KR20150003779A - 화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20150003779A
KR20150003779A KR1020147030552A KR20147030552A KR20150003779A KR 20150003779 A KR20150003779 A KR 20150003779A KR 1020147030552 A KR1020147030552 A KR 1020147030552A KR 20147030552 A KR20147030552 A KR 20147030552A KR 20150003779 A KR20150003779 A KR 20150003779A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery pack
fire
shell
battery cell
Prior art date
Application number
KR1020147030552A
Other languages
English (en)
Inventor
지리 키라-카이라
피아 스요베르그-에롤라
라세 코프라
파누 카우니아이넨
Original Assignee
발멧 오토모티브 오와이
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 발멧 오토모티브 오와이 filed Critical 발멧 오토모티브 오와이
Publication of KR20150003779A publication Critical patent/KR20150003779A/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
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A62C2/065—Physical fire-barriers having as the main closure device materials, whose characteristics undergo an irreversible change under high temperatures, e.g. intumescent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • 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
    • H01M10/62—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
    • H01M10/65—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
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • 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
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • 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
    • 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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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

Abstract

배터리 팩(1)은 하나 이상의 배터리 전지(2), 하나 이상의 배터리 전지(2)를 포위하는 셸(3)로서, 상기 셸(3)의 적어도 일부는 상기 하나 이상의 배터리 전지(2)에 의해 공간 내에서 분리되는, 셸(3), 및 상기 셸(3) 및 상기 하나 이상의 배터리 전지(2) 사이에 설치되는 화재 방지 및 제한 매체(4)를 포함한다. 화재 방지 및 제한 매체(4)는 상기 셸(3)과 상기 하나 이상의 배터리 전지(2) 사이의 공간(5)을 충전함으로써, 상기 배터리 팩(1) 내에서 화재를 방화, 지연 및/또는 소화시킬 수 있는 열팽창성 매체를 포함한다.

Description

화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩{BATTERY PACK WITH A FIRE PREVENTING AGENT}
본 발명은 배터리 및 배터리 팩에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 화재 방지 및 제한 매체를 갖는 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리는 휴대전화 및 랩탑으로부터 전기 자동차에 이르는 매우 다양한 전기 기기에서 사용된다. 더 높은 전력을 얻기 위해, 배터리는 전형적으로 수 개의 전지로부터 직렬 또는 병렬로 접속되는 10 개의 전지를 수용하는 배터리 팩을 형성하도록 적층될 수 있다.
충전 및 방전 중에 배터리의 온도는 상승할 수 있다. 열이 배터리로부터 충분히 소산될 수 없는 경우, 배터리는 화재를 일으키거나 폭발할 수 있다. 배터리가 손상되거나 및/또는 변형된 경우, 점화 또는 폭발의 위험은 더 높아진다. 이러한 문제는 고출력의 리튬-이온(Li-이온) 배터리가 현재 사용되는 특히 전기 차량의 분야와 관련된다.
Li-이온 배터리의 경우, 배터리 전지는 Li-이온 배터리 유형 및 전극(양극, 음극)에 의존하는 조성의 재료로 코팅된 집전장치(Al, Cu)로 구성된다. Li-이온 배터리 전지에서 유기 카보네이트인 전극들 사이에 전해질이 존재한다. 더욱이 전극은 이온이 통과할 수 있는 분리막에 의해 상호로부터 분리된다. 재료의 입자 크기를 감소시키도록, 즉 재료를 미세화시킴으로써 전극의 활성 표면적을 증가하는 것이 통상적으로 바람직하다. 그러나, 배터리가 사용되고 있을 때, 입자들은 응집된다는 것, 즉 입자 크기가 성장하기 시작한다는 것이 주목되어 왔다. 최악의 경우, 이것은, 예를 들면, 분리막의 파손 및 전지 내의 단락을 초래할 수 있다. 이와 같은 상황은, 예를 들면, 전지 내에 때때로 존재하는 불순물 금속 입자가 분리막을 파손시키는 경우에도 가능하다. 내부 단락 후의 가능한 상황은, 예를 들면, 전해질로서 사용되는 유기 카보네이트의 발화, 온도의 신속한 상승에 기인된 배터리 전지 내의 내부 과압, 및 배터리 전지의 폭발 또는 유기 카보네이트가 전지로부터 누설되어 나올 수 있는 배터리 전지 내에서 더 느린 온도 상승에 기인된 배터리 전지의 용융이다.
그러므로 배터리 팩의 화재 보호는 매우 중요한 안전에 영향을 주는 인자이다. 능동적 온도 규제의 예로서, 송풍기에 의한 배터리의 공냉 및 외부 액체 순환 시스템에 의한 액냉이 종래 기술에서 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 기법은 Li-이온 배터리 화재에 대해 극히 낮은 효율을 갖는다. 이것은 또한 많은 공간을 필요로 하고, 이것은 차량이나 전자 기기에서 사용되는 배터리의 경우에 바람직하지 않다.
종래 기술의 해결책의 다른 예는 비상 라인에 의해 Li-이온 배터리에 접속되는 소화제 저장체의 사용을 교시하는 DE 102008059948에 설명되어 있다. 이 라인은 화재 시에 소화제의 도입을 허용하는 비상 개구를 갖는다. 이 해결책에서, 배터리에 연결되는 외부의 가압 용기를 위한 공간을 형성하는 것이 필요하고, 이것은 많은 용도에서 적절하지 않을 수 있다.
US 2011064997에 설명된 것과 같은 다른 공지의 기법에서, 자동차 배터리의 하우징은 내부에서 전기화학적 전지의 주위에 자기 밀봉(self-sealing) 장벽을 형성하는 이오노머(ionomer)를 포함할 수 있다. 그러나, 배터리의 개조된 하우징은 하우징으로서 사용되는 재료에 관하여 어떤 제조 상의 복잡성 및 제한을 수반한다. WO 2012022479에 설명된 다른 종래 기술의 해결책에서, 하우징의 벽은 배터리 내에서 화재를 방지하기 위한 소화제 또는 소화제 첨가제로 코팅되거나 영향을 받는다.
이들 종래 기술의 기법의 양자 모두는 화재가 배터리의 외부로 확산되는 것을 방지하는 소화제를 사용하는 것을 수반한다. 그러나, 이들 해결책에서는 점진적인 가열 및 용융 또는 화재의 가능성 및 다음에 폭발의 문제가 대처되지 않고 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 위에서 설명된 문제를 완화시키는 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 하나 이상의 배터리 전지, 하나 이상의 배터리 전지를 포위하는 셸(shell)로서, 상기 셸의 적어도 일부는 상기 하나 이상의 배터리 전지와 공간을 두고 분리되는, 셸, 및 상기 셸 및 상기 하나 이상의 배터리 전지 사이에 설치되는 화재 방지 및 제한 매체를 포함하는 배터리 팩이다. 화재 방지 및 제한 매체는 상기 셸과 상기 하나 이상의 배터리 전지 사이의 공간을 충전함으로써, 상기 배터리 팩 내에서 화재를 방화, 지연 및/또는 소화시킬 수 있는 열팽창성 매체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
셸의 적어도 일부가 배터리 전지와 공간을 두고 분리된다는 것은 이들 사이에 공간이 존재하고, 화재 방지 및 제한 매체가 이 공간 내에 설치된다는 것을 의미한다.
화재 방지 및 제한 매체는 배터리 팩 내의 방화, 화재의 지연, 또는 그 확산의 제한을 위해 사용될 수 있다.
열팽창성 매체는 그 주변의 온도 상승 시, 예를 들면, 배터리 팩이 과열될 때, 팽창하는 매체를 의미한다.
본 발명의 이점은 배터리가, 예를 들면, 외부 저장체와 같은 임의의 추가로 추가되거나 제거될 수 있는 부품을 필요로 하지 않는 것이다. 외부 커버 절연은 화재의 경우에 팽창되는 훨씬 더 효율적인 내부 매체에 의해 대체된다. 본 발명은 수동적 안전 해결책이므로, 어떤 추가의 실용적 부품을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 다른 이점은 난연제에서 일반적으로 사용되는 Br 화합물 또는 다른 독성 화합물을 포함하지 않는 것이다.
또한, 화재 방지 및 제한 매체는 셸과 배터리 전지 사이의 공간 내에 설치되고, 화재의 경우에 그것의 가능한 팽창을 위해 일부의 공간이 남겨지므로, 배터리의 정상 동작 모드에서 이러한 잔류 공간을 통해 공냉 또는 액냉이 제공될 가능성이 있다.
본 발명의 추가의 이점은 열팽창성 매체가 가장 효율적인 방식으로 배터리 팩 내의 온도 상승에 반응한다는 것이다. 이것은 이 매체가 팽창을 개시하기 위해 배터리 전지가 실제로 착화되거나 용융될 필요가 없다는 것을 의미한다. 즉, 전지가 과열되면, 열팽창성 매체는 이것에 반응하여 팽창할 수 있다. 이것은 외부의 산소로부터 가열되는 영역을 밀봉하고, 열의 전도를 방지함으로써, 예방 조치를 제공하고, 방화재로서 작용한다. 다른 한편, 배터리 전지가 여전히 발화하는 경우, 열팽창하는 매체는 연소 중인 배터리의 내부를 격리시킴으로써 전지 내의 화재를 소화한다. 이것은 또한 연소 기체가 분산하는 것을 효율적으로 봉쇄하고, 배터리의 셸이 파손된 경우에 균열부를 충전시킨다.
본 발명의 실시형태에서, 열팽창성 매체는 열팽창성 흑연이다. 팽창성 흑연은 외부 열에 반응하여 체적이 증가하는 흑연, 흑연 염 또는 흑연 층간삽입 화합물을 의미한다. 이러한 재료의 예는 GK™(manufacturer Graphit Krophfmuhl AG, 독일)에 의해 제공되는 팽창성 흑연이다.
본 발명의 실시형태에서, 배터리 팩의 적어도 하나의 배터리 전지는 리튬-이온 배터리 전지이다. 이들 전지는 손상의 경우에 위에서 설명된 이유로 발화하는 것으로 밝혀졌다. 이것은 또한 많은 산업에서 가장 널리 사용되는 배터리 전지이다.
본 발명의 실시형태에서, 배터리 팩은 전기 차량의 배터리 팩이다. 안전은 전기 차량에서 매우 중요한 인자이고, 이와 같은 차량의 고출력 배터리 팩이 손상되는 상황은 자동차 사고에서 쉽게 발생할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 배터리 팩의 화재 방지 및 제한 매체는 셸의 내면에 가해진다. 이것에 의해 배터리 팩의 정상 작동 시 전지는 더 우수한 냉각이 가능해진다.
본 발명의 실시형태에서, 열팽창성 매체는 하나 이상의 배터리 전지를 실질적으로 캡슐화한다. 다시 말하면, 열팽창성 매체를 포함하는 화재 방지 및 제한 매체는 실질적으로 셸의 전체 내면 또는 배터리 전지의 전체 표면을 차폐한다. 본 실시형태에서, 열팽창은 배터리 전지의 가열 또는 발화 영역에 가장 근접하는 장소에서 확실하게 개시된다. 이것은 더 높은 효율의 열관리를 제공한다.
위에서 설명된 본 발명의 양태 및 실시형태는 임의의 상호 조합으로 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 수개의 양태 및 실시형태는 함께 조합되어 본 발명의 추가의 실시형태를 형성할 수 있다.
본 발명의 더 깊은 이해를 제공하기 위해 제공되는, 그리고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시형태를 예시하고, 본 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것을 도와준다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 배터리 팩의 횡단면도이고, 그리고
도 2는 열팽창성 매체가 셸과 배터리 전지 사이의 공간을 충전한 상태의 도 1의 배터리 팩을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩(1)을 도시한다. 본 실시형태에서, 배터리 팩 내에 복수의 개별 배터리 전지(2)가 있고, 배터리 팩 셸(3)은 전지(2)로부터 공간을 두고 분리되고, 화재 방지 및 제한 매체(4)는 배터리 팩 셸(3)의 내면에 가해진다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 매체(4)와 배터리 전지(2) 사이에는 빈 공간(5)이 남아 있다. 이 도면은 정상 동작 시의 배터리 팩을 도시한다. 공간(5)는 배터리 전지의 공냉 또는 액냉을 위해 사용될 수 있다. 화재 방지 및 제한 매체(4)는 열팽창성 흑연을 포함한다. 이 매체(4)의 목적은 팽창에 의해 환경으로부터 가열된 전지를 격리 및 밀봉시킴으로써 전지(2)의 화재 또는 용융을 방지하는 것이다. 또한 이러한 방식으로 독성 연소 기체가 배터리의 외부로 확산하는 것을 방지한다.
도 2를 참조하면, 예시적 실시형태에서, 배터리 전지(2)의 온도가 사전 결정된 임계 온도 한계를 초과하여 상승하는 경우, 화재 방지제(4)의 열팽창성 매체는 팽창하기 시작하여 배터리 팩(1) 내의 빈 공간(5)을 충전한다. 이은 전지(2)를 밀봉함으로써 발화를 방지한다. 화재가 개시된 경우, 이것은 발화 영역에 임의의 공기 공급을 봉쇄함으로써 화재를 소화한다. 본 실시예에서 화재 방지 및 제한 매체(4)가 배터리 전지(2)를 완전히 캡슐화하므로 이것은 또한 독성 연소 기체가 배터리 팩(1)의 외부로 확산하는 것을 봉쇄한다.
본 발명은 특정 유형의 배터리 팩과 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 임의의 특정 유형의 배터리나 배터리 팩에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 다수의 예시적 실시형태 및 구현형태와 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 그와 같이 제한되지 않고, 예상되는 청구항의 범위 내에 속하는 다양한 변경 및 등가의 배열을 포함한다.

Claims (6)

  1. 배터리 팩(1)으로서,
    하나 이상의 배터리 전지(2),
    상기 하나 이상의 배터리 전지(2)를 포위하는 셸(shell; 3)로서, 상기 셸(3)의 적어도 일부는 상기 하나 이상의 배터리 전지(2)와 공간을 두고 분리되는 셸(3), 및
    상기 셸(3)과 상기 하나 이상의 배터리 셀(2) 사이에 설치되는 화재 방지 및 제한 매체(4)를 포함하고, 상기 화재 방지 및 제한 매체(4)는 상기 셸(3)과 상기 하나 이상의 배터리 전지(2) 사이의 공간(5)을 충전함으로써, 상기 배터리 팩(1) 내에서 화재를 방화, 지연 및/또는 소화시킬 수 있는 열팽창성 매체를 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열팽창성 매체는 열팽창성 흑연인, 배터리 팩.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 전지(2)는 리튬-이온 배터리 전지인, 배터리 팩.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 팩(1)은 전기 차량의 배터리 팩인, 배터리 팩.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화재 방지 및 제한 매체(4)는 상기 셸(3)의 내면에 가해지는, 배터리 팩.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열팽창성 매체는 상기 하나 이상의 배터리 셀(2)을 실질적으로 캡슐화하는, 배터리 팩.
KR1020147030552A 2012-04-24 2012-04-24 화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩 KR20150003779A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FI2012/050402 WO2013160518A1 (en) 2012-04-24 2012-04-24 Battery pack with a fire preventing agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150003779A true KR20150003779A (ko) 2015-01-09

Family

ID=49482255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147030552A KR20150003779A (ko) 2012-04-24 2012-04-24 화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150056482A1 (ko)
EP (1) EP2841171A4 (ko)
JP (1) JP2015518638A (ko)
KR (1) KR20150003779A (ko)
CN (1) CN104284700A (ko)
CA (1) CA2870239A1 (ko)
WO (1) WO2013160518A1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2568088A (en) * 2017-11-04 2019-05-08 Haygrove Ltd Cultivation arrangement
KR102149439B1 (ko) 2020-03-25 2020-08-31 주식회사 지에프아이 소화용 마이크로캡슐을 함유한 소화필름이 구비된 배터리 팩
US10923778B2 (en) 2017-01-17 2021-02-16 Lg Chem, Ltd. Battery cell
KR20220050022A (ko) * 2020-10-15 2022-04-22 에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하 항공기용 배터리
US11462801B2 (en) 2019-03-06 2022-10-04 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module having structure capable of preventing inflow of air into module when thermal runaway occurs and battery pack including same
KR20220168657A (ko) 2021-06-17 2022-12-26 주식회사 인지디스플레이 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈
KR102564676B1 (ko) * 2023-03-03 2023-08-10 카본텍(주) 화재의 확산 방지 및 형상가공이 용이한 복합패드

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150089464A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 주식회사 엘지화학 전지모듈
US9853267B2 (en) * 2014-02-03 2017-12-26 Ursatech Ltd. Intumescent battery housing
CN203800094U (zh) * 2014-04-14 2014-08-27 浙江君飞科技有限公司 一种具有防火功能的蓄电池
JP7272745B2 (ja) * 2014-07-14 2023-05-12 ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー リチウムイオン電池の燃焼を抑制するための組成物
CN104218193B (zh) * 2014-07-30 2017-10-31 浙江超威创元实业有限公司 一种具有防火防爆装置的锂电池及应用该电池的电动车
CN104218201B (zh) * 2014-07-30 2018-02-06 浙江超威创元实业有限公司 一种具有防火防爆装置的锂电池及应用该电池的电动车
CN104218202B (zh) * 2014-07-30 2017-12-29 浙江超威创元实业有限公司 一种具有防火防爆装置的锂电池及应用该电池的电动车
DE102015213777B4 (de) 2015-07-22 2020-11-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Brandprävention und/oder -bekämpfung eines Batteriemoduls
GB2545214A (en) * 2015-12-09 2017-06-14 Jaguar Land Rover Ltd Apparatus for providing a barrier between battery modules
JP6894379B2 (ja) * 2016-09-30 2021-06-30 積水化学工業株式会社 熱伝導性熱膨張性樹脂組成物、熱伝導性熱膨張性成形体、バッテリーモジュール、及びバッテリーパック
KR102135629B1 (ko) * 2016-10-31 2020-07-20 주식회사 엘지화학 소화제를 포함하고 있는 전지팩
JP6620725B2 (ja) * 2016-11-14 2019-12-18 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接続箱
CN206388758U (zh) * 2017-01-04 2017-08-08 益阳科力远电池有限责任公司 一种防火电池组
CN108511637A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种电池壳体及其制备方法和电池
KR102203246B1 (ko) * 2017-05-25 2021-01-13 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 배터리 모듈
JP7120783B2 (ja) * 2018-03-27 2022-08-17 積水化学工業株式会社 熱伝導性熱膨張性部材
US10892469B2 (en) 2018-07-30 2021-01-12 International Business Machines Corporation Safety compliant battery cell ejection for packaged battery cells
CN109251478A (zh) * 2018-08-03 2019-01-22 武汉力唯新能源科技有限公司 一种新型阻燃材料及其制备方法、电池组
JP7183811B2 (ja) 2019-01-24 2022-12-06 Tdk株式会社 電池パック
GB2589555A (en) * 2019-10-15 2021-06-09 Tenmat Ltd Intumescent pocket
EP3940860A1 (en) 2020-07-16 2022-01-19 ABB Schweiz AG Battery module
EP3940859A1 (en) 2020-07-16 2022-01-19 ABB Schweiz AG Battery module
CN111991729B (zh) * 2020-09-11 2022-03-04 中车大同电力机车有限公司 电源灭火装置及机车
CN113471588B (zh) * 2021-06-30 2022-10-11 中国第一汽车股份有限公司 一种上箱体总成、电池总成及电动车辆
WO2023088129A1 (zh) * 2021-11-22 2023-05-25 江苏科技大学 一种动力电池防护装置及防护方法
TWI800384B (zh) * 2022-05-20 2023-04-21 王進忠 防延燒滅火材料

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1349972A (en) * 1971-07-14 1974-04-10 Oldham International Ltd Sealed cell for electric storage batteries
JP3354674B2 (ja) * 1993-12-22 2002-12-09 積水化学工業株式会社 ポリオレフィン系樹脂発泡体の製造方法
JP3727840B2 (ja) * 2000-09-29 2005-12-21 株式会社東芝 電池パック及び携帯用電子機器
JP2005088559A (ja) * 2003-08-11 2005-04-07 Crk Kk 熱膨張性防火用構造体
US20050170238A1 (en) * 2004-02-04 2005-08-04 Abu-Isa Ismat A. Fire shielding battery case
US20080292950A1 (en) * 2007-05-24 2008-11-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery module
JP2009021223A (ja) * 2007-06-11 2009-01-29 Panasonic Corp 電池パックおよび電池搭載機器
CN101106185A (zh) * 2007-09-04 2008-01-16 北京中润恒动电池有限公司 高安全性锂离子动力电池及其装配方法
JP2009266403A (ja) * 2008-04-22 2009-11-12 Panasonic Corp 電池パック
US20100136424A1 (en) * 2009-07-17 2010-06-03 Tesla Motors, Inc. Multi-wall battery for maintaining cell wall integrity during thermal runaway
US9136558B2 (en) * 2009-08-14 2015-09-15 Philips Plastics Corporation Impact resistant battery
CN101830181B (zh) * 2010-01-11 2012-11-14 李光明 一种电动车用的多效动力模块
DE102010034826A1 (de) * 2010-08-19 2012-02-23 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemischer Energiespeicher mit einer Mehrzahl von elektrochemischen Zellen
CN102097645A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 上海鼎研智能科技有限公司 防爆和阻燃的二次电池
DE102011008792A1 (de) * 2011-01-18 2012-07-19 Li-Tec Battery Gmbh Batterie aus einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10923778B2 (en) 2017-01-17 2021-02-16 Lg Chem, Ltd. Battery cell
GB2568088A (en) * 2017-11-04 2019-05-08 Haygrove Ltd Cultivation arrangement
GB2568088B (en) * 2017-11-04 2021-01-13 Haygrove Ltd Cultivation arrangement
US11462801B2 (en) 2019-03-06 2022-10-04 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module having structure capable of preventing inflow of air into module when thermal runaway occurs and battery pack including same
KR102149439B1 (ko) 2020-03-25 2020-08-31 주식회사 지에프아이 소화용 마이크로캡슐을 함유한 소화필름이 구비된 배터리 팩
KR20220050022A (ko) * 2020-10-15 2022-04-22 에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하 항공기용 배터리
KR20220168657A (ko) 2021-06-17 2022-12-26 주식회사 인지디스플레이 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈
KR102564676B1 (ko) * 2023-03-03 2023-08-10 카본텍(주) 화재의 확산 방지 및 형상가공이 용이한 복합패드

Also Published As

Publication number Publication date
EP2841171A4 (en) 2015-12-30
CN104284700A (zh) 2015-01-14
JP2015518638A (ja) 2015-07-02
EP2841171A1 (en) 2015-03-04
CA2870239A1 (en) 2013-10-31
US20150056482A1 (en) 2015-02-26
WO2013160518A1 (en) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150003779A (ko) 화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩
KR102307756B1 (ko) 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리, 및 파워 배터리 팩
JP7422790B2 (ja) 電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置
US20180138478A1 (en) Alleviating explosion propagation in a battery module
KR20190085005A (ko) 전지 시스템
KR20180088467A (ko) 리튬 이온 배터리용 로우 프로파일 압력 차단 장치
US9214704B2 (en) Thermal decoupling of battery cells in the case of a malfunction
WO2022006891A1 (zh) 电池、用电装置、制备电池的方法和装置
JP2022543344A (ja) 電池、電力消費機器、電池の製造方法及び装置
CN210723159U (zh) 一种灭火动力电池模组及电池包
TWI613854B (zh) 具有原位形成的流體通道之可攜帶式電能儲存裝置
KR20210042480A (ko) 단열부재를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP7417741B2 (ja) 電池の筐体、電池、電力消費機器、筐体の製造方法及び装置
CN109962183A (zh) 电池盖板组件、单体电池、电池模组、动力电池包和电动汽车
CN210136955U (zh) 一种储能电池的灭火装置
CN115152080A (zh) 电池、装置、电池的制备方法以及制备装置
KR101312102B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR102479561B1 (ko) 전지 에너지 저장 모듈의 안전 보호와 제어 방법 및 소자
CN214625211U (zh) 一种防止电池热失控的结构、电池模组及电池包
CN113488721A (zh) 电池系统和车辆
Hu et al. Advancements in the safety of Lithium-Ion Battery: The Trigger, consequence and mitigation method of thermal runaway
JP2024505294A (ja) 電池、電力消費装置、電池の製造方法と装置
KR20230090338A (ko) 배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치
KR102402209B1 (ko) 안전성이 강화된 이차전지 모듈 냉각 및 소화 시스템
CN109728217A (zh) 具有阻燃、防爆功能的高能量、高功率密度锂电池系统

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid