KR20210112645A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20210112645A
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이서로
주승훈
손솔산
정하철
최양규
최하늘
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀 및 복수의 상기 이차전지셀이 수용되는 내부 공간을 형성하며, 화염 경로를 연장시키는 판부재가 구비된 하우징유닛을 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기자동차 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.
또한 상기 이차전지셀 복수 개를 장착하여 배터리 모듈로 전기자동차, 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System) 등에 설치되기도 한다.
그런데 이러한 전극조립체는 충전 및 방전의 과정을 거치면서 발열이 발생하게 되는데, 이러한 발열에 의한 온도 상승은 이차전지셀의 성능을 저하시키게 된다.
또한, 이러한 이차전지셀의 온도 상승과 같은 배터리 모듈의 내부적인 요인으로 어느 하나의 이차전지셀이 폭발하거나, 외부적인 충격에 의해서 어느 하나의 이차전지셀이 폭발하고, 연쇄적으로 배터리 모듈 내의 이차전지셀들에서의 폭발이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
더욱이, 이러한 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의한 열 전파(Thermal Propagation), 화염 또는 고온, 고압의 가스 등이 주변의 다른 배터리 모듈에 작용하여 연쇄적인 배터리 모듈의 폭발로 이어지는 더 큰 문제로 이어질 수 있다.
따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위해서, 배터리 모듈에 대한 연구가 필요하게 되었다.
KR 10-2017-0014309 A　(2017.02.08)
본 발명은 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의해서 주변의 다른 배터리 모듈이 연쇄적으로 폭발하는 문제를 개선한 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의해 발생한 화염을 소산시키는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀 및 복수의 상기 이차전지셀이 수용되는 내부 공간을 형성하며, 화염 경로를 연장시키는 판부재가 구비된 하우징유닛을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 판부재는, 일측에 배치되는 제1판부, 상기 제1판부와 일정 간격 이격되게 배치되어, 상기 제1판부와의 사이에 중공부를 형성하는 제2판부 및 상기 중공부에 구비되며, 화염 경로를 형성하는 코어부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 코어부는, 속이 빈 다각형 기둥 형태의 단위기둥부가 반복되는 패턴으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 단위기둥부는, 적어도 두 개의 기둥면에 연통부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 단위기둥부는, 상기 제1판부에 인접하게 형성된 제1연통부와 상기 제2판부에 인접하게 형성된 제2연통부에 의해서 화염의 경로를 지그재그 형태로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 제2판부는, 상기 이차전지셀이 수용되는 내부 공간과 상기 중공부를 연통시키는 진입부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 판부재는, 상기 제2판부에 연계되며, 상기 진입부를 개폐하는 개폐판부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 개폐판부는, 어느 하나의 상기 이차전지셀의 폭발에 의해 발생한 열 또는 압력에 의해서 파손되게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 개폐판부는, 어느 하나의 상기 이차전지셀의 폭발에 의해 발생한 압력에 의해서 상기 중공부 방향으로 회전되어 상기 진입부를 개방하도록, 상기 제2판부에 일단부가 힌지 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 판부재는, 상기 중공부에 수용되며, 소화(extinguishment) 기능, 흡열 기능, 내화 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 소재로 형성된 수용부재를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 제1판부는, 상기 중공부로 진입한 화염 또는 가스를 상기 중공부 외측으로 배출시키는 배출부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 하우징유닛은, 복수의 상기 이차전지셀이 안착되는 바닥부재, 상기 바닥부재의 모서리에 구비되는 측벽부재 및 상기 측벽부재의 상단에 구비되는 커버부재를 포함하며, 상기 판부재는, 상기 바닥부재, 상기 측벽부재 및 상기 커버부재 중 적어도 하나에 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 하우징유닛은, 상기 내부 공간을 분할하도록, 상기 내부 공간에 배치되는 격벽부재를 포함하며, 상기 판부재는, 상기 격벽부재에 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 배터리 모듈은 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의해서 주변의 다른 배터리 모듈이 연쇄적으로 폭발하는 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다.
