KR20150049950A - 이차전지용 냉각핀 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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KR20150049950A
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정승훈
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명에 따른 냉각핀은 파우치 외장재와 접하여 이차전지를 냉각시키는 냉각핀에 있어서, 적어도 일단에 히트싱크가 형성되어 있으며, 상기 이차전지의 파우치 외장재와 접하는 측 표면이 열전도도가 서로 다른 둘 이상의 재질로 구성되어, 열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성된 제2 표면부가 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성된 제1 표면부보다, 상기 히트싱크에 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이차전지용 냉각핀 및 이를 포함하는 배터리 팩은 이차전지를 균일하게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지용 냉각핀 및 이를 포함하는 배터리 팩{COOLING PIN FOR SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK COMPRISING THE SAME}
본 발명은 이차전지용 냉각핀 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 이차전지를 균일하게 냉각시킬 수 있는 냉각핀에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
이러한 기본적 구조에 더하여, 상기 배터리 팩은 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
멀티 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 이차전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다.
따라서, 이차전지에서 발생되는 열은 이차전지의 외장재와 접하는 냉각핀을 통해 냉각시킬 수 있다. 이때, 냉각핀의 상단 또는 하단에는 냉매와 빠른 열 교환을 위해 히트싱크가 형성될 수 있다.
한편, 냉각핀의 열 분포를 분석하면 히트싱크가 형성된 부분에 가까울 수록온도가 낮을 것을 분석된다. 따라서, 냉각핀에 의해 냉각되는 이차전지 역시 상기 히트싱크와 가까운 부분이 더 많이 냉각되며, 히트싱크와 먼 부분일 수록 상대적으로 덜 냉각되는 문제가 있다. 이러한 이차전지의 불균일한 냉각은 이차전지의 원활한 작동을 기대하지 못하게 하는 원인이 될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차전지를 균일하게 냉각시킬 수 있는 이차전지용 냉각핀 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉각핀은 파우치 외장재와 접하여 이차전지를 냉각시키는 냉각핀에 있어서, 적어도 일단에 히트싱크가 형성되어 있으며, 상기 이차전지의 파우치 외장재와 접하는 측 표면이 열전도도가 서로 다른 둘 이상의 재질로 구성되어, 열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성된 제2 표면부가 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성된 제1 표면부보다, 상기 히트싱크에 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제1 표면부 및 상기 제2 표면부는 각각 서로 다른 금속 재질로 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 냉각핀은 상단에 히트싱크가 형성되며, 상기 제2 표면부는 상기 제1 표면부보다 상부에 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 냉각핀은 상단 및 하단에 히트싱크가 형성되며, 상기 제2 표면부는 상단과 하단에 각각 형성되고, 상기 제1 표면부는 상기 제2 표면부 사이에 개재될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 제2 표면부은 상기 제1 표면부를 기준으로 상하 대칭 구조로 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉각핀은 파우치 외장재와 접하여 이차전지를 냉각시키는 냉각핀에 있어서, 적어도 일단에 히트싱크가 형성되어 있으며, 상기 파우치 외장재와 접하며, 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성된 제1 표면부와, 상기 1 표면부에는 히트싱크에 인접한 부분에 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈에는 열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성된 제2 표면부가 삽입되는 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며, 상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 방향을 따라 배치되며, 상기 홈들은 상기 히트싱크에 인접할 수록 크기가 커질 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈들은 각 홈들의 수직 방향 길이가 상기 히트싱크에 인접할수록 커질 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 냉각핀의 수직 방향을 따라 배치되고 상기 히트싱크에 인접할 수록 크기가 커지는 홈 세트가 2이상 형성되어 있으며, 상기 2이상의 홈 세트는 상기 냉각핀의 수평 방향을 따라 배치될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며, 상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 방향을 따라 배치되며, 상기 홈들은 상기 히트싱크에 인접할 수록 상기 홈들의 간격이 좁아질 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며, 상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 및 수평 방향으로 형성되어 있으며, 상기 홈들은 상기 히트싱크에 가까운 부분일 수록 홈의 크기가 클 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈들은 동일한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈들은 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가질 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며, 상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 및 수평 방향으로 형성되어 있으며, 상기 홈들은 상기 히트싱크에 가까운 부분일 수록 홈의 간격이 좁을 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈들은 동일한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 홈들은 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 냉각핀 및 이차전지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차전지용 냉각핀 및 이를 포함하는 배터리 팩은 열전도도가 서로 다른 둘 이상의 재질로 구성된 냉각핀을 이용함으로써, 이차전지간의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
도 1은 냉각핀과 이차전지를 포함한 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제12 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 14은 본 발명의 제13 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제14 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제15 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제16 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 냉각핀과 이차전지를 포함한 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩은 이차전지(100), 냉각핀(200)을 포함할 수 있다.
