KR20210063245A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module.
모바일 기기, 전기자동차 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지는 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다. As technology development and demand for mobile devices and electric vehicles increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. A secondary battery is a battery that can be repeatedly charged and discharged because the mutual conversion between chemical energy and electrical energy is reversible.
이와 같은 이차 전지에는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있고, 대표적인 것은 리튬 이차전지이다. Such secondary batteries include a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, a lithium secondary battery, and the like, and a typical example is a lithium secondary battery.
이러한 리튬 이차전지는 양극 활물질로 리튬 산화물로 음극활물질로 탄소를 사용한다. 이는 각각의 양극판과 음극판이 되고 이 사이에는 세퍼레이터를 두게 된다. 이렇게 배치된 형태의 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉하는 외장재를 포함하는데, 외장재의 종류에 따라 각형 이차전지와 파우치형 이차전지로 분류 할 수 있다. These lithium secondary batteries use lithium oxide as a positive electrode active material and carbon as an anode active material. It becomes each positive plate and negative plate, and a separator is placed between them. It includes a casing for sealing the electrode assembly of the form arranged in this way together with an electrolyte, and may be classified into a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery according to the type of the casing.
상기 이차전지셀을 자동차와 에너지 저장 장치(Energy Storage System: ESS) 등과 같은 장치에 설치하는 경우에, 출력과 용량을 높이기 위해 다수의 이차전지셀을 전기적으로 연결하여 배터리 모듈로 구성하게 된다.When the secondary battery cells are installed in devices such as automobiles and energy storage systems (ESSs), a plurality of secondary battery cells are electrically connected to form a battery module in order to increase output and capacity.
그런데, 다수의 이차전지셀로 구성된 배터리 모듈은 전기적 특성 때문에 전기적 안정성이 요구되는데, 종래에는 이러한 전기적 안정성을 확보할 수 있는 구성을 별도로 제시하지 못하고 있었다.However, a battery module composed of a plurality of secondary battery cells requires electrical stability due to electrical characteristics, and conventionally, a configuration capable of securing such electrical stability has not been separately presented.
따라서, 전술한 문제를 개선하기 위한 배터리 모듈에 대한 연구가 필요하게 되었다.Therefore, it is necessary to study a battery module for improving the above-mentioned problem.
본 발명은 전기적 안정성을 확보할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a battery module capable of ensuring electrical stability.
다른 측면에서, 본 발명은 전기적 안정성을 확보하면서도 냉각 성능을 유지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In another aspect, an object of the present invention is to provide a battery module capable of maintaining cooling performance while ensuring electrical stability.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀, 복수의 상기 이차전지셀이 내부에 수용되는 하우징부재 및 상기 하우징부재의 내부면에 형성되며, 상기 하우징부재로의 통전을 방지하며, 상기 이차전지셀의 발열을 외부로 방출할 수 있도록, 열 전달 기능을 갖고, 일정 두께로 형성되는 절연부재를 포함할 수 있다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a plurality of secondary battery cells, a housing member accommodating the plurality of secondary battery cells therein, and an inner surface of the housing member to prevent electricity from flowing to the housing member, , an insulating member having a heat transfer function and formed to a predetermined thickness so as to radiate heat from the secondary battery cell to the outside.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 상기 절연부재와 상기 하우징부재 사이의 내전압 성능이 적어도 내전압 성능이 2000kV보다 크게 형성되는 두께로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention may be formed to a thickness such that at least a withstand voltage performance between the insulating member and the housing member is greater than 2000 kV.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 상기 절연부재와 상기 하우징부재를 결합한 방향과 평행한 방향의 열전도도가 적어도 열전도도가 150W/mK보다 크게 형성되는 두께로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.And, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention, the thermal conductivity in a direction parallel to a direction in which the insulating member and the housing member are coupled is formed to a thickness such that at least the thermal conductivity is greater than 150 W/mK. It can be characterized as being.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 두께가 50 ~ 200㎛로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the thickness is formed to be 50 ~ 200㎛.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 두께가 70 ~ 150㎛로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the thickness is formed to be 70 ~ 150㎛.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 멜라닌계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 올레핀계 수지, EVA계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.The insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention may be formed of a melanin-based resin, an acrylic resin, an epoxy-based resin, an olefin-based resin, an EVA-based resin, or a silicone-based resin.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 복수의 층으로 형성되되, 적어도 어느 하나의 층의 소재를 다르게 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention is formed in a plurality of layers, it may be characterized in that the material of at least one layer is formed differently.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 상기 이차전지셀에 가장 인접한 최외각 층이 내전압 성능이 가장 높은 소재로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the outermost layer closest to the secondary battery cell is formed of a material having the highest withstand voltage performance.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재는, 복수의 상기 이차전지셀의 바닥면이 접하는 상기 하우징부재의 냉각판부재에 형성되는 바닥절연부 및 상기 냉각판부재의 모서리에 구비되는 상기 하우징부재의 측벽부재에 형성되는 측벽절연부를 포함할 수 있다.In addition, the insulating member of the battery module according to an embodiment of the present invention is a bottom insulating portion formed on the cooling plate member of the housing member in contact with the bottom surfaces of the plurality of secondary battery cells and at the corners of the cooling plate member. It may include a side wall insulating portion formed on the side wall member of the provided housing member.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 바닥절연부는, 상기 측벽절연부보다 열전도도가 높게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the bottom insulating part of the battery module according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the thermal conductivity is higher than that of the side wall insulating part.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 측벽절연부는, 상기 바닥절연부보다 내전압 성능이 높게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the sidewall insulating portion of the battery module according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the withstand voltage performance is higher than that of the bottom insulating portion.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 측벽절연부는, 상기 바닥절연부보다 두께가 두껍게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the sidewall insulating portion of the battery module according to an embodiment of the present invention may be formed to be thicker than the bottom insulating portion.
본 발명의 배터리 모듈은 내전압 성능 확보 등에 의해서 전기적 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The battery module of the present invention has the advantage of improving electrical stability by securing withstand voltage performance and the like.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 모듈은 전기적 안정성을 확보하면서도 냉각 성능을 유지할 수 있는 이점이 있다.In another aspect, the battery module of the present invention has the advantage of maintaining the cooling performance while ensuring electrical stability.
이에 따라, 전기적 안정성 향상과 냉각 성능을 유지하면서도 원가 절감 및 배터리 모듈의 수명을 연장할 수 있는 효과를 가질 수 있다.Accordingly, it is possible to have the effect of reducing the cost and extending the life of the battery module while maintaining the improvement of electrical stability and cooling performance.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.However, the various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징부재에 절연부재가 형성된 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 상기 절연부재가 복수의 층으로 형성된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 상기 절연부재의 측벽절연부가 바닥절연부보다 두껍게 형성된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 모듈에서 절연부재의 두께와 내전압 성능, 열전도도의 상관관계를 도시한 그래프이다.1 is a perspective view showing a battery module of the present invention.
2 is a front view showing a state in which an insulating member is formed on the housing member in the battery module of the present invention.
3 is a front view showing an embodiment in which the insulating member is formed in a plurality of layers in the battery module of the present invention.
4 is a front view showing an embodiment in which a side wall insulating part of the insulating member is thicker than a bottom insulating part in the battery module of the present invention.
5 is a graph showing the correlation between the thickness of the insulating member, withstand voltage performance, and thermal conductivity in the battery module of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. In the drawings, the shapes and sizes of elements may be exaggerated for clearer explanation.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.Also, in this specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and the same reference signs or reference signs assigned in a similar manner throughout the specification refer to the same element or corresponding element. do it by doing
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 내전압 성능 확보 등에 의해서 전기적 안정성을 향상시킬 수 있고, 다른 측면에서, 전기적 안정성을 확보하면서도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 전기적 안정성 향상과 냉각 성능을 유지하면서도 원가 절감 및 배터리 모듈의 수명을 연장할 수 있게 된다.The present invention relates to a battery module, and it is possible to improve electrical stability by securing withstand voltage performance and the like, and in another aspect, it is possible to maintain cooling performance while securing electrical stability. Accordingly, according to the present invention, it is possible to reduce the cost and extend the life of the battery module while maintaining improved electrical stability and cooling performance.
다시 말해, 종래의 배터리 모듈은 전기적 안정성의 확보를 위한 별도의 구성을 제시하고 있지 않았으나, 본 발명에서는 절연부재(30)를 제시하여 내전압 성능을 향상시켜 전기적 안정성을 향상시키게 구성된 것이다.In other words, the conventional battery module does not present a separate configuration for securing electrical stability, but in the present invention, the insulating
또한, 이러한 전기적 안정성 확보를 위해서 제시한 절연부재(30)에 의해서 상기 배터리 모듈의 냉각 성능이 저하되는 문제를 방지하게 구성되었으며, 이를 위한 상기 절연부재(30)의 두께(t)를 제시하였다. 이에 따라, 상기 절연부재(30)의 낭비를 방지하고, 배터리 모듈의 부피 증가 방지 내지 이차전지셀(10)이 차지하는 공간의 감소를 저감하여 에너지 밀도의 저하를 방지하게 구성되었다.In addition, it is configured to prevent the problem that the cooling performance of the battery module is deteriorated by the insulating
구체적으로 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀(10), 복수의 상기 이차전지셀(10)이 내부에 수용되는 하우징부재(20) 및 상기 하우징부재(20)의 내부면에 형성되며, 상기 하우징부재(20)로의 통전을 방지하며, 상기 이차전지셀(10)의 발열을 외부로 방출할 수 있도록, 열 전달 기능을 갖고, 일정 두께(t)로 형성되는 절연부재(30)를 포함할 수 있다.Specifically, with reference to the drawings, FIG. 1 is a perspective view showing a battery module of the present invention. Referring to the drawings, the battery module according to an embodiment of the present invention includes a plurality of
이와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 상기 절연부재(30)를 포함함에 의해서 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 전압이 상기 하우징부재(20)로 전달되는 문제를 개선할 수 있게 된다.As described above, since the battery module of the present invention includes the
즉, 상기 절연부재(30)가 구비됨에 의해서, 상기 이차전지셀(10)이 견딜 수 있는 내전압 성능보다 큰 내전압 성능을 확보할 수 있게 되며, 이에 따라 본 발명의 배터리 모듈은 전기적 안정성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.That is, by providing the
더욱이, 상기 절연부재(30)는 적어도 상기 하우징부재(20)의 열전도도(thermal conductivity)보다 크지 않게 두께(t)를 한정함으로서, 상기 절연부재(30)가 구비됨에 의해서 본 발명의 배터리 모듈의 냉각 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있게 된다.Furthermore, the insulating
일례로 상기 하우징부재(20)가 알루미늄(Al)로 형성되는 경우에는 상기 절연부재(30)는 상기 알루미늄의 열전도도에 대응되는 두께(t)보다는 얇은 두께(t)로 형성되게 한정되는 것이다.For example, when the
여기서, 상기 절연부재(30)는 절연체로 형성되며, 이와같이 전도체가 아닌 절연체로 상기 절연부재(30)가 형성되는 경우에, 열전도도는 상기 절연부재(30)의 두께(t)에 반비례하는 것을 확인하였고, 이에 따라 상기 절연부재(30)의 두께(t)를 한정한 것이다.Here, the insulating
이러한 상기 절연부재(30)의 두께(t)는 수치로도 한정할 수 있는데, 이에 대한 자세한 내용은 도 2 및 도 4를 참조하여 후술한다.The thickness t of the insulating
상기 이차전지셀(10)은 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적으로 충전과 방전을 반복하는 구성이다.The
여기서, 상기 이차전지셀(10)은 전극조립체 및 상기 전극조립체를 감싸는 셀바디부재를 포함할 수 있다.Here, the
상기 전극조립체는 실질적으로 전해액을 포함하여 함께 상기 셀바디부재에 수납되어 사용된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate) 등과 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4 등과 같은 리튬염을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.The electrode assembly is used to be accommodated in the cell body member together with substantially including the electrolyte. The electrolyte may contain lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 in an organic solvent such as EC (ethylene carbonate), PC (propylene carbonate), DEC (diethyl carbonate), EMC (ethyl methyl carbonate), and DMC (dimethyl carbonate). can Furthermore, the electrolyte may be in a liquid, solid or gel form.
그리고, 상기 셀바디부재는 상기 전극조립체를 보호하며, 상기 전해액을 수용하는 구성으로, 일례로, 상기 셀바디부재는 각형 부재, 파우치형 부재 또는 캔형 부재로 구비될 수 있다. 여기서, 파우치형 부재는 상기 전극조립체를 3면에서 실링하여 수용하는 형태로서, 주로 하면부인 일면부를 제외한 상면부 및 양측면부의 3면을 내부에 상기 전극조립체가 수용된 상태에서 포개어 접합하여 실링하게 구성되는 부재이다. 그리고, 상기 캔형 부재는 상기 전극조립체를 1면에서 실링하여 수용하는 형태로서, 주로 하면부 및 양측면부인 세개 면을 제외한 상면부의 1면을 내부에 상기 전극조립체가 수용된 상태에서 포개어 접합하여 실링하게 구성되는 부재이다.And, the cell body member protects the electrode assembly and is configured to receive the electrolyte, for example, the cell body member may be provided as a prismatic member, a pouch-shaped member or a can-shaped member. Here, the pouch-shaped member is a form of sealing and accommodating the electrode assembly from three sides, and is formed by overlapping and sealing three surfaces of the upper and both sides except for the one surface, which is mainly the lower portion, in a state in which the electrode assembly is accommodated therein. is absent In addition, the can-shaped member is a form of sealing and accommodating the electrode assembly from one surface, and is configured to seal by overlapping one surface of the upper surface part except for the three surfaces, which are mainly the lower part and both side parts, in a state in which the electrode assembly is accommodated therein. is the absence of being
다만, 이러한 각형 이차전지셀(10), 파우치형 이차전지셀(10), 캔형 이차전지셀(10)은 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(10)의 일례일 뿐이고, 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(10)이 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.However, these prismatic
상기 하우징부재(20)는, 복수의 상기 이차전지셀(10)이 수용되는 배터리 모듈의 바디 역할을 하게 된다. The
즉, 상기 하우징부재(20)는 복수의 이차전지가 설치되는 구성으로 상기 이차전지를 보호하면서도 상기 이차전지가 발생한 전기 에너지를 외부로 전달하거나, 외부에서 전기 에너지를 상기 이차전지로 전달하는 역할을 하게 된다.That is, the
여기서, 상기 하우징부재(20)는 상기 냉각판부재(21)가 구비되어 상기 이차전지에서 발생한 열을 외부의 히트싱크로 전달하여 냉각시키게 구성되며, 상기 냉각판부재(21)는 상기 하우징부재(20)의 바닥부를 형성하게 된다. Here, the
또한, 상기 하우징부재(20)의 측부를 형성하는 측벽부재(22)는 바닥부에 구비되는 상기 냉각판부재(21)의 모서리 부분에 구비될 수 있으며, 상기 냉각판부재(21)와 상기 측벽부재(22)와 연결되어 상기 히트싱크에 의한 방열 효과가 상기 측벽부재(22)까지 확대될 수 있다.In addition, the
그리고, 상기 측벽부재(22)의 내측면에는 압축부재(B)가 구비되어 상기 이차전지를 더욱 견고하게 보호할 수도 있다.In addition, a compression member (B) may be provided on the inner surface of the
또한, 상기 하우징부재(20)는 상기 측벽부재(22)의 상단에 구비되는 커버부재(C)를 포함하여 상기 이차전지의 상단부를 보호하게 구성될 수 있다.In addition, the
그밖에 상기 하우징부재(20)에는 상기 이차전지를 외부와 전기적으로 연결하는 버스바 등의 부가 구성이 구비될 수도 있다.In addition, the
그리고, 상기 하우징부재(20)는 상기 이차전지셀(10)과 상기 냉각판부재(21) 사이에 구비되어, 상기 이차전지셀(10)에서 상기 냉각판부재(21)로 열을 전달하는 열경로를 형성하는 열전도부재(I)를 포함할 수도 있다.In addition, the
즉, 상기 열전도부재(I)는 상기 전극조립체의 충전 및 방전시 발생한 열을 상기 히트싱크로 전달하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 열전도부재(I)는 상기 전극조립체가 수용된 상기 셀바디부재와 상기 히트싱크에 접하는 상기 냉각판부재(21) 사이에 구비될 수 있다.That is, the heat-conducting member (I) serves to transfer heat generated during charging and discharging of the electrode assembly to the heat sink. To this end, the heat-conducting member (I) may be provided between the cell body member in which the electrode assembly is accommodated and the
상기 절연부재(30)는 상기 이차전지셀(10)과 상기 하우징부재(20) 사이를 절연시키는 역할을 하게 된다.The insulating
즉, 상기 절연부재(30)에 의해서 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 전압이 상기 하우징부재(20)로 전달되는 문제를 개선할 수 있게 된다.That is, it is possible to improve the problem that the voltage generated in the
다시 말해, 상기 절연부재(30)에 의해서, 상기 이차전지셀(10)이 견딜 수 있는 내전압 성능보다 큰 내전압 성능을 확보할 수 있게 되며, 이에 따라 본 발명의 배터리 모듈은 전기적 안정성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In other words, by the insulating
더욱이, 상기 절연부재(30)는 적어도 상기 하우징부재(20)의 열전도도보다 크지 않게 두께(t)를 한정함으로서, 상기 하우징부재(20)에 의한 냉각 성능을 유지하면서도, 상기 이차전지셀(10)과 상기 하우징부재(20) 사이를 절연시키는 역할을 할 수 있게 된다.Moreover, by limiting the thickness t of the insulating
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 상기 절연부재(30)와 상기 하우징부재(20) 사이의 내전압 성능이 적어도 2000kV보다 크게 형성되는 두께(t)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.For example, in the insulating
다시 말해, 내전압 성능은 상기 절연부재(30)의 두께(t)와 비례의 관계에 있는데, 이러한 절연부재(30)의 두께(t)를 상기 내전압 성능이 적어도 2000kV보다 크게 형성하게 한정한 것이다. In other words, the withstand voltage performance is proportional to the thickness t of the insulating
이에 의해서, 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 전압에 의한 절연파괴로 상기 하우징부재(20)와의 제어되지 않은 통전, 전기 쇼트(short)의 발생 및 상기 이차전지셀(10)이 파손되는 문제를 방지할 수 있게 된다.Thereby, the problem of uncontrolled conduction with the
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 상기 절연부재(30)와 상기 하우징부재(20)를 결합한 방향과 평행한 방향(P)의 열전도도가 적어도 열전도도가 150W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the insulating
다시 말해, 상기 절연부재(30)와 상기 하우징부재(20)를 결합한 방향과 평행한 방향(P)에 대한 절연체로 형성된 상기 절연부재(30)의 열전도도는 상기 절연부재(30)의 두께(t)에 반비례하는 점을 실험을 통하여 확인하였다. 이에 따라 상기 절연부재(30)의 두께(t)를 상기 열전도도가 적어도 150W/mK보다 크게 형성되게 한정한 것이다. In other words, the thermal conductivity of the insulating
이에 의해서, 상기 절연부재(30)가 상기 하우징부재(20)에 구비되는 경우에도, 상기 하우징부재(20)에 의한 냉각 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있게 된다.Accordingly, even when the insulating
다시 말해, 일례로 상기 하우징부재(20)는 알루미늄을 포함하는 소재로 형성될 수 있는데, 이러한 경우에 상기 하우징부재(20)의 열전도도는 적어도 150W/mK보다 크게 형성된다. 이에 따라 상기 절연부재(30)도 열전도도가 적어도 150W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)로 형성되게 한정한 것이다. In other words, for example, the
이러한 상기 절연부재(30)의 두께(t)는 수치로도 한정할 수 있는데, 이에 대한 자세한 내용은 도 2 및 도 4를 참조하여 후술한다.The thickness t of the insulating
도 2는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징부재(20)에 절연부재(30)가 형성된 상태를 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명의 배터리 모듈에서 절연부재(30)의 두께(t)와 내전압 성능, 열전도도의 상관관계를 도시한 그래프이다.2 is a front view showing a state in which the insulating
상기 도면 내지 그래프를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 두께(t)가 50 ~ 200㎛로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Referring to the drawings and graphs, the insulating
이와 같이 상기 절연부재(30)의 두께(t)를 한정함에 의해서, 상기 이차전지셀(10)이 견딜 수 있는 내전압 성능보다 큰 내전압 성능을 확보할 수 있게 되며, 이에 따라 본 발명의 배터리 모듈은 전기적 안정성을 향상시킬 수 있는 것과 동시에, 상기 하우징부재(20)의 냉각 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있게 된다.By limiting the thickness t of the insulating
일례로, 상기 절연부재(30)는 적어도 내전압 성능이 2000kV보다 크게 형성되는 두께(t)로 형성되는데, 이를 위해서 상기 절연부재(30)의 두께(t)는 60㎛보다 크게 하한이 한정된다. 즉, 내전압 성능은 상기 절연부재(30)의 두께(t)와 비례의 관계에 있는데, 이러한 절연부재(30)의 두께(t)를 60㎛보다 크게 한정함으로써, 상기 내전압 성능이 적어도 2000kV보다 크게 형성하게 한정한 것이다. For example, the insulating
다만 상기 절연부재(30)의 내전압 성능과 두께(t)의 상관 관계에 대한 측정 오차를 고려하여, 상기 절연부재(30)는 적어도 내전압 성능이 2000kV보다 크게 형성되는 두께(t)로 50㎛를 하한으로 한정할 수 있다.However, in consideration of the measurement error of the correlation between the withstand voltage performance of the insulating
이에 의해서, 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 전압에 의한 절연파괴로 상기 하우징부재(20)와의 제어되지 않은 통전, 전기 쇼트(short)의 발생 및 상기 이차전지셀(10)이 파손되는 문제를 방지할 수 있게 된다.Thereby, the problem of uncontrolled conduction with the
그리고, 상기 절연부재(30)는 적어도 열전도도가 150W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)로 형성되는데, 이를 위해서 상기 절연부재(30)의 두께(t)는 210㎛보다 작게 상한이 한정된다. 다시 말해, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체로 형성된 상기 절연부재(30)의 열전도도는 상기 절연부재(30)의 두께(t)에 반비례하는 점을 실험을 통하여 확인하였다. 이에 따라 상기 절연부재(30)의 두께(t)를 상기 열전도도가 적어도 150W/mK보다 크게 형성되도록, 상기 절연부재(30)의 두께(t)를 210㎛보다 작게 한정한 것이다. In addition, the insulating
다만 상기 절연부재(30)의 열전도도와 두께(t)의 상관 관계에 대한 측정 오차를 고려하여, 상기 절연부재(30)는 적어도 열전도도가 150W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)로 200㎛를 상한으로 한정할 수 있다.However, in consideration of the measurement error of the correlation between the thermal conductivity of the insulating
이에 의해서, 상기 절연부재(30)가 상기 하우징부재(20)에 구비되는 경우에도, 상기 하우징부재(20)에 의한 냉각 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있게 된다.Accordingly, even when the insulating
여기서, 상기 절연부재(30)의 두께(t)의 상한을 설정한 열전도도의 기준값을 150W/mK으로 제한한 것은, 상기 하우징부재(20)가 알루미늄을 포함하는 소재로 형성되는 경우에 상기 하우징부재(20)의 열전도도는 적어도 150W/mK보다 크게 형성되기 때문에다. 이에 따라 상기 절연부재(30)도 열전도도가 적어도 150W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)인 210㎛보다 작도록 한정한 것이다. Here, the limitation of the reference value of thermal conductivity, which sets the upper limit of the thickness t of the insulating
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 두께(t)가 70 ~ 150㎛로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the insulating
즉, 상기 절연부재(30)의 두께(t) 범위를 더욱 한정하여, 70 ~ 150㎛로 형성되게 한정한 것이다. That is, the thickness t of the insulating
이와 같은 상기 절연부재(30)의 두께(t) 한정도, 상한값의 경우에는 상기 절연부재(30)에 의한 열전도도가 180W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)로 한정한 것이고, 하한값의 경우에는 상기 절연부재(30)에 의한 내전압 성능이 3000kV보다 크게 형성되는 두께(t)로 한정한 것이다.In the case of the upper limit of the thickness t of the insulating
여기서, 상기 절연부재(30)에 의한 열전도도가 180W/mK보다 크게 형성되는 두께(t)는 180㎛가 상한이고, 상기 절연부재(30)에 의한 내전압 성능이 3000kV보다 크게 형성되는 두께(t)는 70㎛가 하한이다. 다만 상기 절연부재(30)의 열전도도와 두께(t)의 상관 관계에 대한 측정 오차 및 상기 절연부재(30)의 내전압 성능과 두께(t)의 상관 관계에 대한 측정 오차를 고려하여, 상기 절연부재(30)는 두께(t)의 범위를 70 ~ 150㎛로 형성되게 한정한 것이다.Here, the thickness t at which the thermal conductivity by the insulating
이러한 상기 절연부재(30)의 두께(t) 한정에 의해서, 더욱 상기 절연부재(30)에 의한 상기 하우징부재(20)를 포함하는 본 발명의 배터리 모듈의 냉각 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 또한 상기 절연부재(30)에 의한 상기 이차전지셀(10)를 포함하는 본 발명의 배터리 모듈의 내전압 성능을 향상시킬 수 있게 된다. By limiting the thickness (t) of the insulating
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 멜라닌계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 올레핀계 수지, EVA계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.And, the insulating
이와 같은 소재들은 모두 절연체로서, 상기 절연부재(30)가 본 발명의 배터리 모듈에 구비됨에 의한 내전압 성능을 향상시킬 수 있는 소재들이다.All of these materials are insulators, and the insulating
또한, 상기 절연부재(30)는 전술한 소재들에 한정되는 것은 아니며, 절연체로 형성되고, 내전압 성능을 향상시킬 수 있는 소재라면 본 발명의 절연소재를 형성하는 소재일 수 있다.In addition, the insulating
그리고, 상기 절연부재(30)는 복수의 층으로 형성되며, 적어도 어느 하나의 층의 소재가 서로 다르게 형성될 수도 있는데, 이에 대한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.In addition, the insulating
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 상기 절연부재(30)가 복수의 층으로 형성된 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 복수의 층으로 형성되되, 적어도 어느 하나의 층의 소재를 다르게 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.3 is a front view showing an embodiment in which the insulating
즉, 상기 절연부재(30)는 복수의 층으로 형성되며, 적어도 어느 하나의 층의 소재가 서로 다르게 형성될 수도 있는 것이다.That is, the insulating
일례로, 상기 절연부재(30)는 상기 이차전지셀(10)에 가장 인접한 최외각 층(30a)은 에폭시계 수지로 형성되고, 나머지 층은 멜라닌계 수지로 형성될 수 있다.For example, in the insulating
이와 같이 상기 절연부재(30)는 복수의 층으로 형성하는 경우에도, 복수의 층의 두께(t)를 합한 두께(t)의 값은, 통전을 방지하되 상기 하우징부재(20)의 열전전도에 대응되는 열전도도를 유지할 수 있는 두께(t)로 형성되어야 한다.As such, even when the insulating
일례로, 상기 절연부재(30)가 복수의 층으로 형성되는 경우에도, 복수의 층의 두께(t)의 합은 50 ~ 200㎛으로 형성되거나, 70 ~ 150㎛으로 형성될 수 있다.For example, even when the insulating
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 상기 이차전지셀(10)에 가장 인접한 최외각 층(30a)이 내전압 성능이 가장 높은 소재로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.Here, in the insulating
즉, 상기 최외각 층(30a)을 형성하는 절연부재(30)의 부분을 내전압 성능이 가장 높은 소재로 형성됨에 의해서, 더욱 상기 절연부재(30)에 의한 내전압 성능을 높게 유지할 수 있게 되는 것이다.That is, since the portion of the insulating
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 상기 절연부재(30)의 측벽절연부(32)가 바닥절연부(31)보다 두껍게 형성된 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 절연부재(30)는, 복수의 상기 이차전지셀(10)의 바닥면이 접하는 상기 하우징부재(20)의 냉각판부재(21)에 형성되는 바닥절연부(31) 및 상기 냉각판부재(21)의 모서리에 구비되는 상기 하우징부재(20)의 측벽부재(22)에 형성되는 측벽절연부(32)를 포함할 수 있다.4 is a front view showing an embodiment in which the side
이와 같이, 상기 절연부재(30)는 상기 냉각판부재(21)에 형성되는 부분과 상기 측벽부재(22)에 형성되는 부분을 구분하여 구체적으로 제시될 수 있는 것이다.In this way, the insulating
즉, 상기 절연부재(30)는 상기 냉각판부재(21) 및 상기 측벽부재(22) 모두에 형성될 수도 있게 구체적으로 구성을 한정한 것이다.That is, the configuration of the insulating
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 절연부재(30)는 상기 하우징부재(20)의 상기 냉각판부재(21) 또는 상기 측벽부재(22)에만 형성될 수도 있다. However, the present invention is not limited thereto, and the insulating
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 바닥절연부(31)는, 상기 측벽절연부(32)보다 열전도도가 높게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the
이는 상기 바닥절연부(31)가 형성되는 상기 냉각판부재(21)가 열을 외부로 방출하는 히트싱크에 더 인접하게 배치되기 때문이다.This is because the
즉, 상기 바닥절연부(31)가 상기 측벽절연부(32)보다 열전도도가 높게 형성됨에 의해서, 본 발명의 배터리 모듈 전체로 보았을 때 더욱 냉각 성능을 높일 수 있게 된다.That is, since the
일례로 상기 바닥절연부(31)는 상기 측벽절연부(32)보다 열전도도가 높게 형성되기 위해서, 상기 측벽절연부(32)보다 두께(t)가 얇게 형성될 수도 있다.For example, in order to form the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 측벽절연부(32)는, 상기 바닥절연부(31)보다 내전압 성능이 높게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the
이는 상기 측벽절연부(32)가 형성되는 상기 측벽부재(22)가 상기 이차전지셀(10)과 대면하는 면적이 상기 냉각판부재(21)보다 비교적 넓기 때문에, 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 전압에 의한 절연파괴의 가능성이 더 높은 점을 고려한 것이다.This is because the area in which the
즉, 상기 측벽절연부(32)가 상기 바닥절연부(31)보다 내전압 성능이 더 높게 형성됨에 의해서, 본 발명의 배터리 모듈 전체로 보았을 때 더욱 전기적 안정성을 확보할 수 있게 된다.That is, since the
일례로 상기 측벽절연부(32)는 상기 바닥절연부(31)보다 내전압 성능이 높게 형성되기 위해서, 상기 바닥절연부(31)보다 두께(t)가 두껍게 형성될 수도 있다.For example, in order to form the
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 측벽절연부(32)는, 상기 바닥절연부(31)보다 두께(t)가 두껍게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the side
이는 상기 측벽절연부(32)가 상기 바닥절연부(31)보다 내전압 성능을 높게 형성하게 하게 되는 구성이며, 반대로, 상기 바닥절연부(31)가 상기 측벽절연부(32)보다 열전도도를 높게 형성하게 하게 되는 구성이다.This is a configuration in which the
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and it is understood that various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to one with ordinary knowledge.
10: 이차전지셀
20: 하우징부재
21: 냉각판부재
22: 측벽부재
30: 절연부재
31: 바닥절연부
32: 측벽절연부10: secondary battery cell 20: housing member
21: cooling plate member 22: side wall member
30: insulating member 31: bottom insulating part
32: side wall insulation
Claims (12)
복수의 상기 이차전지셀이 내부에 수용되는 하우징부재; 및
상기 하우징부재의 내부면에 형성되며, 상기 하우징부재로의 통전을 방지하며, 상기 이차전지셀의 발열을 외부로 방출할 수 있도록, 열 전달 기능을 갖고, 일정 두께로 형성되는 절연부재;
를 포함하는 배터리 모듈.a plurality of secondary battery cells;
a housing member in which the plurality of secondary battery cells are accommodated; and
an insulating member formed on the inner surface of the housing member, preventing electricity from flowing to the housing member, and dissipating heat from the secondary battery cell to the outside, having a heat transfer function, and having a predetermined thickness;
A battery module comprising a.
상기 절연부재는, 상기 절연부재와 상기 하우징부재 사이의 내전압 성능이 적어도 2000kV보다 크게 형성되는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is a battery module, characterized in that formed to a thickness such that a withstand voltage performance between the insulating member and the housing member is greater than at least 2000kV.
상기 절연부재는, 상기 절연부재와 상기 하우징부재를 결합한 방향과 평행한 방향의 열전도도가 적어도 150W/mK보다 크게 형성되는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is a battery module, characterized in that the heat conductivity in a direction parallel to the coupling direction of the insulating member and the housing member is formed to a thickness that is greater than at least 150W / mK.
상기 절연부재는, 두께가 50 ~ 200㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is a battery module, characterized in that the thickness is formed of 50 ~ 200㎛.
상기 절연부재는, 두께가 70 ~ 150㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is a battery module, characterized in that formed in a thickness of 70 ~ 150㎛.
상기 절연부재는, 멜라닌계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 올레핀계 수지, EVA계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is a battery module, characterized in that formed of a melanin-based resin, an acrylic resin, an epoxy-based resin, an olefin-based resin, an EVA-based resin or a silicone-based resin.
상기 절연부재는, 복수의 층으로 형성되되, 적어도 어느 하나의 층의 소재를 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is formed in a plurality of layers, the battery module, characterized in that the material of at least one layer is formed differently.
상기 절연부재는, 상기 이차전지셀에 가장 인접한 최외각 층이 내전압 성능이 가장 높은 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 7,
The insulating member, the battery module, characterized in that the outermost layer closest to the secondary battery cell is formed of a material having the highest withstand voltage performance.
상기 절연부재는,
복수의 상기 이차전지셀의 바닥면이 접하는 상기 하우징부재의 냉각판부재에 형성되는 바닥절연부; 및
상기 냉각판부재의 모서리에 구비되는 상기 하우징부재의 측벽부재에 형성되는 측벽절연부;
를 포함하는 배터리 모듈.The method of claim 1,
The insulating member is
a bottom insulating portion formed on a cooling plate member of the housing member in contact with the bottom surfaces of the plurality of secondary battery cells; and
a side wall insulating portion formed on a side wall member of the housing member provided at a corner of the cooling plate member;
A battery module comprising a.
상기 바닥절연부는, 상기 측벽절연부보다 열전도도가 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 9,
The battery module, characterized in that the bottom insulating portion is formed to have a higher thermal conductivity than the sidewall insulating portion.
상기 측벽절연부는, 상기 바닥절연부보다 내전압 성능이 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 9,
The battery module, characterized in that the side wall insulation portion is formed to have a higher withstand voltage than the bottom insulation portion.
상기 측벽절연부는, 상기 바닥절연부보다 두께가 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method of claim 9,
The battery module, characterized in that the side wall insulating portion is formed to be thicker than the bottom insulating portion.
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