KR101550488B1 - Heating plate for battery module and battery module including the same - Google Patents

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Abstract

기재필름, 발열층 및 전극층의 적층구조이고, 상기 발열층은 패턴형상의 발열부를 포함하는 배터리 모듈용 면상발열체를 제공한다.
또한, 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀의 일면 또는 양면에 상기 면상발열체를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다. A base film, a heat generating layer and an electrode layer, wherein the heat generating layer comprises a patterned heat generating portion.
Also, a battery cell; And the planar heating element on one side or both sides of the battery cell.

Description

배터리 모듈용 면상발열체 및 이를 포함하는 배터리 모듈{HEATING PLATE FOR BATTERY MODULE AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an area heating element for a battery module,

배터리 모듈용 면상발열체 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
To an area heating element for a battery module and a battery module including the same.

태양광 발전 및 전기 자동차에 사용되는 배터리는 기온이 낮아져 동절기에는 방전 효율이 낮아지는 문제점이 있다. 즉, 외부기온이 약 -20℃ 이하로 낮아지면 배터리의 방전 효율이 약 50 % 이하로 낮아지며, 주위 온도가 약 -10 ℃ 이하인 환경에서 배터리는 전해질 내 이온의 이동도가 낮아져, 전류의 흐름이 나빠지고 동시에 배터리의 출력이 떨어지게 된다. 특히, 전기 자동차(EV car)의 경우 완전 충전된 상태에서 외부에 주차하게 되면, 외부 기온에 의해 전해질이 딱딱해지는데, 이는 배터리의 장기 수명에도 문제를 일으키게 된다. 그러므로 배터리의 수명과 효율이 일정하게 유지되기 위해서는 겨울에도 배터리의 일정 온도를 유지시켜줄 필요가 있다.Batteries used in solar power generation and electric vehicles have a problem in that the discharge efficiency is lowered in the winter season due to low temperature. That is, when the outside temperature is lowered to about -20 ° C or less, the discharge efficiency of the battery is lowered to about 50% or less. In an environment where the ambient temperature is lower than about -10 ° C, the mobility of ions in the electrolyte is lowered, And the output of the battery drops at the same time. Particularly, in the case of an EV car, when the vehicle is parked in a fully charged state, the electrolyte is hardened due to the external temperature, which causes a problem in the long-term life of the battery. Therefore, in order to maintain the life and efficiency of the battery constantly, it is necessary to maintain the constant temperature of the battery in winter.

배터리를 가열하기 위한 방법으로 열전소자나 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터로 공기를 가열하는 방법들이 제안되고 있기는 하나, 보다 효과적이고 효율적인 방법으로 배터리를 직접 가열하는 방법에 대한 연구는 계속되고 있다.
Although methods for heating air with a thermoelectric element or a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater have been proposed as a method for heating the battery, research on a method for directly heating the battery in a more effective and efficient manner has been continued.

본 발명의 일 구현예는 일정한 패턴형상을 가지는 발열부를 포함함으로써 균일한 배터리 표면온도를 유지하는 배터리 모듈용 면상발열체를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a planar heating element for a battery module that maintains a uniform battery surface temperature by including a heating portion having a predetermined pattern shape.

본 발명의 다른 구현예는 상기 면상발열체 및 배터리 셀을 포함하고, 최적의 발열부를 확보하는 배터리 모듈을 제공한다.
Another embodiment of the present invention provides a battery module including the planar heating element and the battery cell, and securing an optimal heating portion.

본 발명의 일 구현예에서, 기재필름, 발열층 및 전극층의 적층구조이고, 상기 발열층은 패턴형상의 발열부를 포함하는 배터리 모듈용 면상발열체를 제공한다.In one embodiment of the present invention, there is provided a laminated structure of a base film, a heat generating layer and an electrode layer, wherein the heat generating layer includes a patterned heat generating portion.

상기 전극층은 (+) 메인 전극부와 (-) 메인 전극부를 서로 이격된 형태로 포함할 수 있다. The electrode layer may include a (+) main electrode portion and a negative (-) main electrode portion.

상기 전극층은 상기 (+) 메인 전극부, 상기 (-) 메인 전극부가 서로 마주보는 방향으로 (+) 서브 전극부 및 (-) 서브 전극부를 포함할 수 있다. The electrode layer may include a (+) main electrode portion, a (+) sub electrode portion and a (-) sub electrode portion in a direction in which the (-) main electrode portion faces each other.

상기 발열부의 패턴형상은 병렬 패턴 또는 직렬 패턴을 포함할 수 있다. The pattern shape of the heat generating portion may include a parallel pattern or a serial pattern.

상기 병렬패턴은 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부가 하나 이상의 직선패턴으로 연결될 수 있다. In the parallel pattern, the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion may be connected in at least one linear pattern.

상기 직선패턴은 약 5mm 내지 약 15mm의 폭을 가질 수 있다. The linear pattern may have a width of about 5 mm to about 15 mm.

상기 직렬패턴은 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부가 하나의 지그재그패턴으로 연결될 수 있다. In the series pattern, the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion may be connected in a single zigzag pattern.

상기 지그재그패턴은 약 5mm 내지 약 15mm의 폭을 가질 수 있다. The zigzag pattern may have a width of about 5 mm to about 15 mm.

상기 발열층은 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그래핀, 그래파이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. The heating layer may include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, graphene, graphite, and combinations thereof.

상기 발열층의 두께는 약 2㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. The thickness of the heating layer may be about 2 탆 to about 10 탆.

상기 발열부의 면적은 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 20% 내지 약 80%일 수 있다.
The area of the heat generating portion may be about 20% to about 80% of the entire area of the battery cell to which the planar heat generating element is attached.

본 발명의 다른 구현예에서, 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀의 일면 또는 양면에 상기 면상발열체를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a battery cell comprises: a battery cell; And the planar heating element on one side or both sides of the battery cell.

상기 면상발열체는 상기 배터리 셀의 내부 전해질온도를 발열 시작 약 2분 이내에 약 20℃이상 상승시킬 수 있다. The planar heating element may raise the internal electrolyte temperature of the battery cell by about 20 ° C or higher within about 2 minutes from the start of heat generation.

상기 배터리 셀의 표면온도는 약 20℃인 내지 약 80℃일 수 있다. The surface temperature of the battery cell may be from about 20 [deg.] C to about 80 [deg.] C.

상기 배터리 셀의 내부 전해질 온도는 약 -10℃인 내지 약 35℃일 수 있다.
The internal electrolyte temperature of the battery cell may be about -10 ° C to about 35 ° C.

상기 배터리 모듈용 면상발열체는 균일한 발열로 배터리를 가열시킬 수 있고, 여름철에는 방열효과, 겨울철에는 발열효과에 탁월하다.The planar heating element for the battery module can heat the battery with uniform heat generation, and is excellent in heat radiation effect in summer and heat generation effect in winter.

또한, 상기 배터리 모듈은 최소의 에너지를 사용함으로써 고효율을 발휘하게 할 수 있다.
In addition, the battery module can exhibit high efficiency by using minimum energy.

