KR102179681B1 - Battery Pack Having Side Cooling Type Cooling Member - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지면에 대한 수평 방향으로 적층 배열되어 있고, 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들; 전지셀들 사이에 개재되는 냉각 핀 및 전지셀들을 고정하여 전지모듈 구조를 형성하는 프레임 구조의 카트리지들; 지면에 대한 수직 방향으로 카트리지들의 일 측면에 위치하고, 냉각 핀과 접촉된 상태로 장착되어 있는 냉각 부재; 및 냉각 부재에 연결되어 냉매를 유동시키기 위한 냉매 유동 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention is stacked and arranged in a horizontal direction with respect to the ground, two or more battery cells capable of charging and discharging; Cartridges having a frame structure to form a battery module structure by fixing the cooling fins and the battery cells interposed between the battery cells; A cooling member positioned on one side of the cartridges in a direction perpendicular to the ground and mounted in contact with the cooling fins; And a refrigerant flow pipe connected to the cooling member to flow the refrigerant.

Description

측면 냉각 방식의 냉각 부재를 포함하는 전지팩 {Battery Pack Having Side Cooling Type Cooling Member}Battery Pack Having Side Cooling Type Cooling Member {Battery Pack Having Side Cooling Type Cooling Member}

본 발명은 측면 냉각 방식의 냉각 부재를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack including a side cooling type cooling member.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.Recently, secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as an energy source for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle that is proposed as a solution to the air pollution of conventional gasoline vehicles and diesel vehicles that use fossil fuels. It is also attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.While one or two or three battery cells per device are used in small mobile devices, medium-large-sized battery modules in which a plurality of battery cells are electrically connected are used due to the need for high-power and large-capacity in medium-to-large devices such as automobiles.

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Medium and large battery modules are preferably manufactured with a small size and weight as much as possible, so prismatic batteries and pouch-type batteries that can be charged with a high degree of integration and have a small weight to capacity are mainly used as battery cells (unit cells) of medium and large battery modules. have. In particular, pouch-type batteries using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member are attracting a lot of attention due to advantages such as low weight, low manufacturing cost, and easy shape transformation.

이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어렵다.Since the battery cells constituting the medium and large-sized battery modules are composed of secondary batteries capable of charging and discharging, such a high-power large-capacity secondary battery generates a large amount of heat during charging and discharging. In particular, since the laminate sheet of a pouch-type battery widely used in the battery module is coated with a polymer material having low thermal conductivity, it is difficult to effectively cool the entire battery cell temperature.

충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.If the heat of the battery module generated during the charging and discharging process is not removed effectively, heat accumulation occurs and consequently, the deterioration of the battery module is promoted, and in some cases, it may cause ignition or explosion. Accordingly, a high-output, large-capacity battery pack requires a cooling system to cool the battery cells built therein.

중대형 전지팩에 장착되는 전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다. 예를 들어, 전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 전지셀의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하고 이러한 카트리지들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매의 유로가 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.A battery module mounted on a medium or large battery pack is generally manufactured by stacking a plurality of battery cells at a high density, and adjacent battery cells are stacked at regular intervals so as to remove heat generated during charging and discharging. For example, the battery cells themselves are stacked sequentially while being spaced apart at predetermined intervals without a separate member, or in the case of battery cells with low mechanical rigidity, one or two or more combinations are incorporated into cartridges, and a plurality of such cartridges are stacked. You can configure a battery module. In order to effectively remove heat accumulated between the stacked battery cells or battery modules, a flow path of the refrigerant is formed between the battery cells or battery modules.

도 1에는 종래의 대표적인 중대형 전지모듈 구조를 포함하는 전지팩을 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지팩의 냉각 시스템을 나타내기 위한 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a perspective view schematically showing a battery pack including a conventional typical medium-sized battery module structure, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a cooling system of the battery pack of FIG. 1.

도 1의 전지팩(10)은 복수의 전지셀들이 평행하게 배치되어 있는 전지셀 적층체(11)가 하부 케이스(12) 상에 장착되는 구조로 구성되고, 상기 전지셀 적층체(11)의 일측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸는 구조로 상부 케이스(13)와 하부 케이스(12)와 상호 조립하는 구조로 구성된다.The battery pack 10 of FIG. 1 has a structure in which a battery cell stack 11 in which a plurality of battery cells are arranged in parallel is mounted on a lower case 12, and the battery cell stack 11 It is composed of a structure that surrounds the end of one side and a portion of the top and bottom, and is mutually assembled with the upper case 13 and the lower case 12.