배터리 팩은 이차전지(100)의 외장재와 접하는 냉각핀(200)을 통해 냉각 시킬 수 있다. 즉, 이차전지(100)에서 발생한 열이 냉각핀(200)을 통해 전달되며, 냉각핀(200)은 다시 냉매를 통해 열을 전달할 수 있다. 이러한 냉각핀(200)은 적어도 일단에 냉매와 빠른 열 교환을 위해 히트싱크(205)가 형성될 수 있다. 또한, 냉각핀(200)은 이차전지(100)의 파우치 외장재와 접하는 측 표면이 열전도도가 서로 다른 둘 이상의 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 냉각핀(200)은 도 2 내지 도 11에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 냉각핀(200)은 “T”자 형태로 형성되어, 냉각핀(200)의 상단에만 히트싱크(205)가 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 냉각핀(200)은 상단에만 히트싱크(205)가 형성된 실시예이며, 냉각핀(200)의 하단에만 히트싱크가 형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각핀(200)은 이차전지(100)의 파우치 외장재와 접하는 측 표면이 열전도도가 서로 다른 둘 이상의 재질로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)와 제2 표면부(220)로 형성될 수 있으며, 제1 표면부(210)와 제2 표면부(220)는 각각 서로 다른 금속 재질일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 제1 표면부(210)는 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성되며, 제2 표면부(220)는 열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성될 수 있다.
이러한, 제1 표면부(210)와 제2 표면부(220)는 용접방식, 끼움 방식 등의 방법으로 서로 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 냉각핀(200)은 상단에만 히트싱크(205)가 형성되며, 제2 표면부(220)는 제1 표면부(210)보다 상부에 형성될 수 있다.
이러한 제1 실시예에 의하면, 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)와 제2 표면부(220)로 형성됨으로써, 냉각핀(200)과 히트싱크(205)와의 접촉면으로부터 가까운 곳에 위치한 제2 표면부(220)는 히트싱크(205)와의 접촉면으로부터 먼 곳에 위치한 제1 표면부(210)와 온도 편차가 생기는 것을 방지할 수 있다.
즉, 열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성된 제2 표면부(220)가 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성된 제1 표면부(210)보다, 히트싱크(205)에 인접하도록 구성될 수 있다.
이러한 제1 실시예에 의하면, 이차전지와 냉각핀(200)이 접할 경우, 히트싱크(205)에서 상대적으로 떨어진 부분과 히트싱크(205)에서 상대적으로 가까운 부분에서 비슷한 냉각 효율을 가질 수 있으므로, 이차전지 전체가 균일하게 냉각될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각핀(200)은 도 2에 도시된 본 발명의 일 측면에 따른 냉각핀(200)과 비교할 때, 냉각핀(200)의 형태가 다르다는 차이가 있으며, 다른 구성요소들은 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각핀(200)을 설명함에 있어서, 본 발명의 일 측면과 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 차이점에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
냉각핀(200)은 “L”형태로 형성되어, 냉각핀(200)의 하단에만 히트싱크(205)가 형성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 냉각핀(200)의 하단에만 히트싱크(205)가 형성된 실시예이며, 냉각핀(200)의 상단에만 히트싱크(205)가 형성되는 것도 가능하다.
도 3을 참조하면, 이러한 실시예에 따른 냉각핀(200)은 히트싱크(205)가 하단에 형성되어, 제2 표면부(220)는 제1 표면부(210) 보다 하부에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각핀(200)은 상단 또는 하단 중 어느 한 쪽에만 히트싱크(205)가 형성된다. 도 4를 참조하면, 상기 냉각핀(200)의 하단에만 히트싱크(205)가 형성된 실시예이며, 상기 냉각핀(200)의 상단에만 히트싱크가 형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각핀(200)은 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 홈(215)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 홈(221)은 히트싱크(205)에 인접한 부분에 형성된다.
이때, 홈(215)에는 제1 표면부(210)보다 열 전도도가 낮은 재질의 금속이 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 홈(221)에 결합된 제2 표면부(220)는 열 전도도가 낮기 때문에, 다른 부분에 비해서 덜 냉각될 수 있다. 그 결과, 제2 표면부(220) 및 히트싱크(205)에서 상대적으로 떨어진 부분은 제2표면부(220)와 비슷한 냉각 효율을 가질 수 있다. 따라서, 이차전지 전체가 균일하게 냉각될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 5를 참고하면, 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 홈(215)이 3개 형성되어 있다. 그리고, 홈들(215)은 상기 냉각핀(200)의 수직 방향을 따라 배치되며, 히트싱크(205)에 인접할 수록 크기가 커지는 것을 확인할 수 있다. 이때, 홈(215)들은 각 홈들의 수직 방향 길이가 상기 히트싱크(205)에 인접할 수록 커질 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열 전도도가 낮은 재질의 금속이 3개의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각핀(200)의 홈들(215)은 2이상의 개수가 형성될 수 있으며, 그 모양 역시 기하학적으로 다양할 수 있다. 따라서, 도시된 실시예에 본 발명이 제한되지 않는다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 냉각핀(200)의 수직 방향을 따라 배치되고 히트싱크(205)에 인접할 수록 크기가 커지는 홈 세트(215)를 확인할 수 있다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각핀(200)은 상기 2이상의 홈 세트(215)가 상기 냉각핀(200)의 수평 방향을 따라 배치된다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 홈 세트(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각핀(200)에 형성된 홈 세트(215)는 2 이상이다. 도 6에는 상기 홈 세트(215)가 2개인 실시예를 도시하였지만, 상기 홈 세트(215)의 개수는 다양할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 홈(215)이 6개 형성되어 있다. 그리고, 홈(215)들은 상기 냉각핀(200)의 수직 방향을 따라 배치되며, 히트싱크(205)에 인접할 수록 홈(215)들의 간격이 좁아지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열 전도도가 낮은 재질의 금속이 6개의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각핀(200)의 홈(215)들은 2이상의 개수로 형성될 수 있으며, 그 모양 역시 기하학적으로 다양할 수 있다. 따라서, 도시된 실시예에 본 발명이 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각핀(200)의 홈(215)들은 제5 실시예와 동일하게 2개 이상의 홈 세트로 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 8을 참고하면, 상기 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 10개의 홈(215)이 냉각핀(200)의 수직 및 수평 방향으로 형성된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 10개의 홈(215)들은 히트싱크(205)에 가까운 부분일 수록 홈(215)의 크기가 크다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열 전도도가 낮은 재질의 금속이 2개 이상의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다. 도 8은 10개의 홈(215)이 형성된 실시예를 도시하였지만, 상기 홈(215)의 개수는 다양할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 홈(215)들의 모양이 원형뿐만이 아니라, 원형, 삼각형 및 사각형으로 형성될 수 있으며, 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가지거나, 동일한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 9를 참고하면, 상기 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 24개의 홈(215)이 냉각핀(200)의 수직 및 수평 방향으로 형성된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 24개의 홈(215)들은 히트싱크(205)에 가까운 부분일 수록 홈(215)의 간격이 좁다.
본 발명의 제8 실시예에 따른 냉각핀(20)은 이차전지의 제1 표면부(210)보다 열 전도도가 낮은 재질의 금속이 2개 이상의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다. 도 9는 24개의 홈(215)이 형성된 실시예를 도시하였지만, 상기 홈(215)의 개수는 다양할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 홈(215)들의 모양이 원형뿐만이 아니라, 원형, 삼각형 및 사각형 등으로 형성될 수 있으며, 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가지거나, 동일한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 내지 제8 실시예에 따른 냉각핀(200)처럼 상단 또는 하단 중 어느 한 쪽에만 히트싱크(205)가 형성된 냉각핀(200)을 설명함에 있어서 'T'형태와 'L'형태를 예시로 도시하였다. 하지만, 본 발명에 따른 냉각핀(200)은 다양한 형태를 가질 수도 있으며, 상단 또는 하단 중 어느 한 쪽에만 히트싱크가 형성된 냉각핀은 도면에 도시된 실시예에 제한되지 않는다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 냉각핀(200)은 “ㄷ”자 형태로 형성되어, 냉각핀(200)의 상단 및 하단에 히트싱크(205)가 모두 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 내지 제8 실시예에 도시된 냉각핀(200)과 비교할 때, 냉각핀(200)의 형태가 다르다는 차이가 있으며, 다른 구성요소들은 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 제9 실시예에 따른 냉각핀(200)을 설명함에 있어서, 본 발명의 제1 내지 제8 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 차이점에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.
이러한 냉각핀(200)은 상단 및 하단에 히트싱크(205)가 모두 형성되므로, 제2 표면부(220)는 상단과 하단에 각각 형성되며, 제1 표면부(210)는 제2 표면부(220) 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제1 표면부(210)와 제2 표면부(220)는 용접방법, 끼움방법 등의 다양한 방법으로 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 표면부(220)는 제1 표면부(210)를 기준으로 상하 대칭구조로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 냉각핀(200)은 열전도도가 낮은 제2 표면부(220)를 히트싱크(205)와 인접한 부분인 냉각핀(200)의 상단 및 하단에 대칭구조로 각각 형성함으로써, 냉각핀(200)내의 위치별 열전달량의 차이를 감소시켜, 이차전지 내의 온도 편차를 줄일 수 있다.
도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 냉각핀(200)은 “I”자 형태로 형성되어, 냉각핀(200)의 상단 및 하단에 히트싱크(205)가 모두 형성될 있으며, 제2 표면부(220)는 상단과 하단에 각각 형성되며, 제1 표면부(210)는 제2 표면부(220) 사이에 개재될 수 있다.
본 발명에 따른 제2 표면부(220)는 제1 표면부(210)를 기준으로 상하 대칭구조로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 냉각핀(200)은 열전도도가 낮은 제2 표면부(220)를 히트싱크(205)와 인접한 부분인 냉각핀(200)의 상단 및 하단에 대칭구조로 각각 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 12를 참조하면, 냉각핀(200)은 상단 및 하단에 히트싱크(205)가 모두 형성되므로, 히트싱크(205)와 인접한 제1 표면부(210)에 홈(215)이 형성된 것을 알 수 있다.
본 발명의 제11 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제12 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 13을 참고하면, 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 홈(215)들이 5개 형성되어 있다. 그리고, 상기 홈(215)들은 냉각핀(110)의 수직 방향을 따라 배치되며, 상기 상단 및 하단의 히트싱크(205)에 인접할 수록 크기가 커지는 것을 확인할 수 있다. 이때, 상기 홈들(215)은 각 홈의 수직 방향 길이가 상기 히트싱크(205)에 인접할 수록 커질 수 있다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 5개의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 냉각핀(200)의 홈(215)들은 2이상의 개수가 형성될 수 있으며, 그 모양 역시 기하학적으로 다양할 수 있다. 따라서, 도시된 실시예에 본 발명이 제한되지 않는다.
도 14는 본 발명의 제13 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 14를 참조하면, 상기 냉각핀(200)의 수직 방향을 따라 배치되고 상기 상단 및 하단 히트싱크(205)에 인접할 수록 크기가 커지는 홈 세트(215)를 확인할 수 있다. 본 발명의 제13 실시예에 따른 냉각핀(200)은 상기 2이상의 홈 세트(215)가 상기 냉각핀(200)의 수평 방향을 따라 배치된다.
본 발명의 제13 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 홈 세트(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제13 실시예에 따른 냉각핀(200)에 형성된 홈 세트(215)는 2 이상으로 형성될 수 있다. 도 14에는 상기 홈 세트(215)가 2개인 실시예를 도시하였지만, 상기 홈 세트(215)의 개수는 다양할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제14 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 15를 참조하면, 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 홈(215)이 11개 형성되어 있다. 그리고, 상기 홈(215)들은 상기 냉각핀(200)의 수직 방향을 따라 배치되며, 상기 히트싱크(205)에 인접할 수록 상기 홈(215)들의 간격이 좁아지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 제14 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 11개의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다.
본 발명의 제14 실시예에 따른 냉각핀(200)의 홈(215)들은 2이상의 개수가 형성될 수 있으며, 그 모양 역시 기하학적으로 다양할 수 있다. 따라서, 도시된 실시예에 본 발명이 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 제14 실시예에 따른 냉각핀(200)의 홈(215)들은 제13 실시예와 동일하게 2개 이상의 홈 세트로 형성될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 제15 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 16을 참고하면, 상기 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 20개의 홈(215)이 상기 냉각핀(200)의 수직 및 수평 방향으로 형성된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 20개의 홈(215)들은 상기 히트싱크(205)에 가까운 부분일 수록 홈(215)의 크기가 크다.
본 발명의 제15 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다. 도 16은 20개의 홈(215)이 형성된 실시예를 도시하였지만, 상기 홈(215)의 개수는 다양할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 홈(215)들의 모양이 원형뿐만이 아니라, 원형, 삼각형 및 사각형으로 형성될 수 있으며, 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가지거나, 동일한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
도 17은 본 발명의 제16 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 17을 참고하면, 상기 이차전지의 외장재와 접하는 제1 표면부(210)에 42개의 홈(215)이 상기 냉각핀(170)의 수직 및 수평 방향으로 형성된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 42개의 홈(215)들은 상기 히트싱크(205)에 가까운 부분일 수록 홈(215)의 간격이 좁다.
본 발명의 제16 실시예에 따른 냉각핀(200)은 제1 표면부(210)보다 열전도도가 낮은 재질의 금속이 복수의 홈(215)에 삽입되어, 제2 표면부(220)를 형성할 수 있다. 도 18은 42개의 홈(215)이 형성된 실시예를 도시하였지만, 상기 홈(215)의 개수는 다양할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 홈(215)들의 모양이 원형뿐만이 아
니라, 원형, 삼각형 및 사각형으로 형성될 수 있으며, 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가지거나, 동일한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
한편, 제9 내지 제16 실시예에 따른 냉각핀(200)처럼 상단 및 하단에 히트싱크가 형성된 냉각핀(200)을 설명함에 있어서 'ㄷ'형태의 냉각핀(200)을 예시로 도시하였다. 하지만, 본 발명에 따른 냉각핀은 'H' 또는 'I' 형태를 가질 수도 있으며, 상단 및 하단에 히트싱크가 형성된 냉각핀은 도면에 도시된 실시예에 제한되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 냉각핀(200)은 상기 냉각핀(200) 및 이차전지(100)를 포함하는 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 이차전지
200: 냉각핀
205: 히트싱크
210: 제1 표면부
215: 홈
220: 제2 표면부

Claims (17)

  1. 파우치 외장재와 접하여 이차전지를 냉각시키는 냉각핀에 있어서,
    적어도 일단에 히트싱크가 형성되어 있으며,
    상기 이차전지의 파우치 외장재와 접하는 측 표면이 열전도도가 서로 다른 둘 이상의 재질로 구성되어,
    열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성된 제2 표면부가 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성된 제1 표면부보다, 상기 히트싱크에 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표면부 및 상기 제2 표면부는 각각 서로 다른 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각핀은 상단에 히트싱크가 형성되며,
    상기 제2 표면부는 상기 제1 표면부보다 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각핀은 상단 및 하단에 히트싱크가 형성되며,
    상기 제2 표면부는 상단과 하단에 각각 형성되고, 상기 제1 표면부는 상기 제2 표면부 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 표면부은
    상기 제1 표면부를 기준으로 상하 대칭 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  6. 파우치 외장재와 접하여 이차전지를 냉각시키는 냉각핀에 있어서,
    적어도 일단에 히트싱크가 형성되어 있으며,
    상기 파우치 외장재와 접하며, 열전도도가 상대적으로 높은 재질로 구성된 제1 표면부와,
    상기 1 표면부에는 히트싱크에 인접한 부분에 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈에는 열전도도가 상대적으로 낮은 재질로 구성된 제2 표면부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며,
    상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 방향을 따라 배치되며,
    상기 홈들은 상기 히트싱크에 인접할 수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈들은 각 홈들의 수직 방향 길이가 상기 히트싱크에 인접할 수록 커지는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 냉각핀의 수직 방향을 따라 배치되고 상기 히트싱크에 인접할 수록 크기가 커지는 홈 세트가 2이상 형성되어 있으며,
    상기 2이상의 홈 세트는 상기 냉각핀의 수평 방향을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며,
    상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 방향을 따라 배치되며,
    상기 홈들은 상기 히트싱크에 인접할 수록 상기 홈들의 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며,
    상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 및 수평 방향으로 형성되어 있으며,
    상기 홈들은 상기 히트싱크에 가까운 부분일 수록 홈의 크기가 큰 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 홈들은 동일한 기하학적 형상을 가진 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  13. 제11에 있어서,
    상기 홈들은 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가진 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 홈은 2이상의 개수가 형성되어 있으며,
    상기 홈들은 상기 냉각핀의 수직 및 수평 방향으로 형성되어 있으며,
    상기 홈들은 상기 히트싱크에 가까운 부분일 수록 홈의 간격이 좁은 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 홈들은 동일한 기하학적 형상을 가진 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  16. 제14에 있어서,
    상기 홈들은 상이한 2이상의 기하학적 형상을 가진 것을 특징으로 하는 냉각핀.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 냉각핀; 및
    이차전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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