KR20230172858A - Battery module - Google Patents
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Abstract
내부 공간을 갖는 하우징, 상기 내부 공간에 수용되는 복수의 배터리 셀, 및 상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치되어 열 전파를 차단할 수 있도록 구성된 열 차단 조립체를 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나는 전극 조립체를 감싸는 외장재가 접합되어 형성된 실링부를 포함하며, 상기 열 차단 조립체의 적어도 일부는 상기 실링부와 접촉되는 배터리 모듈이 제공된다.It includes a housing having an internal space, a plurality of battery cells accommodated in the internal space, and a heat shield assembly disposed between the plurality of battery cells and configured to block heat propagation, wherein at least one of the plurality of battery cells A battery module is provided that includes a sealing portion formed by bonding an exterior material surrounding an electrode assembly, and at least a portion of the heat shield assembly is in contact with the sealing portion.
Description
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to battery modules.
이차 전지는 일차 전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기자동차와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지 등을 들 수 있다.Unlike primary batteries, secondary batteries can be charged and discharged, so they can be applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, laptops, hybrid cars, and electric cars. Secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.
이러한 이차 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type) 배터리 셀이나 강성을 가진 각형 또는 원통형의 캔형(can type) 배터리 셀로 제조되어, 다수 개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 사용하게 된다. 이때, 다수 개의 배터리 셀은 적층된 형태의 셀 적층체를 형성하여 하우징 내부에 배치되어 배터리 모듈이나 배터리 팩과 같은 배터리 장치를 구성하게 된다.These secondary batteries are manufactured as flexible pouch-type battery cells or rigid prismatic or cylindrical can-type battery cells, and are used by electrically connecting a plurality of battery cells. At this time, a plurality of battery cells form a stacked cell stack and are placed inside the housing to form a battery device such as a battery module or battery pack.
한편, 배터리 셀의 수명이 종료시점에 다다르는 경우, 배터리 셀에 스웰링 현상이 발생하는 경우, 배터리 셀에 과충전이 발생하는 경우, 배터리 셀이 열에 노출되는 경우, 못과 같은 날카로운 물체가 배터리 셀의 외장재를 관통하는 경우, 배터리 셀에 외부 충격이 가해지는 경우 등 다양한 이벤트 발생 시 배터리 셀의 발화로 이어질 수 있다. On the other hand, when the life of the battery cell approaches the end, when swelling occurs in the battery cell, when overcharging occurs in the battery cell, when the battery cell is exposed to heat, or when a sharp object such as a nail is damaged in the battery cell. This can lead to ignition of the battery cell when various events occur, such as penetrating the exterior material or external shock being applied to the battery cell.
이와 같은 상황에서 배터리 셀에서 분출된 화염이나 고온의 가스는 배터리 장치 내부에 수용되어 있는 이웃하는 다른 배터리 셀들의 연쇄 발화를 초래하고 열 폭주 상황을 야기할 우려가 있다. 특히, 배터리 셀에서 분출된 화염, 고온의 가스 및 도전성 입자들이 배터리 모듈 내부에서 자유롭게 유동하는 경우, 인접한 다른 배터리 셀을 직접 발화시키거나 혹은 배터리 모듈의 구성 요소들 사이에 단락을 야기하여 이러한 열 폭주 상황이 더욱 악화될 우려가 있다. In such a situation, flames or high-temperature gas ejected from a battery cell may cause chain ignition of other neighboring battery cells housed inside the battery device and cause a thermal runaway situation. In particular, when flames, high-temperature gases, and conductive particles ejected from battery cells flow freely inside the battery module, they can directly ignite other adjacent battery cells or cause a short circuit between the components of the battery module, resulting in a thermal runaway situation. There are concerns that this will worsen further.
따라서 배터리 셀에서 분출된 화염이나 고온의 가스가 다른 배터리 셀에 영향을 주지 않도록 열 전파를 차단할 수 있는 구조가 요구된다. 또한, 이러한 화염이나 고온의 가스가 임의의 방향으로 방출되지 않도록 적절히 제어할 수 있는 구조가 요구된다. Therefore, a structure that can block heat propagation is required so that flames or high-temperature gases ejected from a battery cell do not affect other battery cells. Additionally, a structure that can appropriately control such flames or high-temperature gases to prevent them from being emitted in any direction is required.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 높은 안전성을 가진 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived to solve at least some of the problems of the prior art as described above, and its purpose is to provide a battery module with high safety.
또한 본 발명의 목적은 특정 배터리 셀의 열 폭주나 발화로 인해 발생되는 열 에너지, 고온의 가스. 화염 또는 도전성 파티클이 인접한 다른 배터리 셀로 전파되는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.In addition, the object of the present invention is to generate heat energy and high temperature gas generated due to thermal runaway or ignition of a specific battery cell. The aim is to provide a battery module that can prevent flames or conductive particles from spreading to other adjacent battery cells.
또한 본 발명의 목적은 배터리 셀들 사이의 열 전파를 차단하여 연쇄적 열 폭주 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a battery module that can prevent the occurrence of a chain thermal runaway phenomenon by blocking heat propagation between battery cells.
또한 본 발명의 목적은 배터리 셀에서 발생되는 가스가 임의의 방향으로 방출되는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a battery module that can prevent gases generated from battery cells from being released in any direction.
위와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에서, 내부 공간을 갖는 하우징, 상기 내부 공간에 수용되는 복수의 배터리 셀, 및 상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치되어 열 전파를 차단할 수 있도록 구성된 열 차단 조립체를 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나는 전극 조립체를 감싸는 외장재가 접합되어 형성된 실링부를 포함하며, 상기 열 차단 조립체의 적어도 일부는 상기 실링부와 접촉되는 배터리 모듈이 제공된다.In order to achieve the above object, in embodiments of the present invention, a housing having an internal space, a plurality of battery cells accommodated in the internal space, and disposed between the plurality of battery cells are configured to block heat propagation. A battery module is provided, including a heat shield assembly, wherein at least one of the plurality of battery cells includes a sealing portion formed by bonding an exterior material surrounding an electrode assembly, and at least a portion of the heat shield assembly is in contact with the sealing portion.
실시예들에서, 상기 실링부는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 리드 탭이 배치되는 제1 실링부, 및 상기 전극 조립체가 수용되는 전극 수용부를 향하여 벤딩된 제2 실링부를 포함하며, 상기 열 차단 조립체의 적어도 일부는 상기 제2 실링부와 접촉될 수 있다.In embodiments, the sealing part includes a first sealing part on which a lead tab electrically connected to the electrode assembly is disposed, and a second sealing part bent toward an electrode receiving part in which the electrode assembly is accommodated, and the heat shield assembly. At least a portion of may be in contact with the second sealing portion.
