KR20220109173A - Cylindrical battery module for chain ignition prevention - Google Patents

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KR20220109173A
KR20220109173A KR1020210012519A KR20210012519A KR20220109173A KR 20220109173 A KR20220109173 A KR 20220109173A KR 1020210012519 A KR1020210012519 A KR 1020210012519A KR 20210012519 A KR20210012519 A KR 20210012519A KR 20220109173 A KR20220109173 A KR 20220109173A
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battery
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정인혁
이태규
오광근
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

The present invention relates to a battery module including: a breakage unit that is broken by the pressure when high-temperature gas is generated due to ignition of battery cells inside a battery module; a breakage sensor that senses breakage when the breakage unit is broken and transmits a breakage signal to a BMS, and specifically, to a battery module including a plurality of cylindrical secondary battery cells, wherein the high-temperature gas generated when the battery cells are ignited is discharged to the outside of the battery module. Provided is a battery module that can prevent ignition of peripheral battery cells.

Description

연쇄 발화 방지용 원통형 이차전지 셀의 배터리 모듈 {Cylindrical battery module for chain ignition prevention}Cylindrical battery module for chain ignition prevention

본 발명은 원통형 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈의 연쇄 발화를 방지하는 배터리 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a battery module for preventing chain ignition of a battery module including a cylindrical secondary battery cell.

최근 모바일 전자 기기 및 친환경 자동차의 수요가 증가함에 따라 에너지원으로 사용되는 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 또한 이러한 이유에서 고성능. 고효율 및 고안정성의 이차전지에 관련한 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 가볍고 에너지 밀도가 크고, 자가방전에 의한 전력손실이 적으며 기억효과(memory effect)를 나타내지 않는 리튬 이차전지가 많이 사용된다. Recently, as the demand for mobile electronic devices and eco-friendly vehicles increases, the demand for secondary batteries used as energy sources is also rapidly increasing, and for this reason, high performance. Research and development related to high-efficiency and high-stability secondary batteries are being actively conducted. Recently, a lithium secondary battery that is light, has a large energy density, has low power loss due to self-discharge, and does not exhibit a memory effect is widely used.

리튬 이차전지는 일반적으로 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치되고, 전해액과 함께 전지케이스에 밀봉되어 이차전지 셀을 구성한다. 구성하는 전지케이스의 형상에 따라서 원통형, 각형 또는 파우치형으로 구별될 수 있으며, 그 중 원통형 이차전지는 복수의 이차전지들이 직렬 또는 병렬 연결되어 배터리 모듈을 구성한다.In general, a lithium secondary battery is disposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate to which a positive electrode active material and a negative electrode active material are applied, respectively, with a separator therebetween, and is sealed in a battery case together with an electrolyte to constitute a secondary battery cell. According to the shape of the battery case constituting it, it may be classified into a cylindrical shape, a prismatic shape, or a pouch shape. Among them, a cylindrical secondary battery constitutes a battery module by connecting a plurality of secondary batteries in series or in parallel.

이러한 이차전지는 안정성이 크게 요구되는데, 예를 들어 과충전이 되는 경우 양극 활물질 또는 전해질의 분해반응 및 기타 부반응들이 진행되며, 이러한 반응으로 인하여 열이 방출되면서 급기야 전지 셀의 폭발 현상을 수반하기도 한다. Such secondary batteries require great stability. For example, when overcharged, decomposition reactions and other side reactions of the positive electrode active material or electrolyte proceed, and heat is released due to these reactions, which eventually accompanies the explosion of the battery cells.

종래의 원통형 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈의 경우, 배터리 모듈 상부 커버의 소재로 내구성과 내열성이 높은 특성의 소재를 사용하기 때문에, 전지 셀의 폭발 시 발생된 고온의 가스가 배터리 모듈 외부로 배출되기 어려운 문제가 발생한다. 따라서, 어느 하나의 전지 셀이 발화하게 되면 발생된 고온 가스가 밀폐된 모듈 내부를 순환하면서 주변부 전지 셀의 온도를 급격하게 상승시켜 연쇄 발화를 발생시키는 문제점이 있다. In the case of a battery module including a conventional cylindrical secondary battery cell, since a material with high durability and heat resistance is used as a material for the upper cover of the battery module, high-temperature gas generated when the battery cell explodes is discharged to the outside of the battery module difficult problems arise. Therefore, when any one battery cell ignites, there is a problem in that the generated high-temperature gas circulates inside the sealed module and abruptly increases the temperature of the surrounding battery cells to cause a chain ignition.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.The technology underlying the present invention is disclosed in the following patent documents.

