KR20210101140A - 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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KR20210101140A
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김석철
권대원
김용욱
석종호
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛은 복수의 이차전지셀, 복수의 상기 이차전지셀을 수용하는 안착부가 형성되며, 상기 안착부와 외부를 연통시키는 밴팅유도부가 형성된 셀지지부재 및 상기 안착부에 수용된 이차전지셀을 감싸게 구비되어, 상기 이차전지셀 주변을 밀폐시키는 케이스부재를 포함할 수 있다.

Description

배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈{Battery sub-packing unit and battery module having thereof}
본 발명은 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기자동차, 에너지저장시스템(ESS: Energy Storage System) 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지셀의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지셀은 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다.
이러한 이차전지셀은 이차전지의 주요 구성물인 양극, 음극, 분리막 및 전해액 등의 전극조립체 및 이를 보호하는 다층 외장재(Laminated Film Case)의 셀바디부재를 포함한다.
그런데 이러한 전극조립체는 충전 및 방전의 과정을 거치면서 발열이 발생하게 되는데, 이러한 발열에 의한 온도 상승은 이차전지셀의 성능을 저하시키게 된다.
또한, 이러한 발열이 심해지면 상기 이차전지셀의 내부 압력이 상승하여 상기 이차전지셀이 발화되는 문제가 발생한다.
더욱이, 에너지저장시스템(ESS) 등과 같이 복수의 이차전지셀이 장착된 경우에, 이러한 발화와 함께 상기 이차전지셀이 폭발하면서 주변의 다른 이차전지셀로 화염이 전파되는 문제도 발생하게 된다.
따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위해서, 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 대한 연구가 필요하게 되었다.
KR 10-2017-0014309 A
본 발명은 이차전지셀의 발화 전파를 방지하거나, 어느 하나의 이차전지셀에서 발생한 열이 이웃하는 다른 이차전지셀로 전달되지 않게 쉴딩할 수 있는 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 이차전지셀의 발화시에 화염을 일측으로 유도하거나, 질식소화시키는 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛은 복수의 이차전지셀, 복수의 상기 이차전지셀을 수용하는 안착부가 형성되며, 상기 안착부와 외부를 연통시키는 밴팅유도부가 형성된 셀지지부재 및 상기 안착부에 수용된 이차전지셀을 감싸게 구비되어, 상기 이차전지셀 주변을 밀폐시키는 케이스부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 밴팅유도부는, 상기 셀지지부재의 일측단부에 형성되되, 상기 일측단부 면적의 0.1%보다 크고, 10%보다 작은 면적의 단면적을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 밴팅유도부는, 상기 셀지지부재의 일측단부에 형성되되, 5 ~ 99 ㎟의 단면적을 형성할 수 있다.
이에 더 한정하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 밴팅유도부는, 상기 셀지지부재의 일측단부에 형성되되, 25 ~ 75 ㎟의 단면적을 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 셀지지부재는, 상기 밴팅유도부가 형성된 상기 셀지지부재의 일측단부의 외측에 부착되어, 상기 밴팅유도부를 막으며, 상기 이차전지셀의 폭발에 의한 상기 안착부 내부의 압력 상승시에 이탈되면서 상기 밴팅유도부를 개방시키는 가림막부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 셀지지부재는, 상기 밴팅유도부가 형성된 상기 셀지지부재의 일측단부의 외측에 구비되되, 상기 밴팅유도부의 하측에 위치되며, 상기 이차전지셀의 폭발에 의한 전해액의 누출을 가이드하는 레일홈이 형성된 액가이드탭을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 케이스부재는, 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 단일 금속 소재 또는 합금 소재로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 케이스부재는, 두께가 0.45 ~ 2 mm인 철(Fe)로 형성되거나, 두께가0.8 ~ 3 mm인 알루미늄(Al)으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 케이스부재는, 일단부는 막힌 형태이고, 타단부는 개방된 형태로 형성되어, 상기 이차전지셀이 수용된 상기 셀지지부재의 상부와 하부에 각각 끼워져서 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛의 상기 케이스부재는, 상기 셀지지부재에 밀착되도록, 타단부인 결합단부가 상기 셀지지부재에 형성된 결합홈에 삽입되게 절곡되되, 복수번 절곡되어 노치(notch) 형상을 포함하게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀, 복수의 상기 이차전지셀을 수용하는 셀지지부재와 상기 이차전지셀을 감싸게 구비되는 케이스부재를 포함하는 배터리 서브 패킹 유닛 및 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛이 설치되는 바디프레임부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 배터리 서브 패킹 유닛은, 수용되는 상기 이차전지셀이 파우치형 이차전지셀 또는 리튬이온 이차전지셀인 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은 서로 이웃하는 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛 사이에 위치되어, 화염의 전이 또는 열전달을 방지하는 베리어부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 베리어부재는, 이격된 갭이 적어도 7mm인 서로 이웃하는 복수의 상기 케이스부재 사이에 위치될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 베리어부재는, 외측면이 서로 대면하되 서로 이웃하는 상기 케이스부재 사이에 위치되는 쉴딩면부 및 상기 쉴딩면부에 구비되며, 상기 케이스부재의 외측면 방향으로 돌출되게 형성된 지지돌출부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 지지돌출부는, 상기 케이스부재의 외측면과 점 접촉되는 반구 형태 또는 각형뿔 형태로 상기 쉴딩면부에 돌출되게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 지지돌출부는, 상기 케이스부재의 외측면과 선 접촉되는 반원 기둥 형태 또는 각형 기둥 형태로 상기 쉴딩면부에 돌출되게 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 쉴딩면부는, 적어도 일부가 벨로즈(bellows) 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 베리어부재는, 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 열경화성 폴리머 소재, 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide) 소재 또는 석고를 포함하는 소재로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈은 이차전지셀의 발화 전파를 방지하거나, 어느 하나의 이차전지셀에서 발생한 열이 이웃하는 다른 이차전지셀로 전달되지 않게 쉴딩할 수 있는 이점이 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈은 이차전지셀의 발화시에 화염을 일측으로 유도하거나, 질식소화시킬 수 있는 이점이 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛에서 셀지지부재를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛에서 액가이드탭 부분을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛에서 가림막부재를 포함하는 상태 및 가림막부재가 제거된 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛을 도시한 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛에서 케이스부재가 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재 부분을 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재의 실시예를 도시한 평단면도이다.
도 11은 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재가 점 접촉하는 실시예를 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재가 선 접촉하는 실시예를 도시한 평면도이다.
도 13은 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재의 쉴딩면부가 벨로즈 형태인 실시예를 도시한 평면도이다.
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.
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.
본 발명은 배터리 서브 패킹 유닛(100) 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로, 이차전지셀(C)의 발화 전파를 방지하거나, 어느 하나의 이차전지셀(C)에서 발생한 열이 이웃하는 다른 이차전지셀(C)로 전달되지 않게 쉴딩할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100) 및 이를 포함하는 배터리 모듈은 이차전지셀(C)의 발화시에 화염을 일측으로 유도하거나, 질식소화시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 배터리 모듈은 에너지저장시스템(ESS) 등과 같이 복수의 이차전지셀(C)이 장착된 경우에 어느 하나의 이차전지셀(C) 폭발 또는 발생된 열이 주변의 다른 이차전지셀(C)로 전파되어 연쇄 폭발되는 문제를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 셀지지부재(110)를 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)은 복수의 이차전지셀(C), 복수의 상기 이차전지셀(C)을 수용하는 안착부(111)가 형성되며, 상기 안착부(111)와 외부를 연통시키는 밴팅유도부(112)가 형성된 셀지지부재(110) 및 상기 안착부(111)에 수용된 이차전지셀(C)을 감싸게 구비되어, 상기 이차전지셀(C) 주변을 밀폐시키는 케이스부재(120)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)은 상기 이차전지셀(C)이 폭발하여 화염 또는 가스 등이 발생하는 경우에 상기 밴팅유도부(112)로 화염 또는 가스 등을 유도할 수 있게 된다. 즉, 상기 케이스부재(120)에 의해서 상기 이차전지셀(C)이 위치하는 안착부(111)를 감싸게 구성되고, 또한 상기 셀지지부재(110)에는 상기 밴팅유도부(112)가 형성되기 때문에, 상기 이차전지셀(C)의 폭발에 의해 발생한 화염 또는 가스 등은 상기 안착부(111) 내부보다 저압의 외부와 연통되는 상기 밴팅유도부(112)로 유도될 수 있는 것이다.
즉, 상기 셀지지부재(110)는 상기 이차전지셀(C)이 안착되는 안착부(111)가 형성되고, 또한 상기 밴팅유도부(112)가 형성됨에 의해서, 상기 이차전지셀(C)의 폭발로 상기 안착부(111) 내부의 압력이 외부보다 고압으로 형성시에 상기 밴팅유도부(112)로 고압 기체가 분출되면서 발생한 화염도 상기 밴팅유도부(112)로 유도할 수 있게 구성된 것이다.
상기 안착부(111)는 하나의 이차전지셀(C)이 안착되는 형태로 구성될 수도 있고, 복수의 이차전지셀(C)이 안착되게 구성될 수도 있다.
일례로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 셀지지부재(110)의 상하에 각각 안착부(111)가 형성되고, 각각의 안착부(111)에 한 쌍의 이차전지셀(C)이 서로 접하게 구비될 수 있다. 이러한 안착부(111)의 형태는 상기 셀지지부재(110)에 홀(hole) 형태로 형성되고, 복수의 이차전지셀(C)의 안착시에 이차전지셀(C)들이 서로 밀착되어 안착되므로, 상기 이차전지셀(C)의 수용 공간을 줄일 수 있게 된다.
여기서, 상기 밴팅유도부(112)는 홀 형태일 수도 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 화염 또는 가스 등을 유도할 수 있는 구성이라면 본 발명의 상기 밴팅유도부(112)일 수 있다.
