방열유닛을 삽입함으로써, 간단한 구조를 통해 충방전시에 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있고, 파우치형 전지의 외부충격 특성을 향상시킬 수 있으며, 전지모듈을 매우 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어 에너지밀도가 높아지는 장점이 있다.The present invention can effectively remove heat generated during charging and discharging through a simple structure by inserting the unit cells in the module case and the heat dissipating unit in contact with the module case to improve the external impact property of the pouch- And the battery module can be manufactured in a very compact structure, thereby increasing the energy density.

또한, 전지모듈케이스를 완전 밀봉된 구조로 형성함으로써, 기존 파우치형 라미네이트 시트 외장재의 필수적 구성요소인 금속층 자체를 배제할 수 있는 이점이 있다.Further, since the battery module case is formed in a completely sealed structure, there is an advantage that the metal layer itself, which is an essential component of the existing pouch-type laminate sheet sheathing material, can be excluded.

아울러, 단위셀간 및 외부단자와의 연결은 외부에서 미리 접속하여 연결한 후 모듈케이스에 삽입함으로써, 외부 캔의 용접 실링면을 최소화할 수 있다. Further, the connection between the unit cell and the external terminal can be minimized by connecting the unit cell and the external terminal in advance and connecting the unit cell to the module case.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지모듈의 구조에 대한 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a structure of a battery module according to an embodiment of the present invention;

이하에서는, 본 발명의 전지모듈 및 이차전지에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the battery module and the secondary battery of the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 둘 또는 그 이상의 파우치형 단위셀(1)들 및 상기 단위셀들을 수납하는 모듈케이스(10)로 구성된 전지모듈을 제공한다. 상기 모듈케이스(10)는 그 자체로 방열 기능을 수행할 수 있도록, 상기 모듈케이스(10) 내부에 상기 단위셀의 대면적 면 및 상기 모듈케이스(10)와 맞닿는 것으로서 하나 이상의 방열판(21)을 포함하는 열전도성 방열유닛(20)이 삽입되고, 상기 모듈케이스(10)는 완전 밀봉된다.
1, the present invention provides a battery module comprising two or more pouch type unit cells 1 and a module case 10 for housing the unit cells. The module case 10 has a large area surface of the unit cell and one or more heat dissipating plates 21 that are in contact with the module case 10 in the module case 10, And the module case 10 is completely sealed.

전지모듈(특히, 중대형 전지모듈)을 구성하는 단위셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 작동 과정에서 필연적으로 많은 열이 발생하는바, 이러한 열이 효율적으로 제거되지 않으면 단위셀의 열화를 촉진하고 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수도 있다.Since the unit cells constituting the battery module (particularly, the middle- or large-sized battery module) are constituted by a rechargeable secondary battery, a lot of heat is inevitably generated in the operation process. If such heat is not efficiently removed, And may cause ignition or explosion in some cases.

이러한 문제를 해결하기 위해 일반적 전지모듈에서는 열교환 매체 유로의 형성을 위해 단위셀들을 소정 거리만큼 이격된 상태로 적층하여 구성하고 이러한 이격된 공간으로 공기를 유동('공냉식')시키거나, 적층된 단위셀들의 측면 등에 추가적인 열전도성 부재를 포함시킴으로써 단위셀들의 과열을 방지하고 있다. In order to solve such a problem, in a general battery module, unit cells are stacked in a state of being spaced apart by a predetermined distance in order to form a heat exchange medium flow path, air is flowed ('air-cooled' By including additional thermally conductive members on the sides of the cells, overheating of the unit cells is prevented.

그러나, 상기 공냉식 냉각은 사실상 충분한 방열 효과를 발휘하지 못하는 실정이고, 별도의 유로 확보가 필요하므로 전지모듈의 크기 증가를 유발하는 요인 중 하나가 된다. 반면, 추가적인 열전도성 부재를 적층된 단위셀들의 측면 등에 별도로 포함시키는 경우 전체 전지모듈의 부피 및 중량이 커지고, 구조 또한 복잡해져서 전지의 소형화, 경량화를 추구하는 업계의 현 추세에 부합하지 않게 된다.
However, the air cooling type cooling does not actually exhibit a sufficient heat radiation effect, and it is necessary to secure a separate flow channel, which is one of the factors causing the increase of the size of the battery module. On the other hand, when the additional thermally conductive member is separately included in the side faces of the stacked unit cells, the entire battery module becomes bulky and heavy, and the structure becomes complicated, thereby failing to meet the current trend of the industry pursuing miniaturization and lightening of the battery.

