KR20160134124A - 이차 전지용 카트리지를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지를 적층하는데 용이하게 이용될 뿐 아니라, 액체 전해질 이차 전지에 비해 높은 온도에서 작동하거나 그 성능이 향상되는 이차 전지의 안정적인 작동 성능을 확보할 수 있는 신규한 구조의 카트리지를 포함하는 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상하 방향으로 적층된 복수의 이차 전지; 및 상기 이차 전지의 적어도 일부분이 안착되어 내부 공간에 상기 이차 전지를 하나 이상 수용하고, 상하 방향으로 상호 적층되며, 상단부에서 하단부까지 연장 형성된 열전도 부재를 구비하는 복수의 카트리지를 포함한다.

Description

이차 전지용 카트리지를 포함하는 배터리 팩{Battery pack including cartridge for secondary battery}
본 발명은 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 주변 온도 조건을 일정 수준 이상으로 확보할 수 있는 카트리지를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등 다양한 분야 및 장치에 널리 사용되고 있다. 현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있으며, 금속 공기 전지나 전고체 전지, 나트륨 계열 전지, 마그네슘 전지 등이 차세대 전지로서 관심 및 개발이 증대되고 있다.
이러한 여러 이차 전지 중, 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 그리고, 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판 및 음극판과 함께 전해질을 케이스(외장재)에 수납하는 형태로 구성되는데, 여기서 전해질은 액체 상태의 전해질이 대표적으로 이용되며, 이를 전해액이라고도 한다.
액체 상태의 전해질로 이루어진 이차 전지의 경우, 취급 및 제조가 용이하고, 상온에서의 전기 전도도가 양호하여 상온에서도 안정적인 성능이 확보되는 등, 여러 장점으로 인해 널리 이용되고 있다. 그러나, 이러한 액체 전해질 전지의 경우, 전해액이 누액되거나 가스가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 이로 인해 폭발이나 발화, 유해 가스 유출과 같은 이차 전지의 안전성을 크게 떨어뜨릴 수 있다.
이러한 상황에서, 고체 상태의 전해질을 이용함으로써, 전해액의 누액이나 가스 발생과 같은 문제를 방지하고, 안전성이 확보될 수 있는 전고체 전지에 대한 관심 및 개발이 증대되고 있다. 특히, 전기 자동차나 전력 저장 장치, 이를테면 전기 자동차의 전기 충전소나 스마트 그리드에 이용되는 전력 저장 장치 등의 경우, 대량의 이차 전지가 사용될 수 있다는 점에서, 안정적인 전고체 전지에 대한 기대감은 더욱 높다고 할 수 있다. 그런데, 이와 같은 전고체 전지의 경우, 상온에서 이온 전도도가 낮으므로 액체 전해질 전지에 비해 작동 온도가 상대적으로 높다고 할 수 있다. 따라서, 전고체 전지를 이용하여 배터리 팩을 구성하는 경우, 온도 조건을 액체 전해질 전지에 비해 높여 주어야 할 필요가 있다.
하지만, 종래 배터리 팩의 경우, 대체로 액체 전해질 전지를 대상으로 하고 있기 때문에, 고체 전해질 전지를 이용하는 경우에는 적합하지 않은 구조를 갖고 있다.
특히, 배터리 팩의 경우, 다수의 파우치형 이차 전지를 용이하게 적층 및 수납하고, 이차 전지를 외부의 충격 등으로부터 보호하며 유동을 방지하기 위한 구성으로서, 카트리지를 이용하는 경우가 많다. 이러한 카트리지는, 적층용 프레임과 같은 다른 다양한 용어로 표현될 수 있는데, 대체로 일방향, 이를테면 상하 방향으로 적층 가능하게 구성되며, 적층 시 형성된 내부 공간에 이차 전지가 수납되도록 구성될 수 있다. 그런데, 이러한 카트리지는, 수납된 이차 전지의 온도를 낮추기 위한 여러 구성을 구비하는 경우가 많다. 예를 들어, 카트리지는, 플레이트 형태로 구성된 냉각 핀을 구비하거나, 상호 적층 시 외부 공기가 유입될 수 있도록 개구부가 형성될 수 있다. 이처럼, 카트리지가 이차 전지를 냉각시키기 위한 구성을 포함하는 이유는, 배터리 팩에 포함된 액체 전해질 이차 전지의 경우, 상온보다 온도가 크게 높아지면 성능이 저하될 뿐 아니라, 폭발이나 발화와 같은 안전성에 심각한 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
하지만, 전고체 전지와 같은 이차 전지의 경우, 오히려 상온에서는 전지의 성능이 제대로 발휘되지 않고, 상온보다 높은 온도에서 전지의 성능이 향상될 수 있다. 따라서, 이러한 전고체 전지를 이용하면서 종래 카트리지 등 종래 배터리 팩의 구성을 그대로 차용하기에는 적합하지 않다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차 전지를 적층하는데 용이하게 이용될 뿐 아니라, 액체 전해질 이차 전지에 비해 높은 온도에서 작동하거나 그 성능이 향상되는 이차 전지의 안정적인 작동 성능을 확보할 수 있는 신규한 구조의 카트리지를 포함하는 배터리 팩과 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상하 방향으로 적층된 복수의 이차 전지; 및 상기 이차 전지의 적어도 일부분이 안착되어 내부 공간에 상기 이차 전지를 하나 이상 수용하고, 상하 방향으로 상호 적층되며, 상단부에서 하단부까지 연장 형성된 열전도 부재를 구비하는 복수의 카트리지를 포함한다.
여기서, 상기 열전도 부재는, 상기 카트리지의 적층에 의해 상단과 하단이 다른 카트리지의 열전도 부재와 서로 접촉될 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 최상부에 위치하는 카트리지부터 최하부에 위치하는 카트리지까지 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 금속 재질일 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 카트리지는, 상기 이차 전지의 하부 중 적어도 일부가 안착되는 안착부 및 상기 안착부에서 상하 방향으로 세워지는 형태로 구성되어 상기 이차 전지의 측면을 커버하는 측면부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 상기 측면부에 구비될 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 상기 측면부의 내측 표면에 구비될 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 상기 안착부에 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 카트리지는, 상기 안착부에 상하 방향의 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는, 상기 이차 전지의 외장재 일부와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 카트리지는, 상기 열전도 부재의 외측에 상기 열전도 부재 측 열이 외부 방향으로 유출되는 것을 차단하는 단열 부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 단열 부재는, 글라스울, EPS, XPS, 폴리우레탄 폼, 수성 연질 폼, 우레아 폼, 진공 단열 패널, PVC 및 열반사 단열재 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 카트리지는, 상기 이차 전지 측으로 열을 공급하는 가열 부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 카트리지는, 수평 방향으로 배치된 다수의 이차 전지를 수납하고, 상기 수평 방향으로 배치된 다수의 이차 전지 사이에 상하 방향으로 세워진 형태의 격벽부를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 최하층 카트리지의 하부에 결합되고, 상기 최하층 카트리지의 열전도 부재와 접촉된 열전도 부재를 상면에 구비하는 하부 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 최상층 카트리지의 상부에 결합되어 상부 개방 공간을 닫고, 상기 최상층 카트리지의 열전도 부재와 접촉된 열전도 부재를 하면에 구비하는 상부 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이차 전지는, 전고체 전지일 수 있다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지 적층용 카트리지는, 이차 전지의 적어도 일부분이 안착되며, 내부 공간에 상기 이차 전지를 하나 이상 수용하고, 상하 방향으로 상호 적층 가능하도록 구성되며, 상단부에서 하단부까지 연장 형성된 열전도 부재를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기존의 비수 전해액 리튬 전지보다 높은 온도에서 안정적인 작동 성능을 갖는 이차 전지를 활용한 배터리 팩이 제공될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고체 전해질을 사용하는 전고체 전지를 이용하여 배터리 팩을 구성할 때, 전고체 전지의 주변 온도를 높여 전고체 전지의 작동 성능이 향상되도록 할 수 있다.
