KR20220061703A - Hybrid battery module - Google Patents

Hybrid battery module Download PDF

Info

Publication number
KR20220061703A
KR20220061703A KR1020200147983A KR20200147983A KR20220061703A KR 20220061703 A KR20220061703 A KR 20220061703A KR 1020200147983 A KR1020200147983 A KR 1020200147983A KR 20200147983 A KR20200147983 A KR 20200147983A KR 20220061703 A KR20220061703 A KR 20220061703A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
sub
main
batteries
electrode
Prior art date
Application number
KR1020200147983A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102479338B1 (en
Inventor
박상선
Original Assignee
주식회사 아리셀
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아리셀 filed Critical 주식회사 아리셀
Priority to KR1020200147983A priority Critical patent/KR102479338B1/en
Publication of KR20220061703A publication Critical patent/KR20220061703A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102479338B1 publication Critical patent/KR102479338B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/267—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders having means for adapting to batteries or cells of different types or different sizes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0052—Specially adapted to detect a particular component for gaseous halogens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • H01M6/5011—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature for several cells simultaneously or successively
    • H01M6/5016—Multimode utilisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

A hybrid battery module is provided. The hybrid battery module can include: a housing having a space for accommodating a battery therein; a partition wall disposed in the housing to separate the inner space of the housing into a first accommodation space and a second accommodation space; a plurality of main batteries disposed in the first accommodation space; a plurality of sub-batteries disposed in the second accommodation space; and a circuit board disposed between the main batteries and the partition wall and connecting the main batteries and the sub-batteries.

Description

하이브리드 전지 모듈 {Hybrid battery module}Hybrid battery module {Hybrid battery module}

본 발명은 하이브리드 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 하우징 내의 분리된 공간에 각각 메인 전지 및 서브 전지가 배치된 하이브리드 전지 모듈에 관련된 것이다.The present invention relates to a hybrid battery module, and more particularly, to a hybrid battery module in which a main battery and a sub battery are respectively disposed in separate spaces within a housing.

2차 전지(secondary cell, storage battery, rechargeable battery), 이전 명칭　축전지(accumulator)는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 2차 전지로는　납 축전지,　니켈-카드뮴 전지(NiCd),　니켈-메탈 수소 전지(Ni-MH),　리튬 이온 전지(Li-ion),　리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다.A secondary cell (storage battery, rechargeable battery), formerly known as an accumulator, is a device that converts external electrical energy into chemical energy, stores it, and generates electricity when needed. The term "rechargeable battery" is also used to mean that it can be recharged multiple times. Commonly used secondary batteries include 　 lead-acid batteries, 　 nickel-cadmium batteries (NiCd), 　 nickel-metal hydride batteries (Ni-MH), 　 lithium ion batteries (Li-ion), and 　 lithium ion polymer batteries (Li-ion polymer). .

2차 전지는 한 번 쓰고 버리는　일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다. 여러 번 충전할 수 있다는 것이 장점이지만 1차 전지에 비해 더 비싸고 이러한 전지에 쓰이는 화학부나 금속의　독성이 더 강한 편이다. 반면 1차 전지는 환경에 영향을 주는 독성 물질을 땅에 축적시키지 않는다.Secondary batteries provide both economic and environmental advantages compared to primary batteries that are used once and thrown away. The advantage is that it can be recharged several times, but it is more expensive than primary batteries and the chemicals and metals used in these batteries are more toxic. On the other hand, primary batteries do not accumulate toxic substances that affect the environment on the ground.

이러한 2차 전지 중, 리튬인산철 배터리는 양극에 LFP(리튬인산철)이 사용되며 리튬이온 배터리 같이 폭발 위험이 없다. 특히, 하이브리드카에 장착하는 배터리가 리튬인산철로 만들어지며 리튬이온 배터리에 비해 무겁고 에너지 밀도가 다소 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 그러나 현재 친환경 에너지원인 리튬인산철 배터리는 2차전지를 필요로하는 전기, 전자분야에 보다 안전하게 만들어진다면 납산배터리를 대체할 수 있는 전동구동용으로 많이 사용할 수 있다.Among these secondary batteries, lithium iron phosphate batteries use LFP (lithium iron phosphate) for the positive electrode, and there is no risk of explosion like lithium ion batteries. In particular, the battery installed in the hybrid car is made of lithium iron phosphate, and has a disadvantage in that it is heavier than a lithium ion battery and has somewhat lower energy density. However, if the lithium iron phosphate battery, which is currently an eco-friendly energy source, is made more safely in the electric and electronic fields that require secondary batteries, it can be widely used for electric driving that can replace lead-acid batteries.

이에 따라, 리튬인산철 2차전지와 관련된 다양한 연구들이 수행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개번호 10-2015-0059438(출원번호: 10-2013-0143036, 출원인: 한국화학연구원)에는, 리튬 전구체, 철 전구체, 인산 전구체 및 시트르산의 몰비를 2.5 ~ 3.5 : 1 : 1.5 ~ 2.5 : 1 ~ 1.5의 비율로 혼합하여 분산제를 포함하는 용매에 녹여 혼합용액을 제조하는 단계(단계 1), 및 상기 단계 1의 혼합 용액을 마이크로파를 이용하여 가열하는 단계(단계 2)를 포함하는 리튬인산철 양극 활물질의 제조방법 및 이를 이용한 2차 전지가 개시되어 있다. Accordingly, various studies related to lithium iron phosphate secondary batteries are being conducted. For example, in Korean Patent Publication No. 10-2015-0059438 (Application No.: 10-2013-0143036, Applicant: Korea Research Institute of Chemical Technology), the molar ratio of lithium precursor, iron precursor, phosphoric acid precursor and citric acid is 2.5 to 3.5: 1: 1.5 to 2.5: preparing a mixed solution by mixing it in a ratio of 1 to 1.5 and dissolving it in a solvent containing a dispersing agent (step 1), and heating the mixed solution of step 1 using a microwave (step 2) Disclosed are a method for manufacturing a lithium iron phosphate positive electrode active material comprising the same, and a secondary battery using the same.

대한민국 특허 공개번호 10-2015-0059438Korean Patent Publication No. 10-2015-0059438

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고출력 특성을 갖는 하이브리드 전지 모듈을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid battery module having high output characteristics.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 안정성이 향상된 하이브리드 전지 모듈을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid battery module with improved stability.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 신뢰성이 향상된 하이브리드 전지 모듈을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid battery module with improved reliability.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 서브 전지의 고속 충방전 특성이 향상된 하이브리드 전지 모듈을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid battery module with improved high-speed charge/discharge characteristics of a sub-cell.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 하이브리드 전지 모듈을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a hybrid battery module.

일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 전지 모듈은, 내부에 전지가 수용되는 공간을 갖는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어, 상기 하우징의 내부 공간을 제1 수용 공간 및 제2 수용 공간으로 분리하는 격벽, 상기 제1 수용 공간 내에 배치되는 복수의 메인 전지, 상기 제2 수용 공간 내에 배치되는 복수의 서브 전지, 및 상기 메인 전지와 상기 격벽 사이에 배치되고, 상기 메인 전지 및 상기 서브 전지를 연결하는 회로기판을 포함하되, 상기 메인 전지는 1차 전지를 포함하고, 상기 서브 전지는 2차 전지를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the hybrid battery module includes a housing having a space in which the battery is accommodated, a partition wall disposed in the housing to separate the inner space of the housing into a first accommodating space and a second accommodating space, the a plurality of main batteries disposed in the first accommodating space, a plurality of sub-cells disposed in the second accommodating space, and a circuit board disposed between the main battery and the partition wall and connecting the main battery and the sub-cells; However, the main battery may include a primary battery, and the sub battery may include a secondary battery.

일 실시 예에 따르면, 상기 서브 전지의 양극은, 리튬 인산철(LiFePO4, LFP)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the positive electrode of the sub-cell may include lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP).

일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 메인 전지는 서로 직렬 연결되고, 상기 복수의 메인 전지와 상기 복수의 서브 전지는 각각 병렬 연결되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the plurality of main batteries may be connected in series with each other, and the plurality of main batteries and the plurality of sub batteries may be connected in parallel.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 메인 전지는 제1 내지 제4 메인 전지를 포함하고, 상기 복수의 서브 전지는 제1 내지 제4 서브 전지를 포함하되, 상기 제1 내지 제4 메인 전지는 서로 직렬연결 되고, 상기 제1 내지 제4 서브 전지는 각각 상기 제1 내지 제4 메인 전지와 병렬 연결될 수 있다. According to an embodiment, the plurality of main batteries include first to fourth main batteries, and the plurality of sub batteries include first to fourth sub batteries, and the first to fourth main batteries are connected to each other. They are connected in series, and the first to fourth sub-cells may be connected in parallel with the first to fourth main batteries, respectively.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로기판은, 상기 메인 전지로부터 누출된 가스를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the circuit board may include a sensor for detecting the gas leaked from the main battery.

일 실시 예에 따르면, 상기 센서는, 상기 가스에 의해 부식되는 저항 변화체의 저항 변화를 통해 상기 메인 전지로부터 상기 가스의 누출 여부를 감지하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the sensor may include detecting whether the gas leaks from the main battery through a change in resistance of a resistance changer corroded by the gas.

일 실시 예에 따르면, 상기 가스는, 염소(Cl2) 가스를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the gas may include chlorine (Cl 2 ) gas.

일 실시 예에 따르면, 상기 서브 전지의 C-rate는 10C 이상인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the C-rate of the sub-cell may include 10C or higher.

본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈은 내부에 전지가 수용되는 공간을 갖는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어, 상기 하우징의 내부 공간을 제1 수용 공간 및 제2 수용 공간으로 분리하는 격벽, 상기 제1 수용 공간 내에 배치되는 복수의 메인 전지, 상기 제2 수용 공간 내에 배치되는 복수의 서브 전지, 및 상기 메인 전지와 상기 격벽 사이에 배치되고, 상기 메인 전지 및 상기 서브 전지를 연결하는 회로기판을 포함하되, 상기 메인 전지는 1차 전지를 포함하고, 상기 서브 전지는 2차 전지를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고출력 특성 및 안정성이 향상된 하이브리드 전지 모듈이 제공될 수 있다. The hybrid battery module according to an embodiment of the present invention includes a housing having a space in which a battery is accommodated, a partition wall disposed in the housing to separate the inner space of the housing into a first accommodating space and a second accommodating space, and the second accommodating space. a plurality of main batteries disposed in the first accommodating space, a plurality of sub batteries disposed in the second accommodating space, and a circuit board disposed between the main battery and the partition wall and connecting the main battery and the sub-cells; However, the main battery may include a primary battery, and the sub battery may include a secondary battery. Accordingly, a hybrid battery module having improved high output characteristics and improved stability may be provided.

또한, 상기 서브 전지의 양극은, 리튬 인산철(LFP)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 전지의 고속 충방전 특성이 향상됨으로, 상기 메인 전지를 백업하는 서브 전지로서의 특성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 상기 하이브리드 전지 모듈의 신뢰성이 향상될 수 있다. In addition, the positive electrode of the sub-cell may include lithium iron phosphate (LFP). Accordingly, as the high-speed charging/discharging characteristics of the sub battery are improved, the characteristics of the sub battery that backs up the main battery may be improved. Due to this, the reliability of the hybrid battery module may be improved.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 하우징의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지, 서브 전지, 및 회로기판을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지의 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지의 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 서브 전지의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 서브 전지의 단면 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지 및 서브 전지 사이의 회로도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지의 특성 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 비교 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지의 특성 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 서브 전지의 종류에 따른 특성을 비교하는 그래프이다.
도 15는 도 14의 (a)에 사용된 서브 전지의 구체적인 스펙을 나타내는 표이다.
도 16은 도 14의 (b)에 사용된 서브 전지의 구체적인 스펙을 나타내는 표이다.
도 17은 도 14의 (c)에 사용된 서브 전지의 구체적인 스펙을 나타내는 표이다. 1 and 2 are perspective views of a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are perspective views of a housing included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a main battery, a sub battery, and a circuit board included in the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a main battery included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
7 is a cutaway perspective view of a main battery included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a main battery included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a sub-cell included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional schematic view of a sub-cell included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
11 is a circuit diagram between a main battery and a sub-cell included in the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing a characteristic evaluation result of a main battery used in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing a characteristic evaluation result of a main battery used in a hybrid battery module according to a comparative example of the present invention.
14 is a graph comparing characteristics according to types of sub batteries included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.
15 is a table showing specific specifications of the sub-cell used in FIG. 14A.
16 is a table showing specific specifications of the sub-cell used in FIG. 14(b).
17 is a table showing specific specifications of the sub-cell used in FIG. 14(c).

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in this specification, 'and/or' is used in the sense of including at least one of the components listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features, number, step, configuration It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈의 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 하우징의 사시도이다.1 and 2 are perspective views of a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are perspective views of a housing included in the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈(10)은, 하우징(100), 격벽(110), 회로기판(200), 메인 전지(300), 서브 전지(400), 및 캡(500)을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다. 1 and 2 , a hybrid battery module 10 according to an embodiment of the present invention includes a housing 100 , a partition wall 110 , a circuit board 200 , a main battery 300 , and a sub-cell 400 . ), and may include a cap 500 . Hereinafter, each configuration will be described.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 하우징(100)은 내부에 수용 공간을 갖고, 상부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 상기 하우징(100)의 내부 수용 공간에는, 상기 격벽(110), 상기 회로기판(200), 상기 메인 전지(300), 및 상기 서브 전지(400)가 배치될 수 있다. 3 and 4 , the housing 100 may have an accommodating space therein and an open top shape. The partition wall 110 , the circuit board 200 , the main battery 300 , and the sub-cell 400 may be disposed in the inner accommodation space of the housing 100 .

상기 캡(500)은, 상기 하우징(100)의 개방된 상부와 결합될 수 있다. 상기 캡(500)이 상기 하우징(100)의 개방된 상부와 결합되는 경우, 상기 하우징(100)이 밀폐될 수 있다. 이에 따라, 상기 하우징(100) 내부에 배치된 상기 회로기판(200), 상기 메인 전지(300), 및 상기 서브 전지(400)가 외부 요인(예를 들어, 물리적 데미지, 화학적 데미지 등)들로부터 보호될 수 있다. The cap 500 may be coupled to the open upper portion of the housing 100 . When the cap 500 is coupled to the open upper portion of the housing 100 , the housing 100 may be sealed. Accordingly, the circuit board 200 , the main battery 300 , and the sub-cell 400 disposed inside the housing 100 are protected from external factors (eg, physical damage, chemical damage, etc.) can be protected.

상기 격벽(110)은 상기 하우징(100) 내에 배치되어 상기 하우징(100)의 내부 수용 공간을 분리할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 격벽(110)은 상기 하우징(100)의 내부 수용 공간을 제1 수용 공간(100a) 및 제2 수용 공간(100b)으로 분리할 수 있다. The partition wall 110 may be disposed in the housing 100 to separate an internal accommodating space of the housing 100 . For example, as shown in FIG. 3 , the partition wall 110 may separate the internal accommodating space of the housing 100 into a first accommodating space 100a and a second accommodating space 100b.

상기 제1 수용 공간(100a)에는 상기 메인 전지(300)가 배치되고, 상기 제2 수용 공간(100b)에는 상기 서브 전지(400)가 배치될 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 수용 공간(100a)에는 상기 서브 전지(400)가 배치되고, 상기 제2 수용 공간(100b)에는 상기 메인 전지(300)가 배치될 수 있다. 이하, 상기 메인 전지(300), 상기 서브 전지(400), 및 상기 회로기판(200)에 대해 보다 구체적으로 설명된다. The main battery 300 may be disposed in the first accommodating space 100a , and the sub-battery 400 may be disposed in the second accommodating space 100b . Alternatively, according to another embodiment, the sub battery 400 may be disposed in the first accommodating space 100a , and the main battery 300 may be disposed in the second accommodating space 100b . Hereinafter, the main battery 300 , the sub-cell 400 , and the circuit board 200 will be described in more detail.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지, 서브 전지, 및 회로기판을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지의 절개 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지의 횡단면도이다.5 is a view showing a main battery, a sub-cell, and a circuit board included in the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of the main battery included in the hybrid battery module according to the embodiment of the present invention. 7 is a cutaway perspective view of a main battery included in the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the main battery included in the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈(10)은 복수의 상기 메인 전지(300)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 메인 전지(300)는, 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)를 포함할 수 있다. 5 and 6 , the hybrid battery module 10 according to the embodiment may include a plurality of the main batteries 300 . According to an embodiment, the plurality of main batteries 300 may include first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d.

상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)는 1차 전지일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)는 와운딩(wounding)형 1차 전지일 수 있다. The first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d may be primary batteries. According to an embodiment, the first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d may be wound-type primary batteries.

예를 들어, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 메인 전지(300a)는 케이스(310a), 제1 전극(320a), 제2 전극(330a), 분리막(340a), 및 전해액(미표시)을 포함할 수 있다. 상기 케이스(310a)는 내부에 수용 공간을 갖는 원통 형상일 수 있다. 상기 케이스(310a) 내에는, 상기 제1 전극(320a), 상기 제2 전극(330a), 및 상기 분리막(340a)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 케이스(310a) 내에는 전해액이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 전해액은 염화티오닐(SOCl2)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 메인 전지(300a)에 부하가 인가되는 경우, 상기 전해액과 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)의 산화 환원반응에 의하여 화학에너지가 전기에너지로 변환되어 전류가 발생될 수 있다. For example, referring to FIGS. 7 and 8 , the first main battery 300a includes a case 310a, a first electrode 320a, a second electrode 330a, a separator 340a, and an electrolyte (not shown). ) may be included. The case 310a may have a cylindrical shape having an accommodating space therein. The first electrode 320a, the second electrode 330a, and the separator 340a may be disposed in the case 310a. In addition, an electrolyte may be provided in the case 310a. For example, the electrolyte solution may include thionyl chloride (SOCl 2 ). Accordingly, when a load is applied to the first main battery 300a, chemical energy is converted into electrical energy by redox reaction between the electrolyte and the first electrode 320a and the second electrode 330a. Current can be generated.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(320a)은 카본(carbon)막이 코팅된 양극(Cathode)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 전극(330a)은 금속막이 코팅된 음극(Anode)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속막은 리튬(Lithium)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(320a)은 상기 금속막이 코팅된 음극(Anode)을 포함하고, 상기 제2 전극(330a)은 상기 카본막이 코팅된 양극(Cathode)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first electrode 320a may include a cathode coated with a carbon film. Alternatively, the second electrode 330a may include an anode coated with a metal film. For example, the metal layer may include lithium. Alternatively, according to another embodiment, the first electrode 320a may include a cathode coated with the metal film, and the second electrode 330a may include an anode coated with the carbon film. can

상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)은 적층되어 와인딩된 상태로 상기 케이스(310a) 내에 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)은 상기 케이스(310a) 내에서 권취된 상태로 배치될 수 있다. The first electrode 320a and the second electrode 330a may be provided in the case 310a in a stacked and wound state. That is, the first electrode 320a and the second electrode 330a may be disposed in a wound state in the case 310a.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극(320a)의 길이는 상기 제2 전극(330a)의 길이보다 길 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(320a)의 길이는 상기 제2 전극(330a)의 길이보다 1.5배 이상 길 수 있다. 이에 따라, 와인딩된 상기 제1 전극(320a)의 중심부(A) 또는 최외곽부(B) 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면할 수 있다. According to an embodiment, the length of the first electrode 320a may be longer than the length of the second electrode 330a. For example, the length of the first electrode 320a may be 1.5 times longer than the length of the second electrode 330a. Accordingly, at least one of the central portion (A) or the outermost portion (B) of the wound first electrode 320a is the first electrode 320a wound with the second electrode 330a omitted. can face to face.

보다 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 와인딩된 상기 제1 전극(320a)의 상기 중심부(A) 및 상기 최외곽부(B) 모두 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면할 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 와인딩된 상기 제1 전극(320a)의 상기 중심부(A) 및 상기 최외곽부(B) 중 상기 중심부(A)는, 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면할 수 있다. 이와 달리, 또 다른 실시 예에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 와인딩된 상기 제1 전극(320a)의 상기 중심부(A) 및 상기 최외곽부(B) 중 상기 최외곽부(B)는, 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 8 , both the central portion A and the outermost portion B of the wound first electrode 320a are wound with the second electrode 330a omitted. The first electrodes 320a may face each other. Alternatively, according to another embodiment, as shown in FIG. 9 , the central portion A of the central portion A and the outermost portion B of the wound first electrode 320a is The first electrodes 320a wound in a state where the second electrodes 330a are omitted may face each other. Unlike this, according to another embodiment, as shown in FIG. 10 , the outermost portion B of the central portion A and the outermost portion B of the wound first electrode 320a is , the first electrodes 320a wound with the second electrode 330a omitted may face each other.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면하는 와인딩 횟수는, 1회 이상 3회 미만일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면하는 와인딩 회수가 1회 미만이거나 3회 이상인 경우, 상기 제1 메인 전지(300a)의 특성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.According to an embodiment, the number of windings in which the first electrodes 320a wound with the second electrode 330a are omitted may face one or more times and less than three times. On the other hand, when the number of windings facing the first electrodes 320a wound in a state where the second electrode 330a is omitted is less than 1 or more than 3 times, the characteristics of the first main battery 300a are A lowering problem may occur.

상기 분리막(340a)은 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 분리막(340a)은 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)의 접촉을 방지할 수 있다. 상기 분리막(340a)은, 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)과 함께 와인딩 될 수 있다. The separator 340a may be disposed between the first electrode 320a and the second electrode 330a. Accordingly, the separator 340a may prevent the first electrode 320a and the second electrode 330a from contacting each other. The separator 340a may be wound together with the first electrode 320a and the second electrode 330a.

보다 구체적으로, 상기 분리막(340a)은, 와인딩된 상기 제1 전극(320a)과 와인딩된 상기 제2 전극(330a)이 대면하는 영역 사이, 및 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 와인딩된 상기 제1 전극(320a)끼리 대면하는 영역 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 분리막(340a)은 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)이 대면하는 영역뿐만 아니라, 상기 제2 전극(330a)이 생략된 상태로 상기 제1 전극(320a)끼리 대면하는 영역 사이까지 배치될 수 있다. More specifically, the separator 340a is wound between a region where the wound first electrode 320a and the wound second electrode 330a face each other, and in a state where the second electrode 330a is omitted. The first electrodes 320a may be disposed between regions facing each other. That is, in the separation layer 340a, not only the area where the first electrode 320a and the second electrode 330a face each other, but also the first electrode 320a in a state where the second electrode 330a is omitted. It can be arranged even between facing areas.

즉, 상기 제1 메인 전지(320)는 상기 케이스(310a) 내에 상기 제1 전극(320a) 및 상기 제2 전극(330a)이 적층되어 와인딩된 상태로 제공되되, 와인딩된 상기 제1 전극(320a)과 와인딩된 상기 제2 전극(330a)이 비대칭(Asymmetric) 상태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 메인 전지(300a)는, 양극 및 음극이 대칭(Symmetric) 상태로 배치되는 기존의 와인딩형 1차 전지와 비교하여, 전극(양극, 및 음극)의 두께가 얇아질 수 있다. 이로 인해, 상기 케이스(310a) 내에 수용되는 상기 전해액의 양이 상대적으로 증가하게 됨으로 열적 안정성이 증가하고, 상기 전해액을 통한 양극 활물질의 이동 및 확산이 용이하게 발생되어 전지의 출력이 향상될 수 있다. 또한, 전극의 두께가 상대적으로 얇아짐으로 극판 효율 감소현상이 개선되어 전극 이용율이 향상되고, 카본막의 크랙 발생가능성 및 분말 탈리 현상이 개선될 수 있다. 뿐만 아니라, 율속단계 제어를 통한 작동전압의 상승이 이루어질 수 있다. That is, the first main battery 320 is provided in a wound state in which the first electrode 320a and the second electrode 330a are stacked in the case 310a, and the wound first electrode 320a is provided. ) and the wound second electrode 330a may be disposed in an asymmetric state. Accordingly, in the first main battery 300a, the thickness of the electrodes (positive electrode and negative electrode) may be reduced compared to a conventional winding type primary battery in which the positive electrode and the negative electrode are arranged in a symmetrical state. . Due to this, the amount of the electrolyte contained in the case 310a is relatively increased, so that thermal stability is increased, and movement and diffusion of the positive electrode active material through the electrolyte is easily generated, thereby improving the output of the battery. . In addition, since the electrode thickness is relatively thin, the electrode plate efficiency reduction phenomenon is improved, and the electrode utilization rate is improved, and the possibility of cracking the carbon film and the powder detachment phenomenon can be improved. In addition, an increase in the operating voltage may be achieved through the rate-limiting step control.

상술된 바와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)는 보빈(bobbin)형 1차 전지일 수 있다. 상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)의 종류는 제한되지 않는다. Unlike the above, according to another embodiment, the first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d may be bobbin-type primary batteries. The types of the first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d are not limited.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 서브 전지의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 서브 전지의 단면 개략도이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 메인 전지 및 서브 전지 사이의 회로도이다. 9 is a perspective view of a sub battery included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional schematic view of a sub battery included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is the present invention is a circuit diagram between the main battery and the sub-cell included in the hybrid battery module according to an embodiment.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈(10)은 복수의 상기 서브 전지(400)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 서브 전지(400)는 제1 내지 제4 서브 전지(400a, 400b, 400c, 400d)를 포함할 수 있다. 9 and 10 , the hybrid battery module 10 according to the embodiment may include a plurality of the sub-cells 400 . According to an embodiment, the plurality of sub-cells 400 may include first to fourth sub-cells 400a, 400b, 400c, and 400d.

상기 제1 내지 제4 서브 전지(400a, 400b, 400c, 400d)는 2차 전지일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 서브 전지(400a, 400b, 400c, 400d)는 리튬 인산철(LiFePO4, LFP) 2차 전지일 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브 전지(400a)는 양극(410a), 상기 양극과 대향하는 음극(420a), 상기 양극(410a) 및 상기 음극(420a) 사이에 배치되는 분리막(430a), 상기 양극(410a)과 상기 분리막(430a) 사이 및 상기 음극(420a)과 상기 분리막(430a) 사이에 제공되는 전해액(440a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 양극(410a)은 리튬 인산철(LiFePO4, LFP)을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 서브 전지(400a)는 높은 C-rate에서도 안정적으로 충방전될 수 있다. The first to fourth sub-cells 400a, 400b, 400c, and 400d may be secondary batteries. According to an embodiment, the first to fourth sub-cells 400a, 400b, 400c, and 400d may be lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP) secondary batteries. For example, as shown in FIG. 12 , the first sub-cell 400a is disposed between a positive electrode 410a, a negative electrode 420a facing the positive electrode, and the positive electrode 410a and the negative electrode 420a. and an electrolyte solution 440a provided between the separator 430a and the anode 410a and the separator 430a and between the cathode 420a and the separator 430a. In this case, the positive electrode 410a may include lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP). Accordingly, the first sub-cell 400a can be stably charged and discharged even at a high C-rate.

상기 서브 전지(400)는 상기 메인 전지(300)의 백업 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 서브 전지(400)는 상기 메인 전지(300)의 출력이 저하되는 경우, 상기 메인 전지(300)를 대신하여 출력될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 전지(400)는 고속 충방전 특성이 높을수록 상기 메인 전지(300)의 백업 역할에 적합할 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 서브 전지(400a, 400b, 400c, 400d)는 리튬 인산철(LFP) 양극을 포함함으로써, 10C 이상의 높은 C-rate에서도 안정적으로 충방전될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 서브 전지(400a, 400b, 400c, 400d)는 고속 충방전 특성이 높아, 상기 메인 전지(300)를 백업하는 서브 전지로써 적합할 수 있다. The sub battery 400 may serve as a backup of the main battery 300 . For example, when the output of the main battery 300 is reduced, the sub battery 400 may be output instead of the main battery 300 . Accordingly, the sub-battery 400 may be more suitable for a backup role of the main battery 300 as the high-speed charging/discharging characteristics are higher. As described above, since the first to fourth sub-cells 400a, 400b, 400c, and 400d include a lithium iron phosphate (LFP) positive electrode, they can be stably charged and discharged even at a high C-rate of 10C or higher. Accordingly, the first to fourth sub-cells 400a , 400b , 400c , and 400d have high fast charge/discharge characteristics, and thus may be suitable as sub-cells for backing up the main battery 300 .

상기 회로기판(200)은, 상기 격벽(110) 및 상기 메인 전지(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 회로기판(200)은, 상기 메인 전지(300) 및 상기 서브 전지(400)를 연결할 수 있다. 또한, 상기 회로기판(200)은 상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)를 서로 연결할 수 있다. The circuit board 200 may be disposed between the partition wall 110 and the main battery 300 . The circuit board 200 may connect the main battery 300 and the sub-cell 400 . Also, the circuit board 200 may connect the first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d to each other.

일 실시 예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)는 서로 직렬연결 될 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 내지 제4 서브 전지(400a, 400b, 400c, 400d)는 각각 상기 제1 내지 제4 메인 전지(300a, 300b, 300c, 300d)와 병렬 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 메인 전지(300a)는 상기 제1 서브 전지(400a)와 병렬 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 메인 전지(300b)는 상기 제2 서브 전지(400b)와 병렬 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 제3 메인 전지(300c)는 상기 제3 서브 전지(400c)와 병렬 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 제4 메인 전지(300d)는 상기 제4 서브 전지(400d)와 병렬 연결될 수 있다. According to an embodiment, as shown in FIG. 11 , the first to fourth main batteries 300a , 300b , 300c , and 300d may be connected in series with each other. Alternatively, the first to fourth sub-cells 400a, 400b, 400c, and 400d may be connected in parallel with the first to fourth main batteries 300a, 300b, 300c, and 300d, respectively. Specifically, the first main battery 300a may be connected in parallel with the first sub-cell 400a. Alternatively, the second main battery 300b may be connected in parallel with the second sub battery 400b. Alternatively, the third main battery 300c may be connected in parallel with the third sub-cell 400c. Alternatively, the fourth main battery 300d may be connected in parallel with the fourth sub battery 400d.

상기 회로기판(200)은, 상기 메인 전지(300)로부터 누출되는 가스를 감지하는 센서(S)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 가스는 염소 가스(Cl2)를 포함할 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 메인 전지(300)의 경우, 전해액으로 염화티오닐(SOCl2)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 전지(300)에 스웰링(swelling)현상 등이 생기는 경우, 상기 메인 전지(300)로부터 염소 가스(Cl2)가 누출될 수 있다. The circuit board 200 may include a sensor S that detects gas leaking from the main battery 300 . According to an embodiment, the gas may include chlorine gas (Cl 2 ). As described above, in the case of the main battery 300, thionyl chloride (SOCl 2 ) may be included as an electrolyte. Accordingly, when a swelling phenomenon occurs in the main battery 300 , chlorine gas (Cl 2 ) may leak from the main battery 300 .

상기 센서(S)는, 상기 메인 전지(300)로부터 누출되는 상기 가스를 감지하기 위하여, 저항 변화체를 포함할 수 있다. 상기 저항 변화체는, 상기 메인 전지(300)로부터 상기 가스가 누출되는 경우, 상기 가스에 의해 부식되어 저항이 변화될 수 있다. 이로 인해, 상기 센서(S)는 상기 저항 변화체의 저항 변화를 감지함으로써, 상기 메인 전지(300)로부터 누출되는 상기 가스를 감지할 수 있다. The sensor S may include a resistance changer to detect the gas leaking from the main battery 300 . When the gas leaks from the main battery 300 , the resistance changer may be corroded by the gas to change resistance. Accordingly, the sensor S may detect the gas leaking from the main battery 300 by detecting a change in the resistance of the resistance changer.

본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈은, 내부에 전지가 수용되는 공간을 갖는 상기 하우징(100), 상기 하우징(100) 내에 배치되어, 상기 하우징(100)의 내부 공간을 상기 제1 수용 공간(100a) 및 상기 제2 수용 공간(100b)으로 분리하는 상기 격벽(110), 상기 제1 수용 공간(100a) 내에 배치되는 복수의 상기 메인 전지(300), 상기 제2 수용 공간(100b) 내에 배치되는 복수의 상기 서브 전지(400), 및 상기 메인 전지(300)와 상기 격벽(110) 사이에 배치되고, 상기 메인 전지(300) 및 상기 서브 전지(400)를 연결하는 상기 회로기판(200)을 포함하되, 상기 메인 전지(300)는 1차 전지를 포함하고, 상기 서브 전지(400)는 2차 전지를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고출력 특성 및 안정성이 향상된 하이브리드 전지 모듈이 제공될 수 있다. The hybrid battery module according to an embodiment of the present invention includes the housing 100 having a space in which a battery is accommodated, and is disposed in the housing 100 so that the inner space of the housing 100 is converted into the first accommodation space. (100a) and the second accommodating space (100b), the partition wall (110), the plurality of main cells (300) disposed in the first accommodating space (100a), the second accommodating space (100b) A plurality of the sub-cells 400 are disposed, and the circuit board 200 is disposed between the main cell 300 and the partition wall 110 and connects the main cell 300 and the sub-cell 400 . ), but the main battery 300 may include a primary battery, and the sub battery 400 may include a secondary battery. Accordingly, a hybrid battery module having improved high output characteristics and improved stability may be provided.

또한, 상기 서브 전지(400)의 양극은, 리튬 인산철(LFP)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 전지(400)의 고속 충방전 특성이 향상됨으로, 상기 메인 전지(300)를 백업하는 서브 전지로서의 특성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 상기 하이브리드 전지 모듈의 신뢰성이 향상될 수 있다. In addition, the positive electrode of the sub-cell 400 may include lithium iron phosphate (LFP). Accordingly, as the high-speed charging/discharging characteristics of the sub-cell 400 are improved, the characteristics as a sub-cell backing up the main battery 300 may be improved. Due to this, the reliability of the hybrid battery module may be improved.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Above, a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the hybrid battery module according to an embodiment of the present invention will be described.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지의 특성 평가 결과를 나타내는 그래프고, 도 13은 본 발명의 비교 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지의 특성 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 12 is a graph showing the characteristic evaluation result of the main battery used in the hybrid battery module according to the embodiment of the present invention, and FIG. 13 is the characteristic evaluation result of the main battery used in the hybrid battery module according to the comparative example of the present invention. It is a graph representing

도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 실시 예에 및 상기 비교 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지가 준비한 후, 각각에 대해 시간(Time, hr)에 따른 포텐셜(Potential, V)을 측정하여 나타내었다. 1.625Ω/1min의 방전조건, 12.5Ω/9min의 펄스방전, 2.0V의 종지전압 환경에서 실험되었다.12 and 13 , after the main battery used in the hybrid battery module according to the embodiment and the comparative example is prepared, the potential (Potential, V) according to time (Time, hr) is measured for each was indicated. The experiment was conducted under discharge conditions of 1.625Ω/1min, pulse discharge of 12.5Ω/9min, and termination voltage of 2.0V.

구체적으로, 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지는, 도 9에 도시된 바와 같은 구조를 갖고, 양극(길이 330mm, 카본막 코팅) 및 음극(길이 200mm, 리튬막 코팅)이 비대칭 구조를 갖는 1차 전지가 사용되었다. 반면, 비교 예에 따른 하이브리드 전지 모듈에 사용되는 메인 전지는, 양극(길이 280mm, 카본막 코팅) 및 음극(길이 200mm, 리튬막 코팅)이 대칭 구조를 갖는 종래의 와운드형 1차 전지가 사용되었다. 또한, 각각의 1차 전지들은 SOCl2가 전해액으로 사용되었으며, HPC 보조전원이 사용되었다.Specifically, the main battery used in the hybrid battery module according to the embodiment has a structure as shown in FIG. 9, and the positive electrode (length 330 mm, carbon film coating) and the negative electrode (length 200 mm, lithium film coating) have an asymmetric structure A primary battery with On the other hand, the main battery used in the hybrid battery module according to the comparative example, the positive electrode (length 280mm, carbon film coating) and the negative electrode (length 200mm, lithium film coating) have a symmetrical structure a conventional wound type primary battery was used. . In addition, in each of the primary batteries SOCl 2 was used as an electrolyte, and HPC auxiliary power was used.

도 12 및 도 13에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예에 따른 종래의 와운드형 1차 전지의 경우 포텐셜이 17시간 이후 급격하게 떨어져 18시간 이후 측정되지 않았지만, 상기 실시 예에 따른 비대칭 1차 전지의 경우 포텐셜이 21시간 이후 급격하게 떨어져 22시간 이후 측정되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 실시 예에 따른 비대칭 1차 전지의 특성이 종래의 와운드형 1차 전지 보다 좋은 것을 알 수 있다. As can be seen in FIGS. 12 and 13 , in the case of the conventional wound type primary battery according to the comparative example, the potential fell sharply after 17 hours and was not measured after 18 hours, but in the case of the asymmetric primary battery according to the embodiment It was confirmed that the potential dropped sharply after 21 hours and was not measured after 22 hours. That is, it can be seen that the characteristics of the asymmetric primary battery according to the embodiment are better than those of the conventional wound type primary battery.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈이 포함하는 서브 전지의 종류에 따른 특성을 비교하는 그래프이고, 도 15는 도 14의 (a)에 사용된 서브 전지의 구체적인 스펙을 나타내는 표이고, 도 16은 도 14의 (b)에 사용된 서브 전지의 구체적인 스펙을 나타내는 표이고, 도 17는 도 14의 (c)에 사용된 서브 전지의 구체적인 스펙을 나타내는 표이다. 14 is a graph comparing characteristics according to types of sub batteries included in a hybrid battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a table showing specific specifications of the sub batteries used in FIG. 14 (a). , FIG. 16 is a table showing specific specifications of the sub battery used in FIG. 14(b) , and FIG. 17 is a table showing specific specifications of the sub battery used in FIG. 14(c) .

도 14의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 도 1에 도시된 구조를 갖는 상기 실시 예에 따른 하이브리드 전지 모듈을 준비하되, 메인 전지로 보빈형 Li/SOCl2 전지가 사용되었고, 서브 전지로 7.5F 1325size(2ea) 슈퍼커패시터(EDLC), 40F 1235size 리튬이온커패시터(LIC), 및 360mAh 1345size 리튬 인산철(LFP) 2차 전지가 사용되었다. 사용된 서브 전지는 모두 14 mm 미만의 직경 및 50 mm 미만의 높이를 갖는다. 또한, 사용된 메인 전지는 D size 및 33.6*60 mm의 크기를 갖고, 보다 구체적인 스펙은 아래의 <표 1>과 같다. 14 (a) to (c) , a hybrid battery module according to the embodiment having the structure shown in FIG. 1 was prepared, but a bobbin-type Li/SOCl 2 battery was used as a main battery, and a sub battery A 7.5F 1325size (2ea) supercapacitor (EDLC), a 40F 1235size lithium ion capacitor (LIC), and a 360mAh 1345size lithium iron phosphate (LFP) secondary battery were used. The sub cells used all had a diameter of less than 14 mm and a height of less than 50 mm. In addition, the main battery used has a size of D size and 33.6 * 60 mm, and more specific specifications are shown in <Table 1> below.

공칭용량: 19.0 AhNominal capacity: 19.0 Ah 최대 펄스 방전전류: 400 mAMaximum pulse discharge current: 400 mA 공칭전압: 3.6 VNominal voltage: 3.6 V 사용온도범위: -55 ~ +85 ℃Operating temperature range: -55 ~ +85 ℃ 최대 연속 방전전류: 230 mAMaximum continuous discharge current: 230 mA 중량: 98.0 gWeight: 98.0 g

이후, 각각의 전지 모듈에 대해 방전 시간(Discharge time, min)에 따른 전압(V)을 측정하였다. 방전 조건은 1.8A/1min이고, 250mA/9min 펄스방전이 반복되었다. 도 14의 (a)는 서브 전지로 슈퍼커패시터(EDLC)가 사용된 경우를 나타내고, 도 14의 (b)는 서브 전지로 리튬이온커패시터(LIC)가 사용된 경우를 나타내고, 도 14의 (c)는 리튬 인산철(LFP) 2차 전지가 사용된 경우를 나타낸다. Then, the voltage (V) according to the discharge time (discharge time, min) was measured for each battery module. Discharge conditions were 1.8A/1min, and 250mA/9min pulse discharge was repeated. Figure 14 (a) shows a case in which a supercapacitor (EDLC) is used as a sub battery, (b) of Figure 14 shows a case in which a lithium ion capacitor (LIC) is used as a sub battery, and in Figure 14 (c) ) indicates a case in which a lithium iron phosphate (LFP) secondary battery is used.

도 14의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 서브 전지로 슈퍼커패시터(EDLC)가 사용된 경우 방전 시간이 약 100 min으로 나타났고, 서브 전지로 리튬이온커패시터(LIC)가 사용된 경우 방전 시간이 약 130 min으로 나타났고, 서브 전지로 리튬 인산철(LFP) 2차 전지가 사용된 경우 방전 시간이 약 300 min으로 나타난 것을 확인할 수 있었다. 즉, 서브 전지로 리튬 인산철(LFP) 2차 전지가 사용된 경우, 서브 전지로 슈퍼커패시터(EDLC) 및 리튬이온커패시터(LIC)가 사용된 경우보다 현저하게 높은 방전 시간을 갖는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (c) of FIG. 14 , when a supercapacitor (EDLC) was used as the sub battery, the discharge time was about 100 min, and when a lithium ion capacitor (LIC) was used as the sub battery It was confirmed that the discharge time was about 130 min, and when a lithium iron phosphate (LFP) secondary battery was used as the sub-cell, the discharge time was about 300 min. That is, it was confirmed that when a lithium iron phosphate (LFP) secondary battery was used as the sub-cell, the discharge time was significantly higher than when a supercapacitor (EDLC) and a lithium-ion capacitor (LIC) were used as the sub-cell. .

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10: 하이브리드 전지 모듈
100: 하우징
110: 격벽
200: 회로기판
300: 메인 전지
400: 서브 전지
500: 캡
310: 케이스
320: 제1 전극
330: 제2 전극
340: 분리막
410: 양극
420: 음극
430: 분리막
440: 전해액10: hybrid battery module
100: housing
110: bulkhead
200: circuit board
300: main battery
400: sub battery
500: cap
310: case
320: first electrode
330: second electrode
340: separator
410: positive electrode
420: negative electrode
430: separator
440: electrolyte

Claims (5)

내부에 전지가 수용되는 공간을 갖는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되어, 상기 하우징의 내부 공간을 제1 수용 공간 및 제2 수용 공간으로 분리하는 격벽;
상기 제1 수용 공간 내에 배치되는 복수의 메인 전지;
상기 제2 수용 공간 내에 배치되는 복수의 서브 전지; 및
상기 메인 전지와 상기 격벽 사이에 배치되고, 상기 메인 전지 및 상기 서브 전지를 연결하는 회로기판을 포함하되,
상기 메인 전지는 1차 전지를 포함하고, 상기 서브 전지는 2차 전지를 포함하는 하이브리드 전지 모듈.
a housing having a space in which the battery is accommodated;
a partition wall disposed in the housing to separate an internal space of the housing into a first accommodating space and a second accommodating space;
a plurality of main batteries disposed in the first accommodating space;
a plurality of sub-cells disposed in the second accommodating space; and
a circuit board disposed between the main battery and the partition wall and connecting the main battery and the sub-cell;
A hybrid battery module in which the main battery includes a primary battery, and the sub battery includes a secondary battery.
 제1 항에 있어서,
상기 서브 전지의 양극은, 리튬 인산철(LiFePO4, LFP)를 포함하는 하이브리드 전지 모듈.
According to claim 1,
The positive electrode of the sub-cell is a hybrid battery module including lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP).
 제1 항에 있어서,
상기 복수의 메인 전지는 제1 내지 제4 메인 전지를 포함하고, 상기 복수의 서브 전지는 제1 내지 제4 서브 전지를 포함하되,
상기 제1 내지 제4 메인 전지는 서로 직렬연결 되고, 상기 제1 내지 제4 서브 전지는 각각 상기 제1 내지 제4 메인 전지와 병렬 연결되는 것을 포함하는 하이브리드 전지 모듈.
According to claim 1,
The plurality of main batteries includes first to fourth main batteries, and the plurality of sub batteries includes first to fourth sub batteries,
The first to fourth main batteries are connected in series with each other, and the first to fourth sub batteries are respectively connected in parallel with the first to fourth main batteries.
 제1 항에 있어서,
상기 회로기판은, 상기 메인 전지로부터 누출된 가스를 감지하는 센서를 포함하되,
상기 센서는, 상기 가스에 의해 부식되는 저항 변화체의 저항 변화를 통해 상기 메인 전지로부터 상기 가스의 누출 여부를 감지하는 것을 포함하는 하이브리드 전지 모듈.
According to claim 1,
The circuit board includes a sensor for detecting the gas leaked from the main battery,
wherein the sensor is configured to detect whether the gas leaks from the main battery through a change in resistance of a resistance changer corroded by the gas.
 제4 항에 있어서,
상기 가스는, 염소(Cl2) 가스를 포함하는 하이브리드 전지 모듈.
5. The method of claim 4,
The gas is a hybrid battery module including chlorine (Cl 2 ) gas.
KR1020200147983A 2020-11-06 2020-11-06 Hybrid battery module KR102479338B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200147983A KR102479338B1 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Hybrid battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200147983A KR102479338B1 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Hybrid battery module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220061703A true KR20220061703A (en) 2022-05-13
KR102479338B1 KR102479338B1 (en) 2022-12-20

Family

ID=81583241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200147983A KR102479338B1 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Hybrid battery module

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102479338B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070076484A (en) * 2006-01-16 2007-07-24 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 Hybrid power supply
KR20150059438A (en) 2013-11-22 2015-06-01 한국화학연구원 The preparing method of lithium iron phosphate cathode active materials, the lithium iron phosphate cathod acive materials thereby and the secondary battery using the same
KR20150132782A (en) * 2014-05-16 2015-11-26 제노에너지(주) Hybrid battery with high capacity lithium primary cell and high power lithium secondary cell
KR20170089222A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 엘에스엠트론 주식회사 Ultra Capacitor Module
KR20180045435A (en) * 2016-10-25 2018-05-04 주식회사 엘지화학 Method Capable of Easily Checking Defect of Battery Pack
JP2019200923A (en) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社デンソー Battery system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070076484A (en) * 2006-01-16 2007-07-24 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 Hybrid power supply
KR20150059438A (en) 2013-11-22 2015-06-01 한국화학연구원 The preparing method of lithium iron phosphate cathode active materials, the lithium iron phosphate cathod acive materials thereby and the secondary battery using the same
KR20150132782A (en) * 2014-05-16 2015-11-26 제노에너지(주) Hybrid battery with high capacity lithium primary cell and high power lithium secondary cell
KR20170089222A (en) * 2016-01-26 2017-08-03 엘에스엠트론 주식회사 Ultra Capacitor Module
KR20180045435A (en) * 2016-10-25 2018-05-04 주식회사 엘지화학 Method Capable of Easily Checking Defect of Battery Pack
JP2019200923A (en) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社デンソー Battery system

Also Published As

Publication number Publication date
KR102479338B1 (en) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5696207B1 (en) New lithium-ion battery
KR101407772B1 (en) Electorde assembly and secondary battery using the same
US7399554B2 (en) Hybrid rechargeable battery having high power and high energy density lithium cells
CN101517817B (en) Hybrid-typed electrode assembly of capacitor-battery structure
US8502494B2 (en) Battery charging apparatus and method
US9236631B2 (en) Electrode assembly including electrode units having the same width and different lengths, and battery cell and device including the electrode assembly
US11189834B1 (en) Multiple electrolyte battery cells
US9048028B2 (en) Hybrid electrochemical cell systems and methods
WO2014081193A1 (en) Secondary battery module
US9231279B2 (en) Electrode assembly including electrode units having the same length and different widths, and battery cell and device including the electrode assembly
KR20130118763A (en) Electrode assembly, battery cell and device comprising the same
US20240128601A1 (en) Electrode piece, rolled core and battery
EP3396743A1 (en) Electrode for secondary battery including electrode protection layer
EP4270565A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising same
KR101935229B1 (en) Lithium secondary battery
US9123924B2 (en) Battery core and method of manufacturing the same
US11545705B2 (en) Secondary battery and battery pack including the same
KR102479338B1 (en) Hybrid battery module
KR102478615B1 (en) Lithium primary battery with asymmetric winding electrode structure
CN216850039U (en) Composite power storage device
CN218101376U (en) Lithium ion single battery and test power supply
KR20010037835A (en) Lithium ion polymer battery
McDowall et al. Battery developments for the outside plant environment-an overview
Barsukov Battery selection, safety, and monitoring in mobile applications
Robillard et al. The impact of lithium-metal-polymer battery characteristics on telecom power system design

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right