KR102320263B1 - Battery module assembly comprising battery module with heat radiating member - Google Patents
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Abstract
본 발명의 전지모듈은, 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈을 포함하여 이루어진 전지모듈로서, 상기 단위전지셀들은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있으며, 상기 열전도성 섬유는 일 표면이 벨벳 형태로 형성되어 있으며 상기 벨벳 형태의 섬유털이 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있다. 그 결과, 공정 편차로 인한 방열 효율 저하의 우려가 없이 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 방열 부재가 밀착되어 있어 우수한 방열 효율을 나타낼 수 있으며, 또한, 전지모듈의 조립 제조시에 단위전지셀 또는 단위모듈을 슬라이드 방식으로 간편하게 전지모듈 케이스 내로 조립할 수 있는 이점이 있다.The battery module of the present invention is a battery module comprising a unit battery cell or a unit module capable of charging and discharging, wherein the unit battery cells are stacked in a lateral direction in which electrode terminals are not located and mounted in a module case, and the unit A heat dissipation member formed of thermally conductive fibers is provided on the lower surface of the battery cell or unit module, and one surface of the thermally conductive fiber is formed in the form of velvet, and the velvet-shaped fiber hair is in close contact with the lower surface of the unit battery cell or unit module. has been As a result, excellent heat dissipation efficiency can be exhibited because the lower surface of the unit battery cell or the unit module and the heat dissipation member are in close contact with each other without fear of a decrease in heat dissipation efficiency due to process variations. There is an advantage that the unit module can be easily assembled into the battery module case in a slide method.
Description
본 발명은 방열부재를 구비한 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 단위전지셀 또는 단위모듈을 전지모듈 케이스에 용이하게 슬라이드 조립할 수 있고 우수한 방열 효과를 나타내도록 하는 방열부재가 구비되어 있는 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module provided with a heat dissipation member, and more specifically, a battery module provided with a heat dissipation member that allows a unit battery cell or unit module to be easily slide-assembled in a battery module case and exhibits excellent heat dissipation effect. is about
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 주목받고 있다.Recently, rechargeable batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, secondary batteries are being proposed as a way to solve air pollution from existing gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels, such as electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles ( 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 are used per device in small mobile devices, medium-to-large battery modules electrically connecting a plurality of battery cells are used in mid-to-large devices such as automobiles due to the need for high output and large capacity.
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 단위전지셀로서 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.Since it is desirable to manufacture a medium-to-large-sized battery module as small as possible in size and weight, a prismatic battery, a pouch-type battery, etc. that can be stacked with a high degree of integration and have a small weight to capacity are mainly used as unit battery cells of the medium-to-large battery module. In particular, a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to advantages such as a small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 단위전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 중대형 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.Since the unit battery cells constituting the mid-to-large-sized battery module are composed of rechargeable batteries capable of charging and discharging, such a high-output, large-capacity secondary battery generates a large amount of heat during the charging and discharging process. In particular, since the laminate sheet of a pouch-type battery widely used in medium and large-sized battery modules is coated with a polymer material with low thermal conductivity, it is difficult to effectively cool the temperature of the entire battery cell.
충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 중대형 전지모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 중대형 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다. If the heat of the battery module generated during the charging/discharging process is not effectively removed, heat accumulation occurs and consequently accelerates the deterioration of the battery module, and in some cases may cause ignition or explosion. Therefore, a medium-to-large battery pack for a vehicle, which includes a plurality of medium and large-sized battery modules and is a high-output, large-capacity battery, requires a cooling system for cooling the battery cells contained 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, 단위전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 전지모듈 케이스에 있는 격벽 사이에 단위전지셀들을 위치시키고 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 단위전지셀의 경우에는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하여 단위모듈을 구성하고 이러한 단위모듈들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 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 stacking adjacent battery cells at regular intervals to remove heat generated during charging and discharging. For example, the unit battery cells themselves are sequentially stacked while being spaced apart at a predetermined interval without a separate member, or the unit battery cells are placed and stacked between the partition walls in the battery module case, or the unit battery cells with low mechanical rigidity are stacked. In this case, one or two or more combinations may be built into a cartridge to form a unit module, and a plurality of these unit modules may be stacked to form a battery module.