이에, 본 발명은 모듈케이스(10) 자체가 방열 기능을 수행할 수 있도록, 상기 모듈케이스(10) 내부에 상기 단위셀의 대면적 면 및 상기 모듈케이스(10)와 맞닿는 것으로서 하나 이상의 방열판을 포함하는 열전도성 방열유닛(20)을 삽입한 것이다. 즉, 본 발명에 적용되는 모듈케이스(10)는 그 내부로 셀을 투입하기 위해 도면상 좌측면과 우측면 또는 그 중 어느 일면만 개구된 육면체 형상으로 이루어지며, 그 내부에는 소정 간격을 두고 복수의 방열판을 포함하는 열전도성 방열유닛(20)이 개재되어 모듈케이스(10) 내부를 복수의 영역으로 구획하도록 구성된다.Accordingly, the module case 10 may include at least one heat-radiating plate, which is in contact with the large-area surface of the unit cell and the module case 10, so that the module case 10 itself can perform a heat- The heat-conducting heat-dissipating unit 20 is inserted. That is, the module case 10 according to the present invention has a hexahedron shape in which a left side face and a right side face of the module case 10, or only one of them, is opened to insert a cell into the module case 10, And a thermally conductive heat-dissipating unit 20 including a heat-radiating plate is interposed to divide the inside of the module case 10 into a plurality of regions.

이에 따라, 전지의 충방전시 양극활물질과 음극활물질 사이에서 이온이 흡장/방출될 때 발생되는 열을 단위셀의 대면적 면에 밀착된 상기 방열판이 1차적으로 흡수하고, 이렇게 흡수된 열은 2차적으로 상기 방열판과 밀착된 모듈케이스(10)를 통해 외부로 방출되게 된다. 단위셀의 대면적 면에 상기 방열판을 밀착함으로써, 접하는 면적을 최대로 함과 더불어 열전달 매체 간에 공간이 생기지 않도록 하여 방열 성능을 극대화한 것이다. 단위셀과 방열판이 이격되어 있을 경우, 공기의 낮은 열전도도(약 0.02 W/mㆍK)로 인해 단위셀 내부에서 발생한 열이 방열판으로 원활하게 전달되지 못하고, 전지모듈의 전체 부피도 커지기 때문이다.
Accordingly, when the battery is charged / discharged, the heat generated when the ions are intercalated / deintercalated between the cathode active material and the anode active material is primarily absorbed by the heat sink attached to the large-area surface of the unit cell, And is discharged to the outside through the module case 10 which is in close contact with the heat sink. The heat radiating plate is brought into close contact with the large area surface of the unit cell to maximize the contact area and to prevent a space between the heat transfer media from being maximized. When the unit cell and the heat sink are spaced apart from each other, the heat generated in the unit cell can not be smoothly transferred to the heat sink due to the low thermal conductivity of air (about 0.02 W / m · K) .

구체적으로, 상기 방열유닛(20)은 상기 방열판(22)과 일체화되어 상기 방열판을 하측으로부터 지지하는 것으로서 상기 모듈케이스(10)와 맞닿는 지지판(21)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 단위셀로부터 방열판에 전달된 열은 다시 상기 지지판(21)으로 전달되고, 최종적으로 상기 지지판(21)과 맞닿아있는 상기 모듈케이스(10)를 통해 외부로 방출된다.The heat dissipation unit 20 may further include a support plate 21 which is integrated with the heat dissipation plate 22 to support the heat dissipation plate from below and contacts the module case 10. In this case, the heat transferred from the unit cell to the heat sink is transmitted to the support plate 21 and finally discharged to the outside through the module case 10 which is in contact with the support plate 21.

본 발명에 의할 경우 종래처럼 적층된 단위셀들(또는 전지모듈)의 외부에 별도의 방열부재를 추가 구성할 필요가 없어, 단순하고 콤팩트한 구조의 전지모듈을 제공할 수 있으며 에너지밀도도 높일 수 있다.
According to the present invention, there is no need to additionally provide a separate heat radiating member outside the unit cells (or the battery module) stacked as in the prior art, so that it is possible to provide a simple and compact battery module, .

또한, 본 발명에 있어서의 단위셀의 대면적 면과 맞닿아있는 상기 방열판(22)은 방열 기능을 수행함과 동시에 파우치형 단위셀에 가해지는 외력을 지탱해 주는 구조물 역할도 함께 수행하는 것이다. 따라서, 고분자 수지층을 포함한 라미네이트 시트 외장재로 구성되어 원통형 내지 각형 전지보다 외력에 약한 문제를 지닌 파우치형 전지의 외부충격 특성을 간단한 구조의 방열판 하나의 부품만으로 보완할 수 있다.
In addition, the heat sink 22, which is in contact with the large-area surface of the unit cell of the present invention, performs a heat radiating function and also acts as a structure for supporting an external force applied to the pouch type unit cell. Accordingly, it is possible to supplement the external impact characteristics of a pouch-type battery composed of a laminate sheet covering material including a polymer resin layer and having a weaker external force than a cylindrical or prismatic battery with only one component of a simple structure.