더하여, 상기 밴팅유도부(112)의 크기를 한정하여, 상기 화염을 외부로 유도하면서도 발생한 화염을 질식소화시킬 수도 있는다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 밴팅유도부(112)는, 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a)에 형성되되, 상기 일측단부(110a) 면적(A1)의 적어도 10%보다 작은 면적의 단면적(A2)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 밴팅유도부(112)는 상기 일측단부(110a) 면적(A1)의 0.1%보다 크고, 10%보다 작은 면적의 단면적(A2)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 상기 밴팅유도부(112)의 단면적(A2) 크기를 상기 밴팅유도부(112)가 형성된 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a) 면적(A1)에 대한 비율을 한정한 것이다.
또한, 상기 밴팅유도부(112)의 단면적(A2) 크기를 절대적인 면적 값으로 한정할 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 밴팅유도부(112)는 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a)에 형성되되, 5 ~ 99 ㎟의 단면적(A2)을 형성할 수 있다.
더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 밴팅유도부(112)는 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a)에 형성되되, 25 ~ 75 ㎟의 단면적(A2)을 형성할 수 있다.
이러한 상기 밴팅유도부(112)의 단면적(A2) 크기 한정에 의하면, 화염을 상기 밴팅유도부(112)로 유도하면서도, 상기 밴팅유도부(112)로 외부의 공기가 유입되는 것을 차단하게 된다.
즉, 상기 안착부(111)가 외부보다 고압이므로, 상기 안착부(111) 내부의 기체가 외부로 분출되나, 상기 밴팅유도부(112)가 과도하게 크게 되면 일부 외부의 공기가 상기 안착부(111)로 유입될 수 있는데, 본 발명은 상기 밴팅유도부(112)의 크기를 한정함에 의해서 이러한 문제를 개선한 것이다.
이에 의해서, 상기 안착부(111) 내부의 산소가 고갈되면서, 상기 안착부(111) 내부의 화염이 소실되게 된다.
일례로 상기 밴팅유도부(112)는 단면적(A2)이 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a) 면적(A1)의 10%보다 작거나, 99 ㎟보다 작은 경우에 화염이 질식 소화될 수 있는 것이다.
더 바람직하게, 상기 밴팅유도부(112)는 단면적(A2)이 75 ㎟보다 작은 경우에 화염 소실의 효과를 높일 수 있다.
또한 상기 밴팅유도부(112)는 안착부(111)에서 발생한 화염 또는 가스 등은 외부로 배출할 수 있는 크기로 형성되어야 한다.
일례로 상기 밴팅유도부(112)는 단면적(A2)이 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a) 면적(A1)의 0.1%보다 크거나, 5 ㎟보다 큰 경우에 화염 또는 가스 등을 외부로 배출할 수 있다.
더 바람직하게, 상기 밴팅유도부(112)는 단면적(A2)이 25 ㎟보다 큰 경우에 화염 또는 가스 등을 외부로 배출하는 효과를 높일 수 있다.
이러한 상기 밴팅유도부(112)의 단면적(A2) 한정 내용은 아래의 표 1의 실험 결과를 통해서 확인할 수 있다.
밴팅유도부 단면적(㎟) 질식 소화 여부
비교예1 4 X
발명예1 25 O
발명예2 50 O
발명예3 75 O
비교예2 100 X
상기 비교예1은 상기 밴팅유도부(112)의 단면적(A2)이 너무 작아서 상기 안착부(111)에서 화염 또는 가스 등이 빠져나가지 않음으로써, 상기 안착부(111) 내부의 압력 상승으로 인하여, 상기 밴팅유도부(112) 이외의 부분이 터지면서 질식 소화가 유도되지 않은 경우이다.
상기 비교예2는 상기 밴팅유도부(112)의 단면적(A2)이 너무 커서 상기 안착부(111) 내부로 외부 산소가 유입됨에 따라, 질식 소화가 유도되지 않은 경우이다.
그리고, 상기 밴팅유도부(112)는 상기 안착부(111) 내부의 화염 방출 및 외부 공기의 유입 차단을 위해서 긴 슬롯홀 형태로 형성될 수 있다.
더하여, 상기 셀지지부재(110)는 상기 밴팅유도부(112)를 통하여 상기 안착부(111) 내부의 기체를 외부로 분출하면서 화염을 외부로 유도하되, 일부 상기 이차전지셀(C)에서 누출된 전해액 등이 배출될 수도 있다. 본 발명은 이러한 누출 전해액을 가이드하기 위한 액가이드탭(114)이 형성될 수도 있는데, 이는 도 3을 참조하여 후술한다.
그리고, 상기 셀지지부재(110)는 상기 밴팅유도부(112)가 평상시에는 폐쇄된 상태를 유지하도록 가림막부재(113)를 포함할 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
상기 케이스부재(120)는 상기 이차전지셀(C)이 위치하는 안착부(111)를 감싸게 구성될 수 있다. 이에 의해서 상기 이차전지셀(C)의 폭발 등에 의한 화염 발생시에, 상기 화염을 상기 밴팅유도부(112)로 유도할 수 있게 된다.
그리고, 상기 케이스부재(120)는 상기 안착부(111) 내부에서 화염 발생시에, 상기 화염에 대한 내화성이 확보될 수 있도록, 두께 및 재질을 한정할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.