도 1은 본 발명의 일실시예인 배터리 모듈용 면상발열체를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 전극층의 평면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예인 발열부의 병렬패턴 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예인 발열부의 직렬패턴 평면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또다른 일실시예인 발열부의 병렬패턴을 (a) 20%, (b) 50%, (c) 80%인 발열부의 면적에 따라 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 또다른 일실시예인 발열부의 직렬패턴을 (a) 20%, (b) 50%, (c) 80%인 발열부의 면적에 따라 나타낸 것이다. FIG. 1 is a schematic view illustrating a planar heating element for a battery module according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of an electrode layer according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a parallel pattern of a heat generating part according to another embodiment of the present invention.
4 is a top view of a series pattern of a heat generating part according to another embodiment of the present invention.
5 shows a parallel pattern of a heat generating portion according to another embodiment of the present invention in accordance with an area of a heat generating portion of (a) 20%, (b) 50%, and (c) 80%.
6 shows a series pattern of a heat generating portion according to another embodiment of the present invention in accordance with the area of a heat generating portion of (a) 20%, (b) 50%, and (c) 80%.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

배터리 모듈용 For battery module 면상발열체Plane heating element

본 발명의 일 구현예에서, 기재필름, 발열층 및 전극층의 적층구조이고, 상기 발열층은 패턴형상의 발열부를 포함하는 배터리 모듈용 면상발열체를 제공한다.
In one embodiment of the present invention, there is provided a laminated structure of a base film, a heat generating layer and an electrode layer, wherein the heat generating layer includes a patterned heat generating portion.

전기 자동차에 사용되는 배터리의 온도는 주행 중 약 1시간의 방전 동안에 약 5℃ 내지 약 10℃ 상승하는데, 여름철 배터리에서 방출되는 열을 효과적으로 방출시키기 위해 알루미늄 방열 플레이트를 접촉시키는 방열구조가 적용되고 있다. The temperature of the battery used in the electric vehicle rises by about 5 ° C to about 10 ° C during a discharge of about one hour during traveling, and a heat dissipating structure for contacting the aluminum heat dissipating plate in order to effectively discharge the heat released from the battery in the summer is applied .

그러나, 상기 방열 구조는 높은 방열성을 발휘하기는 하나, 동절기 외기가 배터리 내부로 전달되는 문제점이 발생하게 하였으며, 이를 해결하기 위해 공랭식 방열구조에 고전력의 발열체(Heater)를 장착하여 더운 공기를 불어넣는 방식이 전기자동차에 적용되었다. 이때, 상기 발열체는 대류에너지로 전환하여 가열하는 방식으로 배터리를 균일하고 천천히 가열시키는 것으로, 배터리 온도 제어의 안전성은 우수하지만 배터리 용량의 약 50%를 발열체에 사용한다는 문제점이 있었고, 이에 최소 에너지 사용만으로 구동이 가능한 고효율의 발열체 개발이 계속되어 왔다.
However, in order to solve this problem, the air-cooling type heat dissipation structure is provided with a high-power heating element to blow hot air into the air- Method was applied to electric vehicles. In this case, the heating element is heated and uniformly and slowly heated by switching to convective energy. The battery temperature control is excellent in safety, however, there is a problem that about 50% of the battery capacity is used for a heating element. The development of a high-efficiency heating element capable of being driven only by heat has continued.

상기 배터리 모듈용 면상발열체는 전달에너지를 이용한 발열체로써 기존 발열체에 비해 효율이 우수할 뿐만 아니라, 발열층이 일정한 패턴형상의 발열부를 포함함으로써 배터리의 온도의 균일성을 확보할 수 있게 했다. 또한, 발열층이 패턴형상의 발열부를 포함함으로써, 배터리의 온도 균일성을 확보할 수 있고, 배터리 내부 전해질의 국부적인 가열로 인한 폭발을 방지할 수 있다. 아울러, 패턴형상 사이 사이에 펀칭(Punching)이 되어 있어서 여름철 배터리의 방열 성능을 추가적으로 확보할 수 있다.
The planar heating element for a battery module is a heating element using transmission energy, which not only has an efficiency higher than that of a conventional heating element but also includes a heating part with a uniform heating layer, thereby ensuring uniformity of the temperature of the battery. In addition, since the heat generating layer includes the heat generating portion in the pattern shape, the temperature uniformity of the battery can be ensured and the explosion due to the local heating of the electrolyte inside the battery can be prevented. In addition, since the punching is performed between the pattern shapes, it is possible to further secure the heat radiation performance of the battery in summer.

도 1은 본 발명의 구현예인 배터리 모듈용 면상발열체를 도식화하여 나타낸 것으로, 상기 면상발열체(100)는 기재필름(10), 발열층(20) 및 전극층(30)이 순서대로 적층된 구조를 가질 수 있다.
1 is a schematic view illustrating a planar heating element for a battery module according to an embodiment of the present invention. The planar heating element 100 has a structure in which a base film 10, a heating layer 20, and an electrode layer 30 are stacked in order .

기재필름(10)은 양면에 프라이머(Primer)가 처리된 BOPET(BiaxiallyorientedThe base film 10 is made of BOPET (Biaxiallyoriented

polyethylene terephthalate), PI(polyimide), OPS(Oriented Polystyrene), OPP(oriented polypropylene), PEI(polyethyleneimine), PPS(Polyphenylene sulfide), PEN(Polyethylene naphthalate), PES(Poly(ether sulfones)) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 절연성을 갖는다.
polyethylene terephthalate, polyimide, OPS, oriented polypropylene (OPP), polyethyleneimine (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfones (PES) , And has insulating properties.

상기 기재필름(10)은 약 10㎛ 내지 약 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 기재필름의 두께가 약 10 ㎛ 미만인 경우, 그 위에 적층될 발열층을 인쇄 후 건조 과정에서 열안정성 부족으로 필름층의 평할도를 유지하기 어렵다. 또한 기재필름의 두께가 약 100㎛를 초과할 경우, 발열층의 열을 열 전달층에 전달하는 효율이 낮아질 수 있다.
The base film 10 may have a thickness of about 10 탆 to about 100 탆. When the thickness of the base film is less than about 10 탆, it is difficult to maintain the flatness of the film layer due to a lack of thermal stability during the drying process after printing the heat generating layer to be laminated thereon. When the thickness of the base film is more than about 100 mu m, the efficiency of transferring the heat of the heat generating layer to the heat transfer layer may be lowered.

상기 전극층(30)은 전극 간의 간격을 조절함으로써, 최종 제품의 저항을 조절할 수 있다. 상기 전극층(30)은 스크린 프린팅을 이용하여 발열층(22)에 패터닝하여 형성 될 수 있다.
The electrode layer 30 can control the resistance of the final product by adjusting the gap between the electrodes. The electrode layer 30 may be formed by patterning the heating layer 22 using screen printing.

도 2는 본 발명의 일실시예인 전극층의 평면도를 나타낸 것으로, 상기 전극층은 (+) 메인 전극부(31)와 (-) 메인 전극부(32)를 서로 이격된 형태로 포함할 수 있다. 상기 (+) 메인 전극부와 (-) 메인 전극부는 일정거리로 이격되어 서로 평행하게 형성될 수 있고, Ag 또는 Cu와 같은 고전도성 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
FIG. 2 is a plan view of an electrode layer according to an embodiment of the present invention. The electrode layer may include a (+) main electrode portion 31 and a negative main electrode portion 32 spaced from each other. The (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion may be formed to be parallel to each other with a certain distance therebetween, and may be formed using a highly conductive material such as Ag or Cu.