더욱이, 이러한 전고체 전지의 경우 전해질 누출 및 가스 발생 염려가 적기 때문에, 이를 이용하여 배터리 팩을 구성하는 경우 발화나 폭발, 유해 가스 발생 등의 문제가 발생하지 않을 수 있으며, 이로 인해 안전성이 크게 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 경우, 카트리지에 열전도 부재를 포함함으로써, 배터리 팩에 포함된 다수의 이차 전지에 대하여, 전체적으로 온도 분포가 균일하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 배터리 팩에서 일부 이차 전지의 온도가 상대적으로 지나치게 낮아 성능을 제대로 발휘하지 못하는 등의 문제를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 카트리지가 단열 부재를 포함함으로써, 이차 전지에서 발생하는 열이 카트리지 외부로 빠져 나가지 않고, 카트리지의 내부 공간에 거의 그대로 존재할 수 있다. 따라서, 이차 전지 주변의 온도가 높은 상태로 안정적으로 유지될 수 있으며, 이로 인해 전고체 전지와 같은 이차 전지의 작동 성능이 안정적으로 확보될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 카트리지가 가열 부재를 포함함으로써, 이차 전지의 초기 구동 시 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 전고체 이차 전지의 경우 작동 초기에는 카트리지 내부의 온도가 최적의 온도까지 상승되지 않은 상태일 수 있는데, 이 경우 가열 부재를 통해 전고체 이차 전지 측으로 열이 공급되도록 함으로써, 전고체 이차 전지의 초기에도 작동 성능이 일정 수준 이상으로 확보되도록 할 수 있다. 따라서, 전고체 이차 전지 등에 대하여 안정적 성능 구현을 위한 대기 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 의하면, 카트리지 자체에 열전도 부재, 단열 부재 및/또는 가열 부재가 구비됨으로써, 카트리지를 적층하면서 그 내부 공간에 이차 전지를 수용시키기만 하면, 이차 전지 주변에 열전도 부재, 단열 부재 및/또는 가열 부재가 자연스럽게 위치하게 되며, 배터리 팩에 이차 전지 상호 간 열전달이나 단열, 가열 등을 하기 위한 구성을 별도로 마련하거나 설치할 필요가 없다. 더욱이, 카트리지의 적층만으로, 열전도 부재가 자동으로 서로 연결되며, 이차 전지 외부에 단열 부재가 위치할 수 있다. 따라서, 배터리 팩 제조 시 공정성이 향상되는 것은 물론, 별도의 열전달, 단열 및 가열을 위한 구성으로 인한 공간 증가나 하중 증대를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전해질이 고체 상태인 전고체 리튬 이차 전지 이외에도 상온보다 높은 온도에서 작동하거나 성능이 향상되는 다른 다양한 이차 전지를 채용할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 측면에 의하면, 단열재 재질에 따라 구동 온도 조절이 가능하므로, 이차 전지에 따라 최적의 온도 조건을 제공하여 안정적인 성능을 발휘하도록 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 배터리 팩에서 하나의 카트리지 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 2의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 4는, 도 3에 도시된 카트리지가 2개 상하 방향으로 적층된 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 카트리지의 내부 공간에 이차 전지가 수납된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 카트리지 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
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 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이차 전지(200) 및 카트리지(100)를 포함한다.
상기 이차 전지(200)는, 배터리 팩에 하나 이상 포함된다. 특히, 상기 이차 전지(200)는 배터리 팩에 다수 포함될 수 있는데, 이 경우, 다수의 이차 전지(200)는 일 방향, 이를테면 도면에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다.
상기 이차 전지(200)는, 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 이차 전지(200)는 상부에서 하부 방향으로 바라본 형태가 사각 형태로 구성될 수 있다. 이때, 이차 전지(200)의 외장재(케이스)는 금속층이 폴리머층 사이에 개재된 파우치 형태로 구성될 수 있으며, 중앙 부분에 전극 조립체 및 전해질이 수납된 상태에서 테두리부가 실링되어 밀봉되는 형태로 구성될 수 있다. 또는, 이차 전지(200)의 케이스는 금속 재질의 캔 형태로 구성될 수 있으며, 그러한 캔의 내부 공간에 전극 조립체 및 전해질이 수납된 상태에서 캡 조립체가 결합되어 밀봉되는 형태로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 이차 전지(200)는 상온보다 높은 온도에서 작동하거나 성능이 최적화되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 이차 전지(200)는 전고체 전지이다. 여기서, 전고체 전지는, 전해질이 고체 상태로 구성된 전지로서, 통상적인 액체 상태의 전해질로 구성된 이차 전지와 대비되는 개념이라 할 수 있다. 예를 들어, 상기 이차 전지(200)는, 리튬 전고체 전지일 수 있다. 이 경우, 리튬 이온은 고체 상태의 전해질을 통해 양극과 음극 사이에서 이동할 수 있다. 이러한 전고체 전지는, 액체 전해질 이차 전지에 비해, 누액의 문제가 없어 안전성이 우수하고, 플렉서블 형상을 구현하는데 용이할 수 있다. 또한, 전고체 전지는, 이차 전지의 두께를 최소화하고 고전압 및 고밀도 배터리를 구현하는데 용이할 수 있다.
이러한 전고체 전지는, 고체 상태의 전해질이라는 특성 상, 상온에서 이온 전도도가 크지 않아 작동이 제대로 이루어지지 않거나 제 성능이 발휘되지 않을 수 있다. 따라서, 전고체 전지가 제 성능을 발휘하기 위해서는 상온보다 높은 온도의 고온 환경에서 구동되는 것이 좋다. 예를 들어, 전고체 전지는, 50℃ 내지 200℃의 온도 환경에서 작동이 가능하거나 최적의 성능을 발휘할 수 있다. 이와 같은 특성상, 전고체 전지는 통상적인 상태의 배터리 팩에서는 쉽게 사용되기 어렵겠지만, 본 발명에 따른 배터리 팩에서는 사용 가능할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 전고체 전지의 사용이 가능한 형태의 카트리지(100)를 포함하고 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 배터리 팩에서 하나의 카트리지(100) 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 카트리지(100)는, 이차 전지(200)를 수납하고 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 이차 전지(200)의 조립을 가이드할 수 있다. 특히, 상기 카트리지(100)는, 내부 공간이 형성될 수 있으며, 이러한 내부 공간에 이차 전지(200)를 수납할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 I로 표시된 바와 같이, 카트리지(100)는 하부 및 측부가 제한되고 상부가 개방된 형태로 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 상부의 개방 부분을 통해 이러한 내부 공간에 하나 또는 그 이상의 이차 전지(200)가 삽입되어 수용될 수 있다.
또한, 상기 카트리지(100)는, 수납된 이차 전지(200)의 적어도 일 부분이 안착되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 실링부를 구비하는 파우치형 이차 전지의 경우, 이차 전지의 실링부, 즉 테두리 부분이 카트리지(100)에 안착되거나, 이차 전지(200)의 하부에 위치하는 평평한 부분이 전체적으로 카트리지(100)에 안착될 수 있다.
상기 카트리지(100)는, 하나 이상의 이차 전지(200)를 적층하는데 이용되는 구성요소로서 적어도 일 방향으로 적층 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(100)는 상하 방향으로 적층 가능하게 구성될 수 있다. 이 경우, 카트리지(100)는 적층 시 인접하는 카트리지(100)와 접촉되는 부분이 대체로 평평하게 형성될 수 있다. 그러면, 이와 같이 평평하게 형성된 부분이 상호 접촉하여, 카트리지(100)는 지면에 수직한 방향으로 용이하게 적층될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 카트리지(100)는, 열전도 부재(110)를 구비한다.
상기 열전도 부재(110)는, 열전도율이 소정 수준 이상을 갖는 열전도성 재질로 구성되어, 일측에서 타측, 즉 고온부 측에서 저온부 측으로 열전달이 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 열전도 부재(110)는, 상온에서 100 W/mK 이상의 열 전도율을 갖는 재질로 구성될 수 있다. 또는, 상기 열전도 부재(110)는, 상온에서 200 W/mK, 특히 300 W/mK 이상의 열 전도율을 갖는 재질로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전도 부재(110)는, 은, 구리, 백금, 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 이러한 금속 재질은, 열전도율이 매우 높으며, 성형이 용이한 장점을 가질 수 있다. 특히, 구리나 알루미늄의 경우, 비용 효율적인 측면에서 적용 가치가 높은 재질이라고 할 수 있다.
상기 열전도 부재(110)는, 카트리지(100)의 상단부에서 하단부까지 연장되는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상기 열전도 부재(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 카트리지의 상단부에서 하단부까지 상하 방향으로 연장 형성되며, 상단 및 하단이 모두 노출되도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 열전도 부재(110)는, 카트리지의 적층에 의해 상단과 하단이 다른 카트리지의 열전도 부재(110)와 서로 접촉되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는, 도 3에 도시된 카트리지(100)가 2개 상하 방향으로 적층된 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 카트리지(100)는 상하 방향으로 상호 적층 가능하게 구성될 수 있으며, 적층이 이루어진 경우, 카트리지에 구비된 열전도 부재(110)는 상호 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 도 4의 구성에서 B로 표시된 부분과 같이, 하부에 적층된 카트리지의 열전도 부재(110) 상단은, 상부에 적층된 카트리지의 열전도 부재(110) 하단에 접촉하여 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전도 부재(110)에 의해 상하 방향으로 적층된 카트리지 간 열전달이 쉽게 일어날 수 있다. 따라서, 일부 카트리지의 내부 온도가 상대적으로 낮다 하더라도, 열전도 부재(110)에 의해 상대적으로 온도가 높은 카트리지로부터 온도가 낮은 카트리지로 열이 전달될 수 있으므로 카트리지 간 열적 불균형이 잘 일어나지 않으며, 쉽게 해소될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에서, 상부에 적층된 카트리지의 내부 공간 온도가 하부에 적층된 카트리지의 내부 공간 온도보다 낮은 경우, 하층 카트리지의 열은 하층 카트리지의 열전도 부재(110) 및 상층 카트리지의 열전도 부재(110)를 경유함으로써, 상층 카트리지의 내부 공간으로 공급될 수 있다.
도 4에는, 설명의 편의를 위해, 2개의 카트리지만 도시되어 있으나, 이러한 카트리지는 배터리 팩에서 상하 방향으로 3개 이상 적층될 수 있다. 이 경우, 상기 열전도 부재(110)는, 최상부에 위치하는 카트리지부터 최하부에 위치하는 카트리지까지 서로 연결되도록 구성될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 배터리 팩은 6개의 카트리지(100)를 포함하며, 각 카트리지가 상하 방향으로 적층되는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 각 카트리지에는 열전도 부재(110)가 구비되는데, 이러한 카트리지의 열전도 부재(110)는, 상단과 하단에서 다른 카트리지의 열전도 부재(110)와 모두 접촉될 수 있다. 즉, 최상부에 적층된 카트리지 및 최하부에 적층된 카트리지를 제외한 내부에 위치한 카트리지는 모두 열전도 부재(110)의 상단과 하단이 다른 카트리지의 열전도 부재(110)의 하단이나 상단에 접촉하도록 구성될 수 있다. 그리고, 최상부에 적층된 카트리지의 경우, 열전도 부재(110)의 하단이 그 하부에 적층된 카트리지의 열전도 부재(110)의 상단과 접촉되고, 최하부에 적층된 카트리지의 경우, 열전도 부재(110)의 상단이 그 상부에 적층된 카트리지의 열전도 부재(110)의 하단과 접촉되게 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩의 최상부에서 최하부에 이르기까지 카트리지 간 열전달이 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 서로 직접적으로 적층되지 않은 다른 카트리지 사이에도, 열전달이 이루어질 수 있다.
일례로, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 가장 하부에 적층된 카트리지의 열이 가장 상부에 적층된 카트리지까지 전달될 수 있다. 그러므로, 배터리 팩에서 상하 방향으로 적층된 모든 카트리지 간 열전달이 가능하게 되어, 전체적인 열적 평형 상태가 달성될 수 있다.
특히, 전력 저장 장치용 배터리 팩이나 자동차용 배터리 팩의 경우, 실외에 놓여지는 경우가 많은데, 겨울철과 같이 주변 온도가 많이 낮은 경우, 가장 상부 또는 가장 하부에 적층된 카트리지(100)의 온도가 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 상기 실시예와 같이, 적층된 카트리지(100) 간 열교환이 용이하게 일어나도록 하는 경우, 주변 온도가 낮은 이차 전지의 성능이 크게 저하하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 카트리지는 상호 적층에 의해 내부 공간이 한정될 수 있으며, 이러한 내부 공간에는 이차 전지가 수납될 수 있다. 즉, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 2개의 카트리지가 상하 방향으로 적층된 경우, 하부에 적층된 카트리지(100)의 내부 공간은 다른 카트리지(100)가 상부에 적층됨으로써 상부의 개방 부분이 막혀질 수 있다. 따라서, 하층 카트리지(100)의 내부 공간은, 하부 및 측면 뿐 아니라, 상부가 한정될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 구성을 살펴보면, 카트리지(100)의 내부 공간(I)은, 상부가 개방된 형태로 형성되어 있는데, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 방향에 다른 카트리지(100)가 적층되는 경우, 이러한 카트리지(100)의 내부 공간 상부의 개방된 부분은 커버될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전도 부재(110)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전도 부재(110)의 면적이 최대한 넓게 확보될 수 있어, 주변부와 열교환을 보다 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 플레이트 형상으로 형성된 열전도 부재(110)는, 넓은 표면적을 통해, 주변의 고온부로부터 열을 용이하게 흡수하거나, 주변의 저온부로 열을 용이하게 방출할 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전도 부재(110) 간 접촉이 용이해질 수 있으므로, 열전도 부재(110) 사이의 열 전달이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 열전도 부재(110)는, 이차 전지의 외장재 일부와 접촉되도록 구성될 수 있다.
특히, 이차 전지(200)가 파우치형 이차 전지인 경우, 이차 전지의 외장재는 상부 파우치와 하부 파우치로 구성될 수 있으며, 이러한 상부 파우치와 하부 파우치는 내부 공간에 전극 조립체가 수납된 상태에서 테두리부가 서로 열융착 등의 방식으로 접합됨으로써 실링부를 구성할 수 있다. 이때, 열전도 부재(110)는, 이차 전지의 실링부와 직접적으로 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전도 부재(110)는, 도 4에서 C1으로 표시된 바와 같이, 이차 전지의 실링부 끝 부분과 직접 접촉되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 열전도 부재(110)와 이차 전지 사이에 열교환이 보다 원활하고 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서, 열전도 부재(110)가 이차 전지로부터 열을 흡수하거나 이차 전지로 열을 공급함에 있어서, 열 교환량이나 열 교환 속도가 향상될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 열전도 부재(110)는, 이차 전지의 폴딩된 실링부와 접촉되게 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 카트리지의 내부 공간에 이차 전지가 수납된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 파우치형 이차 전지(200)는 수납 공간을 줄이기 위해 파우치 외장재의 실링부가 폴딩될 수 있다. 이를테면, 도 6의 구성과 같이, 이차 전지의 실링부는 상부 방향으로 폴딩될 수 있다. 이때, 폴딩된 실링부의 외측면은, 도 6의 C2로 표시된 부분과 같이, 열전도 부재(110)의 내측면과 접촉될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지(200)와 열전도 부재(110) 사이의 접촉 면적이 증가할 수 있다. 즉, 도 6의 C2에 도시된 바와 같이, 이차 전지(200)와 열전도 부재(110)는, 면 대 면으로 서로 접촉될 수 있으며, 이로 인해 이차 전지(200)와 열전도 부재(110) 사이의 열 전달 효율은 보다 향상될 수 있다. 또한, 전극 조립체 및 전해질이 수납된 이차 전지(200)의 본체와 열전도 부재(110) 사이의 거리가 더욱 가까워질 수 있으므로, 전해질로의 열 공급이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 이차 전지의 폴딩 구성으로 인해, 배터리 팩의 소형화에 보다 유리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 카트리지(100)는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 안착부(101) 및 측면부(102)를 포함할 수 있다.
상기 안착부(101)는, 카트리지(100)에서 이차 전지(200)의 적어도 일부분이 안착되는 구성요소이다. 특히, 상기 안착부(101)는, 이차 전지(200)의 하부 중 적어도 일부가 안착될 수 있으며, 이를 위해 상면은 이차 전지(200)의 하부에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이차 전지(200)의 하부가 평평한 형태로 형성되는 경우, 안착부(101)의 상면 역시 지면에 평행하게 평평한 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 원통형 이차 전지와 같이 이차 전지의 하부가 곡선 형태로 형성되는 경우, 안착부(101)는 이러한 원통형 이차 전지가 안착될 수 있도록 반원 형태의 홈이 오목하게 형성된 형태로 구성될 수도 있다.
상기 측면부(102)는, 안착부(101)의 테두리, 즉 외주부에 상하 방향으로 세워진 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바를 참조하면, 카트리지(100)가 상부에서 하부 방향으로 바라본 형태로 대략 직사각형 형태로 형성된 경우, 측면부(102)는 직사각형의 변에 해당하는 부분에 지면에서 수직한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 측면부(102)는, 카트리지(100)의 내부 공간에 이차 전지(200)가 수납되는 경우, 이차 전지(200)의 측면에 위치하여, 이차 전지(200)의 측면을 커버할 수 있다.
여기서, 상기 측면부(102)의 상단 및 하단에는, 상호 결합 가능한 형태로 결합부, 특히 요철부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 P1으로 표시된 바와 같이, 측면부(102)의 상부에는 볼록한 형태의 돌기가 형성될 수 있다. 그리고, 도 3에서 H1으로 표시된 바와 같이, 카트리지(100)의 측면부(102) 하단에는, 상단의 돌기에 대응되는 위치 및 형태로 홈이 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 카트리지(100)를 상하 적층하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부에 적층된 측면부(102)의 돌기는 상부에 적층된 측면부(102)의 홈에 삽입될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 돌기 및 홈이 카트리지(100) 간 상하 방향 적층을 가이드하여 카트리지(100) 간 적층 위치를 쉽게 알 수 있고, 적층된 카트리지(100)의 수평 방향 유동을 방지할 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 열전도 부재(110)는, 측면부(102)에 구비될 수 있다. 측면부(102)는 지면에서 수직하게 세워진 형태로 구성될 수 있기 때문에, 이러한 측면부(102)에 구비된 경우, 열전도 부재(110)는 하나의 카트리지의 상단부에서 하단부까지 연장 형성되는 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 측면부(102)의 구조적인 지지력을 이용할 수 있으므로, 열전도 부재(110)의 변형이나 파손을 방지하고, 열전도 부재(110) 간 접촉성 및 형상 등을 그대로 유지하는데 용이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전도 부재(110)는, 측면부(102)의 내측 표면에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에서, 좌측에 위치한 열전도 부재(110)는 카트리지의 좌측 측면부(102)에서 이차 전지가 위치하는 우측 표면에 구비될 수 있고, 우측에 위치한 열전도 부재(110)는 카트리지의 우측 측면부(102)에서 이차 전지가 위치하는 좌측 표면에 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 이차 전지와 열전도 부재(110)가 직접 마주보게 되어 이들 사이에 다른 물체가 존재하지 않도록 할 수 있으며, 이차 전지와 열전도 부재(110)가 최대한 가깝게 구성되도록 할 수 있다. 따라서, 이차 전지와 열전도 부재(110) 사이의 열전달이 보다 용이하게 이루어질 수 있으므로, 이차 전지로부터의 열 흡수나 이차 전지로의 열 공급이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 열전도 부재(110)는 상측 및 하측에 상호 대응되는 형태로 요철부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 열전도 부재(110)의 상측에 상부 방향으로 돌출된 형태로 돌기(P2)가 형성되고, 열전도 부재(110)의 하측에 하부 방향으로 돌출된 형태로 홈(H2)이 형성될 수 있다.
이 경우, 카트리지가 상하 방향으로 적층되면, 상층 카트리지의 열전도 부재(110)의 하측에 형성된 홈(H2)으로 하층 카트리지의 열전도 부재(110)의 상측에 형성된 돌기(P2)가 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지의 적층 시, 열전도 부재(110)에 형성된 요철부가 상호 삽입 결합됨으로써, 카트리지의 적층을 가이드하고 유동을 방지할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 측면부(102)에 별도로 적층 결합을 위한 결합부를 구비할 필요가 없다. 뿐만 아니라, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전도 부재(110)의 상호 접촉 면적이 넓어짐으로써, 열전도 부재(110) 간 열전달력이 향상될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 열전도 부재(110)는, 안착부(101)에 더 구비될 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 카트리지가 안착부(101)와 측면부(102)로 구성되되, 열전도 부재(110)는, 측면부(102)와 안착부(101)에 모두 구비될 수 있다. 특히, 열전도 부재(110)는, 도면에 도시된 바와 같이, 그 자체로서 안착부(101)를 구성할 수 있다. 여기서, 안착부(101)에 구비된 열전도 부재(110)는, 측면부(102)에 구비된 열전도 부재(110)에 비해 보다 넓은 면적에서 이차 전지와 대면할 수 있다. 특히, 파우치형 이차 전지는 대략 2개의 넓은 표면을 갖는 형태로 구성되어 1개의 넓은 표면이 안착부(101)에 안착될 수 있기 때문에, 상기 구성에 의하면 안착부(101)에 위치한 열전도 부재(110)와 이차 전지가 넓은 면적으로 접촉될 수 있다. 따라서, 이차 전지와 열전도 부재(110) 사이의 열교환이 보다 효과적으로 일어날 수 있다.
더욱이, 안착부(101)에 구비된 열전도 부재(110)는, 측면부(102)에 구비된 열전도 부재(110)와 서로 접촉하여 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측면부(102)의 열전도 부재(110)는 안착부(101)의 열전도 부재(110)와 서로 일체가 되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 이차 전지로부터 안착부(101)의 열전도 부재(110)로 열이 공급되면, 이러한 열은 측면부(102)의 열전도 부재(110)를 경유하여, 다른 카트리지의 열전도 부재(110)로 전달될 수 있다. 또한, 측면부(102)의 열전도 부재(110)로 공급된 열은 안착부(101)의 열전도 부재(110)를 통해 이차 전지 측으로 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 열전도 부재(110)와 이차 전지 사이의 열전달 성능이 보다 개선될 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩의 카트리지는, 안착부(101)에 상하 방향 관통홀(V)이 형성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 관통홀(V)을 통해 열이 이동할 수 있다. 즉, 카트리지가 상하 방향으로 다수 적층된 구성에 있어서, 한 카트리지의 내부 공간에 위치한 열은, 관통홀(V)을 통해 그 하부에 위치한 다른 카트리지의 내부 공간으로 이동할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 열전도 부재(110)와 함께 관통홀(V)을 통해 열이 이동될 수 있으므로, 카트리지 사이의 열전달 효율이 보다 향상될 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 카트리지 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩의 카트리지(100)는, 단열 부재(120)를 더 구비할 수 있다.
상기 단열 부재(120)는, 열의 이동을 차단 내지 감소시키는 재질 또는 구조로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 단열 부재(120)는, 열전도 부재(110)의 외측에 구비될 수 있다. 따라서, 상기 단열 부재(120)는, 열전도 부재(110) 측의 열이 외부 방향으로 유출되는 것을 차단할 수 있다. 다시 말해, 상기 단열 부재(120)는, 이차 전지(200)가 위치한 카트리지(100) 내부 공간에 존재하는 열이 카트리지(100)의 외부로 유출되는 것을 차단하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 카트리지(100)는, 이러한 단열 부재(120)로 인해 내부 공간의 온도를 일정 범위 이내, 특히 상온보다 높은 온도 범위 이내로 유지시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 팩에 있어 상기 카트리지(100)는 내부 공간의 온도를 50℃ 내지 200℃의 온도가 유지되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 카트리지(100) 구성에 의해, 본 발명에 따른 배터리 팩에는 상온보다 높은 온도에서 작동하거나 성능이 향상되는 이차 전지가 채용될 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 이차 전지(200)는, 전고체 전지일 수 있다. 이러한 전고체 전지는, 상온에서의 전기 전도도가 낮아 제 성능을 내기 어렵기 때문에 통상적인 배터리 팩에 채용되기는 어렵다. 하지만, 본 발명에 따른 배터리 팩의 경우, 상기와 같이 단열 부재(120)가 구비된 카트리지(100)를 포함하고 있으며, 이러한 카트리지(100)의 내부 공간에 전고체 이차 전지가 수납됨으로써, 통상적인 배터리 팩에 비해 이차 전지 주변의 온도가 상대적으로 높게 유지될 수 있다.
