KR20230039836A - Battery module with heat transfer blocking structure in case of internal fire - Google Patents

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KR20230039836A
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옥승민
김승현
오영후
조상현
조영범
홍성곤
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Abstract

A battery module according to the present invention includes: two or more cell assemblies each composed of a plurality of battery cells; a module housing provided to accommodate the two or more cell assemblies; and a fan unit mounted outside the module housing. The module housing includes: a top plate positioned on the upper part of the cell assemblies and has one or more gas venting holes; and a hole stopper that is made of a resin material that can be thermally melted at a predetermined temperature, and is provided to cover the gas venting holes, wherein the fan unit can be provided on the hole stopper.

Description

내부 화재시 열 전이 차단 구조를 구비한 배터리 모듈{Battery module with heat transfer blocking structure in case of internal fire}Battery module with heat transfer blocking structure in case of internal fire {Battery module with heat transfer blocking structure in case of internal fire}

본 발명은 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 화재 발생시, 화재 확산을 차단 내지 지연시킬 수 있는 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 등에 관한 것이다.The present invention relates to a battery, and more particularly, to a battery module capable of blocking or delaying the spread of fire when an internal fire occurs, and a battery pack including the same.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Current commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, lithium secondary batteries, and the like. In particular, lithium secondary batteries are in the limelight because of their advantages of free charge and discharge, very low self-discharge rate, and high energy density because they hardly have a memory effect compared to nickel-based secondary batteries.

이차 전지는 단독으로 사용되기도 하나, 일반적으로는 다수의 이차 전지가 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 형태로 구성된 경우가 많다. 특히, 다수의 이차 전지는 서로 전기적으로 연결된 상태로 하나의 모듈 케이스 내부에 수납되어, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 그리고 배터리 모듈은, 단독으로 사용되거나 또는 둘 이상이 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어, 배터리 팩 등과 같은 보다 상위 수준의 장치를 구성할 수 있다.A secondary battery may be used singly, but in general, a plurality of secondary batteries are electrically connected in series and/or parallel to each other in many cases. In particular, a plurality of secondary batteries may be accommodated in one module case while being electrically connected to each other to form one battery module. In addition, the battery modules may be used singly or two or more of them may be electrically connected in series and/or parallel to form a higher level device such as a battery pack.

한편, 좁은 공간에 밀집된 상태로 존재하는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 일부 배터리 셀에 단락 등과 같은 문제가 생겨 지속적으로 온도가 상승하고 이로 인해 배터리 셀의 온도가 임계 온도를 넘어서는 열 폭주(thermal runaway) 현상이 발생하면, 해당 배터리 셀에서 고온의 가스와 스파크가 분출될 수 있다. (여기서 스파크는 배터리 셀 내부의 전극에서 탈리된 활물질이나 용융된 알루미늄 입자 등을 의미한다.) 뿐만 아니라, 경우에 따라 일부 배터리 셀에서는 화염이 발생할 수도 있다.On the other hand, in a battery module including a plurality of battery cells that exist in a dense state in a small space, a problem such as a short circuit occurs in some battery cells and the temperature continuously rises, resulting in the temperature of the battery cells exceeding a critical temperature. When a thermal runaway phenomenon occurs, high-temperature gas and sparks may be ejected from the corresponding battery cell. (Here, the spark means an active material detached from an electrode inside a battery cell or molten aluminum particles.) In addition, in some cases, a flame may occur in some battery cells.

이처럼 배터리 모듈 내의 어떤 배터리 셀이 열 폭주하면, 그와 인접한 배터리 셀들로 고온의 가스와 스파크 등이 쉽게 전파될 수 있고 이로 인해 짧은 시간 내에 화재가 걷잡을 수 없이 커질 수 있다. In this way, when a battery cell in a battery module thermally runs away, high-temperature gas and sparks can easily propagate to battery cells adjacent thereto, and as a result, a fire can grow out of control within a short period of time.

더욱이, 대용량 배터리 팩이나 에너지 저장시스템(Energy Storage System)에는 다수의 배터리 모듈들이 밀집된 형태로 존재하기 때문에 어느 하나의 배터리 모듈이라도 화재가 발생하면 매우 심각한 재산 및 인명 상 피해를 발생시킬 우려가 있다. 그러므로 특정 배터리 셀이나 배터리 모듈에서 열 폭주 상황 등이 발생하여 고온의 가스나 스파크 등이 생성되더라도, 이를 조기에 진압하여 더 큰 화재로까지 나아가지 않도록 하는 것이 중요하다.Moreover, since a large number of battery modules are present in a dense form in a large-capacity battery pack or energy storage system, if any one battery module catches fire, there is a risk of causing very serious damage to property and human life. Therefore, even if a thermal runaway situation occurs in a specific battery cell or battery module and high-temperature gas or sparks are generated, it is important to extinguish it at an early stage so as not to lead to a larger fire.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 배터리 모듈의 일부 배터리 셀들에 열폭주(Thermal runaway) 발생시 다른 배터리 셀들로 벤팅 가스나 스파크 등의 전파를 차단 내지 지연시킴으로써 조기에 화재 진압이 용이하도록 한 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈들을 포함한 배터리 팩, 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention blocks or delays propagation of venting gas or spark to other battery cells when thermal runaway occurs in some battery cells of a battery module, thereby facilitating early fire suppression An object of the present invention is to provide a battery module, a battery pack including the battery modules, and an energy storage system.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.

본 발명의 일 측면에 따르면, 각각 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 2개 이상의 셀 어셈블리들; 상기 2개 이상의 셀 어셈블리들을 수용할 수 있게 마련된 모듈 하우징; 및 상기 모듈 하우징의 외측에 장착된 팬유닛;을 포함하고, 상기 모듈 하우징은, 상기 셀 어셈블리들의 상부 위치하며 하나 이상의 가스 벤팅홀을 구비한 탑 플레이트; 및 소정 온도에서 열 용융 가능한 수지 재질이고, 상기 가스 벤팅홀을 커버하도록 마련된 홀 마개를 포함하며, 상기 팬유닛이 상기 홀 마개 위에 마련된 배터리 모듈이 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, two or more cell assemblies each composed of a plurality of battery cells; a module housing provided to accommodate the two or more cell assemblies; and a fan unit mounted outside the module housing, wherein the module housing includes: a top plate positioned above the cell assemblies and having one or more gas venting holes; and a hole stopper made of a resin material that can be heat melted at a predetermined temperature and provided to cover the gas venting hole, wherein the fan unit is provided on the hole stopper.

상기 탑 플레이트에서 상기 가스 벤팅홀과 상기 홀 마개 및 상기 팬유닛은 각 상기 셀 어셈블리의 상부 영역 마다 구비될 수 있다.In the top plate, the gas venting hole, the hole stopper, and the fan unit may be provided in each upper region of the cell assembly.

상기 팬유닛은 상기 홀 마개의 존재 여부를 감지하는 센서를 구비하고, 상기 홀 마개가 제거된 때 작동하도록 구성될 수 있다.The fan unit may include a sensor for detecting whether the hole plug is present, and operate when the hole plug is removed.

내열성 소재로 마련되고 내부에 공기층을 포함하고, 상기 모듈 하우징의 내부에서 상기 셀 어셈블리들 사이에 배치되는 방화벽;을 포함할 수 있다.A firewall made of a heat-resistant material, including an air layer therein, and disposed between the cell assemblies inside the module housing.

상기 방화벽은, 마이카(Mica)로 마련될 수 있다.The firewall may be provided with mica.

상기 방화벽은, 상호 이격 배치된 제1 격벽, 제2 격벽 및 제3 격벽을 포함하고, 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 제1 공기층이 구비되고, 상기 제2 격벽과 상기 제3 격벽 사이에 제2 공기층이 구비될 수 있다.The firewall includes a first partition wall, a second partition wall, and a third partition wall spaced apart from each other, a first air layer is provided between the first partition wall and the second partition wall, and the second partition wall and the third partition wall are provided. A second air layer may be provided therebetween.

상기 제2 격벽은 상기 모듈 하우징에 고정 결합되고, 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이, 상기 제2 격벽과 상기 제3 격벽 사이에 적어도 하나의 완충부재가 구비될 수 있다.The second barrier rib may be fixedly coupled to the module housing, and at least one buffer member may be provided between the first barrier rib and the second barrier rib and between the second barrier rib and the third barrier rib.

상기 제2 격벽은, 상단에 수평 방향으로 연장되고 상기 모듈 하우징에 고정 결합되는 상측 플랜지; 및 하단에 수평 방향으로 연장되고 상기 모듈 하우징에 고정 결합되는 하측 플랜지를 포함할 수 있다.The second partition wall may include an upper flange extending horizontally at an upper end and fixedly coupled to the module housing; and a lower flange extending in a horizontal direction at a lower end and fixedly coupled to the module housing.

상기 배터리 셀들은 파우치형 배터리 셀들일 수 있다.The battery cells may be pouch type battery cells.

상기 파우치형 배터리 셀들을 전기적으로 연결할 수 있게 구성된 버스바 어셈블리를 더 포함하고, 상기 버스바 어셈블리는, 각 상기 셀 어셈블리의 전방부과 후방부 중 적어도 한 부분을 커버하도록 구성된 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임에 고정되게 장착된 다수의 버스바들;을 포함하고, 상기 버스바 프레임과 상기 다수의 버스바들은, 각각 상기 파우치형 배터리 셀들의 전극 리드들을 통과시킬 수 있는 다수의 리드 슬롯들을 구비할 수 있다.Further comprising a bus bar assembly configured to electrically connect the pouch type battery cells, wherein the bus bar assembly includes: a bus bar frame configured to cover at least one of a front portion and a rear portion of each cell assembly; and a plurality of bus bars fixedly mounted to the bus bar frame, wherein the bus bar frame and the plurality of bus bars each have a plurality of lead slots through which electrode leads of the pouch type battery cells pass. can be provided

소정 개수의 상기 파우치형 배터리 셀들의 상기 전극 리드들이 포개져 하나의 상기 리드 슬롯에 삽입되도록 구성되고, 상기 리드 슬롯은 상기 전극 리드들의 두께에 대응하는 폭으로 마련될 수 있다.The electrode leads of a predetermined number of the pouch type battery cells may be overlapped and inserted into one lead slot, and the lead slot may be provided with a width corresponding to a thickness of the electrode leads.

상기 전극 리드들은 대응하는 상기 버스바의 상기 리드 슬롯을 통과한 부분이 절곡되어 상기 버스바의 표면에 고정되게 접촉되고, 상기 버스바에서 상기 전극 리드가 인출되는 영역에 방화 테이프가 부착되어 상기 리드 슬롯이 차폐되도록 구성될 수 있다.The electrode leads are bent at a portion passing through the lead slot of the corresponding bus bar to be fixedly brought into contact with the surface of the bus bar, and a fire prevention tape is attached to an area where the electrode lead is drawn from the bus bar so that the lead The slots may be configured to be shielded.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a battery pack including the above-described battery module may be provided.

본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 포함하는 에너지 저장 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, an energy storage device including the battery module described above may be provided.

본 발명에 의하면, 배터리 모듈의 하나 또는 일부 배터리 셀들의 열폭주(Thermal runaway) 발생시 벤팅 가스나 스파크 등이 다른 배터리 셀들로 전파되는 것을 차단 내지 현저히 지연시킬 수 있어 짧은 시간 내에 화재가 걷잡을 수 없이 커지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명의 배터리 모듈은 화재 발생시, 조기 화재 진압이 용이하다.According to the present invention, when thermal runaway of one or some battery cells of a battery module occurs, it is possible to block or significantly delay the propagation of venting gas or sparks to other battery cells, so that the fire grows out of control within a short time. that can be prevented Therefore, the battery module of the present invention facilitates early fire suppression when a fire occurs.

예컨대, 본 발명에 의하면, 배터리 모듈 내부에서 벤팅 가스 발생시 홀 마개가 제거되고 팬유닛이 작동하여 벤팅 가스를 외부로 빠르게 배출시킴으로써 셀 어셈블리들간 열 전이를 보다 효과적으로 억제할 수 있다. For example, according to the present invention, when venting gas is generated inside the battery module, the hole plug is removed and the fan unit operates to rapidly discharge the venting gas to the outside, thereby more effectively suppressing heat transfer between cell assemblies.

이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.In addition, the present invention may have various other effects, which will be described in each implementation configuration, or descriptions of effects that can be easily inferred by those skilled in the art will be omitted.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 영역 확대도이다.
도 5은 도 3의 방화벽의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 벤팅홀을 구비한 탑 플레이트, 홀 마개 및 팬유닛의 분해 사시도이다.
도 7은 도 3의 B 영역 확대도이다.
도 8은 도 7에서 배터리 셀의 열폭주시 홀 마개가 제거되고 벤팅 가스가 배출되는 상황을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임의 정면도이다.
도 10은 도 8의 버스바 프레임에 다수의 버스바들과 전극 리드들을 조립한 상태를 도시한 도면이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is the details described in such drawings should not be construed as limited to
1 is a perspective view schematically illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 1;
3 is a partial cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of region A of FIG. 3 .
5 is an exploded perspective view of the firewall of FIG. 3;
6 is an exploded perspective view of a top plate having a gas venting hole, a hole stopper, and a fan unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged view of region B of FIG. 3 .
FIG. 8 is a diagram illustrating a situation in which a hole plug is removed and a venting gas is discharged during thermal runaway of a battery cell in FIG. 7 .
9 is a front view of a bus bar frame according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a state in which a plurality of bus bars and electrode leads are assembled to the bus bar frame of FIG. 8 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors appropriately use the concept of terms in order to best explain their invention. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 부분 단면도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 1, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the battery module according to an embodiment of the present invention. am.

