KR101748645B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101748645B1
KR101748645B1 KR1020150142935A KR20150142935A KR101748645B1 KR 101748645 B1 KR101748645 B1 KR 101748645B1 KR 1020150142935 A KR1020150142935 A KR 1020150142935A KR 20150142935 A KR20150142935 A KR 20150142935A KR 101748645 B1 KR101748645 B1 KR 101748645B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
heat transfer
transfer plate
battery
battery cell
Prior art date
Application number
KR1020150142935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160058674A (ko
Inventor
고요한
남진무
서세욱
임진형
정승훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20160058674A publication Critical patent/KR20160058674A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101748645B1 publication Critical patent/KR101748645B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6552—Closed pipes transferring heat by thermal conductivity or phase transition, e.g. heat pipes
    • H01M2/1016—
    • H01M2/1083—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—

Abstract

본 발명에 따르면, 상호 간 적층 배치되는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀 적층체의 적어도 일측에 인접하게 위치하고, 잠열재와 상기 잠열재를 수용하는 저장 케이스를 구비하는 열저장체; 및 상기 적어도 일부의 배터리 셀들 사이에 배치되고 상기 배터리 셀의 적어도 일면과 접하고, 상기 배터리 셀 적층체 외부로 연장되어 상기 잠열재에 담지되는 열전달판을 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.

Description

배터리 모듈{Battery Module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수한 냉각 효율을 갖는 수동형 냉각방식의 배터리 모듈에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 배터리 팩은 다수의 이차전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 이차전지의 충전 또는 방전의 과정은 앞서도 살펴본 바와 같이 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로 배터리는 주변 온도 조건 환경에 영향을 받게 될 수 있다. 예를 들어 최적 온도가 유지되지 않는 극저온 또는 극고온 등의 온도 악조건에 노출된 상태에서 충방전 과정이 진행되게 되면, 배터리의 충방전 효율성이 낮아지게 되며 이에 따라 정상 구동에 대한 성능 보장이 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
이에 이차전지에서 발생한 열을 방출하는 다양한 방법 중 하나의 방법으로서, 대한민국 특허공개공보 10-2013-0062056에는 냉각수에 의한 냉각 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 능동형의 수냉식 혹은 공냉식 냉각시스템으로 구성되는 배터리 모듈은 다음과 같은 몇가지 문제점들이 있다.
첫째로, 별도의 냉각시스템이 추가됨으로써 배터리 모듈을 포함한 전체 전력공급장치의 부피가 커져 단위 부피당 에너지밀도가 떨어진다. 구체적인 일례로, 전기 차량에 적용되는 능동형 냉각시스템으로 구성된 배터리 모듈은 동일한 부피를 갖는 수동형 냉각시스템으로 구성된 배터리 모듈보다 전력 생산 용량이 작을 수 밖에 없다. 둘째로, 능동형 냉각시스템은 냉각 공기 또는 냉각수를 순환시키는데 필요한 구성품의 수가 많다. 따라서 그 중 일부의 구성품에 결함(냉각수 누액, Air-gap clogging, 모터 고장등)이 생기면 시스템 전체의 냉각 성능이 떨어지므로 시스템의 안정성이 낮다. 셋째로, 능동형 냉각시스템은 제조 비용이 높아 경제성이 떨어지고, 유지 및 보수가 어려운 단점이 있다.
따라서, 상술한 능동형 냉각 시스템의 단점을 해결할 수 있는 구성이 간단하면서도 효율적인 냉각 시스템을 갖는 배터리 모듈의 연구 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 종래의 능동형 냉각 시스템보다 경제적이고 공간 점유율은 낮으며, 에너지 효율성은 더 높은 배터리 셀 냉각 방식을 적용한 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 다음과 같은 구성에 따른다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 상호 간 적층 배치되는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀 적층체의 적어도 일측에 인접하게 위치하고, 잠열재와 상기 잠열재를 수용하는 저장 케이스를 구비하는 열저장체; 및 상기 적어도 일부의 배터리 셀들 사이에 배치되고 상기 배터리 셀의 적어도 일면과 접하고 상기 배터리 셀 적층체 외부로 연장되어 상기 잠열재에 담지되는 열전달판을 포함할 수 있다.
상기 열저장체는, 상기 잠열재보다 높은 열전도성을 가지며 상기 저장 케이스에 상기 잠열재와 혼합되어 수용되는 제1 열전달 촉진 물질을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 열전달 촉진 물질은 다공성 금속재, 고전도성 탄소 플레이크(flake), 또는 탄소 나노 튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 열전달 촉진 물질은 평균 입경이 1㎛~1㎜ 크기의 미세 입자일 수 있다.
상기 잠열재는 n-파라핀(paraffin), 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol), Na2S04 10H20, Na2HP04 12H20, Zn(NO3)2 6H2O, Na2S3O3 5H20, 및 NaCH3COO3H2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열전달판은 열전도도가 200W/mk 이상의 금속 소재 또는 비금속 소재로 구성될 수 있다.
상기 열전달판은, 판상형의 흑연시트로 구성될 수 있다.
