KR20230164548A - 이차전지 모듈 및 이에 이용되는 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈은, 일 방향을 따라 나란하게 배열되는 복수의 이차전지; 및 상기 복수의 이차전지를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 이차 전지 중 적어도 하나는, 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부로부터 연결된 테두리부를 포함하고 외면이 불연성 소재로 코팅된 전지 케이스를 포함할 수 있다. 상기 테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 수납부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다.

Description

이차전지 모듈 및 이에 이용되는 이차전지{Secondary battery module and secondary battery used therein}
본 발명은 이차전지 모듈 및 이에 이용되는 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 이차전지 및 상기 복수의 이차전지를 수용하는 하우징을 포함하는 이차전지 모듈 및 이에 이용되는 이차전지에 관한 것이다.
최근 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로 주목받고 있다.
소형 모바일 기기에는 하나 또는 두서너 개의 이차전지들이 사용됨에 반하여, 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 이차전지 셀들을 전기적으로 연결한 배터리 모듈 또는 복수 개의 배터리 모듈들을 서로 전기적으로 연결한 배터리 팩을 사용한다.
일 예로 배터리 모듈은, 복수의 이차전지들, 상기 이차전지들을 직렬 및/또는 병렬 연결하기 위한 버스바(또는 메탈 플레이트), 전압 및 온도 센싱을 위한 센싱 어셈블리, 충방전 제어를 위한 전장 부품과 이들을 수납하기 위한 하우징 등으로 구성될 수 있다. 현재 상용화된 이차전지 중 가장 각광받고 있는 이차전지 중 하나는 리튬 이차전지라 할 수 있는데, 리튬 이차전지는 외장재의 형태에 따라 캔형과 파우치형으로 분류될 수 있다. 이 중 파우치형 이차전지가 에너지 밀도가 높고 적층이 용이하다는 장점으로 인해 중대형 배터리 모듈에 많이 이용되고 있다.
한편, 근래에 차량에 장착되는 이차전지 모듈의 수요가 증가함에 따라, 고객들은 이차전지 모듈의 제한된 공간 안에 이차전지의 에너지 밀도를 높일 것을 요구하고 있는데 이 경우, 이차전지 발화 및 폭발과 관련된 안정성 리스크 역시 함께 증가하는 문제가 있었다.
즉, 이차전지 모듈 내부의 이차전지 발화시 차량 운전자의 안정성을 확보하기 위하여 하우징 외부로 화염이 노출되기 이전에 운전자의 대피가 이루어질 수 있도록 이차전지 모듈 내부의 이차전지들 간의 화염 또는 열 전파 시간을 지연시킬 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 이차전지 모듈 내부의 이차전지들 간의 화염 또는 열 전파 시간을 지연시킬 수 있는 이차전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈은, 일 방향을 따라 나란하게 배열되는 복수의 이차전지; 및 상기 복수의 이차전지를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 이차 전지 중 적어도 하나는, 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부로부터 연결된 테두리부를 포함하고 외면이 불연성 소재로 코팅된 전지 케이스를 포함할 수 있다. 상기 테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 수납부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 테두리부는, 상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및 상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함할 수 있다. 상기 제2테두리부의 단부에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
상기 테두리부는, 상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및 상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함할 수 있다. 상기 제1테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 제2테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 전극 조립체에 연결되어 상기 테두리부의 외측으로 돌출되는 전극 리드에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
상기 전극 리드와 상기 테두리부를 절연시키는 절연 부재에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
상기 이차전지 모듈은 상기 이차전지와 이웃하여 배치되는 적어도 하나의 압축 패드를 더 포함하며, 상기 압축 패드는 외면이 불연성 소재로 코팅될 수 있다.
상기 불연성 소재는 세라믹을 포함할 수 있다.
