KR20230045121A - 직접 수냉용 배터리셀, 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리셀은 배터리셀 본체 및 배터리셀 본체의 외면을 둘러싸는 고무 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 직접 수냉용 배터리셀, 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이며, 상세하게는 절연성 및 내부식성이 강해, 특수 처리된 고가의 특수 냉각수가 아니라, 일반 냉각수를 이용하여 배터리셀의 열을 냉각할 수 있는 직접 수냉용 배터리셀, 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
지구 온난화와 환경 오염 등의 문제가 심각하게 대두 되면서 자동차 산업 분야에서도 환경 오염을 최대한 감소시킬 수 있는 친환경 차량에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 그 시장도 점차 확대되고 있다.
친환경 차량으로서 기존의 화석 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진 대신 전기 에너지를 이용하여 구동력을 생성하는 전동기를 적용한 전기 차량, 하이브리드 차량 및 플러그인 하이브리드 차량이 세계적으로 출시되고 있는 상황이다.
이러한 전기 에너지를 이용한 친환경 차량들 중 전기 차량과 플러그인 하이브리드 차량은 계통(grid)에 연결된 외부 충전 설비로부터 전력을 제공받아 차량에 구비된 배터리를 충전하고, 배터리의 충전된 전력을 이용하여 차량 구동에 필요한 운동 에너지를 생산한다
이러한 친환경 차량에 사용되는 배터리는 고출력이 요구되므로 많은 양의 열을 발생시키며 배터리 성능 및 수명을 향상시키기 위해서는 배터리에서 발생하는 열을 효율적으로 배출시켜 배터리가 과열되는 것을 예방하는 것이 매우 중요하다.
종래에는 배터리의 열을 방출하기 위한 냉각 시스템으로서, 직접 공랭 방식, 간접 수냉 방식, 또는 직접 수냉 방식 등이 알려져 있다.
직접 공냉 방식은 배터리를 구성하는 복수의 셀 사이에 직접 냉각 공기를 공급하는 방식이다.
간접 수냉 방식은 배터리의 일측에 냉각수가 흐르는 채널을 마련하고 복수의 셀 사이에 냉각 채널과 접촉하는 냉각 플레이트를 배치하여 간접적으로 배터리 셀의 열을 냉각 채널로 배출시키는 방식이다.
직접 수냉 방식은 배터리셀을 냉각수에 직접 함침시켜, 배터리셀의 열이 냉각수로 직접 배출되는 방식이다.
일반적으로 배터리셀은 내부 전극을 담는 외장 케이스가 니켈 도금된 철로 제작된다. 이에 따라, 배터리셀이 냉각수에 직접 함침되는 경우에, 외장 케이스의 재료의 특성으로 인해, 부식에 취약하고, 외장 케이스가 극성을 띄고 있고 전기적 절연성도 취약한 문제점이 있다.
이에, 종래의 직접 수냉 방식의 배터리모듈은 배터리셀의 부식 및 절연의 문제로, 절연유 또는 특수 냉각수(예컨대, 3M NOVEC)를 사용하고 있다.
다만, 절연유는 화재에 취약한 문제점이 있다. 그리고, 3M NOVEC과 같은 특수 냉각수는 무극성이고 내부식성을 가진 점에서 배터리셀의 냉각수로서 우수한 제품이나, 20L당 100만원 정도로 고가인 바, 배터리모듈의 제조단가를 상승시키는 점에서, 제품의 시장경쟁력을 낮추게 된다.