상기 전극층의 (+) 메인 전극부와 (-) 메인 전극부 사이의 간격은 약 150mm 내지 약 210mm일 수 있다. 상기 전극부 간 사이의 간격이 약 150mm미만인 경우 전극부로 인한 발열부 면적 구현시, 서브전극 간의 거리가 멀어져 발열층이 균일하게 가열되지 않으며, 메인 전극부에만 열이 적층될 수 있고, 약 210mm를 초과하는 경우 전극층을 포함하는 면상발열체의 배터리 부착시 규격초과의 문제점이 있다. 그러므로, 상기 범위의 간격을 유지함으로써, 발열층 또는 패턴형상과의 관계에서도 발열부의 면적을 효율적으로 제어하여 열에너지 전달을 확보할 수 있는바, 배터리 표면 및 내부 전해질의 온도를 균일하게 높이는 효과를 구현할 수 있다.
The distance between the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion of the electrode layer may be about 150 mm to about 210 mm. When the distance between the electrode portions is less than about 150 mm, the distance between the sub-electrodes is increased when the area of the heat-generating portion is increased due to the electrode portion, the heating layer is not uniformly heated, heat can be stacked only on the main electrode portion, There is a problem that the surface heating element including the electrode layer exceeds the standard when the battery is attached. Therefore, by maintaining the gap in the above range, the area of the heat generating portion can be efficiently controlled in relation to the heat generating layer or the pattern shape to secure the heat energy transmission, thereby realizing the effect of uniformly increasing the temperature of the battery surface and the internal electrolyte .

또한, 상기 전극층의 상기 (+) 메인 전극부(31), 상기 (-) 메인 전극부(32)가 서로 마주보는 방향으로 (+) 서브 전극부(33) 및 (-) 서브 전극부(34)를 포함할 수 있다. 이때 상기 (+) 서브 전극부와 (-) 서브 전극부의 간격은 약 3mm 내지 약 10mm이 될 수 있고, 상기 간격이 약 3mm 미만인 경우 마치 와이어 히터(wire heater)처럼 되어 면 발열체가 아닌 선 발열체처럼 될 수 있고, 원하는 발열량을 얻을 수 없다. 또한, 이 경우, 배터리 셀 표면에 국부적으로 열 공급이 증가하게 되어 배터리 셀의 폭발 가능성이 생기게 될 수 있다. The (+) and (-) sub-electrode portions 33 and 34 of the electrode layer face each other in the direction in which the (+) main electrode portion 31 and the ). In this case, the distance between the (+) sub-electrode portion and the (-) sub-electrode portion may be about 3 mm to about 10 mm. If the gap is less than about 3 mm, the wire heater may be a wire heater, And the desired heating value can not be obtained. Also, in this case, the heat supply locally on the surface of the battery cell may be increased, and the battery cell may explode.

또한 상기 간격이 약 10mm를 초과할 경우, 배터리 셀 표면의 온도를 균일하게 상승시키기 어렵게 되고, 저전압 작동이 불안전하게 일어날 수 있어, 역시 배터리 셀이 폭발할 위험이 있다. 그러므로, 상기 범위의 간격을 유지함으로써, 발열층 또는 패턴형상과의 관계에서도 폭발가능성을 줄이고, 전극층에 전압인가시 발열부 면적을 확보할 수 있고, 베터리 셀 표면온도 또는 내부 전해질 온도의 균일성을 높일 수 있다.
Also, if the gap exceeds about 10 mm, it is difficult to uniformly raise the temperature of the surface of the battery cell, low-voltage operation may occur safely, and the battery cell may explode. Therefore, it is possible to reduce the possibility of explosion in relation to the heat generating layer or the pattern shape, to secure the area of the heat generating portion when voltage is applied to the electrode layer, to maintain the uniformity of the surface temperature of the battery cell or the internal electrolyte temperature .

상기 발열층(20)은 탄소나노튜브(CNT), 카본 블랙, 그래핀, 그래파이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하며, 이들을 둘 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 구체적으로, 카본섬유로 직조된 발열층, 부직포에 CNT나 그래핀을 함침시킨 발열층, 부직포에 전도성 카본을 함침시킨 발열층, 기재필름 상에 CNT나 그래핀 페이스트 또는 잉크를 코팅하여 제조한 발열층을 사용할 수 있다. 상기 코팅에는 그라비에(Gravure) 방식을 이용할 수 있다.
The heating layer 20 may include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes (CNT), carbon black, graphene, graphite, and combinations thereof. Specifically, a heat generating layer made of carbon fiber, a heating layer impregnated with CNT or graphene in a nonwoven fabric, a heating layer impregnated with conductive carbon in a nonwoven fabric, a heating layer formed by coating CNT, graphene paste or ink on a base film Layer can be used. Gravure coating may be used for the coating.

상기 발열층(20)의 두께는 약 2㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 발열층의 두께가 약 2㎛ 미만일 경우 발열층의 균일한 두께 유지가 어렵고, 전극층에 전압인가시 높은 저항값으로 인해 발열체로써 작동하기 어렵다. 또한 두께가 약 10㎛를 초과하는 경우는 단단한 발열층에 크랙(crack)이 발생하게 될 수 있다. The thickness of the heating layer 20 may be about 2 탆 to about 10 탆. When the thickness of the heating layer is less than about 2 탆, it is difficult to maintain a uniform thickness of the heating layer and it is difficult to operate as a heating element due to a high resistance value when a voltage is applied to the electrode layer. Also, when the thickness exceeds about 10 탆, cracks may be generated in the hard heating layer.

그러므로, 상기 발열층의 두께를 상기 범위내로 유지함으로써, 전극층 또는 기재필름층과의 접착력을 유지한 상태에서 크랙이 가지 않게 발열층을 인쇄할 수 있으며, 상기 두께로의 균일한 양산을 가능하게 한다.
Therefore, by keeping the thickness of the heating layer within the above-mentioned range, it is possible to print the heating layer without cracking while maintaining the adhesive force with the electrode layer or the base film layer, and to uniformly mass-produce the layer with the thickness .

상기 발열층은 패턴형상의 발열부를 포함할 수 있다. 상기 발열부는 면적을 가진 패턴형상이 배열된 부분으로, 즉 상기 패턴형상에 의해 발열하는 부분을 일컫는다. 구체적으로, 상기 패턴형상은 일정면적을 가진 도형 패턴이 서로 이격된 형태로 배열된 패턴을 의미하는 바, 상기 패턴형상은 병렬 패턴 또는 직렬 패턴을 포함할 수 있고, 상기 패턴형상의 도형패턴을 조절하여 발열부의 면적을 설정할 수 있다. The heating layer may include a patterned heating portion. The heat generating portion is a portion in which a pattern shape having an area is arranged, that is, a portion that generates heat by the pattern shape. Specifically, the pattern shape refers to a pattern in which graphic patterns having a predetermined area are spaced apart from each other, the pattern shape may include a parallel pattern or a serial pattern, and the shape pattern of the pattern shape may be adjusted So that the area of the heat generating portion can be set.

