KR20210070762A - 열 확산 방지 부재를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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KR20210070762A
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손창근
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Abstract

본 발명은 열 확산 방지 부재를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 전지 팩 내에 수납된 전지 모듈 중에서 어느 하나의 전지 모듈에서 발생된 열 또는 화재의 확산을 효과적으로 차단할 수 있으며, 자동차 또는 전력 저장 장치 등에 다양하게 적용 가능하다.

Description

열 확산 방지 부재를 포함하는 전지 팩{BATTERY PACK COMPRISING THERMAL PROGAGATION BLOCKING MEMBER}
본 발명은 열 확산 방지 부재를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지에 대한 적용 분야가 넓어짐에 따라 보다 고용량의 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 고용량의 이차전지를 제공하는 방법으로, 다수의 단위 셀을 집합한 전지 모듈 또는 전지 팩을 형성하는 것이 가능하다.
도 1은 종래의 전지 팩의 단면 구조를 도시한 모식도이다. 도 1을 참조하면, 전지 팩은 다수의 전지 모듈(10)이 조합된 구조이며, 구체적으로는 버티칼 빔(20)에 의해 분할된 구획을 포함하되, 상부면이 개방된 구조의 팩 수납부, 상기 팩 수납부의 분할된 구획에 수납되는 전지 모듈(10) 및 상기 팩 수납부의 상부면을 덮는 리드 어셈블리(30)를 포함한다. 또한, 상기 버티칼 빔(10)의 상부는 빈 공간이며, 일정 간격으로 지지 볼트(21)가 형성되어 리드 어셈블리(30)를 지지하게 된다.
전지 팩에서 어느 하나의 전지 모듈에서 발열 또는 화재가 발생할 경우, 화재가 발생한 전지 모듈의 고전압 단자(HV terminal)로부터 인접하는 다른 전지 모듈로 열 또는 화염이 전달되면서 폭발이 일어날 수 있다. 도 1에 도시한 전지 팩의 경우에는, 버티칼 빔(20)에 의해 팩 수납부가 구획되어 있으나, 버티칼 빔(20)의 상단에는 별도의 격벽이 형성되어 있지 않은 구조이다. 이러한 빈 공간을 통해 열 또는 화염이 인접하는 전지 모듈로 확산될 수 있다.
또한, 도 2는 리드 어셈블리가 체결되기 전의 전지 팩 상부를 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 전지 팩은 버티칼 빔(20)에 의해 구획된 팩 수납부 내에 전지 모듈(10)이 수납된 구조이다. 상기 버티칼 빔(20)의 상단에는 일정 간격으로 지지 볼트(21)가 형성된다. 또한, 각 전지 모듈(10)의 일측에는 단위 셀들의 전극 탭들이 전기적으로 접속된 전극 리드(11)가 돌출된 구조이다. 상기 전극 리드(11)는 상단의 버스바(12)와 접속된 구조이다. 상기 버스바(12)는 전지 모듈(10) 간을 전기적으로 연결하는 인터 버스바이다. 구체적으로, 상기 버스바(12)의 양 단부는 2개의 전지 모듈(10)의 각 전극 리드(11)와 전기적으로 접속된 구조이다. 상기 버스바(12)는 전지 모듈(10) 상단으로 돌출 및 절곡된 구조이다. 전지 팩에 수납된 전지 모듈(10)이 발화될 경우, 발화된 전지 모듈(10)로부터 모듈 프레임에 의해 다른 전지 모듈로 인가되는 전위와 모듈 내부의 이차전지로부터 고전압 단자를 통해 버스바에 인가되는 전위 사이의 전위차가 커지면서 스파크 발생 내지 인접하는 전지 모듈의 추가 발화의 위험성이 있다.
따라서, 전지 모듈 혹은 전지 팩에서, 화재의 발생을 예방하고, 혹은 발생된 화재의 확산을 효과적으로 차단하는 등 모듈 발화시 안전성 확보에 대한 기술 개발의 필요성이 인정된다.
중국특허공개공보 제108448026호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전지 팩 내의 전지 모듈이 발화시 안전성을 확보할 수 있도록 열 확산 방지 부재를 포함하는 전지 팩, 이를 포함하는 자동차 및 전력 저장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 팩은, 버티칼 빔에 의해 분할된 다수의 구획을 포함하되, 상부면이 개방된 구조의 팩 수납부; 상기 팩 수납부의 분할된 각 구획에 수납되는 전지 모듈; 상기 팩 수납부의 상부면을 덮되, 버티칼 빔의 상단에 대응되는 영역에 슬릿이 형성된 리드 어셈블리; 및 상기 리드 어셈블리의 슬릿에 삽입되고, 버티칼 빔의 상단에 장착되는 열 확산 방지 부재를 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 열 확산 방지 부재는, 버티칼 빔의 상단에 장착되는 수직 방향 바디; 및 상기 수직 방향 바디의 상단에 형성되고, 리드 어셈블리에 형성된 슬릿 보다 넓은 면적으로 형성된 수평 방향 바디를 포함한다.
예를 들어, 상기 열 확산 방지 부재에서, 수직 방향 바디는 서로 평행한 2개의 판형 부재를 포함하며, 상기 2개의 판형 부재 사이에 버티칼 빔의 상단이 삽입된 구조이다.
하나의 예에서, 상기 버티칼 빔의 높이는 팩 수납부에 수납된 전지 모듈 높이의 50 내지 80% 범위이다. 또한, 상기 열 확산 방지 부재는, 버티칼 빔의 상단에 장착된 상태에서, 버티칼 빔 상단으로부터 연장되어 리드 어셈블리까지 이격 거리를 차폐하는 구조이다.
하나의 예에서, 상기 열 확산 방지 부재는 실리케이트 함유 무기물로 형성된다.
구체적인 예에서, 상기 열 확산 방지 부재는 하기 화학식 1로 나타나는 성분으로 형성된다.
[화학식 1]
X2Y4-6Z8O20(OH,　F)4
상기 화학식 1에서,
X는　K,　Na 및 Ca 중 1종 이상이고;
Y는　Al,　Mg 및　Fe 중 1 종 이상이고;
Z는 Si 및 Al 중 1종 이상이다.
예를 들어, 상기 열 확산 방지 부재는 마이카(mica) 시트로 형성된 구조이다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 전지 모듈은, 전극 탭이 일 방향으로 배향된 복수의 전지 셀; 상기 전지 셀들이 수납된 모듈 프레임; 상기 전지 탭들과 전기적으로 연결되고, 모듈 프레임의 외측으로 연장 및 돌출된 버스바를 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 전지 모듈은 전극 리드를 더 포함하고, 상기 전극 리드의 일측 단부는 전극 탭과 접속하고, 타측 단부는 버스바와 접속하는 구조이다.
하나의 예에서, 상기 버스바는 모듈 프레임 상단으로 돌출 및 절곡된 구조이고, 상기 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트를 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 버스바는 인접한 전지 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 인터 버스바이다.
상기 실리케이트 함유 무기 시트는 마이카 시트일 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 팩을 포함하는 자동차를 제공한다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 팩을 포함하는 전력 저장 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전지 팩은 특정 전지 모듈에서 발생된 열 또는 화재의 확산을 효과적으로 차단할 수 있으며, 자동차 또는 전력 저장 장치 등에 다양하게 적용 가능하다.
도 1은 종래의 전지 팩의 단면 구조를 도시한 모식도이다.
도 2는 리드 어셈블리가 체결되기 전의 전지 팩 상부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 단면 구조를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩의 상부를 도시한 사시도이며, 리드 어셈블리가 체결되기 전의 모습을 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
하나의 실시예에서, 본 발명은 전지 팩에 관한 것으로, 버티칼 빔에 의해 분할된 다수의 구획을 포함하되, 상부면이 개방된 구조의 팩 수납부; 상기 팩 수납부의 분할된 각 구획에 수납되는 전지 모듈; 상기 팩 수납부의 상부면을 덮되, 버티칼 빔의 상단에 대응되는 영역에 슬릿이 형성된 리드 어셈블리; 및 상기 리드 어셈블리의 슬릿에 삽입되고, 버티칼 빔의 상단에 장착되는 열 확산 방지 부재를 포함한다.
전지 팩은 다수의 전지 모듈을 포함한다. 전지 팩은 버티칼 빔을 통해 팩 수납부의 구획을 분할한다. 그러나, 버티칼 빔은 팩 수납부의 바닥면부터 일정 높이까지만 형성된 구조이다. 또한, 상기 버티칼 빌의 상단에는 일정 간격으로 지지 볼트가 형성되고, 리드 어셈블리는 상기 지지 볼트에 의해 지지된다. 따라서, 버티칼 빔의 상부와 리드 어셈블리의 하부 사이에는, 별도의 격벽이 형성되지 않은 빈 영역이 형성된다. 이는 전지 팩의 조립 공정의 효율성 및 유지 보수의 용이성 등을 위한 것이다.
그러나, 전지 팩에 수납된 다수의 전지 모듈 중에서 어느 하나의 전지 모듈에서 발열 또는 화재가 발생하면, 앞서 설명한 버티칼 빔의 상부와 리드 어셈블리의 하부 사이의 빈 영역을 통해, 인접하는 다른 전지 모듈로 열 또는 화염이 전달되면서 화재의 범위가 커지고 폭발이 일어날 수 있다. 구체적으로, 전지 팩 내의 어느 하나의 전지 모듈이 발화되면 전지 모듈의 고전압 단자(HV terminal)에서 뿜어져 나오는 화염(flame)에 의해 인접하는 다른 전지 모듈이 손상되고, 이로 인해 빠른 시간에 연쇄 발화되는 현상이 발생할 수 있다. 본 발명에서는, 상기 버티칼 빔의 상부와 리드 어셈블리의 하부 사이의 빈 영역을 차폐하는 열 확산 방지 부재를 제공한다. 상기 열 확산 방지 부재는, 전지 모듈을 전지 팩에 수납하는 1차 패키징을 진행한 후, 리드 어셈블리에 형성된 슬릿을 통해 장착하게 된다. 따라서, 상기 열 확산 방지 부재는 전지 팩을 제조하는 패키징 공정 효율을 저해하지 않으며, 필요에 따라서는 탈착이 가능하다.
하나의 실시예에서, 상기 열 확산 방지 부재는 수직 방향 바디와 수평 방향 바디를 포함한다. 구체적으로, 상기 열 확산 방지 부재는, 버티칼 빔의 상단에 장착되는 수직 방향 바디; 및 상기 수직 방향 바디의 상단에 형성되고, 리드 어셈블리에 형성된 슬릿 보다 넓은 면적으로 형성된 수평 방향 바디를 포함한다.
상기 수직 방향 바디는 버티칼 빔의 상단에 장착되어 열 확산 방지 부재의 아래쪽을 고정하는 역할을 하면서 버티칼 빔의 상부와 리드 어셈블리의 하부 사이를 차폐하게 된다. 또한, 상기 수평 방향 바디는 열 확산 방지 부재의 위쪽을 고정하는 역할을 수행하고, 필요에 따라서는 리드 어셈블리에 형성된 슬릿을 차폐하는 역할을 한다.