또한 상기 케이스부재(120)는 상기 셀지지부재(110)의 상하에 끼워지게 배치될 수 있고, 상기 셀지지부재(110)에 밀착되게 결합되도록 단부의 형태를 한정할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 액가이드탭(114) 부분을 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 셀지지부재(110)는, 상기 밴팅유도부(112)가 형성된 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a)의 외측에 구비되되, 상기 밴팅유도부(112)의 하측에 위치되며, 상기 이차전지셀(C)의 폭발에 의한 전해액의 누출을 가이드하는 레일홈(114a)이 형성된 액가이드탭(114)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 액가이드탭(114)은 상기 이차전지셀(C)의 폭발시에 상기 이차전지셀(C)에서 누출된 전해액 등이 배출되는 것을 가이드하게 구성된다.
이를 위해서, 상기 액가이드탭(114)은 상기 밴팅유도부(112)를 통하여 상기 안착부(111) 내부의 기체를 외부로 분출하면서 배출되는 전해액을 가이드하도록, 상기 밴팅유도부(112)의 하측에 위치할 수 있다.
그리고, 상기 액가이드탭(114)에는 상기 전해액의 가이드하기 위한 레일홈(114a)이 형성된다. 상기 레일홈(114a)은 상기 밴팅유도부(112)에서 외측으로 연장 형성된 상기 액가이드탭(114)의 길이 방향으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 가림막부재(113)를 포함하는 상태 및 가림막부재(113)가 제거된 상태를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 셀지지부재(110)는, 상기 밴팅유도부(112)가 형성된 상기 셀지지부재(110)의 일측단부(110a)의 외측에 부착되어, 상기 밴팅유도부(112)를 막으며, 상기 이차전지셀(C)의 폭발에 의한 상기 안착부(111) 내부의 압력 상승시에 이탈되면서 상기 밴팅유도부(112)를 개방시키는 가림막부재(113)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 셀지지부재(110)는 상기 밴팅유도부(112)가 평상시에는 폐쇄된 상태를 유지하도록 가림막부재(113)를 포함할 수 있는 것이다.
상기 가림막부재(113)가 상기 밴팅유도부(112)를 밀폐시킴에 의해서 상기 안착부(111) 내부의 화염 발생 초기에 산소의 소진에 의한 자연 소화가 유도될 수도 있다.
그리고, 상기 가림막부재(113)는 상기 안착부(111) 내부의 고압 환경을 해소하기 위해서, 상기 밴팅유도부(112)를 개방시키게 이탈될 수도 있다. 이에 의하면 상기 안착부(111) 내부에 복수의 이차전지셀(C)이 구비되는 경우에, 어느 하나의 이차전지셀(C)의 폭발에 의해서 압력이 고압으로 형성되어 다른 하나의 이차전지셀(C)이 고압으로 폭발되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)을 도시한 정단면도이고, 도 6은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 케이스부재(120)가 분리된 상태를 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 케이스부재(120)는, 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 단일 금속 소재 또는 합금 소재로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 케이스부재(120)의 소재는 상기 철 또는 알루미늄에 한정되지 않고, 800℃에서 형태를 유지하는 금속 소재 또는 복수의 금속들을 혼합한 합금소재인 경우라면 본 발명의 상기 케이스부재(120)의 소재가 될 수 있는 것이다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 케이스부재(120)는, 두께가 0.45 ~ 2 mm인 철(Fe)로 형성되거나, 두께가 적어도 0.8 ~ 3 mm인 알루미늄(Al)으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같은 상기 케이스부재(120)는 금속 소재로 형성되어, 상기 이차전지셀(C)의 화염 전파를 방지할 수 있게 된다.
구체적으로 상기 케이스부재(120)의 소재 및 두께를 한정한 것은 상기 이차전지셀(C)의 화염 발생에 의한 저항이 가능하면서도 소재의 사용을 절감하는 소재 및 두께이기 때문이다.
재질 알루미늄 철
두께(mm) 0.5 1.0 0.65 1.0
케이스부재 파손 여부 O X X X
발화 이차전지셀 최대 온도(℃) 1360 760 1360 1360
주변 이차전지셀 최대 온도(℃) 790 120 160 160
화재 전이 여부 O X X X
이는 상기 표 2에서 확인할 수 있다. 즉, 상기 케이스부재(120)를 철로 형성하되 두께를 0.65mm로 형성하더라도 케이스부재(120)의 파손이 없었고, 이에 의해서 두께 0.45mm의 철로 형성된 케이스부재(120)의 경우에도 파손의 가능성이 적음을 알 수 있다.
그리고, 상기 케이스부재(120)를 알루미늄으로 형성하되 두께를 적어도 1.0mm로 형성하더라도 케이스부재(120)의 파손이 없었고, 이에 의해서 두께 0.8mm의 알루미늄으로 형성된 케이스부재(120)의 경우에도 파손의 가능성이 적음을 알 수 있다.
즉, 전술한 케이스부재(120)의 재질 및 두께 범위 한정에 의해서 케이스부재(120)의 파손을 방지하여 화재 전이가 없는 점을 알 수 있는 것이다.
이와 같이 상기 케이스부재(120)가 철 또는 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성됨에 의해서, 상기 케이스부재(120)는 상기 이차전지셀(C)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 냉각 작용도 수행할 수 있게 된다.
또한 상기 케이스부재(120)는 소재의 사용을 절감하기 위해서 소재 및 두께를 한정할 수 있다.
즉, 상기 케이스부재(120)를 철로 형성하되 두께를 2mm로 형성하거나, 알루미늄으로 형성하되 두께를 3mm로 형성하여 소재 절감을 하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 케이스부재(120)는, 일단부는 막힌 형태이고, 타단부는 개방된 형태로 형성되어, 상기 이차전지셀(C)이 수용된 상기 셀지지부재(110)의 상부와 하부에 각각 끼워져서 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이를 위해서, 상기 케이스부재(120)의 형태는 일단부는 막힌 형태이고, 타단부는 개방된 형태의 일례로 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수도 있다.
즉, 상기 셀지지부재(110)는 상단부와 하단부에 각각 이차전지셀(C)이 수용될 수 있으며, 상기 셀지지부재(110)의 상단부와 하단부에 각각 "ㄷ"자 형상의 케이스부재(120)가 결합되어 상기 이차전지셀(C)을 감싸게 구성될 수 있다.
이에 의해서, 상기 케이스부재(120)는 상기 셀지지부재(110)에 안착된 상기 이차전지셀(C)을 감싸게 되고, 이에 따라 상기 이차전지셀(C)에서 발생한 화염을 상기 밴팅유도부(112)로 유도할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 상기 케이스부재(120)는, 상기 셀지지부재(110)에 밀착되도록, 타단부인 결합단부(120a)가 상기 셀지지부재(110)에 형성된 결합홈(115)에 삽입되게 절곡되되, 복수번 절곡되어 노치(notch) 형상을 포함하게 형성될 수 있다.
이는 상기 케이스부재(120)가 상기 셀지지부재(110)에 밀착되게 결합하기 위한 것이다. 즉, 상기 케이스부재(120)의 결합단부(120a)의 형태를 한정한 것은 상기 안착부(111) 내부를 상기 밴팅유도부(112)를 제외하고 밀폐 영역으로 형성하여, 상기 안착부(111) 내부에서 발생한 화염을 상기 밴팅유도부(112)로 유도하기 위함이다.
이와 같이, 상기 케이스부재(120)의 일단부는 막힌 형태로 형성되고, 타단부인 결합단부(120a)는 개방된 형태로 형성되어 상기 셀지지부재(110)에 끼워지게 구성되는데, 이때 상기 결합단부(120a)의 형태를 한정하여 상기 밴팅유도부(112)를 제외한 상기 안착부(111) 내부를 밀폐하게 구성할 수 있는 것이다.
즉, 상기 결합단부(120a)는 상기 셀지지부재(110)에 상기 셀지지부재(110)의 두께 방향으로 형성된 결합홈(115) 방향으로 1차 밴딩되고, 또한 상기 결합홈(115)에 밀착을 위해서 노치 형태로 2차 밴딩된 형태로 구성될 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100) 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 배터리 서브 패킹 유닛(100) 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
상기 도면을 참조하면, 복수의 이차전지셀(C), 복수의 상기 이차전지셀(C)을 수용하는 셀지지부재(110)와 상기 이차전지셀(C)을 감싸게 구비되는 케이스부재(120)를 포함하는 배터리 서브 패킹 유닛(100) 및 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)이 설치되는 바디프레임부재(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 셀지지부재(110)는, 복수의 상기 이차전지셀(C)을 수용하는 안착부(111)가 형성되며, 상기 안착부(111)와 외부를 연통시키는 밴팅유도부(112)가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 배터리 모듈은 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)을 포함함에 의해서, 어느 하나의 이차전지셀(C)의 폭발에 의한 화염을 상기 밴팅유도부(112)로 유도하여 추가적인 폭발을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈은 배터리 서브 패킹 유닛(100) 사이의 화염 전파를 방지하기 위해서 베리어부재(300)를 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 9 내지 도 14를 참조하여 후술한다.
그리고, 여기서 상기 바디프레임부재(200)는 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)이 수용되는 박스 형태일 수도 있고, 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)이 서로 묶여지게 연계되는 바(bar) 형태의 연결부재(210)를 포함하는 형태일 수도 있다.
그리고, 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)이 상기 연결부재(210)로 연결되는 구성인 경우에는, 상기 연결부재(210)에 의해서 연결된 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)의 측부를 감싸는 측벽커버부재(220) 등이 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 이차전지셀(C)은 전극조립체 및 상기 전극조립체를 감싸는 셀바디부재를 포함할 수 있다.
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.
그리고, 상기 셀바디부재는 상기 전극조립체를 보호하며, 상기 전해액을 수용하는 구성으로, 일례로, 상기 셀바디부재는 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.
특히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100)은, 수용되는 상기 이차전지셀(C)이 파우치형 이차전지셀(C) 또는 리튬이온 이차전지셀(C)인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재(300) 부분을 도시한 평면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은 서로 이웃하는 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100) 사이에 위치되어, 화염의 전이 또는 열전달을 방지하는 베리어부재(300)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 베리어부재(300)는 각각 서로 다른 배터리 서브 패킹 유닛(100)에 구비되는 이차전지셀(C) 사이의 화염 전파 방지 또는 열전달을 방지하도록, 서로 이웃하는 배터리 서브 패킹 유닛(100) 사이에 구비될 수 있는 것이다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 베리어부재(300)는, 이격된 갭(G)이 적어도 7mm인 서로 이웃하는 복수의 상기 케이스부재(120) 사이에 위치될 수 있다.
이는 두께를 7mm 및 그 이상으로 형성하는 경우에 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100) 내부의 이차전지셀(C)에서 화염 발생시에 이웃하는 다른 배터리 서브 패킹 유닛(100)으로의 화재 전이를 방지하고, 또한 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100) 내부의 이차전지셀(C)에서 발생한 열이 이웃하는 다른 배터리 서브 패킹 유닛(100)으로 복사 또는 전도에 의해서 전달되는 것을 저감할 수 있기 때문이다. 이는 아래의 표 3에서 확인할 수 있다.
재질 두께
(mm)		 형태 발화 이차전지셀
온도(℃)		 주변 이차전지셀
온도(℃)		 화재전이
여부
비교예3 PPS 6 2mm 판재 3개 100 48.8 O
비교예4 PPS 6 2mm 판재 3개 130 59.4 O
비교예5 PPS 6 2mm 판재 3개 160 77.7 O
비교예6 BMC 5 5mm 판재 1개 100 48.8 O
비교예7 BMC 5 5mm 판재 1개 130 66.5 O
비교예8 BMC 5 5mm 판재 1개 160 80.9 O
발명예4 PPS 12 3mm 판재 4개 100 27.4 X
발명예5 PPS 12 3mm 판재 4개 130 40.4 X
발명예6 PPS 12 3mm 판재 4개 160 50.8 X
발명예7 BMC 7 4mm 판재 1개 및 일면에 1.5mm 지지돌출부, 타면에 4mm 지지돌출부 100 32.8 X
발명예8 BMC 7 4mm 판재 1개 및 일면에 1.5mm 지지돌출부, 타면에 4mm 지지돌출부 130 43.9 X
발명예9 석고 7 7mm 판재 1개 100 39.3 X
발명예10 석고 7 7mm 판재 1개 130 55.5 X
여기서, PPS(Polyphenylene Sulfide)는 폴리페닐렌 설파이드 소재를 약어로 기재한 것이고, BMC(Bulk Molding Compound)는 벌크 몰딩 컴파운드 소재를 약어로 기재한 것이다. 그리고, 상기 BMC는 일례로 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 열경화성 폴리머를 포함하는 소재일 수 있다.
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 베리어부재(300)가 PPS 소재의 경우에는 두께 6mm인 경우에 화재가 전이되나, 12mm인 경우에는 화재가 전이되지 않는 것을 확인하였다. 그리고, 상기 베리어부재(300)가 BMC 소재의 경우에는 두게 5mm인 경우에는 화재가 전이되나, 7mm인 경우에는 화재가 전이되지 않는 것을 확인하였다. 또한 상기 베리어부재(300)가 석고의 경우에는 두께 7mm인 경우에 화재가 전이되지 않는 점을 확인하였다.
이와 같이, 상기 베리어부재(300)는 적어도 두께가 7mm를 형성하게 되면 화재 전이 방지 효과가 있는 것을 알 수 있다.
다만 상기 베리어부재(300)는 서로 이웃하는 배터리 서브 패킹 유닛(100) 사이의 공간에 배치되는 것이므로, 상기 베리어부재(300)의 두께가 적어도 7mm인 것은 상기 베리어부재(300)가 배치되는 서로 이웃하는 상기 배터리 서브 패킹 유닛(100) 사이의 간격(G)에 대응될 수 있다.
즉, 이격된 갭(G)이 적어도 7mm인 서로 이웃하는 케이스부재(120) 사이에 상기 베리어부재(300)가 위치하면 화재 전이 방지의 효과가 있는 점을 확인할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 베리어부재(300)는 서로 이웃하는 케이스부재(120) 사이의 공간을 모두 차지하게 구성될 수도 있으나, 상기 케이스부재(120)와 접촉에 의한 전도 효과를 감소시키기 위해서, 지지돌출부(320)를 포함하게 구성될 수 있다. 또한 서로 이웃하는 케이스부재(120) 사이의 복사 열전달을 저감시키기 위해서 서로 이웃하는 케이스부재(120)의 대면하는 외측면에 대응되는 쉴딩면부(310)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 베리어부재(300)는, 외측면이 서로 대면하되 서로 이웃하는 상기 케이스부재(120) 사이에 위치되는 쉴딩면부(310) 및 상기 쉴딩면부(310)에 구비되며, 상기 케이스부재(120)의 외측면 방향으로 돌출되게 형성된 지지돌출부(320)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 쉴딩면부(310)가 상기 케이스부재(120)에서 발생하는 복사 열의 전달을 차단하기 위해서 상기 케이스부재(120)의 외측면에 대응되는 영역으로 확장된 형상으로 구비될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 케이스부재(120)의 외측면의 일부에 대면하는 형상으로 구비될 수도 있다.
또한 상기 쉴딩면부(310)는 벨로즈(bellows) 형태로 형성되어, 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 발생한 폭발에 의한 고압의 에너지를 탄성적으로 흡수하여 이웃하는 타측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에 미치는 영향을 저감시키게 구성될 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 14를 참조하여 후술한다.
그리고, 상기 지지돌출부(320)는 상기 케이스부재(120) 내부에 배치되는 상기 이차전지셀(C)이 스웰링(swelling)되면서 상기 케이스부재(120)가 상기 쉴딩면부(310)에 접촉되는 문제를 방지하기 위해서 구성되었다. 즉, 상기 이차전지셀(C)이 스웰링되면 상기 케이스부재(120)도 상기 쉴딩면부(310) 방향으로 밀리게 되는데, 이때 상기 지지돌출부(320)가 구비됨에 의해서, 상기 케이스부재(120)가 상기 쉴딩면부(310)에 접촉되는 문제를 방지하게 되는 것이다.
이에 따라 상기 케이스부재(120)와 상기 쉴딩면부(310)가 접촉면적을 넓히면서 열전도가 증가하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
또한 상기 지지돌출부(320)는 서로 이웃하는 케이스부재(120) 사이에 배치될 때, 상기 케이스부재(120)와 접촉하게 구비될 수도 있고, 약간 떨어지게 배치될 수도 있다.
이때 상기 지지돌출부(320)가 상기 케이스부재(120)에 접촉하게 배치되는 경우에는, 상기 케이스부재(120)를 상기 셀지지부재(110) 방향으로 눌러주는 역할도 하게 된다. 즉, 상기 지지돌출부(320)는 상기 케이스부재(120)가 상기 셀지지부재(110)에 밀착되게 눌러주는 역할도 할 수 있는 것이다.
이를 위해서, 상기 지지돌출부(320)는 상기 케이스부재(120)와 점 접촉되는 형상 또는 선 접촉되는 형상으로 구비될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 10 내지 도 13을 참조하여 후술한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 베리어부재(300)는, 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 열경화성 폴리머 소재, 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide) 소재 또는 석고를 포함하는 소재로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같은 상기 베리어부재(300)의 소재는 내화성을 확보하여 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 발생한 화염이 타측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에 직접 접촉하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 상기 베리어부재(300)의 소재는 복사 열전달 내지 전도 열전달을 방지함으로서, 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 발생한 열이 타측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)으로 전달되는 비율을 감소시킬 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재(300)의 실시예를 도시한 평단면도이고, 도 11은 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재(300)가 점 접촉하는 실시예를 도시한 평면도이며, 도 12는 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재(300)가 선 접촉하는 실시예를 도시한 평면도이다. 또한, 도 13은 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재(300)를 도시한 사시도이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 지지돌출부(320)는, 상기 케이스부재(120)의 외측면과 점 접촉되는 반구 형태 또는 각형뿔 형태로 상기 쉴딩면부(310)에 돌출되게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 지지돌출부(320)는, 상기 케이스부재(120)의 외측면과 선 접촉되는 반원 기둥 형태 또는 각형 기둥 형태로 상기 쉴딩면부(310)에 돌출되게 형성될 수 있다.
즉, 상기 지지돌출부(320)는 상기 케이스부재(120)와 점 접촉되는 형상 또는 선 접촉되는 형상으로 구비될 수 있다.
이와 같이 상기 지지돌출부(320)의 형태를 한정한 것은 상기 지지돌출부(320)가 상기 케이스부재(120)와 접촉되어 열전도되는 비율을 감소시키기 위한 것이다.
다시 말해, 상기 지지돌출부(320)가 상기 케이스부재(120)와 면접촉되지 않게 구성하여, 접촉 면적을 줄이게 형태를 한정한 것이다.
일례로, 도 11의 (a)에 제시된 바와 같이 상기 지지돌출부(320)는 점 접촉하는 반구 형태일 수 있고, 도 11의 (b)에 제시된 바와 같이 상기 지지돌출부(320)는 점 접촉하는 각형뿔 형태일 수 있다.
또한, 도 12의 (a)에 제시된 바와 같이 상기 지지돌출부(320)는 선 접촉하는 반원 기둥 형태일 수 있고, 도 12의 (b)에 제시된 바와 같이 상기 지지돌출부(320)는 선 접촉하는 각형 기둥 형태일 수 있다.
그리고, 도 10의 (a)는 상기 지지돌출부(320)가 점 접촉하는 반구 형태 또는 상기 지지돌출부(320)가 선 접촉하는 반원 기둥 형태의 단면도이고, 도 10의 (b)는 상기 지지돌출부(320)가 점 접촉하는 각형뿔 형태 또는 상기 지지돌출부(320)가 선 접촉하는 각형 기둥 형태의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 배터리 모듈에서 베리어부재(300)의 쉴딩면부(310)가 벨로즈 형태인 실시예를 도시한 평면도이다. 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 쉴딩면부(310)는, 적어도 일부가 벨로즈(bellows) 형태로 형성될 수 있다.
즉, 상기 쉴딩면부(310)는 벨로즈(bellows) 형태로 형성되어, 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 발생한 폭발에 의한 고압의 에너지를 탄성적으로 흡수하여 이웃하는 타측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에 미치는 영향을 저감시키게 구성될 수 있는 것이다.
다시 말해, 고압의 기체가 상기 쉴딩면부(310)를 가압하면, 벨로즈 형태의 상기 쉴딩면부(310)가 평평한 형태로 탄성적으로 형상 변형되면서 고압의 운동에너지를 변형에너지로 흡수하게 되는 것이다. 이에 의해서, 일측의 배터리 서브 패킹 유닛(100)에서 발생한 폭발 에너지가 이웃하는 다른 배터리 서브 패킹 유닛(100)에 미치는 영향을 저감시킬 수 있게 된다.
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.
100: 배터리 서브 패킹 유닛 110: 셀지지부재
111: 안착부 112: 밴팅유도부
113: 가림막부재 114: 액가이드탭
115: 결합홈 120: 케이스부재
200: 바디프레임부재 210: 연결부재
220: 측벽커버부재 300: 베리어부재
310: 쉴딩면부 320: 지지돌출부

Claims (19)

  1. 복수의 이차전지셀;
    복수의 상기 이차전지셀을 수용하는 안착부가 형성되며, 상기 안착부와 외부를 연통시키는 밴팅유도부가 형성된 셀지지부재; 및
    상기 안착부에 수용된 이차전지셀을 감싸게 구비되어, 상기 이차전지셀 주변을 밀폐시키는 케이스부재;
    를 포함하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밴팅유도부는, 상기 셀지지부재의 일측단부에 형성되되, 상기 일측단부 면적의 0.1%보다 크고, 10%보다 작은 면적의 단면적을 형성하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밴팅유도부는, 상기 셀지지부재의 일측단부에 형성되되, 5 ~ 99 ㎟의 단면적을 형성하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밴팅유도부는, 상기 셀지지부재의 일측단부에 형성되되, 25 ~ 75 ㎟의 단면적을 형성하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셀지지부재는,
    상기 밴팅유도부가 형성된 상기 셀지지부재의 일측단부의 외측에 부착되어, 상기 밴팅유도부를 막으며, 상기 이차전지셀의 폭발에 의한 상기 안착부 내부의 압력 상승시에 이탈되면서 상기 밴팅유도부를 개방시키는 가림막부재;
    를 포함하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셀지지부재는,
    상기 밴팅유도부가 형성된 상기 셀지지부재의 일측단부의 외측에 구비되되, 상기 밴팅유도부의 하측에 위치되며, 상기 이차전지셀의 폭발에 의한 전해액의 누출을 가이드하는 레일홈이 형성된 액가이드탭;
    을 포함하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 케이스부재는, 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 단일 금속 소재 또는 합금 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 케이스부재는, 두께가 0.45 ~ 2 mm인 철(Fe)로 형성되거나, 두께가0.8 ~ 3 mm인 알루미늄(Al)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 케이스부재는, 일단부는 막힌 형태이고, 타단부는 개방된 형태로 형성되어, 상기 이차전지셀이 수용된 상기 셀지지부재의 상부와 하부에 각각 끼워져서 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 서브 패킹 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 케이스부재는, 상기 셀지지부재에 밀착되도록, 타단부인 결합단부가 상기 셀지지부재에 형성된 결합홈에 삽입되게 절곡되되, 복수번 절곡되어 노치(notch) 형상을 포함하게 형성되는 배터리 서브 패킹 유닛.
  11. 복수의 이차전지셀;
    복수의 상기 이차전지셀을 수용하는 셀지지부재와 상기 이차전지셀을 감싸게 구비되는 케이스부재를 포함하는 배터리 서브 패킹 유닛; 및
    복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛이 설치되는 바디프레임부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 서브 패킹 유닛은, 수용되는 상기 이차전지셀이 파우치형 이차전지셀 또는 리튬이온 이차전지셀인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    서로 이웃하는 복수의 상기 배터리 서브 패킹 유닛 사이에 위치되어, 화염의 전이 또는 열 전달을 방지하는 베리어부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 베리어부재는, 이격된 갭이 적어도 7mm인 서로 이웃하는 복수의 상기 케이스부재 사이에 위치되는 배터리 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 베리어부재는,
    외측면이 서로 대면하되 서로 이웃하는 상기 케이스부재 사이에 위치되는 쉴딩면부; 및
    상기 쉴딩면부에 구비되며, 상기 케이스부재의 외측면 방향으로 돌출되게 형성된 지지돌출부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 지지돌출부는, 상기 케이스부재의 외측면과 점 접촉되는 반구 형태 또는 각형뿔 형태로 상기 쉴딩면부에 돌출되게 형성된 배터리 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 지지돌출부는, 상기 케이스부재의 외측면과 선 접촉되는 반원 기둥 형태 또는 각형 기둥 형태로 상기 쉴딩면부에 돌출되게 형성된 배터리 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 쉴딩면부는, 적어도 일부가 벨로즈(bellows) 형태로 형성된 배터리 모듈.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 베리어부재는, 적어도 800℃까지 형태를 유지하는 열경화성 폴리머 소재, 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide) 소재 또는 석고를 포함하는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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