아울러, 종래의 배터리셀의 내부식성을 향상시키기 위해, 배터리셀의 외장 케이스에 방청액을 도포하더라도, 표면 장력에 의해 방청제가 배터리셀의 외장 케이스에서 흘러내려, 방청제가 외장 케이스에 고르게 도포되지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 절연성 및 내부식성이 강해, 특수 처리된 고가의 특수 냉각수가 아니라, 일반 냉각수를 이용하여 배터리셀의 열을 냉각할 수 있는 직접 수냉용 배터리셀, 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극이 내장된 배터리셀 본체 및 배터리셀 본체의 외면을 둘러싸는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 고무를 포함하는 직접 수냉용 배터리셀이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수 개의 배터리셀 및 복수의 배터리 셀을 수용하는 프레임을 포함하는 전지 모듈로서, 상기 프레임은, 외부에서 냉각수가 공급되기 위한 유입포트, 유입된 유입된 냉각수가 수용되며, 인접하는 배터리셀 외측면 사이 공간으로 형성되는 수용공간, 및 수용공간 내 냉각수가 외부로 배출되는 배출 포트를 갖고, 각각의 배터리 셀은 전극이 내장된 배터리셀 본체 및 배터리셀 본체의 외면을 둘러싸는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 고무를 포함하는 전지 모듈이 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 니켈 도금처리된 표면이 냉각수에 직접 노출되는 기존의 배터리셀과 비교하여, 본 발명인 직접 수냉용 배터리 셀은, 배터리셀 본체가 방청제를 포함하지 않고도 고무 코팅층을 통해, 냉각수가 직접적으로 배터리셀 본체와의 접촉을 차단하여, 절연성 및 내부식성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리셀 본체 외면에 방청제를 도포하지 않음으로써, 방청제가 배터리셀 본체로의 투습을 방지할 수 있어, 종래의 배터리셀과 비교하여, 배터리셀 본체의 내부식성을 향상시키고, 이를 통해 냉각수로의 장기간 노출로 인한 절연성의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명인 직접 수냉용 배터리 셀은, 고가의 특수 냉각수가 아니라 저가의 일반 냉각수를 이용하여, 배터리셀의 열을 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 전지모듈의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전지모듈을 구성하는 직접 수냉용 배터리셀의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전지모듈을 구성하는 직접 수냉용 배터리셀의 개략도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 출원의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 출원의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 직접수냉용 배터리셀, 및 이를 포함하는 전지모듈에 대해 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 순환식 재배 장치의 범위가 첨부된 도면에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 전지모듈(10)의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전지모듈(10)을 구성하는 직접 수냉용 배터리셀(100)의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 직접 수냉용 전지모듈(10)은 복수 개의 배터리셀(100) 및 복수의 배터리 셀을 수용하는 프레임(20)을 포함한다.
이때, 상기 프레임(20)은, 냉각수가 유동가능한 구조로 마련되며, 상기 프레임(20)은 외부에서 냉각수가 공급되기 위한 유입포트, 유입된 유입된 냉각수(W)가 수용되며, 인접하는 배터리셀(100)들의 외측면 사이 공간으로 형성되는 수용공간, 및 수용공간 내 냉각수(W)가 외부로 배출되는 배출 포트를 갖는다. 또한, 상기 프레임(20)은 상부 하우징(21) 및 상부 하우징(21)에 연결되는 하부 하우징(22)을 포함한다.
상기 냉각수는 차량용 냉각수일 수 있고, 이러한 경우, 유입포트는 차량의 냉각수가 공급되는 배관과 연결될 수 있는 제1 커넥터를 포함할 수 있고, 배출포트는 차량 측으로 냉각수를 다시 순환시키기 위한 배관과 연결될 수 있는 제2 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 배터리셀 본체(110)의 상단부 및 하단부가 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)에 의해 방수처리되고, 상기 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나일 수 있다.
즉, 상기 전지모듈(10)은 배터리셀(100)의 상단부를 둘러싼 상태로 고정시키는 제1 방수층(30) 및 배터리셀(100)의 하단부를 둘러싼 상태로 고정시키는 제2 방수층(40)을 포함할 수 있다.
각각의 방수층(30, 40)은 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)으로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 직접 수내용 배터리셀(100)은 전극이 내장된 배터리셀 본체(110) 및 배터리셀 본체(110)의 외면을 둘러싸는 코팅층(120)을 포함한다.
배터리셀 본체(110)는 전극(미도시)이 내장된다. 배터리셀 본체(110)의 외면은 니켈 도금처리된 금속 재질을 가진다. 즉, 상기 배터리셀 본체(1120)와 코팅층(120) 사이에 니켈 도금층(도시되지 않음)이 마련된다.
배경기술에서도 설명했듯이, 니켈 도금처리된 금속은 금속이 가진 재료적 특성으로 인해, 냉각수로의 함침시 부식되고, 부식됨에 따라 극성이 생기면서 절연성이 저하된다.
특히, 상기 코팅층(120)은 고무를 포함한다. 즉, 상기 배터리셀 본체(110)의 외면은 고무 재질로 코팅 처리되어, 상기 배터리셀 본체(110)의 외면에는 고무 코팅층이 형성된다.
즉, 상기 배터리 셀(100)은 전극이 내장된 배터리셀 본체(110), 배터리셀 본체(110)의 외면을 둘러싸는 니켈 도금층 및 상기 니켈 도금층을 둘러싸는 고무 코팅층(120)을 포함한다. 상기 고무 코팅층(120)은 니켈 도금층 전체 영역을 둘러싸도록 마련된다. 이에 따라, 냉각수(W)는 직접 니켈 도금층과 접촉하지 않게 되므로, 부식을 방지할 수 있다.
한편, 상기 코팅층(120)은 방청제를 포함하지 않는다. 이러한 구조에 따르면, 방청제에 의한 배터리셀 본체(110)의 내부식성 저하 및 냉각수로의 장기간 노출로 인한 절연성의 저하를 방지할 수 있다.
즉, 종래와 같이, 배터리셀 본체(110)의 외면에 방청제를 도포하지 않고, 배터리셀 본체(110)의 외면, 즉 니켈 도금층의 외면에 직접 고무 코팅층(120)이 형성된다.
상기 배터리셀 본체(110)는 상기 배터리셀 본체의 상단부를 덮는 상부 커버(123)와, 상기 배터리셀 본체(110)의 하단부를덮는 하부 커버(124)를 포함하고, 상기 상부 커버(123)와 상기 하부 커버(124)는 각각 코팅층(120)의 일부 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상부 커버(123)는 배터리셀 본체(110)의 상면을 덮는 방수 커버이다. 그리고, 하부 커버(124)는 배터리셀 본체(110)의 하면을 덮는 방수 커버이다. 상부 커버(123)와 하부 커버(124)는 배터리셀 본체(110)로의 수분의 투습을 방지한다.
또한, 상부 커버(123)와 하부 커버(124)는 배터리셀 본체(110)의 상면 및 하면이 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)에 의해 방수처리되어 마련될 수 있다. 여기서, 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나이다.
본 발명인 직접 수냉용 전지모듈(10)은 직접 수냉용 배터리셀(100)의 고무 코팅층으로 인한 구조적 특징으로 인해, 일반 냉각수를 이용하여 배터리셀(100)의 열을 냉각시킬 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 직접 수냉용 전지모듈
100: 직접 수냉용 배터리셀
110: 배터리셀 본체
120: 고무 코팅층
123: 상부 커버
124: 하부 커버
100: 직접 수냉용 배터리셀
110: 배터리셀 본체
120: 고무 코팅층
123: 상부 커버
124: 하부 커버
Claims (7)
- 전극이 내장된 배터리셀 본체; 및
배터리셀 본체의 외면을 둘러싸는 코팅층을 포함하며,
상기 코팅층은 고무를 포함하는 직접 수냉용 배터리셀. - 제 1 항에 있어서,
상기 코팅층은 방청제를 포함하지 않는 직접 수냉용 배터리셀. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리셀 본체와 코팅층 사이에 니켈 도금층이 마련된 직접 수냉용 배터리셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 배터리셀 본체는
상기 배터리셀 본체의 상면을 덮는 상부 커버와,
상기 배터리셀 본체의 하면을 덮는 하부 커버를 더 포함하고,
상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 각각 코팅층의 일부 영역을 둘러싸도록 배치된 직접 수냉용 배터리셀. - 복수 개의 배터리셀 및 복수의 배터리 셀을 수용하는 프레임을 포함하는 전지 모듈로서,
상기 프레임은, 외부에서 냉각수가 공급되기 위한 유입포트, 유입된 유입된 냉각수가 수용되며, 인접하는 배터리셀 외측면 사이 공간으로 형성되는 수용공간, 및 수용공간 내 냉각수가 외부로 배출되는 배출 포트를 갖고,
각각의 배터리 셀은 전극이 내장된 배터리셀 본체; 및 배터리셀 본체의 외면을 둘러싸는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 고무를 포함하는 전지 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 냉각수는 차량용 냉각수인 전지 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 배터리셀 본체의 상단부 및 하단부가 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)에 의해 방수처리되고,
상기 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나인 전지 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210127601A KR20230045121A (ko) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 직접 수냉용 배터리셀, 및 이를 포함하는 전지 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| KR20230045121A true KR20230045121A (ko) | 2023-04-04 |
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ID=85928915
Family Applications (1)
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| KR (1) | KR20230045121A (ko) |
-
2021
- 2021-09-28 KR KR1020210127601A patent/KR20230045121A/ko unknown
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