본 발명에서 상기 단위셀은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 리튬이차전지, 니켈-수소(Ni-MH)이차전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd)이차전지 등을 들 수 있으나, 그 중에서도 중량 대비 고출력을 제공하는 리튬이차전지가 바람직하게 사용될 수 있다.
In the present invention, the unit cell is not particularly limited as long as it is a rechargeable secondary battery. For example, a lithium secondary battery, a nickel-hydrogen (Ni-MH) secondary battery, and a nickel-cadmium (Ni-Cd) secondary battery may be cited. Among them, .

또한, 본 발명에서의 단위셀(1)은 파우치형 단위셀로서, 라미네이트 시트 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(1a)가 상기 외장재의 외부로 형성된 전극단자들과 연결된 상태로 내장되어 있다.In addition, the unit cell 1 of the present invention is a pouch type unit cell, and the electrode assembly 1a having a positive electrode / separator / negative electrode structure is embedded in the laminate sheet outer case in a state of being connected to the electrode terminals formed outside the outer case have.

즉, 상기 단위셀 외장재의 외부로 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 전극단자(양극단자 및 음극단자)가 돌출되어 있다. 상기 전극단자들은 도면상 상기 단위셀 외장재의 좌측 또는 우측에서 일방향으로만 돌출 형성될 수도 있고, 좌측 및 우측 모두에서 양방향으로 돌출 형성될 수도 있다. 결국, 상기 전극단자들은 육면체 전지모듈의 한 면 또는 두 면에서 직렬 또는 병렬로 전기적 연결되며, 최종 양/음극 단자가 전지모듈의 외부로 연결되는 구조이다.That is, electrode terminals (a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) electrically connected to the electrode assembly are protruded from the outside of the unit cell casing. The electrode terminals may protrude only in one direction from the left or right side of the unit cell casing, or may protrude in both directions from both the left and right sides. As a result, the electrode terminals are electrically connected in series or in parallel on one or two surfaces of the hexahedral battery module, and the final positive / negative terminal is connected to the outside of the battery module.

한편, 본 발명에서는 외장재의 좌측 또는/및 우측으로 전극단자가 돌출된 상태를 일예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 외장재의 상측 또는/및 하측으로 전극단자가 돌출될 수도 있다.Meanwhile, in the present invention, the electrode terminal protruded to the left side and / or the right side of the casing is described as an example. However, the present invention is not limited thereto and the electrode terminal may be protruded to the upper side and / or the lower side of the casing.

이때, 전극단자들이 외장재로부터 일방향으로만 돌출된 경우에는 본 발명의 모듈케이스(10)는 일측면만 개방되고, 양방향으로 각각 돌출된 경우에는 모듈케이스(10)는 양측면이 개방되어야 한다. 도 1은 모듈케이스(10)의 양측면이 개방된 일예가 도시된 것이다.
In this case, when the electrode terminals protrude only from one direction of the casing, the module case 10 of the present invention is opened only on one side and both sides of the module case 10 should be opened when the electrode terminals protrude in both directions. FIG. 1 shows an example in which both sides of the module case 10 are opened.

상기 단위셀 외장재는 통상적인 경우처럼, 열융착을 위한 내부 수지층, 차단성 금속층, 및 내구성을 향상을 위한 외부 수지층을 모두 포함할 수 있지만, 후술하는 바와 같이 본 발명에 있어서는 완전 밀봉된 모듈케이스(10) 자체가 종래의 차단성 금속층 역할을 대신 수행할 수 있는바, 상기 셀 외장재에 있어 금속층을 생략한 채 내부 수지층 및 외부 수지층만으로 구성할 수 있는 이점이 있다.
The unit cell shell may include an inner resin layer for thermal fusion, a barrier metal layer, and an outer resin layer for improving durability, as in the conventional case. In the present invention, however, The case 10 itself can perform the function of the conventional barrier metal layer, which is advantageous in that the cell exterior material can be composed of only the inner resin layer and the outer resin layer without omitting the metal layer.

상기 방열유닛(20)으로는 열전도성이 우수한 소재라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 열전도성과 기계적 강도가 다른 소재들에 비해 높은 금속 소재 또는 카본 소재로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 열전도성과 기계적 강도는 높으면서 전기전도성은 낮은 소재를 채택함으로써, 방열특성 및 외부충격 특성은 높게 유지하면서 동시에 절연성을 향상시켜 전지모듈의 전기적 안전성을 더욱 높일 수 있다.As the heat dissipating unit 20, any material having excellent thermal conductivity can be used without any particular limitation. Preferably, the material may be made of a metal material or a carbon material having a higher thermal conductivity and mechanical strength than those materials having different thermal conductivity and mechanical strength. More preferably, by adopting a material having high thermal conductivity and low mechanical strength while having low electrical conductivity, it is possible to improve the electrical safety of the battery module by improving the insulation property while maintaining high heat dissipation characteristics and external impact characteristics.

또한, 본 발명에 있어서 상기 방열유닛(20)과 상기 모듈케이스(10)는 서로 맞닿아있는 것으로 그 전체로서 방열 기능을 수행하는 것이므로, 양자 모두 금속 등의 열전도성 소재이어야 한다. 바람직하게는, 같은 재질의 열전도성 소재로 형성하여 방열유닛(20)과 모듈케이스(10)를 거치는 동안 균일한 열전달이 이루어지도록 한다. 이러한 방열유닛(20) 및 모듈케이스(10)의 재질은 모든 금속 또는 카본소재가 가능하지만, 열전도성 가공성, 용접성 등을 고려하였을 때 SUS계열 또는 Al계열이 사용되는 것이 바람직하다.
In addition, in the present invention, the heat dissipation unit 20 and the module case 10 are in contact with each other and perform a heat dissipation function as a whole, so that they are both made of a heat conductive material such as a metal. Preferably, it is formed of a thermally conductive material of the same material so that uniform heat transfer is achieved while passing through the heat dissipation unit 20 and the module case 10. [ The heat dissipating unit 20 and the module case 10 may be made of any metal or carbon material. However, it is preferable that the heat dissipating unit 20 and the module case 10 are made of SUS series or Al series, considering heat conductive workability and weldability.

한편, 상기 방열유닛(20)의 크기가 너무 크면 전지모듈의 부피 및 중량이 증가하고, 반대로 너무 작으면 방열특성이 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 방열유닛(20)의 크기는 단위셀들의 열을 효과적으로 흡수하여 배출할 수 있는 적정한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 방열판(22)의 두께 역시 방열 효율성과 전지의 용량을 고려하여 0.1 ~ 2 mm 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 방열판의 두께가 0.1 mm 미만일 경우에는 방열 특성이 저하될 우려가 있고, 2 mm 초과할 경우에는 전지모듈의 부피가 증대될 수 있다. 아울러, 상기 방열판(22)은 상기 단위셀을 구성하는 극판의 면적과 같거나 그 이하로 구성하는 것이, 단위셀로부터 돌출된 전극단자와의 단락 방지에 유리하다. 또한 방열판은 단위셀들의 열을 원활하게 방출시키고 더불어 모듈케이스 내를 구획할 수 있다면 판상형, 메쉬형 등 그 형상에 제한은 없다.
On the other hand, if the size of the heat dissipation unit 20 is too large, the volume and weight of the battery module will increase, and if it is too small, the heat dissipation characteristics will deteriorate. Accordingly, it is preferable that the size of the heat dissipation unit 20 is formed to an appropriate size to effectively absorb and discharge the heat of the unit cells. Therefore, the thickness of the heat sink 22 is preferably about 0.1 to 2 mm in consideration of the heat radiation efficiency and the capacity of the battery. That is, when the thickness of the heat sink is less than 0.1 mm, the heat dissipation characteristics may be deteriorated. If the thickness is more than 2 mm, the volume of the battery module may be increased. In addition, it is advantageous to prevent the heat radiating plate 22 from short-circuiting with the electrode terminal protruding from the unit cell when the heat radiating plate 22 is equal to or smaller than the area of the electrode plate constituting the unit cell. Further, the shape of the heat radiating plate is not limited as long as the heat of the unit cells can be smoothly discharged and the inside of the module case can be divided.

상기 파우치형 단위셀(1)들은 상기 방열판(22)으로 구획되는 공간에 하나 또는 그 이상 수납될 수 있다. 바람직하게는, 상기 방열판으로 구획되는 공간에 상기 단위셀을 하나씩만 수납함으로써, 각 단위셀에서 발생하는 열을 신속하게 제거함과 더불어 특정 단위셀들만 과열되어 단위셀들간 온도 편차가 발생하는 것을 방지하도록 한다.
The pouch-type unit cells 1 may be accommodated in one or more spaces defined by the heat sink 22. Preferably, only one unit cell is accommodated in a space defined by the heat sink, so that heat generated in each unit cell is quickly removed, and only a specific unit cell is overheated to prevent a temperature deviation between unit cells from occurring do.