상기 열전달판은, 상기 배터리 셀과 접하는 부분으로 정의되는 흡열부와 상기 잠열재에 담지되는 부분으로 정의되는 방열부를 포함하며, 상기 흡열부와 상기 방열부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 열전달판의 흡열부는 적어도 하나의 홈 또는 통공 중 적어도 어느 하나를 구비하고, 상기 적어도 하나의 홈 또는 통공에 열 전도성을 갖는 제2 열전달 촉진 물질이 개재되어 있을 수 있다.
상기 적어도 하나의 홈 또는 통공의 내면에는 상기 제2 열전달 촉진 물질이 코팅될 수 있다.
상기 적어도 하나의 홈 또는 통공은, 상기 열전달판이 상기 열저장체에 접속되는 방향에 대해 교차하는 방향으로 길게 연장되어 슬롯 형태로 마련될 수 있다.
상기 제2 열전달 촉진 물질은, 열 전도성의 금속을 포함할 수 있다.
상기 제2 열전달 촉진 물질은 열 전도성 및 접착성을 갖는 슬러리 또는 액상의 써멀구리스를 포함할 수 있다.
상기 열전달판의 방열부는, 상기 잠열재 속에서 수직으로 배치되는 수직판부와, 상기 수직판부에 대해 교차하는 방향으로 연장 형성되는 복수의 수평판부를 포함할 수 있다.
상기 열전달판의 방열부는, 지그재그 형태로 마련될 수 있다.
상기 열전달판의 방열부는, 단부가 벤딩되어 말려있는 형태로 마련될 수 있다.
상기 열저장체는, 상기 배터리 셀 적층체를 사이에 두고 상기 배터리 셀 적층체의 양쪽에 하나씩 마련될 수 있다.
상기 저장 케이스는 외주 면에 방열 핀들을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 배터리 모듈의 구성을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다. 상기 자동차는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기존의 능동형의 수냉식 또는 공냉식 냉각시스템에 비하여 탱크, 밸브, 펌프, 냉각기 등의 추가적인 부품이 요구되지 않으므로 배터리 모듈의 구조 및 냉각 시스템 운용이 매우 단순해질 뿐만 아니라 제품 생산 단가를 절감시킬 수 있다.
또한, 기존에 비해 전체적인 부피가 감소하게 되므로 예컨대, 차량 내에서 차지하는 공간 점유율이 작아지고, 냉각 시스템 운용에 필요한 에너지 효율성은 더 높아질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 열전달 촉진 물질을 잠열재와 혼합하여 잠열재의 열전도율을 더 높임으로서 열저장체의 열 저장 용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제2 열전달 촉진 물질을 구비함으로써 배터리 셀과 열전달판 간의 접촉 저항을 줄일 수 있다. 특히, 열전달판이 흑연시트로 구성될 경우 두께 방향으로의 열 전도율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장체의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 열저장체의 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전달판의 개략적인 사시도이다.
도 6은, 도 5의 B-B'에 따른 열전달판의 단면도이다.
도 7은, 도 5에 도시된 열전달판의 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 8 및 도 9는, 도 5에 도시된 열전달판의 다른 변형예와, 방열부가 잠열재에 담지된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11은, 도 5에 도시된 열전달판의 또 다른 변형예와, 방열부가 잠열재에 담지된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12 및 도 13은, 도 5에 도시된 열전달판의 또 다른 변형예와, 방열부가 잠열재에 담지된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15는, 도 14의 C-C'에 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는, 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 복수의 배터리 셀(100), 열전달판(200) 및 열저장체(300)를 포함한다.
배터리 셀(100)들은 각각 양극판, 분리막 및 음극판으로 구성된 전극 조립체를 포함하며, 각 배터리 셀(100)의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 양극 리드(110a) 및 음극 리드(110b)가 전기적으로 접속될 수 있다. 각각의 배터리 셀(100)은 충전 및 방전이 가능한 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 배터리 셀(100)은 파우치형이지만 각형일 수도 있다. 또한, 배터리 셀(100)의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이러한 배터리 셀(100)들은, 도 1과 같이, 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 판상형이고, 일면 또는 양면이 인접한 배터리 셀(100)에 대면하도록 상호 간 적층되어 배터리 셀(100) 적층체를 형성할 수 있다.
한편, 배터리 셀(100)들은 전기화학적 반응에 의하여 충전 및 방전을 반복하면서 열을 발생시킬 수 있다. 배터리 셀(100)의 열화가 심화되면 충방전 효율이 낮아질 뿐만 아니라 수명이 단축되고 나아가 폭발 위험성이 높아질 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 각 배터리 셀(100)들에서 발생한 열을 외부로 배출시켜야 하는데, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100)의 열이 1차적으로 열전달판(200)에 전달되고, 열전달판(200)의 열은 열 저장 기능을 갖는 열저장체(300)에 저장되도록 구성될 수 있다.