실시예들에서, 상기 열 차단 조립체는 인접하는 배터리 셀들 사이의 열 전파를 차단하는 내열 부재, 및 상기 내열 부재와 결합되며, 탄성을 가지는 압축 부재를 포함할 수 있다.In embodiments, the heat shield assembly may include a heat-resistant member that blocks heat propagation between adjacent battery cells, and a compression member that is coupled to the heat-resistant member and has elasticity.
실시예들에서, 상기 압축 부재는 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나와 상기 내열 부재 사이에 배치되는 제1 압축부, 및 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나와 상기 하우징 사이에 배치되는 제2 압축부를 포함할 수 있다.In embodiments, the compression member may include a first compression portion disposed between at least one of the plurality of battery cells and the heat-resistant member, and a second compression portion disposed between the housing and at least one of the plurality of battery cells. It can be included.
실시예들에서, 상기 제1 압축부는 상기 내열 부재와 제1 방향으로 마주보며, 상기 제2 압축부는 상기 제1 압축부로부터 상기 제1 방향을 따라 연장될 수 있다.In embodiments, the first compression portion may face the heat-resistant member in a first direction, and the second compression portion may extend from the first compression portion in the first direction.
실시예들에서, 상기 제2 압축부는 상기 실링부와 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 마주볼 수 있다.In embodiments, the second compression unit may face the sealing unit in a second direction perpendicular to the first direction.
실시예들에서, 상기 제2 압축부는 상기 실링부를 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.In embodiments, the second compression unit may be configured to pressurize the sealing unit.
실시예들에서, 상기 제2 압축부는 상기 복수의 배터리 셀 중 둘 이상의 배터리 셀의 실링부를 모두 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.In embodiments, the second compression unit may be configured to pressurize all sealing parts of two or more battery cells among the plurality of battery cells.
실시예들에서, 상기 압축 부재는 상기 내열 부재의 일면 및 타면에 각각 하나 이상 배치될 수 있다.In embodiments, one or more compression members may be disposed on one side and one other side of the heat-resistant member, respectively.
실시예들에서, 배터리 모듈은 상기 내열 부재와 상기 압축 부재 사이에 배치되는 제1 접착 부재를 더 포함할 수 있다.In embodiments, the battery module may further include a first adhesive member disposed between the heat-resistant member and the compression member.
실시예들에서, 배터리 모듈은 상기 압축 부재와 상기 배터리 셀 사이에 배치되는 제2 접착 부재를 더 포함하며, 상기 제2 접착 부재는 상기 제1 압축부 및 상기 제2 압축부와 각각 접촉될 수 있다.In embodiments, the battery module further includes a second adhesive member disposed between the compression member and the battery cell, and the second adhesive member may be in contact with the first compression portion and the second compression portion, respectively. there is.
실시예들에서, 상기 압축 부재는 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 일부를 사이에 두고 제1 방향으로 이격되는 둘 이상의 제1 압축부, 및 상기 둘 이상의 제1 압축부에 각각 연결되며, 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 일부와 제2 방향으로 대향하는 제2 압축부를 포함하며, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직할 수 있다.In embodiments, the compression member is connected to two or more first compression units spaced apart in a first direction with at least a portion of the plurality of battery cells therebetween, and the two or more first compression units, respectively, and the plurality of battery cells are connected to each other. It includes a second compression unit facing at least some of the battery cells in a second direction, and the first direction and the second direction may be perpendicular to each other.
실시예들에서, 상기 복수의 배터리 셀들은 제1 방향으로 적층되며, 상기 하우징은 상기 복수의 배터리 셀들과 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 마주보는 커버를 포함하며, 상기 커버는 상기 압축 부재와 접촉되는 하나 이상의 가압부, 및 상기 하나 이상의 가압부와 인접하여 배치되는 연결부를 포함하고, 상기 하나 이상의 가압부는 상기 연결부보다 상기 복수의 배터리 셀을 향하여 돌출될 수 있다.In embodiments, the plurality of battery cells are stacked in a first direction, the housing includes a cover facing the plurality of battery cells in a second direction perpendicular to the first direction, and the cover includes the compression It includes one or more pressing parts in contact with a member, and a connection part disposed adjacent to the one or more pressing parts, and the one or more pressing parts may protrude toward the plurality of battery cells rather than the connection parts.
실시예들에서, 상기 가압부는 상기 압축 부재를 상기 제2 방향으로 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.In embodiments, the pressing unit may be configured to press the compression member in the second direction.
실시예들에서, 배터리 모듈은 상기 복수의 배터리 셀과 하우징 사이에 배치되는 방열 부재를 더 포함할 수 있다.In embodiments, the battery module may further include a heat dissipation member disposed between the plurality of battery cells and the housing.
실시예들에 따른 배터리 모듈은 이웃하는 배터리 셀들 사이에 열 전파를 차단하고, 고온의 가스나 화염이 셀 적층체 내부에서 전이되는 것을 방지할 수 있다.Battery modules according to embodiments can block heat propagation between neighboring battery cells and prevent high-temperature gas or flame from transferring inside the cell stack.
또한, 배터리 모듈은 배터리 셀들 사이에서 연쇄적 열 폭주 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있다. Additionally, the battery module can prevent serial thermal runaway from occurring between battery cells.
또한, 배터리 모듈은 배터리 셀을 다양한 방향으로 커버하는 열 차단 부재를 통해 배터리 셀에서 발생되는 가스가 임의의 방향으로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀에서 발생되는 고온의 가스 또는 화염의 유동 경로를 기설정된 경로로 유도할 수 있다.Additionally, the battery module can prevent gases generated from the battery cells from being released in any direction through a heat shielding member that covers the battery cells in various directions. Accordingly, the flow path of high-temperature gas or flame generated from the battery cell can be guided to a preset path.
도 1은 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 셀 적층체에 포함되는 배터리 셀의 사시도이다.
도 4는 셀 적층체의 예시적 구성을 나타낸다.
도 5는 도 1의 I-I' 부분의 예시적 단면도이다.
도 6은 배터리 모듈의 예시적 단면도이다.
도 7은 배터리 모듈에서 상부 커버가 결합되는 모습을 예시적으로 나타낸다.
도 8은 도 7의 II-II' 부분의 예시적 단면도이다.1 is a perspective view of a battery module.
Figure 2 is an exploded perspective view of the battery module.
Figure 3 is a perspective view of a battery cell included in a cell stack.
Figure 4 shows an example configuration of a cell stack.
Figure 5 is an exemplary cross-sectional view of portion II' of Figure 1.
6 is an exemplary cross-sectional view of a battery module.
Figure 7 exemplarily shows how the top cover is coupled to the battery module.
FIG. 8 is an exemplary cross-sectional view of portion II-II' of FIG. 7.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, terms or words used in the specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should use terminology to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be appropriately defined as a concept. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore, various equivalents that can replace them at the time of filing the present application may be used. It should be understood that there may be variations and examples.