상기 이차전지 및 상기 압축 패드는, 상기 불연성 소재로 코팅된 면이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 압축 패드의 높이는, 이웃한 상기 이차전지의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
상기 하우징은, 적어도 일 영역에 내외부를 관통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기 관통홀은, 상기 하우징의 상면에 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 하우징은, 상기 이차전지의 일부 면을 둘러싸는 본체; 및 상기 본체와 연결되며 상기 이차전지의 나머지 면을 커버하는 커버부를 포함할 수 있다. 상기 관통홀은 상기 커버부에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기 관통홀은, 상기 전지케이스를 향하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 관통홀은, 상기 테두리부를 향하는 위치에 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 전극조립체; 및 상기 전극 조립체가 수납되는 수납부와, 상기 수납부로부터 연결된 테두리부를 포함하고 외면이 불연성 소재로 코팅된 전지케이스를 포함할 수 있다. 상기 테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 수납부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 테두리부는, 상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및 상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함할 수 있다. 상기 제2테두리부의 단부에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
상기 테두리부는, 상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및 상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함할 수 있다. 상기 제1테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 제2테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 전극 조립체에 연결되어 상기 테두리부의 외측으로 돌출되는 전극 리드에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
상기 전극 리드와 상기 테두리부를 절연시키며 일부가 상기 테두리부의 외측으로 돌출되는 절연 부재에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
상기 불연성 소재는 세라믹을 포함할 수 있다.
본 발명은 복수의 이차전지 중 적어도 어느 하나를 불연성 소재로 코팅함으로써 이차전지들 간의 화염 또는 열 전파시간을 지연시켜 이차전지 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 압축 패드를 불연성 소재로 코팅함으로써 이차전지 들간의 화염 또는 열 전파시간을 지연시켜 이차전지 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
추가로, 본 발명은, 하우징의 적어도 일 영역에 내외부를 관통하는 관통홀을 형성함으로써 하우징 내부의 가스를 외부로 배출하여 하우징 수용 공간에서 가스 압축을 방지하고, 관통홀의 형성 위치를 전지 케이스, 특히 테두리부를 향하는 위치에 형성함으로써 전극 리드 및 가스의 스파크 리스크를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 이차전지의 모습을 보여주는 정면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 모듈의 모습을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3a는 도 2의 이차전지 모듈의 이차전지가 불연성 소재로 코팅되는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 3b는 도 2의 이차전지 모듈의 압축 패드가 불연성 소재로 코팅되는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 4a는, 도 3a의 이차전지가 불연성 소재로 코팅된 이후의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4b는, 도 3b의 압축 패드가 불연성 소재로 코팅된 이후의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5는, 도 2의 이차전지 모듈의 사시도이다.
도 6은, 도 5에서 A-A 방향의 단면의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7은, 도 5에서 B-B 방향의 단면의 모습을 보여주는 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
본 발명은 일 방향을 따라 나란하게 배열되는 복수의 이차전지(110); 및 상기 복수의 이차전지(110)를 수용하는 하우징(120)을 더 포함하며; 상기 이차전지(110) 중 적어도 하나는 외면이 불연성 소재로 코팅되는 이차전지 모듈(100)을 제공한다.
먼저, 상기 이차전지(110)는, 상기 하우징(120) 내부에서 일 방향을 따라 나란하게 배열되는 구성으로서, 전극조립체(미도시); 및 상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스(111)를 포함할 수 있다. 상기 전극조립체의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 전극 조립체는 젤리롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형) 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.
상기 전극조립체는, 전극과 분리막이 교대로 배치되는 구성일 수 있다. 좀 더 상세히, 전극조립체는 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 번갈아 배치되는 구성일 수 있다. 구체적으로 상기 전극조립체는 양극 집전체/ 양극 활물질층/ 분리막/ 음극 활물질층/ 음극 집전체 순으로 적층되어, 분리막의 일 면의 양극 활물질층이, 다른 일 면에 음극 활물질층이 대면하고 있는 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 전지케이스(111)는, 상술한 전극조립체를 수용하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전극조립체가 수납되는 수납부(112); 및 상기 수납부(112)의 테두리로부터 연결되는 테두리부(113)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
보다 상세하게 상기 전지케이스(111)는, 내부 수지층/금속층/외부 수지층이 내부로부터 외부를 향해 순차적으로 적층된 라미네이트 시트에 일 영역을 포밍(forming)하여 형성된 수납부(112) 및 상기 수납부(112)의 테두리로부터 연결되는 테두리부(113)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 내부 수지층에는 폴리 프로필렌(PolyPropylene, PP)이 이용될 수 있으며, 외부 수지층에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET)가 이용될 수 있고, 상기 금속층은, 알루미늄(Al) 등이 이용될 수 있다. 다만, 상기 내부 수지층, 외부 수지층 및 금속층의 재질은 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 수지층 및 외부 수지층은 절연 재질을 가지고, 금속층은 금속 재질을 가지는 경우 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 수납부(112)는, 상기 전지케이스(111) 상에서 전극조립체가 수납될 수 있도록 오목하게 포밍(forming)되어 빈 공간을 가지는 영역으로 이해될 수 있다.