적층된 단위전지셀들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매의 유로가 단위전지셀들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.In order to effectively remove heat accumulated between the stacked unit battery cells, a refrigerant flow path is formed between the unit battery cells.
도 1a는 종래의 전지모듈(100)을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A 선에 대한 단면도이다. 단, 이들 도면에서, 도면의 간소화를 위해, 전지모듈을 구성하는 단위전지셀 또는 단위모듈의 전극조립체 및 파우치 외장재 부분은 도시되어 있지 않다. 1A is a perspective view schematically showing a
도 1a는 다수의 단위전지셀 또는 단위모듈들이 모듈 케이스에 내장되어 있는 구조를 갖는 종래의 전지모듈을 개략적으로 나타낸 것이다. 1A schematically shows a conventional battery module having a structure in which a plurality of unit battery cells or unit modules are embedded in a module case.
도 1a의 A-A 선에 대한 단면도인 도 1b에 따르면, 단위전지셀 또는 단위모듈(110)의 하면에 방열 패드(thermal pad, 130)가 구비되어 있어 열전도에 의한 방열이 가능하도록 되어 있고, 상기 방열 패드(130)에는 단위전지셀 또는 단위모듈과의 접촉부에 포움(foam) 또는 점착제 타입의 TIM (Thermal Interface Material, 도시되지 않음)이 적용되어 있다. 또한, 상기 방열 패드(130)의 하면에는 냉각 플레이트(cooling plate, 140)가 방열 패드와 면접하게 구비되어 있으며, 상기 냉각 플레이트는 간접 수냉 방식을 위한 구조를 채택할 수 있다. 그 밖에, 단위전지셀 또는 단위모듈(110) 사이에는 필요에 따라 포움 패드(120)가 구비되어 있을 수 있다.According to FIG. 1B, which is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A, a
전술한 방열 패드는 시트 형태를 가질 수 있으며, 단위전지셀 하면이 수평으로 편평하게 형성되어 있지 않기 때문에 단위전지셀 하면과 밀착하지 못하는 문제점이 있고, 따라서 방열 효율이 저하되는 문제점이 있다. 혹은, 상기 방열 패드를 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되도록 성형 제작하는 경우에도 공정 편차의 발생으로 인해 방열 패드가 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 완벽하게 밀착되지 못하여 냉각 편차가 발생하고, 그 결과 방열 효율이 저하되는 문제점이 있다.The above-mentioned heat dissipation pad may have a sheet shape, and since the lower surface of the unit battery cell is not formed horizontally and flat, there is a problem in that it cannot be in close contact with the lower surface of the unit battery cell, and thus there is a problem in that the heat dissipation efficiency is lowered. Alternatively, even when the heat dissipation pad is molded and manufactured so as to be in close contact with the lower surface of the unit battery cell or unit module, the heat dissipation pad does not completely adhere to the lower surface of the unit battery cell or unit module due to the occurrence of process deviation, resulting in a cooling deviation. , as a result, there is a problem that the heat dissipation efficiency is lowered.
그 밖에도, 방열 패드에 TIM이 적용되어 있는 경우에는 상기 TIM의 마찰력 및 점성으로 인해 단위전지셀 또는 단위모듈이 모듈 케이스내로 용이하게 슬라이드되지 않아, 슬라이드 조립이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 있다. In addition, when the TIM is applied to the heat dissipation pad, the unit battery cell or the unit module does not slide easily into the module case due to the frictional force and viscosity of the TIM, so there is a problem in that the slide assembly is not easily made.
따라서, 목적하는 냉각 효과를 신뢰성있게 확보할 수 있으며, 슬라이드 방식으로 간단하게 조립 제조할 수 있는 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery module that can reliably secure a desired cooling effect and can be easily assembled and manufactured by a slide method.