본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서, 서로 다른 실시예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명할 수 있다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 모두 하나의 실시예를 의미하는 것은 아니다.The same reference numbers or symbols in each drawing attached to this specification indicate parts or components that perform substantially the same function. For convenience of explanation and understanding, different embodiments may be described using the same reference numerals or symbols. That is, even if components having the same reference number are shown in multiple drawings, the multiple drawings do not all represent one embodiment.
이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "구성하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the following description, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms such as "comprise" or "comprise" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 이하의 설명에서 상측, 상부, 하측, 하부, 측면, 전면, 후면 등의 표현은 도면에 도시된 방향을 기준으로 표현한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.In addition, in the following description, expressions such as upper, upper, lower, bottom, side, front, rear, etc. are expressed based on the direction shown in the drawing, and it should be noted in advance that if the direction of the object is changed, it may be expressed differently. .
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.Additionally, in this specification and claims, terms including ordinal numbers such as “first”, “second”, etc. may be used to distinguish between components. These ordinal numbers are used to distinguish identical or similar components from each other, and the meaning of the term should not be interpreted limitedly due to the use of these ordinal numbers. For example, components combined with these ordinal numbers should not be interpreted as having a limited order of use or arrangement based on the number. If necessary, each ordinal number may be used interchangeably.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the idea of the present invention is not limited to the presented embodiments. For example, a person skilled in the art who understands the spirit of the present invention may suggest other embodiments that are included within the scope of the spirit of the present invention through addition, change, or deletion of components, but this is also within the scope of the present invention. It would be said to be included within the scope of thought. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
도 1 및 도 2를 참고하여, 실시예들에 따른 배터리 모듈(10)을 설명한다. 도 1은 배터리 모듈(10)의 사시도이다. 도 2는 배터리 모듈(10)의 분해 사시도이다.With reference to FIGS. 1 and 2 , the
실시예들에서, 배터리 모듈(10)은 내부 공간(S)을 가지는 하우징(300), 내부 공간(S)에 수용되는 하나 이상의 셀 적층체(100)를 포함할 수 있다. In embodiments, the
하우징(300)은 셀 적층체(100)가 수용되는 내부 공간(S)을 가지는 지지 프레임(310), 지지 프레임(310)과 결합되어 내부 공간(S)을 폐쇄하는 커버(320, 330)를 포함할 수 있다. 이 경우, 커버(320, 330)는 상부 커버(330) 및 하부 커버(320)를 포함할 수 있다.The
지지 프레임(310)은 하측 또는 상측 방향(예를 들어, 도 1 및 도 2에서 Y축 음의 방향 또는 양의 방향)으로 개방된 형상을 가질 수 있다. 지지 프레임(310)의 개방된 하측 및 상측은 각각 하부 커버(320) 및 상부 커버(330)에 의해 폐쇄될 수 있다. 이하의 설명에서, 하부 커버(320) 및 상부 커버(330)는 각각 제1 커버(320) 및 제2 커버(330)라고 지칭될 수도 있다.The
하우징(300)은 셀 적층체(100) 및 기타 내부 전장품을 외부 충격으로부터 보호하기 위해 소정의 강성을 가지는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(300)의 지지 프레임(310), 상부 커버(330) 및 하부 커버(320) 중 적어도 일부는 알루미늄 등의 금속 소재를 포함할 수 있다.The
다만, 하우징(300)의 형상 및 재료는 상술한 바에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하우징(300)은 상부 및 전후방이 개방된 'U'자형 타입의 지지 프레임을 포함하거나, 또는 내부 공간을 구획할 수 있는 중앙 격벽을 가진 'I'자 형 타입의 지지 프레임을 포함할 수 있다.However, the shape and material of the
셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀(110) 및 하나 이상의 열 차단 조립체(120)를 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀(110) 및 하나 이상의 열 차단 조립체(120)는 서로 적층되어 셀 적층체(100)를 형성할 수 있다. The
셀 적층체(100)에 포함되는 배터리 셀(110)은 전기적 에너지를 저장하거나 방출할 수 있는 이차 전지로 구성될 수 있다. 셀 적층체(100)에 포함되는 복수의 배터리 셀(110)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀(110)은 도전성 버스바를 포함하는 버스바 어셈블리(200)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 적층체(100)의 일측 및 타측에는 각각 버스바 어셈블리(200)가 배치되어 복수의 배터리 셀(110)들을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.The
복수의 배터리 셀(110)은 일 방향으로 적층되어 셀 적층체의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(110)은 하우징(300)의 하부 커버(320)에 수평한 방향(예를 들어, X축 방향)으로 적층될 수 있다. 다만, 도 2는 예시일 뿐이며, 복수의 배터리 셀(110)은 하우징(300)의 하부 커버(320)에 수직한 방향(도 2의 Y축 또는 Z축 방향)으로 적층될 수 있다. 이하의 설명에서, 배터리 셀(110)의 적층 방향을 제1 방향, 또는 셀 적층 방향이라고 한다.A plurality of
배터리 모듈(10)에 많은 수의 배터리 셀들(110)이 적층됨에 따라, 어느 한 배터리 셀(110)에서 발생된 이벤트 상황이 다른 배터리 셀(110)로 전이될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해, 셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀들(1200) 사이의 열 전파를 차단할 수 있는 열 차단 조립체(120)를 포함할 수 있다. As a large number of
열 차단 조립체(120)는 적어도 일부가 배터리 셀(110)과 셀 적층 방향으로 마주보게 배치될 수 있으며, 다른 일부는 배터리 셀(110)과 셀 적층 방향과 수직한 방향으로 마주보게 배치될 수 있다. 열 차단 조립체(120)는 배터리 셀(110) 사이에서 열 전파가 이루어지는 것을 차단하는 역할과 배터리 셀(110)을 가압하는 역할을 모두 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.At least a portion of the
배터리 모듈(10)은 셀 적층체(100)와 전기적으로 연결되는 단자부(500)를 포함할 수 있다. 단자부(500)는 배터리 모듈(10) 외부의 전기 회로와 연결 가능하도록 하우징(300)의 일 측면에서 외부로 노출되게 배치될 수 있다.The
셀 적층체(100)와 하우징(300) 사이에는 방열 부재(400)가 배치될 수 있다. 방열 부재(400)는 일면은 셀 적층체(100)와 접촉되고, 일면과 반대되는 타면은 하우징(300)과 접촉되게 배치될 수 있다. 방열 부재(400)는 열 전도성 수지(Thermal Resin) 또는 열 전도성 접착제(Thermal Adhesive)로 제공될 수 있다. A
여기서, 열 전도성 수지는 실리콘(Silicone) 소재, 우레탄(Urethan) 소재, 에폭시 수지, 개질된 실란, 고무 소재, 폴리에스테르계 소재 또는 아크릴(Acrylic) 소재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Here, the thermally conductive resin may include at least one of silicone material, urethane material, epoxy resin, modified silane, rubber material, polyester material, or acrylic material.