또한, 상기 테두리부(113)는, 상기 전지케이스(111) 상에서 상기 수납부(112)의 테두리로부터 연결되는 영역으로 이해될 수 있다. 이러한 테두리부(113)는 수납부(112)에 수납된 전극조립체가 외부의 수분 및 공기 등에 노출되어 손상됨을 방지하기 위하여 가장자리가 실링된 밀폐 구조를 가질 수 있다.
또한, 테두리부(113)는, 후술할 전극 리드(114)가 돌출되는 제1테두리부(113a)와, 상기 제1테두리부(113a)와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부(113b)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제2테두리부(113b)는 더블 사이드 폴딩(Double Side Folding, DSF)될 수 있다.
예를 들어, 제1테두리부(113a)는 이차 전지(110)의 전장 방향 양측부에 구비될 수 있고, 제2테두리부(113b)는 이차 전지(110)의 전폭 방향에 대해 적어도 일측에 구비될 수 있다.
한편, 상기한 전지케이스(111)의 외면은 불연성 소재로 코팅될 수 있다.
예를 들어 상기 불연성 소재는 세라믹 재질을 포함할 수 있다. 이 경우 전지케이스(111) 외면에 금속층이 노출되어 이차전지(110)의 절연 성능이 저하됨을 방지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 상기 금속층은, 전지케이스(111)의 구조상 테두리부(113a) 단부에 노출될 수도 있고, 전지케이스(111) 제조 시 금속층에 외부 수지층을 적층하는 공정에서 pin hole로 불리우는 관통홀이 외부 수지층에 형성되어 금속층이 외부로 노출될 수 있다. 이때 세라믹 재질의 불연성 소재가 외부로 노출된 금속층에 코팅됨으로써 금속층을 외부와 절연시켜 이차전지(110)의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
다만, 필요에 따라서, 제2테두리부(113b)의 단부(113c)에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다. 따라서, 이차전지(110) 내에서 이상 고온이나 화재에 의해 가스가 발생할 경우에 제2테두리부(113b)의 단부가 우선적으로 파단되어 가스가 배출되도록 유도할 수 있다. 이로써, 제1테두리부(113a)로 가스가 배출되어 전극 리드(114)를 통해 화염이 번지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 이차전지(110)는, 상기 전지케이스(111)로부터 돌출되는 전극 리드(114)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이차전지(110)는 전극 리드(114)와 전지 케이스(111)의 테두리부(113), 좀 더 상세히는 제1테두리부(113a)를 절연시키는 절연 부재(115)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전극 리드(114)는, 상기 전지케이스(111)로부터 돌출되며 상술한 전극조립체와 전기적으로 연결되는 구성으로 이해될 수 있다. 보다 상세하게 상기 전극 리드(114)는, 일단이 전극에 형성되는 전극 탭(미도시)들과 연결되며, 타단이 상기 파우치의 외부로 돌출 형성됨으로써 다른 이차전지(110)나 외부 장치와 연결될 수 있다.
절연 부재(115)는 전극 리드(114)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 절연 부재(115)는 테두리부(113)와 전극 리드(114)의 사이에 위치할 수 있다. 테두리부(113)의 일부, 좀 더 상세히는 제1테두리부(113a)의 일부는 절연 부재(115)와 실링될 수 있다. 절연 부재(115)는 절연 필름이나 절연 테이프일 수 있다. 절연 부재(115)의 일부는 테두리부(113)의 외측으로 돌출될 수 있다.
전극 리드(114), 추가적으로 절연 부재(115)에는 불연성 소재가 미도포될 수 있다.
한편, 상기와 같은 이차전지(110)는, 하우징(120) 내부의 수용공간에서 이차전지 모듈(100)의 에너지 밀도를 향상시키기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 일 방향을 따라 나란하게 배열될 수 있다. 이때 일 방향은 도 2 기준 Y축에 평행한 방향으로 이해될 수 있다.
이때 상기 이차전지(110) 중 적어도 하나는, 하나의 이차전지(110)에서 발화가 시작되더라도 이웃한 다른 이차전지(110)에 화염 또는 열 전파를 늦추거나 방지하기 위하여 외면이 불연성 소재로 코팅될 수 있다.
이 경우, 일 방향으로 배열된 이차전지(110) 모두가 불연성 소재로 코팅될 수도 있고, 일 방향으로 배열된 이차전지(110) 중 일부만 불연성 소재로 코팅될 수도 있다. 또한 이차전지(110) 외면 전체에 불연성 소재가 코팅될 수도 있고, 외면 중 일부에만 불연성 소재가 코팅될 수도 있음은 물론이다.
여기서 불연성 소재는 이웃한 이차전지(110) 간의 화염 또는 열 전파를 늦출 수 있는 소재라면 어떠한 소재나 가능하며, 예를 들어 세라믹(ceramic) 소재를 포함할 수 있다.
그리고 상기 불연성 소재는 다양한 방법으로 상기 이차전지(110)에 코팅될 수 있다. 예를 들어 상기 불연성 소재는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 분사 장치에 의하여 이차전지(110)에 스프레이 코팅될 수 있다. 이 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(110)의 외면에 불연성 코팅층(110a)이 형성될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 이차전지(110)에 스프레이 코팅되는 과정에서, 그리퍼 등과 같은 지지 부재(미도시)는 전극 리드(114) 및/또는 절연 부재(115)를 그립하여 이차 전지(110)를 지지 할 수 있다. 이로써, 불연성 소재는 상기 지지 부재와 간섭하지 않으며 전지 케이스(111)에 전체적으로 코팅될 수 있다. 또한, 별도의 마스킹 부재 없이도 전극 리드(114)에 불연성 소재가 코팅되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 불연성 코팅층(110a)은 다양한 두께로 상기 이차전지(110)에 코팅될 수 있으나, 상기 불연성 코팅층(110a)은, 상기 이차전지(110)의 외면에서 0.01mm 내지 1mm로 형성됨이 바람직할 수 있다.
이는 상기 불연성 코팅층(110a)이 0.01mm 미만인 경우 공정 상 불연성 소재의 코팅이 원활히 이루어지지 않아, 이차전지(110) 외면에 코팅이 되지 않은 영역이 발생할 수 있으며, 1mm 초과인 경우, 불연성 코팅층(110a)의 두께가 너무 두꺼워져 이차전지(110) 외면으로부터 떨어져 나가는 부작용이 발생할 수 있기 때문이다.
테두리부(113) 상 불연성 코팅층(110a)의 두께는, 수납부(112) 상 불연성 코팅층(110a)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 즉, 테두리부(113)에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 수납부(112)에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다. 실링에 의한 밀폐구조를 갖는 테두리부(113)는 수납부(112)보다 파단에 취약하고, 따라서 테두리부(113)에서 우선적으로 화염이 방출 또는 침입할 우려가 있다. 이러한 우려를 방지하고자 테두리부(113) 상에 두꺼운 불연성 코팅층(110a)이 형성하여, 실링이 파괴되는 것을 지연시키고 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있다.
또한, 제1테두리부(113a) 상 불연성 코팅층(110a)의 두께는, 제2테두리부(113b) 상 불연성 코팅층(110a)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 즉, 제1테두리부(113a)에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 제2테두리부(113b)에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼울 수 있다. 전극 리드(114)가 돌출되는 제1테두리부(113a)는 화염 전파에 취약하며, 적어도 1회 폴딩된 제2테두리부(113b)보다 실링 강도도 상대적으로 떨어질 우려가 있다. 이러한 우려를 방지하고자 제1테두리부(113a) 상에 더욱 두꺼운 불연성 코팅층(110a)이 형성하여, 실링이 파괴되는 것을 지연시키고 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있다.
한편, 이차전지 모듈(100)은, 상기 이차전지(110)와 이웃하여 배치되는 적어도 하나의 압축 패드(130)를 더 포함할 수도 있다.
여기서 압축 패드(130)는, 하우징(120)의 수용 공간(S) 내부에서 이차전지(110)와 이웃하게 배치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
구체적으로 상기 압축 패드(130)는, 이차전지(110) 스웰링 발생 시 유연하게 공간을 보상하여 모듈의 파손을 방지할 수 있도록 변형 가능한 재질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 폴리 우레탄 재질을 가질 수 있다.
이때 상기 압축 패드(130) 역시, 이차전지(110)들 간의 화염 또는 열 전파를 늦추거나 방지하기 위하여, 외면이 불연성 소재로 코팅될 수 있다.
여기서 압축 패드(130)가 복수로 구성되는 경우, 복수의 압축 패드(130) 모두가 불연성 소재로 코팅될 수도 있고, 복수의 압축 패드(130) 중 일부만 불연성 소재로 코팅될 수도 있다. 또한, 압축 패드(130) 외면 전체에 불연성 소재가 코팅될 수도 있고, 외면 중 일부에만 불연성 소재가 코팅될 수도 있음은 물론이다.
여기서 불연성 소재는 상술한 바와 같이 이차전지(110)들 간의 화염 또는 열 전파를 늦출 수 있는 소재라면 어떠한 소재나 가능하며, 예를 들어 세라믹(ceramic) 소재를 포함할 수 있다.
그리고 상기 불연성 소재는 다양한 방법으로 상기 압축 패드(130)에 코팅될 수 있다. 예를 들어 상기 불연성 소재는 도 3b에 도시된 바와 같이, 분사 장치에 의하여 압축 패드(130)에 스프레이 코팅될 수 있다. 이 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 압축 패드(130)의 외면에 불연성 코팅층(130a)이 형성될 수 있다.
또한 상기 불연성 코팅층(130a)은 다양한 두께로 상기 압축 패드(130)에 코팅될 수 있으나, 상기 불연성 코팅층(130a)은, 상기 압축 패드(130)의 외면에서 0.01mm 내지 1mm로 형성됨이 바람직할 수 있다.
이는 상기 불연성 코팅층(130a)이 0.01mm 미만인 경우 공정 상 불연성 소재의 코팅이 원활히 이루어지지 않아, 압축 패드(130) 외면에 코팅이 되지 않은 영역이 발생할 수 있으며, 1mm 초과인 경우, 불연성 코팅층(130a)의 두께가 너무 두꺼워져 압축 패드(130) 외면으로부터 떨어져 나가는 부작용이 발생할 수 있기 때문이다.
한편, 상기한 압축 패드(130)는 다양한 높이 및 폭을 가질 수 있다.
이 경우, 상기 압축 패드(130)의 높이 및 폭은, 상기 압축 패드(130)를 사이에 두고 배치된 이차전지(110)들 간의 화염 전파를 늦추거나 방지할 수 있도록 이웃한 상기 이차전지(110)의 높이 및 폭보다 높게 형성됨이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 압축 패드(130)의 높이(H2)는, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(110)의 높이(H1)보다 높게 형성될 수 있다(H2>H1).
이러한 상기 압축 패드(130)는, 복수의 이차전지(110) 사이에 배치될 수도 있고, 이차전지(110)와 하우징(120) 사이에 배치될 수도 있다. 이때, 상기 압축 패드(130)는, 불연성 소재로 코팅된 이차전지(110)와 이웃하게 배치될 수 있으며, 이 경우, 상기 이차전지(110) 및 상기 압축 패드(130)는, 이차전지(110)들 간의 화염 또는 열 전파를 효과적으로 늦추기 위하여 상기 불연성 소재로 코팅된 면이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 하우징(120)은, 상기 복수의 이차전지(110) 및/또는 압축 패드(130)를 수용하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
구체적으로 상기 하우징(120)은, 상기 복수의 이차전지(110) 및/또는 압축 패드(130)를 수용할 수 있도록 내부에 수용 공간(S)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(120)은, 상기 이차전지(110)의 일부 면을 둘러싸는 본체(121); 및 상기 본체(121)와 연결되며 상기 이차전지(110)의 나머지 면을 커버하는 커버부(122)를 포함할 수 있다.
여기 본체(121)는 도 5기준 X-Y 평면에 평행한 바닥부(미도시); 상기 바닥부의 양 단부로부터 상방향(도 5기준 Z방향)으로 연장형성되는 한 쌍의 측면부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 본체(121)는 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 상기 이차전지(110)의 일부 면을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다.
그리고 상기 커버부(122)는, 상기 측면부와 연결되며, 상기 'ㄷ'자 형상의 개방부에 마련되어 이차전지(110)의 나머지 면을 커버할 수 있다. 예를 들어 상기 커버부(122)는 상기 본체(121)의 상측에 마련되어 상기 이차전지(110)의 상측면을 커버하도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 본체(121)에서 상기 커버부(122)에 의해 커버되지 않는 면은 엔드 플레이트(123)에 의해 커버될 수 있다. 예를 들어 상기 엔드 플레이트(123)는 상기 본체(121)의 바닥부에서 상기 측면부가 형성되지 않은 양 단부와 연결되도록 마련될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(110)의 전극 리드(114)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다.
상기한 구조의 하우징(120)은, 이차전지(110)에서 발화 등으로 발생하는 가스가 수용 공간(S)으로부터 외부로 배출될 수 있도록 적어도 일 영역에 내외부를 관통하는 관통홀(P)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
이때 상기 관통홀(P)은, 이차전지(110)에서 발생하는 가스와 공기와의 밀도 차이, 이차전지(110)의 가스 배출로 인한 2차 피해 방지, 제조 단계에서의 용이성 등을 고려하여 상기 하우징(120)의 상면에 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 하우징(120)이 상술한 바와 같이 본체(121) 및 커버부(122)를 포함하는 구조를 가질 경우, 상기 관통홀(P)은, 상기 커버부(122)에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
한편, 상기한 관통홀(P)의 형성 방향은, 상기 가스 배출 경로가 상기 전극 리드(114)를 지나는 경우, 스파크 등의 충격이 발생할 수 있음을 고려하여 전극 리드(114)와 중첩되지 않는 위치에 형성됨이 바람직하다. 이 경우, 상기 관통홀(P)은, 상기 전지케이스(111)를 향하는 위치에 형성될 수 있다.
이때에도, 상기 전지케이스(111) 상에서 수납부(112)는 전극조립체가 수납되는 영역이므로, 상기 전극조립체를 외부로부터 보호하기 위하여 상기 관통홀(P)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테두리부(113)를 향하는 위치에 형성됨이 보다 바람직할 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀(P)은, 상기 이차전지(110)의 폭 방향(도 1기준 Z 방향)에 위치된 테두리부(113)를 향하는 위치에 형성될 수 있다.
한편 본 발명은 일 방향을 따라 나란하게 배열되는 복수의 이차전지(110); 상기 복수의 이차전지(110)를 수용하는 하우징(120); 및 상기 이차전지(110)와 이웃하여 배치되는 적어도 하나의 압축 패드(130)를 포함하며; 상기 압축 패드(130)는 외면이 불연성 소재로 코팅되는 이차전지 모듈(100)을 제공할 수 있다.
특히 상기 압축 패드(130)는 세라믹을 포함하는 불연성 소재로 코팅될 수 있고, 상기 압축 패드(130)의 높이는 이웃한 상기 이차전지(110)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 그리고 상기 하우징(120)은 적어도 일 영역에 내외부를 관통하는 관통홀(P)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
여기서 상기 이차전지(110), 하우징(120), 및 상기 압축 패드(130) 관한 구체적인 내용은 전술한 내용에 갈음할 수 있다.
이상에서 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 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
100: 이차전지 모듈 110: 이차전지
110a: 불연성 코팅층 111: 전지케이스
112: 수납부 113: 테두리부
113a: 제1 테두리부 113b: 제2 테두리부
114: 전극 리드 115: 절연 부재
120: 하우징 121: 본체
122: 커버부 123: 엔드 플레이트
130: 압축 패드 130a: 불연성 코팅층
H1: 이차전지 높이 H2: 압축 패드 높이
S: 수용 공간 P: 관통홀

Claims (20)

  1. 일 방향을 따라 나란하게 배열되는 복수의 이차전지; 및
    상기 복수의 이차전지를 수용하는 하우징을 포함하고,
    상기 복수개의 이차 전지 중 적어도 하나는,
    전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부로부터 연결된 테두리부를 포함하고 외면이 불연성 소재로 코팅된 전지 케이스를 포함하며,
    상기 테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 수납부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼운 이차전지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 테두리부는,
    상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및
    상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함하며,
    상기 제2테두리부의 단부에는 불연성 소재가 미도포된 이차전지 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 테두리부는,
    상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및
    상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함하며,
    상기 제1테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 제2테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼운 이차전지 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 조립체에 연결되어 상기 테두리부의 외측으로 돌출되는 전극 리드에는 불연성 소재가 미도포된 이차전지 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극 리드와 상기 테두리부를 절연시키는 절연 부재에는 불연성 소재가 미도포된 이차전지 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이차전지와 이웃하여 배치되는 적어도 하나의 압축 패드를 더 포함하며,
    상기 압축 패드는 외면이 불연성 소재로 코팅되는 이차전지 모듈.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 불연성 소재는 세라믹을 포함하는 이차전지 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 이차전지 및 상기 압축 패드는, 상기 불연성 소재로 코팅된 면이 서로 마주보도록 배치되는 이차전지 모듈.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 압축 패드의 높이는, 이웃한 상기 이차전지의 높이보다 높게 형성되는 이차전지 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은,
    적어도 일 영역에 내외부를 관통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되는 이차전지 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 관통홀은, 상기 하우징의 상면에 적어도 하나 이상으로 형성되는 이차전지 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 이차전지의 일부 면을 둘러싸는 본체; 및
    상기 본체와 연결되며 상기 이차전지의 나머지 면을 커버하는 커버부를 포함하며,
    상기 관통홀은,
    상기 커버부에 적어도 하나 이상 형성되는 이차전지 모듈.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 관통홀은, 상기 전지케이스를 향하는 위치에 형성되는 이차전지 모듈.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 관통홀은, 상기 테두리부를 향하는 위치에 형성되는 이차전지 모듈.
  15. 전극조립체;
    상기 전극 조립체가 수납되는 수납부와, 상기 수납부로부터 연결된 테두리부를 포함하고 외면이 불연성 소재로 코팅된 전지케이스를 포함하며,
    상기 테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 수납부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼운 이차전지.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 테두리부는,
    상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및
    상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함하며,
    상기 제2테두리부의 단부에는 불연성 소재가 미도포된 이차전지.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 테두리부는,
    상기 전극 조립체에 연결된 전극 리드가 돌출되는 제1테두리부; 및
    상기 제1테두리부와 연결되며 적어도 1회 폴딩되는 제2테두리부를 포함하며,
    상기 제1테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께는, 상기 제2테두리부에 코팅된 불연성 소재의 두께보다 두꺼운 이차전지.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 전극 조립체에 연결되어 상기 테두리부의 외측으로 돌출되는 전극 리드에는 불연성 소재가 미도포된 이차전지.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 전극 리드와 상기 테두리부를 절연시키며 일부가 상기 테두리부의 외측으로 돌출되는 절연 부재에는 불연성 소재가 미도포된 이차전지.
  20. 청구항 15 내지 19 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 불연성 소재는 세라믹을 포함하는 이차전지.
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