KR102664408B1 - Polygonal Battery Can Comprising Jelly-roll type Electrode Assembly and Battery Pack Comprising the Same - Google Patents
Polygonal Battery Can Comprising Jelly-roll type Electrode Assembly and Battery Pack Comprising the Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102664408B1 KR102664408B1 KR1020180163598A KR20180163598A KR102664408B1 KR 102664408 B1 KR102664408 B1 KR 102664408B1 KR 1020180163598 A KR1020180163598 A KR 1020180163598A KR 20180163598 A KR20180163598 A KR 20180163598A KR 102664408 B1 KR102664408 B1 KR 102664408B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- polygonal
- polygonal pillar
- jelly
- electrode assembly
- Prior art date
Links
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical class [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 3
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 claims description 3
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M sodium bicarbonate Substances [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 abstract description 21
- 239000008274 jelly Substances 0.000 abstract description 21
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 6
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 206010000117 Abnormal behaviour Diseases 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
-
- 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
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- 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
- H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
-
- 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
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/117—Inorganic material
- H01M50/119—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 다각형 전지 캔을 사용할 때 젤리-롤을 삽입하고 남은 공간에 소화제 또는 냉각제를 투입함으로써 화재 위험이 있을 때 전지의 폭발을 차단하는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩으로써, 다양한 형상의 전지팩을 기존에 생산되는 원형 젤리롤을 이용하여 구현할 수 있으므로 전지팩을 적용한 B2C 제품의 설계 자유도를 부여할 수 있는 효과 및 고용량의 전지팩을 적용하는 제품에서 예상되는 고 전류로 셀들의 방전에 따른 발열 현상을 억제할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a polygonal pillar battery can including a jelly-roll type electrode assembly that blocks explosion of the battery when there is a risk of fire by inserting a jelly-roll and injecting a fire extinguishing agent or coolant into the remaining space when using a polygonal battery can, and the same. As a battery pack, battery packs of various shapes can be implemented using existing round jelly rolls, which is expected to provide design freedom for B2C products using battery packs and is expected for products using high-capacity battery packs. The high current used has the effect of suppressing heat generation due to discharge of cells.
Description
본 출원은 2017년 12월 15일자 한국 특허 출원 제 2017-0172907 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 2017-0172907, dated December 15, 2017, and all contents disclosed in the document of the Korean Patent Application are incorporated as part of this specification.
본 발명은 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 다각형 전지 캔을 사용할 때 젤리-롤을 삽입하고 남은 공간에 소화제 또는 냉각제를 투입함으로써 화재 위험이 있을 때 전지의 폭발을 차단하는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩에 대한 것이다.The present invention relates to a polygonal pillar battery can including a jelly-roll type electrode assembly and a battery pack including the same. More specifically, when using a polygonal battery can, a jelly-roll is inserted and a fire extinguishing agent or coolant is added to the remaining space. The present invention relates to a polygonal pillar battery can containing a jelly-roll type electrode assembly that blocks explosion of the battery when there is a risk of fire, and a battery pack containing the same.
충방전이 가능한 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) 등을 포함하여 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원으로서 주목 받고 있다.Secondary batteries that can be charged and discharged are electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and plug-in batteries that are proposed as a solution to air pollution from existing gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. It is attracting attention as a power source for devices requiring high output and large capacity, including hybrid electric vehicles (Plug-In HEV).
이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 한편, 전지케이스에는, 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충ㅇ방전이 가능한 발전소자로서 전극조립체가 내장되는데, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 구조와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 구조로 분류된다.Secondary batteries can be classified into cylindrical battery cells, prismatic battery cells, pouch-shaped battery cells, etc. depending on their shape. Meanwhile, the battery case contains an electrode assembly as a power generating element capable of charging and discharging, consisting of a stacked structure of anode/separator/cathode. It is a jelly-like coil wound with a separator between the long sheet-shaped anode and cathode coated with active material. It is classified into a roll-type structure and a stack-type structure in which a plurality of anodes and cathodes of a certain size are sequentially stacked with a separator interposed.
이러한 전지케이스는 이들 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있고, 특히 원통형전지 케이스에 수납이 용이한 바, 젤리-롤형 전극조립체가 널리 제작되고 있다.Among these battery cases, the jelly-roll type electrode assembly has the advantage of being easy to manufacture and has a high energy density per weight. In particular, since it is easy to store in a cylindrical battery case, the jelly-roll type electrode assembly is widely manufactured.
한편, 기존 전지케이스는 상기 전지케이스에 수납되는 전극조립체의 규격에 따라 전지케이스에 형상 및 체적이 결정되며 이러한 제작조건은 단위 부피당 에너지밀도가 높은 쪽으로 개발이 진행되었다. Meanwhile, the shape and volume of the existing battery case are determined according to the specifications of the electrode assembly stored in the battery case, and these manufacturing conditions have been developed to provide a high energy density per unit volume.
일반적으로 외피가 유연한 파우치형 전지의 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.In general, one of the main research tasks for pouch-type batteries with a flexible outer shell is to improve safety. Lithium secondary batteries are damaged by high temperature and high pressure inside the battery, which can be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuit, overcharge condition exceeding the permitted current and voltage, exposure to high temperature, dropping, or deformation due to external shock. Battery explosion may result.
이에, 두꺼운 집전체를 사용하여 열용량을 증대시키는 방법을 사용할 수 있으나, 집전체의 두께가 증가함으로써 전체적으로 전극조립체의 두께가 증가하여 고용량의 전지셀을 설계하기 어려운 문제가 있다. 또한 고용량에 따른 고전류 방전시 발생할 수 있는 발열 현상을 제어하기 위한 새로운 냉각 시스템을 도입에 따른 비용이 상승하게되고, 장착되는 냉각 시스템의 크기에 따라 적용 위치 및 배열에 대한 재설계가 필요하게 된다.Accordingly, a method of increasing heat capacity by using a thick current collector can be used, but as the thickness of the current collector increases, the overall thickness of the electrode assembly increases, making it difficult to design a high-capacity battery cell. In addition, the cost of introducing a new cooling system to control the heat generation phenomenon that may occur during high-current discharge due to high capacity increases, and redesign of the application location and arrangement is required depending on the size of the installed cooling system.
한편, 이차전지의 비정상적인 작동상태의 경우 전류의 흐름을 차단하는 방법을 사용할 수 있으나, 일정한 한계점 이상으로 온도가 상승하는 경우에는 발화 내지 폭발을 방지하기 어려운 문제가 있다.Meanwhile, in the case of abnormal operating conditions of the secondary battery, a method of blocking the flow of current can be used, but when the temperature rises above a certain threshold, it is difficult to prevent ignition or explosion.
선행기술로는 한국 공개특허공보 제2009-0116693호에서는 일체형 구조체를 포함하고, 상기 구조체에는 전기 에너지 발전 소자를 수용하도록 하우징이 형성되어 있고, 상기 하우징은 전기 에너지 발전 소자와 접촉하는 하나 이상의 내부 접촉 영역을 포함하고, 상기 접촉 영역은 연속적이고 또한 상기 접촉 영역과 상기 전기 에너지 발전 소자의 테두리 사이를 확실히 접촉시키는 형상을 가지고, 상기 구조체는 접촉 영역 둘레에 뻗어있는 챔버를 포함하고, 상기 전기 에너지 발전 소자를 열적으로 확실히 조절하기 위하여 상기 조절 시스템은 열조절 유체가 상기 챔버 내에서 순환할 수 있도록 하는 열조절 유체 순환 장치를 포함하는 전기 배터리를 개시하고 있다. 그러나 전극조립체를 수납한 잉여공간에 냉각제를 넣는 구성은 개시되어 있지 않다. As a prior art, Korean Patent Publication No. 2009-0116693 includes an integrated structure, the structure is formed with a housing to accommodate an electric energy generation element, and the housing has one or more internal contacts that contact the electric energy generation element. an area, the contact area being continuous and having a shape that ensures contact between the contact area and an edge of the electrical energy generating element, the structure comprising a chamber extending around the contact area, the electrical energy generating element In order to reliably thermally condition the device, the conditioning system discloses an electric battery comprising a thermal regulation fluid circulation device that allows thermal regulation fluid to circulate within the chamber. However, a configuration for inserting coolant into the surplus space storing the electrode assembly is not disclosed.
일본 공개특허공보 제2005-534143호에서는 적어도 하나의 전기 화학적 축전지와 냉각 장치를 가지는 배터리로서, 상기 냉각 장치의 부품 사이에 배치된, 상기 적어도 하나의 전기 화학적 축전지를 구비하고, 상기 냉각 장치를 통해 흐르는 액체의 냉매를 구비하는 배터리에 있어서 상기 적어도 전기 화학적 축전지가 상기 냉각 장치의 적어도 하나 개구부 내에 지지되고 적어도 하나의 외측 표면이 상기 전기 화학적 축전지의 긴 방향 축에 직각의 방향에서 만곡되어 있고 적어도 부분적으로 상기 냉각 장치와 밀착해 접촉하고 상기 냉각 장치는 상기 밀착해 접촉하는 영역 내에 적어도 하나의 확장 연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리를 개시하고 있으나, 전극조립체를 수납한 잉여공간에 냉각제를 넣는 구성은 개시되어 있지 않다.Japanese Patent Laid-Open No. 2005-534143 discloses a battery having at least one electrochemical storage battery and a cooling device, the battery having the at least one electrochemical storage battery disposed between parts of the cooling device, and the battery having at least one electrochemical storage battery through the cooling device. A battery with a flowing liquid refrigerant, wherein at least one electrochemical accumulator is supported within at least one opening of the cooling device and at least one outer surface is curved in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the electrochemical accumulator and is at least partially curved. A battery is disclosed that is in close contact with the cooling device and the cooling device has at least one expansion connection in the area in close contact with the cooling device. However, the configuration of putting a coolant in the surplus space where the electrode assembly is stored is disclosed. Not disclosed.