한편, 본 발명에 있어서의 상기 모듈케이스(10)는 완전 밀봉된 것을 특징으로 한다. 즉, 모듈케이스(10)의 개구된 부분에는 케이스덮개(60)가 결합된 후 용접 등을 이용하여 실링하게 된다. 이에 따라, 라미네이트 시트 외장재에 수납된 전극조립체로 이루어진 파우치형 단위셀을, 2차적으로 포장하는 역할을 하는 부재인 모듈케이스(10) 자체가 완전히 밀봉되는 것이다.On the other hand, the module case 10 according to the present invention is characterized by being completely sealed. That is, the case cover 60 is coupled to the opened portion of the module case 10, and then sealed using welding or the like. As a result, the module case 10 itself, which is a member for secondary packaging, is completely sealed in the pouch type unit cell made of the electrode assembly housed in the laminate sheet sheathing material.

이로써, 종래 수분 및 가스가 전극조립체로 유입 내지 유출되는 것을 막기 위한 차단층으로서, 라미네이트 시트 외장재에 필수적으로 포함되었던 알루미늄 등의 금속층을 배제할 수 있게 된다.As a result, it is possible to exclude a metal layer such as aluminum, which is essentially contained in the laminate sheet outer cover material, as a barrier layer for preventing moisture and gas from flowing into or out of the electrode assembly.

즉, 모듈케이스(10) 자체가 수분 및 가스의 차단층 역할을 대신 수행함으로써 종래의 값비싼 라미네이트 시트 외장재를 저렴한 가격의 고분자 수지 필름으로 대체할 수 있으며, 단위셀 또한 가볍게 제조할 수 있다. 또한, 전지모듈 외부로부터 전지모듈 내부로 수분 등의 이물질이 침투되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.
In other words, since the module case 10 itself acts as a barrier layer of water and gas, the conventional expensive laminate sheet outer material can be replaced with an inexpensive polymeric resin film, and the unit cell can be manufactured lightly. In addition, it is possible to fundamentally prevent foreign matter such as moisture from permeating into the battery module from the outside of the battery module.

본 발명에 있어서, 상기 단위셀간 및 단위셀과 외부단자와의 연결은 외부에서 미리 접속되어 연결된 후 상기 모듈케이스(10)에 삽입될 수 있다.In the present invention, the connections between the unit cells and the unit cells and the external terminals may be connected to the module case 10 after they are connected to the outside in advance.

구체적으로, 단위셀을 모듈케이스(10)에 삽입하기 전에 단위셀의 전극단자들간 및 단위셀과 외부단자의 전기적 연결을 미리 해놓은 다음, 연결이 다 된 상태에서 비로소 모듈케이스(10)에 삽입하면 단자들의 전기적 체결을 위한 추가적인 부품이 용접되지 않아도 되므로 외부 캔의 용접 실링면을 최소화할 수 있다.
Specifically, before the unit cell is inserted into the module case 10, electrical connections between the electrode terminals of the unit cell and the unit cell and the external terminal are made in advance, and then the module case 10 is inserted into the module case 10 Additional parts for electrical fastening of the terminals need not be welded, so that the welding sealing surface of the outer can can be minimized.

한편, 모듈케이스(10)의 외부와 연결되는 단자를 포함하는 면은 하나의 어셈블리(assembly) 부품으로 구성될 수도 있다.Meanwhile, the surface including the terminal connected to the outside of the module case 10 may be composed of one assembly part.

다수의 단위셀들을 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다. 더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 내지 디바이스의 공간상의 한계 측면에서 바람직하지 않으며, 차량 등과 같이 한정된 내부공간에 효율적으로 장착되기 위해서는 더욱 콤팩트한 구조의 중대형 전지모듈이 요구된다.When a large-sized battery module is constructed by using a plurality of unit cells, a large number of members are generally required for mechanical fastening and electrical connection thereof, so that the process of assembling such members is very complicated. Furthermore, a space is required for the joining of a plurality of members for mechanical fastening and electrical connection, welding, soldering, and the like, thereby increasing the overall size of the system. Such an increase in size is undesirable from the viewpoint of the space limitations of devices or devices in which the middle- or large-sized battery module is mounted, and in order to efficiently mount the middle- or large-sized battery module in a limited internal space such as a vehicle, a middle- or large- sized battery module with a more compact structure is required.

구체적으로, 상기 문제를 해결하기 위해 모듈케이스(10)에 수납된 파우치형 단위셀간 및 파우치형 단위셀과 외부단자와의 연결이 하나의 어셈블리 부품에 의해 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 모듈케이스(10)와 케이스덮개(60) 사이에는 각 단위셀의 전극단자와 연결되는 접속부재(30)가 개재된다. 이와 같이, 모듈케이스(10) 바디에 단위셀들을 삽입하고, 단위셀간 연결 및 외부단자와의 연결은 이미 결합된 하나의 접속부재(30)를 통해 이루어지도록 하면 종래의 번거롭던 기계적 체결 및 전기적 접속 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있다.
Specifically, in order to solve the above problem, connection between pouch type unit cells and pouch type unit cells housed in the module case 10 and external terminals can be made by one assembly part. That is, between the module case 10 and the case lid 60, a connection member 30 connected to an electrode terminal of each unit cell is interposed. If the unit cells are inserted into the module case 10 and the connection between the unit cells and the connection with the external terminals are made through the single connection member 30 already coupled, the conventional cumbersome mechanical fastening and electrical connection The operation can be performed very easily.