열 전도성 접착제는 열 전도율(Thermal Conductivity)인 1.1 W/mk 내지 2.1W/mk인 재료를 포함할 수 있다. 또는, 열 전도성 접착제는 상온(RT)에서 섭씨 1000도까지 분당 섭씨 20도로 가열되는 열 중량 분석(TGA) 테스트에서 50% 이상의 잔여량을 가지는 재료를 포함할 수 있다. The thermally conductive adhesive may include a material with a thermal conductivity of 1.1 W/mk to 2.1 W/mk. Alternatively, the thermally conductive adhesive may contain material that has a residual of 50% or more in a thermogravimetric analysis (TGA) test heated at 20 degrees Celsius per minute from room temperature (RT) to 1000 degrees Celsius.
방열 부재(400)는 셀 적층체(100)와 하우징(300) 사이의 공간을 메워 전도에 의한 열 전달이 더욱 활발히 이루어지도록 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(10)의 방열 효율이 증대될 수 있다.The
배터리 모듈(10)은 히트 싱크(미도시)를 포함할 수 있다. 히트 싱크(미도시)의 내부에는 셀 적층체(100)의 냉각을 위한 냉매가 유동되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(미도시)의 내부에는 냉각수가 흐르도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 셀 적층체(100)에서 발생되는 열 에너지가 히트 싱크로 신속하게 배출될 수 있다. 히트 싱크(미도시)는 하부 커버(320)와 셀 적층체(100) 사이에 배치되거나, 하부 커버(320)의 내부에 하부 커버(320)와 일체로 형성되도록 구성될 수 있으나, 구체적인 배치 구조는 상술한 바에 한정되는 것은 아니다.The
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참고하여, 배터리 모듈(10)에 포함되는 셀 적층체(100)에 대해 설명한다. 도 3은 셀 적층체(100)에 포함되는 배터리 셀(110)의 사시도이다. 도 4는 셀 적층체(100)의 예시적 구성을 나타낸다. 도 5는 도 1의 I-I' 부분의 예시적 단면도이다.Hereinafter, the
도 3 내지 도 5에서 설명되는 셀 적층체(100) 및 이를 포함하는 배터리 모듈(10)은 앞서 도 1 및 도 2에서 설명되는 셀 적층체(100) 및 배터리 모듈(10)과 대응되는 것으로, 중복되는 설명은 생략될 수 있다.The
셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(110)은 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하거나, 또는 외부로부터 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(110)은 충전 및 방전이 가능한 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예들에서, 배터리 셀들(110)은 복수 개가 나란히 적층된 채 서로 전기적으로 연결될 수 있다.The
셀 적층체(100)에 포함되는 배터리 셀(110)은 파우치형 배터리 셀일 수 있다. 도 3를 참고하면, 배터리 셀(110)은 파우치(111) 내에 전극 조립체(114)가 수용된 형태로 구성되는 전극 수용부(112) 및 전극 조립체(114)와 전기적으로 연결되며 파우치(111)의 외부로 노출되는 복수의 리드 탭(113)을 포함할 수 있다. The
전극 조립체(114)는 복수의 전극판을 포함할 수 있다. 전극판은 양극판과 음극판을 포함할 수 있다. 전극 조립체(114)는 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 형태로 구성될 수 있다. 복수의 양극판과 복수의 음극판에는 각각 활물질이 도포되지 않은 무지부를 포함할 수 있으며, 무지부는 서로 동일한 극성끼리 접촉되도록 연결될 수 있다. 서로 동일한 극성의 무지부는 상호간에 전기적으로 연결되어 리드 탭(113)을 통해 배터리 셀(110) 외부의 다른 구성요소와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 배터리 셀(110)의 경우 2개의 리드 탭(113)은 전극 수용부(112)에서 서로 반대되는 방향으로 인출되는 것으로 도시되어 있지만, 전극 수용부(112)의 일 측에서 동일한 방향을 향하여 인출되도록 구성될 수도 있다.The
파우치(111)는 전극 조립체(114)를 감싸고 전극 수용부(112)의 외관을 형성하며, 전극 조립체(114) 및 전해액(미도시)이 수용되는 내부 공간을 제공한다. 파우치(111)는 한 장의 외장재가 폴딩되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 파우치(111)는 한 장의 외장재를 반으로 폴딩하고, 그 사이에 전극 조립체(114)가 수용되는 형태로 구성될 수 있다. 외장재는 전극 조립체(114)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있는 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄 필름을 포함할 수 있다.The
파우치(111)의 가장자리에는 외장재가 접합되어 실링부(115)가 형성될 수 있다. 실링부(115) 형성을 위한 외장재의 접합에는 열융착 방식이 이용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.An exterior material may be bonded to the edge of the
실링부(115)는 리드 탭(113)이 배치되는 위치에 형성되는 제1 실링부(115a)와, 리드 탭(113)이 배치되지 않는 위치에 형성되는 제2 실링부(115b)로 구분될 수 있다. 제2 실링부(115b)는 배터리 셀(110)의 전극 수용부(112)를 향하여 벤딩된 상태를 가질 수 있다. 실링부(115)의 접합 신뢰성을 높이고 실링부(115)의 면적을 최소화하기 위해, 실링부(115)의 적어도 일부는 한 번 이상 접힌 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 실링부(115b)는 제1 절곡선(C1)을 따라 180° 접힌 후, 다시 제2 절곡선(C2)을 따라 접힐 수 있다. The sealing
제2 실링부(115b)의 절곡 부분에는 고정 부재(117)가 충진될 수 있다. 이에 따라, 제2 실링부(115b)는 고정 부재(117)에 의해 2회 접힌 형상이 유지될 수 있다. 고정 부재(117)는 열전도도가 높은 접착제로 형성될 수 있다. 예컨대 고정 부재(117)는 에폭시나 실리콘으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.A fixing
파우치(111)가 전극 조립체(114)의 일측 가장자리를 따라 접히는(폴딩되는) 면에는 실링부(115)가 형성되지 않을 수 있다. 파우치(111)가 전극 조립체(114)의 일측 가장자리를 따라 접히는 부분을 실링부(115)와 구분하기 위해 폴딩부(118)라고 정의한다. 즉, 파우치(111)형 배터리 셀(110)은 파우치(111)의 가장자리 4면 중 3면에서 실링부(115)가 형성되며, 나머지 한쪽 면에서 폴딩부(118)가 형성되는 3면 실링 파우치(111) 형태를 가질 수 있다.The sealing
실시예들의 배터리 셀(110)은 상술한 3면 실링 파우치(111) 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 2장의 서로 다른 외장재를 겹쳐 파우치(111)를 형성하고, 파우치(111) 둘레의 4면 모두에 실링부(115)가 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 실링부(115)는 리드 탭(113)이 배치되는 두 면의 실링부(115), 그리고 리드 탭(113)이 배치되지 않는 다른 두 면의 실링부(115)로 구성될 수 있다.The
또한, 실시예들의 배터리 모듈(10)에 포함되는 배터리 셀(110)은 전술한 파우치(111) 타입 배터리 셀(110)로 한정되는 것은 아니며, 원통형 배터리 셀(110)이나 각형 배터리 셀(110)로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the
도 4를 참고하면, 셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀(110) 및 하나 이상의 열 차단 조립체(120)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
하나 이상의 열 차단 조립체(120)는 셀 적층 방향(예를 들어, 도 4의 X축 방향)을 따라 소정의 간격을 가지고 나란히 배치될 수 있다. 서로 이웃하는 두 열 차단 조립체(120) 사이에 하나 이상의 배터리 셀(110)이 배치될 수 있다. 도면에서는 두 열 차단 조립체(120) 사이에 네 개의 배터리 셀(110)이 적층되어 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 두 열 차단 조립체(120) 사이에 세 개 이하 또는 다섯 개 이상의 배터리 셀(110)이 배치될 수도 있다.One or more
복수의 배터리 셀(110)은 서로 이웃하는 두 열 차단 조립체(120) 사이에서 제2 실링부(115b)가 동일한 방향을 향하도록 적층될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참고하면, 복수의 배터리 셀들(110)은 제2 실링부(115b)가 제2 방향(Y축 방향)으로 향하고, 리드 탭(113)이 제2 방향(Y축 방향)과 수직한 제3 방향(Z축 방향)을 향하도록 적층될 수 있다. The plurality of
열 차단 조립체(120)는 서로 다른 성질을 가지는 부재들의 조합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 열 차단 조립체(120)는 서로 결합되는 내열 부재(121) 및 압축 부재(122)를 포함할 수 있다.The
열 차단 조립체(120)는 하나 이상의 내열 부재(121)를 포함하여, 인접하는 배터리 셀들(110) 사이의 열 및/또는 화염 전파를 차단할 수 있다.The
내열 부재(121)는 난연성, 내열성, 단열성, 절연성 중에서 적어도 하나 이상의 성질을 가진 재료를 포함할 수 있다. 여기서 내열성은 섭씨 300도 이상의 온도에서도 용융되지 않고 형상이 변하지 않는 성질을 의미할 수 있으며, 단열성은 열 전도도가 1.0W/mK 이하인 성질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 내열 부재(121)는 다음의 재료들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 운모 시트(Mica Sheet), 실리케이트(Silicate), 그라파이트, 알루미나, 세라믹 울(Ceramic Wool 또는 Super Wool), 에어로겔(Aerogel).The heat-
다만, 내열 부재(121)의 재료는 상술한 재료들에 한정되지 않으며, 배터리 셀(110)의 열 폭주 상황에서 그 형상을 유지하고, 인접한 다른 배터리 셀(110)에 열이나 화염이 전파되는 것을 방지할 수 있는 것이라면 어떠한 것으로도 형성될 수 있다.However, the material of the heat-
셀 적층체(100)의 에너지 밀도를 최대한 높이기 위해, 내열 부재(121)의 두께는 배터리 셀(110) 하나의 두께보다 작을 수 있다. 여기서 두께는 셀 적층 방향의 길이를 의미할 수 있다.In order to maximize the energy density of the
열 차단 조립체(120)는 내열 부재(121)에 고정되는 하나 이상의 압축 부재(122)를 더 포함할 수 있다. 압축 부재(122)는 소정의 탄성을 가지고 배터리 셀(110)을 압박할 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(110)이 스웰링 현상으로 인해 부풀어 오르는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 압축 부재(122)는 폴리우레탄, 실리콘, 고무(EPDM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이들 재료가 가지는 탄성을 이용하여 배터리 셀(110)을 가압할 수 있다.The
압축 부재(122)는 복수의 배터리 셀(110) 중 적어도 하나와 내열 부재(121) 사이에 배치되는 제1 압축부(122a) 및 복수의 배터리 셀(110) 중 적어도 하나와 하우징(300) 사이에 배치되는 제2 압축부(122b)를 포함할 수 있다. The
도 5를 참고하면, 제1 압축부(122a)는 내열 부재(121)와 셀 적층 방향(또는 제1 방향)으로 마주보게 배치될 수 있으며, 제2 압축부(122b)는 제1 압축부(122a)와 연결되며 셀 적층 방향을 따라 연장되도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
제2 압축부(122b)는 배터리 셀(110)과 셀 적층 방향과 수직한 제2 방향(Y축 방향)으로 마주보게 배치될 수 있다. 특히, 제2 압축부(122b)는 배터리 셀(110)의 실링부와 제2 방향(Y축 방향)으로 마주보게 배치될 수 있다.The
제2 압축부(122b)는 배터리 셀(110)의 실링부를 가압할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 열 차단 조립체(120)가 복수의 배터리 셀들 사이에 위치한 상태에서 제2 압축부(122b)는 제2 실링부(115b)를 제2 방향(Y축 방향)으로 가압하는 상태를 가질 수 있다.The
제2 압축부(122b)가 제2 실링부(115b)를 소정의 압력으로 가압함에 따라, 배터리 셀(110) 내부의가스 압력이 높아지더라도 제2 실링부(115b)가 전극 수용부(112)를 향해 벤딩된 상태를 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 이에 따라, 제2 압축부(122b)는 열 폭주 상황에서 배터리 셀(110) 내부에서 발생되는 가스가 제2 실링부(115b)를 통해 빠져나오는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참고하면, 제2 압축부(122b)가 제2 실링부(115b)를 가압함에 따라, 배터리 셀(110) 내부에서 발생된 가스는 상부 커버(330)를 향하는 방향으로 분출되는 것이 억제될 수 있다.As the
제1 압축부(122a)는 배터리 셀(110)의 전극 수용부와 셀 적층 방향으로 마주보게 배치될 수 있다. 제1 압축부(122a)는 배터리 셀(110)에 면압을 제공하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 압축부(122a)는 배터리 셀(110)이 부풀어 오르는 스웰링 현상을 억제할 수 있다.The
제1 압축부(122a)의 면적은 제1 압축부(122a)에 대향하는 배터리 셀(110)의 전극 수용부(예를 들어, 도 3의 112)의 면적과 동일하거나 더 클 수 있다. 이에 따라, 제1 압축부(122a)는 배터리 셀(110)의 스웰링 현상에 따른 팽창압을 효과적으로 흡수 및 완충할 수 있다.The area of the
제1 압축부(122a)와 제2 압축부(122b)는 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 압축 부재(122)는 제1 압축부(122a)와 제2 압축부(122b)가 약 90도로 서로 맞닿은 일체형 부재로 구성될 수 있다. The
열 차단 조립체(120)는 복수의 압축 부재(122)를 포함할 수 있다. 도 5를 참고하면, 압축 부재(122)는 내열 부재(121)의 서로 다른 면에 각각 하나 이상씩 배치될 수 있다. 예를 들어, 열 차단 조립체(120)는 내열 부재(121)를 중심으로 내열 부재(121)의 양쪽 면에 배치되는 압축 부재(122)를 포함할 수 있다.The
복수의 압축 부재(122)는 내열 부재(121)의 일면 및 타면에 각각 하나 이상 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 압축 부재(122)와 내열 부재(121)는 셀 적층 방향으로 적층된 샌드위치 형상을 가질 수 있다.One or
내열 부재(121)의 양 면에 배치되는 각각의 압축 부재(122)는 서로 반대되는 방향으로 연장되는 제2 압축부(122b)를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 내열 부재(121)의 좌측에 배치되는 압축 부재(122)는 좌측을 향하는 방향(즉, X축 음의 방향)으로 연장되는 제2 압축부(122b)를 가질 수 있으며, 내열 부재(121)의 우측에 배치되는 압축 부재(122)는 우측을 향하는 방향(즉, X축 양의 방향)으로 연장되는 제2 압축부(122b)를 가질 수 있다. 이에 따라, 열 차단 조립체(120)는 'T'자 형 단면을 가질 수 있다.Each
제1 압축부(122a)의 일면의 면적은 배터리 셀(110)의 전극 수용부(112)의 면적과 대략 대응될 수 있으며, 제1 압축부(122a)의 타면과 대향하는 내열 부재(121)의 면적은 배터리 셀(110)의 전극 수용부(112)의 면적보다 크거나 같을 수 있다. 이 경우, 내열 부재(121)를 사이에 두고 서로 이웃하는 배터리 셀들(110)은 서로 직접적으로 대면하지 않을 수 있다. 따라서, 열 차단 조립체(120)는 내열 부재(121) 일측에 배치되는 배터리 셀(110)의 열 폭주에 의해 발생되는 고온의 열 에너지나 화염 등이 내열 부재(121)의 타측에 배치되는 배터리 셀(110)로 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.The area of one surface of the first
열 차단 조립체(120)는 압축 부재(122)의 적어도 일측에 배치되는 접착 부재(123)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 내열 부재(121)와 압축 부재(122) 사이 및 배터리 셀(110)과 압축 부재(122) 사이에 접착 부재(123)가 배치될 수 있다. 접착 부재(123)는 접착력을 가지는 재료, 예를 들어, 실리콘계, 아크릴계, 고무계, 핫맬트계, 에폭시계, PSA계, 우레탄 계열의 재료를 포함할 수 있다. 접착 부재(123)는 기재 타입, 무기재 타입 또는 PSA(pressure Sensitive Adhesive) 핫멜트 타입의 접착 테이프일 수 있다.The
접착 부재(123)는 내열 부재(121)와 압축 부재(122) 사이에 배치되는 제1 접착 부재(123a) 및 압축 부재와 배터리 셀(110) 사이에 배치되는 제2 접착 부재(123b)를 포함할 수 있다.The
제1 접착 부재(123a)는 내열 부재(121)와 셀 적층 방향(예를 들어, X축 방향)으로 마주볼 수 있으며, 내열 부재(121)와 대응되는 면적을 가지도록 구성될 수 있다.The
제2 접착 부재(123b)는 압축 부재의 제1 압축부(122a) 및 제2 압축부(122b)에 각각 접촉되도록 배치될 수 있다. 도 5를 참고하면, 제2 접착 부재(123b)는 제1 압축부(122a) 및 제2 압축부(122b)에 걸쳐 고루 배치될 수 있으며, 이에 따라 90도로 꺾인 단면 형상을 가질 수 있다.The second
제2 접착 부재(123b)의 적어도 일부는 배터리 셀(110)의 제2 실링부(115b)와 직접 접촉될 수 있다. 제2 압축부(122b)가 제2 실링부(115b)를 가압하는 경우, 제2 압축부(122b) 상에 배치되는 제2 접착 부재(123b)도 제2 실링부(115b)를 가압하는 상태를 가질 수 있다.At least a portion of the second
제1 접착 부재(123a) 및 제2 접착 부재(123b)는 배터리 셀(110)과 압축 부재(122) 사이, 또는 압축 부재(122)와 내열 부재(121) 사이에 배치되어 각 구성 요소들의 상대적인 움직임을 제한하고, 각 구성 요소들이 안정적으로 적층된 상태를 유지할 수 있도록 도와줄 수 있다.The
다만, 열 차단 조립체(120)에서 접착 부재(123)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 압축 부재(122)는 배터리 셀(110)과 직접 접촉되어 배터리 셀(110)에 면압을 제공하거나, 또는 배터리 셀(110)의 실링부에 접촉되도록 배치될 수 있다.However, the
복수의 열 차단 조립체(120)는 셀 적층 방향(예를 들어, X축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있으며, 그 사이에 복수의 배터리 셀들(110)이 배치될 수 있다. 복수의 열 차단 조립체(120)에 포함되는 압축 부재(122)는 복수의 열 차단 조립체(120) 사이에 배치되는 배터리 셀들(110)의 제2 실링부(115b)를 모두 가압할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참고하면, 이격 배치되는 두 열 차단 조립체(120) 사이에 복수의 배터리 셀(110)이 적층되며, 각각의 열 차단 조립체(120)에서 연장되는 제2 압축부(122b)는 복수의 제2 실링부(115b)를 모두 가압하도록 배치될 수 있다.The plurality of
실시예들에 따른 열 차단 조립체(120)의 구체적인 형상은 상술한 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6을 참고하면, 실시예들에 따른 열 차단 조립체(120)는 도 5에서 설명되는 열 차단 조립체(120)와 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. 도 6은 배터리 모듈(10)의 예시적 단면도이다. The specific shape of the
열 차단 조립체(120)의 압축 부재는 복수의 배터리 셀(110)을 사이에 두고 이격 배치되는 둘 이상의 제1 압축부(122a), 및 둘 이상의 제1 압축부(122a)에 연결되는 제2 압축부(122b)를 포함할 수 있다.The compression member of the
둘 이상의 제1 압축부(122a)는 셀 적층 방향(또는 제1 방향)으로 이격될 수 있으며, 제2 압축부(122b)는 제1 압축부(122a)와 연결되어 배터리 셀(110)과 제2 방향(Y축 방향)으로 마주보게 배치될 수 있다. 제1 압축부(122a)는 배터리 셀(110)에 면압을 제공할 수 있으며, 제2 압축부(122b)는 배터리 셀(110)의 제2 실링부(115b)를 가압할 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 압축 부재(122)는 하우징(300)의 하부 커버(320)를 향하는 방향으로 개방되는 'U'자 형 단면을 가지고, 복수의 배터리 셀(110)을 3 방향에서 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.Two or more
제1 압축부(122a)와 제2 압축부(122b)는 일체로 형성되거나, 또는 별도의 부재로 제공될 수 있다.The
열 차단 조립체(120)의 압축 부재(122) 및 내열 부재(121)는 셀 적층 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 교대로 배치될 수 있으며, 압축 부재(122)로 둘러 쌓인 공간에 복수의 배터리 셀(110)이 배치될 수 있다.The
압축 부재(122)와 내열 부재(121) 사이, 또는 압축 부재(122)와 배터리 셀(110) 사이에는 접착 부재(123)가 배치될 수 있다.An
도 6에 도시된 배터리 모듈(10) 및 열 차단 조립체(120)에서, 압축 부재(122)의 형상 외에 다른 특징들은 모두 도 1 내지 도 5에서 설명되는 배터리 모듈(10) 및 열 차단 조립체(120)의 특징에 대응되는 바, 중복되는 설명은 생략될 수 있다. In the
실시예들에서, 배터리 모듈(10)의 하우징(300)은 압축 부재(122)에 소정의 압력을 가할 수 있도록 구성될 수 있다. 이하에서는 도 7 및 도 8을 참고하여, 이러한 하우징(300)을 가지는 배터리 모듈(10)을 설명한다.In embodiments, the
도 7은 배터리 모듈(10)에서 상부 커버(330)가 결합되는 모습을 예시적으로 나타낸다. 도 8은 도 7의 II-II' 부분의 예시적 단면도이다.Figure 7 exemplarily shows the
배터리 모듈(10)의 하우징(300)은 셀 적층체(100)가 수용되는 지지 프레임(310) 및 지지 프레임(310)의 적어도 일측을 커버하는 커버(320, 330)를 포함할 수 있다. 커버(320, 330)는 상부 커버(330) 및 하부 커버(320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참고하면, 셀 적층체(100)가 수용된 지지 프레임(310)의 개방된 상측을 상부 커버(330)가 덮도록 구성될 수 있다.The
배터리 모듈(10)의 커버는 셀 적층체(100)에 포함되는 압축 부재(122)를 가압할 수 있도록 구성된 가압부(331)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참고하면, 상부 커버(330)는 압축 부재(122)의 적어도 일부 면을 가압할 수 있도록 하부 방향으로 돌출되는 가압부(331)를 포함할 수 있다.The cover of the
커버는 가압부(331)와 인접하여 배치되는 연결부(332)를 포함할 수 있다. 가압부(331)와 연결부(332)는 셀 적층 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 교대로 배치될 수 있다.The cover may include a connecting
가압부(331) 중 적어도 일부는 압축 부재(122)와 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 마주보게 배치될 수 있으며, 연결부(332) 중 적어도 일부는 내열 부재(121)와 제2 방향(Y축 방향)으로 마주보게 배치될 수 있다.At least some of the
가압부(331)는 연결부(332)보다 배터리 셀(110)을 향하는 방향으로 더 돌출되도록 구성될 수 있다. 도 8을 참고하면, 가압부(331)는 연장부보다 아래 방향, 즉, 배터리 셀(110)을 향하는 방향으로 더 돌출될 수 있다.The
가압부(331)가 연결부(332)보다 배터리 셀(110)을 향해 더 돌출되므로, 커버(320, 330) 중 셀 적층체(100)와 대향하는 면은 볼록한 형상의 가압부(331)와 오목한 형상의 연결부(332)를 가지는 요철 형상을 포함할 수 있다.Since the
커버(320, 330)가 정위치된 상태에서, 가압부(331)는 압축 부재(122)를 가압하는 상태를 가질 수 있다. 예를 들어, 가압부(331)는 제2 실링부(115b)와 마주보는 제2 압축부(122b)의 적어도 일부 면을 제2 방향(Y축 방향)으로 가압하는 상태를 가질 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(110)의 제2 실링부(115b)는 보다 강한 압력으로 가압된 상태를 가질 수 있다.With the
가압부(331)가 연결부(332)보다 배터리 셀(110)을 향하는 방향으로 더 돌출되므로, 커버(320, 330)가 정위치된 상태에서 가압부(331)는 압축 부재(122)를 가압하더라도 연결부(332)는 내열 부재(121)를 가압하지 않을 수 있다. 이 경우, 연결부(332)와 내열 부재(121) 사이에는 소정의 간격이 형성될 수도 있다. 다만, 이러한 간격 없이, 연결부(332)와 내열 부재(121)가 직접 접촉될 수도 있다. Since the
도 7 및 도 8에 도시된 배터리 모듈(10)에서, 커버(320, 330)의 가압부(331) 및 연결부(332) 외에 다른 특징들은 모두 도 1 내지 도 5에서 설명되는 배터리 모듈(10)의 특징에 대응되는 바, 중복되는 설명은 생략될 수 있다.In the
실시예들에 따른 배터리 모듈(10)의 열 차단 조립체(120)는 열 전파를 차단하는 내열 부재(121)를 포함하여, 열 폭주 상황에서 이웃하는 배터리 셀들(110) 사이에 열 전파가 발생되는 것을 방지할 수 있다.The
열 차단 조립체(120)는 배터리 셀(110)에 면압을 제공할 수 있는 압축 부재(122)를 포함하여, 배터리 셀(110)이 스웰링 현상에 의해 부풀어 오르는 것을 방지할 수 있다.The
압축 부재(122)의 적어도 일부는 배터리 셀(110)의 제2 실링부(115b)와 마주보게 배치되어, 제2 실링부(115b)를 가압할 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(110)에서 발생되는 가스 또는 화염이 제2 실링부(115b) 쪽으로 분출되는 것을 방지할 수 있으며, 배터리 셀(110)의 벤팅 방향을 사전에 설정된 방향으로 유도할 수 있다. At least a portion of the
열 차단 조립체(120)의 내열 부재(121)와 압축 부재(122)는 배터리 셀(110)의 여러 측면을 커버할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 열 폭주 상황에서 셀 적층체(100)의 온도, 압력 및 벤팅 방향 등을 안정적으로 제어할 수 있다. The heat-
또한, 배터리 모듈은 압축 부재(122)의 적어도 일부를 가압할 수 있는 하우징(300) 구조를 통해, 배터리 셀(110)의 제2 실링부(115b)에 가해지는 면압을 더욱 증가시킬 수 있다.Additionally, the battery module can further increase the surface pressure applied to the
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 평균적인 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 또한, 전술한 실시예에서 일부의 구성요소를 삭제하여 실시될 수 있고, 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수도 있다.Although various embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims. This will be self-evident to anyone with average knowledge in the relevant technical field. Additionally, the above-described embodiments may be implemented by deleting some components, and each embodiment may be implemented in combination with each other.
10... 배터리 모듈
100... 셀 적층체
110... 배터리 셀
112... 전극 수용부
115a... 제1 실링부
115b... 제2 실링부
120... 열 차단 조립체
121... 내열 부재
122... 압축 부재
122a... 제1 압축부
122b... 제2 압축부
123... 접착 부재
200... 버스바 어셈블리
300... 하우징
310... 지지 프레임
320... 하부 커버
330... 상부 커버
331... 가압부
400... 방열 부재
500... 단자부10...
110...
115a... first sealing
120...
122...
122b...
200...
310...
330...
400...
Claims (15)
상기 내부 공간에 수용되는 복수의 배터리 셀; 및
상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치되어 열 전파를 차단하는 열 차단 조립체를 포함하고,
상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나는 전극 조립체를 감싸는 외장재가 접합되어 형성된 실링부를 포함하며,
상기 열 차단 조립체의 적어도 일부는 상기 실링부와 접촉되는 배터리 모듈.a housing having an interior space;
a plurality of battery cells accommodated in the internal space; and
A heat shield assembly disposed between the plurality of battery cells to block heat propagation,
At least one of the plurality of battery cells includes a sealing portion formed by bonding an exterior material surrounding an electrode assembly,
A battery module wherein at least a portion of the heat shield assembly is in contact with the sealing portion.
상기 실링부는
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 리드 탭이 배치되는 제1 실링부; 및
적어도 1회 접힌 형상을 갖는 제2 실링부를 포함하며,
상기 열 차단 조립체의 적어도 일부는 상기 제2 실링부와 접촉되는 배터리 모듈.According to claim 1,
The sealing part
a first sealing portion on which a lead tab electrically connected to the electrode assembly is disposed; and
It includes a second sealing portion having a shape that is folded at least once,
A battery module wherein at least a portion of the heat shield assembly is in contact with the second sealing portion.
상기 열 차단 조립체는
인접하는 배터리 셀들 사이의 열 전파를 차단하는 내열 부재; 및
상기 내열 부재와 결합되며, 탄성을 가지는 압축 부재를 포함하는 배터리 모듈.According to claim 1,
The heat shield assembly is
A heat-resistant member that blocks heat propagation between adjacent battery cells; and
A battery module coupled to the heat-resistant member and including a compression member having elasticity.
상기 압축 부재는
상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나와 상기 내열 부재 사이에 배치되는 제1 압축부; 및
상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나와 상기 하우징 사이에 배치되는 제2 압축부를 포함하는 배터리 모듈.According to clause 3,
The compression member is
a first compression portion disposed between at least one of the plurality of battery cells and the heat resistant member; and
A battery module including a second compression portion disposed between at least one of the plurality of battery cells and the housing.
상기 제1 압축부는 상기 내열 부재와 제1 방향으로 마주보며,
상기 제2 압축부는 상기 제1 압축부로부터 상기 제1 방향을 따라 연장되는 배터리 모듈.According to clause 4,
The first compression portion faces the heat-resistant member in a first direction,
The second compression unit extends from the first compression unit along the first direction.
상기 제2 압축부는 상기 실링부와 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 마주보는 배터리 모듈.According to clause 5,
The second compression unit faces the sealing unit in a second direction perpendicular to the first direction.
상기 제2 압축부는 상기 실링부를 가압할 수 있도록 구성된 배터리 모듈.According to clause 6,
The second compression unit is configured to pressurize the sealing unit.
상기 제2 압축부는 상기 복수의 배터리 셀 중 둘 이상의 배터리 셀의 실링부를 모두 가압할 수 있도록 구성된 배터리 모듈.According to clause 5,
The second compression unit is configured to pressurize all sealing parts of two or more battery cells among the plurality of battery cells.
상기 압축 부재는 상기 내열 부재의 일면 및 타면에 각각 하나 이상 배치되는 배터리 모듈.According to clause 4,
A battery module in which one or more compression members are disposed on one side and the other side of the heat-resistant member, respectively.
상기 내열 부재와 상기 압축 부재 사이에 배치되는 제1 접착 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.According to clause 4,
The battery module further includes a first adhesive member disposed between the heat-resistant member and the compression member.
상기 압축 부재와 상기 배터리 셀 사이에 배치되는 제2 접착 부재를 더 포함하며,
상기 제2 접착 부재는 상기 제1 압축부 및 상기 제2 압축부와 각각 접촉되는 배터리 모듈.According to claim 10,
It further includes a second adhesive member disposed between the compression member and the battery cell,
The second adhesive member is in contact with the first compression unit and the second compression unit, respectively.
상기 압축 부재는
상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 일부를 사이에 두고 제1 방향으로 이격되는 둘 이상의 제1 압축부; 및
상기 둘 이상의 제1 압축부에 각각 연결되며, 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 일부와 제2 방향으로 대향하는 제2 압축부를 포함하며,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직한 배터리 모듈.According to clause 3,
The compression member is
two or more first compression units spaced apart in a first direction with at least a portion of the plurality of battery cells therebetween; and
a second compression unit each connected to the two or more first compression units and facing at least some of the plurality of battery cells in a second direction;
The first direction and the second direction are perpendicular to each other.
상기 복수의 배터리 셀은 제1 방향으로 적층되며,
상기 하우징은 상기 복수의 배터리 셀과 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 마주보는 커버를 포함하며,
상기 커버는
상기 압축 부재와 접촉되는 하나 이상의 가압부; 및
상기 하나 이상의 가압부와 인접하여 배치되는 연결부를 포함하고,
상기 하나 이상의 가압부는 상기 연결부보다 상기 복수의 배터리 셀을 향하여 돌출되는 배터리 모듈.According to clause 3,
The plurality of battery cells are stacked in a first direction,
The housing includes the plurality of battery cells and a cover facing in a second direction perpendicular to the first direction,
The cover is
One or more pressing parts in contact with the compression member; and
It includes a connection portion disposed adjacent to the one or more pressing portions,
A battery module in which the one or more pressurizing portions protrude toward the plurality of battery cells rather than the connecting portion.
상기 가압부는 상기 압축 부재를 상기 제2 방향으로 가압할 수 있도록 구성된 배터리 모듈.According to claim 13,
A battery module wherein the pressing unit is configured to press the compression member in the second direction.
상기 복수의 배터리 셀과 하우징 사이에 배치되는 방열 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.According to claim 1,
A battery module further comprising a heat dissipation member disposed between the plurality of battery cells and the housing.
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