KR20190138358A - Battery Module - Google Patents

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KR20190138358A
KR20190138358A KR1020180064700A KR20180064700A KR20190138358A KR 20190138358 A KR20190138358 A KR 20190138358A KR 1020180064700 A KR1020180064700 A KR 1020180064700A KR 20180064700 A KR20180064700 A KR 20180064700A KR 20190138358 A KR20190138358 A KR 20190138358A
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김현석
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery module comprising: a plurality of battery cells stacked on each other; a cooling plate positioned at one side of the stacked battery cells to cool the battery cells; and a heat conductive plate positioned between the battery cells and the cooling plate to transfer heat generated from the battery cells to the cooling plate. The heat conductive plate has higher heat conductivity than the cooling plate.

Description

배터리 모듈{Battery Module}Battery Module {Battery Module}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module.

충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰라 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다. 이중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 또는 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 배터리나, 니켈-메탈 하이드라이드 배터리에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.Secondary batteries that can be charged and discharged are being actively researched due to the development of high-tech fields such as digital cameras, cell phones, laptops, and hybrid cars. Examples of secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium secondary batteries are used as a power source for portable electronic devices with an operating voltage of 3.6 V or more, or used in high-power hybrid vehicles by connecting a plurality of them in series, such as nickel-cadmium batteries or nickel-metal hydride batteries. Compared with 3 times higher operating voltage and excellent energy density per unit weight, the trend is being used rapidly.

위와 같이, 상기 이차 전지 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차나 전기자동차에 사용하는 경우, 커버 또는 케이스 등의 부재를 이용하여 상기 복수개 전지를 고정하고, 이를 버스바 등의 연결부재를 이용하여 복수개의 배터리 셀 상호 간을 전기적으로 연결함으로써 하나의 배터리 모듈 형태로 이용할 수 있다.As described above, when the plurality of secondary batteries are connected in series to be used in a high-power hybrid vehicle or an electric vehicle, the plurality of batteries are fixed by using a member such as a cover or a case, and the plurality of secondary batteries are fixed by using a connection member such as a bus bar. By electrically connecting a plurality of battery cells can be used in the form of one battery module.

다만, 상기 배터리 셀은 전기 화학적 반응을 거치며 열이 발생하고, 이와 같이 발생된 열은 배터리 셀을 열화시킴으로써 배터리의 신뢰성을 저하시킨다. 특히, 이는 배터리 모듈에서 발화 또는 폭발 등의 원인이 될 수 있다.However, the battery cell generates heat through an electrochemical reaction, and the generated heat degrades the battery cell, thereby lowering the reliability of the battery. In particular, this may cause fire or explosion in the battery module.

따라서, 위와 같은 배터리 셀에서 발생한 열을 효과적으로 냉각시키기 위한 발명들이 다수 제안되었는데, 종래의 배터리 모듈의 경우 아래 등록특허공보 제10-1560217호와 같이, 복수개의 전지 셀을 적층 및 고정하기 위한 별도의 고정부재, 전지 셀들을 냉각시키기 위한 냉각 핀, 냉각 판 등의 별도 냉각부재를 더 필요로 하였는 바, 배터리 모듈의 부피가 상승하였고, 나아가, 모듈 케이스의 각 측면이 각각 별개 구성으로 구비된 후 결합되었는 바, 모듈 제조 과정이 복잡하고 시간 및 비용이 상승하는 문제가 존재하였다.Therefore, a number of inventions for effectively cooling the heat generated in the battery cells as described above have been proposed. In the case of the conventional battery module, as shown in Patent Publication No. 10-1560217 below, a separate battery for stacking and fixing a plurality of battery cells As a separate cooling member such as a fixing member, a cooling fin for cooling the battery cells, and a cooling plate was further needed, the volume of the battery module was increased, and further, each side of the module case was provided as a separate configuration, and then joined. As a result, there has been a problem that the module manufacturing process is complicated and time and cost increase.

대한민국 등록특허공보 제10-1560217호 (2015.10.07)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1560217 (2015.10.07)

본 발명의 실시예들은 배터리 셀 냉각에 필요한 냉각 핀 등의 구성을 필요로 하지 않는 바, 배터리 모듈의 부피를 최소화하고 에너지 밀도를 극대화 할 수 있는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention do not require a configuration, such as a cooling fin required for cooling the battery cell, to provide a battery module that can minimize the volume of the battery module and maximize the energy density.

또한, 본 발명의 실시예들은 배터리 셀의 일측면이 평면 형상의 밀착부로 형성됨으로써 배터리 셀 냉각을 위한 열 전도 면적을 증가시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention is to provide a battery module that can improve the cooling efficiency by increasing the heat conduction area for cooling the battery cell by forming one side of the battery cell in a planar contact portion.

또한, 본 발명의 실시예들은 복수개의 배터리 셀이 냉각 플레이트에 직접 접촉되는 것이 아니라, 열 전도도가 매우 높은 열전도 플레이트를 통해 냉각 플레이트로 배터리 셀의 열을 방출하는 바, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.In addition, the embodiments of the present invention do not directly contact the plurality of battery cells to the cooling plate, but rather release heat from the battery cell to the cooling plate through a thermally conductive thermally conductive plate, thereby improving cooling efficiency. To provide a battery module.