KRUS 2019-00404032019-0040403 AA KRUS 2001-00001122001-0000112 UU KRUS 08235100823510 B1B1 KRUS 2016-00389312016-0038931 AA

본 발명은 복수의 원통형 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈에 있어서 하나의 전지 셀의 폭발로 인한 주변부 전지 셀의 연쇄 발화를 방지하는 상부 커버를 포함하는 배터리 모듈을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a battery module including an upper cover for preventing chain ignition of peripheral battery cells due to the explosion of one battery cell in a battery module including a plurality of cylindrical secondary battery cells.

본 발명의 실시 형태에 따른 복수의 원통형 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈은, 상기 이차전지 셀들이 배치되는 셀 프레임; 및 상기 셀 프레임과 결합되는 상부 커버를 포함하며, 상기 상부 커버는 배터리 모듈 내부에서 고온 가스가 발생될 시 그 압력에 의해 파단되는 파단부; 상기 파단부가 파단될 시 파단을 감지하여 BMS로 파단 신호를 전달하는 파단 센서;를 포함하여 구성되어, 전지 셀 발화 시 발생된 고온 가스가 배터리 모듈 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.A battery module including a plurality of cylindrical secondary battery cells according to an embodiment of the present invention includes: a cell frame in which the secondary battery cells are disposed; and an upper cover coupled to the cell frame, wherein the upper cover includes: a breaking part that is broken by the pressure when high-temperature gas is generated inside the battery module; and a breakage sensor that detects breakage when the breakage part is broken and transmits a breakage signal to the BMS, so that the high-temperature gas generated when the battery cell ignites is discharged to the outside of the battery module.

상기 파단부는 소정의 압력 및 온도 조건 이상에서 파단되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the fractured portion is fractured under predetermined pressure and temperature conditions.

상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 양극 단자에 대응되는 위치에 형성하는 것을 특징으로 한다.The breaking part is characterized in that it is formed at a position corresponding to the positive terminal of the battery cell so that it can be easily broken when the battery cell is ignited.

상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 상부 커버의 다른 영역과 두께보다 얇은 두께인 것을 특징으로 한다.The breaking part is characterized in that it has a thickness thinner than that of other regions and thicknesses of the upper cover to be easily broken when the battery cell is ignited.

상기 파단부의 소재는 소정의 압력 및 온도 조건 이상에서 파단되는 소재로서, 상부커버의 다른 영역과 다른 소재로 구성하는 것을 특징으로 한다.The material of the fracture portion is a material that is fractured under predetermined pressure and temperature conditions, and is characterized in that it is composed of a material different from that of other areas of the upper cover.

상기 파단부의 두께는 소정의 압력 및 온도 조건 이상에서 파단될 수 있는 두께인 1 mm 이하인 것을 특징으로 한다.The thickness of the fractured portion is 1 mm or less, which is a thickness that can be fractured under predetermined pressure and temperature conditions or more.

상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 양극 단자에 대응되는 위치에 형성되어, 상부 커버의 상부면은 평탄한 면을 이루며 양극단자와 대면하는 하부면의 두께가 얇게 형성되는 단차 구조를 이루는 것을 특징으로 한다. The breaking part is formed at a position corresponding to the positive terminal of the battery cell so that it can be easily broken when the battery cell is ignited, so that the upper surface of the upper cover forms a flat surface and the lower surface facing the positive terminal has a thin step It is characterized by forming a structure.