상기 열 확산 방지 부재에서, 수직 방향 바디는 버티칼 빔의 상단에 장착되면서 버티칼 빔의 상부와 리드 어셈블리의 하부 사이를 연결하는 격벽을 형성할 수 있다면 그 형상은 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 실시예에서, 상기 열 확산 방지 부재에서, 수직 방향 바디는 서로 평행한 2개의 판형 부재를 포함하며, 상기 2개의 판형 부재 사이에 버티칼 빔의 상단이 삽입된 구조이다. 즉 수직 방향 바디의 일단부가 버티칼 빔의 상단에 장착된 구조이다.
또한 판형 부재는 시트 형상일 수 있다. 이 때, 상기 수직 방향 바디의 일단부는 버티칼 빔의 상단에 장착될 수 있고, 다른 일단부는 슬릿 사이에 삽입될 수 있다. 상기 슬릿 사이에 삽입된 수직 방향 바디의 일단부는 리드 어셈블리와의 고정을 위하여 슬릿을 통해 리드 어셈블리의 외부로 연장된 부분이 절곡되어 리드 어셈블리 상에 부착될 수 있다. 이 경우 수직 방향 바디는 슬릿을 덮는 수평 방향 바디에 의해 안정적으로 리드 어셈블리에 고정될 수 있다.
상기 버티칼 빔의 높이는 팩 수납부에 수납된 전지 모듈 높이의 50 내지 80% 범위이고, 상기 열 확산 방지 부재는, 버티칼 빔의 상단에 장착된 상태에서, 버티칼 빔 상단으로부터 연장되어 리드 어셈블리까지 이격 거리를 차폐하는 구조이다. 즉 위와 같이, 모듈의 고전압 단자 사이에 열 확산 방지 부재를 장착함으로써, 화재 발생시 모듈로부터 뿜어져 나오는 화염이 다른 모듈로 확산되는 것을 차폐할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 열 확산 방지 부재는 실리케이트 함유 무기물로 형성된다. 본 발명에서는 상기 열 확산 방지 부재를 실리케이트 함유 무기물로 형성함으로써, 난연 내지 불연 특성을 부여하고, 화염의 확산을 차단할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 상기 열 확산 방지 부재는 하기 화학식 1로 나타나는 성분으로 형성된다.
[화학식 1]
X2Y4-6Z8O20(OH,　F)4
상기 화학식 1에서,
X는　K,　Na 및 Ca 중 1종 이상이고;
Y는　Al,　Mg 및　Fe 중 1 종 이상이고;
Z는 Si 및 Al 중 1종 이상이다.
더욱 상세하게는, 상기 열 확산 방지 부재는 마이카(mica) 시트일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 전지 모듈은, 전극 탭이 일 방향으로 배향된 복수의 전지 셀; 상기 전지 셀들이 수납된 모듈 프레임; 및 상기 전극 탭들과 전기적으로 연결되고, 모듈 프레임의 외측으로 연장 및 돌출된 버스바를 포함한다. 구체적으로, 상기 전지 모듈은 전극 리드를 더 포함하고, 상기 전극 리드의 일측 단부는 전극 탭과 접속하고, 타측 단부는 버스바와 접속하는 구조이다. 즉 전지셀 내부의 전극 탭이 연결된 전극 리드들이 버스바를 통해 전기적으로 연결되는 구조이다. 상기 전극 리드와 버스바는 고전압 단자부를 형성하게 된다.
하나의 실시예에서, 상기 버스바는 모듈 프레임 상단으로 돌출 및 절곡된 구조이고, 상기 전지 모듈은, 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트를 포함한다. 더욱 구체적으로, 상기 실리케이트 함유 무기 시트는 마이카 시트일 수 있다.
구체적인 실시예에서, 상기 버스바는 인접한 전지 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 인터 버스바이다. 즉 상기 버스바는 인접한 각 전지 모듈 프레임 상단으로 돌출 및 절곡되어 연결된 구조이다. 이 때 각 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 각각 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트를 포함한다. 이 때, 인접한 전지 모듈이란 버티칼 빔에 의해 분할된 구획 중 동일한 구획 내에서 연속적으로 배치된 한 쌍의 전지 모듈을 의미한다.
본 발명에서는, 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트를 형성함으로써, 해당 부위에 정전기 또는 스파크 발생을 방지한다. 이는 발화된 전지 모듈로부터 모듈 프레임에 의해 다른 전지 모듈로 인가되는 전위와 모듈 내부의 이차전지로부터 고전압 단자를 통해 인터 버스바에 인가되는 전위 사이의 전위차가 크기 때문인데, 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 실리케이트 함유 무기 시트를 부착함으로써, 버스바와 모듈 케이스 사이에 절연성을 확보하고, 전지 모듈의 안전성을 담보할 수 있다.
상기 실리케이트 함유 무기 시트는, 예를 들어 판상형 구조이고, 버스바를 둘러싸는 형태일 수 있는데, 구체적으로 시트의 일측에 홈이 형성되어 있거나, 시트의 가운데에 관통홀이 형성된 구조이다. 실리케이트 함유 무기 시트는 모듈과 버스바의 연결 부위에서 버스바의 주위를 감쌀 수 있도록 버스바가 돌출된 부위 쪽으로 실리케이트 함유 무기 시트의 홈을 위치한 상태에서 전지 모듈 상에 장착함으로써, 안정적인 체결과 효과적인 절연 범위를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 팩을 포함하는 자동차를 제공한다. 예를 들어, 상기 자동차는 하이브리드 또는 전기 자동차이다. 본 발명에 따른 전지 팩은 고출력을 구현함으로써, 화재의 발생 내지 확산을 효과적으로 차단할 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 전지 팩을 포함하는 전지 팩을 포함하는 전력 저장 장치를 제공한다. 대용량 전력 저장 장치의 경우에는, 안정적인 전력 저장 성능뿐만 아니라 화재 내지 폭발의 위험성을 낮출 수 있는 안전 장치가 요구된다. 본 발명에 따른 전지 팩은, 전지 팩의 성능을 저해하지 않으면서, 화재의 발생 내지 확산을 효과적으로 차단할 수 있다.
이하, 도면 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 단면 구조를 도시한 모식도이고, 도 4는 도 3의 A부분을 나타낸 확대도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩은 버티칼 빔(120)에 의해 분할된 다수의 구획을 포함하되, 상부면이 개방된 구조의 팩 수납부(101); 상기 팩 수납부의 분할된 각 구획에 수납되는 전지 모듈(110(a), 110(b)); 상기 팩 수납부의 상부면을 덮되, 버티칼 빔(120)의 상단에 대응되는 영역에 슬릿(122)이 형성된 리드 어셈블리(130); 및 상기 리드 어셈블리(130)의 슬릿(122)에 삽입되고, 버티칼 빔(120)의 상단에 장착되는 열 확산 방지 부재(140)를 포함한다. 전지 모듈(110(a), 110(b))의 단부에는 모듈 프레임 상단으로 돌출 및 절곡되어 연결된 구조의 버스바(112)가 형성되어 있다.
또한, 상기 버티칼 빔(120)의 상단부는 빈 공간이며, 일정 간격으로 지지 볼트(121)가 형성되어 리드 어셈블리(130)를 지지하게 된다. 상기 열 확산 방지 부재(140)는 버티칼 빔(120)의 상단에 장착된 상태에서, 버티칼 빔(120) 상단으로부터 연장되어 리드 어셈블리(130)까지 이격 거리를 차폐하게 된다. 이를 통해, 전지 팩 내의 어느 하나의 전지 모듈이 발화된 경우, 발화된 전지 모듈의 터미널(terminal)에서 뿜어져 나오는 화염(flame)이 다른 전지 모듈 쪽으로 확산되면서 연쇄 발화되는 현상을 차단하게 된다.
상기 열 확산 방지 부재(140)는 버티칼 빔의 상단에 장착되는 수직 방향 바디(141) 및 상기 수직 방향 바디(141)의 상단에 형성되고, 리드 어셈블리(130)에 형성된 슬릿(122) 보다 넓은 면적으로 형성된 수평 방향 바디(142)를 포함하는 구조이다. 상기 수직 방향 바디(141)는 버티칼 빔(120)의 상단에 장착되어 열 확산 방지 부재의 아래쪽을 고정하는 역할을 하면서 버티칼 빔(120)의 상부와 리드 어셈블리(130)의 하부 사이를 차폐하게 된다. 수평 방향 바디(142)는 슬릿을 덮음으로써 수직 방향 바디를 안정적으로 고정시키고, 슬릿으로부터 나오는 화염을 차단할 수 있다. 상기 열 확산 방지 부재를 형성하는 수직 방향 바디(141)와 수평 방향 바디(142)는 마이카(mica) 시트로 형성된다.
상기 수직 방향 바디(141)는 서로 평행한 2개의 판형 부재를 포함하며, 상기 2개의 판형 부재 사이에 버티칼 빔(120)의 상단이 삽입된 구조이다. 상기 버티칼 빔(120)의 높이는 팩 수납부에 수납된 전지 모듈(110(a), 110(b)) 높이의 약 70% 수준이다. 상기 수직 방향 바디(141)는 버티칼 빔(120)의 상단으로부터 연장되어 리드 어셈블리(130)까지의 이격 거리 내에 위치하면서, 버티칼 빔을 사이에 둔 상태에서 대면하는 전지 모듈들(110(a), 110(b)) 사이를 차폐하게 된다.
(제2 실시 형태)
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 상부를 도시한 것으로, 리드 어셈블리가 체결되기 전의 전지 팩 상부를 도시한 사시도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩은 버티칼 빔(220)에 의해 구획된 팩 수납부 내에 전지 모듈(210(a), 210(b))이 수납된 구조이다. 상기 버티칼 빔(220)의 상단에는 일정 간격으로 지지 볼트(221)가 형성된다. 또한, 각 전지 모듈(210(a), 210(b))의 일측에는 단위 셀들의 전극 탭들이 전기적으로 접속된 전극 리드(211)가 버스바(212)와 전기적으로 연결된 구조이다. 상기 버스바(212)는 전지 모듈(210(a), 210(b)) 상단으로 돌출 및 절곡된 구조이다. 전지 모듈(210)의 상단면과 버스바(212)의 절곡된 부위 사이에 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트(250)가 위치한다. 실리케이트 함유 무기 시트(250)는 구체적으로 마이카(mica) 시트이다.
구체적으로, 상기 버스바(212)는 인접한 전지 모듈들(210(a), 210(b)) 사이를 전기적으로 연결하는 인터 버스바이고, 상기 버스바(212)는 전지 모듈들(210(a), 210(b))의 프레임 상단으로 돌출 및 절곡되어 연결된 구조이다. 또한, 본 발명은 전지 모듈(210)의 상단면과 버스바(212)의 절곡된 부위 사이에 각각 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트(250)를 포함한다.
구체적으로, 실리케이트 함유 무기 시트(250)는 "ㄷ"자 형태로 파인 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈에 버스바(212)의 돌출된 부분이 삽입되어 버스바(212)의 주위를 실리케이트 함유 무기 시트 (250)가 둘러싸고 있는 형태이다. 실리케이트 함유 무기 시트에 있어 홈이 형성되지 않은 영역은 모듈 프레임 상에 부착될 수 있다.
전지 팩에 수납된 다수 전지 모듈 중에서 어느 하나의 전지 모듈이 발화될 경우, 발화된 전지 모듈로부터 모듈 프레임에 의해 다른 전지 모듈로 인가되는 전위와 모듈 내부의 이차전지로부터 고전압 단자를 통해 버스바에 인가되는 전위 사이의 전위차가 크기 때문에 이로 인한 정전기 및 스파크 등이 발생할 수 있다. 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 실리케이트 함유 무기 시트를 부착함으로써, 버스바와 모듈 케이스 사이에 절연성을 확보하고, 화재 확산을 차단할 수 있으며, 전지 모듈의 안전성을 담보할 수 있다.
이상, 도면 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10, 110(a), 110(b), 210(a), 210(b): 전지 모듈
11, 211: 전극 리드
21, 121, 221: 지지 볼트
122: 슬릿
12, 112, 212: 버스바
20, 120, 220: 버티칼 빔
30, 130: 리드 어셈블리
140: 열 확산 방지 부재
141: 수직 바디
142: 수평 바디
250: 실리케이트 함유 무기 시트

Claims (14)

  1. 버티칼 빔에 의해 분할된 다수의 구획을 포함하되, 상부면이 개방된 구조의 팩 수납부;
    상기 팩 수납부의 분할된 각 구획에 수납되는 전지 모듈;
    상기 팩 수납부의 상부면을 덮되, 버티칼 빔의 상단에 대응되는 영역에 슬릿이 형성된 리드 어셈블리; 및
    상기 리드 어셈블리의 슬릿에 삽입되고, 버티칼 빔의 상단에 장착되는 열 확산 방지 부재를 포함하는 전지 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 확산 방지 부재는,
    버티칼 빔의 상단에 장착되는 수직 방향 바디; 및
    상기 수직 방향 바디의 상단에 형성되고, 리드 어셈블리에 형성된 슬릿보다 넓은 면적으로 형성된 수평 방향 바디를 포함하는 전지 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 확산 방지 부재에서,
    수직 방향 바디는 서로 평행한 2개의 판형 부재를 포함하며,
    상기 2개의 판형 부재 사이에 버티칼 빔의 상단이 삽입된 구조인 전지 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버티칼 빔의 높이는 팩 수납부에 수납된 전지 모듈 높이의 50 내지 80% 범위이고,
    상기 열 확산 방지 부재는, 버티칼 빔의 상단에 장착된 상태에서, 버티칼 빔 상단으로부터 연장되어 리드 어셈블리까지의 이격 거리를 차폐하는 구조인 전지 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 확산 방지 부재는 실리케이트 함유 무기물로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 확산 방지 부재는 하기 화학식 1로 나타나는 성분으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지 팩:
    [화학식 1]
    X2Y4-6Z8O20(OH,　F)4
    상기 화학식 1에서,
    X는　K,　Na 및 Ca 중 1종 이상이고;
    Y는　Al,　Mg 및　Fe 중 1 종 이상이고;
    Z는 Si 및 Al 중 1종 이상이다.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 열 확산 방지 부재는 마이카(mica) 시트로 형성된 구조인 전지 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 모듈은,
    전극 탭이 일 방향으로 배향된 복수의 전지 셀;
    상기 전지 셀들이 수납된 모듈 프레임; 및
    상기 전극 탭들과 전기적으로 연결되고, 모듈 프레임의 외측으로 연장 및 돌출된 버스바를 포함하는 전지 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전지 모듈은 전극 리드를 더 포함하고,
    상기 전극 리드의 일측 단부는 전극 탭과 접속하고, 타측 단부는 버스바와 접속하는 구조인 전지 팩.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 버스바는 모듈 프레임 상단으로 돌출 및 절곡된 구조이고,
    상기 전지 모듈은, 전지 모듈의 상단면과 버스바의 절곡된 부위 사이에 위치하는 실리케이트 함유 무기 시트를 포함하는 전지 팩.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 버스바는 인접한 전지 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 인터 버스바인 전지 팩.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 실리케이트 함유 무기 시트는 마이카 시트인 전지 팩.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 전지 팩을 포함하는 자동차.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 전지 팩을 포함하는 전력 저장 장치.
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