일반적으로, 이러한 구조의 전지팩(10)은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 전지셀 적층체(11)들 사이에는 냉각 핀(15)들이 개재되어 있는 구조로 구성되고, 하부 케이스(12) 전지셀 적층체(11)의 냉각을 위한 냉각 부재(14)가 위치하게 되며, 이러한 냉각 부재(14)는 전지셀 적층체(11)의 일측면 단부에서 냉각 핀(15)들과 접촉하는 구조로서 전지셀 적층체(11)의 온도를 냉각 시키는 구조로 구성된다.In general, the battery pack 10 having such a structure, as shown in FIG. 2, is composed of a structure in which cooling fins 15 are interposed between the battery cell stacks 11, and the lower case 12 ) A cooling member 14 for cooling the battery cell stack 11 is located, and this cooling member 14 is in contact with the cooling fins 15 at one end of the battery cell stack 11 As a structure, it is composed of a structure that cools the temperature of the battery cell stack 11.

그러나, 상기 구조는 전지셀 적층체(11)가 지면에 대해 수직으로 장착되는 구조로 구성되므로, 전지셀 적층체(11)의 하단 방향에 냉각 부재(14)가 위치하는 구조로 구성되며, 전지셀 적층체(11)의 장착 및 하부 케이스(12)에 위치한 냉각 부재(14)와 냉각 핀(15)의 고정 및 접촉성 향상을 위한 별도의 고정 구조가 추가적으로 필요하게 된다.However, since the structure is composed of a structure in which the battery cell stack 11 is mounted vertically with respect to the ground, the cooling member 14 is located in the lower direction of the battery cell stack 11, and the battery A separate fixing structure is additionally required for mounting the cell stack 11 and fixing the cooling member 14 and the cooling fin 15 located on the lower case 12 and improving contact properties.

더욱이, 전지팩(10)의 크기가 전지셀 적층체(11)를 구성하는 전지셀들의 길이 또는 측면 높이에 해당하는 크기로 고정되어 전지팩(10) 내부의 공간 활용도가 떨어지게 되며, 전반적인 전지팩(10)의 크기, 특히, 전지팩(10)의 높이의 자유도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.Moreover, since the size of the battery pack 10 is fixed to a size corresponding to the length or side height of the battery cells constituting the battery cell stack 11, the space utilization inside the battery pack 10 decreases, and the overall battery pack There is a problem in that the size of (10), in particular, the degree of freedom of the height of the battery pack 10 decreases.

따라서, 고출력 대용량의 전력을 제공하면서도 전지팩의 설계의 자유도가 높으며, 높은 냉각 효율성에 의해 수명 특성과 안전성이 우수한 전지팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery pack having excellent life characteristics and safety due to a high degree of freedom in designing a battery pack while providing high-output, large-capacity power, and high cooling efficiency.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.

즉, 본 발명의 목적은 전지팩으로서, 지면에 대해서 수평 방향으로 적층 배열되어 있는 전지셀들 사이에 냉각 핀이 개재되어 있는 전지모듈 구조를 구성하고, 지면에 대해서 수직 방향으로 상기 전지모듈 구조의 일 측면에 위치하는 냉각 부재를 포함하는 구조를 구성함으로써, 전지셀들로부터 발생한 열을 효과적으로 제거할 수 있고, 전지팩 내부에서 제한된 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 콤팩트한 구조의 전지팩을 제공할 수 있다.That is, an object of the present invention is to construct a battery module structure in which a cooling fin is interposed between battery cells stacked and arranged horizontally with respect to the ground as a battery pack, and the battery module structure in a vertical direction with respect to the ground By configuring a structure including a cooling member located on one side, heat generated from the battery cells can be effectively removed, and a battery pack with a compact structure that can efficiently use a limited space inside the battery pack can be provided. have.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 지면에 대한 수평 방향으로 적층 배열되어 있고, 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들;The battery pack according to the present invention for achieving this object includes two or more battery cells that are stacked and arranged in a horizontal direction with respect to the ground, and capable of charging and discharging;

전지셀들 사이에 개재되는 냉각 핀 및 전지셀들을 고정하여 전지모듈 구조를 형성하는 프레임 구조의 카트리지들;Cartridges having a frame structure to form a battery module structure by fixing the cooling fins and the battery cells interposed between the battery cells;

지면에 대한 수직 방향으로 카트리지들의 일 측면에 위치하고, 냉각 핀과 접촉된 상태로 장착되어 있는 냉각 부재; 및A cooling member positioned on one side of the cartridges in a direction perpendicular to the ground and mounted in contact with the cooling fins; And

냉각 부재에 연결되어 냉매를 유동시키기 위한 냉매 유동 파이프;A refrigerant flow pipe connected to the cooling member to flow the refrigerant;

를 포함하는 하는 구조로 구성되어 있다.It consists of a structure that includes.

