KR20140072962A - 2차전지 어셈블리 - Google Patents

Abstract

2차전지 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 2차전지 어셈블리는, 적층된 복수의 단위 셀; 및 상기 적층된 복수의 단위 셀 중 적어도 어느 두 개의 단위 셀 사이에 위치하되, 냉각수가 유통되는 적어도 하나의 유로가 상기 단위 셀의 외주측에 대응된 영역에 대응되도록 위치한 적어도 하나의 냉각플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 냉각수가 유통되는 유로를 개선한 냉각플레이트를 사용하여 단위 셀의 발열을 효과적으로 제어할 수 있다.

Description

2차전지 어셈블리{SECOND BATTERY ASSEMBLY}

본 발명은 2차전지 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉각수가 유통되는 유로를 개선한 냉각플레이트를 사용하여 단위 셀의 발열을 효과적으로 제어할 수 있는 2차전지 어셈블리에 관한 것이다.

2차 전지는, 통상적으로 리튬 이온이 캐소드와 애노드 사이를 왕복하는 과정에서 전기를 발생시키는 원리를 이용한다. 리튬 2차 전지는 니켈-카드늄 전지 및 니켈 수소 전지에 비하여 부피 대비 에너지 밀도는 높은 반면에 무게는 절반 정도이어서 소형 경량화 및 장시간 사용에 적합할 수 있다.

2차 전지는, 전해질의 종류에 따라 액체형 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고체형 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분될 수 있다.

리튬 이온 전지는, 과거에 전극 조립체를 밀봉하는 케이스로서 원통형 또는 각형 케이스를 사용하였으나, 최근에는 파우치(pouch)를 사용하는 방법이 각광받고 있다. 파우치는, 단위중량 및 체적당 에너지밀도를 높게 할 수 있으며 박형화, 경량화가 능함은 물론 비용이 적게 드는 장점이 있다.

2차 전지는 사용 중에 열이 발생할 수 있다. 발생된 열을 효과적으로 발산시키지 못하면 2차 전지의 성능이 저하될 수 있다. 따라서 열의 발산을 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.

본 발명은 냉각수가 유통되는 유로를 개선한 냉각플레이트를 사용하여 단위 셀의 발열을 효과적으로 제어할 수 있는 2차전지 어셈블리에 관한 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 어셈블리는, 적층된 복수의 단위 셀; 및 상기 적층된 복수의 단위 셀 중 적어도 어느 두 개의 단위 셀 사이에 위치하되, 냉각수가 유통되는 적어도 하나의 유로가 상기 단위 셀의 외주측에 대응된 영역에 대응되도록 위치한 적어도 하나의 냉각플레이트를 포함할 수 있다.

상기 단위 셀과 상기 냉각플레이트는 실질적으로 사각형 형상이며, 상기 유로는, 사각형 형상의 상기 냉각플레이트의 상호 대향된 모서리 영역을 통과할 수 있다.

상기 단위 셀과 상기 냉각플레이트를 상측에서 고정하는 상부 하우징과, 상기 단위 셀과 상기 냉각플레이트를 하측에서 고정하는 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 하측에 위치하여, 상기 냉각수를 유통하는 유량 분배부를 더 포함할 수 있다.

상기 유량 분배부는, 유입구와 유출구를 포함하며, 상기 냉각수는, 상기 유입구로 유입되어 상기 냉각플레이트의 일 모서리 영역을 따라 형성된 제1 유로 및 상기 일 모서리 영역에 대응된 타 모서리 영역을 따라 형성된 제2 유로를 거쳐 상기 유출구로 배출될 수 있다.

상기 유량 분배부는, 유입구와 유출구를 포함하며, 상기 유입구와 유출구는 상기 하부 하우징의 하측에서 상호 이격된 대향 지점에 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 2차전지 어셈블리는, 냉각수가 유통되는 유로를 개선한 냉각플레이트를 사용하여 단위 셀의 발열을 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 어셈블리의 분해사시도이다.
도 2는 도1 2차전지 어셈블리의 단위 셀과 냉각플레이트의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 3은 도2 냉각플레이트의 유로 배치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3 냉각플레이트의 유로 배치에 따른 냉각수의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2 2차전지 어셈블리의 유량 분배부를 도시한 도면이다.

본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다

이하, 본 발명과 관련된 이동 단말기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 어셈블리의 분해사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 어셈블리(100)는, 적층된 복수의 단위 셀(10), 단위 셀(10)의 사이에 삽입되는 냉각플레이트(20), 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)의 상하에 결합되는 상하부 하우징(30, 40), 하부 하우징(340)의 하측에 결합되는 유량 분배부(50) 및 사이드 판낼(60)을 포함할 수 있다.

단위 셀(10)은, 각각이 일정한 전류, 전압을 제공하는 단위가 될 수 있다. 단위 셀(10)은 복수 개가 적층되어 있을 수 있다. 즉, 복수의 단위 셀(10)을 하나의 어셈블리로 구성하여 원하는 전류, 전압을 발생시킬 수 있음을 의미한다.