상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 양극 단자에 대응되는 위치에 형성되어, 상부 커버 상부면에 깊이 방향으로 두께가 얇게 형성되는 파단홈을 구성하는 것을 특징으로 한다. The breaking part is formed at a position corresponding to the positive terminal of the battery cell so that it can be easily broken when the battery cell is ignited, and constitutes a breaking groove having a thin thickness in the depth direction on the upper surface of the upper cover.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 복수의 원통형 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈의 상부 커버에 파단부를 포함하여 구성하고, 파단부의 구조는 단차 구조와 파단홈을 형성함으로써, 복수의 이차전지 셀 중 어느 하나의 전지 셀이 발화하게 되면, 발화로 인해 발생한 고온 가스로 인해 파단부가 파단되며, 파단된 파단부로 고온 가스가 배출된다. 그 결과 발화된 전지 셀 주변부 전지 셀들은 고온 가스로 인한 압력과 온도의 영향을 받지 않게 됨으로써 주변 셀이 연쇄적으로 발화하는 것을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the upper cover of the battery module including a plurality of cylindrical secondary battery cells is configured to include a breaking part, and the structure of the breaking part forms a step structure and a breaking groove, so that any one of the plurality of secondary battery cells When one battery cell ignites, the fractured portion is broken due to the high-temperature gas generated due to the ignition, and the high-temperature gas is discharged to the fractured portion. As a result, the battery cells surrounding the ignited battery cells are not affected by the pressure and temperature caused by the high-temperature gas, thereby preventing the peripheral cells from sequentially igniting.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 이차전지 셀을 포함한 배터리 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 상부 커버의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 파단 동작을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상부 커버 파단부의 단차 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 커버 파단부의 파단홈을 나타내는 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a battery module of the present invention according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a battery module including a secondary battery cell of the present invention according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of an upper cover of the present invention according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically illustrating a breaking operation of the present invention according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a step structure of a broken part of an upper cover according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a breakable groove of an upper cover breaking part according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and will be implemented in various different forms. Only the embodiments of the present invention are provided to complete the disclosure of the present invention, and to completely inform those of ordinary skill in the art the scope of the invention. In order to explain the embodiment of the present invention, the drawings may be exaggerated, parts irrelevant to the description may be omitted from the drawings, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은 원통형 이차전지 셀(100), 셀 프레임(200), 상부 커버(300) 및 파단 센서(400)로 구성되며 상기 상부 커버(300)는 파단부(310)를 더 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1 , the battery module 10 according to the present invention includes a cylindrical secondary battery cell 100 , a cell frame 200 , an upper cover 300 , and a rupture sensor 400 , and the upper cover 300 . is configured to further include a breaking part 310 .

1. 원통형 이차전지 셀(100)1. Cylindrical secondary battery cell (100)

원통형 이차전지 셀(100)은 양극, 음극과 그 사이 분리막이 적층된 구조로 권취한 충방전이 가능한 소자인 전극조립체, 전극조립체와 함께 전해액을 내부에 수납하여 밀봉하는 원통형의 전지케이스와, 전지 케이스의 일측, 예를 들면 상부에 형성된 양극 단자와, 하부에 형성된 음극 단자를 포함한다. Cylindrical secondary battery cell 100 is a cylindrical battery case that accommodates and seals an electrolyte solution together with an electrode assembly, an electrode assembly, which is a charge-discharge element wound in a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are stacked therebetween, and a battery; One side of the case, for example, includes a positive terminal formed on the top, and a negative terminal formed on the bottom.

2. 셀 프레임(200)2. Cell Frame (200)

셀 프레임(200)은 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들이 배치될 수 있으며, 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들의 배치 및 그에 따른 형상에 대응되도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한 셀 프레임(200)의 재질은 다양하게 마련될 수 있으며, 소정의 강성을 유지하기 위해 내구성과 내열성이 높은 특성의 MPPO(Modified PPO) 또는 금속 소재를 사용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. The cell frame 200 may have a plurality of cylindrical secondary battery cells 100 disposed therein, and may be formed in various shapes to correspond to the arrangement of the plurality of cylindrical secondary battery cells 100 and the shape thereof. In addition, the material of the cell frame 200 may be provided in various ways, and in order to maintain a predetermined rigidity, MPPO (Modified PPO) or a metal material having high durability and heat resistance may be used, but is not limited thereto.