따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 지면에 대해서 수평 방향으로 적층 배열되어 있는 전지셀들 사이에 냉각 핀이 개재되어 있는 전지모듈 구조를 구성하고, 지면에 대해서 수직 방향으로 상기 전지모듈 구조의 일 측면에 위치하는 냉각 부재를 포함하는 구조를 구성함으로써, 전지셀들로부터 발생한 열을 효과적으로 제거할 수 있고, 전지팩 내부에서 제한된 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 콤팩트 한 구조의 전지팩을 제공할 수 있다.Accordingly, the battery pack according to the present invention constitutes a battery module structure in which a cooling fin is interposed between battery cells stacked and arranged in a horizontal direction with respect to the ground, and one of the battery module structures in a vertical direction with respect to the ground. By configuring a structure including a cooling member located on the side, it is possible to effectively remove heat generated from the battery cells, and to provide a battery pack with a compact structure that can efficiently use a limited space inside the battery pack. .

상기 전지셀은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 판상형 전지셀이며, 예를 들어, 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. The battery cell is preferably a plate-shaped battery cell so as to provide a high stacking rate in a limited space, and for example, may have a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet.

한편, 본 발명의 전지팩에 포함되는 전지모듈 구조는 하단을 지지하는 하부 플레이트를 포함하고 있고, 상기 하부 플레이트 상에 위치한 전지셀들의 최상단을 고정하기 위한 상부 플레이트를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.On the other hand, the battery module structure included in the battery pack of the present invention includes a lower plate supporting a lower end, and may be configured to include an upper plate for fixing the uppermost ends of the battery cells located on the lower plate. .

하나의 구체적인 예에서, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 외주변에는 각각 체결공이 관통되어 있는 하나 이상의 플레이트 체결부들이 형성되어 있고, 카트리지들의 외주변에는 상부 플레이트와 하부 플레이트의 체결공들과 연통되는 체결공이 관통되어 있는 카트리지 체결부들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, one or more plate fastening portions are formed on the outer peripheries of the upper plate and the lower plate, each having a fastening hole therethrough, and the outer periphery of the cartridges is connected to the fastening holes of the upper plate and the lower plate. It may have a structure in which cartridge fastening portions through which the ball is penetrated are formed.

더욱이 구체적으로, 상기 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 카트리지들은 체결부재가 플레이트 체결부들 및 카트리지 체결부들에 삽입 고정되는 구조일 수 있다.More specifically, the upper plate, the lower plate, and the cartridges may have a structure in which a fastening member is inserted and fixed to the plate fastening parts and the cartridge fastening parts.

즉, 이러한 구조는 전지모듈 구조의 상부 및 하부에 각각 위치한 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 사이에서 볼트 또는 나사로 구성되는 체결부재가 삽입되어 고정되고, 전지모듈 구조가 압박되어 고정되는 구조로 이루어질 수 있다.That is, such a structure may have a structure in which a fastening member composed of bolts or screws is inserted and fixed between the upper plate and the lower plate respectively located at the upper and lower portions of the battery module structure, and the battery module structure is pressed and fixed.

또한, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트 중 적어도 하나에는, 강성을 향상시키고 전지모듈 구조를 더욱 압박하여 밀착시킬 수 있도록, 전지셀이 대면하는 부위에 비드들이 형성될 수 있다.Further, on at least one of the upper plate and the lower plate, beads may be formed on a portion facing the battery cell so as to improve rigidity and further pressurize the battery module structure to be in close contact.

본 발명에 따른 전지모듈 구조는 둘 이상의 전지셀들이 프레임 구조의 카트리지들에 내장되어 있는 구조로서, 상기 전지셀들은 직렬 방식으로 연결되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The battery module structure according to the present invention is a structure in which two or more battery cells are embedded in cartridges having a frame structure, and the battery cells may be connected in a series manner.

본 발명의 전지셀은 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있는 바, 일반적으로 이러한 구조는 수납부가 형성된 파우치형 전지케이스에 전극조립체를 수납한 후, 전지케이스 외주변의 접촉부위를 열융착하여 밀봉하는 구조일 수 있다.The battery cell of the present invention can be made of a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet. In general, this structure is a pouch-type battery case with a storage unit, and then the electrode assembly is stored in the outer periphery of the battery case. It may have a structure to seal the contact area by heat fusion.