상기 발열층은 상기 기재필름의 상부에 전도성 물질을 도포 및 코팅함으로써, 일정면적을 가지는 도형패턴을 포함할 수 있는바, 상기 도형패턴은 단일의 직사각형 판을 포함하는 것이 보통이나, 하나 또는 그 이상의 직사각형 판이 다양한 도형패턴을 형성함으로써, 전반적인 발열부의 온도가 균일하게 상승하게 되어 면상발열체의 발열을 균일하게 할 수 있고, 이로 인하여 가열되는 배터리 셀의 표면온도가 전반적으로 균일하게 상승할 수 있다.
The heating layer may include a graphic pattern having a predetermined area by applying and coating an electroconductive material on the base film. The graphic pattern may include a single rectangular plate, but may include one or more Since the rectangular plate forms various figure patterns, the temperature of the overall heat generating portion uniformly increases, so that the heat generation of the surface heat generating element can be made uniform, and the surface temperature of the battery cell heated thereby can be uniformly raised.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예인 발열층의 병렬패턴 평면도를 나타낸 것으로, 상기 병렬패턴은 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부가 하나 이상의 직선패턴(21)으로 연결될 수 있다.
FIG. 3 is a plan view of a parallel pattern of a heat generating layer according to another embodiment of the present invention. In the parallel pattern, the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion may be connected by at least one straight line pattern 21 .

상기 병렬패턴은 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부를 연결하는 직선패턴(21)을 포함할 수 있고, 상기 병렬패턴은 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부에 대해 직교하고 일정면적을 가진 하나 이상의 직선패턴(21)을 포함할 수 있다.The parallel pattern may include a straight line pattern 21 connecting the positive main electrode portion and the negative main electrode portion and the parallel pattern may include a positive main electrode portion and a negative main electrode portion, And may include one or more straight line patterns 21 that are orthogonal to one another and have a constant area.

상기 하나이상의 직선패턴은 서로 평행한 패턴으로, 면상발열체의 가공 및 설치시에 가해지는 외부충격에 의해 열점(hot spot)이 발생하는 경우, 하나 이상의 직선패턴 중 실제로 열점이 발생한 어느 하나의 직선패턴에만 전류변화가 일어나기 때문에, 패턴형상으로 인한 이상여부를 쉽게 확인할 수 있고, 신속하게 대응할 수 있어, 이로 인한 발열저해가 보다 덜 발생할 수 있다.
Wherein the at least one linear pattern is a parallel pattern, and when a hot spot is generated due to an external impact applied at the time of processing and installing the plane heating element, any one straight line pattern The abnormality due to the pattern shape can be easily confirmed, and it is possible to cope with the abnormality quickly, so that the heat generation inhibition can be less caused.

또한, 상기 직선패턴(21)은 상기 (+) 서브 전극부 및 상기 (-) 서브 전극부와 나란한 방향으로 형성될 수 있는 것으로, 하나의 직선패턴에 (+) 서브 전극부 및 상기 (-) 서브 전극부를 포함하는 것이 보통이다. 이 때, 상기 (+) 서브 전극부와 상기 (-) 서브 전극부 사이와의 간격에 의해 상기 직선패턴의 폭을 조절할 수 있다.
In addition, the linear pattern 21 may be formed in a direction parallel to the (+) and (-) sub-electrode portions, and the (+) sub- Electrode portion. At this time, the width of the linear pattern can be adjusted by the interval between the (+) sub electrode portion and the (-) sub electrode portion.

구체적으로, 상기 직선패턴(21)의 폭은 약 5mm 내지 약 15mm일 수 있는바, 병렬패턴에서 상기 직선패턴의 폭 범위를 유지함으로써 발열부의 면적을 용이하게 확보할 수 있고, 패턴형상에 따른 발열부 면적을 쉽게 변화시킬 수 있다.
Specifically, the width of the linear pattern 21 may be about 5 mm to about 15 mm. By keeping the width of the linear pattern in the parallel pattern, the area of the heat generating portion can be easily secured, The sub-area can be easily changed.

도 4는 본 발명의 다른 일실시예인 발열부의 직렬패턴 평면도를 나타낸 것으로, 상기 직렬패턴은 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부가 하나의 지그재그패턴(22)으로 연결될 수 있다. 상기 직렬패턴은 상기 도 4와 같이 상기 (+) 메인 전극부 및 상기 (-) 메인 전극부에 대하여 수평하는 방향의 지그재그패턴을 포함하거나, 도시하지 않았으나 상기 (+) 메인 전극부 및 상기 (-) 메인 전극부에 대하여 수직하는 방향의 지그재그패턴을 포함할 수 있다.
FIG. 4 is a plan view of a series pattern of a heat generating part according to another embodiment of the present invention. In the series pattern, the positive main electrode part and the negative main electrode part may be connected by a single zigzag pattern 22. 4, the serial pattern includes a zigzag pattern in a horizontal direction with respect to the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion, or the zigzag pattern in the (+) main electrode portion and the (- ) Zigzag pattern in a direction perpendicular to the main electrode portion.

상기 직렬패턴은 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부를 직렬로 연결하는 패턴으로, 일정면적을 가지는 지그재그패턴이 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부를 하나의 패턴으로 연결할 수 있다.The serial pattern is a pattern for connecting the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion in series, and a zigzag pattern having a predetermined area is formed in the (+) main electrode portion and the (- Patterns can be linked.

상기 발열층(20)이 포함하는 패턴형상이 상기 지그재그패턴인 경우, 두께 및 폭이 일정한 하나의 직사각형 판이 지그재그패턴을 형성할 수 있고, 상기 전극층(30)에 전압인가시 발열층에 전달되는 전류흐름이 보다 빨라져 면상발열체 발열온도, 이로 인해 가열되는 배터리 셀의 표면온도 또는 내부 전해질 온도를 신속하게 상승하게 할 수 있다.
In the case where the pattern shape included in the heating layer 20 is the zigzag pattern, a single rectangular plate having a constant thickness and width can form a zigzag pattern. When a voltage is applied to the electrode layer 30, The temperature of the surface heating element, the temperature of the surface of the battery cell to be heated, or the temperature of the internal electrolyte can be rapidly increased.

상기 지그재그 패턴(22)이 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부에 대해서 수평하는 방향인 경우(도4), 상기 (+) 서브 전극부와 상기 (-) 서브 전극부에 대해서는 수직하는 방향으로 형성되며, 상기 지그재그패턴(22)이 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부에 대해서 수직하는 방향인 경우(미도시), 상기 (+) 서브 전극부와 상기 (-) 서브 전극부에 대해서는 수평하는 방향으로 형성될 수 있다. When the zigzag pattern 22 is in a horizontal direction with respect to the positive main electrode portion and the negative main electrode portion (FIG. 4), the (+) sub electrode portion and the (- (Not shown) when the zigzag pattern 22 is perpendicular to the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion, the (+) and And may be formed in a horizontal direction with respect to the (-) sub-electrode portion.