또한, 본 발명의 실시예들은 높은 열 전도도의 열전도 플레이트를 사용함과 동시에 기계적 강성이 구비된 냉각 플레이트를 구비함으로써 전체 구조적 강성이 확보된 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention is to provide a battery module having a high overall structural rigidity by using a high thermal conductivity thermal conductive plate and at the same time having a cooling plate provided with mechanical rigidity.

또한, 본 발명의 실시예들은 복수개의 배터리 셀 및 열전도 플레이트 사이에 절연 재질의 열전달 부재가 도포됨에 따라 배터리 셀과 열전도 플레이트 간의 통전 가능성을 차단할 수 있는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention is to provide a battery module that can block the power supply between the battery cell and the heat conductive plate as the heat transfer member of the insulating material is applied between the plurality of battery cells and the heat conductive plate.

또한, 본 발명의 실시예들은 복수개의 배터리 셀과 열전도 플레이트 사이 및 열전도 플레이트와 냉각 플레이트 사이에 절연성의 열전달 부재가 이중으로 도포됨으로써 절연 성능이 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention is to provide a battery module that can improve the insulation performance by applying an insulating heat transfer member is applied between the plurality of battery cells and the heat conduction plate and between the heat conduction plate and the cooling plate.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상호 적층된 복수개의 배터리 셀; 상기 적층된 복수개의 배터리 셀 일측에 위치되어 상기 복수개의 배터리 셀을 냉각하는 냉각 플레이트; 및 상기 복수개의 배터리 셀 및 상기 냉각 플레이트 사이에 위치되어 상기 복수개의 배터리 셀에서 발생되는 열을 상기 냉각 플레이트 측으로 전달하는 열전도 플레이트;를 포함하고, 상기 열전도 플레이트는 상기 냉각 플레이트보다 열 전도성이 높은, 배터리 모듈을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the invention a plurality of battery cells stacked on each other; A cooling plate positioned at one side of the stacked plurality of battery cells to cool the plurality of battery cells; And a heat conduction plate positioned between the plurality of battery cells and the cooling plate to transfer heat generated from the plurality of battery cells to the cooling plate, wherein the heat conduction plate has a higher thermal conductivity than the cooling plate. A battery module can be provided.

상기 복수개의 배터리 셀 각각의 일측면은, 상기 배터리 셀의 길이 방향 둘레면 중 외장재가 접합되어 형성된 세 면의 실링부를 제외한 나머지 일 면에 상기 외장재가 전극 조립체에 밀착되어 형성된 밀착부일 수 있다.One side of each of the plurality of battery cells may be an adhesion part formed by closely attaching the exterior material to the electrode assembly on one surface of the battery cell, except for three surface sealing parts formed by bonding the exterior material in the longitudinal circumferential surface of the battery cell.

상기 열전도 플레이트 및 상기 냉각 플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 밀착부 측에 위치될 수 있다.The heat conduction plate and the cooling plate may be located at the close contact portion side of the plurality of battery cells.

상기 열전도 플레이트 및 상기 복수개의 배터리 셀 사이에는 열전달 부재가 도포될 수 있다.A heat transfer member may be applied between the heat conductive plate and the plurality of battery cells.

상기 냉각 플레이트 및 상기 열전도 플레이트는 상호 직접 접합될 수 있다.The cooling plate and the heat conductive plate may be directly bonded to each other.

상기 냉각 플레이트와 상기 열전도 플레이트 사이 및 상기 열전도 플레이트 사이와 상기 복수개의 배터리 셀 사이에는 열전달 부재가 도포된, 배터리 모듈.And a heat transfer member is applied between the cooling plate and the heat conduction plate and between the heat conduction plate and the plurality of battery cells.

상기 열전달 부재는 절연성 소재로 형성될 수 있다.The heat transfer member may be formed of an insulating material.

상기 열전달 부재는 접착성 및 열 전도성을 구비한 소재로 형성될 수 있다.The heat transfer member may be formed of a material having adhesiveness and thermal conductivity.

상기 열전도 플레이트의 소재는 구리, 은 및 그래핀 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. The material of the heat conductive plate may be any one selected from copper, silver and graphene.

상기 배터리 모듈은 상기 복수개의 배터리 셀의 적어도 일부를 감싸도록 형성되어 상기 복수개의 배터리 셀을 보호하는 배터리 케이스;를 더 포함하고, 상기 냉각 플레이트는 상기 배터리 케이스의 일면을 구성할 수 있다.The battery module may further include a battery case formed to surround at least a portion of the plurality of battery cells to protect the plurality of battery cells, and the cooling plate may constitute one surface of the battery case.

