KR20230123695A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 전지 셀 적층체와 상기 모듈 프레임 사이에 형성되는 파열 시트(rupture sheet)를 포함하고, 상기 파열 시트는 형상 기억 합금(SMA)을 포함한다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로 안정성이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 주목을 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀로서 주로 사용되고 있다. 이러한 전지 모듈은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 전지 셀을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 전지 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지 모듈 및 상기 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 복수개의 전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지 셀로 이루어지는 전지 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
도 1은 종래 전지 모듈에 포함되는 파열 시트를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래 전지 모듈의 파열 시트(10)는 복수개의 벤팅부(11)를 포함할 수 있으며, 벤팅부(11)는 파열부(15)를 포함할 수 있다. 또한, 파열부(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 노치(notch) 형상으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 파열 시트(10)는 도 2에 도시된 형상과 같이 벤팅부(11)가 형성될 수 있으며, 파열부(15)는 절단되지 않고 파열 시트(10)와 연결된 상태로 형성될 수 있다. 이때, 전지 셀 내부 기체의 벤팅(venting) 발생 시 상기 기체가 외부로 배출됨에 따라 상승하는 압력에 의해 상기 노치 형상이 도 3의 절단선 C-C’를 따라 절단되는 것일 수 있다. 따라서, 파열부(15)가 파열됨에 따라, 파열 시트(10)의 벤팅부(11)가 벤팅홀을 형성하여 전지 셀 내부 기체가 외부로 벤팅될 수 있다.
다만, 종래 전지 모듈의 파열 시트(10)는 전지 셀 내부의 기체 벤팅 시 상기 노치 형상이 도 3의 절단선 C-C’를 따라 절단되어야 하기 때문에 상당히 얇은 두께로 형성되어야 한다. 또한, 종래 파열 시트(10)는 전지 셀 내부의 기체 벤팅이 아니더라도, 일반적인 전지 모듈의 사용 중의 외부 진동 및 충격에 의해 손상되어 파열부(15)가 절단될 가능성이 높다. 해당 경우 전지 셀 내부의 벤팅이 발생하지 않음에도 불구하고 상기 벤팅홀이 형성됨으로써 전지 모듈의 내부 구성이 외부로 노출되는 등으로 안정성이 저하될 수 있다.
그러므로, 전지 셀의 기체 벤팅 시에만 파열 시트(10)가 파열되어 전지 셀 내부의 기체가 벤팅되고, 일반적인 전지 모듈 사용 시에는 파열 시트(10)가 파열되지 않음으로써 전지 모듈의 안정성의 향상이 가능한 신규 구조의 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지 모듈 내부의 기체 벤팅 시에 한정하여 벤팅홀을 형성할 수 있는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 전지 셀 적층체와 상기 모듈 프레임 사이에 형성되는 파열 시트(rupture sheet)를 포함하고, 상기 파열 시트는 형상 기억 합금(SMA)을 포함한다.
상기 모듈 프레임에는 복수개의 홀이 형성되고, 상기 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분은 상기 형상 기억 합금을 포함할 수 있다.
상기 파열 시트는, 복수개의 파열층; 및 상기 복수개의 파열층 사이에 형성되는 파열 유도 부재를 포함하고, 상기 파열 유도 부재는 상기 형상 기억 합금으로 형성될 수 있다.
상기 파열 유도 부재는 상기 모듈 프레임의 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분에 형성될 수 있다.
전지 모듈의 기체 벤팅 시 상기 파열 유도 부재가 팽창하고, 상기 파열 유도 부재가 팽창하여 상기 파열층이 변형되며 상기 파열 시트 상에 벤팅홀이 형성될 수 있다.
상기 파열 유도 부재는, 상기 형상 기억 합금이 팽창함에 따라 팽창하는 것일 수 있다.
상기 벤팅홀은 복수개 형성될 수 있다.
상기 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분에 상기 복수개의 벤팅홀이 형성되고, 상기 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분에 형성된 상기 복수개의 벤팅홀은 벤팅부를 형성할 수 있다.
상기 파열 유도 부재는, 상기 파열 유도 부재에 100도 이상의 온도가 가해질 때 팽창하는 것을 포함할 수 있다.