후자의 경우 상기 지그재그 패턴 중 하나의 가로 패턴에 상기 (+) 서브 전극부 및 상기 (-) 서브 전극부를 포함할 수 있고, 상기 (+) 서브 전극부와 상기 (-) 서브 전극부와의 간격에 따라 상기 지그재그 패턴의 폭을 조절할 수 있다.
In the latter case, one of the zigzag patterns may include the (+) sub-electrode portion and the (-) sub-electrode portion in a horizontal pattern, and the interval between the (+) sub- The width of the zigzag pattern can be adjusted.

구체적으로, 상기 지그재그 패턴(22)의 폭은 약 5mm 내지 약 15mm일 수 있는바, 상기 지그재그 패턴이 상기 범위의 폭를 유지함으로써 (+) 메인 전극부 및 (-) 메인 전극부와의 접촉면적을 확보함으로써 전압에 전류가 흐를 수 있고, 국부적인 가열을 방지함으로써 직렬패턴에 의한 발열면적을 용이하게 구현할 수 있다.
Specifically, the zigzag pattern 22 may have a width of about 5 mm to about 15 mm. Since the zigzag pattern maintains the width of the range, the contact area between the (+) main electrode portion and the (- A current can flow through the voltage, and by preventing the local heating, the heat generating area by the serial pattern can be easily realized.

상기 발열부의 면적은 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 20% 내지 약 80%일 수 있다. 상기 발열부는 면적을 가진 패턴형상이 배열된 부분으로, 즉 상기 패턴형상에 의해 발열하는 부분을 일컫는바, 발열부의 면적은 전극층(30)에 전압인가시 발열층(20)에서 발열되는 면적을 의미한다. 상기 발열부 면적은 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 20% 내지 약 80%가 될 수 있는바, 상기 발열부의 발열로 인해 배터리 셀을 약 20% 내지 약 80% 범위로 가열하여 배터리를 효과적으로 작동하게 할 수 있고, 상기 가열되는 면적 외의 공간은 펀칭(Punching)되어 있어 여름철에 외부로 열을 방출하는데 활용될 수 있다.
The area of the heat generating portion may be about 20% to about 80% of the entire area of the battery cell to which the planar heat generating element is attached. The area of the heat generating portion refers to the area of the heat generating layer 20 that generates heat when a voltage is applied to the electrode layer 30 do. The area of the heat generating part may be about 20% to about 80% of the entire area of the battery cell to which the area heating element is attached. Due to the heat of the heat generating part, the battery cell is heated to about 20% The space outside the heated area is punched and can be utilized for releasing heat to the outside in summer.

이 때, 도 5는 본 발명의 또다른 일실시예인 발열부의 병렬패턴을 (a) 20%, (b) 50%, (c) 80%의 발열부의 면적에 따라, 도 6은 본 발명의 또다른 일실시예인 발열부의 직렬패턴을 (a) 20%, (b) 50%, (c) 80%의 발열부의 면적에 따라 나타낸 것이다.
5 shows the parallel pattern of the heat generating part according to another embodiment of the present invention, according to the area of the heat generating portion of (a) 20%, (b) 50%, and (c) 80% The series pattern of the heat generating portion, which is another embodiment, is shown by the area of the heat generating portion of (a) 20%, (b) 50%, and (c) 80%.

구체적으로, 상기 발열부의 면적이 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 20%미만인 경우 패턴형상에 모두 균일하게 온도를 가해주기 어렵고, 온도를 가하기 위해서는 패턴형상에 약 60℃ 이상의 온도를 가해줘야 하는바, 이로 인해, 배터리 셀 내부 전해질의 온도가 약 60℃에 도달하는 경우 배터리 효율이 0%가 될 수 있다. 또한, 작은 발열부 면적에 높은 열을 가함으로써 배터리를 불안정하게 할 수 있다. Specifically, when the area of the heat generating portion is less than about 20% of the entire surface area of the battery cell to which the surface heating element is attached, it is difficult to uniformly apply the temperature uniformly to the pattern shape. Therefore, when the temperature of the electrolyte inside the battery cell reaches about 60 ° C, the battery efficiency can be 0%. Further, by applying high heat to the area of the small heat generating portion, the battery can be made unstable.

또한, 상기 발열부의 면적이 약 80%를 초과하는 경우 보다 빠른 시간 내에 배터리 내부의 전해질 온도를 가열시킬 수는 있지만, 약 200초 이후에 온도가 35℃이상으로 올라가 배터리에 손상을 줄 수 있고, 배터리 주변부를 모두 불필요하게 가열시켜 소모성 전력이 형성될 수 있다. 그러므로, 상기 발열부의 면적범위를 유지함으로써, 배터리의 안정성 확보와 동시에 겨울철의 발열 및 여름철의 방열을 탁월하게 할 수 있다.
Further, although the electrolyte temperature inside the battery can be heated faster than the case where the area of the heat generating portion exceeds about 80%, the temperature may rise to 35 ° C or higher after about 200 seconds to damage the battery, Consuming power can be formed by unnecessarily heating all of the peripheral portions of the battery. Therefore, by maintaining the area range of the heat-generating portion, it is possible to secure the stability of the battery and to exert excellent heat during the winter season and heat radiation during the summer season.

배터리 모듈Battery module

본 발명의 다른 구현예에서, 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀의 일면 또는 양면에 기재필름, 발열층 및 전극층의 적층구조이고, 상기 발열층은 패턴형상의 발열부를 포함하는 배터리 모듈용 면상발열체를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.
In another embodiment of the present invention, a battery cell comprises: a battery cell; And a planar heating element for a battery module including a heat generating layer having a patterned heat generating portion, wherein the heat generating layer has a laminated structure of a base film, a heat generating layer and an electrode layer on one or both surfaces of the battery cell.

상기 배터리 셀은 일반적인 배터리 셀이다. 구체적으로, 상기 배터리 셀은 태양광 발전용 배터리 셀 또는 자동차용 배터리 셀이며, 더욱 구체적으로는 전기 자동차용 배터리 셀이다.
The battery cell is a general battery cell. Specifically, the battery cell is a battery cell for solar power generation or a battery cell for an automobile, and more specifically, a battery cell for an electric vehicle.

전술한 바와 같이, 상기 배터리 모듈용 면상발열체의 발열층이 일정한 발열부를 포함함으로써 배터리 온도의 균일성을 확보할 수 있다. 상기 발열부를 포함하는 발열층으로 인해 배터리 표면을 균일하게 가열할 수 있고, 배터리 내부 전해질의 국부적인 가열로 인한 폭발을 방지할 수 있다. 상기 발열부는 면적을 가진 패턴형상 배열되어 있는 것으로, 상기 패턴형상 사이 사이에 펀칭(Punching)이 되어 있어 겨울철의 배터리의 발열성능과 동시에 여름철에는 배터리의 방열 성능을 확보할 수 있다.
As described above, since the heat generating layer of the planar heating element for the battery module includes a constant heating portion, the uniformity of the battery temperature can be ensured. The surface of the battery can be uniformly heated due to the heat generating layer including the heat generating portion and the explosion due to the local heating of the electrolyte inside the battery can be prevented. The heat generating portion is arranged in a pattern with an area, and is punched between the pattern shapes, so that the heat generating performance of the battery during the winter can be ensured while the heat radiating performance of the battery can be ensured during the summer.

예를 들어, 상기 면상발열체는 패턴형상의 발열부를 포함하는바, 상기 발열부의 면적은 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 20% 내지 약 80%일 수 있다. 상기 면상발열체의 발열부에 의해 가열되는 배터리셀의 피발열부 또한 패턴형상을 포함할 수 있고, 상기 피발열부의 면적 또한 상기 범위일 수 있다. 그러므로, 배터리셀의 피발열부의 피발열면적으로 인하여, 베터리셀의 피발열부 주변온도 또한 상승될 수 있고, 이로 인해 배터리셀의 전면적이 균일하게 가열될 수 있다.
For example, the planar heating element may include a patterned heating portion, and the area of the heating portion may be about 20% to about 80% of the overall area of the battery cell to which the planar heating element is attached. The portion to be heated of the battery cell heated by the heat generating portion of the planar heating element may also include a pattern shape, and the area of the to-be-heated portion may also be in the above range. Therefore, due to the heat generating area of the part to be heated of the battery cell, the temperature around the part to be heated of the battery cell can also be raised, thereby heating the whole area of the battery cell uniformly.

상기 면상발열체는 배터리 셀의 내부 전해질온도를 발열 시작 2분 이내에 20℃이상을 상승시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 면상발열체의 발열온도, 즉 배터리 셀에 가해지는 가열온도에 의해, 배터리 셀의 내부 전해질온도를 상승하게 할 수 있다. The planar heating element may raise the internal electrolyte temperature of the battery cell by 20 ° C or more within 2 minutes from the start of heat generation. Specifically, the internal electrolyte temperature of the battery cell can be increased by the heat generation temperature of the planar heating element, that is, the heating temperature applied to the battery cell.

예를 들어, 상기 면상발열체가 포함하는 발열부의 패턴형상이 병렬패턴이고, 상기 발열부의 면적이 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 20% 미만인 경우, 배터리 셀의 내부 전해질 온도를 2분 이내에 약 20℃이상을 상승시킬 수 없고, 이로 인해 배터리의 출력량을 확보할 수 없어, 동절기 배터리의 구동이 어려워 질 수 있다. 또한, 상기 발열부의 패턴형상이 병렬패턴이고, 상기 발열부의 면적이 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 약 80%를 초과하는 경우, 배터리 셀의 내부 전해질 온도를 2분 보다 적은 시간에 약 20℃ 이상을 상승시킬 수 있으나 배터리 셀의 과도한 표면온도 상승으로 배터리에 손상을 줄 염려가 있다.
For example, when the pattern shape of the heat generating portion included in the planar heat generating element is a parallel pattern and the area of the heat generating portion is less than about 20% of the whole area of the battery cell to which the planar heat generating element is attached, It is not possible to raise the temperature of about 20 DEG C or more, thereby making it impossible to secure the output amount of the battery, and it may become difficult to drive the battery in the winter season. When the pattern shape of the heat generating portion is a parallel pattern and the area of the heat generating portion exceeds about 80% of the whole area of the battery cell having the surface heating element attached thereto, the internal electrolyte temperature of the battery cell is about 20 ° C, but the battery cell may be damaged due to an excessive surface temperature rise of the battery cell.

상기 배터리 셀의 표면온도는 약 20℃인 내지 약 80℃일 수 있다. 즉, 상기 면상발열체의 발열로 인한 발열온도가 약 20℃인 내지 약 80℃인바, 상기 면상발열체의 발열온도에 직접적인 영향을 받아 가열되는 상기 배터리 셀의 표면온도는 약 20℃인 내지 약 80℃일 수 있고, 구체적으로, 상기 배터리 셀의 내부 전해질 온도는 약 -10℃인 내지 약 35℃일 수 있다.
The surface temperature of the battery cell may be from about 20 [deg.] C to about 80 [deg.] C. That is, the surface temperature of the battery cell, which is directly heated by the exothermic temperature of the planar heating element to about 80 ° C, is about 20 ° C to about 80 ° C And, specifically, the internal electrolyte temperature of the battery cell may be about -10 ° C to about 35 ° C.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.

<< 실시예Example 및  And 비교예Comparative Example >>

실시예Example 1-1 1-1

양면이 프라이머 처리된 100㎛ 두께의 BOPET 기재필름에 카본나노튜브 페이스트를 5㎛ 두께로 코팅하여 발열층을 형성하였다. 그 위에 상기 발열층 및 상기 기재필름들이 전극에 의하여 연결되도록 한 번에 Ag로 형성된 (+) 메인 전극부 및 (-) 메인 전극부를 포함하는 전극층을 스크린 프린팅하여 면상 발열체를 제조하였다. 상기 제조된 면상발열체를 아크릴계 점착제로 배터리 셀의 일면 또는 양면에 부착하여 전기 자동차용 배터리 모듈을 제조하였다. A carbon nanotube paste was coated to a thickness of 5 mu m on a 100 mu m-thick BOPET base film on which both surfaces were primed to form a heating layer. And the electrode layer including the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion formed of Ag at one time so that the heating layer and the base film were connected to each other by an electrode was screen-printed to fabricate a planar heating element. The prepared surface heat generating element was attached to one side or both sides of the battery cell with an acrylic adhesive to manufacture a battery module for an electric vehicle.

이 때, 상기 발열층은 상기 (+) 메인 전극부 및 상기 (-) 메인 전극부를 폭이 5mm인 하나이상의 직선패턴으로 연결한 병렬패턴을 포함하였고, 상기 병렬 패턴에 의한 발열부의 면적은 상기 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 20%를 차지하였다.In this case, the heating layer includes a parallel pattern in which the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion are connected by at least one straight line pattern having a width of 5 mm, and the area of the heat generating portion by the parallel pattern is Which accounted for 20% of the total area of the battery cell with the heating element attached.

실시예Example 1-2 및 1-3 1-2 and 1-3

상기 직선패턴의 폭이 10mm, 15mm이고, 상기 직선패턴에 의한 발열부의 면적이 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 50%, 80%를 차지하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전기 자동차용 배터리 모듈을 제조하였다.
The width of the linear pattern was 10 mm and 15 mm, and the area of the heat generating portion by the linear pattern occupied 50% and 80% of the whole area of the battery cell to which the area heat generating element was attached. A battery module for an electric vehicle was manufactured.

실시예Example 2-1 2-1

양면이 프라이머 처리된 100㎛ 두께의 BOPET 기재필름에 카본나노튜브 페이스트를 5㎛ 두께로 코팅하여 발열층을 형성하였다. 그 위에 상기 발열층 및 상기 기재필름들이 전극에 의하여 연결되도록 한 번에 Ag로 형성된 (+) 메인 전극부 및 (-) 메인 전극부를 포함하는 전극층을 스크린 프린팅하여 면상 발열체를 제조하였다. 상기 제조된 면상발열체를 아크릴계 점착제로 배터리 셀의 일면 또는 양면에 부착하여 전기 자동차용 배터리 모듈을 제조하였다. A carbon nanotube paste was coated to a thickness of 5 mu m on a 100 mu m-thick BOPET base film on which both surfaces were primed to form a heating layer. And the electrode layer including the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion formed of Ag at one time so that the heating layer and the base film were connected to each other by an electrode was screen-printed to fabricate a planar heating element. The prepared surface heat generating element was attached to one side or both sides of the battery cell with an acrylic adhesive to manufacture a battery module for an electric vehicle.

이 때, 상기 발열층은 상기 (+) 메인 전극부 및 상기 (-) 메인 전극부에 대해 수평하는 방향으로 폭이 5mm인 하나의 지그재그패턴으로 연결한 직렬패턴을 포함하였고, 이 때, 상기 지그재그 패턴에 의한 발열부의 면적은 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 20%를 차지하였다.
At this time, the heating layer may be formed on the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion And a series pattern connected in a zigzag pattern having a width of 5 mm in a horizontal direction. The area of the heat generating portion by the zigzag pattern occupied 20% of the entire area of the battery cell to which the surface heating element was attached.

실시예Example 2-2 및 2-3 2-2 and 2-3

상기 지그재그패턴 폭이 8mm, 12mm이고, 상기 지그재그패턴에 의한 발열부의 면적이 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 50%, 80%를 차지하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 전기 자동차용 배터리 모듈을 제조하였다.
The zigzag pattern width was 8 mm and 12 mm, and the area of the heat generating portion by the zigzag pattern occupied 50% and 80% of the whole area of the battery cell to which the area heating element was attached. A battery module for an automobile was manufactured.

비교예1Comparative Example 1

양면이 프라이머 처리된 100㎛ 두께의 BOPET 기재필름에 카본나노튜브 페이스트를 5㎛ 두께로 코팅하여 발열층을 형성하였다. 그 위에 상기 발열층 및 상기 기재필름들이 전극에 의하여 연결되도록 한 번에 Ag로 형성된 (+) 메인 전극부 및 (-) 메인 전극부를 포함하는 전극층을 스크린 프린팅하여 면상 발열체를 제조하였다. 상기 제조된 면상발열체에 있어서, 아크릴계 점착제를 배터리 셀의 일면 또는 양면에 부착하여 전기 자동차용 배터리 모듈을 제조하였다. 이 때, 상기 발열층의 발열면적은 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적에 대해서 20%를 차지하였다.
A carbon nanotube paste was coated to a thickness of 5 mu m on a 100 mu m-thick BOPET base film on which both surfaces were primed to form a heating layer. And the electrode layer including the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion formed of Ag at one time so that the heating layer and the base film were connected to each other by an electrode was screen-printed to fabricate a planar heating element. In the planar heating element, the acrylic pressure sensitive adhesive was attached to one side or both sides of the battery cell to manufacture a battery module for an electric vehicle. At this time, the exothermic area of the exothermic layer occupied 20% of the entire area of the battery cell having the exothermic body.

비교예2Comparative Example 2 및 3 And 3

상기 발열층의 발열면적이 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 50% 및 80%인 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 전기 자동차용 배터리 모듈을 제조하였다.A battery module for an electric vehicle was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the exothermic area of the exothermic layer was 50% and 80% of the overall area of the battery cell to which the exothermic body was attached.

패턴형상Pattern shape 폭(mm)Width (mm) 면적(%)area(%) 실시예1-1Example 1-1 병렬패턴Parallel pattern 직선패턴, 5Linear pattern, 5 패턴형상, 20Pattern shape, 20 실시예1-2Examples 1-2 병렬패턴Parallel pattern 직선패턴, 10Linear pattern, 10 패턴형상, 50Pattern shape, 50 실시예1-3Example 1-3 병렬패턴Parallel pattern 직선패턴, 15Linear pattern, 15 패턴형상, 80Pattern shape, 80 실시예2-1Example 2-1 직렬패턴Serial pattern 지그재그패턴, 5Zigzag pattern, 5 패턴형상, 20Pattern shape, 20 실시예2-2Example 2-2 직렬패턴Serial pattern 지그재그패턴, 8Zigzag pattern, 8 패턴형상, 50Pattern shape, 50 실시예2-3Example 2-3 직렬패턴Serial pattern 지그재그패턴, 12Zigzag pattern, 12 패턴형상, 80Pattern shape, 80 비교예1Comparative Example 1 패턴XPattern X -- 발열층, 20Heat layer, 20 비교예2Comparative Example 2 패턴XPattern X -- 발열층, 50Heating layer, 50 비교예3Comparative Example 3 패턴XPattern X -- 발열층, 80Heating layer, 80

<< 실험예Experimental Example > > 면상발열체에To the surface heating element 따른 배터리 표면온도의 상승 Rising battery surface temperature due to

상기 각각의 실시예 및 비교예의 면상발열체를 영하 30 ℃ 항온항습기에 넣고, 상기 면상발열체의 전극층에 전압을 인가하여 발열층을 약 60 ℃까지 상승시켰다. 그 후, 상기 가열된 면상발열체를 배터리 셀 양면에 부착하여 배터리 셀의 표면온도가 약 60 ℃까지 가열되었고, 면상발열층의 발열부에 의해 피발열된 배터리 셀의 온도 및 면상발열층의 발열부 외 부분에 의해 피발열된 배터리 셀의 온도를 100초간, 200초간 유지하여 온도를 측정해 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
The planar heating elements of the above Examples and Comparative Examples were placed in a temperature -30 ° C constant-temperature humidifier and a voltage was applied to the electrode layers of the planar heating elements to raise the heating layer to about 60 ° C. Thereafter, the heated surface heat generating element is attached to both sides of the battery cell so that the surface temperature of the battery cell is heated to about 60 ° C., the temperature of the battery cell to be heated by the heat generating portion of the surface heat generating layer, The temperature of the battery cell, which was heated by the outside portion, was maintained for 100 seconds and 200 seconds, and the temperature was measured. The results are shown in Table 2 below.

배터리 셀 표면온도
60 ℃ 100초 유지 시 Battery cell surface temperature
Maintain at 60 ℃ for 100 seconds 배터리 셀 표면온도
60 ℃ 200초 유지 시 Battery cell surface temperature
Maintained at 60 ℃ for 200 seconds 피발열부 온도(℃)Temperature to be heated (° C) 피발열부 외 온도(℃)Temperature outside of the heating part (℃) 피발열부 온도 (℃)Temperature to be heated (° C) 피발열부 외 온도(℃)Temperature outside of the heating part (℃) 실시예1-1Example 1-1 6060 24.324.3 6060 6060 실시예1-2Examples 1-2 6060 30.730.7 6060 6060 실시예1-3Example 1-3 6060 48.448.4 6060 6060 실시예2-1Example 2-1 6060 20.120.1 6060 49.649.6 실시예2-2Example 2-2 6060 24.624.6 6060 6060 실시예2-3Example 2-3 6060 30.530.5 6060 6060 비교예1Comparative Example 1 6060 -30-30 6060 -30-30 비교예2Comparative Example 2 6060 -30-30 6060 8.38.3 비교예3Comparative Example 3 6060 4.24.2 6060 32.232.2

상기 실시예 1-1 내지 2-3의 배터리 모듈용 면상발열체는 패턴형상의 발열부를 포함하는 발열층을 포함하는바, 면상발열체를 배터리 셀의 양면에 부착 후 약 60℃로 가열된 면상발열체로 배터리 셀을 가열시, 면상발열체 발열층이 포함하는 발열부에 의해 가열된 배터리 셀의 피발열부 온도는 약 60℃로 유지되었다. 또한, 상기 발열부 외 부분에 의해 가열된 배터리 셀의 피발열부 온도는 약 20℃ 내지 약 60℃의 분포를 보이는 것을 확인하였다. 이로써 면상발열체 발열층이 포함하는 패턴형상의 발열부에 따라 배터리 셀의 피발열부 온도뿐 아니라, 피발열부 외 온도 또한 일정 수준 이상까지 배터리 셀을 가열할 수 있음을 확인하였다.
The planar heating elements for the battery modules according to Examples 1-1 to 2-3 include a heating layer including a patterned heating portion. The planar heating elements are mounted on both sides of the battery cell, When the battery cell was heated, the temperature of the heat-generating portion of the battery cell heated by the heat-generating portion included in the heat generation layer of the planar heat-generating body was maintained at about 60 ° C. Also, it has been confirmed that the temperature of the portion to be heated of the battery cell heated by the portion of the heat-generating portion has a distribution of about 20 ° C to about 60 ° C. As a result, it was confirmed that the battery cell can be heated not only by the temperature of the part to be heated of the battery cell but also the temperature outside the part to be heated, to a certain level or more according to the heat generating part of the pattern shape included in the heat generating layer.

반면에 패턴형상을 포함하지 않는 발열층으로 구성된 면상발열체를 사용하는 비교예 1 내지 3 배터리 모듈의 경우, 면상발열체를 배터리 셀의 양면에 부착시키는 경우에도 발열층의 균일 하지 않은 국소적인 부분에서만 약 60 ℃를 유지할 뿐, 그 외의 가열되지 않은 부분에는 면상발열체의 가열 및 이로 인한 배터리 셀의 가열이 유용하게 일어나지 않음을 알 수 있었다.
On the other hand, in the case of the battery modules of Comparative Examples 1 to 3 using a planar heating element composed of a heating layer not including the pattern shape, even when the planar heating elements were attached to both sides of the battery cell, It was found that the heating of the surface heating element and the heating of the battery cell due to the heating of the surface heating element were not beneficial.

100: 배터리 모듈용 면상발열체
10: 기재필름
20: 발열층 21: 직선패턴 22: 지그재그 패턴
30: 전극층
31: (+) 메인 전극부 32: (-) 메인 전극부
33: (+) 서브 전극부 34: (-) 서브 전극부100: Planar heating element for battery module
10: substrate film
20: heat generating layer 21: linear pattern 22: zigzag pattern
30: electrode layer
31: (+) main electrode portion 32: (-) main electrode portion
33: (+) sub-electrode portion 34: (-) sub-electrode portion

Claims (15)

기재필름, 발열층 및 전극층의 적층구조이고,
상기 발열층은 패턴형상의 발열부를 포함하며,
상기 전극층은 (+) 메인 전극부와 (-) 메인 전극부를 서로 이격된 형태로 포함하고, 상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부가 서로 마주보는 방향으로 (+) 서브 전극부 및 (-) 서브 전극부를 포함하며,
상기 (+) 메인 전극부와 상기 (-) 메인 전극부 사이의 간격은 150㎜ 내지 210㎜이고,
상기 (+) 서브 전극부 및 상기 (-) 서브 전극부의 간격은 3㎜ 내지 10㎜이며,
상기 발열부의 면적은 면상발열체가 부착된 배터리 셀 전면적의 20% 내지 80%이고,
상기 배터리 셀은 전기 자동차용 배터리 셀인
배터리 모듈용 면상발열체.
A base film, a heat generating layer and an electrode layer,
Wherein the heating layer includes a patterned heating portion,
(+) Main electrode portion and a negative main electrode portion are spaced apart from each other, and the (+) main electrode portion and the (- And (-) sub-electrode portions,
The distance between the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion is 150 mm to 210 mm,
The interval between the (+) sub electrode portion and the (-) sub electrode portion is 3 mm to 10 mm,
The area of the heat generating portion is 20% to 80% of the entire area of the battery cell to which the area heating element is attached,
The battery cell is a battery cell for an electric vehicle
Surface heating element for battery module.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 발열부의 패턴형상은 병렬 패턴 또는 직렬 패턴을 포함하는
배터리 모듈용 면상발열체.
The method according to claim 1,
Wherein the pattern shape of the heat generating portion includes a parallel pattern or a serial pattern
Surface heating element for battery module.
제 4항에 있어서,
상기 병렬패턴은 전극층의 (+) 메인 전극부와 (-) 메인 전극부가 하나 이상의 직선패턴으로 연결된
배터리 모듈용 면상발열체.
5. The method of claim 4,
The parallel pattern is formed by connecting the (+) main electrode portion and the (-) main electrode portion of the electrode layer in at least one linear pattern
Surface heating element for battery module.
제 5항에 있어서,
상기 직선패턴은 5mm 내지 15mm의 폭을 갖는
배터리 모듈용 면상발열체.
6. The method of claim 5,
The linear pattern has a width of 5 mm to 15 mm
Surface heating element for battery module.
제 4항에 있어서,
상기 직렬패턴은 전극층의 (+) 메인 전극부와 (-) 메인 전극부가 하나의 지그재그패턴으로 연결된
배터리 모듈용 면상발열체.
5. The method of claim 4,
(+) Main electrode portion and (-) main electrode portion of the electrode layer are connected in a zigzag pattern
Surface heating element for battery module.
제 7항에 있어서,
상기 지그재그패턴은 5mm 내지 15mm의 폭을 갖는
배터리 모듈용 면상발열체.
8. The method of claim 7,
The zigzag pattern has a width of 5 mm to 15 mm
Surface heating element for battery module.
제 1항에 있어서,
상기 발열층은 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그래핀, 그래파이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는
배터리 모듈용 면상발열체.
The method according to claim 1,
Wherein the heating layer comprises at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, graphene, graphite, and combinations thereof
Surface heating element for battery module.
제 1항에 있어서,
상기 발열층의 두께는 2㎛ 내지 10㎛인
배터리 모듈용 면상발열체.
The method according to claim 1,
The thickness of the heating layer is preferably from 2 탆 to 10 탆
Surface heating element for battery module.
삭제delete 배터리 셀; 및
상기 배터리 셀의 일면 또는 양면에 제 1항에 기재된 면상발열체를 포함하는
배터리 모듈.
A battery cell; And
The battery pack according to any one of claims 1 to 3,
Battery module.
제 12항에 있어서,
상기 면상발열체는 상기 배터리 셀의 내부 전해질 온도를 발열 시작 2분 이내에 20℃이상 상승시키는
배터리 모듈.
13. The method of claim 12,
The planar heating element raises the internal electrolyte temperature of the battery cell by 20 ° C or more within 2 minutes from the start of heat generation
Battery module.
제 12항에 있어서,
상기 배터리 셀의 표면온도는 20℃인 내지 80℃인
배터리 모듈.
13. The method of claim 12,
The surface temperature of the battery cell is in the range of 20 DEG C to 80 DEG C
Battery module.
제 12항에 있어서,
상기 배터리 셀의 내부 전해질 온도는 -10℃인 내지 35℃인
배터리 모듈. 13. The method of claim 12,
The internal electrolyte temperature of the battery cell is in the range of -10 DEG C to 35 DEG C
Battery module.
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