3. 상부 커버(300)3. Top cover (300)

3.1 종래 기술3.1 prior art

셀 프레임(200) 상측에는 배터리 모듈 내부로의 이물 유입 등을 방지하는 목적으로 상부 커버(300)가 탑재되는데, 상부 커버(300)로 모듈 전체를 밀폐한다. 종래의 원통형 배터리 모듈에서와 같이 상부 커버(300)는 소재의 경우 셀 프레임(200)과 동일한 소재로서 내구성과 내열성이 높은 특성을 가지는 소재, 예를 들면 MPPO(Modified Polyphenylene Oxide) 또는 MPPO+GF(Glass filled)10% 등을 포함한 소재를 이용하여, 두께는 통상 1.5 mm 이상의 두께로 사용하였다. 그러나 이러한 종래기술은 복수의 이차전지 셀(100) 중 하나의 셀이 충방전을 반복하는 과정에서 발화되는 경우, 발화 시 발생한 고온의 가스가 밀폐된 배터리 모듈(10) 내부를 순환하면서 주변부 전지 셀의 온도를 급격하게 상승시켜 전지 셀을 연쇄 발화는 시키는 문제를 발생시킨다. 특히 셀 중의 하나가 발화/폭발 하는 경우, 폭발 셀의 표면 온도는 350~400 ℃ 의 온도를 가지게 되고, 이로 인하여 발생된 발화/폭발에 의한 화염 및 고온의 가스가 모듈 내부에 잔존하에 되어 다른 셀들에 영향을 미치게 된다. An upper cover 300 is mounted on the upper side of the cell frame 200 for the purpose of preventing the inflow of foreign substances into the battery module, and the entire module is sealed with the upper cover 300 . As in the conventional cylindrical battery module, the upper cover 300 is made of the same material as the cell frame 200, and is a material having high durability and heat resistance, for example, MPPO (Modified Polyphenylene Oxide) or MPPO + GF ( Glass filled) 10% or the like was used, and the thickness was usually 1.5 mm or more. However, in this prior art, when one of the plurality of secondary battery cells 100 is ignited in the course of repeating charging and discharging, the high-temperature gas generated during ignition circulates inside the sealed battery module 10 while surrounding battery cells. It causes a problem of causing the battery cells to ignite in a chain by rapidly increasing the temperature of the battery. In particular, when one of the cells ignites/explodes, the surface temperature of the explosion cell has a temperature of 350 to 400 ℃, and the flame and high-temperature gas caused by the ignition/explosion generated thereby remain inside the module, so that the other cells will affect

3.2 본 발명의 실시 예에 따른 상부 커버(300)의 구조3.2 Structure of the upper cover 300 according to an embodiment of the present invention

3.2.1 파단부(310)3.2.1 Break 310

본 발명에서 이러한 상부 커버(300)는 소정의 압력 및 온도 조건 하에서 파단되는 파단부(310)를 포함하여 구성된다. 상기 파단부(310)는 전지셀의 발화 시 고온 가스에 의해 상승된 모듈내 압력에 의해 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 상부, 즉 양극 단자(130)에 대응되는 위치에 형성된다. In the present invention, the upper cover 300 is configured to include a fracture portion 310 that is fractured under predetermined pressure and temperature conditions. The breaking part 310 is formed at the upper portion of the battery cell, that is, at a position corresponding to the positive electrode terminal 130 , so that it can be easily broken by the pressure in the module raised by the high-temperature gas when the battery cell is ignited.

또한 파단부(310)의 두께는 소정의 압력 및 온도 조건 하에서 파단되는 두께, 예를 들면 1.0 mm 미만의 얇은 두께를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 0.4 mm 미만의 얇은 두께를 적용할 수 있다. 이와 같이 상부 커버(300) 파단부(310)의 소재와 두께를 한정함으로써 어느 하나의 이차전지 셀(100)이 발화하여 배터리 모듈 내부에서 고온의 가스가 발생하는 경우, 발생한 고온 가스의 압력으로 인하여 상부 커버(300)의 파단부(310)가 파단되며, 파단된 상부 커버(300)의 파단부(310)로 발생한 고온 가스가 외부로 배출된다. 이에 따라서 발화된 전지 셀의 주변부 전지 셀들은 고온 가스로 인한 압력 및 온도에 영향을 받지 않게 되므로 연쇄적으로 폭발하는 것을 방지할 수 있다. In addition, the thickness of the fracture portion 310 may be applied to a thickness that is fractured under predetermined pressure and temperature conditions, for example, a thin thickness of less than 1.0 mm, preferably a thin thickness of less than 0.4 mm may be applied. By limiting the material and thickness of the breakable part 310 of the upper cover 300 as described above, when any one of the secondary battery cells 100 ignites and high-temperature gas is generated inside the battery module, due to the pressure of the generated high-temperature gas The broken part 310 of the upper cover 300 is broken, and the high-temperature gas generated by the broken part 310 of the broken upper cover 300 is discharged to the outside. Accordingly, since the peripheral battery cells of the ignited battery cell are not affected by the pressure and temperature caused by the high-temperature gas, it is possible to prevent a chain explosion.

(1) 파단부(310)의 동작 (One) Operation of the breaking part 310

도 4에 도시하는 것과 같이, 본 발명의 상부 커버(300)는 파단부(310)를 구비함으로써 모듈 내부의 이차전지 셀(100)이 발화될 시, 해당 이차전지 셀(100)에 대응하는 위치의 파단부(310)는 발생된 고온 가스의 압력에 의해 파단된다. 파단된 파단부(310)를 통하여 발화 셀에서 발생된 고온 가스는 모듈 외부로 배출되며, 상단 커버의 모든 파단부(310)는 이차전지 셀(100)의 양극단자에 대응되는 위치에 형성되어 있기 때문에, 어느 이차전지 셀(100)이 발화하더라도 안정적으로 파단되어 주변 셀의 연쇄 발화 가능성을 감소시킨다.As shown in FIG. 4 , the upper cover 300 of the present invention includes a breaking part 310 , so that when the secondary battery cell 100 inside the module is ignited, a position corresponding to the secondary battery cell 100 . The fractured portion 310 of the is fractured by the pressure of the generated hot gas. The high-temperature gas generated in the ignition cell is discharged to the outside of the module through the fractured portion 310, and all the broken portions 310 of the top cover are formed at positions corresponding to the positive terminals of the secondary battery cell 100. Therefore, no matter which secondary battery cell 100 ignites, it is stably fractured, thereby reducing the possibility of chain ignition of surrounding cells.

(2) 파단부(310)의 구조 (2) the structure of the breaking part 310

파단부(310)는 소정 이상의 내부 압력이 가해지는 경우 파단이 되는 소재 및 두께를 적용하여 구현될 수 있으며 또한 상부 커버(300)에서 구조적으로 설계되어 구성된다. The breaking part 310 may be implemented by applying a material and thickness that break when a predetermined or more internal pressure is applied, and is also structurally designed and configured in the upper cover 300 .

(2)-1.단차 구조(311)(2)-1. Step structure (311)

상부 커버(300)의 하면은 양극 단자(130) 등을 포함한 이차전지 셀(100)과 셀 프레임(200)의 형상을 고려하여 단차 구조(311)로 형성될 수 있다. 양극 단자(130)에 대응하는 위치의 상부 커버(300)는 소정의 기준 두께, 예를 들면 0.4 mm 미만의 두께로 형성되고, 그 외 위치의 상부 커버(300)는 기준 두께 이상으로 형성되어 전지 셀을 안정적으로 고정시키는 단차 구조(311)를 형성한다. 상기 파단부(310)는 상부 커버(300) 하면의 단차 구조(311)내에 구성되며, 소정의 일정 압력 및 온도 조건에서 파단이 용이하도록 기준 두께 미만인 위치, 즉 양극 단자(130)와 대응되는 위치에 형성된다.The lower surface of the upper cover 300 may be formed in a stepped structure 311 in consideration of the shape of the secondary battery cell 100 including the positive electrode terminal 130 and the like and the cell frame 200 . The upper cover 300 at a position corresponding to the positive terminal 130 is formed to have a predetermined reference thickness, for example, less than 0.4 mm, and the upper cover 300 at other positions is formed to have a thickness equal to or greater than the reference thickness. A step structure 311 for stably fixing the cell is formed. The breakable part 310 is configured in the step structure 311 of the lower surface of the upper cover 300, and is less than the reference thickness to facilitate breakage under predetermined pressure and temperature conditions, that is, a position corresponding to the positive electrode terminal 130 . is formed in

파단부(310)는 각각의 배터리 셀마다 구성될 수 있으며, 상술한 것처럼 상부 커버(300)가 단차 구조(311)를 형성함에 따라 파단부(310)는 주변부보다 ?은 두께로 구현됨으로써 배터리 셀 발화로 인한 고온 가스 발생 시 파단부(310)로서의 기능을 수행할 수 있도록 한다. 예를 들어 주변부 보다 얇은 두께의 파단부(310)는 1.0 mm 미만, 바람직하게는 0.4mm 미만의 두께를 가진다. 두께의 하한값은 밀폐된 상부 커버로서 기능할 수 있는 정도의 두께이면 충분하다. The breaking part 310 may be configured for each battery cell, and as described above, as the upper cover 300 forms the stepped structure 311 , the breaking part 310 is implemented with a thickness smaller than that of the peripheral part of the battery cell. When high-temperature gas is generated due to ignition, it is possible to perform a function as the breaking part 310 . For example, the fracture 310 having a thickness less than the periphery has a thickness of less than 1.0 mm, preferably less than 0.4 mm. The lower limit of the thickness is sufficient as long as the thickness is sufficient to function as a closed top cover.

(2)-2.파단홈(312)(2)-2. Breaking groove (312)

다른 실시예로서, 본 발명의 파단부(310)는 도 5에 도시한 것처럼 상부 커버(300) 상면에 파단홈(312)을 구비하도록 설정될 수 있다. 파단홈(312)은 상기 단차 구조(311)에 의해 형성되는 파단부(310)와 같이 배터리 셀의 양극 단자(130)에 대응하는 위치로서 상부 커버(300) 상면에 형성된다. 또한 상기 단차 구조(311)에 의해 형성되는 파단부(310)와 같이 각각의 배터리 셀마다 구성되거나, 배터리 셀의 배열에 따라서 양극 단자(130)를 잇는 직선 형태로 구현될 수 있다. 따라서 파단홈(312)의 길이는 파단홈(312)이 각각의 배터리 셀마다 구성되는 경우 배터리 셀 양극 단자(130)의 직경 이하에서부터, 길게는 상부 커버(300)의 길이까지 구현된다. As another embodiment, the breaking part 310 of the present invention may be set to have a breaking groove 312 on the upper surface of the upper cover 300 as shown in FIG. 5 . The breaking groove 312 is formed on the upper surface of the upper cover 300 as a position corresponding to the positive terminal 130 of the battery cell like the breaking part 310 formed by the step structure 311 . In addition, like the breaking part 310 formed by the step structure 311 , it may be configured for each battery cell, or may be implemented in a straight line form connecting the positive electrode terminals 130 according to the arrangement of the battery cells. Therefore, the length of the breaking groove 312 is implemented from less than the diameter of the battery cell positive terminal 130 to the length of the upper cover 300 when the breaking groove 312 is configured for each battery cell.

파단홈(312)의 깊이는 파단부(310) 주변부 두께와 단차 구조(311)에 의해 형성된 파단부(310) 두께에 기반하여 형성된다. 파단부(310) 주변부의 상부 커버(300) 두께를 기준으로, 상부 커버(300) 하면의 단차 구조(311)와 상부 커버(300) 상면의 파단홈(312)에 의해 함께 형성되는 파단부(310)의 두께는 배터리 셀 발화로 인한 고온 가스 발생 시 파단부(310)로서의 기능을 수행할 수 있도록 얇은 두께로 구현된다. 예를 들어 주변부 보다 얇은 두께의 파단부(310)는 1.0 mm 미만, 바람직하게는 0.4 mm 미만의 두께를 가진다. The depth of the fracture groove 312 is formed based on the thickness of the periphery of the fracture portion 310 and the thickness of the fracture portion 310 formed by the step structure 311 . Based on the thickness of the upper cover 300 around the fractured portion 310, the fractured portion ( The thickness of the 310 is implemented with a thin thickness so as to function as the breaking part 310 when high-temperature gas is generated due to ignition of the battery cell. For example, a fracture 310 that is thinner than the periphery has a thickness of less than 1.0 mm, preferably less than 0.4 mm.

파단홈(312)이 배터리 셀의 양극 단자(130)에 각각 대응 하는 위치에 형성되는 경우, 열십자 형태로도 설정될 수 있다. 또한 파단홈(312)은 배터리 셀 배열 구조에 따라 단차 구조(311)로 인한 파단부(310)와 마찬가지로 양극 단자(130)를 잇는 직선 형태로도 구현될 수 있다. When the breaking grooves 312 are formed at positions corresponding to the positive terminals 130 of the battery cells, respectively, they may be set in a cross shape. Also, the breaking groove 312 may be implemented in a straight line connecting the positive electrode terminal 130 like the breaking part 310 due to the step structure 311 according to the battery cell arrangement structure.

(3) 파단부(310)의 소재 (3) the material of the fracture portion 310

파단부(310)의 소재는 기존 종래 기술의 상부 커버(300) 소재, 예를 들면 MPPO+GF10%를 포함하는 소재와는 다른 새로운 소재일 수 있으며, 파단부(310)를 포함한 상부 커버(300) 전체의 소재가 새로운 소재, 예를 들면 PC(Poly Carbonate)를 적용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 파단부(310)의 소재는 소정의 압력 및 온도 조건에서 쉽게 파단되는 것을 특징으로 하는 소재로 형성되며, 셀 발화로 인한 고온 가스 발생 시 파단되어 발생된 고온 가스를 배터리 모듈 외부로 배출시키는 파단부(310)로서의 기능을 수행할 수 있도록 구현된다. The material of the breakable part 310 may be a new material different from the material of the top cover 300 of the existing prior art, for example, a material containing MPPO+GF10%, and the upper cover 300 including the breakable part 310 . ) The entire material may be a new material, for example, PC (Poly Carbonate), but is not limited thereto. The material of the fracture portion 310 is formed of a material that is easily fractured under predetermined pressure and temperature conditions. It is implemented to perform the function as 310 .

4. 파단 센서(400)4. Break sensor 400

파단 센서는 상부 커버(300) 파단부(310)의 상단 및 하단에 부착되어 구성될 수 있다. 전지 셀의 발화로 인하여 파단부(310)가 파단되는 경우, 파단 센서(320)는 파단 감지 신호를 BMS로 전달하여, 사용자에게 알람 신호를 전송한다.The rupture sensor may be attached to the upper and lower ends of the rupture part 310 of the upper cover 300 . When the breakage part 310 is broken due to ignition of the battery cell, the breakage sensor 320 transmits a breakage detection signal to the BMS to transmit an alarm signal to the user.

파단 센서(320)는 배터리 모듈에 퓨즈를 형성하는 형태의 센서 종류일 수 있다. 퓨즈는 상단 커버 또는 상단 커버 파단부(310)의 상단 및 하단에 부착되어 구성될 수 있다. 전지 셀이 발화하면서 발생시키는 고온 가스로 인해 파단부(310)가 파단되는 경우, 파단부(310)에 부착되어 있던 퓨즈가 단선되고, 이를 BMS가 감지하여 사용자에게 알람 신호를 전송한다.The rupture sensor 320 may be a type of sensor that forms a fuse in the battery module. The fuse may be configured by being attached to the top cover or the top and bottom of the top cover breaking part 310 . When the rupture part 310 is ruptured due to the high-temperature gas generated while the battery cell ignites, the fuse attached to the rupture part 310 is disconnected, and the BMS detects this and transmits an alarm signal to the user.

파단 센서(320)는 배터리 모듈에 가스 또는 온도 센서 종류의 파단 센서(320)일 수 있다. 가스 또는 온도 센서는 상부 커버(300) 또는 상부 커버(300) 파단부(310)의 상단에 부착되어 구성될 수 있다. 전지 셀이 발화하면서 발생시키는 고온 가스로 인해 파단부(310)가 파단되는 경우, 가스 또는 온도 센서는 상부 커버(300) 위로 배출된 고온 가스의 감지하고, 이를 BMS로 전달하여 사용자에게 알람 신호를 전송할 수 있다.The rupture sensor 320 may be a rupture sensor 320 of a gas or temperature sensor type in the battery module. The gas or temperature sensor may be configured by being attached to the upper cover 300 or the upper end of the upper cover 300 rupture part 310 . When the breaking part 310 is broken due to the high-temperature gas generated while the battery cell ignites, the gas or temperature sensor detects the high-temperature gas discharged over the upper cover 300, and transmits it to the BMS to provide an alarm signal to the user. can be transmitted

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.The above embodiments of the present invention are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention. It should be noted that the configurations and methods disclosed in the above embodiments of the present invention will be combined and modified in various forms by combining or intersecting with each other, and modifications thereof may also be considered as the scope of the present invention. That is, the present invention will be embodied in a variety of different forms within the scope of the claims and the technical spirit equivalent thereto, and those skilled in the art to which the present invention pertains can implement various embodiments within the scope of the technical spirit of the present invention. will be able to understand

10: 배터리 모듈
100: 원통형 이차전지 셀
130: 양극 단자
200: 셀 프레임
300: 상부 커버
310: 파단부
311: 단차 구조
312: 파단홈
320: 파단 센서10: battery module
100: cylindrical secondary battery cell
130: positive terminal
200: cell frame
300: upper cover
310: break
311: step structure
312: break groove
320: break sensor

Claims (8)

복수의 원통형 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
상기 이차전지 셀들이 배치되는 셀 프레임; 및
상기 셀 프레임과 결합되는 상부 커버를 포함하며,
상기 상부 커버는
배터리 모듈 내부에서 고온 가스가 발생될 시 그 압력에 의해 파단되는 파단부;
상기 파단부가 파단될 시 파단을 감지하여 BMS로 파단 신호를 전달하는 파단 센서;
를 포함하여 구성되어, 전지 셀 발화시 발생된 고온 가스가 모듈 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
In the battery module comprising a plurality of cylindrical secondary battery cells,
a cell frame in which the secondary battery cells are disposed; and
It includes an upper cover coupled to the cell frame,
the upper cover
a breaking part that is broken by the pressure when high-temperature gas is generated inside the battery module;
a breakage sensor that detects breakage when the breakable part is broken and transmits a breakage signal to the BMS;
A battery module comprising a, characterized in that the high-temperature gas generated when the battery cell is ignited is discharged to the outside of the module.
 제 1 항에 있어서,
상기 파단부를 파단시키는 고온 가스는 상기 배터리 모듈 내부의 적어도 하나의 이차 전지 셀의 이상고온 또는 발화에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The method of claim 1,
The high-temperature gas for breaking the breaking part is generated by abnormal high temperature or ignition of at least one secondary battery cell inside the battery module.
 제 1 항에 있어서,
상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 양극 단자에 대응되는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The method of claim 1,
The battery module, characterized in that the breaking part is formed at a position corresponding to the positive terminal of the battery cell so that it can be easily broken when the battery cell is ignited.
 제 1 항에 있어서,
상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 상부 커버의 다른 영역과 두께보다 얇은 두께인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈
The method of claim 1,
The breakable part is a battery module, characterized in that it is thinner than other regions and thicknesses of the upper cover so that it can be easily broken when the battery cell is ignited.
 제 1 항에 있어서,
상기 파단부의 소재는 소정의 압력 및 온도 조건 이상에서 파단되는 소재로서, 상부커버의 다른 영역과 다른 소재로 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The method of claim 1,
The material of the fracture portion is a material that is fractured under predetermined pressure and temperature conditions, and is composed of a material different from that of other areas of the upper cover.
 제 1 항에 있어서,
상기 파단부의 두께는 소정의 압력 조건 이상에서 파단될 수 있는 두께인 1.0 mm 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The method of claim 1,
The thickness of the fracture portion is a battery module, characterized in that the thickness that can be fractured under a predetermined pressure condition is 1.0 mm or less.
 제 4 항에 있어서,
상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 양극 단자에 대응되는 위치에 형성되어, 상부 커버의 상부면은 평탄한 면을 이루며 양극단자와 대면하는 하부면의 두께가 얇게 형성되는 단차 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
5. The method of claim 4,
The breaking part is formed at a position corresponding to the positive terminal of the battery cell so that it can be easily broken when the battery cell is ignited, so that the upper surface of the upper cover forms a flat surface and the thickness of the lower surface facing the positive terminal is formed thin A battery module, characterized in that forming a structure.
 제 4 항에 있어서,
상기 파단부는 전지 셀의 발화 시 쉽게 파단될 수 있도록 전지 셀의 양극 단자에 대응되는 위치에 형성되어, 상부 커버 상부면에 깊이 방향으로 두께가 얇게 형성되는 파단홈을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
5. The method of claim 4,
The breaking part is formed at a position corresponding to the positive terminal of the battery cell so that it can be easily broken when the battery cell is ignited, and constitutes a breaking groove formed to have a thin thickness in the depth direction on the upper surface of the upper cover. .
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