열전달판(200)은, 열전도성을 가지는 부재라면 그것의 구조가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 열전달판(200)은 그라파이트 및 탄소계 소재, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 구리, 금, 은 등의 금속 소재 및 금속 이외의 질화알루미늄, 탄화규소와 같은 세라믹 물질로 제작될 수 있다.
이러한 열전달판(200)은, 적어도 배터리 셀(100)의 일면을 커버할 수 있는 판상 형태로 복수 개가 마련될 수 있으며, 적어도 일부의 배터리 셀들 사이에 배치될 수 있다. 특히, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 열전달판(200)들은 각각 배터리 셀(100)들과 상호 교번적으로 위치하여 각 배터리 셀(100)의 일면과 각 열전달판(200)의 일면이 서로 접촉하도록 배치될 수 있다.
열전달판(200)은, 배터리 셀(100)로부터 열을 흡수하는 부분인 흡열부(200a)와 열을 방출하는 부분인 방열부(200b)로 구분될 수 있다. 흡열부(200b)와 방열부(200a)는 일체로 형성되며, 이때 흡열부(200a)는 배터리 셀(100)의 일면과 접촉되는 부분을 의미하고, 방열부(200b)는 흡열부(200a)에서 연장되어 열저장체(300) 속에 담지되는 부분을 의미한다.
열저장체(300)는 물질의 상태 변화에 따라 열의 출입을 가지는 잠열재(310)와, 잠열재(310)를 수용하는 저장 케이스(320)를 포함한다.
잠열재(310)는 특정한 온도에서 온도의 변화 없이 고체에서 액체로 또는 액체에서 기체로 또는 그 반대 방향으로 상태가 변하면서 많은 열을 흡수 또는 방출할 수 있는 상변화 물질 또는 열조절 기능을 하는 물질을 의미하는 것으로 자체적으로 주위의 열을 저장하였다가 필요할 때 방출하는 온도 조절 기능물질일 수 있다. 이러한 잠열재(310)는 충,방전시 배터리 셀(100)의 온도가 지나치게 올라갈 때 과잉된 열을 흡수하여 배터리 셀(100)의 온도를 다시 낮추는 역할을 할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 열전달판(200)의 흡열부(200a)는 배터리 셀(100)에 접촉하고, 방열부(200b)는 잠열재(310)에 담지되도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 배터리 셀(100)의 열은 열전달판(200)의 흡열부(200a)로 흡수되고, 흡열부(200a)로 흡수된 열은 온도 구배에 따라 방열부(200b)로 전도될 수 있다. 그리고 방열부(200b)로 전도된 열은 상변화를 일으키는 열 에너지원으로 잠열재(310)에 저장될 수 있다.
이와 같이 배터리 셀(100)의 열이 잠열재(310)에 저장될 수 있으므로, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 별도의 전력이나 에너지의 공급이 없이도 배터리 셀(100)들을 냉각시킬 수 있다.
상기 잠열재(310)는 n-파라핀(paraffin), 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol), Na2S04 10H20, Na2HP04 12H20, Zn(NO3)2 6H2O, Na2S3O3 5H20, 및 NaCH3COO3H2O 중 적어도 어느 하나의 물질 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 물론 본 발명의 권리범위가 상기 예시한 잠열재(310)로 한정되어야 하는 것은 아니다.
참고로 상변화 물질은 유기물질, 무기물질 그리고 자연계에서 얻을 수 있는 식물성으로 분류될 수 있으며, 이들 물질들은 각각 다양한 온도에서 상변화를 일으킬 수 있다. 따라서 배터리 모듈(10)의 용량, 사용환경 등에 따라 열 에너지 축적에 유리한 용융 온도를 갖는 상변화 물질을 잠열재(310)로 사용할 수 있다.
일반적으로 배터리 셀(100) 구동 온도는 영상 30도~52도이다. 배터리 모듈(10)의 안전하고 효율적인 운용을 위해 배터리 셀(100)은 대략 영상 35도 전후의 온도를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 조건을 참작하면, 예컨대 용융온도가 30도~40도이며, 잠열이 대략 200~300(J/g)인 n-파라핀(paraffin), Na2S04 10H20, Na2HP04 12H20 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 잠열재(310)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 잠열재(310)는 배터리 셀(100)들의 상태와 주변 환경 조건에 따라 얼마든지 교체될 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 열저장체(300)는 제1 열전달 촉진 물질(G1)을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 열전달 촉진 물질(G1)은 열전도성이 우수하고 평균 입경이 1㎛~1㎜ 범위 내의 미세 입자로 잠열재(310)에 혼합가능한 물질일 수 있다. 예컨대, 제1 열전달 촉진 물질(G1)은 다공성 금속재, 고전도성 탄소 플레이크(flake), 또는 탄소 나노 튜브 중 적어도 하나이거나 이들의 복합재일 수 있다.
잠열재(310)로 사용되는 상변화 물질 자체는 열전도도가 매우 낮을 수 있다. 예컨대, 열전달판(200)과 직접 닿아있는 영역의 상변화 물질은 열 흡수율이 높지만, 상대적으로 열전달판(200)과 떨어져 있는 영역의 상변화 물질은 열 흡수율이 낮을 수 있는데, 이는 상변화 물질들 간의 낮은 열전도율에서 비롯될 수 있다.