상기와 같은 구조의 전지셀이 프레임 구조의 카트리지들에 의해 고정된 상태로 적층되는 바, 전지셀의 융착된 외주변 실링부가 카트리지들 사이에 위치하여 압박됨으로써, 카트리지들에 전지셀이 고정되는 구조를 이룰 수 있다.The structure in which the battery cells of the above structure are stacked in a fixed state by the cartridges of the frame structure, and the sealing part of the fused outer periphery of the battery cell is positioned and pressed between the cartridges, thereby fixing the battery cell to the cartridges Can be achieved.

한편, 본 발명에 따른 냉각 부재를 통한 냉각 방식은, 전지모듈 구조에 포함되는 전지셀들에서 발생한 열이 이들 사이에 개재된 냉각 핀들을 통해 전달되고, 전달된 열이 냉각 부재에 전달되며, 냉각 부재에서 냉각이 수행되는 구조로 구성되어 있다.On the other hand, in the cooling method through the cooling member according to the present invention, heat generated from the battery cells included in the battery module structure is transferred through the cooling fins interposed therebetween, and the transferred heat is transferred to the cooling member. It consists of a structure in which cooling is performed in the member.

하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각 부재는, 냉각 핀들의 단부들과 접촉하는 면에 열 전도 패드(thermal pad)를 포함하고 있고, 내부에서 냉매가 유동하기 위한 중공 구조의 냉매 유로를 포함하고 있는 구조로 구성될 수 있다.In one specific example, the cooling member includes a thermal pad on a surface in contact with the ends of the cooling fins, and includes a refrigerant passage having a hollow structure through which the refrigerant flows. It can be composed of.

상기 냉매 유로 내부에는 냉매가 유동하게 되며, 예를 들어, 물 또는 절연유 등의 냉매가 유동하는 수냉 방식으로 냉각이 수행되는 구조일 수 있다.A refrigerant flows inside the refrigerant passage, and cooling may be performed in a water cooling method in which a refrigerant such as water or insulating oil flows.

또 다른 구체적인 예에서, 상기 냉각 부재는 전지모듈 구조의 일 측면에 대응하는 크기로 이루어져 있고, 냉매 유동 파이프가 결합되는 파이프 연결용 연장부를 포함하고 있는 구조로 구성될 수 있다.In another specific example, the cooling member may have a size corresponding to one side of the battery module structure, and may have a structure including an extension part for connecting a pipe to which a refrigerant flow pipe is coupled.

이때, 상기 파이프 연결용 연장부에는 냉매 유동 파이프가 결합되기 위한 냉매 유입구 및 냉매 배출구를 포함하는 구조로 구성될 수 있으며, 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 냉각 부재가 전지모듈 구조의 일 측면에 위치한 상태에서, 지면으로부터 냉매 유입구 및 냉매 배출구의 순서로 위치하는 구조일 수 있다.At this time, the pipe connection extension may have a structure including a refrigerant inlet and a refrigerant outlet for coupling a refrigerant flow pipe, and the refrigerant inlet and the refrigerant outlet have a cooling member positioned on one side of the battery module structure. In, it may have a structure positioned in the order of a refrigerant inlet and a refrigerant outlet from the ground.

즉, 냉각 부재에 포함되는 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 파이프 연결용 연장부에서 냉각 부재의 내측면 방향으로 형성되어 있는 구조로 구성되어 냉매 유동 파이프가 전지모듈 구조의 일측 단부 상에 위치하는 구조로 구성될 수 있다. That is, the refrigerant inlet and the refrigerant outlet included in the cooling member have a structure formed in the direction of the inner side of the cooling member in the pipe connection extension, and the refrigerant flow pipe is configured to be located on one end of the battery module structure. Can be.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각 핀은 전지셀들 사이에 개재되고, 냉각 부재와 접촉하는 구조로 구성되어 있다.On the other hand, as described above, the cooling fin according to the present invention is interposed between the battery cells and is configured in a structure in contact with the cooling member.

하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각 핀은 전지셀들 사이에 평행하게 개재된 상태에서 일측 단부가 냉각 부재에 수직 구조로 접촉될 수 있도록, 카트리지들로부터 일 측면 방향으로 돌출된 상태에서 수직으로 절곡된 구조로 구성되어, 냉각 부재와의 접촉 면적을 넓히는 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, the cooling fin is vertically bent in a state protruding from the cartridges in a lateral direction so that one end of the cooling fin is vertically in contact with the cooling member in a state interposed between the battery cells in parallel. It is composed of a structure, it can be made of a structure to increase the contact area with the cooling member.

상기 냉각 핀은 열전도성을 가지는 박형의 부재라면 그것의 구조가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 금속 소재의 판상형 부재로 제조될 수 있다. 상기 금속 소재는 금속 중에서도 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.If the cooling fin is a thin member having thermal conductivity, its structure is not particularly limited, and may be made of, for example, a plate-shaped member made of a metal material. The metal material may be aluminum or aluminum alloy having high thermal conductivity and light weight among metals, but is not limited thereto.

상기 전지셀은 외주변의 일측에 양극 및 음극 단자가 돌출되어 있거나, 또는 외주변의 일측에 양극 단자가 돌출되어 있고 대향하는 반대측에 음극 단자가 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 이 때, 상기 냉각 핀과 냉각 부재가 접촉되는 면은 전지셀의 양극 및 음극 단자가 위치하지 않는 방향에서 냉각 부재가 위치하는 구조로 구성될 수 있다.The battery cell may have a structure in which the positive and negative terminals protrude from one side of the outer periphery, or the positive terminal protrudes from one side of the outer periphery and the negative terminal protrudes from the opposite side. In this case, a surface in which the cooling fin and the cooling member are in contact may have a structure in which the cooling member is located in a direction in which the positive and negative terminals of the battery cell are not located.

참고로, 상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있으며, 상기 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성될 수 있다.For reference, the battery cell may be a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell, and the secondary battery may be composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and if necessary, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (wherein x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 (where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, A lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 wherein part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like may be mentioned, but the present invention is not limited thereto.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that aids in bonding of an active material and a conductive material and bonding to a current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is selectively used as a component that suppresses the expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical changes to the battery, and examples thereof include olefin-based polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fiber and carbon fiber are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by coating and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and if necessary, components as described above may be optionally further included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite-based carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Al, B, P, Si, elements of groups 1, 2 and 3 of the periodic table, halogen, metal complex oxides such as 0<x≦1;1≦y≦3;1≦z≦8); Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 µm, and the thickness is generally 5 to 300 µm. Examples of such separation membranes include olefin-based polymers such as polypropylene having chemical resistance and hydrophobicity; Sheets or non-woven fabrics made of glass fiber or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing nonaqueous electrolytic solution is composed of a polar organic electrolytic solution and a lithium salt. As the electrolyte, a non-aqueous liquid electrolyte, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like is used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As the non-aqueous liquid electrolyte, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc (franc), 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolone, formamide, dimethylformamide, dioxolone , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid tryster, trimethoxymethane, dioxolone derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyropionate and ethyl propionate may be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.As the organic solid electrolyte, for example, a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, a poly agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer or the like containing an ionic dissociating group may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is easily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, non-aqueous electrolytes include pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide for the purpose of improving charge/discharge properties and flame retardancy, etc. , Nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N,N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. May be. In some cases, in order to impart non-flammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included in order to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공할 수 있는 바, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The present invention can also provide a device including the battery pack as a power source, and the device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle, but is not limited thereto.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the structure of these devices and a method of manufacturing them are known in the art, detailed descriptions thereof will be omitted in the present specification.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 지면에 대해서 수평 방향으로 적층 배열되어 있는 전지셀들 사이에 냉각 핀이 개재되어 있는 전지모듈 구조를 구성하고, 지면에 대해서 수직 방향으로 상기 전지모듈 구조의 일 측면에 위치하는 냉각 부재를 포함하는 구조를 구성함으로써, 전지셀들로부터 발생한 열을 효과적으로 제거할 수 있고, 전지팩 내부에서 제한된 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 콤팩트 한 구조의 전지팩을 제공할 수 있다.As described above, the battery pack according to the present invention constitutes a battery module structure in which a cooling fin is interposed between battery cells stacked and arranged in a horizontal direction with respect to the ground, and the battery in a vertical direction with respect to the ground. By constructing a structure including a cooling member located on one side of the module structure, it is possible to effectively remove heat generated from the battery cells, and a compact structure battery pack that can efficiently use a limited space inside the battery pack. Can provide.

도 1은 종래의 전지팩 구조를 나타내는 사시도이다;
도 2는 도 1의 전지팩의 냉각 시스템을 나타내기 위한 단면도이다;
도 3 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 구조를 나타내는 모식도이다;
도 4 는 본 발명의 하나의 다른 실시예에 따른 전지팩을 나타내는 모식도이다;
도 5 는 도 4의 전지팩에 대해 측면 사시도 이다;
도 6은 도 4의 전지팩에 대한 단면도이다.1 is a perspective view showing a conventional battery pack structure;
2 is a cross-sectional view illustrating a cooling system of the battery pack of FIG. 1;
3 is a schematic diagram showing a battery module structure according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic diagram showing a battery pack according to another embodiment of the present invention;
5 is a side perspective view of the battery pack of FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of the battery pack of FIG. 4.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, it will be described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, but this is for an easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic diagram showing a battery module structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전지모듈 구조(110)는 지면에 대한 수평 방향으로 적층 배열되어 있고, 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀(하기 도 6 참조)들을 포함하고 있고, 상기 전지셀들 사이에 개재되는 냉각 핀(150)을 포함하는 구조로서, 냉각 핀(150)과 전지셀들이 프레임 구조의 카트리지(120)에 의해 고정되어 있는 구조로 구성된다.1, the battery module structure 110 is stacked and arranged in a horizontal direction with respect to the ground, and includes two or more battery cells (see FIG. 6 below) capable of charging and discharging, and interposed between the battery cells. As a structure including the cooling fin 150, the cooling fin 150 and the battery cells are configured to be fixed by the cartridge 120 of the frame structure.

전지모듈 구조(110)의 하단에는 전지모듈 구조(110)를 지지하는 하부 플레이트(도시하지 않음)를 포함하고 있고, 전지모듈 구조(110)의 상단에는 하부 플레이트 상에 위치한 전지셀들의 최상단을 고정하기 위한 상부 플레이트(130)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.A lower plate (not shown) supporting the battery module structure 110 is included at the bottom of the battery module structure 110, and the uppermost ends of the battery cells located on the lower plate are fixed at the top of the battery module structure 110 It is composed of a structure including the upper plate 130 for.

상부 플레이트(130) 및 하부 플레이트 각각에는 전지셀들과 대면하는 부위에 비드(131)들이 형성되어 있는 구조로 구성된다.Each of the upper plate 130 and the lower plate has a structure in which beads 131 are formed in portions facing the battery cells.

또한, 상부 플레이트(130) 및 하부 플레이트는 동일한 크기 및 형태로 구성되며, 이들의 외주변에는 각각 체결공이 관통되어 있는 플레이트 체결부 (141)들이 네 모서리 부위에 형성되어 있으며, 카트리지(120)들 각각의 외주변에는 상부 플레이트(130) 및 하부 플레이트의 체결공들과 연통되는 체결공이 관통되어 있는 카트리지 체결부들(도시하지 않음)이 형성되어 있다.In addition, the upper plate 130 and the lower plate are of the same size and shape, and plate fastening portions 141 through which fastening holes are respectively penetrated are formed at the four corners of the outer periphery thereof, and the cartridges 120 Cartridge fastening portions (not shown) through which fastening holes communicating with fastening holes of the upper plate 130 and the lower plate pass through each of the outer peripheries are formed.

이러한 구조는 카트리지(120)들 내부에서 전지셀들 사이에 냉각 핀(150)이 개재되어 있는 상태로 위치하고, 볼트로 구성된 체결부재(142)가 상부 플레이트(130), 하부 플레이트 및 카트리지(120)들의 체결부(141)에 삽입되어 고정되는 구조로 전지모듈 구조(110)를 완성한다.This structure is located in a state in which the cooling fins 150 are interposed between the battery cells inside the cartridges 120, and the fastening member 142 composed of bolts is the upper plate 130, the lower plate and the cartridge 120 The battery module structure 110 is completed in a structure that is inserted into and fixed to the fastening part 141 of them.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 5 및 6에는 도 4의 전지팩에 대한 측면 사시도 및 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 schematically illustrate a side perspective view and a cross-sectional view of the battery pack of FIG. 4.

이들 도면을 도 3과 함께 참조하면, 전지팩(100)은 전지모듈 구조(110)에서 냉각 핀(150)이 일 측면 방향으로 돌출된 상태에서 수직 절곡된 위치에서 지면에 대한 수직 방향으로 냉각 부재(160)가 위치하는 구조로 구성되어 있다.Referring to these drawings together with FIG. 3, the battery pack 100 is a cooling member in a vertical direction with respect to the ground at a vertically bent position in a state in which the cooling fins 150 protrude in one side direction in the battery module structure 110. It consists of a structure where 160 is located.

냉각 부재(160)는 전지모듈 구조(110)의 일 측면에 대응하는 크기로 이루어져 있고, 냉매 유동 파이프(170)들이 결합되는 파이프 연결용 연장부(161)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.The cooling member 160 has a size corresponding to one side of the battery module structure 110 and has a structure including a pipe connection extension 161 to which the refrigerant flow pipes 170 are coupled.

상기 파이프 연결용 연장부(161)에는 도 5에 개시되어 있는 도면을 기준으로 전지모듈 구조(110) 방향을 향하는 내측면 방향에 냉매 유입구(181) 및 냉매 배출구(182)를 포함하는 구조로 구성되고, 냉매 유입구(181) 및 냉매 배출구(182)는 냉각 부재(16)가 전지모듈 구조(110)의 일 측면에 위치한 상태에서, 지면으로부터 냉매 유입구(181) 및 냉매 배출구(182)의 순서로 위치하고 있다.The pipe connection extension part 161 has a structure including a refrigerant inlet 181 and a refrigerant outlet 182 in the inner surface direction toward the battery module structure 110 based on the drawing disclosed in FIG. 5. The refrigerant inlet 181 and the refrigerant outlet 182 are in the order of the refrigerant inlet 181 and the refrigerant outlet 182 from the ground in a state in which the cooling member 16 is located on one side of the battery module structure 110. Is located.

한편, 냉각 핀(150)들은 열전도성을 가지는 판상형 부재로서, 알루미늄 합금으로 이루어져 있고, 전지셀(111)들 사이에 평행하게 개재된 상태에서 일측 단부가 냉각 부재(160)에 수직 구조로 접촉될 수 있도록, 카트리지(120)들로부터 일 측면 방향으로 돌출된 상태에서 수직으로 절곡된 구조로 구성되어 있다.On the other hand, the cooling fins 150 are plate-shaped members having thermal conductivity, and are made of aluminum alloy, and one end of the cooling member 160 may be in contact with the cooling member 160 in a vertical structure in a state interposed between the battery cells 111 in parallel. In order to be able to do so, it is configured in a vertically bent structure while protruding from the cartridges 120 in a lateral direction.

또한, 냉각 부재(160)는 도 6에 개시되어 있는 도면을 기준으로 냉각 핀(150)들의 단부들과 접촉하는 면에 열 전도 패드(161)를 포함하는 구조로 구성되어, 일 측면 방향으로 돌출된 상태에서 수직으로 절곡된 냉각 핀들(150)의 단부들과 접촉하는 구조로 구성되며, 냉각 부재(160)의 내부에는 냉매가 유동하기 위한 중공 구조의 냉매 유로(162)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.In addition, the cooling member 160 has a structure including a heat conduction pad 161 on a surface in contact with the ends of the cooling fins 150 based on the drawing disclosed in FIG. 6, and protrudes in one side direction. It is composed of a structure that contacts the ends of the cooling fins 150 that are vertically bent in the state, and the cooling member 160 has a structure including a refrigerant flow path 162 having a hollow structure through which the refrigerant flows. Has been.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (22)

지면에 대하여 수평 방향으로 적층 배열되어 있고, 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들;
상기 전지셀들 사이에 개재되는 냉각 핀 및 전지셀들을 고정하여 전지모듈 구조를 형성하는 프레임 구조의 카트리지들;
지면에 대한 수직 방향으로 상기 카트리지들의 일 측면에 위치하고, 냉각 핀과 접촉된 상태로 장착되어 있는 냉각 부재; 및
냉각 부재에 연결되어 냉매를 유동시키기 위한 냉매 유동 파이프;를 포함하며,
상기 냉각 핀은,
일 측면 방향으로 돌출된 상태로 상기 전지셀들과 전지셀들 사이에 평행하게 개재되며, 상기 돌출된 일측의 단부가 수직으로 절곡된 구조를 가지고,
상기 냉각 부재는,
상기 전지모듈 구조의 일 측면에서 상기 냉각핀의 수직으로 절곡된 단부면에 접촉되며, 상기 냉각핀의 수직 절곡 단부와의 접촉면에는 열전도 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.Two or more battery cells stacked and arranged in a horizontal direction with respect to the ground and capable of charging and discharging;
Cartridges having a frame structure to form a battery module structure by fixing cooling fins and battery cells interposed between the battery cells;
A cooling member positioned on one side of the cartridges in a direction perpendicular to the ground and mounted in contact with the cooling fins; And
Includes; a refrigerant flow pipe connected to the cooling member for flowing the refrigerant,
The cooling fins,
It is interposed parallel between the battery cells and the battery cells in a state protruding in one lateral direction, and has a structure in which an end of the protruding side is vertically bent,
The cooling member,
A battery pack comprising a heat conduction pad in contact with a vertically bent end surface of the cooling fin on one side of the battery module structure, and a heat conduction pad on a contact surface with the vertically bent end of the cooling fin. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell is a plate-shaped battery cell. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀은 라미네이트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 2, wherein the battery cell has a structure in which an electrode assembly is embedded in a laminate battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 구조는 하단을 지지하는 하부 플레이트를 포함하고 있고, 상기 하부 플레이트 상에 위치한 전지셀들의 최상단을 고정하기 위한 상부 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the battery module structure includes a lower plate supporting a lower end, and an upper plate for fixing the uppermost ends of the battery cells located on the lower plate. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 외주변에는 각각 체결공이 관통되어 있는 하나 이상의 플레이트 체결부들이 형성되어 있고, 카트리지들의 외주변에는 상부 플레이트와 하부 플레이트의 체결공들과 연통되는 체결공이 관통되어 있는 카트리지 체결부들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The fastening of claim 4, wherein one or more plate fastening parts through which fastening holes are respectively penetrated are formed on the outer peripheries of the upper plate and the lower plate, and the fastening holes of the upper plate and the lower plate are connected to the outer peripheries of the cartridges. A battery pack, characterized in that the cartridge fastening portions through which the ball is penetrated are formed. 제 5 항에 있어서, 상기 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 카트리지들은 체결부재가 플레이트 체결부들 및 카트리지 체결부들에 삽입 고정되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 5, wherein the upper plate, the lower plate, and the cartridges have a structure in which a fastening member is inserted and fixed to the plate fastening parts and the cartridge fastening parts. 제 6 항에 있어서, 상기 체결부재는 볼트 또는 나사인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 6, wherein the fastening member is a bolt or screw. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트에는 전지셀이 대면하는 부위에 비드들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 4, wherein beads are formed on the upper plate and the lower plate at a portion where the battery cells face each other. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 구조의 전지셀들은 직렬 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cells of the battery module structure are connected in series. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지들은 전지셀들의 외주변 실링부를 고정하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the cartridges have a structure for fixing sealing portions around the outer periphery of the battery cells. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재는, 냉각 핀들의 단부들과 접촉하는 면에 열 전도 패드(thermal pad)를 포함하고 있고, 내부에서 냉매가 유동하기 위한 중공 구조의 냉매 유로를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The method of claim 1, wherein the cooling member includes a thermal pad on a surface in contact with the ends of the cooling fins, and includes a refrigerant passage having a hollow structure through which the refrigerant flows. A battery pack characterized by. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재는 전지모듈 구조의 일 측면에 대응하는 크기로 이루어져 있고, 냉매 유동 파이프가 결합되는 파이프 연결용 연장부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the cooling member has a size corresponding to one side of the battery module structure, and includes an extension part for connecting a pipe to which a refrigerant flow pipe is coupled. 제 12 항에 있어서, 상기 파이프 연결용 연장부에는 냉매 유동 파이프가 결합되기 위한 냉매 유입구 및 냉매 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 12, wherein the pipe connection extension includes a refrigerant inlet and a refrigerant outlet through which a refrigerant flow pipe is coupled. 제 13 항에 있어서, 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 냉각 부재가 전지모듈 구조의 일 측면에 위치한 상태에서, 지면으로부터 냉매 유입구 및 냉매 배출구의 순서로 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.14. The battery pack of claim 13, wherein the refrigerant inlet and the refrigerant outlet are located in the order of the refrigerant inlet and the refrigerant outlet from the ground while the cooling member is located on one side of the battery module structure. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 물 또는 절연유인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the refrigerant is water or insulating oil. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 핀은 금속 소재의 판상형 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the cooling fin is made of a plate-shaped member made of a metal material. 제 17 항에 있어서, 상기 금속 소재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 17, wherein the metal material is aluminum or an aluminum alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 외주변의 일측에 양극 및 음극 단자가 돌출되어 있거나, 또는 외주변의 일측에 양극 단자가 돌출되어 있고 대향 측에 음극 단자가 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery according to claim 1, wherein the battery cell has positive and negative terminals protruding from one side of the outer periphery, or a positive terminal protruding from one side of the outer circumference and a negative terminal protruding from the opposite side. pack. 제 19 항에 있어서, 상기 양극 및 음극 단자가 위치하지 않는 방향으로 냉각 부재가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 19, wherein the cooling member is positioned in a direction in which the positive and negative terminals are not positioned. 제 1 항 내지 15항, 제17항 내지 제 20 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising the battery pack according to any one of claims 1 to 15 and 17 to 20 as a power source. 제 21 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차인 것을 특징으로 하는 디바이스.The device of claim 21, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.
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