또한, 상기 접속부재(30)와 케이스덮개(60) 사이에는 전극단자들이 직렬 또는 병렬 연결되도록 하는 버스바(40), 상기 접속부재(30)와 케이스덮개(60) 간의 절연을 위한 절연개스킷(50)이 개재된다.
A bus bar 40 is provided between the connection member 30 and the case lid 60 so that the electrode terminals are connected in series or parallel to each other and an insulating gasket for insulation between the connection member 30 and the case lid 60 50 are interposed.

한편, 본 발명은 상기와 같은 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩에 관한 것이다.The present invention also relates to a lithium secondary battery pack including the battery module.

특히, 본 발명에 따른 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것이 적합하다. 중대형 전지팩의 경우 고출력, 대용량의 성능 확보를 위해 다수의 단위셀들이 적층되어 사용되는바, 이러한 전지팩을 구성하는 전지모듈들은 안전성의 확보를 위해 더욱 높은 방열 효율성이 요구되기 때문이다.Particularly, it is preferable that the battery pack according to the present invention is used as a power source of a middle- or large-sized device. In the case of a middle- or large-sized battery pack, a plurality of unit cells are stacked and used in order to secure a high output and a large capacity. Battery modules constituting such a battery pack are required to have higher heat dissipation efficiency in order to secure safety.

상기 중대형 디바이스의 구체적인 예로는, 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric Golf Cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있다.Specific examples of the medium and large-sized devices include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric Golf Cart; Electric truck; An electric commercial vehicle or a system for electric power storage.

중대형 전지팩의 구체적인 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 관한 설명을 생략하도록 한다.
The specific structure and manufacturing method of the middle- or large-sized battery pack are well known in the art, and a description thereof will be omitted in this specification.

이하, 실시예를 참고하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

실시예Example 1  One

내부 수지층(폴리에틸렌 필름), 금속층(Al), 및 외부 수지층(나일론 필름)을 적층하여 라미네이트 시트 외장재 8장을 제조한 후, 하면 외장재에 딥 드로잉을 통해 수납부를 형성하였다.The inner resin layer (polyethylene film), the metal layer (Al), and the outer resin layer (nylon film) were laminated to produce eight laminate sheet outer cover materials, and then the inner bottom portions were formed by deep drawing on the bottom outer cover material.

다음으로, 드라이 룸에서 스택형 전극조립체 4개를 상기 하면 외장재에 각각 전극단자가 양방향으로 형성되도록 수납하고, 1M LiPF6 카보네이트계 전해액을 주입한 후, 상면 외장재를 덮은 다음 4곳의 외주면을 열융착함으로써 4개의 파우치형 단위셀을 제조하였다.
Next, four stacked electrode assemblies were housed in the dry room in such a manner that the electrode terminals were formed on both sides of the casing in both directions, and 1M LiPF 6 carbonate electrolyte was injected. Then, the upper surface facings were covered and then the four outer peripheries were opened And four pouch type unit cells were produced by fusion bonding.

다음으로, 방열판(두께 0.5mm) 3개 및 하측 지지판으로 이루어진 Al 재질의 일체화된 방열유닛을 제작하고, 상기 제조된 4개의 단위셀을 그 대면적 면이 상기 방열판과 밀착되도록 방열판 사이에 하나씩 적층하였다.Next, three heat sinks (thickness: 0.5 mm) and Al Unified A heat dissipation unit was fabricated, and the four unit cells thus fabricated were stacked one by one between the heat dissipation plates so that their large-area faces closely contacted with the heat dissipation plates.

다음으로, 모듈케이스에 삽입하기 전에 미리, 상기 단위셀간 및 단위셀과 외부단자를 버스 바 및 외부접속용 연결부재를 이용하여 전기적으로 연결해 놓았다.
Next, before the module case is inserted, the unit cells and the unit cells and the external terminals are electrically connected in advance using bus bars and connection members for external connection.

다음으로, 상기 단위셀/방열유닛 결합체를 Al 재질로 된 모듈케이스 내부에 삽입하여, 상기 방열유닛의 지지판이 상기 모듈케이스의 하면 및 양 측면에 꽉 끼워지도록 밀착시켰다. Next, the unit cell / heat sink unit assembly Made of material The module case was inserted into the module case, and the support plate of the heat dissipation unit was tightly fitted to both the lower surface and both side surfaces of the module case.

마지막으로, 케이스 바디와 외부 캔을 용접하여 모듈케이스가 완전 밀봉된 구조의 전지모듈을 제조하였다.
Finally, a battery module having a structure in which the case body and the outer can are welded to completely seal the module case is manufactured.

실시예Example 2 2

단위셀 외장재에 있어서 금속층(Al)을 뺀 것을 제외하고는, 실시예 1과 같다.
Except that the metal layer (Al) is omitted from the unit cell sheathing material.

비교예Comparative Example

내부 수지층(폴리에틸렌 필름), 금속층(Al), 및 외부 수지층(나일론 필름)을 적층하여 라미네이트 시트 외장재 8장을 제조한 후, 하면 외장재에 딥 드로잉을 통해 수납부를 형성하였다.The inner resin layer (polyethylene film), the metal layer (Al), and the outer resin layer (nylon film) were laminated to produce eight laminate sheet outer cover materials, and then the inner bottom portions were formed by deep drawing on the bottom outer cover material.

다음으로, 드라이 룸에서 스택형 전극조립체 4개를 상기 하면 외장재에 각각 전극단자가 양방향으로 형성되도록 수납하고, 1M LiPF6 카보네이트계 전해액을 주입한 후, 상면 외장재를 덮은 다음 4곳의 외주면을 열융착함으로써 4개의 파우치형 단위셀을 제조하였다.Next, four stacked electrode assemblies were housed in the dry room in such a manner that the electrode terminals were formed on both sides of the casing in both directions, and 1M LiPF 6 carbonate electrolyte was injected. Then, the upper surface facings were covered and then the four outer peripheries were opened And four pouch type unit cells were produced by fusion bonding.

다음으로, Al 재질로 된 실시예 1과 같은 크기의 모듈케이스 내에 상기 제조된 4개의 단위셀을 동일 거리만큼 이격된 상태로 수납하여, 공기 유로가 형성되도록 하였다. Next, Al The four unit cells were housed in the module case of the same size as Example 1, with the same distance from each other, so that an air flow path was formed.

다음으로, 상기 4개 단위셀들의 전극단자들 각각을 버스 바를 이용하여 전기적으로 연결한 후, 상기 버스 바가 최종적으로 외부단자와 연결되도록 외부연결용 접속부재를 결합하여, 전지모듈을 제조하였다.(이때 모듈케이스는 완전 밀봉된 구조가 아니었다.)
Next, the electrode terminals of the four unit cells are electrically connected to each other using a bus bar, and then the external connection terminal is coupled to the bus bar so that the bus bar is finally connected to the external terminal. At this time, the module case was not a completely sealed structure.)

실험예Experimental Example

상기 실시예와 비교예에서 제조된 전지모듈에 대해 1C-rate로 만충전한 후 셀 내부 온도가 동일해지도록 충분한 시간 동안 기다린 후 2C-rate의 전류로 만방전하는 조건으로 충방전을 실시한 다음, 4개 단위셀들의 평균온도 변화를 시간에 따라 측정하였다.(비교예의 경우는 상기 이격된 공간으로 공기를 유동시켜 방열을 실시하였다.)
The battery module manufactured in the above Examples and Comparative Examples were fully charged at a rate of 1 C-rate, and after waiting for a sufficient time to allow the internal temperature of the battery to become equal to each other, charging and discharging were performed under the condition of full charge at a current of 2 C- The average temperature change of the unit cells was measured with time (in the case of the comparative example, the air was flown into the spaced space to conduct heat radiation).

4개 단위셀들의 평균온도(℃)Average temperature of four unit cells (° C) 시간(min)Time (min) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예Comparative Example 0(방전 시작)0 (discharge start) 2525 2525 2525 1010 2626 2626 2828 2020 2929 2828 3232 30(방전 완료)30 (discharge completed) 3434 3232 4040 4040 2929 2929 3232 6060 2525 2525 2727

상기 표 1에서 보듯이, 실시예의 경우 모듈케이스 내부에 단위셀의 대면적 면 및 모듈케이스와 맞닿는 방열유닛을 삽입함으로써 비교예보다 우수한 방열특성을 나타내고 셀 내부의 온도를 균일하게 제어할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 간단한 구조만으로도 단위셀에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있어, 궁극적으로 전지의 수명 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.As shown in Table 1, by inserting a large-area surface of the unit cell and a heat-dissipating unit in contact with the module case in the module case, the heat radiation characteristic is superior to that of the comparative example and the temperature inside the cell can be uniformly controlled Able to know. That is, it has been confirmed that the heat generated in the unit cell can be effectively discharged to the outside by a simple structure, and ultimately, the lifetime and safety of the battery can be greatly improved.

또한, 본 발명은 모듈케이스가 완전 밀봉된 결과, 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재에 있어 금속층을 배제하더라도(실시예 2) 수분 및 가스 차단성이 보장되는 반면, 비교예의 경우는 모듈케이스가 밀봉되어 있지 않아 차단성 금속층이 반드시 필요하게 된다. Further, as a result of the fact that the module case is completely sealed, water and gas barrier properties are ensured even when the metal layer is omitted in the case of the laminate sheet of the pouch type battery, while in the comparative example, the module case is sealed A barrier metal layer is necessarily required.

더불어, 실시예의 경우 단위셀간 및 단위셀과 외부단자와의 연결이 외부에서 미리 접속되어 연결된 후 모듈케이스에 삽입되므로, 비교예의 경우보다 외부 캔의 용접 실링면이 줄어들어 작업 용이성이 월등하였다.In addition, in the embodiment, since the connection between the unit cells and the unit cells and the external terminals are preliminarily connected and connected to the outside after being connected to the module case, the welding sealing surface of the outer can is reduced.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description and is not intended to limit the scope of the present invention. And the like are to be construed as falling within the scope of the present invention.

10 ; 모듈케이스
20 ; 방열유닛
21 ; 지지판
22 ; 방열판
30 ; 접속부재
40 ; 버스바
50 ; 절연개스킷
60 ; 케이스덮개
10; Module case
20; Heat-dissipating unit
21; Support plate
22; Heat sink
30; Connecting member
40; Bus bar
50; Insulated gasket
60; Case cover

Claims (15)

둘 또는 그 이상의 파우치형 단위셀들 및 상기 단위셀들을 수납하는 모듈케이스를 포함하는 전지모듈에 있어서,
상기 모듈케이스는 수지층을 포함하며 일체로 형성되고, 내부에 상기 단위셀의 대면적 면 및 상기 모듈케이스와 맞닿는 것으로서 하나 이상의 방열판을 포함하는 열전도성 방열유닛이 삽입되며,
상기 방열유닛은 상기 방열판과 일체화되어 상기 방열판을 지지하는 것으로서 상기 모듈케이스와 맞닿는 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
1. A battery module comprising two or more pouch-shaped unit cells and a module case for housing the unit cells,
Wherein the module case includes a resin layer and integrally formed therein, a thermally conductive heat dissipating unit including at least one heat dissipating plate which is in contact with a large-area surface of the unit cell and the module case,
Wherein the heat dissipation unit further includes a support plate that is integrated with the heat dissipation plate to support the heat dissipation plate and contacts the module case.
제1항에 있어서,
상기 단위셀은 상기 방열판으로 구획되는 공간에 적어도 하나 이상 수납되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the unit cells is accommodated in a space defined by the heat sink.
제1항에 있어서,
상기 방열판의 두께는 0.1 ~ 2mm인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the heat sink is 0.1 to 2 mm.
제1항에 있어서,
상기 단위셀간 및 단위셀과 외부단자와의 연결은 외부에서 미리 접속되어 연결된 후 상기 모듈케이스에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the connection between the unit cells and between the unit cells and the external terminals is preliminarily connected externally and then inserted into the module case.
제1항에 있어서,
상기 단위셀의 외장재는 열융착되는 내부 수지층, 차단성 금속층 및 외부 수지층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the outer casing of the unit cell comprises an inner resin layer, a barrier metal layer, and an outer resin layer which are thermally fused.
제1항에 있어서,
상기 단위셀의 외장재는 열융착되는 내부 수지층 및 외부 수지층만으로 구성된 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the outer shell of the unit cell comprises only an inner resin layer and an outer resin layer which are thermally fused.
제1항에 있어서,
상기 단위셀의 전극단자들은 일방향 또는 양방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode terminals of the unit cells are formed in one or both directions.
제7항에 있어서,
상기 전극단자들은 상기 전지모듈의 한 면 또는 두 면에서 직렬 또는 병렬로 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
8. The method of claim 7,
And the electrode terminals are electrically connected in series or in parallel on one or both surfaces of the battery module.
제1항에 있어서,
상기 모듈케이스는 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the module case is made of a metal material.
제1항에 있어서,
상기 방열유닛은 금속 소재 또는 카본 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the heat dissipation unit is made of a metal material or a carbon material.
제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는 단위셀이 수납되도록 적어도 일면이 개구되며, 그 개구된 부분은 케이스덮개에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the module case is opened at least on one side so as to receive the unit cell, and the opened part is sealed by the case cover.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩.
A lithium secondary battery pack comprising the battery module according to any one of claims 1 to 11.
제12항에 있어서,
상기 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩.
13. The method of claim 12,
Wherein the battery pack is used as a power source for a middle- or large-sized device.
제13항에 있어서,
상기 중대형 디바이스는 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric Golf Cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩.
14. The method of claim 13,
The middle- or large-sized device includes a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; Electric Golf Cart; Electric truck; An electric commercial vehicle or a system for electric power storage.
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