상기 파열 시트는 상기 전지 셀 적층체의 상부와 상기 모듈 프레임 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기 전지 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 전지 모듈의 일반적인 작동 시에는 벤팅홀이 형성되지 않으나, 전지 모듈 내부의 기체 벤팅의 경우에 한정하여 파열 시트 상에 벤팅홀이 형성됨으로써, 전지 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 전지 모듈의 일반적인 사용 중에는 벤팅홀이 형성되지 않음에 따라 전지 모듈 내부의 노출 및 손상 가능성을 최소화하여 전지 모듈의 성능 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 전지 모듈에 포함되는 파열 시트를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 구성요소가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 전지 모듈에 포함되는 파열 시트에 형성되는 복수개의 벤팅부 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 D 부분을 확대한 도면으로, 파열 시트가 파열되기 전의 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 파열 시트가 전지 셀 내부의 기체 벤팅에 따라 파열된 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 전지 모듈에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 분해사시도이다. 도 5는 도 4의 구성요소가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지 셀(110)이 적층된 전지 셀 적층체(120), 전지 셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200) 및 전지 셀 적층체(120)와 모듈 프레임(200) 사이에 형성되는 파열 시트(rupture sheet; 500)를 포함한다.
우선, 전지 셀(110)은 파우치형 전지 셀인 것이 바람직하며, 장방형의 시트형 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 전지 셀(110)은 두 개의 전극 리드(111, 112)가 서로 대향하여 셀 본체의 일단부와 다른 일단부로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 즉, 전지 셀(110)은 서로 대향하는 방향으로 돌출된 전극 리드(111, 112)들을 포함한다. 보다 상세하게는 전극 리드(111, 112)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 상기 전극 조립체(미도시)로부터 전지 셀(110)의 외부로 돌출된다.
이러한 전지 셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지 셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지 셀 적층체(120)를 형성한다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이 y축과 평행한 방향을 따라 복수의 전지 셀(110)이 적층될 수 있다. 이에 따라 전극 리드(111, 112)들은 x축 방향과 -x축 방향으로 각각 돌출될 수 있다.
한편, 모듈 프레임(200)은 상부면, 전면 및 후면이 개방되어 전지 셀 적층체(120)의 하부 및 양측부를 덮는 U자형 프레임(300), 및 전지 셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(400)를 포함한다. 이때, U자형 프레임(300)은 전지 셀 적층체(120)의 하부를 받치는 바닥부(300a)와 바닥부(300a)의 양단부에서 각각 상향 연장된 측면부를 포함할 수 있다.
다만, 모듈 프레임(200)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 전후면을 제외하고 전지 셀 적층체(120)를 둘러싸는 모노 프레임과 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다.
모듈 프레임(200)을 통해 모듈 프레임(200)의 내부에 수용된 전지 셀 적층체(120)를 물리적으로 보호할 수 있다.
상부 플레이트(400)는 모듈 프레임(200)의 개방된 상측면을 커버할 수 있다.
엔드 플레이트(150)는 모듈 프레임(200)에서 개방되어 있는 전지 셀 적층체(120)의 전후면을 덮을 수 있다. 엔드 플레이트(150)는 상부 플레이트(400)의 전후단 모서리 및 모듈 프레임(200)의 전후단 모서리와 용접을 통해 결합될 수 있다.
엔드 플레이트(150)와 전지 셀 적층체(120)의 전후면 사이에는 버스 바 프레임(130)이 형성될 수 있다. 버스 바 프레임(130)은 모듈 프레임(200)으로부터 노출되는 전지 셀 적층체(120) 부분을 덮을 수 있다. 또한, 버스 바 프레임(130)에 장착된 복수의 버스 바(160)는 전지 셀(110)들로부터 돌출 형성되어 버스 바 프레임(130) 상에 장착된 전극 리드(111, 112)들과 연결될 수 있다. 이때, 버스 바(160)에는 전극 리드(111, 112)가 통과하는 슬롯이 형성될 수도 있다. 따라서, 버스 바(160)의 상기 슬롯을 통해 통과된 전극 리드(111, 112)와 버스 바(160)는 접촉할 수 있다.
또한, 전지 모듈(100)은 전지 셀 적층체(120)의 하면과 모듈 프레임(200)의 바닥부, 즉, U자형 프레임(300)의 바닥부(300a) 사이에 위치하는 열전도성 수지층(310)을 더 포함하고, 열전도성 수지층(310)은 전지 셀(110)에서 발생하는 열을, 전지 모듈(100) 바닥으로 전달하고 전지 셀 적층체(120)를 고정하는 역할을 할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 종래 전지 모듈의 파열 시트(10)는 전지 셀 내부의 기체 벤팅 시 상기 노치 형상이 도 3의 절단선 C-C’를 따라 절단되어야 하기 때문에 상당히 얇은 두께로 형성되어야 한다. 또한, 종래 파열 시트(10)는 전지 셀 내부의 기체 벤팅이 아니더라도, 일반적인 전지 모듈의 사용 중의 외부 진동 및 충격에 의해 손상되어 파열부(15)가 절단될 가능성이 높다. 해당 경우 전지 셀 내부의 벤팅이 발생하지 않음에도 불구하고 상기 벤팅홀이 형성됨으로써 전지 모듈의 내부 구성이 외부로 노출되는 등으로 안정성이 저하될 수 있다.
그러므로, 전지 셀의 기체 벤팅 시에만 파열 시트(10)가 파열되어 전지 셀 내부의 기체가 벤팅되고, 일반적인 전지 모듈 사용 시에는 파열 시트(10)가 파열되지 않음으로써 전지 모듈의 안정성의 향상이 가능한 신규 구조의 필요성이 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)의 파열 시트(500)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 전지 모듈에 포함되는 파열 시트에 형성되는 복수개의 벤팅부 중 하나를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6의 D 부분을 확대한 도면으로, 파열 시트가 파열되기 전의 모습을 나타낸 도면이다. 도 8은 도 7의 파열 시트가 파열된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)의 파열 시트(500)는 전지 셀 적층체(120)와 모듈 프레임(200) 사이에 형성된다. 보다 구체적으로, 파열 시트(500)는 전지 셀 적층체(120)의 상부와 모듈 프레임(200)의 상부 사이에 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 포함되는 파열 시트(500)는 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA)을 포함한다.
모듈 프레임(200)에는 홀(210)이 형성될 수 있으며, 홀(210)은 모듈 프레임(200) 상에 복수개 형성될 수 있다. 이때, 홀(210)은 모듈 프레임(200)의 상부, 즉, 상부 플레이트(400) 상에 형성되는 것일 수 있다. 즉, 모듈 프레임(200)에는 복수개의 홀(210)이 형성되고, 홀(210)은 모듈 프레임(200)의 상부를 관통하도록 형성될 수 있다. 따라서, 모듈 프레임(200)에 형성된 홀(210)을 통해 전지 모듈 내부의 기체가 외부로 원활히 배출될 수 있다.
또한, 홀(210)의 위치와 대응되는 파열 시트(500)의 부분에는 벤팅부(501)가 형성될 수 있다. 이때, 벤팅부(501)는, 후술할 내용과 같이, 벤팅홀(550)이 모듈 프레임(200)의 홀(210)의 형상과 대응되는 파열 시트(500)의 부분에 복수개 형성됨으로써 벤팅부(501)를 형성하는 것일 수 있다. 따라서, 벤팅부(501)는 홀(210)의 가장자리 부분의 위치와 대응되는 파열 시트(500)의 부분에 형성되는 것일 수 있다. 따라서, 파열 시트(500) 상에는 복수개의 벤팅홀(550)이 모여 형성되는 벤팅부(501)가 형성되고, 벤팅부(501) 또한 파열 시트 상에 복수개 형성됨으로써 다수의 벤팅 경로가 형성될 수 있다. 또한, 상기 벤팅 경로를 통해 전지 모듈 내의 기체 발생 및 벤팅 시 신속한 기체 배출이 가능할 수 있다.
이때, 파열 시트(500)의 벤팅부(501)는 상기 형상 기억 합금을 포함할 수 있다. 즉, 파열 시트(500)의 부분 중에서도 홀(210)의 위치와 대응되는 파열 시트(500)의 부분, 즉, 벤팅부(501)는 상기 형상 기억 합금을 포함할 수 있다.
한편, 파열 시트(500)는 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)을 포함하는 복수개의 파열층(510, 520) 및 복수개의 파열층(510, 520) 사이에 형성되는 파열 유도 부재(530)를 포함할 수 있다. 복수개의 파열층(510, 520)은 더 많은 수의 파열층을 포함할 수 있으나, 일 예로 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)을 포함하는 도 7을 바탕으로 설명하도록 한다. 이때, 파열 시트(500)는 파열 시트(500)의 영역 중에서도 모듈 프레임(200)의 홀(210)과 대응되는 파열 시트(500)의 부분인, 벤팅부(501)가 복수개의 파열층(510, 520) 및 파열 유도 부재(530)를 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 파열 유도 부재(530)는 모듈 프레임(200)의 홀(210)의 위치와 대응되는 파열 시트(500)의 부분에 형성되는 것일 수 있다.
제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520) 사이에 형성되는 파열 유도 부재(530)는 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)과 각각 접촉하도록 형성될 수 있다. 따라서, 파열 유도 부재(530)의 형상 변화에 의해 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520) 또한 그 형상의 변형, 파열 및/또는 절단이 가능할 수 있다.
또한, 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)은 판상형의 시트로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 파열 유도 부재(530)는 상기 형상 기억 합금을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 파열 유도 부재(530)는 상기 형상 기억 합금을 포함하거나 또는 상기 형상 기억 합금으로 형성됨으로써, 상기 형상 기억 합금이 팽창함에 따라 팽창하는 것일 수 있다. 즉, 파열 시트(500)에 일정 온도 이상의 열이 가해질 경우 파열 유도 부재(530)의 팽창에 의해 파열 시트(500)의 파열 및 절단을 유도할 수 있다. 이는 상기 형상 기억 합금은 저온일 때 다른 형상으로 존재하더라도 고온에서의 형상을 기억하기 때문에, 열이 가해질 경우 고온의 형상으로 다시 회귀하는 특징을 바탕으로 하는 것일 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전지 셀(110) 및 전지 모듈(100) 내부의 기체 벤팅 시, 소정 온도 이상의 열이 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기체 벤팅 시에는 적어도 100도 이상의 온도를 갖는 열이 함께 발생할 수 있다. 따라서, 상기 기체가 벤팅 시 상기 열은 파열 유도 부재(530)로 전달될 수 있다.
파열 유도 부재(530)는 적어도 100도 이상의 온도가 가해질 때 팽창하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 전지 셀 및 전지 모듈의 기체 벤팅 시 파열 유도 부재(530)가 팽창할 수 있다. 이때, 상기 기체 벤팅 시 전달된 열에 의해 팽창한 파열 유도 부재(530)를 제1 파열 유도 부재(530a)로 지칭할 수 있으며, 아직 팽창하지 않은 파열 유도 부재(530)를 제2 파열 유도 부재(530b)로 지칭할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 파열 유도 부재(530a)는 상기 열에 의해 팽창하며 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)의 일부 영역을 절단할 수 있다. 즉, 파열 유도 부재(530)가 팽창하여 파열층(510, 520)이 변형 및 절단될 수 있다. 이에 변형 및 절단된 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)에 의해 파열 시트(500) 상에 벤팅홀(550)이 형성되어 전지 모듈(100) 내부 기체는 외부로 배출될 수 있다. 이때, 도 6 및 도 8을 참조하면, 벤팅홀(550)의 형상은 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)이 절단되어 상부로 들어올려지면서 형성될 수 있다. 따라서, 도 6에 도시한 바와 같이 검정색 실선 또는 곡선 형상을 따라 벤팅홀(550)이 형성될 수 있으나, 벤팅홀(550)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다.
특히, 제2 파열 유도 부재(530b)에도 상기 열이 전달될 경우 제2 파열 유도 부재(530b)에 의해서도 제1 파열층(510) 및 제2 파열층(520)이 절단될 수 있으며, 이에 벤팅홀(550)은 제1 파열 유도 부재(530a)만이 파열되는 경우의 벤팅홀(550)의 크기 보다 더욱 넓은 영역을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 파열 시트(500), 특히, 파열 시트(500) 상의 벤팅부(501)는 복수개의 파열 유도 부재(530)를 포함할 수 있으며, 따라서, 상기 벤팅홀(550)은 파열 시트(500) 및 벤팅부(501) 상에 복수개 형성될 수 있다.
또한, 파열 유도 부재(530)는 모듈 프레임(200)의 홀(210)의 형상을 따라서 형성될 수 있다. 즉, 복수개의 파열 유도 부재(530)가 형성되는 형상을 따라 복수개의 벤팅홀(550)이 형성될 수 있으며, 복수개의 벤팅홀(550)이 형성되는 형상을 따라 벤팅부(501)의 형상이 형성될 수 있다. 달리 말하면, 홀(210)의 위치와 대응되는 파열 시트(500)의 부분에 복수개의 벤팅홀(550)이 형성되고, 홀(210)의 위치와 대응되는 파열 시트(500)의 부분에 형성된 복수개의 벤팅홀(550)은 벤팅부(501)를 형성하는 것일 수 있다.
이에, 전지 모듈(100)의 일반적인 작동 상태에서는 파열 시트(500)에 벤팅홀(550)이 형성되지 않지만, 전지 모듈(100) 내부의 기체 벤팅 시에는 파열 유도 부재(530)에 의해 파열 시트(500) 상에 벤팅홀(550)이 형성됨으로써 전지 모듈(100) 내부의 기체를 외부로 효과적으로 배출할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 포함되는 파열 시트(500)는 전지 셀(110) 및 전지 모듈(100)의 기체 벤팅 시에만 벤팅홀(550) 및 벤팅부(501)가 형성됨으로써 전지 모듈의 안정성이 향상되고 전지 모듈(100)의 성능 확보가 가능할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 전지 팩은 앞에서 설명한 전지 모듈을 포함한다. 더불어, 본 발명의 전지 팩은 본 실시예에 따른 전지 모듈을 하나 이상 모아서 전지의 온도나 전압 등을 관리해주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다.
상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지 셀
120: 전지 셀 적층체
130: 버스 바 프레임
150: 엔드 플레이트
160: 버스 바
200: 모듈 프레임
300: U자형 프레임
400: 상부 플레이트
500: 파열 시트
501: 벤팅부
510: 제1 파열층
520: 제2 파열층
530: 파열 유도 부재
550: 벤팅홀

Claims (11)

  1. 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체;
    상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및
    상기 전지 셀 적층체와 상기 모듈 프레임 사이에 형성되는 파열 시트(rupture sheet)를 포함하고,
    상기 파열 시트는 형상 기억 합금(SMA)을 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임에는 복수개의 홀이 형성되고,
    상기 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분은 상기 형상 기억 합금을 포함하는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 파열 시트는,
    복수개의 파열층; 및
    상기 복수개의 파열층 사이에 형성되는 파열 유도 부재를 포함하고,
    상기 파열 유도 부재는 상기 형상 기억 합금으로 형성되는 전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 파열 유도 부재는 상기 모듈 프레임의 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분에 형성되는 전지 모듈.
  5. 제3항에서,
    전지 모듈의 기체 벤팅 시 상기 파열 유도 부재가 팽창하고,
    상기 파열 유도 부재가 팽창하여 상기 파열층이 변형되며 상기 파열 시트 상에 벤팅홀이 형성되는 전지 모듈.
  6. 제5항에서,
    상기 파열 유도 부재는,
    상기 형상 기억 합금이 팽창함에 따라 팽창하는 것인 전지 모듈.
  7. 제5항에서,
    상기 벤팅홀은 복수개 형성되는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분에 상기 복수개의 벤팅홀이 형성되고,
    상기 홀의 위치와 대응되는 상기 파열 시트의 부분에 형성된 상기 복수개의 벤팅홀은 벤팅부를 형성하는 전지 모듈.
  9. 제3항에서,
    상기 파열 유도 부재는,
    상기 파열 유도 부재에 100도 이상의 온도가 가해질 때 팽창하는 것을 포함하는 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 파열 시트는 상기 전지 셀 적층체의 상부와 상기 모듈 프레임 사이에 형성되는 전지 모듈.
  11. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.

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