KR20220168657A - 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈 - Google Patents

화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리에 저장되어 있는 에너지로 전기자동차 주행에 필요한 동력을 제공하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 특히 배터리 화재로 인한 차량 손상을 최소화하고 인명 피해를 예방할 수 있는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 배터리 모듈의 패터리 팩 사이에 충격 방지 및 연쇄 폭발 방지구조를 가지는 패드를 설치하여 폭발이나 화재 발생의 원인인 발화를 억제할 수 있는 새로운 형태의 배터리 모듈을 구현함으로써, 배터리 화재를 예방할 수 있고 패터리 발화 시에도 화재가 확산되는 것을 막을 수 있는 등 배터리 화재로 인한 위험을 감소시키면서 탑승자의 안전을 확보할 수 있는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈을 제공한다.

Description

화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈{Electric vehicle battery module for preventing fire}
본 발명은 배터리에 저장되어 있는 에너지로 전기자동차 주행에 필요한 동력을 제공하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 화재로 인한 차량 손상을 최소화하고 인명 피해를 예방할 수 있는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차에는 차량 구동을 위한 전기에너지를 공급하기 위해 배터리가 사용된다.
이러한 배터리는 다수의 단위전지 또는 모듈을 연결하여 고전압을 만들 수 있는 배터리팩이 구성되며, 이를 이용하여 높은 전력을 발생시킨다.
즉, 배터리에 저장된 에너지를 인버터를 통해 모터에 전달하여 차량 시동, 가속, 엔진 고효율점 운행 등에 사용하고, 엔진에서 잉여에너지가 발생하면 모터를 발전기로 이용하여 그 잉여 에너지를 배터리에 저장한다.
이와 같은 배터리는 사용 전류량이 상당히 크고, 그로 인해 내부에서 열이 많이 발생되기 때문에 배터리를 사용하는 전기자동차에서는 과전류 및 쇼트 등으로 인해 배터리에서 발생될 수 있는 화재를 예방하는 것이 무엇보다도 중요하다.
보통 전기자동차에는 모터와 배터리 등 각종 전자장비들이 포함되어 있기 때문에 누전 등의 이유로 화재가 발생할 가능성을 배제할 수는 없으며, 더 큰 문제는 이러한 전기자동차의 화재는 대형 화재로 이어질 개연성이 크다는데 있다.
일 예로서, 전기자동차를 움직이는데 쓰이는 배터리는 주로 리튬 전지가 사용되는데, 리튬이나 나트륨, 칼륨, 세슘, 마그네슘처럼 반응성이 큰 가연성 금속은 금속화재가 발생할 위험성이 있으며, 금속화재의 경우 일반적인 화재처럼 물로 소화할 경우 화학반응으로 수소가 생성되어 자칫 수소폭발이 발생할 수 있기 때문에 굉장히 위험한 화재이다.
또한, 리튬 전지를 사용하는 배터리는 충방전 시 열이 발생하는 바, 이러한 열이 효과적으로 제거되지 못하고 축적되는 경우, 전지의 열화가 초래되고 안전성도 크게 훼손될 수 있으며, 특히, 전기자동차 등의 전원과 같이 고속 충방전 특성이 요구되는 전지에서는 순간적으로 고출력을 제공하는 과정에서 많은 발열과 부피 팽창이 수반되면서 화재의 위험에 노출되는 사례가 증가하고 있다.
공개특허공보 제10-2015-0003779호 공개특허공보 제10-2017-0061582호 공개특허공보 제10-2021-0049079호 공개특허공보 제10-2021-0063350호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 배터리 모듈의 패터리 팩 사이에 충격 방지 및 연쇄 폭발 방지구조를 가지는 패드를 설치하여 폭발이나 화재 발생의 원인이 되는 발화를 억제할 수 있는 새로운 형태의 배터리 모듈을 구현함으로써, 배터리 화재를 예방할 수 있고 배터리 발화 시에도 화재가 확산되는 것을 막을 수 있는 등 배터리 화재로 인한 위험을 감소시키면서 탑승자의 안전을 확보할 수 있는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 전기자동차의 배터리 모듈은 배터리 모듈 케이스의 내부에서 배터리 팩 사이사이에 장착되는 패드를 포함하며, 상기 패드는 화재 방지를 위한 내화 수단을 포함하는 것이 특징이다.
상기 패드에 구비되는 내화 수단의 일 예로서, 상기 내화 수단은 내부에 내화코팅제가 충전되어 있는 충전형 플레이트로 이루어질 수 있으며, 상기 내화코팅제는 충전형 플레이트의 내부에 형성되는 다수 개의 각 셀의 내부에 충전될 수 있고, 이러한 배터리 모듈은 충전형 플레이트의 양면에 적층되는 면압 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 패드에 구비되는 내화 수단의 다른 예로서, 상기 내화 수단은 표면에 내화코팅제가 코팅되어 있는 코팅형 플레이트로 이루어질 수 있으며, 이러한 배터리 모듈 역시 코팅형 플레이트의 양면에 적층되는 면압 패드를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 내화코팅제는 실리콘 디옥사이드(SiO2; Silicon dioxide), 티타늄 디옥사이드(TiO2; Titanum dioxide), 실리콘카바이드(SiC; Silicon carbide), 질화붕소(BN; Boron nitride)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 내화재를 포함할 수 있고, 상기 내화재는 내화코팅제 총량에 대하여 5∼54중량부를 포함할 수 있고, 상기 내화코팅제은 이소프로판올(C3H8O; isopropanol), 산화철(Fe2O3; iron oxide), 내화재, 커플링제, 물 및 첨가제를 포함할 수 있고, 상기 내화코팅제에 무기필러, 탄소재료 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 더 추가하여 구성되며 그 사용량은 내화코팅제 총량에 대하여 2∼9중량부를 포함하도록 첨가할 수 있고, 상기 무기필러 또는 탄소재료는 분말 입경이 5∼40㎛인 것을 사용할 수 있고, 상기 무기필러는 질화알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 상기 탄소재료는 탄소나노튜브(CNT), 천연/인조그라파이트(Graphene), 그래핀(Graphene), 카본(Carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있고, 상기 커플링제는 실란계 커플링제 또는 티탄산염계 커플링제를 사용할 수 있고, 상기 첨가제는 부착증진제, 분산제 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 내화코팅제는 이소프로판올(C3H8O; isopropanol) 3∼9중량부, 산화철(Fe2O3; iron oxide) 0.1∼0.9중량부, 내화재 5∼54중량부, 커플링제 0.1∼1중량부, 물 10∼30중량부 및 첨가제 2∼3중량부를 포함할 수 있고, 상기 내화코팅제는 고형분의 함량이 55∼70중량부이고 그 고형분은 입자크기는 5∼60㎛인 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 배터리 모듈의 패터리 팩 사이에 설치되는 충격 방지 및 연쇄 폭발 방지 기능의 패드를 이용하여 배터리 폭발이나 화재 발생의 원인이 되는 발화를 억제할 수 있는 새로운 배터리 모듈을 적용함으로써, 배터리 화재를 예방할 수 있고 패터리 발화 시에도 화재가 확산되는 것을 막을 수 있는 등 배터리 화재로 인한 위험을 감소시키면서 탑승자의 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 현재 배터리 모듈에 적용되고 있는 패드를 이와 동일한 규격을 가지면서도 충격 방지 및 연쇄 폭발 방지 기능을 갖춘 패드로 대체가 가능함으로써, 배터리 케이스, 배터리 팩 등의 포함하는 배터리 모듈의 구조 개선이나 설계 변경없이도 그대로 적용할 수 있는 등 신규 배터리 모듈은 물론 기존 배터리 모듈에 모두 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 패드의 내부에 내화코팅액을 충전하는 구조나 패드의 표면에 내화코팅제를 코팅하는 구조를 적용함으로써, 구조가 간단하고 저렴한 비용으로 쉽게 제작할 수 있으면서도 우수한 내화성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 친환경 무기물을 주원료로 사용하여 인체에 대한 유해성 감소 뿐만 아니라 환경오염을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈을 나타내는 사시도
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈에서 패드의 일 예를 나타내는 사시도와 단면도
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈에서 패드의 다른 예를 나타내는 사시도와 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 배터리 모듈(100)은 배터리 모듈 케이스(10)와, 상기 배터리 모듈 케이스(10)의 내부에 설치되는 다수 개의 배터리 팩(11)과, 상기 각각의 배터리 팩(11) 사이에 삽입되는 다수 개의 패드(12)로 구성된다.
기존의 배터리 모듈에서 배터리 팩 사이사이에 삽입되는 패드는 셀 표면 보호를 위한 역할만을 하는 단순한 PU 폼 패드로서, 이러한 PU 폼 패드는 배터리 셀 폭발 및 화재에 매우 취약한 면을 보여왔다.
이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 배터리 팩(11) 사이사이에 장착되는 패드(12)에 화재 방지를 위한 내화 수단을 구비함으로써, 배터리 팩(11)의 폭발이나 화재를 사전에 방지할 수 있고, 또 화재 시에도 배터리 팩(11)의 연쇄 폭발 등과 같은 2차 피해를 막을 수 있다.
예를 들면, 1,600℃ 이상의 내화성 및 열에너지 방사성능이 우수한 내화코팅제를 배터리 모듈의 패드(12)에 충전 또는 코팅함으로써, 화재 발생 억제는 물론 화재로 인한 배터리 모듈의 연쇄 폭발 등의 2차 피해를 막을 수 있다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈에서 패드의 일 예를 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 배터리 모듈(100)의 패드(12)에는 배터리 팩(11) 간의 충격 방지는 물론 연쇄 폭발 방지, 그리고 화재 예방을 위한 수단으로 내화 수단이 구비된다.
이러한 상기 패드(12)의 내화 수단은 내부에 내화코팅제(17)가 충전되어 있는 충전형 플레이트(13)로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 상기 충전형 플레이트(12)는 내부 공간이 다수 개의 셀(14)로 구획되어 있는 중공의 사각 플레이트 형태로 이루어지게 되고, 이러한 충전형 플레이트(12)의 각각의 셀(14)에는 액상 또는 겔상 등의 내화코팅제(17)가 충전된다.
그리고, 상기 충전형 플레이트(12)의 내부 공간을 전체적으로 연통시킨 상태에서 내화코팅제(17)를 충전한 구조가 아닌, 내부 공간을 각각의 독립된 셀(14)로 구획시킨 상태에서 내화코팅제(17)를 각 셀(14) 내에 충전한 구조를 채택함으로써, 폭발이나 화재, 충격 등에 의해 플레이트 일부가 손상되는 경우에도 나머지 셀(14) 내에 채워져 있는 내화코팅제(17)가 제기능을 발휘할 수 있고, 결국 안정적인 내화성능을 확보할 수 있게 된다.
여기서, 상기 충전형 플레이트(12)는 약 1mm 정도의 두께를 가지는 알루미늄 소재의 판을 적용하는 것이 바람직하다.
이러한 충전형 플레이트(12)가 속하는 배터리 모듈(100)은 충전형 플레이트(13)의 양면에 적층되는 면압 패드(15a)를 포함할 수 있다.
상기 면압 패드(15a)는 배터리 팩(11)의 표면을 보호하고 충격 등을 완화시켜주는 역할을 하는 것으로서, 난연성 PU 폼 패드로 이루어질 수 있고, 이때의 면압 패드(15a)는 약 1mm 정도의 두께를 가질 수 있으며, 결국 내화코팅제(17)가 충전되어 있는 충전형 플레이트(12)와 양편의 면압 패드(15a)를 모두 합한 패드(12)의 전체 두께는 약 3mm 정도가 적당하다.
이렇게 충전형 플레이트(12)에 내화코팅제(17)를 충전한 형태, 예를 들면 알루미늄 히트 플레이트에 내화코팅액을 충전한 형태의 패드(12)를 적용함으로써, 내화코팅제(17)가 발휘하는 내화성에 의해 배터리 팩(11)의 연쇄 폭발 및 화재를 효과적으로 예방할 수 있고, 따라서 배터리 모듈의 화재 위험성을 낮출 수 있고 운전자나 탑승자를 화재의 위험으로부터 보호할 수 있게 된다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈에서 패드의 다른 예를 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 배터리 모듈(100)의 패드(12)에는 배터리 팩(11) 간의 충격 방지는 물론 연쇄 폭발 방지, 그리고 화재 예방을 위한 수단으로 내화 수단이 구비된다.