이에 본 실시예에 구성에 의하면, 저장 케이스(320)에 상변화 물질인 잠열재(310)와 제1 열전달 촉진 물질(G1)이 함께 수용될 수 있다. 상기 제1 열전달 촉진 물질(G1)은 상변화 물질들 간의 열전달을 촉진하는 기능을 갖는다.
구체적으로 설명하면, 제1 열전달 촉진 물질(G1)은 잠열재(310)보다 열전도성이 높아 잠열재(310) 입자들 사이에서 열교환을 촉진시킬 수 있다. 제1 열전달 촉진 물질(G1)의 열 확산 작용에 의해 저장 케이스(320)에 담지된 열전달판(200)과 직접 접촉하는 영역에 분포하는 잠열재(310) 뿐만 아니라 열전달판(200)에서 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는 영역에 분포하는 잠열재(310)까지 열이 균일하게 전달될 수 있다. 따라서 저장 케이스(320) 내부에 분포하는 모든 잠열재(310)가 균일하게 열을 흡수할 수 있게 되어 잠열재(310)의 열 저장 성능이 보다 향상될 수 있다.
또한, 제1 열전달 촉진 물질(G1)은 다공성 형태를 가짐으로써 잠열재(310)가 액화되었을 때 구조적 안정성을 확보할 수 있다. 즉, 자세히 도시 하지 않았으나, 본 실시예에 따른 제1 열전달 촉진 물질(G1)은 다공성 형태로 액화된 잠열재가 통과할 수 있는 공간을 구비하고 있어 상전이에 따른 잠열재(310)의 반복적인 부피 변화에도 물리적인 영향을 적게 받을 수 있다.
저장 케이스(320)는 배터리 셀(100)들의 발열량과 이를 충분히 흡수, 저장할 수 있는 잠열재(310)의 열 축적 용량에 따라 적절한 크기로 마련될 수 있다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 저장 케이스(320)는 일면이 개방된 케이스 본체(321)와 케이스 본체(321)를 밀폐시키는 케이스 덮개(322)로 구성될 수 있다. 케이스 본체(321) 속에는 잠열재(310)와 제1 열전달 촉진 물질(G1)이 소정의 비율로 혼합되어 있을 수 있다. 그리고 케이스 덮개(322)에는 열전달판(200)을 삽입시킬 수 있도록 관통구(H)가 마련되어 있을 수 있다.
예컨대, 먼저 케이스 본체(321)에 잠열재(310)를 채워넣고 케이스 덮개(322)와 케이스 본체(321)를 결합시킨 다음, 열전달판(200)을 해당 관통구(H)에 끼워넣는 방식으로 열전달판(200)을 잠열재(310)에 담지시킬 수 있다. 열전달판(200)의 방열부(200b)가 관통구(H)보다 크게 형성되어 있는 경우(도 8 참조)에는 먼저, 열전달판(200)의 방열부(200b)가 케이스 덮개(322)의 아래에 위치하도록 열전달판(200)을 밑에서 위로 케이스 덮개(322)의 관통구(H)에 끼워넣은 다음, 케이스 덮개(322)와 잠열재(310)가 채워진 상태의 케이스 본체(321)를 결합시킬 수 있다.
케이스 본체(321)는 잠열재(310)의 상태를 확인할 수 있도록 투명한 소재로 마련될 수도 있다. 반복된 상변화로 인해 잠열재(310)의 잠열 저장 능력이 현저히 저하되는 경우, 외부에서 잠열재(310)의 상태를 쉽게 확인할 수 있도록 함으로서, 잠열재(310) 관리를 손쉽게 할 수 있을 것이다.
참고로, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장 케이스(320)에 V로 표시된 바와 같이 빈 공간이 남도록 잠열재(310)를 채우는 것이 바람직할 수 있다. 여기서 상기 저장 케이스(320)의 빈 공간은 잠열재(310)의 상태 변화시 부피 변화를 고려해 소정의 부피만큼 마련될 수 있다. 이와 같이 저장 케이스에 소정의 빈 공간을 둠으로써 잠열재(310)의 부피 팽창시 저장 케이스가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열전달판은 그라파이트 및 탄소계 소재, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 구리, 금, 은 등의 금속 소재 및 금속 이외의 질화알루미늄, 탄화규소와 같은 세라믹 물질로 제작될 수 있으나, 본 실시예에서는 이들 중에서도 경량이면서도 열전도도가 200W/mk 이상인 열분해흑연시트(PGS,Pyrolytic Graphite Sheet)가 열전달판으로 사용될 수 있다.