본 발명의 실시예들에 의하면, 배터리 셀 냉각에 필요한 냉각 핀 등의 구성을 필요로 하지 않는 바, 배터리 모듈의 부피를 최소화하고 에너지 밀도를 극대화 할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the configuration of the cooling fins, etc. required for cooling the battery cells is not required, thereby minimizing the volume of the battery module and maximizing energy density.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 배터리 셀의 일측면이 평면 형상의 밀착부로 형성됨으로써 배터리 셀 냉각을 위한 열 전도 면적을 증가시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, since one side of the battery cell is formed as a flat contact, the heat conduction area for cooling the battery cell may be increased, thereby improving cooling efficiency.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수개의 배터리 셀이 냉각 플레이트에 직접 접촉되는 것이 아니라, 열 전도도가 매우 높은 열전도 플레이트를 통해 냉각 플레이트로 배터리 셀의 열을 방출하는 바, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, the plurality of battery cells are not in direct contact with the cooling plate, but rather heat is discharged from the battery cell to the cooling plate through a thermally conductive plate having a very high thermal conductivity, thereby improving cooling efficiency. You can.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 높은 열 전도도의 열전도 플레이트를 사용함과 동시에 기계적 강성이 구비된 냉각 플레이트를 구비함으로써 전체 구조적 강성이 확보될 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, the overall structural rigidity can be secured by using a high thermal conductivity heat conductive plate and a cooling plate provided with mechanical rigidity.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수개의 배터리 셀 및 열전도 플레이트 사이에 절연 재질의 열전달 부재가 도포됨에 따라 배터리 셀과 열전도 플레이트 간의 통전 가능성을 차단할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, as the heat transfer member made of an insulating material is applied between the plurality of battery cells and the heat conduction plate, it is possible to block the possibility of conduction between the battery cell and the heat conduction plate.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수개의 배터리 셀과 열전도 플레이트 사이 및 열전도 플레이트와 냉각 플레이트 사이에 절연성의 열전달 부재가 이중으로 도포됨으로써 절연 성능이 향상시킬 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, an insulating heat transfer member is double coated between the plurality of battery cells and the heat conduction plate and between the heat conduction plate and the cooling plate, thereby improving insulation performance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면
도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함되는 배터리 셀을 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시된 배터리 셀의 I-I'단면을 나타낸 도면
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 Ⅱ-Ⅱ'다면을 나타낸 도면1 is a view showing a battery module according to an embodiment of the present invention
2 (a) is a view showing a battery cell included in a battery module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (b) is the I-I 'of the battery cell shown in Figure 2 (a). Cross section
3 is a view showing the II-II 'side of the battery module according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.The technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for efficiently explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a battery module 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 상호 적층된 복수개의 배터리 셀(도 2에 도시됨), 적층된 복수개의 배터리 셀(10) 일측에 위치되어 복수개의 배터리 셀(10)을 냉각하는 냉각 플레이트(도 3에 도시됨) 및 복수개의 배터리 셀(10) 및 냉각 플레이트(21) 사이에 위치된 열전도 플레이트(도 3에 도시됨)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a battery module 1 according to an embodiment of the present invention may be located on one side of a plurality of battery cells stacked on each other (shown in FIG. 2) and a plurality of stacked battery cells 10. A cooling plate (shown in FIG. 3) for cooling the battery cell 10 and a heat conduction plate (shown in FIG. 3) positioned between the plurality of battery cells 10 and the cooling plate 21 may be included.

이 때, 상술한 열전도 플레이트(60)는 냉각 플레이트(21)보다 열 전도성이 높은 재질로 형성되어 상술한 복수개의 배터리 셀(10)에서 발생되는 열을 냉각 플레이트(21) 측으로 효과적으로 전달할 수 있다. 즉, 복수개의 배터리 셀(10)에서 냉각 플레이트(21)로 곧바로 열전도가 일어나는 것이 아닌 중간의 열전도 플레이트(60)를 통해 방열이 이루어지는 바, 냉각 효율이 향상될 수 있다.In this case, the above-described heat conductive plate 60 may be formed of a material having a higher thermal conductivity than the cooling plate 21, and thus may effectively transfer heat generated from the plurality of battery cells 10 to the cooling plate 21 side. That is, the heat dissipation is performed through the intermediate heat conduction plate 60 rather than the heat conduction directly from the plurality of battery cells 10 to the cooling plate 21, and thus the cooling efficiency may be improved.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 복수개의 배터리 셀(10)을 수용하는 배터리 케이스(도 3에 도시됨), 적층된 복수개의 배터리 셀(10)의 전극 탭(도 2에 도시됨)이 돌출되는 측에 위치되어 배터리 모듈(1)이 전면 및 후면을 보호하는 전면 커버부(31) 및 후면 커버부(32), 그리고 복수개의 배터리 셀(10) 상측에 위치된 케이스 커버부(30)를 포함할 수 있다. 이 때, 상술한 배터리 케이스(20)는 상호 적층된 복수개의 배터리 셀(10)의 측면을 보호할 수 있는 측면 커버부(22)를 포함할 수 있다.On the other hand, the battery module 1 according to an embodiment of the present invention is a battery case (shown in Figure 3) for accommodating a plurality of battery cells 10, the electrode tab of the plurality of stacked battery cells 10 (Fig. 2) is located on the protruding side so that the battery module 1 is located on the front cover part 31 and the rear cover part 32 which protect the front and rear parts, and the plurality of battery cells 10 above. The case cover part 30 may be included. In this case, the above-described battery case 20 may include a side cover part 22 that can protect side surfaces of the plurality of battery cells 10 stacked on each other.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)에 수용되는 복수개의 배터리 셀(10)은 측면 커버부(22)를 포함하는 배터리 케이스(20), 전면 커버부(31), 후면 커버부(32) 및 케이스 커버부(30)에 의해 6면 전체가 보호되는 바, 외부 이물질이 배터리 셀(10) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 운송, 설치 또는 사용 간 외부 충격 등이 발생하는 경우에도 구조적 강성을 유지할 수 있다. As described above, the plurality of battery cells 10 accommodated in the battery module 1 according to the embodiment of the present invention includes a battery case 20, a front cover part 31, and a rear cover part including a side cover part 22. The entire surface of the six surfaces is protected by the cover part 32 and the case cover part 30, which prevents foreign matter from entering the battery cell 10 and causes external shocks during transportation, installation, or use. Even in this case, structural rigidity can be maintained.

도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)에 포함되는 배터리 셀(10)을 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시된 배터리 셀(10)의 I-I'단면을 나타낸 도면이다.2 (a) is a view showing a battery cell 10 included in the battery module 1 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (b) is a battery shown in (a) of FIG. A cross-sectional view taken along the line II ′ of the cell 10.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)에 수용되는 배터리 셀(10) 각각은 전극 탭(12)이 인출된 전극 조립체(11) 및 전극 조립체(11)를 에워싸는 외장재(13)를 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 셀(10)의 일측면은 배터리 셀(10)의 길이 방향(d1) 둘레면 중 외장재(13)가 접합되어 형성된 세 면의 실링부(131)를 제외한 나머지 일면에서 외장재(13)가 전극 조립체(11)에 밀착되어 형성된 밀착부(132)일 수 있다. Referring to FIGS. 2A and 2B, each of the battery cells 10 accommodated in the battery module 1 according to the exemplary embodiment of the present invention has an electrode assembly 11 having an electrode tab 12 drawn out from each other. And an exterior member 13 surrounding the electrode assembly 11. At this time, one side of the battery cell 10 is the exterior material (except for the outer surface of the battery cell 10, except for the three-sided sealing portion 131 formed by bonding the exterior material 13 of the peripheral direction (d 1 ) of the peripheral surface ( 13 may be an adhesion part 132 formed in close contact with the electrode assembly 11.

한편, 상술한 배터리 셀(10)의 길이 방향(d1)이란, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 배터리 셀(10)의 전극 탭(12)이 돌출되는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 상술한 배터리 셀(10)의 길이 방향(d1) 둘레면이란 배터리 셀(10)의 두께 방향에 수직한 둘레면을 의미할 수 있다. Meanwhile, the length direction d1 of the battery cell 10 described above may mean a direction in which the electrode tab 12 of the battery cell 10 protrudes, as shown in FIG. 2A. In addition, the circumferential surface d 1 of the battery cell 10 in the length direction may mean a circumferential surface perpendicular to the thickness direction of the battery cell 10.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 Ⅱ-Ⅱ'다면을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the II-II 'plane of the battery module 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 상호 적층된 복수개의 배터리 셀(10)은 하측의 열전도 플레이트(60)에 접촉된 상태로 냉각 플레이트(21)에 의해 냉각될 수 있다.Referring to FIG. 3, as described above, the plurality of stacked battery cells 10 of the battery module 1 according to the exemplary embodiment of the present invention is in contact with the lower heat conductive plate 60 in the cooling plate ( 21).

구체적으로, 상술한 열전도 플레이트(60) 및 냉각 플레이트(21)는 적층된 복수개의 배터리 셀(10)에서 밀착부(132)가 형성된 측에 위치되어 복수개의 배터리 셀(10)에 접촉될 수 있다. 위와 같이 복수개의 배터리 셀(10)과 열전도 플레이트(60) 간의 접착 과정에서 복수개의 배터리 셀(10)의 밀착부(132) 측이 열전도 플레이트(60)와 접촉되는 바, 배터리 셀(10)과 열전도 플레이트(60) 간의 접촉 면적을 극대화 할 수 있고, 복수개의 배터리 셀(10)에 대한 냉각 플레이트(21)의 냉각 효율이 증가될 수 있다.Specifically, the heat conduction plate 60 and the cooling plate 21 described above may be positioned on the side where the close contact portion 132 is formed in the plurality of stacked battery cells 10 to contact the plurality of battery cells 10. . In the bonding process between the plurality of battery cells 10 and the heat conduction plate 60 as described above, the contact portion 132 of the plurality of battery cells 10 is in contact with the heat conduction plate 60. The contact area between the heat conductive plates 60 may be maximized, and the cooling efficiency of the cooling plates 21 for the plurality of battery cells 10 may be increased.

또한, 밀착부(132)에서는 외장재(13)가 전극 조립체(11)의 일측에 직접 밀착될 수 있다. 이를 통해, 상술한 배터리 셀(10)은 종래의 배터리 셀에 비해 전극 조립체(11)와 외장재(13) 간이 보다 밀착되는 바, 전극 조립체(11)와 외장재(13) 간의 열전달이 보다 효과적으로 이루어질 수 있고 배터리 셀(10)의 냉각에 더욱 효과적일 수 있다.In addition, in the close contact portion 132, the exterior material 13 may be directly in close contact with one side of the electrode assembly 11. As a result, the above-described battery cell 10 is more closely contacted between the electrode assembly 11 and the exterior member 13 than the conventional battery cell, and thus heat transfer between the electrode assembly 11 and the exterior member 13 may be more effectively performed. And more effective in cooling the battery cell 10.

한편, 상술한 냉각 플레이트(21) 및 열전도 플레이트(60)는 상호 면상 접촉될 수 있다. 이 때, 열전도 플레이트(60)는 열전도성이 매우 높은 구리, 은 등의 금속재질로 형성될 수 있다. 다만, 상술한 열전도 플레이트(60)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니고, 복수개의 배터리 셀(10)을 보호할 수 있을 만한 강도가 구비되고 매우 높은 열전도성을 구비한 그래핀(Graphene) 소재로 형성될 수도 있다. On the other hand, the cooling plate 21 and the heat conduction plate 60 described above may be in contact with each other on the surface. At this time, the thermal conductive plate 60 may be formed of a metal material such as copper, silver, which has a very high thermal conductivity. However, the material of the above-described heat conductive plate 60 is not limited thereto, and is formed of a graphene material provided with a strength capable of protecting the plurality of battery cells 10 and having a very high thermal conductivity. May be

또한, 위와 같이 열전도 플레이트(60)가 열전도성이 매우 높은 구리, 은 등의 금속재질로 형성되는 경우, 기계적 강성이 다소 떨어질 수 있기 때문에, 배터리 모듈(1)의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 열전도 플레이트(60)가 접촉 위치되는 냉각 플레이트(21)는 소정의 열전도도를 구비함과 동시에 기계적 강성을 가진 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 알루미늄(Al) 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해, 냉각 플레이트(21)는 상술한 배터리 케이스(20)의 일면을 구성함으로써 배터리 모듈(1)의 구조적 강성을 용이하게 유지할 수 있고, 외부에 충격 등이 발생한 경우에도 내부의 배터리 셀(10)이 파손되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, when the heat conductive plate 60 is formed of a metal material such as copper or silver having high thermal conductivity, since the mechanical stiffness may be somewhat reduced, the heat conductive plate 60 may be used to secure structural stability of the battery module 1. The cooling plate 21 to which the 60 is in contact may be formed of a material having mechanical strength and at the same time having a predetermined thermal conductivity. For example, the cooling plate 21 may be formed of aluminum (Al). Through this, the cooling plate 21 can easily maintain the structural rigidity of the battery module 1 by configuring one surface of the battery case 20 described above, even when an external shock or the like occurs, the internal battery cell 10 ) Can be prevented from being broken.

다만, 상술한 냉각 플레이트(21)의 재질은 예시적인 것으로 이에 한정되지 않고, 열전도를 통해 복수개의 배터리 셀(10)을 충분히 냉각 시킬 수 있고 배터리 모듈(1)의 구조적 강성을 확보할 수 있는 재질이면 충분하다.However, the material of the above-described cooling plate 21 is an example and is not limited thereto. The material may sufficiently cool the plurality of battery cells 10 through heat conduction, and may secure structural rigidity of the battery module 1. Is enough.

나아가, 상술한 바와 같이 배터리 모듈(1)의 충분한 구조적 강성 확보를 위해 상술한 열전도 플레이트(60)의 두께는 냉각 플레이트(21)의 두께 이하의 크기로 형성될 수 있다. Furthermore, as described above, in order to secure sufficient structural rigidity of the battery module 1, the thickness of the heat conductive plate 60 described above may be formed to a size equal to or less than the thickness of the cooling plate 21.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 복수개의 배터리 셀(10)과 접촉되는 부분에 열전도성이 높은 열전도 플레이트(60)가 위치되는 바, 상대적으로 접촉 면적이 작을 수 있는 배터리 셀(10)과 열전도 플레이트(60) 간에 1차적인 열전도가 원활히 이루어질 수 있고, 2차적으로 상호 넓은 면적에서 면상 접촉된 열전도 플레이트(60) 및 냉각 플레이트(21) 간에 면대 면의 면상 접촉을 통한 열전도가 이루어질 수 있다. As described above, in the battery module 1 according to the exemplary embodiment of the present invention, the thermally conductive thermally conductive plate 60 is positioned at a portion in contact with the plurality of battery cells 10, and thus the contact area may be relatively small. Primary heat conduction can be smoothly performed between the battery cell 10 and the heat conduction plate 60, and the face-to-face contact between the heat conduction plate 60 and the cooling plate 21 which are in planar contact with each other in a large area. Thermal conductivity can be achieved through.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 배터리 셀(10)에서 냉각 플레이트(21)로의 1차원적인 열전도가 아닌 열전도 플레이트(60)를 통한 2중의 열전도가 이루어지는 바, 냉각 효율이 개선될 수 있다.That is, the battery module 1 according to an embodiment of the present invention is made of double heat conduction through the heat conduction plate 60 rather than a one-dimensional heat conduction from the battery cell 10 to the cooling plate 21, the cooling efficiency This can be improved.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 냉각 플레이트(21) 및 복수개의 배터리 셀(10) 사이에 도포된 열전달 부재(50)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상술한 복수개의 배터리 셀(10)은 열전달 부재(50)를 통해 열전도 플레이트(60)와 접촉될 수 있다. Furthermore, the battery module 1 according to an embodiment of the present invention may further include a heat transfer member 50 applied between the cooling plate 21 and the plurality of battery cells 10. That is, the plurality of battery cells 10 described above may be in contact with the heat conductive plate 60 through the heat transfer member 50.

이 때, 상술한 열전달 부재(50)는 절연성의 소재로 형성되어 복수개의 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60) 간의 통전 가능성을 차단할 수 있고, 바람직하게는, 10 ~ 25 kV/mm의 절연 강도(Dielectric strength)를 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60)의 접촉 간 상호 간이 전기적으로 연결될 수 있는 바, 열전달 부재(50)는 열전도 플레이트(60)와 복수개의 배터리 셀(10) 간에 직접 접촉되는 부분이 없도록 열전도 플레이트(60) 및 복수개의 배터리 셀(10) 간의 접촉면 전체에 도포될 수 있다. In this case, the above-described heat transfer member 50 is formed of an insulating material to block the possibility of conduction between the plurality of battery cells 10 and the heat conduction plate 60, preferably, 10 to 25 kV / mm insulation Dielectric strength may be provided. In addition, the contacts between the plurality of battery cells 10 and the heat conduction plate 60 may be electrically connected to each other, and the heat transfer member 50 may be directly contacted between the heat conduction plate 60 and the plurality of battery cells 10. It may be applied to the entire contact surface between the heat conduction plate 60 and the plurality of battery cells 10 so that there is no portion.

또한, 복수개의 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60) 사이뿐만 아니라, 열전도 플레이트(60) 및 냉각 플레이트(21) 사이에도 열전달 부재(50)가 도포될 수 있다. In addition, the heat transfer member 50 may be applied between the plurality of battery cells 10 and the heat conduction plate 60 as well as between the heat conduction plate 60 and the cooling plate 21.

이를 통해 복수개의 배터리 셀(10), 열전도 플레이트(60) 및 냉각 플레이트(21) 사이 사이의 공간마다 절연성의 열전달 부재(50)가 도포되는 바, 복수개의 배터리 셀(10), 열전도 플레이트(60) 및 냉각 플레이트(21) 사이에는 이중의 절연층이 형성될 수 있고, 복수개의 배터리 셀(10)과 열전도 플레이트(60) 또는 냉각 플레이트(21) 간의 통전 가능성을 효과적으로 방지할 수 있다.Through this, an insulating heat transfer member 50 is applied to each space between the plurality of battery cells 10, the heat conduction plate 60, and the cooling plate 21, and thus, the plurality of battery cells 10 and the heat conduction plate 60. ) And a double insulating layer may be formed between the cooling plate 21 and the possibility of conducting electricity between the plurality of battery cells 10 and the thermal conductive plate 60 or the cooling plate 21.

위와 같이, 복수개의 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60) 사이뿐만 아니라, 열전도 플레이트(60) 및 냉각 플레이트(21) 사이에도 열전달 부재(50)가 도포되는 경우, 상술한 양측의 열전달 부재(50)는 상호 동일할 수도 있고, 상이한 재질로 형성될 수도 있다.As described above, when the heat transfer member 50 is applied not only between the plurality of battery cells 10 and the heat conduction plate 60, but also between the heat conduction plate 60 and the cooling plate 21, the above-described heat transfer members of both sides ( 50 may be identical to each other or may be formed of different materials.

뿐만 아니라, 상술한 열전달 부재(50)는 접착성 및 열전도성을 구비한 소재로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 1 ~ 3(W/mK)의 열전도율을 구비하여 냉각 플레이트(21)의 배터리 셀(10) 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.In addition, the above-described heat transfer member 50 may be formed of a material having adhesiveness and thermal conductivity. Preferably, the thermal conductivity of 1 to 3 (W / mK) may be provided to increase the cooling efficiency of the battery cell 10 of the cooling plate 21.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 복수의 배터리 셀(10) 및 냉각 플레이트(21) 접착을 위한 별도의 접착제 등을 필요로 하지 않을 수 있다. 구체적으로, 상술한 열전달 부재(50)는 5 ~ 10(Mpa)의 인장 강도(Tensile strength), 6 ~ 15(Mpa)의 전단강도(shear strength) 및 500 ~ 1000(Kgf)의 박리강도(Peel strength) 의 접착력을 가질 수 있는 바, 외부 충격 등의 경우에도, 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60) 간 접착 상태가 쉽게 파괴되지 않고, 상호 간의 접착 상태를 용이하게 유지할 수 있다. 이 때, 상술한 열전달 부재(50)는 매우 얇게 도포됨으로써 배터리 모듈(1)의 냉각 효율을 극대화 할 수 있다.Furthermore, the battery module 1 according to the exemplary embodiment of the present invention may not require a separate adhesive for bonding the plurality of battery cells 10 and the cooling plate 21. Specifically, the heat transfer member 50 described above has a tensile strength of 5 to 10 (Mpa), shear strength of 6 to 15 (Mpa), and peel strength of 500 to 1000 (Kgf). It can have an adhesive strength of the bar, even in the case of an external impact, the adhesive state between the battery cell 10 and the heat conductive plate 60 is not easily broken, it is possible to easily maintain the adhesive state between each other. In this case, the above-described heat transfer member 50 may be applied very thinly to maximize the cooling efficiency of the battery module 1.

한편, 상술한 열전달 부재(50)는 V0의 난연등급을 가진 난연소재로 형성되어 배터리 셀(10) 발화 등의 경우에도, 화재에 따른 피해를 최소화 할 수 있다.On the other hand, the heat transfer member 50 is formed of a flame retardant material having a flame retardant grade of V0, even in the case of ignition of the battery cell 10, it is possible to minimize the damage caused by fire.

또한, 열전달 부재(50)는 복수개의 배터리 셀(10) 및 냉각 플레이트(21) 간의 접착력을 증대시키고, 배터리 셀(10)의 방열 효과를 높일 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 아크릴(acrylic), 우레탄(urethane), 에폭시(epoxy) 및 실리콘(silicon)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 물질을 기초로 한 열전도성 접착제 등으로 형성될 수 있다.In addition, the heat transfer member 50 may be formed of a material capable of increasing the adhesive force between the plurality of battery cells 10 and the cooling plate 21 and increasing the heat dissipation effect of the battery cells 10. For example, it may be formed of a thermally conductive adhesive based on a material selected from the group consisting of acrylic, urethane, epoxy and silicon.

다만, 상술한 열전달 부재(50)는 열전도성의 수지재에 한정되는 것은 아니고, 테이프(tape) 형태로 형성되어 복수개의 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60) 간을 접착시키며, 절연성 및 열전도성을 구비하여 배터리 셀(10) 및 열전도 플레이트(60) 간의 통전 가능성을 차단함과 동시에 냉각 플레이트(21)의 배터리 셀(10) 냉각 효율을 증대시킬 수도 있다.However, the heat transfer member 50 described above is not limited to a heat conductive resin material, and is formed in a tape form to bond the plurality of battery cells 10 and the heat conductive plate 60 to each other, and to provide insulation and heat conductivity. It may be provided to block the possibility of power supply between the battery cell 10 and the heat conduction plate 60 and at the same time increase the cooling efficiency of the battery cell 10 of the cooling plate 21.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 냉각 플레이트(21) 및 열전도 플레이트(60)는 상호 직접 접합된 상태로 위치될 수 있다. 구체적으로, 상술한 냉각 플레이트(21) 및 열전도 플레이트(60)는 브레이징(brazing) 공법 등에 의해 이종 접합될 수 있다. 이 경우, 냉각 플레이트(21) 및 열전도 플레이트(60) 사이에 상호 접촉 고정을 위한 별도의 수지재 등이 위치되지 않는 바, 열전도 플레이트(60)의 냉각 플레이트(21)로의 열전달 효율이 더 향상될 수 있고, 냉각 플레이트(21)의 복수개의 배터리 셀(10)에 대한 냉각 효율이 더욱 개선될 수 있다.On the other hand, the cooling plate 21 and the heat conduction plate 60 of the battery module 1 according to an embodiment of the present invention may be located in a state directly bonded to each other. Specifically, the cooling plate 21 and the heat conduction plate 60 described above may be heterogeneously bonded by a brazing method or the like. In this case, since a separate resin material or the like is not positioned between the cooling plate 21 and the heat conduction plate 60, the heat transfer efficiency of the heat conduction plate 60 to the cooling plate 21 may be further improved. The cooling efficiency of the plurality of battery cells 10 of the cooling plate 21 may be further improved.

이 때, 복수개의 배터리 셀(10) 및 냉각 플레이트(21) 사이에는 여전히 열전달 부재(50)가 도포된 상태로 위치될 수 있고, 이를 통해 복수개의 배터리 셀(10) 및 냉각 플레이트(21) 간의 통전 가능성을 차단할 수 있다.At this time, the heat transfer member 50 may still be disposed between the plurality of battery cells 10 and the cooling plate 21, and thus, between the plurality of battery cells 10 and the cooling plate 21. The possibility of energizing can be blocked.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 복수개의 배터리 셀(10) 적층 간 배터리 셀(10) 사이 마다 개재된 탄성부재(40)를 더 포함할 수 있다. 상술한 탄성부재(40)는 스웰링(swelling)에 의해 배터리 셀(10)이 부푸는 것을 완충할 수 있고, 외부 충격 및 진동이 배터리 셀(10)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, the battery module 1 according to an embodiment of the present invention may further include an elastic member 40 interposed between the battery cells 10 between the plurality of battery cells 10 stacked. The elastic member 40 may buffer the swelling of the battery cell 10 by swelling, and may prevent external shock and vibration from being transmitted to the battery cell 10.

다만, 탄성부재(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10) 사이 마다 배치되는 것에 한정되지 않고, 배터리 셀(10) 2개 묶음 또는 배터리 셀(10) 4개 묶음 사이 마다 배치되는 등 필요에 따라 선택될 수 있다.However, as shown in FIG. 3, the elastic member 40 is not limited to being disposed between the battery cells 10, and is disposed every two bundles of the battery cells 10 or four bundles of the battery cells 10. Can be selected as required.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

1 : 배터리 모듈
10 : 배터리 셀
11 : 전극 조립체
12 : 전극 탭
13 : 외장재
131 : 실링부
132 : 밀착부
20 : 배터리 케이스
21 : 냉각 플레이트
22 : 측면 커버부
30 : 케이스 커버부
31 : 전면 커버부
32 : 후면 커버부
40 : 탄성부재
50 : 열전달 부재
60 : 열전도 플레이트
d1 : 배터리 셀의 길이 방향1: battery module
10: battery cell
11: electrode assembly
12: electrode tab
13: exterior material
131: sealing part
132: close contact
20: battery case
21: cooling plate
22: side cover
30: case cover
31: front cover
32: rear cover
40: elastic member
50: heat transfer member
60: heat conduction plate
d 1 : length direction of the battery cell

Claims (10)

상호 적층된 복수개의 배터리 셀;
상기 적층된 복수개의 배터리 셀 일측에 위치되어 상기 복수개의 배터리 셀을 냉각하는 냉각 플레이트; 및
상기 복수개의 배터리 셀 및 상기 냉각 플레이트 사이에 위치되어 상기 복수개의 배터리 셀에서 발생되는 열을 상기 냉각 플레이트 측으로 전달하는 열전도 플레이트;를 포함하고,
상기 열전도 플레이트는 상기 냉각 플레이트보다 열 전도성이 높은, 배터리 모듈.
A plurality of battery cells stacked on each other;
A cooling plate positioned at one side of the stacked plurality of battery cells to cool the plurality of battery cells; And
And a heat conduction plate positioned between the plurality of battery cells and the cooling plate to transfer heat generated from the plurality of battery cells to the cooling plate.
And the thermally conductive plate is more thermally conductive than the cooling plate.
청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 배터리 셀 각각의 일측면은,
상기 배터리 셀의 길이 방향 둘레면 중 외장재가 접합되어 형성된 세 면의 실링부를 제외한 나머지 일 면에 상기 외장재가 전극 조립체에 밀착되어 형성된 밀착부인, 배터리 모듈.
The method according to claim 1,
One side of each of the plurality of battery cells,
The battery module of the battery cell is a close contact portion formed in close contact with the electrode assembly on the other surface except the three-side sealing portion formed by bonding the packaging material of the longitudinal peripheral surface of the battery cell.
청구항 2에 있어서,
상기 열전도 플레이트 및 상기 냉각 플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 밀착부 측에 위치된, 배터리 모듈.
The method according to claim 2,
And the heat conducting plate and the cooling plate are located on the close side of the plurality of battery cells.
청구항 1에 있어서,
상기 열전도 플레이트 및 상기 복수개의 배터리 셀 사이에는 열전달 부재가 도포된, 배터리 모듈.
The method according to claim 1,
And a heat transfer member is applied between the heat conduction plate and the plurality of battery cells.
청구항 4에 있어서,
상기 냉각 플레이트 및 상기 열전도 플레이트는 상호 직접 접합된, 배터리 모듈.
The method according to claim 4,
And the cooling plate and the heat conduction plate are directly bonded to each other.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 플레이트와 상기 열전도 플레이트 사이 및 상기 열전도 플레이트 사이와 상기 복수개의 배터리 셀 사이에는 열전달 부재가 도포된, 배터리 모듈.
The method according to claim 1,
And a heat transfer member is applied between the cooling plate and the heat conduction plate and between the heat conduction plate and the plurality of battery cells.
청구항 4 및 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열전달 부재는 절연성 소재로 형성된, 배터리 모듈.
The method according to any one of claims 4 and 6,
The heat transfer member is formed of an insulating material, the battery module.
청구항 4 및 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열전달 부재는 접착성 및 열 전도성을 구비한 소재로 형성된, 배터리 모듈.
The method according to any one of claims 4 and 6,
The heat transfer member is formed of a material having adhesion and thermal conductivity, the battery module.
청구항 1에 있어서,
상기 열전도 플레이트의 소재는 구리, 은 및 그래핀 중 선택되는 어느 하나인, 배터리 모듈.
The method according to claim 1,
The material of the heat conductive plate is any one selected from copper, silver and graphene, the battery module.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리 모듈은 상기 복수개의 배터리 셀의 적어도 일부를 감싸도록 형성되어 상기 복수개의 배터리 셀을 보호하는 배터리 케이스;를 더 포함하고,
상기 냉각 플레이트는 상기 배터리 케이스의 일면을 구성하는, 배터리 모듈.
The method according to claim 1,
The battery module may further include a battery case formed to surround at least a portion of the plurality of battery cells to protect the plurality of battery cells.
The cooling plate constitutes one surface of the battery case.
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