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 as described above and the technical problems that have been requested from the past.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제의 하나는 우수한 방열 효율을 나타낼 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다. One of the technical problems to be solved by the present invention is to provide a battery module capable of exhibiting excellent heat dissipation efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 슬라이드 방식에 의해 용이하게 조립된 전지모듈을 제공하는 것이다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a battery module easily assembled by a slide method.
본 발명의 일 양태에 따르면, 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈이 모듈 케이스에 장착되어 있는 전지모듈로서, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있으며, 상기 열전도성 섬유의 일 표면에는 벨벳 형태의 섬유털이 형성되어 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있는 전지모듈이 제공된다.According to an aspect of the present invention, as a battery module in which a charging/discharging unit battery cell or unit module is mounted in a module case, the unit battery cell or unit module is stacked in a lateral direction in which an electrode terminal is not located, so that the module case and a heat dissipation member formed of thermally conductive fibers is provided on a lower surface of the unit battery cell or unit module, and velvet-type fiber hairs are formed on one surface of the thermally conductive fiber to form a lower surface of the unit battery cell or unit module. There is provided a battery module in close contact with the.
상기 전지모듈에서 열전도성 섬유의 일면은 단위전지셀 또는 단위모듈과 접촉하고 다른 면은 냉각 플레이트와 접촉하되, 냉각 플레이트에 접하는 면에는 섬유털이 형성되어 있지 않을 수 있다.In the battery module, one surface of the thermally conductive fiber may be in contact with the unit battery cell or unit module and the other surface may be in contact with the cooling plate, but fiber hairs may not be formed on the surface in contact with the cooling plate.
상기 열전도성 섬유는 탄소 섬유, 그라파이트(graphite) 섬유 및 아크릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The thermally conductive fiber may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon fibers, graphite fibers, and acrylic fibers.
상기 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하는 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있다.The battery cell constituting the unit battery cell or unit module may be a pouch-type battery cell in which an electrode assembly is embedded in a pouch-type case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer.
상기 파우치형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 있고, 상기 셀 케이스는 내면이 판상형 전지셀과 직접 접촉하고 외면이 모듈 케이스의 방열 지지부재와 직접 접촉하는 금속 소재의 커버를 포함할 수 있다.The pouch-type battery cell is mounted on a cell case as one or more units, and the cell case may include a metal cover having an inner surface in direct contact with the plate-shaped battery cell and an outer surface in direct contact with the heat dissipation support member of the module case. have.
상기 단위전지셀은 직렬 연결된 둘 이상의 전지셀들을 포함할 수 있다.The unit battery cell may include two or more battery cells connected in series.
상기 방열 지지부재의 하단에는, 공냉용 또는 수냉용 열교환 부재인 냉각 플레이트가 포함되어, 충방전시 전지셀로부터 발생한 열이 상기 방열 부재를 경유하여 열전도에 의해 제거될 수 있다.A cooling plate, which is a heat exchange member for air cooling or water cooling, is included at a lower end of the heat dissipation support member, so that heat generated from the battery cell during charging and discharging may be removed by heat conduction via the heat dissipation member.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전술한 전지모듈 하나 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack in which one or more of the above-described battery modules are mounted in the pack case.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a device including the above-described battery pack as a power source.
상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치일 수 있다.The device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 전지모듈에서는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 방열 부재가 밀착되게 면접하고 있어, 우수한 방열 효율을 나타낸다. 또한, 본 발명의 일 양태에 따른 방열 부재는 공정 편차로 인해 방열 효율이 저하될 우려를 갖지 않는다. As described above, in the battery module according to an aspect of the present invention, the unit battery cell or the lower surface of the unit module and the heat dissipation member are in close contact with each other, thereby exhibiting excellent heat dissipation efficiency. In addition, the heat dissipation member according to an aspect of the present invention does not have a risk of lowering heat dissipation efficiency due to process variations.
그 밖에도, 방열 부재에 포움이나 점착성 물질이 적용되지 않으므로, 단위전지셀 또는 단위모듈을 슬라이드 방식으로 간편하게 전지모듈 케이스내로 조립할 수 있는 이점이 있다.In addition, since foam or an adhesive material is not applied to the heat dissipation member, there is an advantage that the unit battery cell or unit module can be easily assembled into the battery module case in a slide manner.
첨부된 도면은 본 발명의 양태를 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 특징을 보다 잘 설명하기 위해 일부 구성요소가 확대/축소되어 있거나 삭제되어 있음을 유념한다.
도 1a는 종래의 대표적인 전지모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A 선에 대한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 양태에 따른 전지모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A 선에 대한 단면도이다.The accompanying drawings are for illustrating aspects of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto. It is also noted that some components have been enlarged/reduced or deleted in the accompanying drawings to better illustrate the features of the present invention.
Figure 1a is a perspective view schematically showing a typical conventional battery module, Figure 1b is a cross-sectional view taken along line AA of Figure 1a.
2A is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은, 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈이 모듈 케이스에 장착되어 있는 전지모듈로서, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있고, 상기 열전도성 섬유는 일 표면이 벨벳 형태로 형성되어 있으며 상기 벨벳 형태 부분이 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 양태에 따르는 전지모듈 에서는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 방열 부재가 완전하게 밀착될 수 있으므로, 상기 하면과 방열 부재 간의 열전도 매개를 위한 부재를 별도로 필요하지 않게 된다.A battery module according to the present invention for achieving this object is a battery module in which a chargeable/dischargeable unit battery cell or unit module is mounted in a module case, wherein the unit battery cell or unit module is a side surface in which an electrode terminal is not located are stacked in the direction and mounted on the module case, and a heat dissipation member formed of thermally conductive fibers is provided on a lower surface of the unit battery cell or unit module, and the thermally conductive fibers have one surface formed in a velvet form and the velvet form The part is characterized in that it is closely attached to the lower surface of the unit battery cell or unit module. In the battery module according to an aspect of the present invention, since the lower surface of the unit battery cell or the unit module and the heat dissipation member can be completely in close contact, a member for mediating heat conduction between the lower surface and the heat dissipation member is not separately required.
상기 열전도성 섬유의 일면은 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면 전부와 접하고 열전도성 섬유의 다른 면은 냉각 플레이트와 접하여 단위전지셀 또는 단위모듈의 방열을 가능하게 한다. 또한, 방열 부재는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 접하는 면에 촘촘한 섬유털을 구비하고 있고, 냉각 플레이트에 접하는 면에는 섬유털을 구비하고 있지 않으며, 필요에 따라, 열전도를 저해하지 않는 접착제 등이 더 적용되어 냉각 플레이트에 대해 부착될 수 있다. One side of the thermally conductive fiber is in contact with the entire lower surface of the unit battery cell or unit module, and the other side of the thermally conductive fiber is in contact with the cooling plate to enable heat dissipation of the unit battery cell or unit module. In addition, the heat dissipation member is provided with fine fiber hairs on the surface in contact with the lower surface of the unit battery cell or unit module, and does not have fiber hairs on the surface in contact with the cooling plate. This can be further applied and attached to the cooling plate.
이러한 벨벳 형태의 열전도성 섬유, 특히, 상기 열전도성 섬유에 형성된 섬유털은 단위전지셀의 슬라이드 조립이 용이하게 이루어질 수 있도록 점착성을 갖지 않고 마찰력이 낮은 것이 바람직하다. It is preferable that the velvet-type thermally conductive fibers, particularly, the fiber hairs formed on the thermally conductive fibers do not have tackiness and have low frictional force so that the slide assembly of the unit battery cell can be easily made.
상기 열전도성 섬유 소재의 비제한적인 예로는, 탄소 섬유, 그라파이트(graphite) 섬유 및 아크릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Non-limiting examples of the thermally conductive fiber material include, but are not limited to, one or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon fibers, graphite fibers, and acrylic fibers.
상기 방열 부재에 형성되어 있는 섬유털의 길이는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면 전부가 방열 부재에 접하도록 하는 길이인 동시에 공기 유동을 방해하는 정도로 단위전지셀 또는 단위모듈의 측면까지 연장되어 있지 않은 길이라면 특별히 제한되지 않는다.The length of the fiber hairs formed on the heat dissipation member is such that the entire lower surface of the unit battery cell or unit module is in contact with the heat dissipation member, and at the same time does not extend to the side of the unit battery cell or unit module to the extent of obstructing air flow. The length is not particularly limited.
본 발명의 일 양태에서, 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극 단자가 일측 단부 또는 양측 대향 단부들에 형성될 수 있으며, 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하는 전지셀은 바람직하게는 판상형 전지셀로서, 적층시 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지일 수 있다.In one aspect of the present invention, the unit battery cell or unit module may have electrode terminals formed on one end or opposite ends of both sides, and the battery cell constituting the unit battery cell or unit module is preferably a plate-shaped battery cell, It may be a secondary battery having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size during stacking.
이러한 이차전지의 일 양태로는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장되어 있고, 상기 전지케이스 양단에 양극단자 및 음극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 '파우치형 전지셀'로 칭하기도 한다.In one aspect of such a secondary battery, an electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and positive and negative terminals protrude from both ends of the battery case. and a secondary battery having a structure, specifically, may have a structure in which an electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. A secondary battery having such a structure is sometimes referred to as a 'pouch-type battery cell'.
상기 전지셀은 전극 단자들이 양측 대향 단부들에 형성되어 있고, 전극 단자들이 모듈 케이스의 전면 및 후면을 향하도록 측면 방향으로 적층되어 전지셀 적층체를 이루는 구조일 수 있다. 상기 모듈 케이스의 본체는 상면 및 양측면이 개방된 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 일 양태에서 단위전지셀 또는 단위모듈이 섬유털에 의해 고정 지지될 수 있으므로, 모듈 케이스는 도 2b에 도시된 바와 같이 전지셀 적층체의 측면 모서리들을 지지하기 위해 상향 연장된 측면 지지부를 별도로 구비하지 않을 수 있다. 다만, 필요에 따라, 종래 모듈케이스(도 1a)에서와 마찬가지로, 전지셀 측면 모서리들 지지를 강화하기 위해 상향 연장된 측면 지지부를 더 포함하는 구조를 가질 수도 있다.The battery cell may have a structure in which electrode terminals are formed at opposite ends of both sides, and the electrode terminals are stacked in a lateral direction to face the front and rear surfaces of the module case to form a battery cell stack. The main body of the module case may have a structure in which the upper surface and both side surfaces are open. In one aspect of the present invention, since the unit battery cell or unit module can be fixedly supported by fiber hair, the module case has a side support portion extending upward to support the side edges of the battery cell stack as shown in FIG. 2b. It may not be provided separately. However, if necessary, as in the conventional module case (FIG. 1a), it may have a structure that further includes an upwardly extending side support to strengthen the support of the side edges of the battery cell.
발명의 일 양태에서, 판상형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하여 전지모듈을 형성하는데, 상기 판상형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 있고, 상기 셀 케이스는 내면이 판상형 전지셀과 직접 접촉하고 외면이 모듈 케이스의 방열 지지부재와 직접 접촉하는 금속 소재의 커버를 포함할 수 있다.In one aspect of the invention, the plate-shaped battery cell is mounted in a cell case in one or more units to constitute a unit battery cell or a unit module to form a battery module, wherein the plate-shaped battery cell is mounted in the cell case as one or more units, The cell case may include a metal cover having an inner surface in direct contact with the plate-shaped battery cell and an outer surface in direct contact with the heat dissipation support member of the module case.
본 발명의 일 양태에 따른 전지모듈은 전지모듈 케이스에 단위전지셀 또는 단위모듈을 슬라이드시키되, 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면이 벨벳 형태의 열전도성 섬유에 밀착되도록 하면서 슬라이드시키는 방식으로 조립 제조될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 열전도성 섬유가 점착성을 갖지 않고 낮은 마찰력을 가지므로 슬라이드 조립이 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면이 벨벳 형태의 섬유털에 일부 매립되고 일부는 열전도성 섬유에 밀착 지지되어 있으며, 경우에 따라서는 단위전지셀 또는 단위모듈 측면 일부까지도 섬유털이 감싸고 있어서, 단위전지셀 또는 단위모듈 각각이 섬유털에 의해 지지 고정될 수 있기 때문에 별도의 접착 부재없이도 전지모듈 케이스에 고정될 수 있다. The battery module according to an aspect of the present invention is to be assembled and manufactured in such a way that a unit battery cell or a unit module is slid in a battery module case, and the lower surface of the unit battery cell or unit module is slid so that the lower surface of the unit battery cell or unit module is in close contact with the velvet thermal conductive fiber. can Since the thermally conductive fiber used in the present invention does not have tackiness and has low frictional force, slide assembly can be made easily. In addition, the lower surface of the unit battery cell or unit module is partially embedded in velvet-type fiber hairs, and some are closely supported by thermally conductive fibers, and in some cases even part of the side of the unit battery cell or unit module is covered with fiber hair, Since each battery cell or unit module can be supported and fixed by fiber hair, it can be fixed to the battery module case without a separate adhesive member.
하나의 바람직한 예에서, 상기 모듈 어셈블리는 방열 부재의 하단에 면접하게 구비되어 있는 냉각 플레이트를 포함할 수 있으며, 상기 냉각 플레이트는 공냉용 또는 수냉용 열교환 부재일 수 있다. 상기 냉각 플레이트로 인해 충방전시 전지셀에서 발생한 열이 방열 부재를 경유하여 열전도에 의해 제거됨으로써 더욱 우수한 냉각 특성을 발휘할 수 있다.In one preferred example, the module assembly may include a cooling plate provided to face the lower end of the heat dissipation member, and the cooling plate may be a heat exchange member for air cooling or water cooling. Due to the cooling plate, heat generated in the battery cell during charging and discharging is removed by heat conduction through the heat dissipation member, thereby exhibiting more excellent cooling characteristics.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈 하나 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩과, 이러한 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 구체적으로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치일 수 있다.The present invention also provides a battery pack in which one or more battery modules are mounted in a pack case, and a device including such a battery pack as a power source, wherein the device is specifically, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug- It may be a hybrid electric vehicle or a power storage device.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the structure and manufacturing method of such a device are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 2a에는 본 발명의 일 양태에 따른 단위전지셀 또는 단위모듈을 모듈 케이스에 포함하여 이루어진 하나의 예시적인 전지모듈(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 2b는 도 2a의 A-A 선에 대한 단면도이다.FIG. 2A is a perspective view of one
이들 도면을 함께 참조하면, 단위전지셀 또는 단위모듈(110')들이 측면방향으로 적층되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈(110') 사이에는 필요에 따라 포움 패드(120)가 구비되어 있을 수 있다. 상기 단위전지셀 또는 단위모듈(110')의 하면에는 벨벳 형태의 열전도성 섬유로 제조된 방열 부재(200)가 구비되어 있다. 벨벳 형태의 열전도성 섬유는 단위전지셀 또는 단위모듈(110')의 하면과 완전하게 밀착될 수 있는 이점을 갖는다. Referring to these drawings together, the unit battery cells or unit modules 110' are stacked in the lateral direction, and a
또한, 방열 부재(200)의 하단에는 냉각 플레이트(140')가 장착되어 있어 충방전시 전지셀로부터 발생한 열이 방열 부재(200)를 경유하여 냉각 플레이트(140')를 통해 열전도에 의해 제거되도록 설계되어 있다.In addition, a cooling plate 140 ′ is mounted on the lower end of the
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to the embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above content.
