KR20140053416A - 배터리 내 전지의 열폭주 전파 방지 - Google Patents

배터리 내 전지의 열폭주 전파 방지 Download PDF

Info

Publication number
KR20140053416A
KR20140053416A KR1020147009822A KR20147009822A KR20140053416A KR 20140053416 A KR20140053416 A KR 20140053416A KR 1020147009822 A KR1020147009822 A KR 1020147009822A KR 20147009822 A KR20147009822 A KR 20147009822A KR 20140053416 A KR20140053416 A KR 20140053416A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
cell
column bus
cells
column
Prior art date
Application number
KR1020147009822A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101518189B1 (ko
Inventor
토마스 피. 무니즈
Original Assignee
지.에어로 아이엔씨.
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 지.에어로 아이엔씨. filed Critical 지.에어로 아이엔씨.
Publication of KR20140053416A publication Critical patent/KR20140053416A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101518189B1 publication Critical patent/KR101518189B1/ko

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
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • 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
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • 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
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • 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
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the 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
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

열폭주 과정을 겪는 전지는 전지에서 높은 국소 온도를 특징으로 한다. 열 절연체는 고온이 인접 전지로 소산되어 인접 전지에서 열폭주가 촉발되는 것을 방지한다. 또한, 열폭주를 겪는 전지로부터 열을 유인하고, 고장난 전지 근처에 있는 전지에서 열폭주가 촉발되지 않도록 하는 방식으로 그 열을 다른 전지로 분포시키는 전도 경로를 형성하는 열 전도체를 제공한다. 고장난 전지로부터 열이 충분히 멀리 유인되면, 고장난 전지의 주변 전지는 충분히 낮은 온도를 유지하여 주변 전지가 열폭주 과정을 겪는 것을 방지한다.

Description

배터리 내 전지의 열폭주 전파 방지{PREVENTING CELL THERMAL RUNAWAY PROPAGATION WITHIN A BATTERY}
본 발명은 일반적으로 배터리에 관한 것이고, 구체적으로 배터리 내에서 열폭주 전파를 방지하는 것에 관한 것이다.
배터리의 전지(cell)는 열폭주라고 불리는 발열 과정의 형식으로 고장이 날 수 있다. 전지에서 열폭주 과정은 제조 결함, 전지의 잘못된 취급이나 오용, 또는 전지의 온도를 상승시키거나 외부 출처로부터 고온에 전지를 노출시키는 요인에 의해서 야기될 수 있다. 고온은 전지에서 반응 속도의 증가를 야기함으로써 전지의 온도를 더욱 증가시키고, 이로써 반응 속도는 더욱 증가하게 된다. 이런 폭주 과정의 결과, 배터리의 전지는 전지 주변 영역에 다량의 열을 방출한다.
복수개의 전지는 보통 보다 높은 전압에 도달하고, 배터리가 의도된 용도에 효과적이도록 충분한 에너지를 저장할 것이 요구된다. 배터리의 전지들은 주로 함께 매우 밀착하여 담겨지므로, 전지 어셈블리 일부의 하나의 전지에서 열폭주가 일어나면 그 고장난 전지의 고온이 인접 전지의 열폭주를 촉발할 수 있다. 이러한 과정은 인접 전지가 열을 방출하도록 하여 배터리에 있는 나머지 전지들 전체로 열폭주 과정이 전파되도록 할 수 있고, 이는 배터리의 단계적 고장 및 다량의 에너지의 방출을 야기한다.
본 발명의 일실시예는 배터리의 구성요소가 열폭주가 발생된 전지로부터 열을 멀리 분포시키는 것을 가능케 한다. 본 발명의 일실시예에서, 배터리는 열폭주가 발생된 전지로부터 열을 멀리 유인하는 열 전도체 및 다른 전지를 열 노출로부터 보호하는 열 절연부를 포함한다. 열 전도체와 열 절연체는 열폭주가 발생된 전지로부터 열을 유인하는 전도 경로(conduction path)를 형성하고, 열 전도체와 접촉하는 다른 전지들을 가로질러 열을 분포시킨다. 고장난 전지로부터 열을 유인함으로써 주변 전지의 온도는 주변 전지가 열폭주 과정을 겪는 것을 방지할 만큼 충분히 낮게 유지된다.
열폭주가 발생된 전지로부터 열을 멀리 유인하는 전도 경로의 구성은 다양할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 2개의 열 버스가 사용되고, 버스는 하나씩 전지 조립체의 각 측면에 위치된다. 조립체에서 각 전지는 이웃 전지와 결합된 버스의 반대편 버스와 직접 접촉하는데, 즉 인접 전지들은 교대로 있는 버스와 직접 접촉한다. 전지들의 사이와 주변 영역은 절연 재료를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 절연체가 각 전지를 둘러싸고, 단일 열 버스가 폭주 전지로부터 열을 멀리 전도해서 그 열을 나머지 전지들 각각을 가로질러 분배시킨다. 이러한 구성은 고장난 전지로부터 열 버스로 그리고 열 버스로부터 고장난 전지의 주변 전지로의 열 전도 속도를 늦춘다.
도 1은 열폭주 과정 동안 고장난 전지로부터 열을 소산시키도록 구성된 배터리를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 제1 구성에서 열폭주 과정 동안 고장난 전지로부터 열을 소산시키기 위한 열 전도체 및 절연체의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 제2 구성에서 열폭주 과정 동안 고장난 전지로부터 열을 소산시키기 위한 열 전도체 및 절연체의 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 열폭주가 발생된 제1 전지와 그것의 이웃 전지들 중에서 시간에 따른 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도면들은 단지 예시의 목적을 위해서만 본 발명의 다양일실시예를 묘사한다. 당업자는 여기 도시된 구조 및 방법의 대안적인 실시예들이 여기 설명된 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 채용될 수 있다는 것을 이후의 논의로부터 쉽게 인정할 것이다.
배터리는 하나 이상의 전기화학적 전지를 수용하는 전지 조립체를 포함한다. 각 전지는 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 전환한다. 배터리는 고 전압 및/또는 큰 용량이 배터리에 의해서 출력될 수 있도록 둘 이상의 전지를 함께 연결하는 전기 접속부를 포함한다. 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하는 과정 동안 전지는 열을 발생시킬 수 있고, 충분히 많은 양의 열은 전지를 고장나게 하여 열폭주 과정을 촉발할 수 있다. 본 발명의 일실시예는 열폭주를 방지하기 위하여 배터리의 전지 조립체의 전지로부터 열을 멀리 소산시키는 메커니즘을 제공한다.
도 1은 열폭주 과정 동안 고장난 전지로부터 열을 소산시키고, 열폭주 과정의 전파를 방지하도록 구성된 배터리를 도시한다. 도시된 배터리(100)는 다수의 전지 조립체(102)를 포함하고, 각 전지 조립체는 다수의 전지(106), 전도체(108) 및 절연체(110)를 포함한다. 배터리(100)는 배터리에 연결된 하나 이상의 장치에 전기 신호를 출력하며, 이로써 배터리는 장치에 전력을 제공할 수 있다.
각 전지(106)는 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 전환한다. 전지(106)는 화학 에너지를 전기 에너지로 비가역적으로 변형하는 1차 전지이거나, 또는 재충전가능한 2차 전지일 수 있다. 전지 종류는 리튬, 리튬-이온, 리튬-황, 니켈-금속 수소화물, 니켈-카드뮴, 알칼리성 재료를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일실시예에서 전지(106)는 중합체 전해질을 포함하는 리튬-이온 전지이고, 다른 일실시예에서는 액체 전해질이 사용된다. 전지의 기계적 포장은 파우치, 금속 캔 또는 플라스틱이나 복합체 구조일 수 있다. 전지의 화학은 전기 에너지를 생성할 수 있는 어떤 조합을 포함할 수 있다. 각 전지는 또한 다양한 화학의 캐소드와 애노드를 포함하는 전극을 포함할 수 있다. 캐소드는 제한은 없으나 리튬 코발트-산화물, 리튬 니켈 망간 코발트, 리튬 철 포스페이트를 포함할 수 있다. 애노드 재료는 제한은 없으나 탄소, 규소 등을 포함할 수 있다.
열 전도체(108)는 열폭주 과정을 겪는 전지로부터 열을 멀리 전도하고, 전도체(108)와 접촉하는 나머지 전지들을 가로질러 열을 확산시킨다. 하기 더 상세히 설명된 대로, 열 전도체(108)는 채용된 구성에 기초하여 특정 전지(106)와 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다. 열 전도체(108)의 재료는 제한은 없으나 금속의 열 전도도, 금속의 용융점, 전지 화학의 특징, 전지 내 전극의 재료 특성, 중량, 제조 비용 및 제조 용이성을 포함하는 여러 요인들에 기초하여 선택될 수 있다. 열 전도체(108)는 열을 전도할 수 있는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 일실시예에서, 열 전도체(108)는 열폭주 과정 동안 발생될 여지가 있는 피크 온도보다 높은 용융점을 가진다. 예를 들어, 만일 열폭주를 겪는 전지의 예상된 최대 온도가 섭씨 160도라고 예상된다면 섭씨 160도보다 높은 용융점을 가진 전도체 재료가 사용될 수 있다. 일실시예에서, 열 전도체(108)는 상업적 등급 알루미늄 1100-O을 포함하며, 이것은 유연하며 내부식성이지만, 구조적 강도를 제공하지는 않는다. 다른 일실시예에서, 열 전도체(108) 재료는 제한은 없으나 흑연, 그래핀, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 구리, 알루미늄 합금 또는 은을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 열 전도체(108)는 각 전지 조립체(102)의 단부에서 끝나거나, 이와 달리, 다른 전지 조립체에 연결된 추가적 열 버스 또는 열 교환기와 연결된다.
일실시예에서, 2개 전지 사이에서 열 전도체(108)의 길이는 전지에서 열폭주를 촉발하는 온도에 따라서 결정된다. 예를 들어, 만일 전지에서 열폭주가 고온에서 촉발된다면 해당 전지에서 폭주가 촉발되기 전에 각 전지가 고온에 도달할 수 있으므로 2개 전지 사이의 열 전도체(108)의 길이는 더 짧을 수 있다. 반대로, 만일 전지가 저온에서 열폭주를 경험한다면 2개 전지 사이의 열 전도체(108)의 길이는 더 길 수 있다.
열 전도체(110)는 다른 전지에 의해서 발생된 열로부터 전지(106)를 절연한다. 전지 주변에서 열 전도체(110)의 구성은 하기 설명된 대로 다양할 수 있다. 추가로, 열 전도체(110)에 사용된 재료는 산화알루미늄 섬유와 같은 세라믹 섬유를 포함할 수 있다. 다른 일실시예에서, 실리카 에어로젤 재료 또는 섬유유리 직물이 배터리(100)에서 열 전도체(110)로서 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 제1 구성에서 열폭주 과정 동안 고장난 전지로부터 열을 소산시키기 위한 열 전도체 및 절연체의 구성을 도시한다. 도 2의 전지 조립체(200)는 전지(206a-206e), 2개의 열 전도체 버스(208a 및 208b) 및 열 절연체(210)를 포함한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 각 열 전도체 버스(208a, 208b)는 전지 조립체(200)에 수용된 교대하는 전지(206)와 접촉한다. 예를 들어, 전도체 버스(208a)는 전지(206b 및 206d)와 연결되고 접촉된다. 유사하게, 전도체 버스(208b)는 전지(206a, 206c 및 206e)와 연결되고 접촉된다. 전도체 버스(208)와 전지(206) 사이의 직접 접촉은 전도체 버스(208)가 열폭주를 경험하는 전지로부터 열을 더 빨리 전도하도록 한다. 각 버스(208a, 208b)와 교대하는 전지(206)의 연결은 폭주를 경험하는 전지와 바로 인접한 전지로부터 멀리에서 더 고온을 유지하는데 도움을 준다. 예를 들어, 만일 전지(206c)가 열폭주를 경험하고 있다면 열 버스(208b)는 전지(206c)뿐만 아니라 인접 전지(206b 및 206d)로부터 열을 멀리 전도한다.
도 2에 도시된 구성에서 열 전도체(210)는 각 전지(206)와 전도체 버스(208)를 절연한다. 절연체는 열폭주를 경험하는 전지에서 발생된 열이 인접 전지로 소산되는 것을 방지한다. 예를 들어, 만일 전지(206a)가 열폭주를 경험하고 있다면 전도체(210)는 열이 전지(206b)로 소산되는 것을 방지한다. 절연체(210)는 이와 같이 전지(206a)에서 발생된 열의 더 많은 부분이 전도체 버스(208b)에 의해서 제공된 전도 경로를 따라 소산되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 제2 구성에서 열폭주 과정 동안 고장난 전지로부터 열을 소산시키는 열 전도체 및 절연체의 구성을 도시한다. 도 3의 전지 조립체(300)는 전지(306a-306e), 1개의 열 전도체 버스(308) 및 열 절연체(310)를 포함한다.
이런 도시된 구성에서, 열 전도체 버스(308)는 전지 조립체(300)에 수용된 전지(306)와 직접 접촉하지 않는다. 열 절연체(310)는 고장난 전지에서의 열폭주 사건 동안 발생된 열이 고장난 전지 근처의 지점에 있는 전도체 버스(308)로 서서히 전도되고, 다음에 전체 버스를 가로질로 소산되어 절연체(310) 및 추가의 전지에 의해서 흡수되는 방식으로 각 전지(306)를 절연한다. 열 버스와 열 절연체를 포함하는 시스템의 열 질량을 가로질러 열폭주의 열을 분포시킴으로써 나머지 전지들의 온도는 상승되지만, 나머지 전지들에서 열폭주를 촉발하는 임계값보다 낮은 수준으로 상승된다. 임계 온도값은 당업자에 의해서 이해되는 대로 전지 화학에 의존한다. 이와 같이, 열 전도체 버스(308)의 길이 및 재료와 열 절연체(310)의 양 및 재료는 전지 조립체의 각 하나 이상의 전지의 임계 온도에 기초하여 선택된다. 도 1을 참조하여 설명된 대로, 열 절연체와 열 전도체의 길이 및 재료는 임계 온도에 대응하여 변화될 수 있다. 상기 설명된 구성에서는 전지(306)와 전도체 버스(308) 사이에 직접적인 전도 경로가 없다. 그러나, 이러한 구성은 전도가 전도체 버스(308)에서 더 느린 속도로 발생하도록 한다. 이러한 구성의 이점은 단일 전도체 버스(308)가 고장나지 않은 전지들 사이에 더욱 동등하게 열을 소산시킨다는 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 구성을 갖는 일실시예에 따라서, 열폭주를 경험하는 제1 전지(T1)와 그것의 이웃 전지(T2, T3, T4 및 T5) 사이에서 시간에 따른 온도 변화를 도시한 그래프이다. 도 4의 예에서, 각 전지는 0.31" 두께였으며, 알루미늄 열 전도체가 0.005" 두께, 전지들 사이의 세라믹 절연부가 0.1" 두께였다. 0.005" 두께 알루미늄 전도체는 0.015" 두께 열 버스에 부착되었다. 그래프에 도시된 대로, 고장난 전지(T1)은 섭씨 400도 근처의 온도를 경험했지만 그것의 이웃 전지들은 100도의 온도에도 도달하지 않았다. 도 4에서, 전지(T2 및 T3)는 고장난 전지(T1)과 이웃하고, 전지(T4 및 T5)는 전지(T2 및 T3)와 이웃하지만 고장난 전지(T1)와는 이웃하지 않는다. 도 4에 도시된 대로, 이웃 전지(T2 및 T3)는 고장난 전지(T1)로부터 이들 전지로 열이 소산됨에 따라 섭씨 100도 근처의 온도를 경험한다. 그러나, 열 버스는 전지(T2 및 T3)로부터 열을 효과적으로 방출함으로써 이들 전지에서 열폭주 전파를 방지한다. 추가로, 전지(T4 및 T5)는 고장난 전지(T1)로부터 더 멀리 있고 섭씨 50도 근처의 온도에 도달한다. 열 버스는 이와 같이 고장난 전지(T1)로부터 열을 전지 조립체에서 더 먼 곳으로 효과적으로 소산시킨다.
본 발명의 실시예의 전술한 설명은 예시의 목적을 위해서 제시되었으며, 본 발명을 개시된 정확한 형태에 철저히 맞추거나 제한하려는 의도는 아니다. 당업자는 많은 변형 및 변화가 상기 개시에 비추어 가능하다는 것을 인정할 수 있다.
이 설명의 일부 부분은 정보에 기초한 작업의 알고리즘 및 기호적 표시의 측면에서 본 발명의 실시예를 설명한다. 이런 알고리즘적 설명 및 표시는 데이터 프로세싱 분야의 전문가에게 효과적으로 작업의 내용을 이송하기 위하여 데이터 프로세싱 분야의 당업자에 의해서 통상 사용된다. 이런 작업들은 기능적으로, 컴퓨터 기반으로, 또는 논리적으로 설명되며, 컴퓨터 프로그램 또는 동등한 전기 회로, 마이크로코드 등에 의해서 실시되는 것으로 이해된다. 또한, 보편성을 유지하면서 작업들의 이런 배치를 모듈이라고 언급하는 것이 때로 편리한 것으로 입증되었다. 설명된 작업 및 이들의 관련된 모듈은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 임의의 조합에서 구현될 수 있다.
본 발명에서 설명된 단계, 작업 또는 과정 중 어느 것은 단독으로 또는 다른 장치와 조합해서 하나 이상의 하드웨어 또는 소프트웨어 모듈에 의해서 수행되거나 또는 실시될 수 있다. 일실시예에서, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터 프로그램 코드를 함유하는 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 산물에 의해서 실시되며, 컴퓨터 프로그램 코드는 설명된 단계, 작업 또는 과정 중 어느 것 또는 전부를 수행하기 위한 컴퓨터 프로세서에 의해서 실행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 본원에서 작업을 수행하기 위한 장치에 관한 것일 수 있다. 이 장치는 요구된 목적을 위해서 특별히 구성될 수 있고, 및/또는 그것은 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해서 선택적으로 활성화되거나 재구성된 다목적 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 유형의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 또는 전자적 명령을 저장하는데 적합한 어떤 종류의 매체에 저장될 수 있고, 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 언급된 어떤 컴퓨팅 시스템은 단일 프로세서를 포함할 수 있거나, 또는 증가된 컴퓨팅 능력을 위해서 다수의 프로세서 디자인을 채용한 구조일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 반송파에서 구현된 컴퓨터 데이터 신호에 관한 것일 수 있으며, 여기서 컴퓨터 데이터 신호는 컴퓨터 프로그램 산물 또는 본원에 설명된 다른 데이터 조합의 어떤 실시예를 포함한다. 컴퓨터 데이터 신호는 유형의 매체 또는 반송파에서 제시되고, 유형의 것이며 어떤 적합한 전송 방법에 따라서 전송되는 반송파에서 변조되거나 부호화된 산물이다.
마지막으로, 본 명세서에서 사용된 언어는 가독성 및 교육적 목적을 위해 원칙적으로 선택되었으며, 본 발명의 주제를 묘사하거나 제한하려고 선택된 것은 아닐 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상세한 설명에 의해서 제한되지 않고, 거기에 기초하여 출원이 제출된 청구항들에 의해서 제한되는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명의 실시예의 개시는 예시이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 본 발명의 범위는 이후의 청구항들에 제시된다.

Claims (15)

  1. 교대하는 일련의 제1 전지와 제2 전지를 포함하며, 각각의 전지는 상부측과 하부측 및 좌측과 우측을 갖고, 각 전지는 열 폭주에 의한 최대 예상 피크 온도를 갖는, 칼럼에 배열된 복수의 배터리 전지;
    각 전지와 접촉하고 각각의 제1 전지와 인접한 제2 전지 사이의 직접적인 물리적 접촉을 방지하는 절연체;
    각각의 제1 전지의 좌측으로 실질적으로 평면인 부분과 평면인 부분으로부터 멀리 연장된 복수의 플랜지를 가지고, 각 플랜지는 제1 전지 중 하나의 상부에 결합되며, 최대 예상 피크 온도보다 높은 용융점을 갖는 금속으로 구성된 제1 열 버스; 및
    각각의 제2 전지의 우측으로 실질적으로 평면인 부분과 평면인 부분으로부터 멀리 연장된 복수의 플랜지를 가지고, 각 플랜지는 제2 전지 중 하나의 상부에 결합되며, 최대 예상 피크 온도보다 높은 용융점을 갖는 금속으로 구성된 제2 열 버스를 포함하는 배터리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 전지는 중합체 전해질을 포함하는 리튬 이온 전지인 배터리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 전지는 액체 전해질을 포함하는 리튬 이온 전지인 배터리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 열 버스 및 제2 열 버스는 알루미늄으로 구성된 배터리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 열 버스 및 제2 열 버스는 흑연으로 구성된 배터리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 열 버스 및 제2 열 버스는 그래핀으로 구성된 배터리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 열 버스 및 제2 열 버스는 탄소섬유로 구성된 배터리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 열 버스 및 제2 열 버스는 탄소 나노튜브를 사용하여 구성된 배터리.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 열 버스 및 제2 열 버스는 은으로 구성된 배터리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지의 칼럼은 제1 전지 조립체 내에 포함되고, 상기 배터리는 제2 칼럼에 배열된 제2의 복수의 전지를 더 포함하며, 상기 제2 칼럼은 제2 전지 조립체 내에 포함되고, 상기 제2 전지 조립체는 제3 열 버스에 의해서 제1 전지 조립체에 결합된 배터리.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 절연체는 세라믹 섬유를 포함하는 배터리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 세라믹 섬유는 산화알루미늄 섬유인 배터리.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 절연체는 실리카 에어로젤 재료를 포함하는 배터리.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 절연체는 섬유유리 직물을 포함하는 배터리.
  15. 각각의 전지는 상부측과 하부측 및 좌측과 우측을 갖고, 각 전지는 열폭주에 의한 최대 예상 피크 온도를 갖는, 칼럼에 배열된 복수의 배터리 전지;
    각 전지와 접촉하고 각 전지와 인접한 전지 사이의 직접적인 물리적 접촉을 방지하는 절연체;
    각 전지의 좌측으로 실질적으로 평면인 부분을 가지며, 최대 예상 피크 온도보다 높은 용융점을 갖는 금속으로 구성된 제1 열 버스;
    각 전지의 우측으로 실질적으로 평면인 부분을 가지며, 최대 예상 피크 온도보다 높은 용융점을 갖는 금속으로 구성된 제2 열 버스; 및
    각 전지의 하부측으로 각각 실질적으로 평면이며, 상기 제1 열 버스와 제2 열 버스를 연결하는 플랜지로서, 각 플랜지는 전지 중 하나의 아래의 절연체 및 전지 중 인접한 하나의 위의 절연체와 접촉하고, 최대 예상 피크 온도보다 높은 용융점을 갖는 금속으로 구성된 복수의 플랜지를 포함하는 배터리.
KR1020147009822A 2011-09-19 2012-03-28 배터리 내 전지의 열폭주 전파 방지 KR101518189B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/236,495 US8993145B2 (en) 2011-09-19 2011-09-19 Preventing cell thermal runaway propagation within a battery
US13/236,495 2011-09-19
PCT/US2012/030920 WO2013043229A1 (en) 2011-09-19 2012-03-28 Preventing cell thermal runaway propagation within a battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140053416A true KR20140053416A (ko) 2014-05-07
KR101518189B1 KR101518189B1 (ko) 2015-05-06

Family

ID=46766182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147009822A KR101518189B1 (ko) 2011-09-19 2012-03-28 배터리 내 전지의 열폭주 전파 방지

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8993145B2 (ko)
EP (1) EP2759019B1 (ko)
JP (2) JP5624254B1 (ko)
KR (1) KR101518189B1 (ko)
CN (1) CN103890995A (ko)
AU (2) AU2012313396B2 (ko)
BR (1) BR112014006499A2 (ko)
CA (1) CA2849709C (ko)
IL (1) IL231534A (ko)
TW (2) TWI535092B (ko)
WO (1) WO2013043229A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019245128A1 (ko) * 2018-06-20 2019-12-26 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20240054545A (ko) 2022-10-19 2024-04-26 한국소방산업기술원 운반 차량에 탑재되는 배터리의 다중 화재 감시 제어 시스템 및 방법

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8945749B2 (en) * 2011-12-15 2015-02-03 GM Global Technology Operations LLC Carbon fiber thermal interface for cooling module assembly
CN105849933B (zh) 2013-08-30 2019-06-18 睿能创意公司 带有热逸溃减缓的便携式电能储存器件
KR102234381B1 (ko) * 2014-01-07 2021-03-31 삼성에스디아이 주식회사 내열부재를 갖는 이차 전지
USD789883S1 (en) 2014-09-04 2017-06-20 Gogoro Inc. Collection, charging and distribution device for portable electrical energy storage devices
USD820197S1 (en) 2014-10-03 2018-06-12 Gogoro Inc. Portable electrical energy storage device with components
CN105990609B (zh) * 2015-02-03 2019-01-29 微宏动力系统（湖州）有限公司 电池组
WO2016131141A1 (en) 2015-02-18 2016-08-25 Ttb Holding Company Limited Lithium ion battery module with cooling system
US9825345B2 (en) 2015-02-27 2017-11-21 Gogoro Inc. Portable electrical energy storage device with in-situ formable fluid channels
WO2016141467A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Ttb Holding Company Limited Battery module with thermal runaway and gas exhaust management system
EP3295497B1 (en) 2015-05-11 2024-06-26 Gogoro Inc. Electrical connector for portable multi-cell electrical energy storage device
CN108352471B (zh) 2015-10-01 2019-11-08 睿能创意公司 用于携带型电能储存单元的框架
CN109478619B (zh) * 2016-08-05 2023-01-06 松下知识产权经营株式会社 电池模块
US10873111B2 (en) * 2016-08-09 2020-12-22 Wisk Aero Llc Battery with compression and prevention of thermal runaway propagation features
CN109790951B (zh) * 2016-12-12 2021-11-26 松下知识产权经营株式会社 绝热片及其制造方法以及使用该绝热片的二次电池
CN115472995A (zh) 2016-12-27 2022-12-13 三菱化学株式会社 分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法
KR102275878B1 (ko) 2017-04-04 2021-07-08 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 셀 모듈의 제조방법
KR102461577B1 (ko) 2017-07-17 2022-11-01 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 모듈
CN111819387B (zh) * 2018-03-14 2022-07-26 松下知识产权经营株式会社 隔热薄片、使用其的隔热体及其制造方法
US10756398B2 (en) 2018-06-22 2020-08-25 Wisk Aero Llc Capacitance reducing battery submodule with thermal runaway propagation prevention and containment features
CN108736102A (zh) * 2018-07-05 2018-11-02 江苏泛亚微透科技股份有限公司 新能源汽车锂离子动力电池用导热的弹性二氧化硅气凝胶部件
CN109103369A (zh) * 2018-07-05 2018-12-28 江苏泛亚微透科技股份有限公司 新能源汽车锂离子动力电池用弹性二氧化硅气凝胶的异型件
US10593920B2 (en) 2018-08-13 2020-03-17 Wisk Aero Llc Capacitance reduction in battery systems
DE102018219433A1 (de) * 2018-11-14 2020-05-14 Robert Bosch Gmbh Elektrische Energiespeicherzelle, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
KR102214307B1 (ko) * 2018-12-03 2021-02-09 에스케이씨 주식회사 배터리 셀 모듈
CN113875082B (zh) * 2019-03-21 2023-01-31 合肥国轩高科动力能源有限公司 用于高安全性包设计的导热性各向异性的多层复合材料
CN110098362A (zh) * 2019-05-09 2019-08-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种自带液冷结构的电池模组
CN113532155B (zh) * 2020-04-03 2023-05-23 浙江大学 一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置
US11394227B2 (en) * 2020-05-01 2022-07-19 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Power management during system startup at low temperatures
JP7276243B2 (ja) * 2020-05-12 2023-05-18 Tdk株式会社 バッテリパック
KR20220018832A (ko) 2020-08-07 2022-02-15 현대자동차주식회사 전기 차량용 배터리의 열폭주 감지 장치
KR20220028991A (ko) 2020-09-01 2022-03-08 현대자동차주식회사 전기 차량용 배터리의 열폭주 감지 장치
US11626627B2 (en) * 2020-09-23 2023-04-11 Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Method and system for preventing battery thermal runaway
JP7347466B2 (ja) * 2021-03-22 2023-09-20 いすゞ自動車株式会社 バッテリーユニット
KR102332128B1 (ko) 2021-04-01 2021-12-01 주식회사 엘투와이 배터리 열 폭주 지연용 실리콘 스폰지 패드와 이를 포함하는 배터리 팩
US11437662B1 (en) 2021-07-23 2022-09-06 Beta Air, Llc Battery assembly for use in an electric aircraft
KR102425374B1 (ko) 2021-11-08 2022-07-27 주식회사 엘투와이 열확산 쉬트를 구비한 배터리 열 폭주 지연용 실리콘 패드와 이를 포함하는 배터리 팩
KR102460160B1 (ko) 2022-03-31 2022-10-31 (주)코리아하이테크 열 폭주의 감온 및 감압용 양면 점착 테이프를 구비한 배터리 모듈
EP4261966A1 (en) 2022-04-12 2023-10-18 Volocopter GmbH Battery cell module and arrangement
US11848433B1 (en) 2022-05-24 2023-12-19 Beta Air, Llc Systems and methods for a double-sided battery pack cooling assembly
KR20240006731A (ko) 2022-07-06 2024-01-16 주식회사 인지디스플레이 폼 패드 건조장치
KR20240084962A (ko) 2022-12-07 2024-06-14 에스케이온 주식회사 배터리모듈 및 그 조립방법
KR20240142053A (ko) 2023-03-21 2024-09-30 주식회사 엘투와이 배터리 열 폭주 지연용 실리콘 폼 패드와 이를 포함하는 배터리 팩

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4650729A (en) * 1984-08-10 1987-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. Electric power source device
JPH09298070A (ja) * 1996-04-30 1997-11-18 Tokyo Electric Power Co Inc:The モジュール型二次電池及びモジュール型二次電池ユニット
JP4079572B2 (ja) 2000-04-14 2008-04-23 松下電器産業株式会社 電池パック
US20060183017A1 (en) * 2003-03-31 2006-08-17 Takeshi Kanai Radiating member for laminated battery and method of manufacturing the same
EP1530247A3 (en) * 2003-10-10 2005-05-18 Nissan Motor Co., Ltd. Battery comprising a stack of unit cells and method of making the same
US20070238008A1 (en) * 2004-08-24 2007-10-11 Hogan Edward J Aerogel-based vehicle thermal management systems and methods
JP3720044B1 (ja) 2005-03-22 2005-11-24 株式会社物産ナノテク研究所 複合材料
US20070259258A1 (en) * 2006-05-04 2007-11-08 Derrick Scott Buck Battery assembly with temperature control device
JP5173227B2 (ja) * 2007-03-30 2013-04-03 三洋電機株式会社 パック電池
US7433794B1 (en) 2007-07-18 2008-10-07 Tesla Motors, Inc. Mitigation of propagation of thermal runaway in a multi-cell battery pack
JP2009135088A (ja) * 2007-10-29 2009-06-18 Panasonic Corp 電池パックおよび電池搭載機器
US8535553B2 (en) * 2008-04-14 2013-09-17 Massachusetts Institute Of Technology Large-area single- and few-layer graphene on arbitrary substrates
US20100028758A1 (en) 2008-08-04 2010-02-04 Eaves Stephen S Suppression of battery thermal runaway
US20100151308A1 (en) 2008-12-12 2010-06-17 Tesla Motors, Inc. Increased resistance to thermal runaway through differential heat transfer
US20100248010A1 (en) 2009-01-12 2010-09-30 A123 Systems, Inc. Bi-metallic busbar jumpers for battery systems
US7749650B1 (en) 2009-07-17 2010-07-06 Tesla Motors, Inc. Method and apparatus for maintaining cell wall integrity during thermal runaway using multiple cell wall layers
US8367239B2 (en) * 2009-08-21 2013-02-05 Tesla Motors, Inc. Cell separator for minimizing thermal runaway propagation within a battery pack
JP2011049012A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Sanyo Electric Co Ltd バッテリパック
US8541126B2 (en) * 2009-08-31 2013-09-24 Tesla Motors, Inc. Thermal barrier structure for containing thermal runaway propagation within a battery pack
TWI419391B (zh) * 2009-12-25 2013-12-11 Ind Tech Res Inst 電池系統中的散熱與熱失控擴散防護結構
DE102010013012A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug
JP5594519B2 (ja) * 2010-05-06 2014-09-24 株式会社デンソー 組電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019245128A1 (ko) * 2018-06-20 2019-12-26 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20240054545A (ko) 2022-10-19 2024-04-26 한국소방산업기술원 운반 차량에 탑재되는 배터리의 다중 화재 감시 제어 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US8993145B2 (en) 2015-03-31
WO2013043229A1 (en) 2013-03-28
EP2759019A1 (en) 2014-07-30
KR101518189B1 (ko) 2015-05-06
JP5881794B2 (ja) 2016-03-09
TW201507242A (zh) 2015-02-16
CA2849709A1 (en) 2013-03-28
AU2012313396B2 (en) 2015-03-26
NZ622380A (en) 2015-07-31
AU2012313396A1 (en) 2014-04-03
BR112014006499A2 (pt) 2017-03-28
EP2759019B1 (en) 2017-01-04
IL231534A (en) 2015-09-24
TW201316592A (zh) 2013-04-16
JP5624254B1 (ja) 2014-11-12
AU2012202527B1 (en) 2012-09-06
EP2759019A4 (en) 2015-07-15
TWI472085B (zh) 2015-02-01
JP2015026620A (ja) 2015-02-05
IL231534A0 (en) 2014-04-30
CN103890995A (zh) 2014-06-25
US20130071717A1 (en) 2013-03-21
TWI535092B (zh) 2016-05-21
JP2014531713A (ja) 2014-11-27
CA2849709C (en) 2015-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101518189B1 (ko) 배터리 내 전지의 열폭주 전파 방지
US9385354B2 (en) Battery pack for a vehicle
US8367239B2 (en) Cell separator for minimizing thermal runaway propagation within a battery pack
JP6217987B2 (ja) 組電池
US20150303535A1 (en) Tri-layer material for heat spreading in battery pack modules
JP2007123016A (ja) 電池パック
Yeow et al. Characterizing thermal runaway of lithium-ion cells in a battery system using finite element analysis approach
JP6954213B2 (ja) 充填部材、組電池及び熱伝達の制御方法
KR102080902B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
US20120052351A1 (en) Battery with soaking plate for thermally and electrically conductive channel, and cap assembly thereof
JP2012190587A (ja) 二次電池
JP6856423B2 (ja) 電池パック
US11450882B2 (en) All-solid-state battery cell
NZ622380B2 (en) Preventing cell thermal runaway propagation within a battery
JP2019185846A (ja) 充填部材、組電池、及び熱伝達の制御方法
WO2017119106A1 (ja) 蓄電モジュール
JP2021093383A (ja) 電池パック
KR20200047077A (ko) 안전성이 향상된 이차전지용 부품, 그리고 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated 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: 20190401

Year of fee payment: 5