즉, 본 발명의 배터리 모듈은 어느 하나의 배터리 모듈의 열 폭주(Thermal Runaway) 상황에서 다른 배터리 모듈로의 열 전파(Thermal Propagation)를 방지할 수 있는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 모듈은 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의해 발생한 화염을 소산시킬 수 있는 이점이 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 모듈은 충격, 진동 등의 환경에서 구조 강성을 확보하고 경량화가 가능한 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 모듈을 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛에 구비된 판부재의 제1판부를 일부 투명하게 표시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛의 바닥부재와 측벽부재에 구비된 판부재의 제1판부를 일부 투명하게 표시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛의 커버부재에 구비된 판부재의 제1판부를 일부 투명하게 표시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 모듈에서 코어부의 단위기둥부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 배터리 모듈의 측벽부재에 구비된 판부재를 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 배터리 모듈에서 판부재의 개폐판부가 이차전지셀의 폭발에 의해 발생한 열 또는 압력에 의해서 파손되게 구비된 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 배터리 모듈에서 판부재의 개폐판부가 이차전지셀의 폭발에 의해 발생한 압력에 의해서 회전되게 구비된 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 배터리 모듈에서 판부재에 수용부재가 구비된 실시예를 도시한 정단면도이다.
도 10은 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛에 격벽부재가 구비된 실시예를 도시한 사시도이다.
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 모듈에 관한 것으로, 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의해서 주변의 다른 배터리 모듈이 연쇄적으로 폭발하는 문제를 개선할 수 있다. 즉, 어느 하나의 배터리 모듈의 열 폭주(Thermal Runaway) 상황에서 다른 배터리 모듈로의 열 전파(Thermal Propagation)를 방지할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 모듈은 어느 하나의 배터리 모듈의 폭발에 의해 발생한 화염을 소산시킬 수 있고, 충격, 진동 등의 환경에서 구조 강성을 확보하고 경량화될 수 있다.
구체적으로 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛(200)에 구비된 판부재(210)의 제1판부(211)를 일부 투명하게 표시한 사시도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛(200)의 바닥부재(200a)와 측벽부재(200b)에 구비된 판부재(210)의 제1판부(211)를 일부 투명하게 표시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛(200)의 커버부재(200c)에 구비된 판부재(210)의 제1판부(211)를 일부 투명하게 표시한 사시도이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀(100) 및 복수의 상기 이차전지셀(100)이 수용되는 내부 공간(R)을 형성하며, 화염 경로(F)를 연장시키는 판부재(210)가 구비된 하우징유닛(200)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 내부 공간(R)에 배치된 상기 이차전지셀(100)에서 발생한 화염의 경로를 연장하게 구비됨에 의해서, 화염이 소산되게 구성될 수 있다.
즉, 본 발명의 배터리 모듈에서 화염이 외부로 배출되기 전에 소산됨에 의해서, 이웃하는 다른 배터리 모듈로 화염이 전파되어 연쇄적인 폭발이 발생하는 문제를 방지할 수 있게 되는 것이다.
화염이 소산되는 것은, 경로의 연장에 의한 화염의 온도 저하 및 산소 고갈 등에 의한 화염 유지의 조건이 결여됨에 의한 것이다.
여기서, 상기 이차전지셀(100)은 상기 하우징유닛(200)의 내부 공간(R)에 복수 개가 수용될 수 있다.
그리고, 상기 이차전지셀(100)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.
다만, 이러한 파우치형 이차전지셀(100), 캔형 이차전지셀(100)은 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(100)의 일례일 뿐이고, 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(100)이 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징부재는, 복수의 상기 이차전지셀(100)이 수용되는 배터리 모듈의 바디 역할을 하게 된다.
즉, 상기 하우징부재는 복수의 이차전지가 설치되는 구성으로 상기 이차전지를 보호하면서도 상기 이차전지가 발생한 전기 에너지를 외부로 전달하거나, 외부에서 전기 에너지를 상기 이차전지로 전달하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 하우징부재는 상기 복수의 이차전지셀(100)을 수용하는 내부 공간(R)을 형성하는 바닥부재(200a), 측벽부재(200b), 커버부재(200c) 등을 포함할 수 있다. 이러한 바닥부재(200a), 측벽부재(200b), 커버부재(200c) 등에는 화염 경로(F)를 연장시키는 판부재(210)가 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 하우징부재의 내부 공간(R)에 수용된 상기 이차전지셀(100)에서 발생한 폭발에 의한 화염이 상기 바닥부재(200a), 측벽부재(200b), 커버부재(200c) 등을 통하여 외부로 배출되는 비율을 저감시킬 수 있다. 화염이 상기 하우징부재 외부로 배출되는 비율이 저감됨에 의해서, 이웃하는 다른 배터리 모듈로 화염이 전파되어 연쇄적인 폭발이 발생하는 문제를 개선하게 된다.
