KR20140044423A - Battery module of high cooling efficiency - Google Patents

Battery module of high cooling efficiency Download PDF

Info

Publication number
KR20140044423A
KR20140044423A KR1020120110041A KR20120110041A KR20140044423A KR 20140044423 A KR20140044423 A KR 20140044423A KR 1020120110041 A KR1020120110041 A KR 1020120110041A KR 20120110041 A KR20120110041 A KR 20120110041A KR 20140044423 A KR20140044423 A KR 20140044423A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery module
conductive member
module according
cooling pipe
Prior art date
Application number
KR1020120110041A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101554877B1 (en
Inventor
오경진
이범현
강정수
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020120110041A priority Critical patent/KR101554877B1/en
Publication of KR20140044423A publication Critical patent/KR20140044423A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101554877B1 publication Critical patent/KR101554877B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • 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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627—Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • 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
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

The present invention relates to a battery module having high cooling efficiency and, more particularly, to a battery module comprising: battery cells stacked on top of each other and capable of being charged and discharged; a heat-conductive member coming in contact with one surface of at least one battery cell among the battery cells; a cooling pipe having a hollow structure to make refrigerant flow and thermally coming in contact with the heat-conductive member in part; an insulating member enveloping the outer surface of the cooling pipe except for portions contacting with the heat-conductive member.

Description

높은 냉각 효율성의 전지모듈 {Battery Module Of High Cooling Efficiency}Battery Module Of High Cooling Efficiency

본 발명은 높은 냉각 효율성의 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 적층 배열되어 있는 충방전이 가능한 전지셀들, 상기 전지셀들 중 적어도 하나의 전지셀의 일면에 접하는 열전도 부재, 냉매가 유동하도록 중공 구조로 형성되어 있으며, 일부가 상기 열전도 부재와 열적으로 접촉되어 있는 냉각 파이프, 및 상기 열전도 부재와 접촉되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위에서 냉각 파이프의 외면을 감싸고 있는 단열 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module of high cooling efficiency, and more particularly, to the charge-dischargeable battery cells are arranged in a stack, a heat conductive member in contact with one surface of at least one of the battery cells, the refrigerant flows It is formed in a hollow structure so as to include a cooling pipe which is in thermal contact with the heat conducting member, and a heat insulating member surrounding the outer surface of the cooling pipe in the remaining portion except the portion in contact with the heat conducting member. The present invention relates to a battery module.

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) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. The secondary battery is also attracting attention as a power source for an electric vehicle (EV) and a hybrid electric vehicle (HEV), which are proposed as solutions for the air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels .

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 전지모듈이 사용된다.In a small mobile device, one or a few battery cells are used per device, while a large and medium-sized device such as an automobile uses a battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected to each other due to the necessity of a high output large capacity.

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.Since the battery module is preferably manufactured in a small size and a weight as much as possible, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, and the like, which can be charged with a high degree of integration and have a small weight to capacity ratio, are mainly used as battery cells of a middle- or large-sized battery module. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.

전지모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 방식 또는 직렬 및 병렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.In order for the battery module to provide the output and capacity required in a predetermined apparatus or device, a plurality of battery cells must be electrically connected in series or in series and in parallel, and must be able to maintain a stable structure against external force.

또한, 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는 바, 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발의 위험성도 존재한다.In addition, since the battery cells constituting the battery module is composed of a secondary battery 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. If not effectively removed, thermal buildup occurs and consequently accelerates the deterioration of the unit cell, and in some cases there is also a risk of fire or explosion.

따라서, 전지모듈에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하며, 기존의 전지모듈 냉각 시스템으로 공냉식 또는 수냉식 냉각 구조가 사용되었다.Accordingly, the battery module requires a cooling system for cooling the battery cells embedded therein, and an air cooling or water cooling cooling structure is used as a conventional battery module cooling system.

이러한 냉각 구조의 예로, 냉매가 유동하는 냉각 파이프를 전지모듈에 포함시키는 구조를 들 수 있다. 즉, 전지셀에서 발생하는 열이 냉각 파이프에 의해 냉각되도록 전지셀들의 외면에 냉각 파이프를 위치시키거나 또는 전지셀들 사이에 열전도성이 높은 부재를 개재하고 이러한 부재를 냉각 파이프에 열적으로 접촉시켜 냉각을 수행하는 구조가 사용되고 있다.An example of such a cooling structure may include a structure in which a cooling pipe through which a refrigerant flows is included in a battery module. That is, by placing a cooling pipe on the outer surface of the battery cells so that the heat generated in the battery cells are cooled by the cooling pipe or by thermally contacting the members with the cooling pipe through a member having a high thermal conductivity between the battery cells. A structure for performing cooling is used.

그러나, 전지모듈의 내부 발열, 특히 전지셀의 발열에 의해 전지모듈주변부가 가열되면, 냉각 파이프의 냉매가 냉각해야 할 전지셀을 지나가기 전에 미리 가열되고, 전지셀들 부위에 도달하였을 때 냉매의 온도가 이미 상승되어 있어서 전지셀들의 냉각이 효율적으로 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.However, when the surroundings of the battery module are heated by the internal heat generation of the battery module, in particular, the heat of the battery cell, the refrigerant in the cooling pipe is preheated before passing the battery cell to be cooled, and when the battery cells reach the site of the refrigerant, Since the temperature has already risen, there is a problem that the cooling of the battery cells is not efficient.

따라서, 상기의 문제점들을 해결하면서 보다 냉각 효율성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, there is a very high need for a battery module having better cooling efficiency while solving the above problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 종래의 냉각 구조의 문제점, 즉 냉매가 냉각을 수행해야 할 부위에 도달하기 전에 이미 온도가 상승되어 전지셀의 냉각 효과가 감소하는 문제점을 해결하여 전지셀들의 냉각 효율성을 향상시킬 수 있는 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to solve the problem of the conventional cooling structure, that is, the temperature is raised before the refrigerant reaches the portion to be cooled, the problem that the cooling effect of the battery cell is reduced, thereby cooling the battery cells It is to provide a battery module having a structure that can improve the efficiency.

본 발명의 또 다른 목적은 콤팩트 하면서도 냉각 효율성이 우수한 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a battery module having a compact structure and excellent cooling efficiency.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,According to an aspect of the present invention,

적층 배열되어 있는 충방전이 가능한 전지셀들;Battery cells capable of charging and discharging are stacked;

상기 전지셀들 중 적어도 하나의 전지셀의 일면에 접하는 열전도 부재;A thermally conductive member in contact with one surface of at least one of the battery cells;

냉매가 유동하도록 중공 구조로 형성되어 있으며, 일부가 상기 열전도 부재와 열적으로 접촉되어 있는 냉각 파이프; 및A cooling pipe formed in a hollow structure such that a coolant flows, and part of which is in thermal contact with the heat conductive member; And

상기 열전도 부재와 접촉되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위에서 냉각 파이프의 외면을 감싸고 있는 단열 부재;An insulation member surrounding the outer surface of the cooling pipe at a portion other than the portion in contact with the heat conductive member;

를 포함하는 것으로 구성되어 있다.As shown in FIG.

즉, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀들에서 발생하는 열이 열전도 부재를 통해 냉각 파이프로 전도되어 냉각을 수행하며, 상기 열전도 부재와 냉각 파이프가 접촉되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위는 단열 부재에 의해 외부와의 열전도를 차단하는 구조를 포함하고 있다.That is, in the battery module according to the present invention, the heat generated from the battery cells is conducted to the cooling pipe through the heat conducting member to perform cooling, and the remaining portions except for the portion where the heat conducting member and the cooling pipe are in contact with each other are insulated from each other. It includes a structure that blocks heat conduction with the outside.

따라서, 상기 냉각 파이프의 냉매가 열전도 부재와 접촉되어 있는 부위를 통과하기 전에 가열되는 현상을 방지함으로써 전지셀의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the cooling efficiency of the battery cell can be improved by preventing the refrigerant of the cooling pipe from being heated before passing through the portion in contact with the heat conductive member.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 판상형 전지셀로 이루어지며, 상기 판상형 전지셀은 양극 및 음극 단자들이 전지셀의 본체 일측에 돌출되어 있는 구조, 또는 하나의 전극단자가 전지셀의 본체 일측으로 돌출되어 있고 다른 하나의 전극단자가 그것에 대향하는 반대측에 돌출된 구조로도 이루어질 수 있다.In one specific example, the battery cell is made of a plate-shaped battery cell to provide a high stacking rate in a limited space, the plate-shaped battery cell has a structure in which the positive and negative terminals protrude on one side of the body of the battery cell, or One electrode terminal may protrude to one side of the main body of the battery cell, and the other electrode terminal may have a structure protruding on the opposite side opposite thereto.

이 경우, 상기 열전도 부재는 상기 판상형 전지셀들 사이에 개재되는 구조일 수 있으며, 상기 전지셀들에서 발생하는 열이 상기 열전도 부재로 효과적으로 전도될 수 있도록 판상형 전지셀들이 대면하는 면에 대응하는 크기를 가지는 판상형 구조로 형성될 수 있다. In this case, the thermally conductive member may have a structure interposed between the plate-shaped battery cells, and a size corresponding to a surface facing the plate-shaped battery cells so that heat generated from the battery cells can be effectively conducted to the thermally conductive member. It may be formed in a plate-like structure having a.

이러한 열전도 부재는, 상기 전지셀들이 대면하는 면의 크기에서 크게 벗어나지 않는 면의 크기로 형성될 수 있다. 즉, 열전도 부재의 크기가 전지셀들의 대면하는 면의 크기보다 너무 크면 전체적인 전지모듈의 부피가 증가하므로 바람직하지 않고, 반대로 열전도 부재의 크기가 전지셀들의 대면하는 크기보다 너무 작으면 전지셀들에서 발생하는 열이 열전도 부재에 효율적으로 전달되지 않는 문제점이 발생한다. 따라서, 바람직하게는 상기 열전도 부재는 상기 전지셀들이 대면하는 면의 크기를 기준으로 90 내지 120%의 크기로 형성될 수 있다.The thermally conductive member may be formed in a size of a surface which does not deviate significantly from the size of the surface of the battery cells facing each other. That is, if the size of the heat conductive member is too large than the size of the facing surface of the battery cells is not preferable because the volume of the overall battery module is increased, on the contrary, if the size of the heat conductive member is too small than the facing size of the battery cells in the battery cells There arises a problem that the generated heat is not efficiently transferred to the heat conductive member. Therefore, preferably, the thermally conductive member may be formed to a size of 90 to 120% based on the size of the surface facing the battery cells.

상기 열전도 부재는 열전도성을 가지는 부재라면 그것의 구조가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 금속 소재로 이루어진 판상형의 부재일 수 있다. 상기 금속 소재는 금속 중에서도 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플라스틱과 같은 모재의 표면에 열전도성 소재가 코팅 또는 도금되어 있는 부재일 수도 있다.The thermally conductive member is not particularly limited as long as it is a member having thermal conductivity. For example, the thermally conductive member may be a plate-shaped member made of a metal material. The metal material may be aluminum or aluminum alloy having high thermal conductivity and light weight among metals, but is not limited thereto. For example, the member may be a member having a thermally conductive material coated or plated on the surface of a base material such as plastic.

상기 냉각 파이프는 상기 열전도 부재에 의해 지지되어 고정되는 구조로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 상기 냉각 파이프는 열전도 부재를 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조는 냉각 파이프와 열전도 부재의 접촉면을 증가시켜 열전도 부재와 냉각 파이프간의 열전도 효율성을 향상시킨다.The cooling pipe may be formed in a structure that is supported and fixed by the heat conductive member. For example, the cooling pipe may be formed in a structure that penetrates the heat conductive member. This structure increases the contact surface of the cooling pipe and the heat conducting member, thereby improving the heat conduction efficiency between the heat conducting member and the cooling pipe.

또한, 상기 냉각 파이프는 높은 열전도 효율을 위하여 금속 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the cooling pipe is preferably made of a metal material for high thermal conductivity efficiency.

한편, 본 발명에 따른 전지모듈은 냉각 효율을 향상시키기 위하여 상기 냉각 파이프와 연결되어 냉매를 유동시키는 펌프가 추가로 포함될 수 있다. 이 때, 상기 냉매는 바람직하게 물 또는 공기일 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다.On the other hand, the battery module according to the present invention may further include a pump connected to the cooling pipe to flow the refrigerant to improve the cooling efficiency. At this time, the refrigerant may preferably be water or air, but is not limited thereto.

또한, 상기 열전도 부재 및/또는 냉각 파이프는 전지모듈의 구조에 따라서 복수 개로 형성될 수도 있다. 구체적으로, 전지셀들의 적층 구조에 따라 냉각 효율성을 향상시키기 위하여 전지셀들 사이에 각각 열전도 부재가 개재되는 구조일 수 있으며, 이에 따라 상기 열전도 부재에서 열이 전도되는 상기 냉각 파이프도 복수 개로 구성될 수 있다.In addition, the thermal conductive member and / or the cooling pipe may be formed in plural numbers according to the structure of the battery module. Specifically, the heat conducting member may be interposed between the battery cells in order to improve the cooling efficiency according to the stacked structure of the battery cells. Accordingly, a plurality of cooling pipes in which heat is conducted in the heat conducting member may be formed. Can be.

상기 전지셀은, 예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀일 수 있다.The battery cell may be, for example, a pouch-shaped battery cell having a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.

구체적으로는, 상기 판상형 전지셀은 양극, 분리막, 음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 파우치형 전지셀로서, 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 전지셀은 일반적으로 파우치형의 전지케이스로 이루어져 있으며, 상기 전지케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층; 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층; 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다.Specifically, the plate-shaped battery cell is a pouch-type battery cell in which an electrode assembly having a positive electrode, a separator, and a negative electrode structure is sealed inside the battery case together with an electrolyte. The plate-shaped battery cell has a plate-shaped shape having a substantially rectangular parallelepiped structure having a thin thickness to width. . Such a pouch-shaped battery cell is generally composed of a battery case of a pouch type, and the battery case is composed of an outer coating layer made of a polymer resin having excellent durability; A barrier layer made of a metal material exhibiting barrier properties against moisture, air, and the like; And an inner sealant layer composed of a polymer resin that can be thermally fused, are laminated in this order.

상기 파우치형 전지셀에서 케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 케이스 외주면의 상하부 접촉부위를 열융착하여 밀봉하는 구조 등을 들 수 있다. 상기와 같은 구조의 파우치형 전지셀은 본 출원인의 PCT 국제출원 제PCT/KR2004/003312호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.The case of the pouch-type battery cell may have a variety of structures. For example, the case may be a two-unit member, which houses the electrode assembly in the housing portion formed on the upper and / or lower inner surface, And a structure for sealing by heat fusion. A pouch-shaped battery cell having such a structure is disclosed in PCT International Application No. PCT / KR2004 / 003312 of the present applicant, which application is incorporated herein by reference.

상기 전지셀은 전지모듈 및 전지팩의 구성시 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 이차전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬 이차전지일 수 있다.The battery cell is not particularly limited as long as it is a secondary battery capable of providing high voltage and high current when the battery module and the battery pack are configured. For example, the battery cell may be a lithium secondary battery having a large amount of energy storage per volume.

상기 전지팩은 구조적 안정성 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장 장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The battery pack may be preferably used as a power source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, power storage devices, etc. in consideration of structural stability, but the scope of application is not limited thereto.

따라서, 본 발명은 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 구체적으로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치일 수 있다.Accordingly, the present invention provides a device including the battery pack as a power source, and the device may specifically be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당 업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 열전도 부재와 냉각 파이프가 접촉되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위가 단열 부재에 의해 외부와의 열전도가 차단되어 있는 구조를 포함함으로써, 냉각 파이프의 냉매가 열전도 부재와 접촉되어 있는 부위를 통과하기 전에 이미 가열되는 현상을 방지하여 전지셀의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어져 있다.As described above, the battery module according to the present invention includes a structure in which the heat conduction to the outside is blocked by the heat insulating member except for the portion where the heat conductive member and the cooling pipe are in contact, whereby the refrigerant in the cooling pipe It is made of a structure that can improve the cooling efficiency of the battery cell by preventing the phenomenon that is already heated before passing through the portion that is in contact with the heat conductive member.

또한, 전도 방식의 열전도 부재와 냉각 파이프의 조합에 의해 콤팩트 하면서도 냉각 효율성이 높은 전지팩의 구조를 제공한다.In addition, the combination of the conductive heat conducting member and the cooling pipe provides a compact and highly efficient battery pack structure.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈에 포함되는 전지셀들의 냉각 구조에 관한 모식도이다;
도 2는 도 1의 정면을 나타내는 모식도이다;
도 3은 열전도 부재의 단면에 냉각 파이프가 위치한 구조를 나타내는 모식도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈에 포함되는 전지셀들의 냉각 구조에 관한 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈에 포함되는 전지셀들의 냉각 구조에 관한 모식도이다.1 is a schematic diagram of a cooling structure of battery cells included in a battery module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic diagram showing the front of FIG. 1; FIG.
3 is a schematic diagram showing a structure in which a cooling pipe is located at a cross section of a heat conductive member;
4 is a schematic diagram of a cooling structure of battery cells included in a battery module according to another embodiment of the present invention;
5 is a schematic view of the cooling structure of the battery cells included in the battery module according to another embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 전지모듈의 구조 중에서 전지셀 냉각 구조를 모식적으로 도시하였다.In the present specification, a battery cell cooling structure is schematically illustrated among the structures of the battery module for convenience of description.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈에 포함되는 전지셀들의 냉각 구조에 관한 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic diagram of a cooling structure of battery cells included in a battery module according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전지모듈(100)은 전지셀들(112, 114), 전지셀들(112, 114) 사이에 개재된 열전도 부재(120), 및 열전도 부재(120)와 열적으로 접촉되어 있는 냉각 파이프(130)를 포함하고 있고, 냉각 파이프(130)에서 열전도 부재(120)와 접촉되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위는 단열 부재(140)로 의해 감싼 구조로 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, the battery module 100 is in thermal contact with the battery cells 112 and 114, the thermal conductive member 120 interposed between the battery cells 112 and 114, and the thermal conductive member 120. The cooling pipe 130 is included, and the remaining portions of the cooling pipe 130 except for the portion in contact with the heat conductive member 120 are formed by the insulation member 140.

즉, 전지셀들(112, 114)에서 발생하는 열이 열전도 부재(120)를 통해 냉각 파이프(130)로 전도되어 냉각 파이프(130) 내에서 유동하는 냉매에 의해 냉각이 수행되며, 단열 부재(140)로 냉각 파이프(130)의 일부를 감싼 구조에 의해 열전도 부재(120)와 접촉되어 있지 않은 부위에서 외부와의 열전도가 차단되는 구조로 이루어져 있다.That is, the heat generated from the battery cells 112 and 114 is conducted to the cooling pipe 130 through the heat conducting member 120, and cooling is performed by the refrigerant flowing in the cooling pipe 130. 140 is a structure in which a part of the cooling pipe 130 is wrapped to block heat conduction with the outside at a portion that is not in contact with the heat conducting member 120.

전지셀들(112, 114)은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공하는 판상형의 구조로 이루어져 있고, 열전도 부재(120)는 전지셀들(112, 114) 사이에 개재되어 있다. 이러한 열전도 부재(120)는 전지셀들에서 발생하는 열이 효과적으로 전도될 수 있도록 전지셀들(112, 114)이 대면하는 면에 대응하는 크기를 가지는 판상형 구조로 형성되어 있다.The battery cells 112 and 114 have a plate-like structure that provides a high lamination rate in a limited space, and the heat conductive member 120 is interposed between the battery cells 112 and 114. The heat conductive member 120 is formed in a plate-shaped structure having a size corresponding to the surface facing the battery cells 112 and 114 so that heat generated from the battery cells can be effectively conducted.

냉매가 유동하는 냉각 파이프(130)는 열전도 부재(120)에 의해 지지되어 고정되며, 전지셀들(112, 114)로부터 열이 전도된 열전도 부재(120)를 냉각시킬 수 있도록 열전도 부재(120)와 접촉되어 있다.The cooling pipe 130 in which the refrigerant flows is supported and fixed by the heat conductive member 120, and the heat conductive member 120 may cool the heat conductive member 120 in which heat is conducted from the battery cells 112 and 114. In contact with

도 2에는 도 1의 정면을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 열전도 부재의 단면에 냉각 파이프가 위치한 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic diagram showing the front of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a structure in which a cooling pipe is located at a cross section of the heat conductive member.

도 2 및 도 3을 도 1과 함께 참조하면, 냉각 파이프(130)는 열전도 부재(120)와의 접촉면이 증가되도록 열전도 부재(120)를 관통하는 구조로 접촉되어 있다. 또한, 냉각 파이프(130)의 열전도 부재(120)와 접촉된 부위를 제외한 나머지 부위는 단열 부재(140)에 의해 감싸진 구조를 이루고 있다.2 and 3 together with FIG. 1, the cooling pipe 130 is in contact with the structure penetrating the heat conductive member 120 to increase the contact surface with the heat conductive member 120. In addition, the remaining portions of the cooling pipe 130 except for the portion in contact with the heat conductive member 120 form a structure surrounded by the heat insulating member 140.

한편, 냉각 효율을 향상시키기 위하여 냉각 파이프(130)와 연결되어 냉매를 유동시키는 펌프(도시하지 않음)가 추가로 포함될 수 있으며, 이 때 냉각 파이프(130)는 열전도 부재(120)와 접촉되는 부위와 펌프 사이의 구간에서 단열 부재(140)에 의해 외부와의 열전도가 차단되는 구조로 이루어질 수 있다.On the other hand, in order to improve the cooling efficiency may be further included a pump (not shown) connected to the cooling pipe 130 to flow the refrigerant, wherein the cooling pipe 130 is in contact with the heat conductive member 120 In the section between the pump and the heat insulating member 140 may be made of a structure that the heat conduction to the outside is blocked.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈에 포함되는 전지셀들의 냉각 구조에 관한 모식도들이 도시되어 있다.4 and 5 are schematic views of the cooling structure of the battery cells included in the battery module according to another embodiment of the present invention.

먼저 도 4를 참조하면, 다수의 전지셀들(116, 117, 118)이 적층되어 있는 구조에서 전지셀들(116, 117, 118) 사이에 각각 열전도 부재(122, 124)가 개재되어 있고, 각각의 열전도 부재(122, 124)에 냉각 파이프(132, 134)가 관통된 구조로 접촉되어 있다. 또한, 도 5를 참조하면, 전지셀들(112, 114) 사이에 개재된 열전도 부재(126)에 2 개의 냉각 파이프들(136, 138)이 관통된 구조로 접촉되어 있다.First, referring to FIG. 4, in the structure in which a plurality of battery cells 116, 117, and 118 are stacked, thermally conductive members 122 and 124 are interposed between the battery cells 116, 117 and 118, respectively. Each of the heat conductive members 122 and 124 is in contact with the cooling pipes 132 and 134 in a penetrating structure. In addition, referring to FIG. 5, two cooling pipes 136 and 138 are in contact with the heat conductive member 126 interposed between the battery cells 112 and 114.

즉, 적층된 전지셀의 개수가 많거나, 또는 발열량이 높은 전지셀의 경우 복수 개의 열전도 부재들(122, 124) 또는 냉각 파이프들(136, 138)을 사용하여 냉각을 수행하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈은 복수 개의 열전도 부재들(122, 124) 및/또는 냉각 파이프들(136, 138)이 포함될 수 있으며, 전지모듈에서 전지셀의 적층 개수, 적층 구조, 발열량 등을 고려하여, 특별히 한정되지 않고 다양한 개수의 열전도 부재들 또는 냉각 파이프들이 포함될 수 있다.
That is, a battery cell that has a large number of stacked battery cells or a high heat generation amount is configured to perform cooling by using a plurality of heat conductive members 122 and 124 or cooling pipes 136 and 138. . Thus, as shown in FIGS. 4 and 5, the battery module according to another embodiment of the present invention may include a plurality of heat conductive members 122 and 124 and / or cooling pipes 136 and 138. In the battery module, the number of heat conducting members or cooling pipes may be included without particular limitation, in consideration of the number of stacks of battery cells, the stacking structure, the amount of heat generated, and the like.

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (15)

적층 배열되어 있는 충방전이 가능한 전지셀들;
상기 전지셀들 중 적어도 하나의 전지셀의 일면에 접하는 열전도 부재;
냉매가 유동하도록 중공 구조로 형성되어 있으며, 일부가 상기 열전도 부재와 열적으로 접촉되어 있는 냉각 파이프; 및
상기 열전도 부재와 접촉되어 있는 부위를 제외한 나머지 부위에서 냉각 파이프의 외면을 감싸고 있는 단열 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.Battery cells capable of charging and discharging are stacked;
A thermally conductive member in contact with one surface of at least one of the battery cells;
A cooling pipe formed in a hollow structure such that a coolant flows, and part of which is in thermal contact with the heat conductive member; And
An insulation member surrounding the outer surface of the cooling pipe at a portion other than the portion in contact with the heat conductive member;
The battery module comprising: 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들은 판상형 전지셀들이고, 일면 또는 양면에서 전지셀들이 대면하도록 적층 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the battery cells are plate-shaped battery cells, and are arranged in a stack so that the battery cells face each other. 제 2 항에 있어서, 상기 열전도 부재는 상기 전지셀들이 대면하는 면에 대응하는 크기를 가진 판상형 구조로 이루어져 있고, 상기 전지셀들 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module of claim 2, wherein the heat conductive member has a plate-like structure having a size corresponding to a surface of the battery cells facing each other, and is interposed between the battery cells. 제 3 항에 있어서, 상기 열전도 부재는 상기 전지셀들이 대면하는 면의 크기를 기준으로 90 내지 120%의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 3, wherein the heat conductive member is formed in a size of 90 to 120% based on the size of the surface of the battery cells facing each other. 제 1 항에 있어서, 상기 열전도 부재는 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the heat conductive member is made of a metal material. 제 5 항에 있어서, 상기 금속 소재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 5, wherein the metal material is aluminum or an aluminum alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 파이프가 열전도 부재를 관통하는 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the cooling pipe is formed to penetrate the heat conductive member. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 파이프는 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the cooling pipe is made of a metal material. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 파이프와 연결되어 냉매를 유동시키는 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, further comprising a pump connected to the cooling pipe to flow a refrigerant. 제 1 항에 있어서, 상기 열전도 부재 및/또는 상기 냉각 파이프는 둘 또는 그 이상의 개수인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the heat conductive member and / or the cooling pipe are two or more in number. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 내장하고, 케이스의 외주면을 밀봉하여 제조되는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the battery cell is a pouch type battery cell manufactured by embedding an electrode assembly in a case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and sealing an outer circumferential surface of the case. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the battery cell is a lithium secondary battery. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 단위모듈로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising a battery module according to any one of claims 1 to 12 as a unit module. 제 13 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 디바이스.Device comprising the battery pack according to claim 13. 제 14 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.15. The device of claim 14, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.
KR1020120110041A 2012-10-04 2012-10-04 Battery Module Of High Cooling Efficiency KR101554877B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120110041A KR101554877B1 (en) 2012-10-04 2012-10-04 Battery Module Of High Cooling Efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120110041A KR101554877B1 (en) 2012-10-04 2012-10-04 Battery Module Of High Cooling Efficiency

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140044423A true KR20140044423A (en) 2014-04-15
KR101554877B1 KR101554877B1 (en) 2015-09-22

Family

ID=50652381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120110041A KR101554877B1 (en) 2012-10-04 2012-10-04 Battery Module Of High Cooling Efficiency

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101554877B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110518305A (en) * 2018-05-22 2019-11-29 银隆新能源股份有限公司 Power supply device with heat sinking function
KR20200128411A (en) * 2018-02-26 2020-11-12 스테이트 그리드 코퍼레이션 오브 차이나 Safety protection and control method and device of battery energy storage module

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102169373B1 (en) * 2017-01-19 2020-10-23 주식회사 엘지화학 Battery Case Comprising Clad-typed Metal Layer and Battery Cell Comprising the Same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5137480B2 (en) 2007-06-29 2013-02-06 三洋電機株式会社 Power supply for vehicle
JP5147373B2 (en) 2007-11-29 2013-02-20 三洋電機株式会社 Battery system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200128411A (en) * 2018-02-26 2020-11-12 스테이트 그리드 코퍼레이션 오브 차이나 Safety protection and control method and device of battery energy storage module
CN110518305A (en) * 2018-05-22 2019-11-29 银隆新能源股份有限公司 Power supply device with heat sinking function

Also Published As

Publication number Publication date
KR101554877B1 (en) 2015-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101560217B1 (en) Battery Module of Improved Cooling Efficiency
KR101307992B1 (en) Battery module with cooling structure of high efficiency
US9865904B2 (en) Battery cell of improved cooling efficiency
KR101359905B1 (en) Cooling Member of Improved Assembly Efficiency and Battery Module Employed with the Same
KR102002350B1 (en) Battery Module Assembly
US10361469B2 (en) Battery module having water-cooled type cooling structure
KR101205180B1 (en) Cooling Member of Compact Structure and Excellent Stability and Battery Module Employed with the Same
US10944138B2 (en) Battery pack case having efficient cooling structure
KR101547814B1 (en) Battery Module Having Indirect Air-Cooling Structure
JP6780018B2 (en) Cooling array for energy storage
KR20130123901A (en) Battery module with excellent cooling efficiency and compact structure
KR101543477B1 (en) Battery module and lithium secondary battery pack comprising the same
KR20150131759A (en) Battery Module Having Thermoelectric Element
KR101731957B1 (en) Battery Module Having Improved Cooling Efficency
KR101262033B1 (en) Cooling Member Having Improved Reliability to Cooling Design and Battery Module Employed with the Same
KR101554877B1 (en) Battery Module Of High Cooling Efficiency
KR20140039349A (en) Secondary battery of improved cooling efficiency
KR20140144781A (en) Battery Module Having Cooling Pin with Coolant Flow Channel
KR101560556B1 (en) Battery Pack Containing Coolant of High Specific Heat, High Viscosity and Electric Insulation
KR101515114B1 (en) Battery Pack Using Perfluorinated Solution as Coolant
KR20140019951A (en) Battery module with bus-bar for changing position of output terminal
KR20140034351A (en) Battery module having pulse-type pin
KR20140015840A (en) Battery cell for secondary battery

Legal Events

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

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 5