Claims (10)
상기 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고,
상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 벨벳으로 이루어진 방열 부재가 구비되어 있으며,
상기 벨벳의 일 표면에는 섬유털이 형성되어 있고,
상기 섬유털의 길이는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면 전부가 방열 부재에 접하도록 하는 길이인 동시에 공기 유동을 방해하는 정도로 단위전지셀 또는 단위모듈의 측면까지 연장되어 있지 않은 길이여서 상기 방열 부재가 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있고,
상기 단위전지셀 또는 단위모듈 측면 일부까지도 섬유털이 감싸고 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈 각각이 섬유털에 의해 지지 고정되어 있어, 별도의 접착 부재없이도 전지모듈 케이스에 고정되어 있으며,
상기 벨벳의 다른 면은 냉각 플레이트와 접촉하되, 상기 냉각 플레이트에 접하는 면에는 섬유털이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전지모듈.
A battery module comprising a unit battery cell or unit module capable of charging and discharging,
The unit battery cell or unit module is stacked in the lateral direction where the electrode terminal is not located and is mounted on the module case,
A heat dissipation member made of velvet formed of thermally conductive fibers is provided on the lower surface of the unit battery cell or unit module,
Fiber hairs are formed on one surface of the velvet,
The length of the fiber hair is a length such that the entire lower surface of the unit battery cell or unit module is in contact with the heat dissipation member, and at the same time is a length that does not extend to the side of the unit battery cell or unit module to the extent of obstructing air flow, so that the heat dissipation member is It is closely attached to the lower surface of the unit battery cell or unit module,
Even a part of the side of the unit battery cell or unit module is covered with fiber hair, and each of the unit battery cell or unit module is supported and fixed by fiber hair, so that it is fixed to the battery module case without a separate adhesive member,
The other surface of the velvet is in contact with the cooling plate, the battery module, characterized in that the fiber hair is not formed on the surface in contact with the cooling plate.
상기 열전도성 섬유가 탄소 섬유, 및 그라파이트(graphite) 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
According to claim 1,
The battery module, characterized in that the thermally conductive fiber is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon fibers and graphite fibers.
상기 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하는 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
According to claim 1,
The unit battery cell or battery cell constituting the unit module is a battery module, characterized in that it is a pouch-type battery cell in which an electrode assembly is embedded in a pouch-type case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer.
상기 파우치형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 있고, 상기 셀 케이스는 내면이 판상형 전지셀과 직접 접촉하고 외면이 모듈 케이스의 방열 부재와 직접 접촉하는 금속 소재의 커버를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
5. The method of claim 4,
The pouch-type battery cell is mounted on a cell case as one or more units, and the cell case includes a metal cover having an inner surface in direct contact with the plate-shaped battery cell and an outer surface in direct contact with the heat dissipation member of the module case. Battery module characterized in that.
상기 단위전지셀은 직렬 연결된 둘 이상의 전지셀들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
According to claim 1,
The unit battery cell is a battery module, characterized in that it includes two or more battery cells connected in series.
상기 방열 부재의 하단에, 공냉용 또는 수냉용 열교환 부재인 냉각 플레이트가 포함되어, 충방전시 전지셀로부터 발생한 열이 상기 방열 부재를 경유하여 열전도에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
According to claim 1,
A battery module, characterized in that a cooling plate, which is a heat exchange member for air cooling or water cooling, is included at a lower end of the heat dissipation member so that heat generated from the battery cell during charging and discharging is removed by heat conduction via the heat dissipation member.
The battery pack, characterized in that at least one battery module according to claim 1 is mounted in the pack case.
A device comprising the battery pack according to claim 8 as a power source.
상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.10. The method of claim 9,
The device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle or a power storage device.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |