KR20170138204A - 방열부재를 구비한 전지모듈 - Google Patents

방열부재를 구비한 전지모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전지모듈은, 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈을 포함하여 이루어진 전지모듈로서, 상기 단위전지셀들은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있으며, 상기 열전도성 섬유는 일 표면이 벨벳 형태로 형성되어 있으며 상기 벨벳 형태의 섬유털이 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있다. 그 결과, 공정 편차로 인한 방열 효율 저하의 우려가 없이 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 방열 부재가 밀착되어 있어 우수한 방열 효율을 나타낼 수 있으며, 또한, 전지모듈의 조립 제조시에 단위전지셀 또는 단위모듈을 슬라이드 방식으로 간편하게 전지모듈 케이스 내로 조립할 수 있는 이점이 있다.

Description

방열부재를 구비한 전지모듈{Battery module assembly comprising battery module with heat radiating member}
본 발명은 방열부재를 구비한 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 단위전지셀 또는 단위모듈을 전지모듈 케이스에 용이하게 슬라이드 조립할 수 있고 우수한 방열 효과를 나타내도록 하는 방열부재가 구비되어 있는 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 단위전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 단위전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 중대형 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.
충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 중대형 전지모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 중대형 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
중대형 전지팩에 장착되는 전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다. 예를 들어, 단위전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 전지모듈 케이스에 있는 격벽 사이에 단위전지셀들을 위치시키고 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 단위전지셀의 경우에는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하여 단위모듈을 구성하고 이러한 단위모듈들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다.
적층된 단위전지셀들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매의 유로가 단위전지셀들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.
도 1a는 종래의 전지모듈(100)을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A 선에 대한 단면도이다. 단, 이들 도면에서, 도면의 간소화를 위해, 전지모듈을 구성하는 단위전지셀 또는 단위모듈의 전극조립체 및 파우치 외장재 부분은 도시되어 있지 않다.
도 1a는 다수의 단위전지셀 또는 단위모듈들이 모듈 케이스에 내장되어 있는 구조를 갖는 종래의 전지모듈을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1a의 A-A 선에 대한 단면도인 도 1b에 따르면, 단위전지셀 또는 단위모듈(110)의 하면에 방열 패드(thermal pad, 130)가 구비되어 있어 열전도에 의한 방열이 가능하도록 되어 있고, 상기 방열 패드(130)에는 단위전지셀 또는 단위모듈과의 접촉부에 포움(foam) 또는 점착제 타입의 TIM (Thermal Interface Material, 도시되지 않음)이 적용되어 있다. 또한, 상기 방열 패드(130)의 하면에는 냉각 플레이트(cooling plate, 140)가 방열 패드와 면접하게 구비되어 있으며, 상기 냉각 플레이트는 간접 수냉 방식을 위한 구조를 채택할 수 있다. 그 밖에, 단위전지셀 또는 단위모듈(110) 사이에는 필요에 따라 포움 패드(120)가 구비되어 있을 수 있다.
전술한 방열 패드는 시트 형태를 가질 수 있으며, 단위전지셀 하면이 수평으로 편평하게 형성되어 있지 않기 때문에 단위전지셀 하면과 밀착하지 못하는 문제점이 있고, 따라서 방열 효율이 저하되는 문제점이 있다. 혹은, 상기 방열 패드를 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되도록 성형 제작하는 경우에도 공정 편차의 발생으로 인해 방열 패드가 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 완벽하게 밀착되지 못하여 냉각 편차가 발생하고, 그 결과 방열 효율이 저하되는 문제점이 있다.
그 밖에도, 방열 패드에 TIM이 적용되어 있는 경우에는 상기 TIM의 마찰력 및 점성으로 인해 단위전지셀 또는 단위모듈이 모듈 케이스내로 용이하게 슬라이드되지 않아, 슬라이드 조립이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
따라서, 목적하는 냉각 효과를 신뢰성있게 확보할 수 있으며, 슬라이드 방식으로 간단하게 조립 제조할 수 있는 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제의 하나는 우수한 방열 효율을 나타낼 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 슬라이드 방식에 의해 용이하게 조립된 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈이 모듈 케이스에 장착되어 있는 전지모듈로서, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있으며, 상기 열전도성 섬유의 일 표면에는 벨벳 형태의 섬유털이 형성되어 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있는 전지모듈이 제공된다.
상기 전지모듈에서 열전도성 섬유의 일면은 단위전지셀 또는 단위모듈과 접촉하고 다른 면은 냉각 플레이트와 접촉하되, 냉각 플레이트에 접하는 면에는 섬유털이 형성되어 있지 않을 수 있다.
상기 열전도성 섬유는 탄소 섬유, 그라파이트(graphite) 섬유 및 아크릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하는 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있다.
상기 파우치형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 있고, 상기 셀 케이스는 내면이 판상형 전지셀과 직접 접촉하고 외면이 모듈 케이스의 방열 지지부재와 직접 접촉하는 금속 소재의 커버를 포함할 수 있다.
상기 단위전지셀은 직렬 연결된 둘 이상의 전지셀들을 포함할 수 있다.
상기 방열 지지부재의 하단에는, 공냉용 또는 수냉용 열교환 부재인 냉각 플레이트가 포함되어, 충방전시 전지셀로부터 발생한 열이 상기 방열 부재를 경유하여 열전도에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전술한 전지모듈 하나 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스가 제공된다.
상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 전지모듈에서는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 방열 부재가 밀착되게 면접하고 있어, 우수한 방열 효율을 나타낸다. 또한, 본 발명의 일 양태에 따른 방열 부재는 공정 편차로 인해 방열 효율이 저하될 우려를 갖지 않는다.
그 밖에도, 방열 부재에 포움이나 점착성 물질이 적용되지 않으므로, 단위전지셀 또는 단위모듈을 슬라이드 방식으로 간편하게 전지모듈 케이스내로 조립할 수 있는 이점이 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 양태를 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 특징을 보다 잘 설명하기 위해 일부 구성요소가 확대/축소되어 있거나 삭제되어 있음을 유념한다.
도 1a는 종래의 대표적인 전지모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A 선에 대한 단면도이다.
도 2a는 종래의 대표적인 전지모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A 선에 대한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은, 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈이 모듈 케이스에 장착되어 있는 전지모듈로서, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있고, 상기 열전도성 섬유는 일 표면이 벨벳 형태로 형성되어 있으며 상기 벨벳 형태 부분이 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 양태에 따르는 전지모듈 에서는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 방열 부재가 완전하게 밀착될 수 있으므로, 상기 하면과 방열 부재 간의 열전도 매개를 위한 부재를 별도로 필요하지 않게 된다.
상기 열전도성 섬유의 일면은 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면 전부와 접하고 열전도성 섬유의 다른 면은 냉각 플레이트와 접하여 단위전지셀 또는 단위모듈의 방열을 가능하게 한다. 또한, 방열 부재는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면과 접하는 면에 촘촘한 섬유털을 구비하고 있고, 냉각 플레이트에 접하는 면에는 섬유털을 구비하고 있지 않으며, 필요에 따라, 열전도를 저해하지 않는 접착제 등이 더 적용되어 냉각 플레이트에 대해 부착될 수 있다.
이러한 벨벳 형태의 열전도성 섬유, 특히, 상기 열전도성 섬유에 형성된 섬유털은 단위전지셀의 슬라이드 조립이 용이하게 이루어질 수 있도록 점착성을 갖지 않고 마찰력이 낮은 것이 바람직하다.
상기 열전도성 섬유 소재의 비제한적인 예로는, 탄소 섬유, 그라파이트(graphite) 섬유 및 아크릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 방열 부재에 형성되어 있는 섬유털의 길이는 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면 전부가 방열 부재에 접하도록 하는 길이인 동시에 공기 유동을 방해하는 정도로 단위전지셀 또는 단위모듈의 측면까지 연장되어 있지 않은 길이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 양태에서, 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극 단자가 일측 단부 또는 양측 대향 단부들에 형성될 수 있으며, 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하는 전지셀은 바람직하게는 판상형 전지셀로서, 적층시 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지일 수 있다.
이러한 이차전지의 일 양태로는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장되어 있고, 상기 전지케이스 양단에 양극단자 및 음극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 '파우치형 전지셀'로 칭하기도 한다.
상기 전지셀은 전극 단자들이 양측 대향 단부들에 형성되어 있고, 전극 단자들이 모듈 케이스의 전면 및 후면을 향하도록 측면 방향으로 적층되어 전지셀 적층체를 이루는 구조일 수 있다. 상기 모듈 케이스의 본체는 상면 및 양측면이 개방된 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 일 양태에서 단위전지셀 또는 단위모듈이 섬유털에 의해 고정 지지될 수 있으므로, 모듈 케이스는 도 2b에 도시된 바와 같이 전지셀 적층체의 측면 모서리들을 지지하기 위해 상향 연장된 측면 지지부를 별도로 구비하지 않을 수 있다. 다만, 필요에 따라, 종래 모듈케이스(도 1a)에서와 마찬가지로, 전지셀 측면 모서리들 지지를 강화하기 위해 상향 연장된 측면 지지부를 더 포함하는 구조를 가질 수도 있다.
발명의 일 양태에서, 판상형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하여 전지모듈을 형성하는데, 상기 판상형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 있고, 상기 셀 케이스는 내면이 판상형 전지셀과 직접 접촉하고 외면이 모듈 케이스의 방열 지지부재와 직접 접촉하는 금속 소재의 커버를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 전지모듈은 전지모듈 케이스에 단위전지셀 또는 단위모듈을 슬라이드시키되, 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면이 벨벳 형태의 열전도성 섬유에 밀착되도록 하면서 슬라이드시키는 방식으로 조립 제조될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 열전도성 섬유가 점착성을 갖지 않고 낮은 마찰력을 가지므로 슬라이드 조립이 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면이 벨벳 형태의 섬유털에 일부 매립되고 일부는 열전도성 섬유에 밀착 지지되어 있으며, 경우에 따라서는 단위전지셀 또는 단위모듈 측면 일부까지도 섬유털이 감싸고 있어서, 단위전지셀 또는 단위모듈 각각이 섬유털에 의해 지지 고정될 수 있기 때문에 별도의 접착 부재없이도 전지모듈 케이스에 고정될 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 모듈 어셈블리는 방열 부재의 하단에 면접하게 구비되어 있는 냉각 플레이트를 포함할 수 있으며, 상기 냉각 플레이트는 공냉용 또는 수냉용 열교환 부재일 수 있다. 상기 냉각 플레이트로 인해 충방전시 전지셀에서 발생한 열이 방열 부재를 경유하여 열전도에 의해 제거됨으로써 더욱 우수한 냉각 특성을 발휘할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈 하나 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩과, 이러한 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 구체적으로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.
도 2a에는 본 발명의 일 양태에 따른 단위전지셀 또는 단위모듈을 모듈 케이스에 포함하여 이루어진 하나의 예시적인 전지모듈(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 2b는 도 2a의 A-A 선에 대한 단면도이다.
이들 도면을 함께 참조하면, 단위전지셀 또는 단위모듈(110')들이 측면방향으로 적층되어 있고, 상기 단위전지셀 또는 단위모듈(110') 사이에는 필요에 따라 포움 패드(120)가 구비되어 있을 수 있다. 상기 단위전지셀 또는 단위모듈(110')의 하면에는 벨벳 형태의 열전도성 섬유로 제조된 방열 부재(200)가 구비되어 있다. 벨벳 형태의 열전도성 섬유는 단위전지셀 또는 단위모듈(110')의 하면과 완전하게 밀착될 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 방열 부재(200)의 하단에는 냉각 플레이트(140')가 장착되어 있어 충방전시 전지셀로부터 발생한 열이 방열 부재(200)를 경유하여 냉각 플레이트(140')를 통해 열전도에 의해 제거되도록 설계되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 충방전이 가능한 단위전지셀 또는 단위모듈을 포함하여 이루어진 전지모듈로서,
    상기 단위전지셀 또는 단위모듈은 전극단자가 위치하지 않은 측면방향으로 적층되어 모듈 케이스에 장착되어 있고,
    상기 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 열전도성 섬유로 형성된 방열 부재가 구비되어 있으며,
    상기 열전도성 섬유의 일 표면에는 벨벳 형태의 섬유털이 형성되어 단위전지셀 또는 단위모듈의 하면에 밀착되어 있는 전지모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도성 섬유의 일면은 단위전지셀 또는 단위모듈과 접촉하고 다른 면은 냉각 플레이트와 접촉하되, 냉각 플레이트에 접하는 면에는 섬유털이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열전도성 섬유가 탄소 섬유, 그라파이트(graphite) 섬유 및 아크릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위전지셀 또는 단위모듈을 구성하는 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파우치형 전지셀은 하나 이상의 단위로 셀 케이스에 장착되어 있고, 상기 셀 케이스는 내면이 판상형 전지셀과 직접 접촉하고 외면이 모듈 케이스의 방열 지지부재와 직접 접촉하는 금속 소재의 커버를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단위전지셀은 직렬 연결된 둘 이상의 전지셀들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열 지지부재의 하단에, 공냉용 또는 수냉용 열교환 부재인 냉각 플레이트가 포함되어, 충방전시 전지셀로부터 발생한 열이 상기 방열 부재를 경유하여 열전도에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제1항에 기재된 전지모듈 하나 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020141943A1 (ko) * 2019-01-04 2020-07-09 주식회사 엘지화학 인접 배터리 모듈들로 열을 분산할 수 있는 구조를 갖는 에너지 저장 시스템
US11652248B2 (en) 2018-07-27 2023-05-16 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module and battery pack comprising same battery module

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009176464A (ja) * 2008-01-22 2009-08-06 Toyoda Gosei Co Ltd 組電池装置
KR20100109871A (ko) * 2009-04-01 2010-10-11 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지모듈
KR20130086678A (ko) * 2012-01-26 2013-08-05 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈
KR20150059179A (ko) * 2013-11-06 2015-06-01 인지컨트롤스 주식회사 전기자동차용 배터리모듈
KR20160041257A (ko) * 2014-10-07 2016-04-18 주식회사 엘지화학 냉각부재로서 열전소자부를 갖는 전지모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009176464A (ja) * 2008-01-22 2009-08-06 Toyoda Gosei Co Ltd 組電池装置
KR20100109871A (ko) * 2009-04-01 2010-10-11 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지모듈
KR20130086678A (ko) * 2012-01-26 2013-08-05 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈
KR20150059179A (ko) * 2013-11-06 2015-06-01 인지컨트롤스 주식회사 전기자동차용 배터리모듈
KR20160041257A (ko) * 2014-10-07 2016-04-18 주식회사 엘지화학 냉각부재로서 열전소자부를 갖는 전지모듈

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11652248B2 (en) 2018-07-27 2023-05-16 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module and battery pack comprising same battery module
WO2020141943A1 (ko) * 2019-01-04 2020-07-09 주식회사 엘지화학 인접 배터리 모듈들로 열을 분산할 수 있는 구조를 갖는 에너지 저장 시스템
KR20200085191A (ko) * 2019-01-04 2020-07-14 주식회사 엘지화학 인접 배터리 모듈들로 열을 분산할 수 있는 구조를 갖는 에너지 저장 시스템
US11581593B2 (en) 2019-01-04 2023-02-14 Lg Energy Solution, Ltd. Energy storage system having structure capable of dissipating heat to adjacent battery modules

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