이를 위해서 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 판부재(210)는, 일측에 배치되는 제1판부(211), 상기 제1판부(211)와 일정 간격 이격되게 배치되어, 상기 제1판부(211)와의 사이에 중공부(H)를 형성하는 제2판부(212) 및 상기 중공부(H)에 구비되며, 화염 경로(F)를 형성하는 코어부(213)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 바닥부재(200a), 측벽부재(200b), 커버부재(200c)는 판부재(210) 자체로 형성될 수 있고, 이러한 판부재(210)는 상기 제1판부(211), 제2판부(212), 코어부(213)로 구성될 수 있는 것이다.
일례로, 상기 측벽부재(200b)가 상기 판부재(210)로 형성되는 경우에, 상기 제1판부(211)는 외부에 노출되게 일측에 배치되고, 상기 제2판부(212)는 상기 제1판부(211)보다 상기 이차전지셀(100)에 인접한 내측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2판부(212)의 양단부의 적어도 일부는 상기 제1판부(211)와 결합되며, 중앙부는 상기 제1판부(211)와 일정 간격 이격되게 배치되고, 상기 제1판부(211)보다 상기 이차전지셀(100)에 인접하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 코어부(213)는 상기 제1판부(211)와 상기 제2판부(212)가 일정 간격 이격되게 배치되어 형성되는 중공부(H)에 배치될 수 있다. 또한 상기 코어부(213)는 상기 중공부(H)로 진입되는 화염의 경로를 연장하는 구조로 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 코어부(213)는, 속이 빈 다각형 기둥 형태의 단위기둥부(213a)가 반복되는 패턴으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 상기 코어부(213)는 복수의 상기 단위기둥부(213a)로 형성되고, 화염은 상기 단위기둥부(213a)를 통과하면서 이동되기 때문에, 화염 경로(F)를 증가시키게 구성될 수 있다.
일례로, 상기 단위기둥부(213a)에 연통부(213b)를 형성함에 의해서, 상기 화염의 경로를 연장하게 구성할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.
그리고, 상기 제2판부(212)에는 상기 중공부(H)로 화염이 진입될 수 있는 진입부(212a)가 형성될 수 있고, 상기 제1판부(211)에는 상기 중공부(H)로 진입한 화염, 가스 등을 배출할 수 있는 배출부(211a)가 형성될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.
또한 상기 코어부(213)는 상기 제1판부(211) 및 상기 제2판부(212) 사이의 중공부(H)에 배치됨에 의해서, 상기 제1판부(211) 및 제2판부(212)를 지지하는 역할도 하게 된다. 이에 따라 상기 판부재(210)는 충격, 진동 등의 환경에서 구조 강성을 확보하고 경량화가 가능하게 된다.
상기 하우징부재는 화염 경로(F)를 연장시키는 판부재(210)가 구비되되, 상기 복수의 이차전지셀(100)을 수용하는 내부 공간(R)을 형성하는 바닥부재(200a), 측벽부재(200b), 커버부재(200c)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 하우징유닛(200)은, 복수의 상기 이차전지셀(100)이 안착되는 바닥부재(200a), 상기 바닥부재(200a)의 모서리에 구비되는 측벽부재(200b) 및 상기 측벽부재(200b)의 상단에 구비되는 커버부재(200c)를 포함하며, 상기 판부재(210)는, 상기 바닥부재(200a), 상기 측벽부재(200b) 및 상기 커버부재(200c) 중 적어도 하나에 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 바닥부재(200a)는 상기 복수의 이차전지셀(100)이 안착되며, 이렇게 안착된 상기 복수의 이차전지셀(100)을 지지하는 역할을 하게 된다.
여기서, 상기 바닥부재(200a)는 상기 이차전지셀(100)에서 발생한 열을 외부의 히트싱크로 전달하여 냉각시키게 구성될 수 있다.
또한, 상기 하우징부재의 측부를 형성하는 측벽부재(200b)도 상기 이차전지셀(100)에서 발생한 열을 외부로 배출할 수도 있다.
상기 하우징부재는 상기 측벽부재(200b)의 상단에 구비되는 커버부재(200c)를 포함하여 상기 이차전지의 상단부를 보호하게 구성될 수 있다. 또한 상기 하우징부재는 상기 측벽부재(200b)와 이웃한 전방부재, 후방부재를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 복수의 이차전지셀(100)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다.
그밖에 상기 하우징부재에는 상기 이차전지를 외부와 전기적으로 연결하는 버스바부재 등의 부가 구성이 구비될 수도 있다.
또한, 상기 측벽부재(200b)의 내측면에는 압축부재가 구비되어 상기 이차전지셀(100)을 더욱 견고하게 보호할 수도 있다.
그리고, 상기 바닥부재(200a), 측벽부재(200b), 커버부재(200c) 중 적어도 하나는 화염 경로(F)를 연장시키는 판부재(210)가 구비됨에 의해서, 화염의 소산을 유도할 수 있다. 이에 따라 어느 하나의 배터리 모듈에서 발생한 화염이 이웃하는 다른 배터리 모듈로 전달되어 연쇄적인 폭발이 발생하는 문제를 개선할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 배터리 모듈에서 코어부(213)의 단위기둥부(213a)를 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 단위기둥부(213a)는, 적어도 두 개의 기둥면에 연통부(213b)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 의하면, 상기 코어부(213)의 단위기둥부(213a)로 유입된 화염, 가스 등은 다시 이웃하는 다른 단위기둥부(213a)로 전달될 수 있다. 이에 따라 상기 코어부(213)로 진입한 화염, 가스 등의 유동 경로를 연장시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 단위기둥부(213a)는, 상기 제1판부(211)에 인접하게 형성된 제1연통부(213c)와 상기 제2판부(212)에 인접하게 형성된 제2연통부(213d)에 의해서 화염의 경로를 지그재그 형태로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 형태로 상기 연통부(213b)를 형성하게 되면, 화염, 가스 등의 유동 경로가 더욱 연장되면서도, 간접적인 냉각 효과도 받게 된다. 이에 따라 상기 화염의 소산 효과를 높이고, 가스를 비교적 저온으로 형성할 수 있게 된다.
일례로, 상기 제1연통부(213c)를 통하여 화염, 가스 등이 상기 단위기둥부(213a)로 진입하고, 상기 제2연통부(213d)를 통하여 화염, 가스 등이 이웃하는 다른 단위기둥부(213a)로 배출되면서 화염, 가스 등의 유동 경로를 연장할 수 있게 된다.
더하여, 상기 제1연통부(213c)는 상기 제1판부(211)에 인접하여 형성된 홀이고, 상기 제2연통부(213d)는 상기 제2판부(212)에 인접하여 형성된 홀이라면, 화염, 가스 등은 상기 제1판부(211) 또는 상기 제2판부(212)와 수평한 일 평면 상에서 상기 단위기둥부(213a)를 관통하는 것에 더하여, 이러한 일 평면에 교차하는 방향으로의 유동 경로도 확보하게 되므로, 지그재그 형태로 화염, 가스 등의 유동 경로를 더욱 연장시키는 효과를 가질 수 있게 된다.
또한, 상기 제1판부(211) 또는 상기 제2판부(212)가 비교적 저온의 외측에 인접하여 배치되는 경우에, 상기 제1연통부(213c) 또는 제2연통부(213d)를 통과하는 화염, 가스 등은 냉각의 효과도 받을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 배터리 모듈의 측벽부재(200b)에 구비된 판부재(210)를 도시한 측단면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 제2판부(212)는, 상기 이차전지셀(100)이 수용되는 내부 공간(R)과 상기 중공부(H)를 연통시키는 진입부(212a)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 따라 상기 내부 공간(R)에 수용된 상기 이차전지셀(100)에서 발생한 화염이 상기 판부재(210)의 중공부(H)로 진입할 수 있게 된다. 이에 의해서, 상기 중공부(H)에 배치된 코어부(213)에 의한 화염, 가스 등의 유동 경로가 연장되게 된다.
상기 진입부(212a)에는 상기 진입부(212a)를 개폐하는 개폐판부(214)가 더 구비될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 7을 참조하여 후술한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 제1판부(211)는, 상기 중공부(H)로 진입한 화염 또는 가스를 상기 중공부(H) 외측으로 배출시키는 배출부(211a)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 따라 상기 중공부(H)로 진입한 화염 중에서 소산되지 않은 일부 화염 또는 가스 등이 상기 배출부(211a)를 통하여 배출될 수 있게 된다.
또한 상기 제1판부(211)가 외부에 접하게 배치되는 경우에, 상기 하우징유닛(200)의 내부 공간(R)에 수용된 이차전지셀(100)의 폭발이 발생하여 고압 환경을 형성하게 되면, 외부는 비교적 저압의 환경이 된다. 이에 따라 상기 내부 공간(R)의 고압의 가스 등은 상기 판부재(210)를 통하여 저압의 외부로 이동하게 유도될 수 있다. 따라서 상기 내부 공간(R)에서 발생한 화염도 상기 판부재(210)를 통과하게 유도될 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 배터리 모듈에서 판부재(210)의 개폐판부(214)가 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 열 또는 압력에 의해서 파손되게 구비된 실시예를 도시한 측단면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 판부재(210)는, 상기 제2판부(212)에 연계되며, 상기 진입부(212a)를 개폐하는 개폐판부(214)를 포함할 수 있다.
이와 같은 상기 개폐판부(214)에 의하면, 상기 판부재(210)를 통하여 역류되어 외부의 이물질이 상기 내부 공간(R)으로 진입하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
또한 상기 개폐판부(214)는 상기 내부 공간(R)에 수용된 상기 이차전지셀(100)의 폭발시에 발생하는 화염, 가스 등을 상기 판부재(210)로 유도하기 위해서, 상기 이차전지셀(100)의 폭발시에는 상기 진입부(212a)를 개방해야 된다.
이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 개폐판부(214)는, 어느 하나의 상기 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 열 또는 압력에 의해서 파손되게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 상기 개폐판부(214)는 상기 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 열에 의해서 녹아서 파손되어 상기 진입부(212a)를 개방하게 형성되거나, 상기 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 고압 가스에 의해서 크랙이 발생하면서 파손되어 상기 진입부(212a)를 개방하게 구성될 수 있는 것이다.
일례로, 상기 개폐판부(214)는 도 7에 도시된 바와 같이, 일부에 홈부가 형성되어, 다른 부분에 비하여 고압 가스에 취약하게 형성될 수 있다.
또는 상기 개폐판부(214)는 개폐되는 도어 형태로 구비될 수도 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 8을 참조하여 후술한다.
도 8은 본 발명의 배터리 모듈에서 판부재(210)의 개폐판부(214)가 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 압력에 의해서 회전되게 구비된 실시예를 도시한 측단면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 개폐판부(214)는, 어느 하나의 상기 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 압력에 의해서 상기 중공부(H) 방향으로 회전되어 상기 진입부(212a)를 개방하도록, 상기 제2판부(212)에 일단부가 힌지 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 개폐판부(214)는 상기 이차전지셀(100)의 폭발에 의해 발생한 열 또는 압력에 의해서 파손되게 형성되어 상기 진입부(212a)를 개방하게 구성될 수도 있으나, 도어 형태로 구비되어 상기 진입부(212a)를 개방하게 구성될 수도 있는 것이다.
이를 위해서, 상기 개폐판부(214)는 일단부가 상기 제2판부(212)에 힌지 결합되어 회전되게 구비되며, 또한 상기 진입부(212a)를 폐쇄하는 방향으로 일정 탄성력을 부여하는 탄성부재가 일단부에 연계될 수 있다.
이에 의해서, 상기 내부 공간(R)에 수용된 상기 이차전지셀(100)이 폭발하여 상기 내부 공간(R)이 고압 환경으로 형성되면, 상기 개폐판부(214)는 상기 진입부(212a)를 개방하는 방향으로 회전되어 상기 진입부(212a)를 개방할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 배터리 모듈에서 판부재(210)에 수용부재(220)가 구비된 실시예를 도시한 정단면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 판부재(210)는, 상기 중공부(H)에 수용되며, 소화(extinguishment) 기능, 흡열 기능, 내화 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 소재로 형성된 수용부재(220)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 내부 공간(R)에 인접하게 배치되는 상기 제1판부(211) 또는 상기 제2판부(212)가 열, 화염에 의해서 녹는 경우에 상기 수용부재(220)가 열, 화염 등과 직접 접촉하면서 소화(extinguishment) 기능, 흡열 기능, 내화 기능 중 적어도 하나를 발현할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징유닛(200)에 격벽부재(200d)가 구비된 실시예를 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 하우징유닛(200)은, 상기 내부 공간(R)을 분할하도록, 상기 내부 공간(R)에 배치되는 격벽부재(200d)를 포함하며, 상기 판부재(210)는, 상기 격벽부재(200d)에 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 하우징유닛(200)의 상기 내부 공간(R)에서도 일측에서 발생한 상기 이차전지셀(100)의 폭발이 타측으로 전이되지 않도록 상기 격벽부재(200d)가 구비될 수 있는 것이다.
일례로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 내부 공간(R)의 센터 부분에 상기 격벽부재(200d)가 구비되어, 상기 내부 공간(R)을 2개의 공간으로 분할하게 배치될 수 있다.
이에 의해서, 일측 내부 공간(R)에 수용된 이차전지셀(100)의 폭발이 타측 내부 공간(R)에 수용된 이차전지셀(100)로 전이되는 문제를 개선할 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: 이차전지셀 200: 하우징유닛
210: 판부재 211: 제1판부
212: 제2판부 213: 코어부
214: 개폐판부 220: 수용부재

Claims (13)

  1. 복수의 이차전지셀; 및
    복수의 상기 이차전지셀이 수용되는 내부 공간을 형성하며, 화염 경로를 연장시키는 판부재가 구비된 하우징유닛;
    을 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판부재는,
    일측에 배치되는 제1판부;
    상기 제1판부와 일정 간격 이격되게 배치되어, 상기 제1판부와의 사이에 중공부를 형성하는 제2판부; 및
    상기 중공부에 구비되며, 화염 경로를 형성하는 코어부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코어부는, 속이 빈 다각형 기둥 형태의 단위기둥부가 반복되는 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단위기둥부는, 적어도 두 개의 기둥면에 연통부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단위기둥부는, 상기 제1판부에 인접하게 형성된 제1연통부와 상기 제2판부에 인접하게 형성된 제2연통부에 의해서 화염의 경로를 지그재그 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2판부는, 상기 이차전지셀이 수용되는 내부 공간과 상기 중공부를 연통시키는 진입부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 판부재는,
    상기 제2판부에 연계되며, 상기 진입부를 개폐하는 개폐판부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개폐판부는, 어느 하나의 상기 이차전지셀의 폭발에 의해 발생한 열 또는 압력에 의해서 파손되게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 개폐판부는, 어느 하나의 상기 이차전지셀의 폭발에 의해 발생한 압력에 의해서 상기 중공부 방향으로 회전되어 상기 진입부를 개방하도록, 상기 제2판부에 일단부가 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 판부재는,
    상기 중공부에 수용되며, 소화(extinguishment) 기능, 흡열 기능, 내화 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 소재로 형성된 수용부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1판부는, 상기 중공부로 진입한 화염 또는 가스를 상기 중공부 외측으로 배출시키는 배출부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징유닛은,
    복수의 상기 이차전지셀이 안착되는 바닥부재;
    상기 바닥부재의 모서리에 구비되는 측벽부재; 및
    상기 측벽부재의 상단에 구비되는 커버부재;
    를 포함하며,
    상기 판부재는, 상기 바닥부재, 상기 측벽부재 및 상기 커버부재 중 적어도 하나에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하우징유닛은,
    상기 내부 공간을 분할하도록, 상기 내부 공간에 배치되는 격벽부재;
    를 포함하며,
    상기 판부재는, 상기 격벽부재에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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