일본 공개특허공보 제 2000-030975 호에서는 필러인 세라믹 입자 또는 세라믹 섬유가 매트릭스인 금속 중에 분산되어 있는 금속계 복합 재료제의 권심에 방열 부재가 접속된 구조의 냉각 부품을 개시하나, 그러나 전극조립체를 수납한 잉여공간에 냉각제를 넣는 구성은 제시하지 못하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 2000-030975 discloses a cooling part having a structure in which a heat dissipation member is connected to a core made of a metal composite material in which ceramic particles or ceramic fibers as filler are dispersed in a metal matrix as a matrix, but it houses an electrode assembly. It is not possible to suggest a configuration for adding coolant to one surplus space.
일본 공개특허공보 제1998-334953호에서는 열의 전달이 열전달 유체의 순환에 의해 수행되는, 병설된 원통형 전기 화학 셀의 배터리 온도 제어장치로서, 상기 순환이 각 엔호의 사이의 접합점이 거의 일선에 늘어서도록 각각의 단부가 서로 접속된 원호의 단면 형상을 가지는 이중벽의 내부에서 수행되어 상기 유체를 일방향에서 그 반대 방향으로 교대로 상기 단면을 따라 순환시키기 위해, 상기 이중벽의 내측에 융기부가 조절판으로서 구비되어 상기 벽은 상기 원호의 각각이 상기 셀의 하나에 대해 동축에 배치되도록 상기 배터리에 지지되는 것을 특징으로 하는 장치가 개시되어 있으나, 전극조립체를 수납한 잉여공간에 냉각제를 넣는 구성은 개시되어 있지 않다.Japanese Patent Laid-Open No. 1998-334953 discloses a battery temperature control device for cylindrical electrochemical cells in which heat transfer is performed by circulation of a heat transfer fluid, wherein the circulation is such that the junction points between each ring are lined up almost in a straight line. In order to circulate the fluid along the cross-section alternately from one direction to the opposite direction, which is carried out inside a double wall having a circular arc cross-sectional shape with each end connected to each other, a ridge is provided as an adjustment plate on the inside of the double wall. Although a device is disclosed in which the wall is supported on the battery such that each of the arcs is coaxially disposed with respect to one of the cells, a configuration for inserting coolant into the surplus space storing the electrode assembly is not disclosed.
따라서, 원통형 젤리롤을 이용하면서 다양한 형태의 고용량 팩을 구성할 수 있어 B2C 사업성을 높일 수 있으면서 고용량 팩을 구현시 높은 전류로 셀들이 방전함에 따라 발생하는 내부 발열 현상을 이차전지 내부의 열을 빠르게 배출함으로서 안전성을 높일 수 있는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, it is possible to construct various types of high-capacity packs using cylindrical jelly rolls, thereby increasing B2C business feasibility, and when implementing high-capacity packs, the heat inside the secondary battery is quickly removed by eliminating the internal heating phenomenon that occurs as cells discharge with high current. There is a high need for polygonal pillar battery cans containing jelly-roll type electrode assemblies that can increase safety by discharging them, and battery pack technology containing the same.
한국 공개특허공보 제2009-0116693호Korean Patent Publication No. 2009-0116693
일본 공개특허공보 제2005-534143호Japanese Patent Publication No. 2005-534143
일본 공개특허공보 제 2000-030975호Japanese Patent Publication No. 2000-030975
일본 공개특허공보 제1998-334953호Japanese Patent Publication No. 1998-334953
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여 다양한 형태의 전지팩을 원통형 젤리롤을 이용하여 제작할 수 있는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested in the past, the present invention provides a polygonal pillar battery can including a jelly-roll type electrode assembly that can produce various types of battery packs using cylindrical jelly rolls, and the same. The purpose is to provide a battery pack containing
또한, 이차전지의 충방전과 같은 정상적인 사용에서 발생하는 열의 배출도 빠르게 이루어지기 때문에 전지의 수명을 향상시킬 수 있으며, 이차전지의 비정상적인 사용에 의해 고온 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 발화 내지 폭발을 방지하여 안전성이 향상된 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the lifespan of the battery can be improved because the heat generated during normal use such as charging and discharging of the secondary battery is discharged quickly, and the occurrence of high temperature phenomenon due to abnormal use of the secondary battery can be prevented, thereby preventing ignition or ignition. The purpose of the present invention is to provide a polygonal pillar battery can containing a jelly-roll type electrode assembly with improved safety by preventing explosion and a battery pack containing the same.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩은, In order to achieve this object, a polygonal columnar battery can including a jelly-roll type electrode assembly according to the present invention and a battery pack including the same,
젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔으로서, 상기 다각형 기둥 전지 캔은 평면상 외주변이 직선으로만 구성되는 3각형 내지 8각형 중 어느 하나로 구성되는 기둥 형태의 구조로 이루어지고, 상기 젤리-롤형 전극조립체는, 권취 중심축이 상기 다각형 기둥 전지 캔의 길이 방향 중심축과 일치하도록 수납되며, 상기 젤리-롤형 전극조립체가 수납된 다각형 기둥 전지 캔 내부의 잉여 공간에는 냉각 물질 및/또는 소화제가 포함되어 있는 다각형 기둥 전지 캔으로 이루어질 수 있다.A polygonal pillar battery can including a jelly-roll type electrode assembly, wherein the polygonal pillar battery can has a pillar-shaped structure composed of any one of a triangle to an octagon whose outer periphery is composed of only straight lines in plan, and the jelly -The roll-type electrode assembly is stored so that the winding central axis coincides with the longitudinal central axis of the polygonal columnar battery can, and the surplus space inside the polygonal columnar battery can in which the jelly-roll-type electrode assembly is stored contains a cooling material and/or a fire extinguishing agent. It may be made of a polygonal pillar battery can containing.
또한, 상기 다각형 기둥 전지 캔은 금속 소재로 이루어질 수 있다. Additionally, the polygonal pillar battery can may be made of a metal material.
또한, 상기 냉각 물질 또는 소화제는, 파우더 입자 형태, 액상 또는 기상의 물질이 파우치에 수납된 형태, 또는 패드 형태로 이루어질 수 있다. Additionally, the cooling material or fire extinguishing agent may be in the form of powder particles, a liquid or gaseous material stored in a pouch, or a pad.
또한, 상기 액상 또는 기상의 물질이 파우치에 수납된 형태인 경우, 상기 파우치는 소정의 온도에서 용융되는 소재일 수 있다.Additionally, when the liquid or gaseous material is stored in a pouch, the pouch may be a material that melts at a predetermined temperature.
또한, 상기 젤리-롤형 전극조립체의 반지름은 상기 다각형 기둥 전지 캔의 길이 방향 중심축으로부터 다각형의 외주변까지의 최단 길이와 동일할 수 있다.Additionally, the radius of the jelly-roll type electrode assembly may be equal to the shortest length from the longitudinal central axis of the polygonal pillar battery can to the outer periphery of the polygon.
또한, 상기 냉각 물질 또는 소화제는 상기 다각형 기둥 전지 캔의 길이 방향 모서리부에 위치할 수 있다.Additionally, the cooling material or fire extinguishing agent may be located at a longitudinal edge of the polygonal pillar battery can.
또한, 상기 냉각 물질 또는 소화제는 플루오르화 케톤, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1인산암모늄, 탄산칼륨, 요소, 할로겐화합물 및 LiCl TMB(Tri Methoxy Boroxyn)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In addition, the cooling material or fire extinguishing agent may be one or more selected from the group consisting of ketone fluoride, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, monobasic ammonium phosphate, potassium carbonate, urea, halogenated compounds, and LiCl TMB (Tri Methoxy Boroxyn). there is.
또한, 상기 다각형 기둥 전지 캔의 기술적 특징을 포함하는 전지팩을 추가적으로 제공할 수 있다.In addition, a battery pack including the technical features of the polygonal pillar battery can may be additionally provided.
또한, 상기 전지팩은, 인접하는 제1다각형 기둥 전지 캔의 길이 방향의 모서리와 제2다각형 기둥 전지 캔의 모서리 및/또는 제1다각형 기둥 전지 캔의 측면과 제2다각형 기둥 전지 캔의 측면이 서로 결합되는 구조로 이루어질 수 있다. In addition, the battery pack has adjacent longitudinal edges of the first polygonal pillar battery can, edges of the second polygonal pillar battery can, and/or sides of the first polygonal pillar battery can and sides of the second polygonal pillar battery can. It may be composed of a structure that is combined with each other.
또한, 상기 결합은 별도의 연결 부재 없이 용접에 의해 이루어 질 수 있다. Additionally, the connection can be achieved by welding without a separate connecting member.
또한, 상기 전지팩의 평면상 형상은, 결합된 상태의 전지팩의 외주변이 폐쇄형의 다각형 형상으로 이루어지거나, 또는 복수의 다각형들의 모서리와 모서리가 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.Additionally, the planar shape of the battery pack may have a structure in which the outer periphery of the battery pack in a combined state may be formed in a closed polygonal shape, or the edges of a plurality of polygons may be combined.
또한, 상기 제1다각형 기둥 전지 캔 및 제2다각형 기둥 전지 캔은 독립적으로 평면상 외주변이 직선으로만 구성되는 3각형 내지 8각형 중 어느 하나로 구성되는 기둥 형태의 구조로 이루어질 수 있다.In addition, the first polygonal columnar battery can and the second polygonal columnar battery can may independently have a columnar structure composed of any one of a triangle or an octagon whose outer periphery in plan is composed of only straight lines.
또한, 상기 전지팩의 기술적 특징으로 포함하는 디바이스가 추가적으로 제공될 수 있다. Additionally, devices that include technical features of the battery pack may be additionally provided.
상기 전지팩은 상기 다각형 기둥 전지 캔의 기술적 특징으로 포함하는 것은 자명하다. It is obvious that the battery pack is included as a technical feature of the polygonal pillar battery can.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the structures of these devices and their manufacturing methods are known in the art, detailed descriptions thereof are omitted in this specification.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지 캔 및 이를 포함하는 전지팩은 다양한 형상의 전지팩을 기존에 생산되는 원형 젤리롤을 이용하여 구현할 수 있으므로 전지팩을 적용한 B2C 제품의 설계 자유도를 부여할 수 있는 효과가 있다. As described above, the polygonal columnar battery can containing the jelly-roll type electrode assembly according to the present invention and the battery pack containing the same can be implemented by using the existing round jelly roll, so battery packs of various shapes can be implemented. It has the effect of providing design freedom for B2C products to which it is applied.
또한, 고용량의 전지팩을 적용하는 제품에서 예상되는 고 전류로 셀들의 방전에 따른 발열 현상을 억제할 수 있는 효과가 있다. In addition, the high current expected in products using high-capacity battery packs has the effect of suppressing heat generation due to discharge of cells.
또한, 전지 내부에서 발생하는 열에너지를 전지케이스 외부로 빠르게 배출할 수 있으므로, 이차전지의 비정상적인 사용에 의해 발생하는 열폭주 현상을 방지할 수 있는 바, 전지셀 열화에 따른 수명 저하를 최소화하여 수명 특성을 향상시키고 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the heat energy generated inside the battery can be quickly discharged to the outside of the battery case, thermal runaway phenomenon caused by abnormal use of secondary batteries can be prevented, and the lifespan decline due to battery cell deterioration is minimized and the lifespan characteristics are improved. It has the effect of improving and providing a secondary battery with improved safety.
또한, 복잡한 발열 제어 장치가 아닌 기존 원통형 젤리롤 및 이를 용한 전지팩에서 발열 제어가 가능함으로 공정비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, heat can be controlled using existing cylindrical jelly rolls and battery packs using them rather than complex heat control devices, which has the effect of reducing process costs.
도 1은 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 전극캔 사시도이다.
도 2는 일반적인 젤리 롤형 전극조립체 및 전극캔 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전극조립체 및 전극캔 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전지팩 단면도이다.Figure 1 is a perspective view of an electrode can including a general jelly roll-type electrode assembly.
Figure 2 is a cross-sectional view of a general jelly roll-type electrode assembly and electrode can.
Figure 3 is a cross-sectional view of a jelly roll-type electrode assembly and an electrode can according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of a jelly roll-type battery pack according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, an embodiment by which a person skilled in the art can easily carry out the present invention will be described in detail. However, when explaining in detail the operating principle of a preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts that perform similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only cases where it is directly connected, but also cases where it is indirectly connected through another element in between. In addition, including a certain component does not mean excluding other components unless specifically stated to the contrary, but rather means that other components may be further included.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be explained by detailed embodiments with reference to the drawings.
도 1은 일반적인 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 전극캔 사시도이다. Figure 1 is a perspective view of an electrode can including a general jelly roll-type electrode assembly.
도 2는 일반적인 젤리 롤형 전극조립체 및 전극캔 단면도이다.도 1을 참조하면, 종래 일반적인 원통형 이차 전지의 캔을 포함한 전지의 구성이 도시되는바, 도 1에는 젤리 롤형 전극조립체가 삽입된 상태의 원통 형상의 일반적인 캔의 단면도를 도시하고 있고, 도 2에는 원통형 캔에 젤리 롤형 전극조립체가 삽입된 상태의 단면도가 도시되어 있다. Figure 2 is a cross-sectional view of a typical jelly roll-type electrode assembly and an electrode can. Referring to Figure 1, the configuration of a battery including a can of a conventional cylindrical secondary battery is shown. Figure 1 shows a cylinder with a jelly roll-type electrode assembly inserted. A cross-sectional view of a general can is shown, and Figure 2 shows a cross-sectional view of a jelly roll-type electrode assembly inserted into a cylindrical can.
도 1에서 보면, 원통형 캔은 상단에 비딩부가 형성되어 있다. 상기 비딩부는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 권취한 전극군이 원통형 캔에 삽입된 후 캡 어셈블리를 안착시키기 위해 형성된다. 비딩부 위에는 캔과 캡 어셈블리를 절연하기 위한 가스켓이 개재되어 있고 상기 가스켓) 내측에 서포트 플레이트, 전지의 폭발을 방지하기 위한 가변 플레이트, 전류의 흐름을 차단할 수 있는 PTC 및 캔 캡이 적층되어 있다.Referring to Figure 1, the cylindrical can has a beading portion formed at the top. The beading portion is formed to seat the cap assembly after the electrode group including the positive electrode, negative electrode, and separator wound is inserted into the cylindrical can. There is a gasket on the beading part to insulate the can and cap assembly, and inside the gasket, a support plate, a variable plate to prevent explosion of the battery, a PTC to block the flow of current, and a can cap are laminated.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전극조립체 및 전극캔 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view of a jelly roll-type electrode assembly and an electrode can according to an embodiment of the present invention.
전극캔의 단면 형상이 삼각, 사각, 오각형태를 이룰 수 있고, 상기 전극캔의 단면 형상에 구애없이 삽입되는 전극조립체는 통상적으로 생산되는 원통형의 젤리 롤형 전극조립체를 삽입할 수 있다. The cross-sectional shape of the electrode can can be triangular, square, or pentagonal, and the electrode assembly inserted regardless of the cross-sectional shape of the electrode can can be a commonly produced cylindrical jelly roll-type electrode assembly.
이러한 적용을 통하여 기존에 구성된 젤리 롤형 전극조립체의 제조 공정 및 장치 등의 변경없이 다양한 형상의 전지를 생산할 수 있다.Through this application, batteries of various shapes can be produced without changing the manufacturing process and equipment of the existing jelly roll-type electrode assembly.
이러한 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 다각형 기둥 전지가 구성되면 젤리 롤형 전극조립체와 전극캔이 구성하는 빈공간(Dead space)가 존재하게 된다. When a polygonal pillar battery including such a jelly-roll type electrode assembly is constructed, a dead space formed by the jelly roll type electrode assembly and the electrode can exists.
이러한 빈공간에는 전지의 이상 발열 현상시 이러한 발열을 제어할 수 있는 냉각제 및/또는 소화제가 충진될 수 있다.This empty space may be filled with a coolant and/or a fire extinguishing agent that can control the abnormal heat generation of the battery.
상기 냉각제와 소화제는 전지팩의 온도를 급속히 강하시키고 발화를 억제하는 물질이라면 특별히 제한되지 않으며, 이러한 물질들은 다수가 공지되어 있고, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 상기 냉각제와 소화제는 고상, 액상 또는 기상의 어떠한 물질이라도 무방하며, 고상의 경우 바람직하게는 분말상일 수 있다. 그 중에서도, 안전성 문제가 초래된 부위에 신속히 투입될 수 있는 기상의 냉각제와 소화제가 더욱 바람직하다. 예를 들어, 냉각제 또는 소화제로서 액체 질소가 사용될 때, 분사시 액체 질소의 기화열로 인해 저온의 질소 가스가 유입되어 전지팩의 온도를 급속히 강하시키고 산소의 부재로 인해 소화 작용을 수행할 수 있다.The coolant and fire extinguishing agent are not particularly limited as long as they are substances that rapidly lower the temperature of the battery pack and suppress ignition. Many of these substances are known, and they should all be construed as being included in the scope of the present invention. The coolant and fire extinguishing agent may be any solid, liquid, or gaseous material, and in the case of solid, it may preferably be in powder form. Among them, gaseous coolants and fire extinguishers that can be quickly administered to areas where safety problems occur are more desirable. For example, when liquid nitrogen is used as a coolant or fire extinguishing agent, low-temperature nitrogen gas is introduced due to the heat of vaporization of liquid nitrogen during injection, rapidly lowering the temperature of the battery pack, and performing a fire extinguishing function due to the absence of oxygen.
바람직하게는 상기 냉각 물질 또는 소화제는 플루오르화 케톤, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1인산암모늄, 탄산칼륨, 요소, 할로겐화합물 및 LiCl, TMB(Tri Methoxy Boroxyn)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.Preferably, the cooling material or extinguishing agent is one selected from the group consisting of ketone fluoride, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, monobasic ammonium phosphate, potassium carbonate, urea, halogenated compounds, LiCl, and TMB (Tri Methoxy Boroxyn). It could be more than that.
셀의 이상거동으로 셀의 온도가 급격하게 올라가면 전지 캔의 하부에서는 하부 벤트가 열리며, 바깥벽과 안쪽벽 사이에 머물고 있던 소화액 플루오르화 케톤이 하부 벤트가 열린 사이로 기체의 형태로 들어가 셀내부에서 온도가 더 이상 상승하지 않게 냉각 시켜주고, 절연 시켜줄 수 있다. When the temperature of the cell rises rapidly due to abnormal behavior of the cell, the lower vent opens at the bottom of the battery can, and the digestive fluid fluorinated ketone remaining between the outer and inner walls enters in the form of gas through the opened lower vent and is discharged from the inside of the cell. It can cool and insulate so that the temperature does not rise any further.
셀이 발화할 수 있는 위험한 임계 온도영역까지 도달하기전에 발화의 위험성을 차단하는데 추가적인 목적이 있다.The additional purpose is to block the risk of ignition before the cell reaches the critical temperature range where it can ignite.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형 전지팩 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view of a jelly roll-type battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 각각의 전지팩은 왼쪽부터 오른쪽 방향으로 4각형 기둥 전지 캔들, 3각형 기둥 전지 캔들, 및 5각형 기둥 전지 캔들로 구성된다. 인접하는 다각형 기둥 전지 캔은 측면과 측면이 서로 결합되는 구조로 이루어진 상태를 도시하고 있으나, 도 4에 도시된 바와 달리, 인접하는 다각형 기둥 전지 캔의 모서리와 모서리가 서로 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 4, each battery pack is composed of a square pillar battery candle, a triangular pillar battery candle, and a pentagonal pillar battery candle from left to right. Adjacent polygonal pillar battery cans are shown in a structure in which the sides are joined to each other. However, unlike shown in FIG. 4, the edges of the adjacent polygonal pillar battery cans may be structured in a structure in which the corners are joined to each other. .
또는 도 4에 도시된 바와 달리, 본 발명에 따른 전지팩은 인접하는 다각형 기둥 전지 캔의 형태가 서로 상이한 다각형 기둥 전지 캔이 인접하게 위치한 상태에서 결합되는 구조일 수 있다.Alternatively, unlike what is shown in FIG. 4, the battery pack according to the present invention may have a structure in which polygonal pillar battery cans of different shapes are positioned adjacent to each other and combined together.
상기 다각형 기둥 전지 캔은 전도성을 갖는 금속 소재로 이루어질 수 있고, 상기 결합은 별도의 연결 부재 없이 용접에 의해 이루어질 수 있는 바, 종래에 복수의 전지셀들의 전기적인 연결을 위하여 버스바와 같은 별도의 부재를 사용하는 것과 비교할 때, 본원발명은 간소한 구조를 사용함으로써 생산 공정 및 생산 비용을 감축할 수 있으며, 전지팩의 무게를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.The polygonal pillar battery can may be made of a conductive metal material, and the connection may be achieved by welding without a separate connecting member. Conventionally, a separate member such as a bus bar is required to electrically connect a plurality of battery cells. Compared to using a , the present invention can reduce the production process and production cost by using a simple structure, and can achieve the effect of reducing the weight of the battery pack.
일반적으로 생산되는 젤리 롤형 전극조립체를 포함하는 전지 캔의 경우, 상기 전지를 적용한 2차 제품 생산을 위한 설계의 자유도가 낮아 다양한 형태의 제품 개발에 한계를 가질 수밖에 없으나, 본 발명의 경우, 다양한 다각형상의 전지 캔을 적용함으로써 B2C 사업을 위한 전지를 적용한 디바이스 개발시 다양한 형상의 제품을 구현할 수 있다. In the case of generally produced battery cans containing jelly roll-type electrode assemblies, the degree of design freedom for producing secondary products using the batteries is low, so there is bound to be a limit to the development of products in various shapes. However, in the case of the present invention, various polygonal cans are used. By applying the above battery can, products of various shapes can be implemented when developing devices using batteries for B2C business.
특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.It can be used as a power source for devices that require characteristics and high rate characteristics, and detailed examples of such devices include mobile electronic devices, wearable devices, and power tools powered by electric motors. (power tool); Electric vehicles, including Electric Vehicle (EV), Hybrid Electric Vehicle (HEV), Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV), etc.; Electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); electric golf cart; Examples include, but are not limited to, energy storage systems.
추가적으로 상기 전극조립체와 전지 캔의 사이에 이상 발열 현상을 제어하기 위하여 열전달 부재가 추가로 부가할 수 있다. 이와 같이, 열전달 부재를 부가하는 경우에는, 전극조립체 제조시 추가적인 결합체를 사용하여 제조하는 것이 공정상 편의성을 고려할 때 적절하며, 열전달 부재를 사용하는 경우 열전달 부재를 사용하는 것에 전지의 용량을 높일 수 있는 장점이 있다.Additionally, a heat transfer member may be added between the electrode assembly and the battery can to control abnormal heat generation. In this way, when adding a heat transfer member, it is appropriate to use an additional binder when manufacturing the electrode assembly, considering the convenience of the process, and when using a heat transfer member, the capacity of the battery can be increased by using a heat transfer member. There is an advantage.
상기 열전달 부재는 전지셀 내부의 열에너지를 신속하게 전지셀 외부로 배출하기 위한 부재인 바, 상기 열전달 부재는 열전도성이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. Since the heat transfer member is a member for quickly discharging heat energy inside the battery cell to the outside of the battery cell, the heat transfer member is preferably made of a metal with high thermal conductivity.
상기 전극조립체와 냉각제 사이에는 열전달 부재가 형성될 수 있다. A heat transfer member may be formed between the electrode assembly and the coolant.
상기 열전달 부재는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 철(Fe)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 또는 구리로 이루어질 수 있다.The heat transfer member may be made of one or more types selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), tungsten (W), and iron (Fe). and may preferably be made of aluminum or copper.
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 pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
100: 원통형 캔
200: 플레이트부
300: 캔 캡
400: 가스켓
500: 젤리롤
600: 비딩부
700: 냉각물질
800: 소화제100: Cylindrical can
200: Plate part
300: Can cap
400: gasket
500: Jelly roll
600: Beading part
700: Cooling material
800: fire extinguishing agent
Claims (12)
상기 다각형 기둥 전지 캔의 외측면은 평면상 외주변이 직선으로만 구성되는 3각형 내지 8각형 중 어느 하나로 구성되는 기둥 형태의 구조로 이루어지고,
상기 다각형 기둥 전지 캔의 내측 단면의 형상은 상기 외측면과 대응하는 형상으로 형성되며,
상기 젤리-롤형 전극조립체는, 권취 중심축이 상기 다각형 기둥 전지 캔의 길이 방향 중심축과 일치하도록 수납되며,
상기 젤리-롤형 전극조립체가 수납된 다각형 기둥 전지 캔 내부에는 상기 젤리-롤형 전극조립체와 상기 다각형 기둥 전지 캔이 구성하는 잉여 공간이 형성되고,
상기 잉여 공간에는 냉각 물질 또는 소화제가 포함되어 있는 다각형 기둥 전지 캔.A polygonal columnar battery can containing a jelly-roll type electrode assembly,
The outer surface of the polygonal pillar battery can is made of a pillar-shaped structure consisting of any one of a triangle to an octagon whose outer periphery in plan is composed of only straight lines,
The shape of the inner cross section of the polygonal pillar battery can is formed to correspond to the outer surface,
The jelly-roll type electrode assembly is stored so that the winding central axis coincides with the longitudinal central axis of the polygonal pillar battery can,
Inside the polygonal pillar battery can in which the jelly-roll electrode assembly is stored, a surplus space formed by the jelly-roll electrode assembly and the polygonal pillar battery can is formed,
A polygonal columnar battery can containing cooling material or fire extinguishing agent in the excess space.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170172907 | 2017-12-15 | ||
| KR20170172907 | 2017-12-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190072489A KR20190072489A (en) | 2019-06-25 |
| KR102664408B1 true KR102664408B1 (en) | 2024-05-08 |
Family
ID=67065308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180163598A KR102664408B1 (en) | 2017-12-15 | 2018-12-17 | Polygonal Battery Can Comprising Jelly-roll type Electrode Assembly and Battery Pack Comprising the Same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102664408B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111540866B (en) * | 2020-07-08 | 2020-10-09 | 深圳小木科技有限公司 | Battery pack and new energy automobile |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2738456B2 (en) * | 1988-12-19 | 1998-04-08 | 日本碍子株式会社 | High temperature cell storage container |
| JP2010257733A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Panasonic Corp | Battery unit and battery pack |
| JP2014235863A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 三菱自動車工業株式会社 | Solid-state secondary battery |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2761203B1 (en) | 1997-03-24 | 1999-05-28 | Alsthom Cge Alcatel | DEVICE FOR MANAGING THE TEMPERATURE OF A BATTERY OF ELECTROCHEMICAL GENERATORS |
| JP2000030975A (en) | 1998-07-16 | 2000-01-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Cooling part |
| DE10223782B4 (en) | 2002-05-29 | 2005-08-25 | Daimlerchrysler Ag | Battery with at least one electrochemical storage cell and a cooling device and use of a battery |
| FR2908557B1 (en) | 2006-11-14 | 2009-02-06 | Vehicules Electr Societe Par A | ELECTRICAL BATTERY COMPRISING A MECHANICAL AND THERMAL CONDITIONING SYSTEM |
| KR102394450B1 (en) * | 2015-07-01 | 2022-05-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Rechargeable battery module |
| KR101773333B1 (en) * | 2015-08-10 | 2017-09-01 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Secondary battery and battery module having the same |
-
2018
- 2018-12-17 KR KR1020180163598A patent/KR102664408B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2738456B2 (en) * | 1988-12-19 | 1998-04-08 | 日本碍子株式会社 | High temperature cell storage container |
| JP2010257733A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Panasonic Corp | Battery unit and battery pack |
| JP2014235863A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 三菱自動車工業株式会社 | Solid-state secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190072489A (en) | 2019-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102172515B1 (en) | Battery module | |
| US8404379B2 (en) | Vehicle with a battery system | |
| US20090159354A1 (en) | Battery system having interconnected battery packs each having multiple electrochemical storage cells | |
| US20160380247A1 (en) | Battery Packs Having Single Stacks of Battery Cells | |
| CN209860115U (en) | Battery module | |
| US20200212385A1 (en) | Battery pack and vehicle | |
| JP2006040901A (en) | Secondary battery | |
| KR20130138893A (en) | Battery cell of improved cooling efficiency | |
| KR102202417B1 (en) | The cartridge, Battery module including the cartridge, Battery pack | |
| KR102026386B1 (en) | Battery module | |
| WO2011145205A1 (en) | Secondary battery | |
| JP2020509553A (en) | Pouch type case for secondary battery that can discharge gas | |
| KR101543477B1 (en) | Battery module and lithium secondary battery pack comprising the same | |
| KR20150000725A (en) | Battery Module Employed with Battery Cell Case Having Heat Dissipation Part | |
| KR20120048937A (en) | Battery module and lithium secondary battery pack comprising the same | |
| US20200168964A1 (en) | Electric vehicle battery cell heat transfer system and method | |
| KR102664408B1 (en) | Polygonal Battery Can Comprising Jelly-roll type Electrode Assembly and Battery Pack Comprising the Same | |
| KR102331161B1 (en) | Secondary Battery having Heat Absorbing Additive | |
| KR101554877B1 (en) | Battery Module Of High Cooling Efficiency | |
| KR20220139619A (en) | Secondary battery and manufacturing method of the same | |
| KR101274937B1 (en) | Battery pack | |
| WO2023231457A1 (en) | Electrode assembly, battery cell, battery and electric device | |
| US20240204346A1 (en) | Battery module with improved safety | |
| US20230124905A1 (en) | Battery cell pack for electric vehicle | |
| KR20240014959A (en) | Battery module, batery pack and vehicle including the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |