KR20210049016A - Battery pack with durable property - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내구성이 우수한 우수한 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내진동성을 강화하는 동시에 방열성을 향상시키고, 단위 배터리에 문제가 있어 고열이 발생되는 경우에 분말화되어 화재를 소거하므로 인접한 배터리에 악영향을 미쳐서 화재가 확대되는 것을 방지할 수 있는 내구성이 우수한 배터리팩에 관한 것이다.The present invention relates to an excellent battery pack with excellent durability, and more particularly, to enhance vibration resistance and at the same time improve heat dissipation, and in case of high heat due to a problem in the unit battery, it is powdered to eliminate fire. It relates to a battery pack having excellent durability that can prevent a fire from spreading due to adverse effects.
통상적으로 충전 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 대용량 전력 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다.Unlike primary batteries that cannot be charged normally, secondary batteries that can be charged and discharged are actively researched through the development of advanced fields such as digital cameras, cellular phones, laptop computers, power tools, electric bicycles, electric vehicles, hybrid vehicles, and large-capacity power storage devices. Is in progress.
특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하므로 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.In particular, lithium secondary batteries have a higher energy density per unit weight compared to other secondary batteries such as conventional lead storage batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries, and thus increase in use actively. It's going on.
리튬 이차전지는 작동 전압이 36V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다.Lithium secondary batteries are used as power sources for portable electronic devices with an operating voltage of 36V or higher, or for high-power electric vehicles, hybrid vehicles, power tools, electric bicycles, power storage devices, UPS, etc. by connecting multiple batteries in series or parallel. do.
여기서, 원통형 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함하는데, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비하고, 전해액은 리튬 이온을 포함하는 경우가 많으며, 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극탭을 각각 구비할 수 있다.Here, the cylindrical secondary battery includes an electrode assembly and an electrolyte solution, the electrode assembly includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and the electrolyte solution often contains lithium ions, and the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode assembly are electrode tabs drawn out to the outside. Each can be provided.
전극 조립체는 케이싱의 내부에 수납되고, 케이싱의 외부로는 전극 단자가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The electrode assembly is accommodated in the casing, and the electrode terminals may be exposed to the outside of the casing. The electrode tab may be drawn out of the electrode assembly to be electrically connected to the electrode terminal.
이러한 이차전지를 복수개 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 팩이 형성될 수 있는데, 배터리 팩에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들이 전기적으로 상호 연결될 수 있고, 이웃하는 이차 전지들의 전극 단자들이 버스 바, 부스플레이트에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.A plurality of such secondary batteries may be horizontally or vertically stacked to form a battery pack. In the secondary batteries stacked adjacent to each other in the battery pack, electrode terminals may be electrically connected to each other, and electrode terminals of neighboring secondary batteries may be connected to a bus bar, It can be electrically connected by a booth plate.
이러한 배터리팩의 예로서 대한민국 공개특허공보 제2016-111457호을 들어 보면, 도 7에서 볼 수 있듯이, 에너지 저장 시스템은, 여기에서 2개의 전지들이 나타나 있는 에너지 저장 요소들의 상호 연결된 어레이를 포함하며, 전지들은, 한쌍의 대향하는 크램셸(상단 크램셸(104) 및 하단 크램셸(106))에 의해 (예를 들면, 특정 토크 값으로) 제자리에 물리적으로 고정 및 유지된다. Taking Korean Patent Publication No. 2016-111457 as an example of such a battery pack, as can be seen in FIG. 7, an energy storage system includes an interconnected array of energy storage elements in which two cells are shown, and a battery They are physically fixed and held in place (eg, with a specific torque value) by a pair of opposing clamshells (
예를 들면, 크램셸들은 각 전지의 각각의 단부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 다른 실시예에서, 전지들은, 전지들간에 인터리브되는 구조 등의 다른 기술에 의해 고정될 수 있다.For example, the clamshells have openings exposing each end of each cell. In another embodiment, the cells may be fixed by other techniques, such as a structure interleaved between the cells.
여기에서, 플렉시블 인쇄 회로(108)는, 전지(102)의 전기 단자들을 그 위에 가로 놓여 연결하고, 이 실시예에서, 플렉시블 인쇄 회로는, 플렉시블 하단 절연층(112)과 플렉시블 상단 절연층(112) 사이에 플렉시블 전도층(110)이 개재되게 되는 3개의 층을 포함한다. Here, the flexible printed
전도층은, 구리 등의 균일한 금속층일 수 있고, 절연층은 균일한 폴리이미드층(예를 들면, Kapton(등록상표) 재료)일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 다른 재료가 상술한 재료 대신에 또는 그와 조합되어 사용될 수 있다.The conductive layer may be a uniform metal layer such as copper, and the insulating layer may be a uniform polyimide layer (eg, a Kapton (registered trademark) material). In other embodiments, one or more other materials may be used in place of or in combination with the materials described above.
여기에서, 전지(102)는 일 단부에 단자들을 갖는 평탄한 상단을 갖는 재충전 가능한 배터리 전지의 일종이고, 특히, 각 전지는 중앙의 양극 단자(116) 및 둘레의 환상(環狀)의 음극 단자(118)를 갖으며, 예를 들면, 환상의 음극단자는, 전지의 길이를 따라 연장되고 전지의 다른 단부(즉, 이 예에서는 하단 단부)를 형성하는 전지의 메인 하우징(예를 들면, 전지 캔)의 일부이거나, 그 위에 장착될 수 있다.Here, the
플렉시블 인쇄 회로(108)의 패터닝은 하단 절연층(112)에 다이 컷영역(120)을 형성해서, 전도층(110)의 노출된 부분들을 전기 접촉 가능하게, 예를 들면 전지(들)의 단자들에의 선택적 연결을 가능하게 하다. 여기에서, 상단 절연층(114)의 다이 컷 영역(122)은, 전도층(110)의 노출된 부분이, 장치와 상호 작용하는 전도층의 부분과 접합될 하지층(예를 들면, 전지(102)의 단자) 사이의 전기 기계적 연결을 형성하는 장치를 수용하게 할 수 있다.In the patterning of the flexible printed
전기적 접합을 만드는 데에는, 복수의 여러 유형의 장치 및 기술의 어느 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 여기에 서 스폿 용접(124)으로, 개개의 전지의 각 단자에 전도층(110)의 부분들을 접합한다.Any of a number of different types of devices and techniques can be used to make the electrical junction. For example, here by
이러한 에너지 저장 시스템은, 단순히 하나의 예를 들면, 전기 자동차에서 추진 에너지원으로서 구현될 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템에서 다수의 전지들이 상호 연결되어 차량을 작동시키는 어레이(예를 들면, 배터리 팩)를 형성할 수 있고, 이 예에서, 조립체(100)는 히트 파이프(126)의 증발단(126A)과 전지(102)의 하단 사이에 전기적 절연층(128)을 갖으며, 이 층은 히트 파이프(금속 컴포넌트일 수 있음)와 전지 하우징 사이의 전기적 접촉을 방지하고, 예를 들면, TIM(thermal interface material)은 전지 하단의 양극 단자를 전기적 절연하면서, 동일한 면을 통해 전지의 냉각/가열을 가능하게 하는데 사용될 수 있으며, 일부 실시예에서, 이 조립체는, 히트 파이프에 전기적 절연층을 부착하고, (예를 들면, 각 전지의 위치에서) 해당 층의 상단에 접착제를 부착하고, 이어서 해당 층에 전지 또는 전지들을 위치 결정함으로써 제조되나, 이러한 구조는 단위 배터리에 문제가 있어 폭발이나 화재시 인접한 배터리에 악영향을 미쳐 큰 화재로 확대될 위험을 내재하고 있다.Such an energy storage system can simply be implemented as a propulsion energy source in an electric vehicle, for example. That is, in the energy storage system, a plurality of cells may be interconnected to form an array (eg, a battery pack) for operating a vehicle, and in this example, the
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 내진동성을 강화하는 동시에 방열성을 향상시키고, 단위 배터리에 문제가 있어 고열이 발생되는 경우에 분말화되어 화재를 소거하므로 인접한 배터리에 악영향을 미쳐서 화재가 확대되는 것을 방지할 수 있는 내구성이 우수한 배터리팩을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to enhance vibration resistance and at the same time improve heat dissipation, and when there is a problem in the unit battery, it is powdered to eliminate the fire. It is to provide a battery pack with excellent durability that can be prevented from being damaged.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 버스바의 하부에 배치되는 내염층을 구비한 것을 특징으로 하는 내발화성이 우수한 배터리팩을 제공한다.In order to solve the above-described technical problem, the present invention provides a battery pack comprising a plurality of battery cells made of a cylindrical shape of a steel material, and a bus bar electrically connecting electrode terminals of the battery cells, the lower portion of the bus bar It provides a battery pack having excellent fire resistance, characterized in that it has a flame-resistant layer disposed.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 버스바와 배터리와의 사이에 밀착되어 개재되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may be interposed between the bus bar and the battery.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 버스바의 접합부에 대향하는 위치에 관통홀을 구비한 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may be provided with a through hole at a position opposite to the junction of the bus bar.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 실리콘, 운모를 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may include silicon and mica.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 밀착성을 확보를 위하여 버스바와 배터리셀과의 거리에 비하여 0.9 내지 1.1 배의 두께를 갖는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may have a thickness of 0.9 to 1.1 times the distance between the bus bar and the battery cell in order to secure adhesion.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 인장 탄성률은 0.1 내지 1㎬인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may have a tensile modulus of 0.1 to 1 GPa.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 2.5KV 내지 12KV의 내전압성을 구비한 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may have a voltage resistance of 2.5KV to 12KV.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내염층은 전도성이 1 내지 5Watt/mK인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flame resistant layer may have a conductivity of 1 to 5 Watt/mK.
본 발명에 따르는 내구성이 우수한 우수한 배터리팩에 의하면, 내진동성을 강화하는 동시에 방열성을 향상시키고, 단위 배터리에 문제가 있어 고열이 발생되는 경우에 분말화되어 화재를 소거하므로 인접한 배터리에 악영향을 미쳐서 화재가 확대되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the excellent battery pack with excellent durability according to the present invention, it enhances vibration resistance and improves heat dissipation, and it is powdered to eliminate fire when high heat is generated due to a problem in the unit battery, thereby adversely affecting the adjacent battery. There is an effect that can prevent the expansion of.
도 1은 본 발명에 따르는 내염층과 관통홀을 보여주는 사진이고,
도 2는 본 발명의 셀홀더를 사시적으로 나타낸 그림과 측면에 구비된 래치부를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1,2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 버스바에 따르는 다른 실시예를 제1,2버스바를 분리하여 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 터미널과 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이며,
도 7은 종래의 패터리팩의 측면 일부를 나타낸 도면이다.1 is a photograph showing a flame resistant layer and a through hole according to the present invention,
Figure 2 is a perspective view showing a cell holder of the present invention and a view showing a latch provided on the side,
3 is a view showing an embodiment according to the bus bar of the present invention by separating the first and second bus bars,
4 is a view showing another embodiment according to the bus bar of the present invention by separating the first and second bus bars,
5 is a plan view showing a fastening hole and a nut hole provided in the terminal and the BMS holder of the present invention,
6 is a perspective view showing the battery pack according to the present invention separated and exposed for each component,
7 is a view showing a part of the side of a conventional battery pack.
이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.Hereinafter, it should be noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and the technical terms used in the present invention have special different meanings in the present invention. Unless defined, the present invention should be interpreted as a generally understood meaning in the technical field to which the present invention belongs, and should not be interpreted as an excessively comprehensive or excessively reduced meaning.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. In addition, when a technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be replaced with a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art.
또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise, for example, terms such as "consist of" or "includes" are various constituent elements described in the present invention, or It should not be construed as necessarily including all of the various steps, and some components or some steps may not be included, or additional components or steps may be further included.
이하, 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a battery pack for energy storage according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따르는 내염층과 관통홀을 보여주는 사진이고, 도 2는 본 발명의 셀홀더를 사시적으로 나타낸 그림과 측면에 구비된 래치부를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1,2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 버스바에 따르는 다른 실시예를 제1,2버스바를 분리하여 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 터미널과 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 복수개 셀홀더가 적용되어 다양한 전기용량의 배터리모듈을 패키지하고 있는 형상을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도인데, 이를 참고한다.1 is a photograph showing a flame-resistant layer and a through hole according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a cell holder of the present invention and a view showing a latch provided on the side, and FIG. 1 and 2 is a view showing an embodiment of the present invention by separating the first and second bus bars, Figure 4 is a view showing another embodiment according to the bus bar of the present invention by separating the first and second bus bars, and Figure 5 is a terminal of the present invention and It is a plan view showing the fastening hole and nut hole provided in the BMS holder, and FIG. 6 is a view showing a shape in which a plurality of cell holders of the present invention are applied to package battery modules of various electric capacities, and FIG. 7 is the present invention This is a perspective view showing the battery pack according to the separation and exposing each component, see this.
본 발명에 따르는 내발화성이 우수한 배터리팩은 스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀(100)과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바(200)를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 버스바의 하부에 배치되는 내염층(150)을 구비한 것을 특징으로 한다.In the battery pack having excellent ignition resistance according to the present invention, in a battery pack including a plurality of
여기서, 상기 내염층(150)은 버스바와 배터리와의 사이에 밀착되어 개재되는 것일 수 있고, 상기 버스바의 접합부(221)에 대향하는 위치에 관통홀(151)을 구비한 것일 수 있는데, 더 상세하게는 후술한다.Here, the flame-
다음, 상기 배터리팩은 복수의 배터리셀(100), 배터리셀(100)이 결합되어 통전되는 셀홀더(300), 복수의 셀홀더(300)의 상부에 설치되어 배터리셀(100)의 통전되게 하는 버스바(200)를 포함하고, 배터리 팩의 외장을 감싸며 보호하는 케이스부재(400) 및 BMS홀더(500)를 더 포함할 수 있다.Next, the battery pack is installed on the top of the plurality of
상기 복수의 배터리셀(100)은 원통형으로 이루어져 복수의 셀홀더(300)에 사이에 설치되고, 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)의 상부와 하부에 결합할 수 있도록 삽입홀(330)이 형성된 상부홀더(310)와 하부홀더(320)로 이루어진다.The plurality of
또한, 상기 상부홀더(310)와 하부홀더(320)는 다수개의 배터리셀(100)이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(scan area)이 반복되게 형성되고, 측면에는 돌기 및 홈이 형성되어 인접되는 상부홀더(310) 서로 결합이 이루어지는 래치부(340)가 형성되는데, 즉, 상기 래치부(340)는 셀홀더(300)와 셀홀더(300)를 연결할 수 있도록 하고, 상기 래치부(340)는 상부홀더(310)에만 구성되는 것은 아니며 하부홀더(320)에도 동일하게 형성될 수 있다.In addition, in the
상기 상부홀더(310)의 일측에는 돌출 결합부(350)가 구성되어 버스바(200)가 결합 될 수 있도록 하며, 상기 돌출 결합부(350)는 다수개의 배터리셀(100)이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(Scan area)이 반복되게 형성된 구간 사이에 위치된다.One side of the
그리고 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)의 배열에 따라 배향되도록 하여 배터리모듈을 이루는 설계된 전압의 단자로서 일체로 구비된 버스바(200)의 크기에 따라 셀홀더(300)에 수용되는 배터리셀(100)의 개수에 맞게 구비하여 배터리팩의 확장성을 담보할 수 있다.And the
바람직하게는, 배터리셀(100)이 모듈화된 배터리모듈에서 사용될 수 있는 셀홀더(300)의 삽입홀(330)의 16 내지 20개로 형성하여, 셀홀더(300)의 표준화를 정할 수 있다.Preferably, the
또한, 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)을 고정할 수 있는 한 특별하게 재질을 한정할 것은 아니나, 단락이나 누전의 우려를 예방하기 위하여 플라스틱재로 사출하여 배터리셀(100)이 배열되어 사용중에 틀어지거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
상기 버스바(200)는 제1버스바(220)와 제2버스바(210)를 포함하고, 상기 제1버스바(220)와 제2버스바(210)는 대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀(100)을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 하는데, 상기 제1버스바(220)는 배터리셀(100)과 접촉되어 고출력의 전류가 통하도록 이루어지는 것은 물론 열을 방출시킬 수 있도록 히트싱크(heat sink)로 작동할 수 있다.The
상기 제1버스바(220)는 소정 간격이 이격되어 배터리셀(100)로 통전이 이루어지도록 단위통전부(220')가 형성되고, 상기 단위통전부(220')는 접합부(221)와 복수의 완충다리(222)로 이루어진다.The
또한, 상기 제1버스바(220)는 Al 소재로 이루어져 0.3mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2버스바(210)의 두께와 같거나 또는 얇게 형성될 수 있으며, 상기 단위통전부(220')의 접합부(221)보다 배터리셀(100)이 인입되는 개구부가 더 크게 형성되는데, 이는 접합부(221)의 면적확보와 동시에 빔 스캔시 간섭을 회피하기 위한 목적이다.In addition, the
상기 접합부(221)는 배터리셀(100)의 전극단자가 접합되어 통전이 이루어지도록 제1버스바(220)에서 이격되게 구비되고, 상기 복수의 완충다리(222)는 접합부(221)와 제1버스바(220)가 연결되게 한다.The
상기 접합부(221)는 배터리셀의 음극단자 두께 이하로 형성되는 것이 바람직한데, 즉 상기 접합부(221)는 전극단자와 맞닿게 배치되고, 그 부분을 용접하여 전기적 통전이 가능하도록 할 수 있고, 통상 양극단자는 캡업(cap up)이 전극인 돌기와 통기공을 구비하고 있어 레이저용접시 고에너지에 의하여 관통되어도 이차배터리 내부에 손상의 우려가 덜 하나, 음극 단자인 배터리셀(100)의 바닥면은 배터리셀(100)소재에 있어서 손상 발생시 이차전지의 불량이 즉시 발생될 우려가 있으며, 상기 접합부(221)는 저항용접을 수행하여 용접으로 인한 불량 발생을 미연에 방지할 수 있고, 이 경우 저항용접이 가능한 소재로 알루미늄이나 구리를 사용할 수 있음은 물론, 니켈이나 주석이 코팅된 구리를 사용할 수 있다.The
더 나아가 니켈, 니켈합금, 구리, 양백, 철 또는 SPCE를 판재(plate)나 스트립(strip) 형태로 채용하여 프레스 가공을 통하여 접합부, 연장부를 성형할 수 있어 가공성이 우수하며, 경시적으로 발생할 수 있는 접촉저항 증가도 예방할 수 있으며, 특히 배터리 양극단자와 음극단자를 포함하는 전극단자를 구성하는 금속은 니켈이나 니켈 합금의 경우가 많아 니켈이나 그 합금으로 접합부를 구성하면 용접이 효율성이 증가할 수 있다.Furthermore, it is possible to form joints and extensions through press processing by adopting nickel, nickel alloy, copper, nickel silver, iron or SPCE in the form of a plate or strip, so it has excellent workability and can occur over time. Increased contact resistance can also be prevented.In particular, the metal constituting the electrode terminal including the positive and negative terminals of the battery is often made of nickel or nickel alloy, so if the joint is made of nickel or its alloy, the welding efficiency can be increased. have.
그리고 상기 완충다리(222)와 완충다리(222) 사이에는 가스홀(223)이 형성되고, 상기 가스홀(223)은 배터리셀(100)의 벤트 시 가스가 배출될 수 있도록 한다.A
상기 제1버스바(220)의 일측에는 터미널(212)가 더 구성되고, 상기 터미널(212)은 BMS홀더(500)가 결합될 수 있도록 볼트가 형성된다.A terminal 212 is further configured on one side of the
상기 제2버스바(210)는 제1버스바(220)의 일측에 부분적으로 접촉되게 밀착된 상태로 레이저 접합 될 수 있도록 소정 간격을 두고 진입홀(211)이 다수개가 형성되며, 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 이루어지고, 상기 제2버스바(210)는 Al 소재로 0.5mm에서 1mm의 두께로 이루어진다.The
상기의 오픈방지성은 차량의 운행중 발생하는 다양한 진동에 의하여 전극 단자와 접합부간에 전기적으로 발생될 수 있는 오픈(open)을 방지한다는 것으로, 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 결합이나 고정에 의하여 담보될 수 있다.The above anti-opening property prevents the opening that can be electrically generated between the electrode terminal and the junction due to various vibrations generated during the operation of the vehicle, and can be secured by coupling or fixing with secured durability between the electrode terminal and the junction. I can.
이러한 상기 버스바(210, 220)와 배터리셀(100)과의 사이에는 내염층(150)이 밀착되어 개재되어 있다.A flame-
본 발명에 따르는 내발화성이 우수한 배터리팩은 상기 배터리셀과 버스바와는 접합부(221)와 배터리셀의 전극 단자와 용접되어 있으므로, 차량에 탑재되는 경우에 운행중인 차량으로부터 인가되는 진동에 의하여 어느 한 군데의 용접 부분에 손상이 될 우려가 있으며, 상기 버스바(210, 220)와 배터리셀(100)과의 사이에는 내염층(150)이 밀착되어 외부에서 오는 충격이나 진동을 흡수하는데 도움이 될 수 있어 내구성에 이익이 될 수 있다.Since the battery pack having excellent ignition resistance according to the present invention is welded to the
더불어서 또한, 이러한 밀착성이 확보됨으로써 배터리셀들의 작동으로 인한 발생되는 고온의 열을 외부로 방열하기에도 유익하다 In addition, it is beneficial to dissipate high temperature heat generated by the operation of battery cells to the outside by securing such adhesion.
따라서, 상기 내염층(150)은 밀착성을 일정하게 하기 위하여 상기 버스바(210, 220)와 배터리셀(100)과의 거리에 비하여 0.9 내지 1.1 배의 두께를 갖는 것이 바람직한데, 만일 0.9배 미만이면 내염층이 버스바 또는 배터리셀과 닿는 부분이 적어지게 되어 방열성이 저감될 수 있으며, 반대로 1.1배를 초과하면, 밀착성에는 도움이 클 수 있으나, 상기 접합부(221)와 배터리셀의 전극 단자와 용접이 어려워 공정성이 저감될 수 있다.Therefore, it is preferable that the flame-
또 한편, 상기 내염층(150)은 밀착성과 동시에 공정성을 가져야 하므로, 용접을 위하여 가압시에 수축되고 용접후에 다시 원래대로 복귀할 수 있는 탄성을 구비할 필요가 있는데, 내염층의 인장 탄성률은 0.1 내지 1㎬이 바람직한데, 만일 0.1㎬ 미만이면 용접을 위하여 가압시에 형태 변형이나 손상이 발생될 수 있고, 반대로 1㎬을 초과하면 용접 계면에 가압이 어려워 용접불량이 다발할 수 있다(박막 플라스틱 시트의 인장강도 특성을 평가하는 기준(ASTM D882)).On the other hand, since the flame-
아울러, 상기 내염층(150)은 실리콘, 운모를 포함할 수 있는데, 실리콘이나 운모를 각각 또는 혼합하여 시트나 패드를 사용할 수 있다.In addition, the flame
상기 실리콘 시트는 오르가노폴리실록산, 경화제로 유기과산화물, 열전도성 충전제, 그리고 에폭시기, 알콕시기, 메틸기, 비닐기 및 Si-H기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 규소 화합물을 포함하는 조성물을 경화시켜 이루어지는 실리콘 고무이다The silicone sheet cures a composition comprising an organopolysiloxane, an organic peroxide as a curing agent, a thermally conductive filler, and a silicon compound containing at least one selected from the group consisting of an epoxy group, an alkoxy group, a methyl group, a vinyl group, and a Si-H group. It is made of silicone rubber
상기 열전도성 충전제는 산화티타늄, 수산화알루미늄, 산화알루미늄, 산화아연, 산화규소, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화붕소 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.The thermally conductive filler may be at least one selected from the group consisting of titanium oxide, aluminum hydroxide, aluminum oxide, zinc oxide, silicon oxide, silicon carbide, aluminum nitride, boron nitride, and magnesium oxide.
또한, 상기 운모시트는 시트의 총중량을 기준으로 운모 분말이 30 중량% 이상일 수 있고, 섬유질 성분을 함유할 수 있고, 운모 분말은 30 내지 300 ㎡/g인 것이 바람직하다.In addition, the mica sheet may contain 30% by weight or more of mica powder based on the total weight of the sheet, may contain a fibrous component, and the mica powder is preferably 30 to 300 m 2 /g.
여기서, 상기 섬유질 성분은 아라미드 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유를 사용할 수 있고, 보강제로 실리카 분말, 카본블랙 분말을 더 사용할 수 있다.Here, as the fibrous component, aramid fiber, glass fiber, and carbon fiber may be used, and silica powder and carbon black powder may be further used as reinforcing agents.
아울러, 상기 운모는 여러가지 종류를 사용할 수 있고, 예를 들어 백운모 또는 금운모가 사용될 수 있으며, 백운모는 전기 절연용으로 바람직하고 금운모는 화염 장벽용으로 바람직하다.In addition, various types of mica may be used. For example, muscovite mica or gold mica may be used, and muscovite mica is preferable for electrical insulation and gold mica is preferable for flame barriers.
이러한, 상기 내염층(150)은 2.5KV 내지 12KV정도의 내전압성을 갖을 수 있는데, 만일 2.5KV 미만이면 배터리 모듈 이상작동시에 과전류로 인한 과부하로 절연파괴가 발생될 수 있고, 반대로 12KV를 초과하면 방열특성이 떨어진다.As such, the flame
또한, 상기 내염층(150)의 전도성은 1 내지 5Watt/mK가 바람직한데, 만일 1 Watt/mK 미만이면, 방열 특성이 줄어들어 배터리에서 발생되는 발열 및 외부로부터의 열전달이 느려 결과적으로 방열성이 저감되고, 반대로 5 Watt/mK를 초과하면, 소재에 사용되는 금속산화물의 함량 증가에 의해 절연특성이 줄어들어 내전압 특성이 감소할 수 있는 문제와 넓은 면적의 배터리 전극에 사용되는 소재이므로 소재 비용 상승을 초래하는 단점이 될 수 있다. In addition, the conductivity of the flame
배터리셀(100), 버스바(200), 내염층(150), 접합부(221), 관통홀(151), 셀홀더(300), 케이스부재(400), BMS홀더(500).
Claims (8)
상기 버스바의 하부에 배치되는 내염층을 구비한 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
In the battery pack comprising a plurality of battery cells made of a cylindrical steel material, and a bus bar electrically connecting the electrode terminals of the battery cells,
A battery pack having excellent durability, comprising a flame-resistant layer disposed under the bus bar.
상기 내염층은 버스바와 배터리와의 사이에 밀착되어 개재되는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
The method of claim 1,
The flame-resistant layer is a battery pack having excellent durability, characterized in that interposed in close contact between the bus bar and the battery.
상기 내염층은 버스바의 접합부에 대향하는 위치에 관통홀을 구비한 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
The method of claim 2,
The flame resistant layer is a battery pack having excellent durability, characterized in that the through hole is provided at a position opposite to the junction of the bus bar.
상기 내염층은 실리콘, 운모를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
The method of claim 1,
The flame resistant layer is a battery pack having excellent durability, characterized in that it contains silicon and mica.
상기 내염층은 밀착성을 확보를 위하여 버스바와 배터리셀과의 거리에 비하여 0.9 내지 1.1 배의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
The method of claim 2,
The flame-resistant layer is a battery pack having excellent durability, characterized in that it has a thickness of 0.9 to 1.1 times the distance between the bus bar and the battery cell in order to secure adhesion.
상기 내염층은 인장 탄성률은 0.1 내지 1㎬인 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
The method of claim 1,
The flame-resistant layer has excellent durability, characterized in that the tensile modulus is 0.1 to 1 GPa.
상기 내염층은 2.5KV 내지 12KV의 내전압성을 구비한 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.
The method of claim 1,
The flame resistant layer is a battery pack having excellent durability, characterized in that it has a voltage resistance of 2.5KV to 12KV.
상기 내염층은 전도성이 1 내지 5Watt/mK인 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 배터리팩.The method of claim 1,
The flame resistant layer is a battery pack having excellent durability, characterized in that the conductivity is 1 to 5Watt/mK.
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WO2023132611A1 (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-13 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery module for preventing chain ignition and method for manufacturing same |
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