특히, 이차 전지는 동작 중에 열이 발생할 수 있으며, 이러한 열은 단열 부재(120)에 의해 카트리지(100)의 외부 공간으로 빠져나가지 않고, 이차 전지(200)가 위치한 카트리지(100)의 내부 공간에 보유될 수 있다. 따라서, 카트리지(100) 내부 공간의 온도는, 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 배터리 팩에는 전고체 전지와 같이 통상적인 이차 전지보다 높은 온도에서 성능이 향상되는 이차 전지에 용이하게 적용될 수 있다.
여기서, 상기 단열 부재(120)는, 열 전도율이 상온 기준으로 0.1 W/mk 이하인 것이 좋다. 특히, 상기 단열 부재(120)는, 열 전도율이 0.05 W/mk 이하일 수 있다.
예를 들어, 상기 단열 부재(120)는, 글라스울(glasswool), EPS(Expanded Polystyrene), XPS(Extruded Polystyrene Sheet), 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam), 수성 연질 폼, 우레아 폼(Urea Foam), 진공 단열 패널(Vacuum Insulation Panel), PVC 및 열반사 단열재 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 특히, 이러한 단열 부재(120)들의 경우, 전고체 전지의 최적 작동을 위한 온도 범위에서의 보온에 보다 용이할 수 있다.
본 발명에 따른 카트리지(100)는, 이러한 단열 부재(120)의 종류나 배치 형태, 두께 등을 조절함으로써 내부 공간의 온도 제어가 가능할 수 있다.
상기 단열 부재(120)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 카트리지(100)의 측면부(102)에 구비될 수 있다. 다수의 카트리지(100)가 상하 방향으로 적층된다 하더라도, 측면부(102)의 외부에는 다른 카트리지(100)가 위치하지 않고, 측면부(102)의 외부 공간은 곧 배터리 팩의 외부 공간이 될 수 있다. 따라서, 측면부(102)를 통한 카트리지(100) 내부에서 외부로의 열 이동은 곧바로 열 손실을 가져올 수 있으므로, 이러한 측면부(102)에 단열 부재(120)를 구비하는 경우 측면부(102)를 통한 열 손실을 방지할 수 있다.
더욱이, 단열 부재(120)는, 카트리지(100)의 측면부(102)에만 구비되고 카트리지(100)의 안착부(101)에는 구비되지 않을 수 있다. 다수의 카트리지(100)가 상하 방향으로 적층되는 경우, 카트리지(100)의 안착부(101) 외부에는 다른 카트리지(100)에 의한 내부 공간이 위치할 수 있다. 따라서, 안착부(101) 부분에 단열 부재(120)가 구비되지 않아 카트리지(100) 내부 공간의 열이 안착부(101)를 통과하여 카트리지(100)의 외부 공간으로 유출된다 하더라도, 이와 같이 유출된 열은 그 하부에 적층된 다른 카트리지(100)로 유입될 수 있다. 그러므로, 배터리 팩의 전체 관점에서 볼 때는, 내부에서의 열 이동일 뿐이므로, 열 손실은 아니라고 할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 단열 부재(120)의 형성 공간을 줄여 구조를 간단하게 하고, 공정의 편의성을 증대시키며 비용을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 10의 실시예에서, 단열 부재는, 열전도 부재(110)와 함께 카트리지의 측면부에 결합되는 형태로 도시되어 있으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 다른 형태도 가능함은 물론이다. 예를 들어, 상기 단열 부재는, 열전도 부재(110)와 함께 카트리지의 측면부 전체를 구성할 수 있다. 다시 말해, 열전도 부재(110)와 단열 부재가 카트리지의 측면부 역할을 하며, 카트리지는 이들 외에 다른 측면부를 구비하지 않도록 구성될 수 있다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 단열 부재(120)는, 적어도 일부 착탈 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 단열 부재(120)는 카트리지(100)의 측면부(102)의 외측 표면에 구비되어, 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 단열 부재(120)가 손상되거나 파손되는 경우, 카트리지(100) 전체를 교체하지 않고 단열 부재(120)만 교체함으로써, 경제적이면서도 용이하게 카트리지(100)의 복구가 가능하고 이로 인해 카트리지(100)의 보온 효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 이러한 실시예에 의하면, 단열 부재(120)의 착탈이나 변경을 통한 카트리지(100)의 내부 온도 조절이 가능할 수 있다. 예를 들어, 평소에는 카트리지(100)에 단열 부재(120)를 구비하지 않다가 카트리지(100)의 내부 온도가 낮다고 판단되는 경우, 단열 부재(120)가 부착되도록 함으로써, 카트리지(100)의 내부 온도를 높일 수 있다. 또는, 카트리지(100)의 내부 온도가 낮다고 판단되는 경우, 보온력이 높은 재질의 단열 부재(120)로 교체함으로써 카트리지(100)의 내부 온도 상승을 꾀할 수도 있다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩의 카트리지(100)는, 가열 부재(130)를 더 구비할 수 있다.
상기 가열 부재(130)는, 카트리지(100)의 내부 공간에 수납된 이차 전지(200) 측으로 열을 공급하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지(200) 주변의 온도를 일정 수준 이상으로 유지함에 있어서, 이차 전지(200)로부터 발생한 열을 이용할 뿐 아니라, 가열 부재(130)로부터 발생한 열을 이용할 수 있다.
본 발명의 이러한 측면에 의하면, 카트리지(100) 내부 공간의 온도, 즉 이차 전지(200) 주변의 온도를 보다 높은 온도로, 보다 신속하게 상승시킬 수 있다. 더욱이, 이차 전지(200)가 구동하기 전, 또는 이차 전지(200)가 구동하기 시작하는 초기에는 이차 전지(200)로부터 발생되는 열이 없거나 많지 않기 때문에, 이차 전지(200)로부터 발생하는 열을 이용하여 카트리지(100) 내부 공간의 온도를 일정 수준 이상으로 높이는 데에는 한계가 있을 수 있다. 하지만, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 이차 전지(200)로부터 발생하는 열이 거의 없는 경우에도 가열 부재(130)를 통해 발생하는 열을 이용할 수 있으므로, 이차 전지(200)의 초기 구동 시나 외부 온도가 낮은 경우에도 안정적인 이차 전지(200)의 성능을 확보할 수 있다.
특히, 상기 가열 부재(130)는, 전원을 공급받아 열을 발생하는 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 상기 가열 부재(130)는 전원을 공급받기 위한 전원 단자를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 가열 부재(130)로 공급되는 전원은, 카트리지(100)의 내부 공간에 수납된 이차 전지(200)로부터 공급받거나, 카트리지(100) 외부의 별도의 전지로부터 공급받을 수 있다. 이처럼 가열 부재(130)가 전원을 이용하여 열을 발생하는 구성은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 가열 부재(130)는, 전류를 통하여 발생하는 줄열 등을 이용하는 저항 가열, 또는 열적외선 방사를 통한 적외선 가열 등의 형태로 열을 발생시키도록 구현될 수 있다.
상기 가열 부재(130)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 안착부, 특히 안착부의 상부에 구비될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 이차 전지의 넓은 표면으로 가열 부재(130)에 의해 생성된 열이 직접 전달될 수 있으므로, 보다 많은 열이 이차 전지에 전달되고, 이차 전지 주변의 온도 상승 속도도 보다 높아질 수 있다.
특히, 상기 가열 부재(130)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 플레이트 형태로 구성되어, 상기 안착부(101)에 구비될 수 있다. 이 경우, 가열 부재(130)는, 지면에 평행하게 눕혀진 형태로 안착부(101)에 안착된 이차 전지의 넓은 하부 표면 중 적어도 일부를 커버할 수 있다. 더욱이, 상기 가열 부재(130)는, 안착부(101)에 안착된 이차 전지의 하부 표면 전체를 커버하도록 구성되는 것이 좋다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 안착부에는 가열 부재(130)와 함께 이러한 가열 부재(130)와 접촉되는 형태로 열전도 부재(110)가 구비되도록 할 수 있다. 그리고, 안착부에 위치한 열전도 부재(110)는, 측면부에 위치한 열전도 부재(110)와 연결되는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 가열 부재(130)로부터 공급된 열은 이차 전지의 하부로 공급될 수 있을 뿐 아니라, 열전도 부재(110)를 통해 이차 전지의 측면으로 공급될 수도 있고, 다른 카트리지의 열전도 부재(110)로 전달되어 다른 카트리지에 수납된 이차 전지로 공급될 수도 있다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13을 참조하면, 상기 카트리지(100)는, 다수의 이차 전지를 수납하도록 구성될 수 있으며, 이때 각각의 이차 전지는 수평 방향으로 상호 간 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 카트리지(100)는, 격벽부(103)를 구비할 수 있다.
여기서, 격벽부(103)는, 하나의 카트리지(100) 내에서 측면부(102)와 마찬가지로 상하 방향으로 세워진 형태로 구성되되, 측면부(102)와는 달리 카트리지(100)의 중앙 부분에 위치할 수 있다. 그리고, 격벽부(103)는, 상호 소정 거리 이격된 이차 전지의 사이 공간에 위치할 수 있다. 즉, 상기 격벽부(103)는, 측면부(102)에 의해 한정되는 내부 공간에 상하 방향으로 세워진 형태로 구성되어 상기 측면부(102)에 의해 한정되는 내부 공간을 둘 이상으로 수평 방향으로 분할할 수 있다. 따라서, 이러한 격벽부(103)가 구비된 카트리지(100)에 대해서는, 격벽부(103) 및/또는 측면부(102)로 한정되는 내부 공간에 다수의 이차 전지가 수평 방향으로 배치된 형태로 수납될 수 있다.
특히, 상기 격벽부(103)는, 열전도 부재(110)를 구비할 수 있다. 그리고, 이와 같이 격벽부(103)에 구비된 열전도 부재(110) 역시, 카트리지의 상단부에서 하단부까지 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 카트리지가 상하 방향으로 적층되는 경우, 상하 카트리지 간 격벽부(103)에 구비된 열전도 부재(110)끼리 접촉될 수 있다. 그러므로, 이러한 격벽부(103)의 열전도 부재(110)를 통해서도 상하 방향 열 전달이 일어나, 배터리 모듈 전체적으로 열적 불균형이 보다 효과적으로 해소될 수 있다.
특히, 열전도 부재(110)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 격벽부(103)의 양 측면에 구비될 수 있다. 이 경우, 격벽부(103)에 구비된 열전도 부재(110)에 의해 격벽부 양 측에 위치한 이차 전지와 모두 열 교환이 이루어질 수 있다.
한편, 도 13의 구성에서는, 격벽부(103)에 열전도 부재(110)가 부착된 형태로 도시되어 있으나, 열전도 부재(110)만으로 격벽부를 구성할 수도 있다. 또한, 도면에서는 도시되지 않았지만, 격벽부(103)에는 열전도 부재(110)와 함께, 또는 그와 별도로 가열 부재(130)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 실시예들에서는, 하나의 카트리지(100)에 이차 전지(200)가 1개의 층만 수용되는 구성을 위주로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 앞선 여러 실시예에서와 마찬가지로 카트리지(100)는 측면부(102) 및 안착부(101)를 구비한다. 그리고, 측면부(102)에는 열전도 부재(110)가 구비될 수 있다. 다만, 앞선 실시예들과 달리, 안착부(101)는 측면부(102)의 하단이 아닌 측면부(102)의 중앙 부분에 위치할 수 있다. 따라서, 도면에서 I1 및 I2로 표시된 바와 같이, 하나의 카트리지(100)에 2개의 내부 공간이 마련되며, 이러한 2개의 내부 공간에는 각각 서로 다른 이차 전지가 수납될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 하나의 카트리지(100)만으로 2개 층의 이차 전지가 수납되므로, 적은 개수의 카트리지(100) 및 보다 적은 카트리지(100) 적층 공정으로도 다수의 이차 전지의 적층이 가능할 수 있다.
한편, 최하부에 적층된 카트리지(100)의 경우, 카트리지(100)의 안착부(101)를 통해 외부로 열이 유출되면, 이는 곧 배터리 팩 외부로 열이 유출되는 것일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 커버(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 하부 커버(300)는, 상하 방향으로 적층된 다수의 카트리지(100) 중, 가장 하부에 위치하는 카트리지(100)의 하부에 결합되는 구성요소이다. 예를 들어, 상기 하부 커버(300)는 상부에 돌기가 구비되어, 최하층에 위치한 카트리지(100)의 하부 홈(H1)에 이러한 돌기가 결합되도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 하부 커버(300)는, 상면의 적어도 일부가 열전도 재질로 구성될 수 있다. 즉, 상기 하부 커버(300)는, 카트리지와 마찬가지로, 열전도 부재(110)를 구비할 수 있다. 다만, 이러한 하부 커버의 열전도 부재(110)는, 이차 전지와 대면하는 상면 측 부분에 구비될 수 있다.
여기서, 하부 커버(300)의 열전도 부재(110)는, 도면에 도시된 바와 같이, 최하층 카트리지의 열전도 부재(110)와 접촉되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 카트리지의 열전도 부재(110)로 공급된 열은 하부 커버의 열전도 부재(110)를 통해 최하층 이차 전지의 하부로 공급되거나, 그 반대 방향으로 열이 이동함으로써, 이차 전지와 카트리지의 열전도 부재(110) 간 열 전달이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하부 커버(300)는, 적어도 일부가 단열 재질로 구성될 수 있다. 특히, 상기 하부 커버(300)는, 열전도 부재(110)의 외측에 단열 부재(120)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 커버(300)는 열전도 부재(110)를 제외하고는 전체적으로 글라스울이나 EPS, 또는 XPS와 같은 단열 재질로 구성될 수 있다. 또는, 상기 하부 커버(300)는 적어도 하부면에 글라스울이나 EPS, XPS와 같은 재질의 단열 부재(120)를 구비할 수 있다.
이처럼, 적어도 일부가 단열 재질로 구성된 하부 커버(300)의 존재로 인해, 최하층 카트리지(100)의 열은 안착부(101)를 통해 외부로 유출되지 않고 그 내부 공간에 위치할 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 커버(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 커버(400)는, 상하 방향으로 적층된 다수의 카트리지(100) 중, 가장 상부에 위치하는 카트리지(100)의 상부에 결합되는 구성요소이다. 예를 들어, 상기 상부 커버(400)는, 하부에 홈이 형성되어, 이러한 홈에 최상층에 위치한 카트리지(100)의 돌기(P1)가 결합되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상부 커버가 최상층 카트리지의 상부에 결합됨으로써, 최상층 카트리지의 상부 개방 공간은 폐쇄될 수 있다.
특히, 상기 상부 커버(400)는, 하면의 적어도 일부가 열전도 재질로 구성될 수 있다. 즉, 상기 상부 커버(400)는, 카트리지와 마찬가지로, 열전도 부재(110)를 구비할 수 있다. 더욱이, 이러한 상부 커버의 열전도 부재(110)는, 이차 전지와 대면하는 하면 측 부분에 구비될 수 있다.
여기서, 상부 커버의 열전도 부재(110)는, 도면에 도시된 바와 같이, 최상층 카트리지의 열전도 부재(110)와 접촉되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 카트리지의 열전도 부재(110)로 공급된 열은 상부 커버의 열전도 부재(110)를 통해 최상층 이차 전지의 상부로 공급되거나, 그 반대 방향으로 열이 이동함으로써, 이차 전지와 카트리지의 열전도 부재(110) 간 열 전달이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상부 커버(400)는, 적어도 일부가 단열 재질로 구성될 수 있다. 즉, 상기 상부 커버는, 카트리지와 마찬가지로 단열 부재(120)를 구비할 수 있으며, 이러한 단열 부재는 열전도 부재(110)의 외측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 커버(400)는 열전도 부재(110)의 상부 측 부분이 단열 재질로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 상부 커버는, 하부에 위치한 열전도 부재(110)를 제외한 나머지 전체 부분이 글라스울이나 EPS, 또는 XPS와 같은 단열 재질로 구성될 수 있다.
