KR20220039437A - Cell Module Having Uniform Temperature Distribution and method for Manufacturing Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지 모듈에 수납된 전지 셀들의 온도 편차를 최소화할 수 있는 균일한 온도 분포를 갖는 전지 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a battery module having a uniform temperature distribution capable of minimizing temperature deviation of battery cells accommodated in the battery module, and a manufacturing method thereof.
스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 이러한 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 및 에너지 저장 디바이스(ESS) 등에 적용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices such as smartphones, laptops, and digital cameras increase, technologies related to rechargeable batteries that can be charged and discharged are becoming active. Such secondary batteries are an alternative energy source for fossil fuels that cause air pollutants, such as electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEVs), and energy storage devices (ESSs). is being applied
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있으며, 이러한 단위 이차전지 셀의 작동 전압은 약 2.0V ~ 5.0V이다. Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and the like, and the operating voltage of these unit secondary batteries is about 2.0V to 5.0V.
따라서 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 전지 셀을 직렬로 연결하여 전지 모듈을 구성하기도 하며, 이러한 전지 모듈을 하나 이상 구비하여 전지 팩을 제작하는 것이 일반적이다.Therefore, when a higher output voltage is required, a battery module may be configured by connecting a plurality of battery cells in series, and it is common to manufacture a battery pack by having one or more such battery modules.
한편 전지 모듈을 구성하는 전지 셀들은 밀착된 상태로 반복적인 충전 및 방전을 하는 동안 열이 발생되는데, 가운데 배치되는 전지 셀은 방열이 용이하지 않아 외곽 쪽에 위치하는 전지 셀보다 상대적으로 온도가 높을 수 있다. 특히, 고출력 대용량의 전지 모듈 및 전지 팩에 널리 사용되는 파우치형 전지 셀의 케이스를 구성하는 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있어 전지 셀의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어렵다. On the other hand, the battery cells constituting the battery module are in close contact and generate heat during repeated charging and discharging. there is. In particular, the laminate sheet constituting the case of the pouch-type battery cell widely used in high-output, large-capacity battery modules and battery packs is coated with a polymer material with low thermal conductivity, so it is difficult to effectively cool the temperature of the battery cell.
충방전 과정에서 발생한 전지 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지 모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서 전지 모듈에는 전지 셀들을 냉각시키기 위한 수단이 구비되어 있는 것이 일반적이다. If the heat of the battery module generated during the charging/discharging process is not effectively removed, heat accumulation occurs and consequently accelerates the deterioration of the battery module, and in some cases may cause ignition or explosion. Therefore, the battery module is generally provided with means for cooling the battery cells.
즉, 종래 기술에 따른 전지 모듈의 개략도인 도 1에 도시한 바와 같이, 전지 모듈은 복수의 전지 셀(20)들, 전지 셀(20)들 사이에 배치되는 쿨링 핀들(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)과 상기 전지 셀(20)들과 상기 쿨링 핀 구조물(10)의 아래에 배치되는 히트 싱크(30)를 포함한다.That is, as shown in FIG. 1 which is a schematic diagram of a battery module according to the prior art, the battery module includes a plurality of
여기서, 상기 쿨링 핀들은 열전도성이 우수한 금속재질로 이루어지고, 히트 싱크(30)는 일 측부에 위치하는 유입구(1A)로부터 쿨런트를 받아들여 타 측부에 위치되는 유출구(1B)를 통해 배출시킨다. 따라서 쿨런트가 히트 싱크를 통과하는 동안에 쿨링 핀 구조물(10)과 열을 교환하며, 결과적으로 전지 셀(20)에서 발생한 열은 쿨링 핀을 경유한 후 히트 싱크의 쿨런트로 전달되어 전지 셀(20)이 냉각된다.Here, the cooling fins are made of a metal material with excellent thermal conductivity, and the
하지만, 히트 싱크는 전지 셀들의 일측 하단부에만 위치하고 있어 각 전지 셀들의 온도 분포가 상이하고, 게다가 전지 셀들 사이에는 소정의 두께를 갖는 쿨링 핀들이 개재되기 때문에 이로 인해 에너지 밀도가 낮아진다는 문제점이 있다.However, since the heat sink is located only at the lower end of one side of the battery cells, the temperature distribution of each battery cell is different, and furthermore, there is a problem that the energy density is lowered because cooling fins having a predetermined thickness are interposed between the battery cells.