이들 도면들은 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 복수 개의 배터리 셀(110)들로 구성된 2개 이상의 셀 어셈블리(100), 모듈 하우징(200), 방화벽(300) 및 팬유닛(400)을 포함한다.Referring to these drawings, the battery module 10 according to an embodiment of the present invention includes two or more cell assemblies 100 composed of a plurality of battery cells 110, a module housing 200, and a firewall 300. and a fan unit 400 .

각 상기 셀 어셈블리(100)는 일 방향(Y축 방향)으로 적층된 복수 개의 파우치형 배터리 셀(110)들로 구성될 수 있다. 상기 파우치형 배터리 셀(110)은 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스 및 전극 조립체와 연결되며 파우치 케이스의 외측으로 인출되는 한 쌍의 전극 리드(111)를 포함한다. 상기 한 쌍의 전극 리드(111)는, 배터리 셀(110)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 서로 반대 방향으로 인출된다. Each cell assembly 100 may be composed of a plurality of pouch-type battery cells 110 stacked in one direction (Y-axis direction). The pouch type battery cell 110 includes an electrode assembly, a pouch case accommodating the electrode assembly, and a pair of electrode leads 111 connected to the electrode assembly and drawn out of the pouch case. The pair of electrode leads 111 are pulled out in opposite directions along the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell 110 .

본 실시예와 달리, 전극 리드(111)가 X축 방향 일단, 이를테면 +X축 방향의 단부에만 위치하는 형태의 파우치형 배터리 셀(110)이 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명은 이러한 배터리 셀(110)의 구체적인 종류나 형태에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 셀(110)이 본 발명의 셀 어셈블리(100)에 채용될 수도 있다.Unlike the present embodiment, a pouch-type battery cell 110 in which the electrode lead 111 is located only at one end in the X-axis direction, for example, at an end in the +X-axis direction, may be used. In addition, the present invention is not limited by the specific type or form of the battery cell 110, and various battery cells 110 known at the time of filing the present invention may be employed in the cell assembly 100 of the present invention. .

도 2와 같이, 본 실시예의 배터리 모듈(10)은, 방화벽(300)을 기준으로 좌우로 배치되고, 각각 파우치형 배터리 셀(110)들을 적층하여 구성한 2개의 셀 어셈블리(100)들을 포함한다. As shown in FIG. 2 , the battery module 10 of this embodiment includes two cell assemblies 100 arranged on the left and right with respect to the firewall 300 and configured by stacking pouch-type battery cells 110, respectively.

상기 셀 어셈블리(100)의 개수는 본 실시예와 다르게 구성될 수도 있다. 예컨대 3개 또는 4개의 셀 어셈블리(100)가 배터리 모듈(10)에 포함될 수도 있으며, 이 경우 각 셀 어셈블리(100)들 사이마다 방화벽(300)이 배치될 수도 있다. 또한, 상기 셀 어셈블리(100)를 형성하는 배터리 셀(110)의 개수 및 종류도 얼마든지 다르게 구성될 수 있다.The number of cell assemblies 100 may be configured differently from the present embodiment. For example, three or four cell assemblies 100 may be included in the battery module 10 , and in this case, a firewall 300 may be disposed between each cell assembly 100 . In addition, the number and type of battery cells 110 forming the cell assembly 100 may be configured differently.

모듈 하우징(200)은 상기 셀 어셈블리(100)들을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고, 기계적 강성이 우수한 소재로 마련되어 외부 충격 등으로부터 상기 셀 어셈블리(100)들을 보호하기 위한 케이스 역할을 하는 구성이다.The module housing 200 has an internal space capable of accommodating the cell assemblies 100 and is made of a material having excellent mechanical strength and serves as a case to protect the cell assemblies 100 from external impact. .

모듈 하우징(200)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 탑 플레이트(210), 바틈 플레이트(220) 및 4곳의 측면벽을 형성하는 측부 플레이트(230,240,250,260)를 포함한 직육면 박스 형태로 마련될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2 , the module housing 200 has a rectangular box shape including a top plate 210, a bottom plate 220, and side plates 230, 240, 250, and 260 forming four side walls. can be provided.

상기 모듈 하우징(200)은 적어도 일부 플레이트가 일체화된 형태로 제조되거나, 볼트나 용접 등의 방식으로 상호 결합된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 탑 플레이트(210)와 2개의 측부 플레이트(230,240)는 U 형으로 서로 일체화된 형태로 제조되고, 바틈 플레이트(220)와 나머지 2개의 측부 플레이트(250,260)와 볼트 등으로 결합될 수 있게 구성될 수 있다.The module housing 200 may be manufactured in a form in which at least some plates are integrated, or may be configured in a form mutually coupled by a method such as bolting or welding. For example, the top plate 210 and the two side plates 230 and 240 may be manufactured integrally with each other in a U shape, and may be coupled to the bottom plate 220 and the other two side plates 250 and 260 with bolts or the like. can be configured.

방화벽(300)은 예컨대 제1 셀 어셈블리(100A)의 하나 또는 일부 배터리 셀(110)의 열폭주 시, 제2 셀 어셈블리(100B)의 배터리 셀(110)들로 고온의 벤팅 가스와 스파크 등이 쉽게 전파되지 않도록 차단하기 위해, 도 3과 같이 모듈 하우징(200)에 상기 셀 어셈블리(100)들과 함께 수납되는 구성품이다.The firewall 300, for example, when one or some battery cells 110 of the first cell assembly 100A run away, sends high-temperature venting gas and sparks to the battery cells 110 of the second cell assembly 100B. It is a component housed together with the cell assemblies 100 in the module housing 200 as shown in FIG. 3 in order to block it from being easily propagated.

상기 방화벽(300)은 위와 같은 역할을 할 수 있게 내열성이 우수한 소재로서, 예컨대 마이카(Mica)로 제작될 수 있다. 물론, 방화벽(300)의 소재가 마이카(Mica)로 국한될 필요는 없다. 즉, 마이카(Mica)가 아니라도 내열성, 절연성을 가지며 기계적 강성도가 높은 소재라면 어떠한 것이라 방화벽(300)의 소재로 채용될 수 있다.The firewall 300 may be made of, for example, mica as a material having excellent heat resistance so as to play the above role. Of course, the material of the firewall 300 need not be limited to mica. That is, even if it is not mica, any material that has heat resistance, insulation and high mechanical rigidity can be used as the material of the firewall 300 .

또한, 상기 방화벽(300)은 열전이 억제 성능을 높이기 위한 구성적 특징으로 여러 개의 공기층을 구비한 다중 격벽 구조로 마련될 수 있다.In addition, the firewall 300 may be provided with a multi-partition structure having several air layers as a structural feature to increase thermal transition suppression performance.

구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방화벽(300)은 다중 격벽을 이루도록 상호 이격 배치된 제1 격벽(310), 제2 격벽(320), 제3 격벽(330)을 포함하고, 상기 제1 격벽(310)과 상기 제2 격벽(320) 사이에 제1 공기층(O1)을 구비하고, 상기 제2 격벽(320)과 상기 제3 격벽(330) 사이에 제2 공기층(O2)을 구비한다.Specifically, referring to FIGS. 4 and 5 , the firewall 300 according to an embodiment of the present invention includes a first partition wall 310, a second partition wall 320, and a third partition wall spaced apart from each other to form a multi-partition wall. 330, a first air layer O1 is provided between the first partition 310 and the second partition 320, and between the second partition 320 and the third partition 330 A second air layer (O2) is provided.

공기층은 예컨대 열전도율이 유리보다 1/40배 낮을 정도로 단열 효과가 우수하다. 이러한 공기층의 단열 효과를, 도 4와 같이, 방화벽(300)에 채용함으로써, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 제1 셀 어셈블리(100A)와 제2 셀 어셈블리(100B) 간의 열전이 억제 효과를 증대한 것이라 할 수 있다. 예컨대, 제1 셀 어셈블리(100A) 쪽에서 벤팅 가스나 화염 등이 발생한 상황을 가정하면, 제1 격벽(310)에 의해 상기 벤팅 가스나 화염의 이동이 차단되고 제1 격벽(310)을 넘어오는 열원은 제1 공기층(O1)에 의해 차단될 수 있다. 이때 상기 제1 공기층(O1)의 단열 효과로 인해 제2 격벽(320)에 전달되는 열원은 현저히 줄어들 수 있다. 더욱이 본 실시예의 경우, 상기 제2 격벽(320)과 상기 제3 격벽(330) 사이에 제2 공기층(O2)이 있어, 제3 격벽(330)에 전달되는 열원은 제2 격벽(320)보다 더 줄어든다.The air layer has excellent heat insulating effect, for example, its thermal conductivity is 1/40 times lower than that of glass. By adopting the heat insulating effect of the air layer to the firewall 300 as shown in FIG. 4 , the battery module 10 according to the present embodiment suppresses thermal transition between the first cell assembly 100A and the second cell assembly 100B. It can be said that the effect is increased. For example, assuming a situation where venting gas or flame is generated on the side of the first cell assembly 100A, the movement of the venting gas or flame is blocked by the first barrier rib 310 and the heat source crossing the first barrier rib 310 may be blocked by the first air layer O1. At this time, the heat source transmitted to the second partition wall 320 can be remarkably reduced due to the insulating effect of the first air layer O1. Moreover, in this embodiment, there is a second air layer O2 between the second partition 320 and the third partition 330, so that the heat source transferred to the third partition 330 is higher than that of the second partition 320. decrease more

반대로, 제2 셀 어셈블리(100B) 쪽에서 벤팅 가스나 화염이 등이 발생한 경우에도 위 설명과 같이, 제1 셀 어셈블리(100A) 쪽으로의 열원의 이동이 차단될 수 있다. 따라서 상기 방화벽(300) 구성에 의하면, 화재가 어느 한쪽의 셀 어셈블리(100)에서 시작된 경우, 다른 쪽 셀 어셈블리(100)로 전파되지 않게 막을 수 있다. Conversely, even when venting gas or flame is generated on the side of the second cell assembly 100B, movement of the heat source toward the side of the first cell assembly 100A may be blocked as described above. Therefore, according to the configuration of the firewall 300, when a fire starts in one cell assembly 100, propagation to the other cell assembly 100 can be prevented.

또한, 본 실시예에 따른 방화벽(300)은 파우치형 배터리 셀(110)들의 스웰링(swelling)시 충격을 흡수하는 작용과 모듈 하우징(200)의 강성 보강재로 작용하도록 구성될 수 있다.In addition, the firewall 300 according to the present embodiment may be configured to act as a rigid reinforcing member of the module housing 200 and to absorb shock when the pouch type battery cells 110 are swelling.

이를 위해, 상기 방화벽(300)은 모듈 하우징(200)에 상기 제2 격벽(320)이 고정 결합되고, 상기 제1 격벽(310)과 상기 제2 격벽(320) 사이와, 상기 제2 격벽(320)과 상기 제3 격벽(330) 사이에 적어도 하나의 완충부재(340)를 구비한다.To this end, in the firewall 300, the second partition wall 320 is fixedly coupled to the module housing 200, and between the first partition wall 310 and the second partition wall 320, the second partition wall ( 320) and at least one buffer member 340 between the third barrier rib 330.

그리고 상기 제2 격벽(320)은 상단에 수평 방향으로 연장된 상측 플랜지(321)와, 하단에 수평 방향으로 연장된 하측 플랜지(323)를 구비한 대략 I형 내지 H형 프레임 형태로 마련될 수 있다. 상기 상측 플랜지(321)는 모듈 하우징(200)의 탑 플레이트(210)에 고정 결합되고, 상기 하측 플랜지(323)는 모듈 하우징(200)의 바틈 플레이트(220)에 고정 결합될 수 있다. The second bulkhead 320 may be provided in a substantially I- or H-shaped frame shape having an upper flange 321 extending in a horizontal direction at an upper end and a lower flange 323 extending in a horizontal direction at a lower end thereof. there is. The upper flange 321 may be fixedly coupled to the top plate 210 of the module housing 200, and the lower flange 323 may be fixedly coupled to the bottom plate 220 of the module housing 200.

예컨대, 이러한 상측 플랜지(321)와 하측 플랜지(323)는 모듈 하우징(200)과의 접촉 계면이 넓기 때문에 모듈 하우징(200)과 결합할 때, 볼팅, 접착, 용접 등을 할 수 있는 영역 확보가 용이하고 또한, 모듈 하우징(200)의 상/하단을 넓은 범위에 걸쳐 안정적으로 지지한다. 따라서 상기와 같은 제2 격벽(320)은 모듈 하우징(200)의 내충격성 향상에 유리하게 작용할 수 있다.For example, since these upper flanges 321 and lower flanges 323 have a wide contact interface with the module housing 200, when they are combined with the module housing 200, it is difficult to secure an area where bolting, bonding, welding, etc. can be performed. It is easy and stably supports the upper and lower ends of the module housing 200 over a wide range. Accordingly, the second barrier rib 320 as described above may advantageously improve the impact resistance of the module housing 200 .

또한, 상기 제1 격벽(310)과 상기 제3 격벽(330)은, 외력이 작용하면 상기 제2 격벽(320)에 대해 상대 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에서 제2 격벽(320)의 본체와 상측 플랜지(321), 하측 플랜지(323)로 둘러싸인 2개의 분리된 내측 공간, 즉 제1 공기층(O1)과 제2 공기층(O2)에 상기 제1 격벽(310)과 상기 제3 격벽(330)이 인입될 수 있게 마련되고, 스프링들이 상기 제1 격벽(310) 면과 상기 제2 격벽(320)의 본체 일면, 그리고 상기 제3 격벽(330) 면과 상기 제2 격벽(320)의 본체 타면에 연결되게 구성될 수 있다.In addition, the first barrier rib 310 and the third barrier rib 330 may be configured to move relative to the second barrier rib 320 when an external force is applied. For example, in FIG. 4, two separated inner spaces surrounded by the body of the second partition wall 320, the upper flange 321, and the lower flange 323, that is, the first air layer O1 and the second air layer O2 The first partition wall 310 and the third partition wall 330 are provided to be retracted, and springs are provided on the surface of the first partition wall 310 and one surface of the main body of the second partition wall 320, and the third partition wall 310. It may be configured to be connected to a surface of the partition wall 330 and the other surface of the main body of the second partition wall 320 .

상기 구성에 의하면, 제1 셀 어셈블리(100A)의 배터리 셀(110)들의 스웰링 시 제1 격벽(310)이 상기 제1 공기층(O1) 안으로 슬라이드 이동할 수 있고, 제2 셀 어셈블리(100B)의 배터리 셀(110)들의 스웰링시 제3 격벽(330)이 상기 제2 공기층(O2) 안으로 슬라이드 이동할 수 있다. 이때, 스프링이 압축되면서 배터리 셀(110)들의 팽창압력을 흡수할 수 있다. 이에 따라 배터리 셀(110)들의 스웰링시 모듈 하우징(200)에 작용하게 되는 하중 부담이 줄어들게 됨으로 모듈 하우징(200)의 변형이 저지될 수 있다.According to the configuration, when the battery cells 110 of the first cell assembly 100A swell, the first barrier rib 310 can slide into the first air layer O1, and the second cell assembly 100B When the battery cells 110 swell, the third barrier rib 330 may slide into the second air layer O2 . At this time, as the spring is compressed, expansion pressure of the battery cells 110 may be absorbed. Accordingly, since the load applied to the module housing 200 during swelling of the battery cells 110 is reduced, deformation of the module housing 200 can be prevented.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 셀 어셈블리(100)들 간의 열전이 차단을 위해 상기와 같은 방화벽(300)뿐만 아니라, 도 6에 도시한 바와 같이, 벤팅 가스 등을 외부로 배출시키기 위한 수단으로서 탑 플레이트(210)의 가스 벤팅홀(211)과 팬유닛(400)을 포함한다. The battery module 10 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, as well as the firewall 300 described above to block thermal transition between the cell assemblies 100, venting gas, etc. to the outside. A gas venting hole 211 of the top plate 210 and a fan unit 400 are included as means for discharging.

상기 가스 벤팅홀(211)은 평상시에는 막혀 있다가 화재시에 오픈될 수 있도록 구성되고, 상기 팬유닛(400)은 가스 벤팅홀(211)이 열리면 작동하도록 구성될 수 된다. The gas venting hole 211 is normally closed but can be opened in case of fire, and the fan unit 400 can be configured to operate when the gas venting hole 211 is opened.

예를 들면, 상기 가스 벤팅홀(211)을 소정 온도에서 열 용융 가능한 수지 재질의 홀 마개(213)로 커버하여, 평상시 이물질 등이 유입되지 않게 가스 벤팅홀(211)을 막고 화재시 상기 홀 마개(213)가 녹아서 없어지도록 하여 벤팅 가스가 탑 플레이트(210) 위로 배출되도록 할 수 있다. For example, the gas venting hole 211 is covered with a hole stopper 213 made of a resin material that can be heat melted at a predetermined temperature to block the gas venting hole 211 so that foreign substances do not flow in during normal times, and in case of fire, the hole stopper 213 may be melted away so that the venting gas is exhausted over the top plate 210.

다시 도 2 내지 도 3, 도 6을 참조하면, 가스 벤팅홀(211)은 모듈 하우징(200)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 복수 개가 구비될 수 있다. 탑 플레이트(210)에서 방화벽(300)을 기준으로 제1 셀 어셈블리(100A)의 상부를 커버하는 구역을 제1 구역이라 하고 제2 셀 어셈블리(100B)의 상부를 커버하는 구역을 제2 구역이라 하면, 상기 복수 개의 가스 벤팅홀(211)들은 상기 제1 구역과 상기 제2 구역에 동일한 개수와 패턴으로 마련될 수 있다. 한편, 본 실시예는 상기 제1 구역과 상기 제2 구역에 각각 하나씩의 가스 벤팅홀(211)을 구성하였으나, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 즉, 가스 벤팅홀(211)은 탑 플레이트(210)의 면적 또는 배터리 셀(110)들의 개수 등에 따라 더 많은 개수가 마련될 수도 있다.Referring back to FIGS. 2 to 3 and 6 , a plurality of gas venting holes 211 may be provided along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the module housing 200 . The area covering the top of the first cell assembly 100A with respect to the firewall 300 in the top plate 210 is called a first area, and the area covering the top of the second cell assembly 100B is called a second area. If so, the plurality of gas venting holes 211 may be provided in the same number and pattern in the first area and the second area. Meanwhile, in the present embodiment, one gas venting hole 211 is configured in each of the first zone and the second zone, but the scope of the present invention is not limited to these matters. That is, a greater number of gas venting holes 211 may be provided depending on the area of the top plate 210 or the number of battery cells 110 .

상기와 같은 구성에 의할 때, 도 7과 도 8을 참조하면, 제1 셀 어셈블리(100A) 쪽의 배터리 셀(110)이 열 폭주하여 벤팅 가스가 발생하는 상황에서, 제1 구역의 가스 벤팅홀(211)들을 막고 있던 홀 마개(213)들이 녹아서 가스 벤팅홀(211)들이 개방될 수 있고, 개방된 가스 벤팅홀(211)들을 통해 벤팅 가스가 배출될 수 있다. 이에 따라 모듈 하우징(200)의 내력이 상승하지 않게 되어 폭발 위험이 감소하고, 벤팅 가스가 제1 셀 어셈블리(100A) 쪽에서 제2 셀 어셈블리(100B) 쪽으로 넘어가지 않고 외부 배출됨으로써 배터리 모듈(10) 내부에서의 열 전이가 억제되는 효과가 있다.According to the configuration described above, referring to FIGS. 7 and 8 , in a situation where the battery cell 110 on the side of the first cell assembly 100A thermally runs away and generates venting gas, the gas vent in the first zone The hole plugs 213 blocking the ting holes 211 may be melted to open the gas venting holes 211 , and the venting gas may be discharged through the open gas venting holes 211 . Accordingly, the internal force of the module housing 200 does not increase, thereby reducing the risk of explosion, and the venting gas is discharged from the first cell assembly 100A side to the second cell assembly 100B side without passing over, so that the battery module 10 There is an effect of suppressing thermal transition in the interior.

상기 홀 마개(213)는 예컨대 인서트 사출 성형으로 탑 플레이트(210)와 일체로 제작하거나, 따로 사출 성형 제작해, 가스 벤팅홀(211)에 억지 끼움 내지 접착제 등에 의해 결합될 수 있다.The hole stopper 213 may be manufactured integrally with the top plate 210 by, for example, insert injection molding, or manufactured separately by injection molding, and may be coupled to the gas venting hole 211 by force fitting or adhesive.

팬유닛(400)은 상기 홀 마개(213) 위에서 탑 플레이트(210)의 외측에 결합되는 구성으로서, 상술한 바와 같이 가스 벤팅홀(211)이 개방된 때 작동하여 벤팅 가스를 외부로 신속하게 배출시키는데 사용된다. 이러한 팬유닛(400)은 배터리 모듈의 내부 화재시 셀 어셈블리(100)들 간의 열 전이를 보다 효과적으로 억제하는 데 기여한다.The fan unit 400 is configured to be coupled to the outside of the top plate 210 on top of the hole stopper 213, and as described above, the fan unit 400 operates when the gas venting hole 211 is open and quickly discharges the venting gas to the outside. used to do The fan unit 400 contributes to more effectively suppressing heat transfer between the cell assemblies 100 in case of internal fire of the battery module.

상기 팬유닛은 상기 가스 벤팅홀과 상기 홀 마개(213)와 함께 각 상기 셀 어셈블리(100)의 상부 영역 마다 구비될 수 있다. 즉, 제1 구역과 제2 구역에 각각 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.The fan unit may be provided in each upper region of the cell assembly 100 together with the gas venting hole and the hole stopper 213 . That is, at least one may be provided in each of the first zone and the second zone.

특히, 본 실시예에 따른 팬유닛(400)은, 도 7 내지 도 8을 참조하면, 탑 플레이트(210)에 고정되게 결합되는 팬 하우징(410), 상기 팬 하우징(410)의 내측에 팬 날개(420)와 회전축부(421) 그리고 상기 회전축부(421)에 구비되는 감지센서(430)를 포함한다. 상기 감지센서(430)는 소정 거리 이내의 홀 마개(213)의 존재 여부를 감지하는 센서이다. 예컨대, 상기 감지센서(430)로는 빛의 영향이 없는 초음파 센서, 또는 적외선, 레이저 센서 등이 채용될 수 있다.In particular, referring to FIGS. 7 and 8 , the fan unit 400 according to the present embodiment includes a fan housing 410 fixedly coupled to the top plate 210 and fan wings inside the fan housing 410 . 420, a rotating shaft portion 421, and a detection sensor 430 provided on the rotating shaft portion 421. The detection sensor 430 is a sensor that detects the presence or absence of the hole stopper 213 within a predetermined distance. For example, as the detection sensor 430, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, or a laser sensor having no influence of light may be employed.

또한, 팬유닛(400)은 상기 감지센서(430)에 의해 홀 마개(213)가 감지되지 않을 때, 모터(미도시)에 전원이 공급되어 팬 날개(420)가 돌아가게 구성될 수 있다.In addition, the fan unit 400 may be configured to rotate the fan blades 420 by supplying power to a motor (not shown) when the hole plug 213 is not detected by the detection sensor 430 .

상기와 같은 구성으로, 예컨대, 제1 셀 어셈블리(100A)의 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(110)들의 열 폭주시 벤팅 가스에 의해 홀 마개(213)가 녹아서 없어지는 상황이 되면, 상기 감지센서(430)가 이를 감지하고 팬유닛(400)이 작동하여 벤팅 가스를 외부로 보다 빠르게 배출시킬 수 있다. 이 경우, 벤팅 가스가 제1 셀 어셈블리(100A) 쪽에서 제2 셀 어셈블리(100B) 쪽으로의 더 확실히 넘어가지 않는다. 그러므로 상기 팬유닛(400)은 벤팅 가스 발생시 제1 셀 어셈블리(100A)와 제2 셀 어셈블리(100B) 간의 열 전이를 억제하는데 효과적으로 작용할 수 있다.With the above configuration, for example, when one or more battery cells 110 of the first cell assembly 100A are in a situation where the hole plug 213 is melted and disappeared by the venting gas during thermal runaway, the detection sensor ( 430 detects this, and the fan unit 400 operates to more quickly discharge the venting gas to the outside. In this case, the venting gas does not pass more reliably from the first cell assembly 100A side to the second cell assembly 100B side. Therefore, the fan unit 400 can effectively suppress thermal transfer between the first cell assembly 100A and the second cell assembly 100B when venting gas is generated.

한편, 도 2 및 도 9, 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 버스바 어셈블리(500)를 더 포함한다. 각 셀 어셈블리(100)의 파우치형 배터리 셀(110)들을 전기적으로 연결하기 위한 구성품이다.Meanwhile, referring to FIGS. 2, 9 and 10 , the battery module 10 according to an embodiment of the present invention further includes a bus bar assembly 500. It is a component for electrically connecting the pouch type battery cells 110 of each cell assembly 100.

상기 버스바 어셈블리(500)는 버스바 프레임(510)과 다수의 버스바(520)로 구성될 수 있다. The bus bar assembly 500 may include a bus bar frame 510 and a plurality of bus bars 520 .

상기 버스바 프레임(510)은 각 셀 어셈블리(100)의 (+X축 방향의) 전방부와 (-X축 방향의) 후방부를 커버할 수 있는 사이즈의 판상체 형태이고, 파우치형 배터리 셀(110)의 전극 리드(111)를 +X축 또는 -X축 방향으로 통과시킬 수 있는 다수의 리드 슬롯(K)들을 구비한다. 상기 다수의 리드 슬롯(K)들은, 도 9와 같이, 배터리 셀(110)들의 적층 방향(Y축 방향)을 따라 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(110)들의 적층 방향을 따라 일정 간격을 두고 단락 방지막(511)들이 구비될 수 있다. 상기 단락 방지막(511)은 버스바 프레임(510)의 표면으로부터 +X축 방향으로 돌출된 형태로 마련될 수 있다. 버스바(520)는 인접한 2개의 단락 방지막(511) 사이의 버스바 프레임(510)의 표면에 고정되게 장착될 수 있다. 이렇게 부착된 버스바(520)들은 도 10과 같이 단락 방지막(511)들에 의해 서로 간에 접촉이 방지될 수 있다.The bus bar frame 510 is in the form of a plate body of a size that can cover the front part (in the +X-axis direction) and the rear part (in the -X-axis direction) of each cell assembly 100, and a pouch-type battery cell ( 110) is provided with a plurality of lead slots (K) through which the electrode lead 111 can pass in the +X axis or -X axis direction. As shown in FIG. 9 , the plurality of lead slots K may be provided along the stacking direction (Y-axis direction) of the battery cells 110 . In addition, short circuit prevention films 511 may be provided at regular intervals along the stacking direction of the battery cells 110 . The short circuit prevention film 511 may be provided in a form protruding from the surface of the bus bar frame 510 in the +X-axis direction. The bus bar 520 may be fixedly mounted on the surface of the bus bar frame 510 between two adjacent short circuit prevention films 511 . As shown in FIG. 10 , the attached bus bars 520 may be prevented from contacting each other by the short circuit prevention films 511 .

상기 다수의 버스바(520)들은, 전기 전도성 재질 이를테면 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 재질이고, 버스바 프레임(510)과 같이 전극 리드(111)를 통과시킬 수 있는 다수의 리드 슬롯(K)들을 구비한 판상체 형태로 마련될 수 있다.The plurality of bus bars 520 are made of a metal material such as copper, aluminum, or nickel, and have a plurality of lead slots K through which electrode leads 111 can pass like the bus bar frame 510. It may be provided in the form of a plate body having them.

파우치형 배터리 셀(110)들은 동일 극성의 전극 리드(111)들끼리 포개져 상기 하나의 리드 슬롯(K)에 삽입되고, 삽입된 부분은 벤딩되어 상기 버스바(520)의 표면에 고정되게 용접될 수 있다. In the pouch type battery cells 110, electrode leads 111 of the same polarity are overlapped and inserted into the one lead slot K, and the inserted portion is bent and welded to be fixed to the surface of the bus bar 520. It can be.

특히, 본 실시예에 따른 버스바 어셈블리(500)에서 상기 리드 슬롯(K)은 전극 리드(111)들의 형상에 대응하는 형태로 형성될 수 있으며, 특히 상기 전극 리드(111)들을 리드 슬롯(K)에 끼워넣었을 때, 리드 슬롯(K)에 잉여 공간이 거의 생기지 않도록 리드 슬롯(K)의 폭이 상기 전극 리드(111)들의 두께와 실질적으로 동일하게 마련될 수 있다. 상기 구성에 의하면, 이벤트 발생시 상기 버스바 어셈블리(500) 쪽으로 빠져나가는 벤팅 가스의 양을 크게 줄일 수 있어, 벤팅 가스가 상술한 탑 플레이트(210)의 가스 벤팅홀(211)을 통해 외부로 더 잘 배출되는 효과가 있다.In particular, in the bus bar assembly 500 according to this embodiment, the lead slot (K) may be formed in a shape corresponding to the shape of the electrode leads 111, and in particular, the electrode leads 111 are formed in the lead slot (K ), the width of the lead slot (K) may be substantially the same as the thickness of the electrode leads 111 so that no surplus space is generated in the lead slot (K). According to the configuration, when an event occurs, the amount of venting gas escaping toward the bus bar assembly 500 can be greatly reduced, so that the venting gas can be more easily vented to the outside through the above-described gas venting hole 211 of the top plate 210. It has an ejection effect.

위와 같은 효과를 극대화하기 위해, 도 10에 도시한 것과 같이, 버스바(520)에서 상기 전극 리드(111)들이 인출되는 영역에 방화 테이프(530)가 부착될 수 있다. 이를테면, 전극 리드(111)들을 인출하여 버스바(520)의 표면에 용접한 다음, 상기 방화 테이프(530)를 사용하여 각 리드 슬롯(K) 부분을 막음으로써, 이벤트 발생시 벤팅 가스의 흐름이 셀 어셈블리(100)의 상부 방향으로 더 잘 이동하게 유도하여 벤팅 가스가 더 효과적으로 탑 플레이트(210)의 가스 벤팅홀(211)을 통해 외부로 배출되도록 할 수 있다.In order to maximize the above effect, as shown in FIG. 10 , a fire prevention tape 530 may be attached to a region where the electrode leads 111 are drawn out of the bus bar 520 . For example, by drawing out the electrode leads 111 and welding them to the surface of the bus bar 520, and then using the fire prevention tape 530 to block each lead slot K, the flow of venting gas is prevented when an event occurs. By inducing better movement of the assembly 100 in the upward direction, the venting gas may be more effectively discharged to the outside through the gas venting hole 211 of the top plate 210 .

이상과 같이 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)에 따르면, 하나 또는 일부 배터리 셀(110)들의 열폭주(Thermal runaway) 발생시 벤팅 가스나 스파크 등이 다른 셀 어셈블리(100)로 전파되는 것을 차단 내지 현저히 지연시킬 수 있다. 따라서 배터리 모듈(10) 내부에 화재 발생시, 화재가 짧은 시간 내에 걷잡을 수 없이 커지는 것을 방지하여 조기 화재 진압 성공률을 높일 수 있다.According to the battery module 10 according to an embodiment of the present invention described above, when thermal runaway of one or some of the battery cells 110 occurs, venting gas or spark is propagated to the other cell assembly 100. can be blocked or significantly delayed. Therefore, when a fire occurs inside the battery module 10, it is possible to increase the success rate of early fire suppression by preventing the fire from growing out of control within a short period of time.

한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(미도시)은 상기 배터리 모듈(10)을 적어도 하나 이상 포함한다. 그리고 상기 배터리 팩은 상기 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, a battery pack (not shown) according to the present invention includes at least one battery module 10 . The battery pack may further include various devices (not shown) for controlling charging and discharging of the battery module 10 , such as a battery management system (BMS), a current sensor, and a fuse.

본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(미도시)은, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 에너지 저장 시스템은, 큰 에너지 용량을 갖기 위해, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)이 서로 전기적으로 연결된 형태로 다수 포함되도록 할 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은, 다수가 하나의 배터리 팩을 구성하고, 이러한 배터리 팩이 다수 포함된 형태로 에너지 저장 시스템이 구성될 수 있다. An energy storage system (not shown) according to the present invention may include one or more battery modules 10 according to the present invention. In particular, the energy storage system may include a plurality of battery modules 10 electrically connected to each other in order to have a large energy capacity. Alternatively, a plurality of battery modules 10 according to the present invention constitute one battery pack, and an energy storage system may be configured in such a manner that a plurality of such battery packs are included.

이 밖에도, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 에너지 저장 시스템의 다른 다양한 구성요소를 더 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 에너지 저장 시스템은, 스마트 그리드 시스템이나 전기 충전 스테이션 등 다양한 장소나 장치에 사용될 수 있다.In addition, the energy storage system according to the present invention may further include various other components of the energy storage system known at the time of filing of the present invention. Moreover, these energy storage systems can be used in various places or devices, such as smart grid systems or electric charging stations.

한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다. Meanwhile, in this specification, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are used, but these terms are only for convenience of description and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer. It is obvious to those skilled in the art that it can be.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention belongs Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

10: 배터리 모듈
100: 셀 어셈블리, 100(A): 제1 셀 어셈블리, 100(B): 제2 셀 어셈블리
110: 배터리 셀
111: 전극 리드
200: 모듈 하우징
210: 탑 플레이트
211: 가스 벤팅홀
213: 홀 마개
220: 바틈 플레이트
230,240,250,260 : 측부 플레이트
300: 방화벽
310: 제1 격벽
320: 제2 격벽
321: 상측 플랜지, 323: 하측 플랜지
330: 제3 격벽
340: 완충부재
400: 팬유닛
410: 팬 하우징
420: 팬 날개
421: 회전축부
430: 감지센서
500: 버스바 어셈블리, 510: 버스바 프레임, 520: 버스바, 530: 방화 테이프
O1: 제1 공기층, O2: 제2 공기층, K: 리드 슬롯10: battery module
100: cell assembly, 100 (A): first cell assembly, 100 (B): second cell assembly
110: battery cell
111: electrode lead
200: module housing
210: top plate
211: gas venting hall
213: hole stopper
220: bottom plate
230,240,250,260: side plate
300: firewall
310: first bulkhead
320: second bulkhead
321: upper flange, 323: lower flange
330: third bulkhead
340: buffer member
400: fan unit
410: fan housing
420: fan wing
421: rotational shaft
430: detection sensor
500: bus bar assembly, 510: bus bar frame, 520: bus bar, 530: fire prevention tape
O1: 1st air layer, O2: 2nd air layer, K: lead slot

Claims (14)

각각 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 2개 이상의 셀 어셈블리들;
상기 2개 이상의 셀 어셈블리들을 수용할 수 있게 마련된 모듈 하우징; 및
상기 모듈 하우징의 외측에 장착된 팬유닛;을 포함하고,
상기 모듈 하우징은,
상기 셀 어셈블리들의 상부 위치하며 하나 이상의 가스 벤팅홀을 구비한 탑 플레이트; 및 소정 온도에서 열 용융 가능한 수지 재질이고, 상기 가스 벤팅홀을 커버하도록 마련된 홀 마개를 포함하며,
상기 팬유닛은 상기 홀 마개 위에 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.two or more cell assemblies each composed of a plurality of battery cells;
a module housing provided to accommodate the two or more cell assemblies; and
A fan unit mounted on the outside of the module housing;
The module housing,
a top plate positioned above the cell assemblies and having one or more gas venting holes; and a hole stopper made of a resin material that can be thermally melted at a predetermined temperature and provided to cover the gas venting hole.
The battery module, characterized in that the fan unit is provided on the hole cap. 제1항에 있어서,
상기 탑 플레이트에서 상기 가스 벤팅홀과 상기 홀 마개 및 상기 팬유닛은 각 상기 셀 어셈블리의 상부 영역 마다 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The battery module according to claim 1 , wherein the gas venting hole, the hole stopper, and the fan unit are provided in each upper region of the cell assembly in the top plate. 제1항에 있어서,
상기 팬유닛은 상기 홀 마개의 존재 여부를 감지하는 센서를 구비하고, 상기 홀 마개가 제거된 때 작동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The battery module, characterized in that the fan unit is configured to include a sensor for detecting the presence or absence of the hole plug, and to operate when the hole plug is removed. 제1항에 있어서,
내열성 소재로 마련되고 내부에 공기층을 포함하고, 상기 모듈 하우징의 내부에서 상기 셀 어셈블리들 사이에 배치되는 방화벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
A battery module comprising a firewall made of a heat-resistant material, including an air layer therein, and disposed between the cell assemblies inside the module housing. 제4항에 있어서,
상기 방화벽은, 마이카(Mica)로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 4,
The battery module, characterized in that the firewall is provided with mica (Mica). 제4항에 있어서,
상기 방화벽은, 상호 이격 배치된 제1 격벽, 제2 격벽 및 제3 격벽을 포함하고, 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 제1 공기층이 구비되고, 상기 제2 격벽과 상기 제3 격벽 사이에 제2 공기층이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 4,
The firewall includes a first partition wall, a second partition wall, and a third partition wall spaced apart from each other, a first air layer is provided between the first partition wall and the second partition wall, and the second partition wall and the third partition wall are provided. Battery module, characterized in that the second air layer is provided between. 제6항에 있어서,
상기 제2 격벽은 상기 모듈 하우징에 고정 결합되고,
상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이, 상기 제2 격벽과 상기 제3 격벽 사이에 적어도 하나의 완충부재가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 6,
The second partition wall is fixedly coupled to the module housing,
The battery module, characterized in that at least one buffer member is provided between the first barrier rib and the second barrier rib, between the second barrier rib and the third barrier rib. 제6항에 있어서,
상기 제2 격벽은,
상단에 수평 방향으로 연장되고 상기 모듈 하우징에 고정 결합되는 상측 플랜지; 및 하단에 수평 방향으로 연장되고 상기 모듈 하우징에 고정 결합되는 하측 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 6,
The second partition wall,
an upper flange extending in a horizontal direction at an upper end and fixedly coupled to the module housing; and a lower flange extending in a horizontal direction at a lower end and fixedly coupled to the module housing. 제1항에 있어서,
상기 배터리 셀들은 파우치형 배터리 셀들인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The battery module, characterized in that the battery cells are pouch-type battery cells. 제9항에 있어서,
상기 파우치형 배터리 셀들을 전기적으로 연결할 수 있게 구성된 버스바 어셈블리를 더 포함하고,
상기 버스바 어셈블리는,
각 상기 셀 어셈블리의 전방부과 후방부 중 적어도 한 부분을 커버하도록 구성된 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임에 고정되게 장착된 다수의 버스바들;을 포함하고,
상기 버스바 프레임과 상기 다수의 버스바들은, 각각 상기 파우치형 배터리 셀들의 전극 리드들을 통과시킬 수 있는 다수의 리드 슬롯들을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 9,
Further comprising a bus bar assembly configured to electrically connect the pouch-type battery cells,
The bus bar assembly,
a bus bar frame configured to cover at least one of a front portion and a rear portion of each cell assembly; And a plurality of bus bars fixedly mounted to the bus bar frame; includes,
The battery module, characterized in that the bus bar frame and the plurality of bus bars each have a plurality of lead slots through which the electrode leads of the pouch type battery cells pass. 제10항에 있어서,
소정 개수의 상기 파우치형 배터리 셀들의 상기 전극 리드들이 포개져 하나의 상기 리드 슬롯에 삽입되도록 구성되고,
상기 리드 슬롯은 상기 전극 리드들의 두께에 대응하는 폭으로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 10,
The electrode leads of a predetermined number of the pouch-type battery cells are overlapped and configured to be inserted into one of the lead slots,
The battery module, characterized in that the lead slot is provided with a width corresponding to the thickness of the electrode leads. 제11항에 있어서,
상기 전극 리드들은 대응하는 상기 버스바의 상기 리드 슬롯을 통과한 부분이 절곡되어 상기 버스바의 표면에 고정되게 접촉되고,
상기 버스바에서 상기 전극 리드가 인출되는 영역에 절연 테이프가 부착되어 상기 리드 슬롯이 차폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 11,
The electrode leads are in fixed contact with the surface of the bus bar by bending a portion passing through the lead slot of the corresponding bus bar,
The battery module, characterized in that configured to shield the lead slot by attaching an insulating tape to a region from which the electrode lead is withdrawn from the bus bar. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.A battery pack comprising the battery module according to any one of claims 1 to 12. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 에너지 저장 장치.
An energy storage device comprising the battery module according to any one of claims 1 to 12.
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