이러한 상기 패드(12)의 내화 수단은 표면에 내화코팅제(17)가 코팅되어 있는 코팅형 플레이트(16)로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 상기 코팅형 플레이트(16)는 소정의 두께를 가지는 사각 플레이트 형태로 이루어지게 되고, 이러한 코팅형 플레이트(16)의 표면, 즉 전면 및/또는 후면에는 내화코팅제(17)가 스프레이 방식 등으로 코팅된다.
여기서, 상기 코팅형 플레이트(16)는 약 0.5mm 정도의 두께를 가지는 알루미늄 소재의 판을 적용하는 것이 바람직하고, 상기 코팅형 플레이트(16)의 전면과 후면에 코팅되는 내화코팅제(17)는 각각 0.05mm 정도의 두께를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 코팅형 플레이트(16)가 속하는 배터리 모듈(100)은 코팅형 플레이트(16)의 양면에 적층되는 면압 패드(15b)를 포함할 수 있다.
상기 면압 패드(15b)는 배터리 팩(11)의 표면을 보호하고 충격 등을 완화시켜주는 역할을 하는 것으로서, 난연성 PU 폼 패드로 이루어질 수 있고, 이때의 면압 패드(15b)는 약 1.2mm 정도의 두께를 가질 수 있으며, 결국 내화코팅제(17)가 코팅되어 있는 충전형 플레이트(12)와 양편의 면압 패드(15b)를 모두 합한 패드(12)의 전체 두께는 약 3mm 정도가 적당하다.
이렇게 코팅형 플레이트(16)에 내화코팅제(17)를 코팅한 형태, 예를 들면 알루미늄 히트 플레이트에 내화코팅제를 코팅한 형태의 패드(12)를 적용함으로써, 내화코팅제(17)가 발휘하는 내화성에 의해 배터리 팩(11)의 연쇄 폭발 및 화재를 효과적으로 예방할 수 있고, 따라서 배터리 모듈의 화재 위험성을 낮출 수 있고 운전자나 탑승자를 화재의 위험으로부터 보호할 수 있게 된다.
한편, 상기 배터리 모듈의 충전형 플레이트와 코팅형 플레이트에 적용되는 내화코팅제, 예를 들면 친환경 내화코팅제는 다음과 같은 조성으로 이루어질 수 있는 동시에 다음과 같은 코팅 방법에 의해 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 내화코팅제 조성물은 실리콘 디옥사이드(SiO2; Silicon dioxide), 티타늄 디옥사이드(TiO2; Titanum dioxide), 실리콘카바이드(SiC; Silicon carbide), 질화붕소(BN; Boron nitride)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 내화재를 포함하여 구성되는 것이다.
이때, 바람직하게 상기 내화재는 내화코팅제 조성물 총량에 대하여, 5∼54중량부를 포함하는 것이 좋다.
만일, 그 함량이 5중량부 미만일 경우에는 열전도성 및 내화성이 떨어져 화재시 2차 예방효과를 얻지 못하는 문제가 있고, 54중량부를 초과할 경우에는 열전도성 및 내화성은 우수할 수 있으나, 코팅제를 피도막에 도포시 도포막 형성이 불균일하게 형성되는 문제가 있을 수 있다.
바람직한 실시예로서, 코팅제의 열전도성 향상을 위하여 상기 내화코팅제 조성물은 고형분의 함량이 2∼9중량부 이내 함유되어 있는 것이 좋다.
이때, 상기 고형분은 입자크기는 5∼60㎛인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 내화코팅제 조성물은 이소프로판올(C3H8O; isopropanol), 산화철(Fe2O3; iron oxide), 내화재, 커플링제, 물 및 첨가제를 포함하여 구성되는 것에 그 특징이 있으며, 바람직하게 이소프로판올(C3H8O; isopropanol) 3∼9중량부, 산화철(Fe2O3; iron oxide) 0.1∼0.9중량부, 내화재 5∼54중량부, 커플링제 0.1∼1중량부, 물 10∼30중량부 및 첨가제 2∼3중량부를 포함하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 내화코팅제 조성물에 무기필러, 탄소재료 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 더 추가하여 구성될 수 있다.
바람직하게 상기 무기필러, 탄소재료 또는 이들의 혼합물의 사용량은 내화코팅제 조성물 총량에 대하여, 2∼9중량부를 포함하도록 첨가하는 것이 좋다.
이때, 상기 무기필러, 탄소재료 또는 이들의 혼합물을 더 첨가하는 것은 보다 우수한 내화성, 열전도성을 얻기 위한 것으로, 만일 그 첨가량이 2중량부 미만일 경우에는 성능 향상 효과를 내지 못하는 한 단점이 있고, 9중량부를 초과하여 첨가될 경우에는 코팅 표면 크랙이 발생되거나 물성 변화가 발생할 수 있는 단점이 있을 수 있다.
이때, 바람직하게 상기 무기필러 또는 탄소재료는 분말 입경이 5∼40㎛인 것을 사용하는 것이 좋다.
만일, 5㎛ 미만일 경우에는 코팅제를 제조시 잘 혼합되지 않고, 뭉침현상이 일어날 수 있고, 40㎛를 초과할 경우에는 코팅제를 도포시 노즐막힘 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 무기필러는 질화알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용하며, 상기 탄소재료는 탄소나노튜브(CNT), 천연/인조그라파이트(Graphene), 그래핀(Graphene), 카본(Carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 커플링제는 실란계 커플링제 또는 티탄산염계 커플링제를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 상기 첨가제는 부착증진제, 분산제 중 어느 하나 이상을 사용한다.
본 발명에서는 또한 이상의 본 발명에 따른 내화코팅제 조성물을 사용하여 피도물의 내·외부 표면에 도포하는 도포방법을 제공한다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 친환경 내화코팅제 코팅방법은 위에서 설명된 본 발명의 실리콘 디옥사이드(SiO2; Silicon dioxide), 티타늄 디옥사이드(TiO2; Titanum dioxide), 실리콘카바이드(SiC; Silicon carbide), 질화붕소(BN; Boron nitride)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 내화재를 포함하여 구성되는 친환경 내화코팅제 조성물을 준비하는 단계(가)와, 상기 내화코팅제 조성물을 혼합용기에 투입하여 교반기로 300∼1,000rpm의 교반속도로 60분 이상 교반하여 코팅액을 준비하는 단계(나)와, 상기 코팅액을 스프레이 도포하기 위한 피도물의 표면 이물질을 제거하는 단계(다)와, 상기 피도물의 표면에 코팅액을 코팅 도막 두께는 15∼25㎛ 범위로 스프레이 도포하고, 열풍건조로 180∼200℃에서 10∼30분 건조하여 1도 코팅도막을 형성하는 단계(라)와, 상기 1도 도막형성 후, 상기 코팅액을 상기 1도 코팅도막의 상면에 코팅 도막 두께 15∼25um 범위가 되도록 2차 스프레잉도포한 다음, 열풍 건조로 180∼200℃의 온도에서 10∼30분 건조하여 2도 코팅도막을 형성하는 단계(마)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 (나)단계의 교반기에서 코팅액의 교반시간은 60분 이상, 바람직하게는 60분 내지 120분 동안 교반하여 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 교반기에서 교반시 임펠라외경은 150∼300mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 친환경 내화코팅제를 도포시 피도물의 표면 온도는 상온 20∼30℃가 적당하며, 코팅시 적합한 습도는 40∼80%가 적당하다.
바람직하게 코팅전 피도물은 샌딩등을 통하여 표면 이물질을 제거하고 코팅액을 도포하는 것이 코팅액의 밀착력을 높여준다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시로, 하기 실시예로 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 통상의 기술자라면 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 내에서 얼마든지 변형 가능한 것이다.
[실시예 1]
물 10∼30중량부, 실리콘 디옥사이드(SiO2; Silicon dioxide) 10∼30중량부, 티타늄 디옥사이드(TiO2; Titanum dioxide) 5∼12중량부, 실리콘카바이드(SiC; Silicon carbide) 15∼20중량부, 질화붕소(BN; Boron nitride) 5∼12중량부, 이소프로판올(C3H8O; isopropanol) 3∼9중량부, 산화철(Fe2O3; iron oxide) 0.1∼0.9중량부, 첨가제 3중량부를 포함하도록 친환경 내화코팅제 조성물을 준비하였다.
[실시예 2]
실시예 1의 조성물 총량에 대하여, 질화알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3) 또는 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나의 무기필러를 2∼9중량부를 더 첨가하여친환경 내화코팅제 조성물을 준비하였다.
[실시예 3]
실시예 1의 조성물 총량에 대하여, 탄소나노튜브(CNT), 천연/인조그라파이트(Graphene), 그래핀(Graphene), 카본(Carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 2∼9중량부를 더 첨가하여 친환경 내화코팅제 조성물을 준비하였다.
상기 실시예들로부터 준비된 내화코팅제 조성물을 사용하여 하기의 단계들을 포함하는 방법으로 피도물의 내·외 표면, 예를 들면 배터리 모듈 케이스의 내면 및/또는 외면에 도포하였다.
실시예 1 내지 3 중 어느 하나의 친환경 내화코팅제 조성물을 준비하는 단계와, 상기 내화코팅제 조성물을 혼합용기에 투입하여 교반기로 300∼1,000rpm의 교반속도로 60분 이상 교반하여 코팅액을 준비하는 단계와, 상기 코팅액을 스프레이 도포하기 위한 피도물의 표면 이물질을 제거하는 단계와, 상기 피도물의 표면에 코팅액을 코팅 도막 두께는 15∼25um 범위로 스프레이 도포하고 열풍건조로 180∼200℃에서 10∼30분 건조하여 1도 코팅도막을 형성하는 단계와, 상기 1도 도막형성 후에 상기 코팅액을 상기 1도 코팅도막의 상면에 코팅 도막 두께 15∼25um 범위가 되도록 2차 스프레이 도포한 다음, 열풍 건조로 180∼200℃의 온도에서 10∼30분 건조하여 2도 코팅도막을 형성하는 단계로 이루어진 코팅방법에 의해 내화코팅제가 도포되어 코팅된 내화코팅층이 형성된 피도물을 열전도성 및 내화성을 실험하였다.
이렇게 본 발명에 따른 열전도성 내화코팅제 조성물은 그 구성요소들의 혼합량 임계치 범위내에서 그 혼합률을 다르게 설계하여 혼합할 수 있어 1,600℃이상의 고온 환경에 내화 및 표면에너지를 분산하는(열에너지 방사) 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 배터리 모듈의 케이스, 배터리 팩 등에 실리콘 디옥사이드(SiO2; Silicon dioxide), 티타늄 디옥사이드(TiO2; Titanum dioxide), 실리콘카바이드(SiC; Silicon carbide), 질화붕소(BN; Boron nitride) 등과 같은 내화코팅제를 코팅하여 각 부품의 내화성능을 높여줌으로써, 폭발이나 화재 발생의 원인이 되는 발화를 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 배터리 모듈의 패터리 팩 사이에 충격 방지 및 연쇄 폭발 방지구조를 가지는 패드를 설치한 새로운 형태의 배터리 모듈을 제공함으로써, 폭발이나 화재 발생의 원인인 발화를 억제할 수 있는 등 배터리 화재를 예방할 수 있고 패터리 발화 시에도 화재가 확산되는 것을 막을 수 있으며, 따라서 배터리 화재로 인한 위험을 감소시키면서 탑승자의 안전을 확보할 수 있다.
10 : 배터리 모듈 케이스
11 : 배터리 팩
12 : 패드
13 : 충전형 플레이트
14 : 셀
15a,15b : 면압 패드
16 : 코팅형 플레이트
17 : 내화 코팅제

Claims (17)

  1. 배터리 모듈 케이스(10)의 내부에서 배터리 팩(11) 사이사이에 장착되는 패드(12)를 포함하며, 상기 패드(12)는 화재 방지를 위한 내화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드(12)의 내화 수단은 내부에 내화코팅제가 충전되어 있는 충전형 플레이트(13)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내화코팅제는 충전형 플레이트(13)의 내부에 형성되는 다수 개의 각 셀(14)의 내부에 충전되는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 충전형 플레이트(13)의 양면에 적층되는 면압 패드(15a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드(12)의 내화 수단은 표면에 내화코팅제가 코팅되어 있는 코팅형 플레이트(16)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 코팅형 플레이트(16)의 양면에 적층되는 면압 패드(15b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  7. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 내화코팅제는 실리콘 디옥사이드(SiO2; Silicon dioxide), 티타늄 디옥사이드(TiO2; Titanum dioxide), 실리콘카바이드(SiC; Silicon carbide), 질화붕소(BN; Boron nitride)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 내화재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 내화재는 내화코팅제 총량에 대하여 5∼54중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 내화코팅제는 이소프로판올(C3H8O; isopropanol), 산화철(Fe2O3; iron oxide), 내화재, 커플링제, 물 및 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 내화코팅제에 무기필러, 탄소재료 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 더 추가하여 구성되며, 그 사용량은 내화코팅제 총량에 대하여 2∼9중량부를 포함하도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 무기필러 또는 탄소재료는 분말 입경이 5∼40㎛인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 무기필러는 질화알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 탄소재료는 탄소나노튜브(CNT), 천연/인조그라파이트(Graphene), 그래핀(Graphene), 카본(Carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 커플링제는 실란계 커플링제 또는 티탄산염계 커플링제를 사용하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 첨가제는 부착증진제, 분산제 중 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  16. 청구항 7에 있어서,
    상기 내화코팅제는 이소프로판올(C3H8O; isopropanol) 3∼9중량부, 산화철(Fe2O3; iron oxide) 0.1∼0.9중량부, 내화재 5∼54중량부, 커플링제 0.1∼1중량부, 물 10∼30중량부 및 첨가제 2∼3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
  17. 청구항 7에 있어서,
    상기 내화코팅제는 고형분의 함량이 55∼70중량부이고, 그 고형분은 입자크기는 5∼60㎛인 것을 특징으로 하는 화재 방지를 위한 전기자동차의 배터리 모듈.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102584555B1 (ko) 2023-07-17 2023-10-05 주식회사 포비드림 전기 자동차 밑판을 부분 제거하여 전기자동차 화재를효율적으로 진압·대응하는 방법
KR102604325B1 (ko) 2023-03-02 2023-11-24 주식회사 포비드림 전기자동차 화재를 효율적으로 진압·대응하는 방법
KR102629416B1 (ko) 2023-01-19 2024-01-26 주식회사 인지디스플레이 난연성 및 자기소화성 폴리우레탄 폼 패드 및 이의 제조방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150003779A (ko) 2012-04-24 2015-01-09 발멧 오토모티브 오와이 화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩
KR20160081116A (ko) * 2014-12-30 2016-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 디스플레이용 플라스틱 기판
KR20170061582A (ko) 2015-11-26 2017-06-05 주식회사 엘지화학 소화 장치가 포함된 배터리 팩 및 이를 이용한 제어 방법
KR20190044872A (ko) * 2017-10-23 2019-05-02 에스케이이노베이션 주식회사 열차단 기능을 구비한 전지 모듈
KR20200118802A (ko) * 2018-02-09 2020-10-16 베수비우스 유에스에이 코포레이션 내화성 조성물 및 원위치 항산화 배리어층
KR20210049079A (ko) 2021-04-27 2021-05-04 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20210063350A (ko) 2018-10-05 2021-06-01 쿠일리츠 홀딩 게엠베하 복합 시스템을 가진 화재 방지 장치, 화재 방지 장치를 가진 복합 시스템 및 배터리 팩

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150003779A (ko) 2012-04-24 2015-01-09 발멧 오토모티브 오와이 화재 방지 매체를 구비한 배터리 팩
KR20160081116A (ko) * 2014-12-30 2016-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 디스플레이용 플라스틱 기판
KR20170061582A (ko) 2015-11-26 2017-06-05 주식회사 엘지화학 소화 장치가 포함된 배터리 팩 및 이를 이용한 제어 방법
KR20190044872A (ko) * 2017-10-23 2019-05-02 에스케이이노베이션 주식회사 열차단 기능을 구비한 전지 모듈
KR20200118802A (ko) * 2018-02-09 2020-10-16 베수비우스 유에스에이 코포레이션 내화성 조성물 및 원위치 항산화 배리어층
KR20210063350A (ko) 2018-10-05 2021-06-01 쿠일리츠 홀딩 게엠베하 복합 시스템을 가진 화재 방지 장치, 화재 방지 장치를 가진 복합 시스템 및 배터리 팩
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102629416B1 (ko) 2023-01-19 2024-01-26 주식회사 인지디스플레이 난연성 및 자기소화성 폴리우레탄 폼 패드 및 이의 제조방법
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