한편, 특허문헌 1에는 모듈 케이스, 모듈 케이스 내에 구성되는 복수개의 전지 셀, 상기 전지 셀의 상부와 모듈 케이스 사이에 구비되는 탑 커버 및 상기 탑 커버가 위치하는 공간에 충진되는 열전도성 수지를 포함하는 전지 모듈의 상부에서 발생하는 열을 방출할 수 있는 전지 모듈이 개시되어 있다.On the other hand,
또 특허문헌 2에는 일 방향을 따라 배열된 복수의 전지 구조물, 인접하는 전지 구조물 사이에 개재된 복수의 쿨링 핀, 상기 복수의 쿨링 핀들의 단부와 결합된 히트 싱크를 포함하고, 각 쿨링 핀은 한 쌍의 쿨링 서브 핀이 면대면으로 결합된 구조를 가지는 충방전 과정에서 전지 셀로부터 발생하는 열을 방출하는 전지 모듈이 개시되어 있다.In addition, Patent Document 2 includes a plurality of battery structures arranged in one direction, a plurality of cooling fins interposed between adjacent battery structures, and a heat sink coupled to the ends of the plurality of cooling fins, and each cooling fin includes one Disclosed is a battery module emitting heat generated from a battery cell during a charging/discharging process having a structure in which a pair of cooling sub-fins are coupled face-to-face.
이들 특허문헌 1 및 2 모두 전지 셀에서 발생한 열을 식혀줄 수 있는 구성은 구비하고 있으나, 전지 모듈을 구성을 전지 셀들 간의 온도 편차를 최소화하고 나아가 에너지 밀도를 높일 수 있는 전지 모듈에 관해서는 개시하고 있지 않다.Both of these
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 전지 셀들이 수납된 전지 모듈에서 가운데 위치하는 전지 셀들과 외곽에 위치하는 전지 셀들 사이의 온도 편차를 최소화할 수 있는 전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and in a battery module in which a plurality of battery cells are accommodated, a battery module capable of minimizing a temperature difference between battery cells located in the center and battery cells located outside the battery module and a method for manufacturing the same is intended to provide
또한 본 발명에서는 충분한 방열효과를 기대하면서도 에너지 밀도를 높일 수 있는 전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a battery module capable of increasing energy density while expecting a sufficient heat dissipation effect, and a method for manufacturing the same.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 셀케이스(210)에 전극조립체가 수납된 전지 셀(200)이 수직하도록 복수개 배치되고, 상기 전지 셀(200)은 모듈 케이스(100)에 수납되며, 상기 전지 셀(200)의 소정 부위에는 써머그리스(400)가 도포된 것을 특징으로 한다.In the battery module according to the present invention for achieving this object, a plurality of
본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 써머그리스(400)는 상기 모듈 케이스(100) 가운데에 위치하는 전지 셀(200)에 도포된 것을 특징으로 한다.In the battery module according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 써머그리스(400)는 상기 전지 셀(200)의 높이 방향인 제1 측면(211) 및 두께 방향인 제2 측면(212)을 따라 도포될 수 있다.Also, in the battery module according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 전지 셀(200)과 써머그리스(400) 사이에는 열전도성 필름(300)이 위치할 수 있다.Also, in the battery module according to the present invention, a thermally
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 열전도성 필름(300)은 상기 전지 셀(200)의 일측면 이상과 밀착될 수 있다.In addition, in the battery module according to the present invention, the thermally
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 전지 셀(200)의 높이 방향인 제1 측면(211) 및 두께 방향인 제2 측면(212)과 밀착할 수 있도록 폴딩된 상태로 위치할 수 있다.In addition, in the battery module according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 전지 셀(200)의 소정 부위에는 열전도성 필름(300)이 위치할 수 있다.In addition, in the battery module according to the present invention, the thermal
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 모듈 케이스(100)는 상부 커버(110), 서로 마주 보는 한 쌍의 측면 커버(120), 전면 커버(130) 및 후면 커버(140)를 포함하고, 상기 상부 커버(110)에는 써머그리스(400)를 주입하기 위한 관통홀(111)이 형성될 수 있다.In addition, in the battery module according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에서, 상기 상부 커버(110) 내측면에는 상기 관통홀(111)을 감싸는 형상으로 소정의 높이를 갖는 원형 또는 다각형 격벽(113)이 구비되어 있을 수 있다.Also, in the battery module according to the present invention, a circular or
또한 본 발명에서는 상기 전지 모듈을 구비하는 전지 팩인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the battery pack is provided with the battery module.