카트리지(100)는, 이차 전지의 삽입을 위해 내부 공간의 상부가 개방된 형태로 구성될 수 있는데, 최상층에 위치한 카트리지(100)에 대하여, 이러한 개방 부분이 그대로 노출되면, 이 부분을 통해 해당 카트리지(100)에 수납된 이차 전지의 열이 외부로 쉽게 유출될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩에 있어서, 열전도 부재(110)를 통해 적층된 카트리지(100) 간 열 이동이 용이하게 이루어지도록 구성된 경우, 이러한 최상층의 개방 부분을 통한 열 유출은 다른 카트리지(100)에 수납된 이차 전지의 주변 온도도 낮출 수 있게 된다. 하지만, 상기 실시예와 같이 최상층에 위치한 카트리지(100)의 상부에 적어도 일부가 단열 재질로 구성된 상부 커버(400)가 결합되는 경우, 배터리 팩의 상부에서의 열 유출을 방지함으로써, 최상층에 위치한 카트리지(100)는 물론, 다른 층에 위치한 카트리지(100)의 내부 공간 온도가 소정 온도 이하로 낮아지지 않도록 할 수 있다.
한편, 상기 실시예와 같이, 단열 부재 및/또는 열전도 부재(110)를 구비하는 상부 커버와 하부 커버가 배터리 팩에 포함된 구성에 의하면, 단열 부재 및/또는 열전도 부재(110)가 하나의 링과 같은 형태로 구성되어, 하나의 폐순환 경로를 형성할 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 내부 공간에서 열의 흐름은, 도 5에서 화살표로 표시된 바와 같이, 전체적으로 순환되는 형태로 형성될 수 있다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이차 전지(200) 및 카트리지(100) 이외에, 케이스(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 케이스(500)는, 내부에 빈 공간을 구비하여, 이러한 내부 공간에 다수의 이차 전지(200) 및 다수의 카트리지(100)를 수납할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 케이스(500)는 적어도 일부가 단열 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스(500)는, 도면에 도시된 바와 같이, 내측 표면에 단열 부재(120)가 부착되는 형태로 구성될 수 있다. 또는, 상기 케이스(500)는 단열 부재(120)가 케이스(500)의 외측 표면에 부착되거나 케이스(500)의 내부에 매립되는 형태로 구성될 수도 있다. 또는, 상기 케이스(500)는 전체적으로 단열 재질로 구성될 수도 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 케이스(500)에 의해 카트리지(100)의 내부 공간의 보온 효과는 더욱 향상될 수 있고, 온도 또한 보다 상승할 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 온도 측정부 및 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 측정부는, 주변 온도를 측정하는 구성요소로서, 이를테면 카트리지(100)의 내부 또는 외부에 부착되어 이차 전지 주변의 온도를 측정할 수 있다.
상기 제어부는, 이러한 온도 측정부에 의해 측정된 온도를 바탕으로 가열 부재(130)의 작동을 제어할 수 있다. 이를 위해, 상기 제어부는 가열 부재(130)를 작동시키는 기준으로서 참조 온도 범위를 저장할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩에 수납된 이차 전지가 최적의 성능을 낼 수 있는 온도 범위가 70℃ 내지 150℃라면, 상기 제어부는 이러한 온도 범위를 참조 범위로서 저장할 수 있다. 그리고, 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 70℃ 미만으로 내려가는 경우, 상기 제어부는, 가열 부재(130)가 작동되도록 함으로써 이차 전지 주변의 온도를 70℃ 이상으로 높일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 배터리 팩의 구동이 시작되는 시점에서 가열 부재(130)를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부는 배터리 팩이 미사용 상태에 있다가, 사용 상태로 들어가는 경우, 즉 충전 또는 방전이 시작되는 경우, 가열 부재(130)가 작동되도록 할 수 있다. 전고체 전지와 같은 이차 전지는, 구동 시 자체적으로 발생되는 열량이 적기 때문에, 최초 구동 시에는 성능이 떨어질 수 있으나, 상기 실시예에 의하면, 가열 부재(130)의 작동으로 이차 전지가 구동 시에도 안정적인 성능을 낼 수 있도록 높은 주변 온도를 가질 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 배터리 팩의 BMS(Battery Management System)에 의해 구현될 수 있다. 상기 BMS는, 배터리 팩에 일반적으로 구비되는 구성요소로서, 충전 또는 방전과 같은 배터리 팩의 동작을 전반적으로 관리하는 구성요소이다. 이처럼 BMS에 의해 제어부가 구현되도록 하는 실시예에 의하면, 가열 부재(130)의 작동을 위한 제어부를 물리적으로 다른 구성요소로서 별도로 마련할 필요가 없게 되어, 비용을 절감하고 배터리 팩의 공간 효율성을 높일 수 있다.
한편, 상기 가열 부재(130)는, 카트리지(100)에 수납된 이차 전지의 적어도 일부로부터 전원을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩에 10개의 이차 전지 및 10개의 카트리지(100)가 포함되어, 각 이차 전지가 서로 다른 카트리지(100)에 수납된 경우, 각 카트리지(100)에 구비된 가열 부재(130)는, 해당 카트리지(100)에 수납된 이차 전지로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 가열 부재(130)에 전원을 공급하기 위한 이차 전지를 배터리 팩에 별도로 구비할 필요가 없다.
더욱이, 하나의 가열 부재(130)에 대하여, 다수의 이차 전지로부터 전원 공급이 가능하도록 구성된 경우, 상기 제어부는 각 이차 전지의 SOC(State Of Charge)를 비교하여, SOC가 가장 높은 이차 전지로부터 가열 부재(130)로 전원이 공급되도록 할 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 가열 부재(130)에 대한 공급 전원을 확보함과 동시에 셀 간 밸런싱을 수행할 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상온에서 이온 전도도가 서로 다른 두 종류 이상의 이차 전지를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 다수의 이차 전지를 포함하되, 이러한 다수의 이차 전지가 모두 동일한 종류의 이차 전지로 구성되지 않고, 서로 다른 종류의 이차 전지로 구성되도록 할 수 있다. 이때, 서로 다른 종류라는 것은, 적어도 상온에서 이온 전도도가 서로 다르다는 것을 의미할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상온에서 이온 전도도가 높은 이차 전지로부터 가열 부재(130)로 전원이 공급되도록 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이차 전지로서 상온에서 이온 전도도가 서로 다른 액체 전해질 리튬 전지 및 전고체 리튬 전지를 모두 포함할 수 있다. 특히, 배터리 팩은, 다수의 전고체 전지 및 소수의 액체 전해질 전지를 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 팩의 주된 에너지 저장 및 출력원은 전고체 전지가 담당하고, 가열 부재(130)에 대한 전원 공급은 액체 전해질 이차 전지가 담당하도록 할 수 있다.
이러한 구성에서, 배터리 팩의 초기 구동 시에는, 배터리 팩 내부의 온도가 높지 않아 전고체 전지가 제대로 작동하기 어려울 수 있으므로, 제어부는 액체 전해질 전지가 먼저 작동되도록 하여 가열 부재(130)로 전원을 공급하도록 할 수 있다. 그러면, 이러한 가열 부재(130)가 열을 발생시켜 배터리 팩 내부의 온도가 전고체 전지의 동작이 활성화될 수 있는 온도까지 상승할 수 있다. 그리고, 이처럼 가열 부재(130)에 의해 공급된 열로 인해 전고체 전지의 주변 온도가 적정 온도로 높아지면, 제어부는 비로소 전고체 전지가 작동되도록 함으로써 배터리 팩이 안정적으로 동작하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전력 저장 장치에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 이러한 전력 저장 장치는, 전력 수급 조절을 위한 스마트 그리드 시스템이나 전기 자동차의 충전소 등 여러 분야 및 장소에 적용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
100: 카트리지
101: 안착부
102: 측면부
103: 격벽부
110: 열전도 부재
120: 단열 부재
130: 가열 부재
200: 이차 전지
300: 하부 커버
400: 상부 커버

Claims (21)

  1. 상하 방향으로 적층된 복수의 이차 전지; 및
    상기 이차 전지의 적어도 일부분이 안착되어 내부 공간에 상기 이차 전지를 하나 이상 수용하고, 상하 방향으로 상호 적층되며, 상단부에서 하단부까지 연장 형성된 열전도 부재를 구비하는 복수의 카트리지
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 상기 카트리지의 적층에 의해 상단과 하단이 다른 카트리지의 열전도 부재와 서로 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 최상부에 위치하는 카트리지부터 최하부에 위치하는 카트리지까지 서로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 금속 재질인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 플레이트 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는, 상기 이차 전지의 하부 중 적어도 일부가 안착되는 안착부 및 상기 안착부에서 상하 방향으로 세워지는 형태로 구성되어 상기 이차 전지의 측면을 커버하는 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 상기 측면부에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 상기 측면부의 내측 표면에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 상기 안착부에 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 카트리지는, 상기 안착부에 상하 방향의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 상기 이차 전지의 외장재 일부와 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는, 상기 열전도 부재의 외측에 상기 열전도 부재 측 열이 외부 방향으로 유출되는 것을 차단하는 단열 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 글라스울, EPS, XPS, 폴리우레탄 폼, 수성 연질 폼, 우레아 폼, 진공 단열 패널, PVC 및 열반사 단열재 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는, 상기 이차 전지 측으로 열을 공급하는 가열 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는, 수평 방향으로 배치된 다수의 이차 전지를 수납하고, 상기 수평 방향으로 배치된 다수의 이차 전지 사이에 상하 방향으로 세워진 형태의 격벽부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    최하층 카트리지의 하부에 결합되고, 상기 최하층 카트리지의 열전도 부재와 접촉된 열전도 부재를 상면에 구비하는 하부 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    최상층 카트리지의 상부에 결합되어 상부 개방 공간을 닫고, 상기 최상층 카트리지의 열전도 부재와 접촉된 열전도 부재를 하면에 구비하는 상부 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지는, 전고체 전지인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 전력 저장 장치.
  21. 이차 전지의 적어도 일부분이 안착되며, 내부 공간에 상기 이차 전지를 하나 이상 수용하고, 상하 방향으로 상호 적층 가능하도록 구성되며, 상단부에서 하단부까지 연장 형성된 열전도 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 적층용 카트리지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018097697A1 (ko) * 2016-11-28 2018-05-31 주식회사 아모그린텍 방열탄성체 조성물 및 이로 구현된 방열탄성체
KR20190037565A (ko) 2017-09-29 2019-04-08 보성파워텍 주식회사 배터리 카트리지
KR20200051402A (ko) * 2018-11-05 2020-05-13 울산과학기술원 금속-공기 이차전지의 전기화학적 성능 평가를 위한 셀 유닛 및 금속-공기 이차전지의 전기화학적 성능 평가 방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016118864A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-05 Johnson Controls Advanced Power Solutions Gmbh Energiespeichermodul mit einem Temperaturmanagement-System und ein Energiespeichersystem
AU2017359583B2 (en) * 2016-12-02 2020-06-11 Guangzhou Xaircraft Technology Co., Ltd Unmanned aerial vehicle, battery module and method for controlling charge and discharge
DE102017211366A1 (de) 2017-07-04 2019-01-10 Audi Ag Batterie für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens
DE102017211363A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Audi Ag Batterie für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens
KR102529492B1 (ko) * 2017-11-17 2023-05-04 현대자동차주식회사 전고체 전지의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전고체 전지
CN109962186B (zh) * 2017-12-14 2022-03-25 林建廷 框体、框体组件及电池模块
JP7027902B2 (ja) * 2018-01-17 2022-03-02 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
DE102018207154A1 (de) * 2018-05-08 2019-11-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
CN108899614A (zh) * 2018-06-05 2018-11-27 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种大容量锂离子电池以及电池模组
US10826139B2 (en) * 2018-06-20 2020-11-03 GM Global Technology Operations LLC Battery enclosure allowing selective airflow to and from the battery enclosure
EP3869581A4 (en) * 2018-10-15 2022-07-20 Dai Nippon Printing Co., Ltd. ENERGY STORAGE DEVICE, ENERGY STORAGE DEVICE OUTER PART, ENERGY STORAGE DEVICE ASSEMBLY, ELECTRIC AUTOMOBILE, AND ENERGY STORAGE DEVICE PRODUCTION METHOD
DE102019107991A1 (de) * 2019-03-28 2020-10-01 Webasto SE Batterieanordnung
CN110429223A (zh) * 2019-09-05 2019-11-08 珠海格力电器股份有限公司 电芯固定结构、电池模块、电池模组
KR20220160717A (ko) * 2021-05-28 2022-12-06 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
CN215771338U (zh) * 2021-05-31 2022-02-08 比亚迪股份有限公司 电池模组和电池包
CN114050359A (zh) * 2021-11-25 2022-02-15 浙江南都电源动力股份有限公司 一种模块化铅酸电池及其成型方法
KR20240044189A (ko) * 2022-09-28 2024-04-04 에스케이온 주식회사 배터리 팩 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259379A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池
JP2010140802A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Honda Motor Co Ltd 電池保持装置
JP2012119156A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Sanyo Electric Co Ltd 組電池及びこれを装備する電動車両
KR20130046999A (ko) * 2011-10-31 2013-05-08 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20140091622A (ko) * 2012-12-26 2014-07-22 에스케이이노베이션 주식회사 카트리지 히터를 포함하는 배터리 모듈
KR20140147978A (ko) * 2013-06-20 2014-12-31 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20140147979A (ko) * 2013-06-20 2014-12-31 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20150050358A (ko) * 2013-10-30 2015-05-08 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030046999A (ko) 2001-12-07 2003-06-18 강세호 훼밀리 퓨전케어시스템 및 훼밀리 퓨전케어시스템의서비스 제공방법
RU2313158C2 (ru) * 2006-01-10 2007-12-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Высокоэнергетические Батарейные Системы" Твердотельный химический источник тока и способ повышения разрядной мощности
KR101077873B1 (ko) * 2007-06-22 2011-10-31 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지용 케이스 및 이를 포함하고 있는리튬 이차전지
DE102008054947A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-24 Robert Bosch Gmbh Wiederaufladbare Batterie mit einer Wärmetransporteinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen der Batterie
DE102009028920A1 (de) * 2009-08-27 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Wiederaufladbare Batterie mit mehreren Batterieelementen
KR20120044853A (ko) * 2010-10-28 2012-05-08 현대자동차주식회사 플라스틱 복합재를 이용한 전기자동차용 배터리팩 케이스 어셈블리
JP2013242979A (ja) 2012-05-18 2013-12-05 Hitachi Ltd 蓄電モジュール及びその製造方法
JP6159516B2 (ja) * 2012-09-24 2017-07-05 大倉工業株式会社 端子接着用テープ及び該テープの製造方法
KR101730961B1 (ko) 2013-01-04 2017-04-27 삼성에스디아이 주식회사 단열부재가 마련된 배터리 모듈
DE102013004391A1 (de) 2013-03-13 2014-09-18 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit einer Schutzvorrichtung sowie Batterie mit entsprechender elektrochemischer Energiespeichervorrichtung
CN203941994U (zh) * 2014-06-21 2014-11-12 宁夏绿聚能电源有限公司 钠镍电池组加热与保温装置
US9520587B2 (en) * 2014-09-30 2016-12-13 Johnson Controls Technology Company Bus bar assembly carrier

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259379A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池
JP2010140802A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Honda Motor Co Ltd 電池保持装置
JP2012119156A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Sanyo Electric Co Ltd 組電池及びこれを装備する電動車両
KR20130046999A (ko) * 2011-10-31 2013-05-08 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20140091622A (ko) * 2012-12-26 2014-07-22 에스케이이노베이션 주식회사 카트리지 히터를 포함하는 배터리 모듈
KR20140147978A (ko) * 2013-06-20 2014-12-31 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20140147979A (ko) * 2013-06-20 2014-12-31 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20150050358A (ko) * 2013-10-30 2015-05-08 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018097697A1 (ko) * 2016-11-28 2018-05-31 주식회사 아모그린텍 방열탄성체 조성물 및 이로 구현된 방열탄성체
US11476513B2 (en) 2016-11-28 2022-10-18 Amogreentech Co., Ltd. Heat dissipating elastic body composition and heat dissipating elastic body realized therefrom
KR20190037565A (ko) 2017-09-29 2019-04-08 보성파워텍 주식회사 배터리 카트리지
KR20200051402A (ko) * 2018-11-05 2020-05-13 울산과학기술원 금속-공기 이차전지의 전기화학적 성능 평가를 위한 셀 유닛 및 금속-공기 이차전지의 전기화학적 성능 평가 방법

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