KR20110126765A - 신규한 구조의 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

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Abstract

전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 전지셀들 사이에 개재된 상태에서 전지셀의 외면에 밀착되는 둘 또는 그 이상의 전지셀 접촉부들이 가로방향(측면방향)에서 연속적으로 형성되어 있는 판상형의 냉각핀; 및 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각핀에 열적으로 접촉되어 있으며, 냉각핀이 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부들의 외측에 위치하는 냉매 도관;을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재를 제공한다.

Description

신규한 구조의 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 {Cooling Member of Novel Structure and Battery Module Employed with the Same}
본 발명은 신규한 구조의 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 전지셀들 사이에 개재된 상태에서 전지셀의 외면에 밀착되는 둘 또는 그 이상의 전지셀 접촉부들이 가로방향(측면방향)에서 연속적으로 형성되어 있는 판상형의 냉각핀; 및 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각핀에 열적으로 접촉되어 있으며, 냉각핀이 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부들의 외측에 위치하는 냉매 도관;을 포함하는 냉각부재와, 이러한 냉각부재를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
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.
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.
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 전지셀로서 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.
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 어려운 실정이다.
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.
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 내장하여 단위모듈을 구성하고 이러한 단위모듈들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 따라서, 별도의 카트리지는 기계적 강성이 높아지는 장점이 있지만, 전지모듈 전체의 크기가 커지게 된다.
또한, 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매용 유로가 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.
특히, 상기 냉각 구조가 수냉식 냉각 시스템인 경우, 다수의 냉매 유로가 채널 구조로 상기 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되므로, 그 설계가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 냉각 구조의 구성시 전지팩의 특정 부위에 냉각 부재나 열전도 부재가 장착될 경우, 전지팩의 전체 크기가 커지게 된다.
이와 관련하여, 전지모듈의 전지셀들 사이에 개재되는 수냉 방식의 냉각부재로서, 도 1에서와 같은 구조의 냉각부재(10)를 고려할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 냉각부재(10)는 한 쌍의 금속 판재(20)로 이루어져 있고, 그것의 내면에 연속적인 냉매 유로(25)가 형성되어 있는 상태로 외각 테두리(30)가 실링되어 있는 구조로 이루어져 있다.
그러나, 구조적 측면에서 냉각부재(10) 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 적층방향으로 전지셀의 두께 증가가 발생할 경우, 전지셀과 밀착되도록 형성된 냉매 유로(25)가 막히거나, 실링 부위가 분리되는 경우도 초래된다. 결과적으로, 수밀 신뢰성 및 냉각 효율성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
더욱이, 냉각부재(10) 전체가 내식성을 가져야 하므로, 제조비용이 높아질 뿐만 아니라, 각각의 전지셀들 사이에 개재되는 냉각부재에 포함되어 있는 냉매 유로(25)마다 냉매 유입구 및 냉매 배출구가 형성되므로, 그 구조가 복잡해진다는 문제점이 있다.
따라서, 누수를 효과적으로 방지하면서도 장기적으로 내구 신뢰성이 보장되고 간단한 공정 및 저렴한 비용으로 저렴한 냉각부재 및 이를 이용하는 안전성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
이와 관련하여 본 발명의 목적은, 상기 문제점들을 해결할 수 있도록, 냉각핀의 외측에 냉매 도관을 결합시킨 냉각부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 냉매 도관이 둘 또는 그 이상의 전극조립체 접촉부들의 외주면에 대응하여 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 위치함으로써, 제조비용을 줄이면서 제조 공정성을 향상시키고 누수를 방지할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각부재는, 전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 전지셀들 사이에 개재된 상태에서 전지셀의 외면에 밀착되는 둘 또는 그 이상의 전지셀 접촉부들이 가로방향(측면방향)에서 연속적으로 형성되어 있는 판상형의 냉각핀; 및 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각핀에 열적으로 접촉되어 있으며, 냉각핀이 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부들의 외측에 위치하는 냉매 도관;을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 냉매 도관이 전극조립체 수납부의 외측을 따라 상기 냉각핀에 삽입되어 있으므로, 앞서 설명한 바와 같이, 누수에 대한 문제를 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 전지셀의 적층에 따른 냉매 도관의 막힘 및/또는 손상을 방지할 있고, 냉각부재의 사용기간 동안 그 형상이 그대로 유지될 수 있으므로, 냉각 설계 신뢰성이 우수하다.
또한, 냉매에 대한 내식성은 냉매 도관에만 요구되므로, 냉각핀까지 내식성 소재로 제작할 필요가 없으므로, 냉각부재의 제조비용이 저렴하다는 장점도 있다.
더욱이, 냉각부재가 가로방향으로 나란한 전지셀들의 사이에 개재되고, 이에 따라 하나의 냉매 도관이 다양한 형상으로 절곡되어 냉각핀에 삽입되므로, 냉매 유입구 및 냉매 배출구의 수가 현저히 줄어, 결과적으로 매우 콤팩트한 전지모듈을 구성할 수 있고 냉각부재의 조립 공정성이 향상될 수 있다.
상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 적층되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 판상형 이차전지가 바람직하다. 이러한 판상형 전지셀의 바람직한 예로는, 각형 전지셀과 파우치형 전지셀을 들 수 있으며, 그 중에서도, 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 형성된 전극조립체 수납부에 전극조립체가 내장되어 있고 전극조립체 수납부의 외주면에는 열융착에 의해 밀봉된 실링부("외주면 실링부")를 형성하고 있는 파우치형 전지셀이 특히 바람직하다.
상기 냉각핀은 높은 냉각 효율성의 발현을 위한 열전도성이 우수한 소재이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 높은 열전도성을 가진 금속 소재로 이루어질 수 있다.
이러한 냉각핀은 바람직하게는 한 쌍의 금속 판재들이 결합한 구조로 만들어질 수 있다.
한편, 상기 냉매 도관은 열전도성의 내식성 소재로 이루어져 있어서, 냉매가 냉매 도관을 흐르더라도 수분에 의한 부식을 방지할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 냉매 도관은, 적어도 일부가 전지셀 접촉부의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 구조일 수 있다. 따라서, 전지셀들 사이에 냉각부재를 개재하였을 때, 냉매 도관은 그것의 적어도 일부가 전지셀 접촉부에 인접하여 위치하게 되므로, 냉각 효율성을 높일 수 있고, 가로방향으로 나란한 둘 또는 그 이상의 전지셀들에 대응하여 하나의 냉매도관만으로도 냉각부재의 설계가 가능하므로, 전반적으로 콤팩트한 구조의 전지모듈을 간소한 제조 공정으로 제작할 수 있다.
상기 구조에서, 전지셀의 전극조립체 수납부의 형상에 대응하여 냉매 도관은 다양하게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 전지셀의 전극조립체 수납부들이 평면상 사각형 형상일 때, (i) 상기 냉매 도관은 평면상으로 전지셀 접촉부들의 외주면에 대응하여 'ㄷ'자 형상으로 절곡되어 있는 구조일 수 있고, 또는 (ii) 상기 냉매 도관은 평면상으로 상기 전지셀 접촉부들 사이를 가로지르는 'ㄹ'자 형상으로 절곡되어 있는 구조일 수 있다.
바람직하게는, 상기 냉매 도관은 전극조립체 수납부의 외주면에 밀착되는 구조로 절곡되어 있을 수 있다.
이러한 구조는, 전지셀들 사이에 냉각부재를 개재하였을 때, 냉매 도관이 전극조립체 수납부의 외주면에 밀착될 수 있으므로, 열전도에 의한 방열 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 냉각부재는 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 절곡된 냉매 도관에 의해 효과적으로 고정되어, 전지셀의 지지력을 높여주는 역할을 하므로, 전지셀의 고정을 위한 추가적인 부재의 사용을 필요로 하지 않거나 이를 최소화할 수 있다.
상기 냉매 도관의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는, 예를 들어, 냉각핀의 일측면에 나란히 형성되어 있거나 냉각핀을 중심으로 대향측에 각각 형성되어 있을 수 있다.
상기와 같이 냉매 유입구와 냉매 배출구가 일측면에 나란히 형성되어 있는 구조는, 예를 들어, 상기 냉매 도관이 평면상으로 전지셀 접촉부들의 외주면에 대응하여 'ㄷ'자 형상으로 절곡되어 있는 구조인 경우이고, 냉매 유입구와 냉매 배출구가 냉각핀을 중심으로 대향측에 각각 형성되어 있는 구조는, 예를 들어, 냉매 도관이 평면상으로 'ㄹ'자 형상으로 절곡되어 있는 경우에 설계될 수 있다.
한편, 상기 냉매 유입구와 냉매 배출구가 대향측에 형성되어 있는 구조는, 평면상 일측면에 나란히 형성되어 있는 구조와 비교할 때, 냉매 도관이 전극조립체 수납부의 3면을 지나므로, 냉각 효율성 측면에서, 보다 높은 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 냉매 도관은, 냉각핀에 대해 예를 들어, 용접에 의해 결합될 수 있고, 더욱 바람직하게는 블레이징 처리에 의해 결합될 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 냉각핀은 한 쌍의 금속 판재들을 결합한 구조로 이루어져 있고, 상기 냉매 도관은 상기 금속 판재들 사이에 개재된 상태에서 냉각핀에 결합되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조의 냉각부재는 내식성의 소재로 이루어진 냉매 도관이 냉각핀에 결합되어 있으므로, 누수로 인한 문제점을 최소화하면서 냉각부재를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다.
한편, 상기 냉각핀에는 전지모듈용 케이스 또는 전지셀 장착용 프레임에 결합하기 위한 하나 또는 그 이상의 만입형 결합부가 형성되어 있을 수 있고, 상기 만입형 결합부는 바람직하게는 전지셀 접촉부들 사이에 형성되어 있는 구조일 수 있다. 따라서, 상기 냉각부재를 고정하기 위한 별도의 부재를 사용하지 않고도 전지모듈 또는 전지셀에 용이하게 장착시킬 수 있다.
한편, 상기 냉매는 냉매 도관에서 용이하게 흐르면서 냉각성이 우수한 유체이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 잠열이 높아 냉각 효율성을 극대화할 수 있는 물일 수 있다.
본 발명은 또한, 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 가로방향(측면방향)으로 배열되어 있고 상기 가로방향 배열의 전지셀들에 대해 세로방향(두께방향)으로 하나 또는 그 이상의 전지셀들이 배열되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 상기 세로방향 배열의 전지셀들 사이에 앞서 설명한 바와 같은 냉각부재가 개재되어 있는 전지모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 전지모듈은, 상기 냉각부재의 냉각핀과 냉매 도관에 의해 설계 신뢰성 및 냉각 효율을 크게 향상시키며, 보다 콤팩트한 전지모듈을 구성할 수 있으므로, 매우 바람직하다.
하나의 바람직한 예에서, 가로방향 배열의 전지셀들은 프레임 부재에 내장된 상태로 배열되어 있으며, 상기 냉각부재에는 프레임에 결합하기 위한 하나 또는 그 이상의 만입형 결합부가 형성되어 있고, 상기 프레임에는 상기 만입형 결합부에 대응하는 돌출형 결합부가 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 냉각부재와 프레임 부재가 상기 만입형 결합부와 돌출형 결합부의 맞물림에 의해 기계적으로 결합될 수 있다.
상기 냉매 도관의 냉매 유입구와 냉매 배출구는, 바람직하게는, 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성될 수 있다. 따라서, 전지셀에서 가장 많은 열이 발생하는 부위 중의 하나인 전극단자의 냉각 효율을 극대화할 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 냉매 도관의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 구조적으로 전지셀의 전극리드와 서로 방해되지 않도록, 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있을 수도 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 전지모듈은 고출력 대용량의 달성을 위해 다수의 전지셀들을 포함함으로써, 충방전시 발생하는 고열이 안전성 측면에서 심각하게 대두되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치의 등의 전원에 바람직하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각부재는, 냉각핀에 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 형성된 냉매 도관을 결합함으로써, 전지모듈의 구성시 전지셀을 고정시키면서 누수의 문제점을 해결할 수 있고, 냉매에 대한 내식성이 냉각부재의 일부 구성요소만에 요구되므로 전반적인 제조비용이 저렴하다는 장점을 가진다.
또한, 냉매 도관이 둘 또는 그 이상의 전극조립체 접촉부들의 외주면에 대응하여 전극조립체 수납부의 외주면을 따라 위치함으로써, 보다 콤팩트한 구조의 전지모듈을 간소한 제조 공정에 의해 용이하게 제작할 수 있다.
도 1은 하나의 예시적인 냉각부재의 모식도이다;
도 2는 하나의 예시적인 판상형 전지셀의 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 모식도이다;
도 4는 도 3의 냉각부재의 분해도이다;
도 5는 도 3의 냉각부재의 평면도이다;
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉각부재의 평면도이다;
도 7은 냉각부재를 전지셀들 사이에 개재한 분해도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 전지모듈에 장착되는 하나의 예시적인 판상형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 판상형 전지셀(100)은, 두 개의 전극리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지케이스(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(130)는 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 전극조립체 수납부(140)에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 전극조립체 수납부(140)의 양측면(150b)과 상단부(150a) 및 하단부(150c)를 열융착에 의해 밀봉시킴으로써 실링부(150)를 형성하여 전지셀(100)이 만들어진다.
상단부(150a)와 하단부(150c)에는 전극리드(110, 120)가 돌출되어 있으므로 전극리드(110, 120)의 두께 및 전지케이스(130) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨 구조로 구성되어 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 냉각부재의 분해도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 5에는 도 3의 냉각부재의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 냉각부재(200)는 한 쌍의 금속 소재의 판상형 냉각핀(210); 및 전지셀(100)의 전극조립체 수납부의 외주면(150)에 위치하고, 냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조를 가진 냉매 도관(220);으로 구성되어 있다.
냉각핀(210)은 전지셀들(100) 사이에 개재된 상태에서 전지셀의 외면에 밀착되는 두 개의 전지셀 접촉부들(215)이 가로방향으로 연속적으로 형성되어 있는 구조로 이루어져 있다. 또한, 냉각핀(210)에는 전지셀 장착용 프레임(도시하지 않음)에 결합하기 위한 4 개의 만입형 결합부(250)가 전지셀 접촉부들(215) 사이에 형성되어 있어서, 전지셀에 냉각부재를 용이하게 장착할 수 있다.
또한, 냉매 도관(220)은 내식성의 소재로 이루어져 있어서, 냉매의 누수에 의한 손상을 최소화할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉각부재의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
냉각부재(200')의 냉매 도관(260)은 전지셀 접촉부(215)의 외주면 형상에 대응하여 'ㄹ'자 형상으로 절곡되어 냉각핀(210)에 삽입되어 있다. 따라서, 도 5의 구조와 비교할 때, 냉매 도관(260)이 전극조립체 수납부의 3면을 지나므로, 보다 높은 냉각 효율성을 발휘할 수 있다.
냉각부재의 기타 구성은 도 3의 구조와 동일하므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 7에는 냉각부재를 전지셀들 사이에 개재한 분해도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 7을 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 냉각부재(200)가 전지셀들(100) 사이에 장착되어 있다.
냉각부재(200)의 냉각핀(210)는 한 쌍의 금속 판재들(211, 212)을 용접(213)에 의해 상호 결합하여 만들어지고, 냉매 도관(220)은 전지셀 접촉부(215)의 외주면 형상에 대응하여 'ㄷ'자 형상으로 절곡되어 냉각핀(210)에 삽입되어 있으므로, 전지셀의 적층에 따른 냉매 도관(220)의 막힘 내지 손상을 방지할 수 있고, 전지셀의 개수 대비 냉매 유입구 및 냉매 배출구의 수가 줄어들어, 결과적으로 냉각부재의 조립 공정성을 향상시킬 수 있다.
도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 8을 도 3 및 도 7과 함께 참조하면, 전지모듈(300)은, 다수의 전지셀들(100)과, 이러한 전지셀들(100)이 그것의 전극조립체 수납부들(140)이 상호 인접하도록 수직방향으로 배열되어 있는 다수의 모듈 케이스들(310), 및 전지셀들(100) 사이의 계면에 개재되어 있는 다수의 냉각부재들(200)로 구성되어 있다.
전지셀들(100) 사이에 개재되어 있는 각각의 냉각부재(200)의 냉매 유입구(230)와 냉매 배출구(240)가 동일한 방향으로 향상되도록 장착되어 있어서, 냉매의 유입 및 배출을 위한 배관 설계가 용이하여, 전지모듈의 부피를 전체적으로 최소화할 수 있다.
또한, 전지셀들(100)은 프래임 부재(도시하지 않음)에 내장된 상태로 배열되어 있고, 냉각부재(200)의 상기 만입형 결합부(250)에 대응하는 돌출형 결합부(도시하지 않음)가 형성되어 있어서, 냉각부재(200)와 프레임 부재(도시하지 않음)가 기계적으로 결합될 수 있다.
따라서, 냉매 도관(220)을 통해 냉매는 전지셀들(100)의 계면에 장착되어 있는 냉각핀(210)으로 전도된 열을 효과적으로 제거함으로써 결과적으로 각각의 전지셀들(100)을 냉각시키므로 높은 냉각 효율성을 제공할 뿐만 아니라, 이러한 우수한 냉각 효율성에도 불구하고 콤팩트한 구조의 전지모듈(300)을 구성할 수 있다.
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.

Claims (22)

  1. 전지셀들 사이에 장착되어 충방전시 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서,
    전지셀들 사이에 개재된 상태에서 전지셀의 외면에 밀착되는 둘 또는 그 이상의 전지셀 접촉부들이 가로방향(측면방향)에서 연속적으로 형성되어 있는 판상형의 냉각핀; 및
    냉매가 내부에서 유동되는 중공 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각핀에 열적으로 접촉되어 있으며, 냉각핀이 전지셀들 사이에 개재될 때, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부들의 외측에 위치하는 냉매 도관;
    을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 이차전지인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각핀은 열도전성 판재인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각핀은 금속 판재인 것을 특징으로 하는 냉각부.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉각핀은 한 쌍의 금속 판재들을 상호 결합한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 도관은 내식성의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 도관은 적어도 일부가 전지셀 접촉부의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부들이 평면상 사각형 형상일 때, 상기 냉매 도관은 평면상으로 전지셀 접속부들의 외주면에 대응하여 'ㄷ'자 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 전지셀의 전극조립체 수납부들이 평면상 사각형 형상일 때, 상기 냉매 도관은 평면상으로 상기 전지셀 접속부들 사이를 가로지르는 'ㄹ'자 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 냉매 도관은 전극조립체 수납부의 외주면에 밀착되는 구조로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 냉매 도관의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 냉각핀의 일측면에 나란히 형성되어 있거나 냉각핀을 중심으로 대향측에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 도관은 냉각핀에 대해 블레이징 처리에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각핀은 한 쌍의 금속 판재들을 상호 결합한 구조로 이루어져 있고, 상기 냉매 도관은 상기 금속 판재들 사이에 개재된 상태에서 냉각핀에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각핀에는 전지모듈용 케이스 또는 전지셀 장착용 프레임에 결합하기 위한 하나 또는 그 이상의 만입형 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 만입형 결합부는 전지셀 접촉부들 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 물인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
  18. 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 가로방향(측면방향)으로 배열되어 있고 상기 가로방향 배열의 전지셀들에 대해 세로방향(두께방향)으로 하나 또는 그 이상의 전지셀들이 배열되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 상기 세로방향 배열의 전지셀들 사이에 제 1 항에 따른 냉각부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 가로방향 배열의 전지셀들은 프레임 부재에 내장된 상태로 배열되어 있으며, 상기 냉각부재에는 프레임에 결합하기 위한 하나 또는 그 이상의 만입형 결합부가 형성되어 있고, 상기 프레임에는 상기 만입형 결합부에 대응하는 돌출형 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 냉각부재의 냉매 도관의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 냉각부재의 냉매 도관의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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