또한 본 발명에서는 상기 전지 팩을 구비하는 디바이스인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the device is provided with the battery pack.
본 발명에서는 모듈 케이스(100)에 전지 셀(200)이 수직하도록 복수개 수납하는 제1 단계; 및 상기 모듈 케이스(100) 내부로 써머그리스(400)를 주입하여 상기 전지 셀(200)의 소정 부위에 써머그리스(400)를 도포하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.In the present invention, a first step of accommodating a plurality of
또한 본 발명에 따른 전지 모듈 제조 방법에는 상기 제1 단계와 제2 단계 사이에 상기 전지 셀(200) 외측 표면에 열전도성 필름(300)을 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a battery module according to the present invention may further include locating the thermally
또한 본 발명에 따른 전지 모듈 제조 방법에서, 상기 제1 단계 이전에 상기 전지 셀(200) 외측 표면에 열전도성 필름(300)을 위치시키되, 상기 전지 셀(200)의 높이 방향인 제1 측면(211) 및 두께 방향인 제2 측면(212)과 밀착할 수 있도록 폴딩 된 상태로 위치시킬 수 있다.In addition, in the battery module manufacturing method according to the present invention, the thermal
본 발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.In the present invention, one or two or more non-conflicting configurations among the above configurations may be selected and combined.
본 발명의 전지 모듈 및 이의 제조 방법에 따르면, 전지 모듈을 구성하는 복수개의 전지 셀들 중에서 가운데 위치하는 전지 셀 중심으로 열전도성 필름과 써머그리스가 도포되어 있어, 전지 모듈 내에서의 온도 편차를 최소화할 수 있다는 이점이 있다. According to the battery module and the manufacturing method thereof of the present invention, the thermal conductive film and the thermal grease are applied to the center of the centrally located battery cell among the plurality of battery cells constituting the battery module, so that the temperature deviation within the battery module can be minimized. There are advantages to being able to
또한 본 발명의 전지 모듈 및 이의 제조 방법에 따르면, 두께가 얇은 열전도성 필름과 점도가 낮은 액상의 써머그리스를 사용하기 때문에 전지 모듈의 부피 증가를 최소화할 수 있어 에너지 밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the battery module and its manufacturing method of the present invention, since a thin thermal conductive film and liquid thermal grease with low viscosity are used, the increase in the volume of the battery module can be minimized, thereby increasing the energy density. .
게다가 전지 셀을 케이스 내부에 수납시킨 이후에 액상 타입의 써머그리스를 주액하기 때문에 제조 공정이 간단하다는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that the manufacturing process is simple because the liquid type thermal grease is injected after the battery cells are accommodated inside the case.
도 1은 종래 기술에 따른 전지 모듈의 개략도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A′ 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 셀 외부에 열전도성 필름이 덮여 있는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스 상부 커버 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 셀 외부에 열전도성 필름이 덮여 있는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈의 내부 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 모듈의 내부 사시도이다.1 is a schematic diagram of a battery module according to the prior art.
2 is a perspective view of a battery module according to a first preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of the battery module shown in FIG. 2 .
4 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 3 .
5 is a perspective view illustrating a state in which a thermally conductive film is covered on the outside of the battery cell according to the first embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view of the upper cover of the module case according to the first embodiment of the present invention.
7 is a perspective view illustrating a state in which a thermally conductive film is covered on the outside of a battery cell according to a second embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of a battery module according to a second embodiment of the present invention.
9 is an internal perspective view of a battery module according to a third embodiment of the present invention.
10 is an internal perspective view of a battery module according to a fourth embodiment of the present invention.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises", "have", or "include" are intended to designate that the features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when it is said that a certain part is connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of any component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
이하, 본 발명에 따른 전지 모듈에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery module according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도, 도 3은 도 2에 도시한 전지 모듈의 분해 사시도, 도 4는 도 3의 A-A′ 선을 따라 절단한 단면도, 그리고 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 셀 외부에 열전도성 필름이 덮여 있는 상태를 보여주는 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of a battery module according to a first preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view of the battery module shown in Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional view taken along line AA' of Figure 3, and Figure 5 is a perspective view showing a state in which the thermally conductive film is covered on the outside of the battery cell according to the first embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면서 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈을 설명하면, 대략 육면체 외형을 갖는 모듈 케이스(100), 모듈 케이스(100)의 내부에 배치되는 복수개의 전지 셀(200), 열전도성 필름(300) 및 전지 셀(200)의 소정 부위에 도포되는 써머그리스(400)를 포함하여 구성된다.When the battery module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5 , the
먼저 모듈 케이스(100)에 관해 구체적으로 설명하면, 모듈 케이스(100)는 상부 커버(110), 전지 셀(200)의 측면을 향해 위치하도록 서로 마주 보는 한 쌍의 측면 커버(120), 전면 커버(130), 후면 커버(140) 및 전지 셀(200)의 하부에 위치되는 하부 커버(150)로 구성될 수 있다.First, the
상부 커버(110)에는 써머그리스(400)를 주입하기 위한 관통홀(111)이 형성되는 것이 바람직하고, 관통홀(111)이 상부 커버(110)의 가운데 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 상부 커버(110) 중앙에 관통홀(111)이 형성되면, 모듈 케이스(100) 내부에 수납된 복수개의 전지 셀(200)들 중에서 가운데에 위치하는 전지 셀(200) 중심으로 써머그리스(400)가 주입될 수 있고, 따라서 중앙 부근에 위치하는 전지 셀(200)에서 발생하는 열을 외곽으로 전달하는 것이 유리하다.It is preferable that a through
여기서, 상부 커버(110)에는 관통홀(111)을 개폐하기 위한 마개(112)가 추가로 구비될 수 있다.Here, a
한 쌍의 측면 커버(120)들은 모듈 케이스(100) 내부에 적층되어 있는 전지 셀(200)들의 측면을 보호하며, 전면 커버(130)와 후면 커버(140)는 전지 셀(200)의 전극 리드(220)들이 위치하는 방향과 대면하여 배치되어, 전극 리드(220)와 버스바(미도시) 등을 포함한 ICB(Inter Connection Board)를 보호한다.A pair of side covers 120 protect the side surfaces of the
전지 셀(200)들 저면에 하부 커버(150)가 위치하며, 이러한 하부 커버(150)는 히트싱크로 이루어지거나, 전지 셀(200)과 하부 커버(150) 사이에 히트싱크가 추가로 구비되어도 무방하다. The
비록 도면에는 도시하지 않았으나, 하부 커버(150)와 전지 셀(200) 사이에는 전지 셀(200)을 고정하면서 방열을 위한 열전도성 수지층(미도시)이 개재될 수 있고, 일예로 열전도성 수지층은 열전도성이 우수하고 접착성을 갖는 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 실리콘 중 어느 하나일 수 있다.Although not shown in the drawings, a thermally conductive resin layer (not shown) for dissipating heat while fixing the
한편, 전술한 상부 커버(110), 한 쌍의 측면 커버(120), 전면 커버(130), 후면 커버(140) 및 하부 커버(150)는 개별적으로 제작되어 상호 조립되게 구성하는 것도 가능하고, 필요에 따라서는 일부 구성 부분을 일체화로 제작하여 구성하는 것도 가능하다.On the other hand, the above-described
다음은 전지 셀(200)에 관해 설명하기로 한다. 모듈 케이스(100) 내부 공간에 수납되는 전지 셀(200)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 전극조립체(미도시)를 수납하는 셀케이스(210)와 전극리드(220)를 포함하여 구성된다.Next, the
상기와 같은 구성을 갖는 전지 셀(200)들은 높이 방향(Y축 방향)면인 제1 측면(211)들이 수직하게 세워진 상태로 밀착되어 모듈 케이스(100) 내에 배치되는 한편, 두께 방향(X축 방향) 면에 해당되는 제2 측면(212)은 모듈 케이스(100)의 상부 커버(110)와 평행하도록 위치한다.The
여기서, 셀케이스(210)은 파우치형 셀케이스로서, 적어도 하나의 수납부에 전극 조립체가 수납된 후, 테두리가 융착됨으로써 수납부가 밀폐되며, 전극 조립체 양측 또는 일측으로는 한 쌍의 전극리드(220)가 연결된 채 셀케이스(210) 외측으로 돌출된다. 물론 전극 조립체의 양극 탭과 음극 탭이 각각 전기적으로 연결된 후 셀 케이스 외부로 노출되거나, 탭을 생략하고 셀 조립체와 전극리드가 직접 연결되어도 무방하다.Here, the
한편, 전극조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 스택형 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체, 또는 전지 셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다. On the other hand, the electrode assembly is a jelly-roll type assembly having a structure in which a separator is interposed between a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode and then wound up, or a stack-type assembly in which a rectangular positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween. , a stack-folding type assembly in which unit cells are wound by a long separation film, or a lamination-stack type assembly in which battery cells are stacked with a separation membrane interposed therebetween and attached to each other, but is not limited thereto.