냉각플레이트(20)는, 단위 셀(10)에서 발생되는 열을 효과적으로 제거하기 위하여 포함될 수 있다. 각 냉각플레이트(20)는 단위 셀(10)의 사이에 위치할 수 있다. 충전 및/또는 방전이 진행되는 과정에서 단위 셀(10)에서 열이 발생될 수 있다. 발생된 열을 효과적으로 제거하지 못하면, 단위 셀(10)의 성능이 저하되거나 수명이 감소될 수 있다. 냉각플레이트(20)에는 냉각수가 통과할 수 있도록 유로(流路)가 마련되어 있을 수 있다. 냉각플레이트(20)의 유로는, 단위 셀(10)에서 발생된 열을 효과적으로 발산하도록 배치되어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 어셈블리(100)의 냉각플레이트(20)는, 단위 셀(10)의 열을 효과적으로 제거할 수 있는 유로를 구성하고 있으며, 그에 대해서는 해당하는 부분에서 구체적으로 설명하도록 한다.

상하부 하우징(30, 40)은, 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)의 상측과 하측에 각각 결합할 수 있다. 상하부 하우징(30, 40)이 결합되면, 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)는 다른 구조물 없이도 설계된 정위치에 결합될 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상부 하우징(30)과 하부 하우징(40)에는 각 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)에 대응되는 슬롯(slot)이 형성되어 있을 수 있다. 작업자는 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)를 각 슬롯에 끼우는 동작으로 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)를 상하주 하우징(30, 40)에 결합할 수 있다. 별도의 결합구조가 필요없게 됨으로 인하여, 작업의 효율이 높아지고 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.

유량 분배부(50)는, 하부 하우징(40)의 하측에 위치할 수 있다. 유량 분배부(50)는, 유입 분배부(51)와 유출 분배부(53)를 포함할 수 있다. 냉각수는 유입 분배부(51)를 통하여 각 냉각플레이트(20)로 입수되고, 유출 분배부(53)를 통하여 출수될 수 있다. 유량 분배부(50)의 설치 위치가 하부 하우징(40)의 하측임으로 인하여, 파손의 위험이 작아질 수 있다. 예를 들어, 2차 전지 어셈블리(100)가 차량에 사용되는 경우에, 추돌에 의하여 유량 분배부(50)가 파손됨으로 인하여 발생할 수 있는 2차 사고를 미연에 방지할 수 있음을 의미한다. 이와 같은 점은, 2차 전지 어셈블리(100)의 측면에 유량 분배부(50)가 위치하였던 종래의 경우에는 차량 사고시 유량 분배부(50)가 파손될 위험이 높을 수 있었다는 점을 고려할 때 보다 명확히 이해될 수 있다.

사이드 판낼(60)은, 결합된 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)의 양 측면에 결합될 수 있다. 사이드 판넬(60)은 측면 측으로부터의 충격 등으로부터 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)를 보호할 수 있다.

도 2는 도1 2차전지 어셈블리의 단위 셀과 냉각플레이트의 결합관계를 도시한 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)는, 교번적으로 적층된 구조로 결합될 수 있다.

단위 셀(10)은 제1 내지 5 단위 셀(10a 내지 10e)을 포함할 수 있으며, 냉각플레이트(20)는 제1 내지 4 냉각플레이트(20a 내지 20d)를 포함할 수 있다.

제1 단위 셀(10a)과 제2 단위 셀(10b)의 사이에는 제1 냉각플레이트(20a)가 위치할 수 있으며, 제2 단위 셀(10b)과 제3 단위 셀(10c)의 사이에는 제2 냉각플레이트(20b)가 위치할 수 있다. 즉 단위 셀(10)과 냉각플레이트(20)가 순차적으로 적층되는 결합관계에 있을 수 있다. 따라서 단위 셀(10)에서 발생된 열은 인접한 냉각플레이트(20)를 통해 효과적으로 발산될 수 있다.

도 3은 도2 냉각플레이트의 유로 배치를 도시한 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각플레이트(20)는, 냉각플레이트(20)를 따라 유로(23 내지 27)가 배치될 수 있다.

냉각플레이트(20)는 직사각형 형상일 수 있다. 직사각형 형상의 냉각플레이트(20)의 일측에는 입수구(21)가 위치하고 타측에는 출수구(29)가 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이, 유량분배부(도 1의 50)은 냉각플레이트(20)의 하측에 위치할 수 있다. 따라서 유량분배부(도 1의 50)의 위치에 대응되도록 입수구(21) 및 출수구(29)는 냉각플레이트(20)의 하측에 위치할 수 있다.

입수구(21)를 통하여 냉각수가 냉각플레이트(20)의 제1 유로(23)로 입수될 수 있다. 제1 유로(23)를 통해 입수된 냉각수는 제2 유로(25)를 통해 제3 유로(27)를 따라 흘러 출수구(29)로 배출될 수 있다.

제1 유로(23)와 제3 유로(27)는, 냉각플레이트(20)의 모서리 영역을 따라 형성될 수 있다. 즉, 단위 셀(도 2의 10)의 모서리 영역에 대응된 위치에 제1, 3 유로(23, 27)가 형성될 수 있음을 의미한다. 제1, 3 유로(23, 27)의 위치에 대응된 단위 셀(도 2의 10)의 모서리 영역은, 탭 영역이라고 호칭될 수 있으며 해당 부분은 단위 셀(도 2의 10)에서 발열이 높은 지점일 수 있다. 종래에는 해당 부분에 대응된 유로를 설치하지 않아 냉각이 불충분하게 이루어지는 현상이 발생하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각플레이트(20)는, 발열이 큰 부부분에 제1 및 3 유로(23, 27)를 구성하여 보다 효과적인 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.

도 4는 도 3 냉각플레이트의 유로 배치에 따른 냉각수의 흐름을 도시한 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 어셈블리(100)는, 입수구(21)를 통해 주입된 냉각수가 제1 유로(23), 제2 유로(25), 제3 유로(27)를 거쳐 출수구(29)로 배출되도록 할 수 있다.

도 5는 도 2 2차전지 어셈블리의 유량 분배부를 도시한 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 분배부(50)는, 냉각플레이트(도1 의20)로 냉각수를 효과적으로 공급할 수 있다.

유량 분배부(50)는, 2차전지 어셈블리(도 1의 100)의 하측에 결합될 수 있다. 구체적으로, 유량 분배부(50)는 하부 하우징(도 1의 40) 하측에 상호 이격된 대향 지점에 유입 분배부(도 1의 51)와 유출 분배부(도 1의 53)로 구분되어 위치할 수 있다. 즉, 하부 하우징(도 1의 40) 하측의 일측과 타측에 위치할 수 있음을 의미한다. 유량 분배부(50)는, 입출수관(55)과 분배관(57)을 포함하며, 서지탱그의 역할을 할 수 있다.

입출수관(55)은, 유량 분배부(50)로 냉각수가 유입되거나 유출되는 통로일 수 있다.

분배관(57)은, 각 냉각플레이트(도 3의 20)의 입수구(도 3의 21) 또는 출수구(도 3의 29)에 연결되는 부분일 수 있다. 분배관(57)은 복수개 마련될 수 있다. 예를 들어, 2차전지 어셈블리(도 1의 100)에 결합되는 냉각플레이트(도 1의 20)의 개수에 대응되는 개수의 분배관(57)이 마련될 수 있음을 의미한다.

분배관(57)에는 가스켓(gasket)이 결합될 수 있다. 예를 들어, 고무재질의 가스켓이 각 분배관(57)에 결합될 수 있음을 의미한다. 가스켓이 결합됨으로 인하여, 입수구(도 3의 21)와 출수구(도 3의 29)의 연결부위에서의 누수를 미연에 방지하고 조립성을 높일 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 단위 셀 20 : 냉각플레이트
30 : 상부 하우징 40 : 하부 하우징
100 : 2차전지 어셈블리

Claims (5)

1. 적층된 복수의 단위 셀; 및
   상기 적층된 복수의 단위 셀 중 적어도 어느 두 개의 단위 셀 사이에 위치하되, 냉각수가 유통되는 적어도 하나의 유로가 상기 단위 셀의 외주측에 대응된 영역에 대응되도록 위치한 적어도 하나의 냉각플레이트를 포함하는 2차전지 어셈블리.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 단위 셀과 상기 냉각플레이트는 실질적으로 사각형 형상이며,
   상기 유로는,
   사각형 형상의 상기 냉각플레이트의 상호 대향된 모서리 영역을 통과하는 것을 특징으로 하는 2차전지 어셈블리.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 단위 셀과 상기 냉각플레이트를 상측에서 고정하는 상부 하우징과,
   상기 단위 셀과 상기 냉각플레이트를 하측에서 고정하는 하부 하우징과,
   상기 하부 하우징의 하측에 위치하여, 상기 냉각수를 유통하는 유량 분배부를 더 포함하는 2차전지 어셈블리.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 유량 분배부는,
   유입구와 유출구를 포함하며,
   상기 냉각수는,
   상기 유입구로 유입되어 상기 냉각플레이트의 일 모서리 영역을 따라 형성된 제1 유로 및 상기 일 모서리 영역에 대응된 타 모서리 영역을 따라 형성된 제2 유로를 거쳐 상기 유출구로 배출되는 2차전지 어셈블리.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 유량 분배부는,
   유입구와 유출구를 포함하며,
   상기 유입구와 유출구는,
   상기 하부 하우징의 하측에서 상호 이격된 대향 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 2차전지 어셈블리.

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