흑연 결정은 흑연 층 면내에는 공유결합에 의해 강하게 결합되어 있으나, 층간의 결합은 비교적 약한 반데르 발스 힘으로 결합되어 이방성 층상 구조를 이루고 있다. 열분해흑연시트는 이러한 천연 흑연을 압축 성형시켜 제작될 수 있는데, 압축 정도에 따라 그 열전도율이 흑연 층 면내에서는 200W/mk 이상이나 층과 층 사이는 3-7W/mk 이하이다. 이와 같이, 열분해흑연시트는 수평면의 전도율이 우수하지만 이방성 층상 구조 때문에 층간에 공극률이 커서 수평면에 비해 수직면의 전도율이 매우 낮을 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전달판의 개략적인 사시도이고, 도 6은, 도 5의 B-B'에 따른 열전달판의 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 열전달판(200)에서 흡열부(200a)는, 적어도 하나의 홈 또는 통공을 구비하며, 상기 홈 또는 통공에는 제2 열전달 촉진 물질(G2)이 부분적으로 개재되거나 완전히 채워지도록 구성될 수 있다. 여기서 제2 열전달 촉진 물질(G2)은 열적으로 등방성인 열 전도체로 구성될 수 있다.
즉, 제2 열전달 촉진 물질(G2)은 모든 방향으로 열 전도가 원활하게 이루어질 수 있는 물질로 구성될수 있다. 예를 들어, 제2 열전달 촉진 물질(G2)은 알루미늄 등의 금속 단편, 열 전도성 및 접착성을 갖는 슬러리 또는 액상의 써멀 구리스(thermal grease)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 열전달 촉진 물질(G2)은, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 표면에 써멀 구리스를 도포한 금속 단편으로. 상기 홈 또는 통공에 채워넣어질 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적으로 등방성인 제2 열전달 촉진 물질이 열분해흑연시트 내에서 두께 방향으로의 열 전도성을 촉진시킬 수 있다.
이하에서 도 5 내지 도 6을 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 하나의 열전달판(200)은 양면이 각 배터리 셀(100)의 일면과 접촉되도록 2개의 배터리 셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 그리고 배터리 셀(100)의 열은 온도 구배에 따라 배터리 셀(100)에 접하는 흡열부(200a)를 통해 상대적으로 온도가 낮은 방열부(200b)로 이동할 수 있다. 이때 열분해흑연시트는 열전도가 이방성이므로 배터리 셀(100)과 접하는 최외층 층내에서, 도 5 내지 도 6의 y-z축 방향으로는 열이 빠르게 전도될 수 있지만, x축 방향으로는 열의 흐름이 원활하지 못할 수 있다. 그러나 제2 열전달 촉진 물질(G2)에 의해 x축 방향, 즉 열분해흑연시트의 두께 방향으로의 열전도도가 상당히 개선될 수 있다. 제2 열전달 촉진 물질(G2)은 열분해흑연시트의 층간 공극을 메우고, 열적으로 등방성 물질이므로 y-z축 방향 뿐만 아니라 x축 방향으로도 열을 원활히 전도시킬 수 있다. 따라서 적어도 제2 열전달 촉진 물질(G2)들이 존재하는 영역에서는 흑연시트 최외층의 열이 제2 열전달 촉진 물질(G2)을 통해 흑연시트 내층에까지 원활하게 전달될 수 있다.
이와 같이 제2 열전달 촉진 물질(G2)을 매개로 흑연시트 내층에 전달된 열은, 흑연시트의 내층에서 y-z축 방향으로 빠르게 전도될 수 있을 것이다. 결과적으로 이러한 열전달판(200)의 흡열부(200a) 구성에 의하면, 흑연시트의 최외층 뿐만 아니라 내층에서도 열전달이 원활해지므로 열전달판(200)의 방열부(200b)에 더 많은 열을 전달할 수 있다.
한편, y축 방향 또는 층면 내에서의 열전도도만을 고려하면, 열분해흑연시트의 열전도도가 제2 열전달 촉진 물질(G2)에 비해 상대적으로 더 높을 수 있다. 이러한 측면에서 제2 열전달 촉진 물질(G2)이 y축 방향으로 지나치게 넓은 면적을 차지하는 것은 바람직하지 않다.
그러므로 제2 열전달 촉진 물질(G2)은 x-y축 방향보다는 x-z축 방향으로 더 많이 분포하도록 흡열부(200a)를 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 도 7을 참조하여, 이러한 구성을 갖는 흡열부에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
도 7에 도시된 열전달판(210)은 도 5에 도시된 열전달판(200)의 변형예로서, 도 7의 열전달판(210)의 흡열부(210a)는 홈 또는 통공이 슬롯 형태로 마련될 수 있다.
슬롯은 z축 방향으로 길게 연장된 형태로 열전달판(210)의 흡열부(210a) 너비에 상응할 수 있다. 여기서 도 7의 z축 방향은 열전달판(210)이 열저장체(300)에 접속되는 y축 방향에 대해 교차하는 방향을 의미할 수 있다. 물론, 도 5의 열전달판(200) 같이, 슬롯에는 제2 열전달 촉진 물질(G2)이 채워질 수 있다. 본 실시예에서 슬롯은 y축 방향으로 소정 간격 이격된 위치에 3개가 형성되어 있으나, 흡열부(210a)의 크기에 따라 슬롯의 개수와 간격은 적절히 변경될 수도 있을 것이다.
이러한 구성에 의하면, 제2 열전달 촉진 물질(G2)이 z축 방향으로 긴 띠 모양의 슬롯에 채워질 수 있으므로 x축 방향, 다시 말해 열전달판(210)의 두께 방향으로 보다 많은 열을 전달할 수 있어 흑연시트 내층의 열전도율이 더 높아질 수 있다. 또한, y축 방향으로 제2 열전달 촉진 물질(G2)은 적게 분포되어 있는 반면, 흑연은 상대적으로 많이 분포되어 있으므로 y축 방향, 다시 말하면 방열부(210b) 방향으로의 전체적인 열전도도가 더 향상될 수 있다.
또한, 제2 열전달 촉진 물질은 표면에 써멀 구리스 층을 구비함으로서, 열전달판(200)과 배터리 셀(100)이 들뜨지 않도록 할 수 있다. 이와 같이, 열전달판(200)과 배터리 셀(100)간의 밀착성이 높아져 이들 사이에 공기층이 발생하지 않아 열 저촉 저항이 줄어듬으로서, 그 만큼 열전달판의 열 흡수율이 향상될 수 있다.
물론, 본 발명의 이러한 구성이 열전달판(200)의 소재로 열분해흑연시트를 사용한 경우에 한정되어야만 하는 것은 아니다. 예를 들어, 알루미늄을 열전달판으로 사용한 경우, 알루미늄보다 열 전도도가 높은 소재를 제2 열전달 촉진 물질(G2)로 사용하여, 도 5의 실시예와 같이 열전달판을 구성할 수도 있다.
한편, 본 실시예와 달리, 제2 열전달 촉진 물질은 상기 홈 또는 통공에 부분적으로 개재될 수도 있다. 예컨대, 자세히 도시하지는 않았으나, 제2 열전달 촉진 물질(G2)을 상기 홈 또는 통공의 내면에만 코팅시킬 수도 있다.
이러한 경우, 간단한 코팅 공정을 통해 열분해흑연시트(200)의 두께방향 열 전도성을 높이면서도, 제2 열전달 촉진 물질(G2)의 양을 줄일 수 있어 공정의 단순성 및 재료 절감 효과를 도모할 수 있다.
이어서, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 실시예에 따른 열전달판의 변형예들에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 8에 도시된 변형예의 열전달판(220)은, 도 5에 도시된 열전달판(200)의 변형예로서, 도 5의 열전달판(200)에서 방열부(200b)가 매끄러운 판상으로 구성되어 있음에 비해, 본 변형예는 열전달판(220)의 방열부(220b)가 잠열재(310)에 수직으로 배치되는 수직판부(221)와 수직판부(221)에 대해 교차하는 방향으로 연장 형성되는 복수의 수평판부(222)로 구성될 수 있다. 각각의 수평판부(222)는 상호 이격되게 수직판부(221)의 길이 방향으로 소정 간격 마다 형성될 수 있다. 따라서 수직판부(221)와 하나의 수평판부(222)는 십자 형태로 교차될 수 있다.
이와 같은 본 변형예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 열전달판(220)의 방열부(220b)가 열저장체(300) 속에 담지 되었을 때 잠열재(310)와 접촉되는 면적이 보다 넓어질 수 있어 잠열재(310)에 더 많은 열을 전달할 수 있다. 또한 수직판부(221)와 수평판부(222)의 교차 형태로 인해 기계적 강성도가 높아짐으로서 잠열재(310)의 상변화시 부피 변화에 따른 압력에도 내구성을 유지할 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 변형예의 열전달판(230)은, 도 5에 도시된 열전달판(200)의 다른 변형예로서, 열전달판(230)의 방열부(230b)가 지그재그 형태로 구성될 수 있다. 본 변형예는 도 5의 열전달판(200)의 방열부(230b)와 길이가 같더라도 지그재그 형태로 연장됨으로서, 도 8의 변형예와 같이, 열전달판(230)의 방열부(230b)가 열저장체(300) 속에 담지 되었을 때 잠열재(310)와 접촉되는 면적을 넓힐 수 있다. 또한, 본 변형예에 따른 열전달판(230)은 전술한 변형예의 열전달판(220)에 비해 구조가 단순해 가공이 더 수월한 이점이 있다.
이어서 도 12 및 도 13에 도시된 변형예의 열전달판(240)은, 방열부(240b)의 단부가 벤딩되어 말려있는 형태로 구성될 수 있다. 본 변형예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 방열부(240b)가 여러 겹으로 말려있는 형태로 구성됨으로서, 전술한 변형예들 보다 공간 집약적으로 잠열재(310)속에 담지될 수 있다. 이러한 경우 방열부(240b)와 잠열재(310)의 접촉 면적이 더 넓어져 냉각 효율이 향상될 수 있다. 또한, 이와 같이 방열부(240b)를 구성하면, 전술한 변형예들과 비교할 때, 저장 케이스의 깊이가 충분히 깊지 않더라도 방열부(240b)를 저장 케이스(320) 속에 수용할 수 있다. 즉, 본 변형예에 의하면, 전술한 변형예들에 비해 저장 케이스(320)의 부피를 적절히 줄일 수 있어, 배터리 모듈을 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다.
참고로, 상술한 변형예들에서 흡열부(220a,230a,240a)를 도 5의 흡열부(200a)와 동일하게 구성하였으나, 도 7의 흡열부(210a)와 동일하게 구성할 수도 있을 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 기존의 냉각시스템에 비하여 탱크, 밸브, 펌프, 냉각기 등의 추가적인 부품이 요구되지 않으므로 제조가 간단하여 대량 생산시 높은 생산성과 낮은 생산 단가를 달성할 수 있으며, 배터리 모듈(10)의 구조 및 냉각 시스템 운용이 매우 단순해질 수 있다.
이하에서 설명할 본 발명의 다른 실시예는 전술한 실시예와 비교할 때 도 1 및 도 2에 대응되는 구성이라 할 수 있다. 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(20)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 15는, 도 14의 C-C'에 따른 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에서 배터리 셀(100)들은 넓은 면이 지면에 대해 수평하도록 상하로 적층되어 배터리 셀(100) 적층체를 형성할 수 있다. 그리고 전술한 실시예와 마찬가지로 배터리 셀(100)들 사이 사이에는 열전달판(200')이 개재되도록 구성될 수 있다.
열전달판(200')은, 전술한 실시예와 달리, 방열부(200'b)가 흡열부(200'a)를 기준으로 양쪽에 위치할 수 있다. 다시 말하면, 방열부(200'b)는 열전달판(200') 양쪽 단부 영역에 위치할 수 있다. 그리고 두 곳의 방열부(200'b)는, 도 14 내지 도 15와 같이, 각각 별개의 열저장체(300') 속에 담지되어 배터리 셀(100)의 열을 배출할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 전술한 실시예와 달리, 배터리 셀(100) 적층체를 사이에 두고 배터리 셀(100) 적층체의 양쪽에 각각 열저장체(220)가 하나씩 위치하도록 구성될 수 있다.
그리고 저장 케이스는 케이스 본체(321')와 케이스 덮개(322')로 구성되지만, 관통구(H)는 케이스 덮개(322')가 아닌 케이스 본체(321')에 형성될 수 있다. 따라서 방열부(200'b)는 케이스 본체(321')의 측면을 통해 삽입될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 케이스 덮개(322')를 쉽게 케이스 본체(321')에서 분리할 수 있어 잠열재(310) 및 제1 열전달 촉진 물질(G1)을 채워넣고 빼기가 수월해질 수 있다.
또한, 저장 케이스는 외측벽면에 방열 핀(330)들을 더 구비할 수 있다. 방열 핀(330)들은 외부 공기와 접촉하여 저장 케이스 자체의 온도를 낮추어줌으써, 잠열재(310)의 열 저장 기능이 최대한 효율적으로 운용될 수 있도록 한다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 일례로, 먼저 배터리 셀(100) 적층체와 열전달판(200')을 조립한 다음, 열전달판(200')의 방열부(200'b)들에 해당 케이스 본체(321')들을 하나씩 끼우고, 그 다음 케이스 본체(321')에 잠열재(310)를 채워넣고 케이스 덮개(322')로 케이스 본체(321')를 밀폐시키는 방식으로 조립될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 전술한 실시예에 비해 열의 흐름이 배터리 셀(100) 적층체를 기준으로 양쪽으로 이루어질 수 있고, 고용량을 갖는 열저장체(220)를 구성할 수 있어, 배터리 모듈(20)의 냉각 효율 및 열 축적 능력을 더욱 높일 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에도, 이러한 배터리 모듈을 커버하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 IT 제품군 등에도 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10: 배터리 모듈 100: 배터리 셀
200: 열전달판 200a: 흡열부
200b: 방열부 300: 열저장체
310: 잠열재 320: 저장 케이스
321: 케이스 본체 322: 케이스 덮개
G1: 제1 열전달 촉진 물질 G2: 제2 열전달 촉진 물질

Claims (20)

  1. 상호 간 적층 배치되는 복수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀 적층체의 적어도 일측에 인접하게 위치하고, 잠열재와 상기 잠열재를 수용하는 저장 케이스를 구비하는 열저장체; 및
    상기 적어도 일부의 배터리 셀들 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 적어도 일면과 접하는 흡열부와, 상기 배터리 셀 적층체 외부로 연장되어 상기 잠열재에 담지되는 방열부로 구성된 열전달판을 포함하며,
    상기 열전달판의 흡열부에는 적어도 하나의 홈 또는 통공 중 적어도 어느 하나가 마련되고, 상기 적어도 하나의 홈 또는 통공에 열 전도성을 갖는 제2 열전달 촉진 물질이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열저장체는,
    상기 잠열재보다 높은 열전도성을 가지며, 상기 저장 케이스에 상기 잠열재와 혼합되어 수용되는 제1 열전달 촉진 물질을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 열전달 촉진 물질은 다공성 금속재, 고전도성 탄소 플레이크(flake), 또는 탄소 나노 튜브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 열전달 촉진 물질은 평균 입경이 1㎛~1㎜ 크기의 미세 입자인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잠열재는 n-파라핀(paraffin), 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol), Na2S04 10H20, Na2HP04 12H20, Zn(NO3)2 6H2O, Na2S3O3 5H20, 및 NaCH3COO3H2O 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 열전달판은, 열전도도가 200W/mk 이상의 금속 소재 또는 비금속 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열전달판은, 판상형의 흑연시트인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열전달 촉진 물질은,
    상기 적어도 하나의 홈 또는 통공의 내면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 홈 또는 통공은, 상기 열전달판이 상기 열저장체에 접속되는 방향에 대해 교차하는 방향으로 길게 연장되어 슬롯 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열전달 촉진 물질은, 열 전도성의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열전달 촉진 물질은 열 전도성 및 접착성을 갖는 슬러리 또는 액상의 써멀구리스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 열전달판의 방열부는, 상기 잠열재 속에서 수직으로 배치되는 수직판부와, 상기 수직판부에 대해 교차하는 방향으로 연장 형성되는 복수의 수평판부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 열전달판의 방열부는, 지그재그 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 열전달판의 방열부는, 단부가 벤딩되어 말려있는 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 열저장체는, 상기 배터리 셀 적층체를 사이에 두고 상기 배터리 셀 적층체의 양쪽에 하나 씩 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 저장 케이스는 외주면에 방열 핀들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  19. 제1항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020150142935A 2014-11-17 2015-10-13 배터리 모듈 KR101748645B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140160170 2014-11-17
KR20140160170 2014-11-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160058674A KR20160058674A (ko) 2016-05-25
KR101748645B1 true KR101748645B1 (ko) 2017-06-19

Family

ID=56114552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150142935A KR101748645B1 (ko) 2014-11-17 2015-10-13 배터리 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101748645B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102024524B1 (ko) 2018-04-27 2019-10-01 주식회사 엘투와이 전기자동차 배터리 팩용 방열패키지 제조방법과 이에 의해 제조된 배터리 팩용 방열 패키지
WO2020180116A1 (ko) * 2019-03-04 2020-09-10 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US11404734B2 (en) * 2019-09-10 2022-08-02 Yazaki Corporation Vehicle battery pack

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106058371B (zh) * 2016-08-03 2018-11-09 江苏大学 一种基于导热硅胶的新式外接水冷动力电池系统及其控制方法
KR102363976B1 (ko) 2018-11-20 2022-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 접착제 도포 장치 및 접착제 도포 방법
CN109672009A (zh) * 2018-12-29 2019-04-23 佛山科学技术学院 一种基于相变材料板的分离式电池散热装置及其制造方法
CN111477996B (zh) * 2020-05-27 2022-03-08 中国航空发动机研究院 一种双模式混合动力飞行器电池热管理系统
KR102308159B1 (ko) * 2020-12-21 2021-10-01 제이제이모터스 주식회사 배터리팩

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102024524B1 (ko) 2018-04-27 2019-10-01 주식회사 엘투와이 전기자동차 배터리 팩용 방열패키지 제조방법과 이에 의해 제조된 배터리 팩용 방열 패키지
WO2020180116A1 (ko) * 2019-03-04 2020-09-10 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US11404734B2 (en) * 2019-09-10 2022-08-02 Yazaki Corporation Vehicle battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160058674A (ko) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101748645B1 (ko) 배터리 모듈
US10978759B2 (en) Battery module having improved cooling performance
KR101205180B1 (ko) 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101326086B1 (ko) 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 그것을 포함하는 중대형 전지팩
EP2763214B1 (en) Battery module
JP5256324B2 (ja) 電池モジュール
JP6510633B2 (ja) 効率的な冷却構造の電池パックケース
KR101218751B1 (ko) 냉각 효율성이 향상된 중대형 전지팩
KR101675013B1 (ko) 냉각 효율이 향상된 자동차용 배터리 팩
KR101545166B1 (ko) 전지셀 냉각 부재
US20110305935A1 (en) Battery pack
US8518574B1 (en) Heat control pouch for battery cell module and battery cell module having the same
KR101615928B1 (ko) 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩
JP2018508931A (ja) バッテリーセル冷却装置及びこれを含むバッテリーモジュール
KR101777335B1 (ko) 전지 모듈
CN107636887B (zh) 电池模块
KR101658517B1 (ko) 냉각 부재를 활용한 전지모듈
KR20140011439A (ko) 간접 공냉 구조를 포함하는 전지모듈
KR101743700B1 (ko) 배터리 모듈
KR101293971B1 (ko) 냉각 성능이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101610742B1 (ko) 방열부가 형성되어 있는 전지셀 케이스를 포함하는 전지모듈
KR101262033B1 (ko) 냉각 설계 신뢰성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR102085339B1 (ko) 열전도 구조를 개선한 배터리 모듈
KR20170138204A (ko) 방열부재를 구비한 전지모듈
KR101283344B1 (ko) 열전 필름을 포함하고 있는 전지모듈

Legal Events

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