또한, 전해질은 일반적으로 통용되는 액체전해질 외에도, 고체전해질이나, 고체전해질에 첨가제를 부가하여 액체와 고체 중간형태를 띄는 겔 형태의 준고체전해질로 치환되어도 문제가 없음은 당연하다.In addition, it is natural that there is no problem even if the electrolyte is replaced with a solid electrolyte or a semi-solid electrolyte in the form of a gel having an intermediate form between liquid and solid by adding an additive to the solid electrolyte in addition to the generally used liquid electrolyte.
상기와 같은 전극조립체는 셀 케이스에 수납되며, 셀 케이스는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.The electrode assembly as described above is accommodated in a cell case, and the cell case is typically composed of a laminate sheet structure of an inner layer/metal layer/outer layer. Since the inner layer is in direct contact with the electrode assembly, it must have insulation and electrolyte resistance, and for sealing with the outside, the sealing property, that is, the sealing portion where the inner layers are thermally bonded to each other must have excellent thermal bonding strength. The material of the inner layer may be selected from polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, polybutylene, etc., polyurethane resins and polyimide resins having excellent chemical resistance and good sealing properties, but is not limited thereto, Polypropylene excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, and impact resistance and chemical resistance is the most preferable.
내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.The metal layer in contact with the inner layer corresponds to a barrier layer that prevents moisture or various gases from penetrating into the battery from the outside.
그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.And an outer layer is provided on the other side of the metal layer, and this outer layer can be made of a heat-resistant polymer with excellent tensile strength, moisture permeability and air permeability prevention so as to secure heat resistance and chemical resistance while protecting the electrode assembly. As an example, nylon or polyethylene terephthalate may be used, but is not limited thereto.
계속해서, 열전도성 필름(300)에 관해 상세하게 설명하기로 한다.Continuing, the thermal
본 발명에서의 열전도성 필름(300)은 셀케이스(210)의 제1 측면(211)과 제2측면(212) 전체 또는 일부 영역에 위치할 수 있다.The thermally
일 예로, 도 4 및 5에 도시한 바와 같이 셀케이스(210)를 구성하는 상부의 제2 측면(212)과 한 쌍의 제1측면(211) 중 어느 하나의 제1 측면(211)에 위치하는 것이 바람직하고, 가장 자리 소정 영역 일부를 제외한 면들과 밀착하도록 배치되는 것이 보다 바람직하고, 이때 열전도성 필름(300)은 제1 측면(211)에서 연장된 후 하향 폴딩됨으로써 제2 측면(212)과 밀착된다.For example, as shown in FIGS. 4 and 5 , the upper
상기와 같은 열전도성 필름(300)은 하나의 전지 셀(200)에서 온도 편차를 최소화하는 기능을 수행한다. 구체적으로 전지 셀(200)에서의 온도 분포는 전극 리드(220) 부근이 가장 높고 전극 리드(220)와 멀어질수록 상대적으로 온도가 낮아지는 것이 일반적이다.The thermal
하지만, 전술한 열전도성 필름(300)이 제2 측면(212) 및 제1 측면(211)을 따라 배치되면 전극 리드(220) 부근의 열이 가운데로 이동하기 때문에 단일 전지 셀(200)에서의 온도 편차를 최소화할 수 있다.However, when the above-described thermally
모듈 케이스(100)에 수납되는 전지 셀(200) 모두가 열전도성 필름(300)이 밀착된 상태일 수 있지만, 소정 개수, 상세하게는 모듈 케이스(100)의 중심부에 위치하는 소정 개수의 전지 셀(200)에만 열전도성 필름(300)을 밀착시킨 상태로 수납시키는 것도 가능하다.All of the
한편, 본 발명에서의 열전도성 필름(300)은 실리콘 열 전달 시트이거나, 탄소섬유, 탄소나노튜브 또는질화붕소(BN)등의 고열전도 필러를 충전한 수지복합시트, 그라파이트 방열 시트, 열전도성 엘라스토머나 열전도성 접착 테이프 등 열전도성이 우수하고 전기적 절연성을 가지고 있다면 상기 소재에 한정되지 않는다.On the other hand, the thermally
또 열전도성 필름(300)은 열을 효율적으로 이동 및 분산시킬 수 있다면 두께는 특별히 제한하지 않지만, 전지 모듈의 부피 증가를 최소화할 수 있도록 두께가 1㎜ 미만의 필름 형태인 것이 바람직하고, 셀케이스(210)와의 밀착력을 높일 수 있도록 열전도성 필름(300) 일면에는 열전도성 점착제가 도포된 상태일 수 있다.In addition, the thickness of the thermal
써머그리스(400)는 모듈 케이스(100)의 상부 커버(110)와 대면하는 전지 셀(200)들의 제2 측면(212)에 도포되는 것이 바람직하고, 수납된 전지 셀(200)들 중에서 중앙에 배치된 전지 셀(200)들의 제2 측면(212)에 도포되는 것이 보다 바람직하다.The
복수개의 전지 셀(200)들이 수직하게 밀착된 경우, 외측에 위치하는 전지 셀(200)에 비해 가운데에 위치하는 전지 셀(200)의 온도가 상대적으로 높은데, 상기와 같은 써머그리스(400)가 도포되면 중심부의 열을 가장자리로 이동시키는 것이 용이하여 각 전지 셀(200)의 온도 편차를 최소화할 수 있다.When the plurality of
여기서, 본 발명에 따른 써머그리스(400)는 실리콘이나 오일에 열전도성 세라믹이 첨가된 상태로서, 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 물성 등 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스 상부 커버 확대도이다.6 is an enlarged view of the upper cover of the module case according to the first embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상부 커버(110) 내측면에는 소정의 높이를 갖는 격벽(113)이 추가로 구비될 수 있다. Referring to FIG. 6 , a
본 발명에서의 써머그리스(400)는 수납된 전지 셀(200)들 중에서 중앙에 배치된 전지 셀(200)이나, 전극리드(220)에 닿지 않도록 도포하는 것이 바람직하다. 따라서 격벽(113)은 관통홀(111)을 감싸면서 형성되는 것이 바람직하고, 관통홀(111)이 격벽(113)이 형성하는 영역 중앙에 위치하는 것이 더욱 바람직하다.The
이와 같이 모듈 케이스(100)의 상부 커버(110) 내측면에 소정의 높이를 가지는 격벽(113)이 구비되면 관통홀(111)을 통해 주입되는 써머그리스(400)의 도포 영역을 확실하게 한정할 수 있다. As such, when the
여기서, 격벽(113)은 원형 혹은 다각형 일 수 있으나, 주입되는 써머그리스(400)를 소망하는 영역에 도포할 수 있다면 형태는 특별히 한정되지 않음은 자명하다. Here, the
전술한 격벽(113)은 모듈 케이스(100)의 상부 커버(110) 내측면에 일체화 되어 제작될 수 있고, 별도로 제작된 후 상부 커버(110) 내측면에 결합되어도 무방하다. The above-described
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은, 모듈 케이스(100)에 전지 셀(200)이 수직하도록 복수개 수납하는 단계, 전지 셀(200) 외측 표면에 열전도성 필름(300)을 위치시키는 단계, 및 상기 모듈 케이스(100) 내부로 써머그리스(400)를 주입하여 전지 셀(200)의 소정 부위, 바람직하게는 모듈 케이스(100)의 가운데에 위치하는 전지 셀(200)의 제2 측면(212)에 써머그리스(400)를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.The battery module manufacturing method according to the first embodiment of the present invention having the configuration as described above includes the steps of accommodating a plurality of
물론, 전지 셀(200)을 모듈 케이스(100)에 수납하기 전에 전지 셀(200) 외측 표면에 열전도성 필름(300)을 배치시키는 단계를 선행하는 것도 가능하다. Of course, it is also possible to precede the step of disposing the thermal
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 셀 외부에 열전도성 필름이 덮여 있는 상태를 보여주는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.7 is a perspective view illustrating a state in which a thermally conductive film is covered on the outside of a battery cell according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of a battery module according to the second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예는 셀케이스(210)의 외측면에 부착되는 열전도성 필름(300)의 외형을 제외하고는 도 2 내지 6을 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일하므로, 이하에서는 열전도성 필름(300)에 관해서만 설명하기로 한다.The second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described with reference to FIGS. 2 to 6 except for the outer shape of the thermally
도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 셀(200)은 2장의 열전도성 필름(300)이 소정 거리 이격된 채 전지 셀(200)의 소정 영역, 구체적으로 전지 셀(200)의 양측 전극리드(220)에 각각 인접하도록 이격되어 배치되는 한편, 써머그리스(400)는 열전도성 필름(300)이 구비되어 있지 않은 전지 셀(200) 일부 영역 및 열전도성 필름(300) 일부와 중첩되도록 도포될 수 있다. 7 and 8 , in the
이 경우, 열전도성 필름(300)의 사용량을 줄이면서도 모듈 케이스(100)에 수납된 전지 셀(200)들의 온도 편차를 줄일 수 있다는 장점이 있다.In this case, there is an advantage that the temperature deviation of the
본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은, 셀케이스(210)의 외측면에 위치하는 열전도성 필름(300)의 개수와 위치를 제외하고는, 전술한 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법과 동일함으로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The battery module manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, except for the number and position of the thermally
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈의 내부 사시도이다. 열전도성 필름(300)이 생략된 채 셀케이스(210)의 외측면에 써머그리스(400)만 구비된 것을 제외하고 나머지는 도 2 내지 6을 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일하다.9 is an internal perspective view of a battery module according to a third embodiment of the present invention. Except that the thermal
본 발명의 제3 실시예에서는 모듈 케이스(100)에 수납된 전지 셀(200)의 상부면, 또는 상부면과 일부 측면, 구체적으로 모듈 케이스(100) 중앙부근에 위치하는 전지 셀(200)의 제2 측면(212)이나 제2 측면(212)과 서로 마주보는 한 쌍의 제1 측면(211) 소정 영역에 써머그리스(400)가 도포된 상태일 수 있다.In the third embodiment of the present invention, the upper surface of the
모듈 케이스(100)의 관통홀(111)을 통해 써머그리스(400)를 주입하면 전지 셀(200)의 제2 측면(212)에 도포되고, 일부는 인접하는 전지 셀(200)들 사이 공간으로 흘러내려 한 쌍의 제1 측면(211) 일부 영역에도 도포될 수 있다. When the
본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은 셀케이스(210)의 외측면에 위치하는 열전도성 필름(300)의 배치 단계가 생략된 것을 제외하고, 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법과 동일함으로 구체적인 설명은 생략한다.In the battery module manufacturing method according to the third embodiment of the present invention, the battery module according to the first embodiment, except that the disposing step of the thermally
도 10는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 모듈의 내부 사시도이다. 파우치형 전지 셀 대신에 각형 전지셀인 것을 제외하고 나머지는 도 2 내지 6을 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일하다.10 is an internal perspective view of a battery module according to a fourth embodiment of the present invention. Except for a prismatic battery cell instead of a pouch-type battery cell, the rest are the same as in the first embodiment described with reference to FIGS. 2 to 6 .
이상과 같은 본 발명에 따른 전지 모듈은 단독, 또는 복수개가 하나의 집합체를 구성하는 전지 팩이 될 수 있고, 이러한 전지 모듈이나 전지 팩은 각종 디바이스, 예를 들어 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다.As described above, the battery module according to the present invention may be a single or a plurality of battery packs constituting an aggregate, and such a battery module or battery pack may be used in various devices, for example, automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles. can be applied.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
100: 모듈 케이스
110: 상부 커버
111: 관통홀 112: 마개
113: 격벽
120: 측면 커버
130: 전면 커버
140: 후면 커버
150: 하부 커버
200: 전지 셀
210: 셀케이스
211: 제1 측면 212: 제2 측면
220: 전극리드
300: 열전도성 필름
400: 써머그리스100: module case
110: upper cover
111: through hole 112: stopper
113: bulkhead
120: side cover
130: front cover
140: back cover
150: lower cover
200: battery cell
210: cell case
211: first side 212: second side
220: electrode lead
300: thermally conductive film
400: summer grease
Claims (14)
상기 전지 셀(200)의 소정 부위에는 써머그리스(400)가 도포된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
A plurality of battery cells 200 in which the electrode assembly is accommodated in the cell case 210 are vertically disposed, and the battery cells 200 are accommodated in the module case 100,
A battery module, characterized in that the thermal grease (400) is applied to a predetermined portion of the battery cell (200).
상기 써머그리스(400)는 상기 모듈 케이스(100) 가운데에 위치하는 전지 셀(200)에 도포된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
According to claim 1,
The thermal grease 400 is a battery module, characterized in that applied to the battery cell 200 located in the center of the module case (100).
상기 써머그리스(400)는 상기 전지 셀(200)의 높이 방향인 제1 측면(211) 및 두께 방향인 제2 측면(212)을 따라 도포된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
3. The method of claim 2,
The battery module, characterized in that the thermal grease 400 is applied along the first side 211 in the height direction and the second side 212 in the thickness direction of the battery cell 200.
상기 전지 셀(200)과 써머그리스(400) 사이에는 열전도성 필름(300)이 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
The method of claim 1,
A battery module, characterized in that a thermally conductive film (300) is positioned between the battery cell (200) and the thermal grease (400).
상기 열전도성 필름(300)은 상기 전지 셀(200)의 일측면 이상과 밀착하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
5. The method of claim 4,
The thermally conductive film 300 is a battery module, characterized in that in close contact with one side or more of the battery cell (200).
상기 전지 셀(200)의 높이 방향인 제1 측면(211) 및 두께 방향인 제2 측면(212)과 밀착할 수 있도록 폴딩된 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
6. The method of claim 5,
The battery module, characterized in that it is positioned in a folded state so as to be in close contact with the first side surface 211 in the height direction and the second side surface 212 in the thickness direction of the battery cell 200 .
상기 전지 셀(200)의 소정 부위에는 열전도성 필름(300)이 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
According to claim 1,
A battery module, characterized in that a thermally conductive film (300) is positioned on a predetermined portion of the battery cell (200).
상기 모듈 케이스(100)는 상부 커버(110), 서로 마주 보는 한 쌍의 측면 커버(120), 전면 커버(130) 및 후면 커버(140)를 포함하되,
상기 상부 커버(110)에는 써머그리스(400)를 주입하기 위한 관통홀(111)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
According to claim 1,
The module case 100 includes an upper cover 110, a pair of side covers 120 facing each other, a front cover 130 and a rear cover 140,
A battery module, characterized in that the upper cover (110) has a through hole (111) for injecting the thermal grease (400) is formed.
상기 상부 커버(110) 내측면에는 상기 관통홀(111)을 감싸는 형상으로 소정의 높이를 갖는 원형 또는 다각형 격벽(113)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
9. The method of claim 8,
A battery module, characterized in that a circular or polygonal partition wall (113) having a predetermined height in a shape surrounding the through hole (111) is provided on the inner surface of the upper cover (110).
A battery pack comprising a battery module according to any one of claims 1 to 9.
A device comprising the battery pack according to claim 10 .
모듈 케이스(100)에 전지 셀(200)이 수직하도록 복수개 수납하는 제1 단계;및
상기 모듈 케이스(100) 내부로 써머그리스(400)를 주입하여 상기 전지 셀(200)의 소정 부위에 써머그리스(400)를 도포하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조방법.
In the method for manufacturing the battery module according to any one of claims 1 to 9,
A first step of accommodating a plurality of battery cells 200 so as to be perpendicular to the module case 100; And
and a second step of injecting the thermal grease 400 into the module case 100 and applying the thermal grease 400 to a predetermined portion of the battery cell 200 .
상기 제1 단계와 제2 단계 사이에 상기 전지 셀(200) 외측 표면에 열전도성 필름(300)을 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Between the first step and the second step, the method of manufacturing a battery module, characterized in that it further comprises the step of positioning a thermally conductive film (300) on the outer surface of the battery cell (200).
상기 제1 단계 이전에 상기 전지 셀(200) 외측 표면에 열전도성 필름(300)을 위치시키되,
상기 전지 셀(200)의 높이 방향인 제1 측면(211) 및 두께 방향인 제2 측면(212)과 밀착할 수 있도록 폴딩된 상태로 위치시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조방법.13. The method of claim 12,
Doedoe positioning the thermal conductive film 300 on the outer surface of the battery cell 200 before the first step,
A method of manufacturing a battery module, characterized in that the battery cell 200 is positioned in a folded state so as to be in close contact with the first side surface 211 in the height direction and the second side surface 212 in the thickness direction.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |