KR20240012270A - Battery pack, battery module and vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 배터리 팩은 전극 조립체가 수납된 수납부 및 상기 수납부의 주위에 에지부를 구비하는 복수의 파우치형 배터리 셀; 내부 공간에 상기 파우치형 배터리 셀의 에지부를 하방으로 두어 상기 파우치형 배터리 셀이 세워진 상태로 수납하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 내부 공간에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부는 감싸고 상기 파우치형 배터리 셀의 하부측 에지부는 노출시키는 셀 커버를 포함하고, 상기 셀 커버는 감싸진 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부와의 사이에 이격 공간을 가지며, 상기 파우치형 배터리 셀로부터 배출되는 가스가 상기 이격 공간 내에서 상기 상부측 에지부를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 움직임이 제한되도록 하는 포켓 구조가 상기 셀 커버에 구비된 것을 특징으로 한다.The battery pack of the present invention includes a plurality of pouch-type battery cells having an accommodating portion in which an electrode assembly is stored and an edge portion around the accommodating portion; a pack case that stores the pouch-type battery cell in an upright position by placing an edge portion of the pouch-type battery cell downward in an internal space; and at least partially surrounding at least some of the pouch-type battery cells among the plurality of pouch-type battery cells in the internal space of the pack case, so that the upper edge portion of the pouch-type battery cell is wrapped and the lower edge portion of the pouch-type battery cell is exposed. Comprising a cell cover, the cell cover has a separation space between the upper edge portion of the wrapped pouch-type battery cell, and the gas discharged from the pouch-type battery cell is directed to the upper edge portion within the separation space. The cell cover is characterized in that the cell cover is provided with a pocket structure that limits movement in the horizontal direction and upward.
Description
본 발명은 배터리 팩, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트에 대한 안전성 등이 우수한 배터리 팩, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, a battery module, and a vehicle including the same. More specifically, it relates to a battery pack, a battery module, and a vehicle including the same with excellent safety against thermal events.
각종 모바일 기기와 전기 자동차, 에너지 저장 시스템(ESS) 등에 대한 기술 개발과 수요가 크게 증가함에 따라, 에너지원으로서의 이차 전지에 대한 관심과 수요가 급격히 증가하고 있다. 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 니켈수소 전지 등이 많이 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.As technology development and demand for various mobile devices, electric vehicles, energy storage systems (ESS), etc. increase significantly, interest in and demand for secondary batteries as an energy source are rapidly increasing. Conventionally, nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries were widely used as secondary batteries, but recently, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, allowing for free charging and discharging, a very low self-discharge rate, and high energy density. Batteries are widely used.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively. A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which positive and negative electrode plates coated with the positive and negative electrode active materials are disposed with a separator in between, and an exterior material, that is, a battery case, that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte.
일반적으로 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다.In general, secondary batteries can be classified into can-type batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
최근에는 전기 자동차나 ESS와 같은 중대형 장치에 구동용이나 에너지 저장용으로 배터리 팩이 널리 사용되고 있다. 종래 배터리 팩은 팩 케이스 내부에 하나 이상의 배터리 모듈과 배터리 팩의 충방전을 제어하는 제어 유닛, 이를테면 BMS(Battery Management System)를 포함한다. 여기서, 배터리 모듈은 모듈 케이스의 내부에 복수의 배터리 셀을 포함하는 형태로 구성된다. 즉, 종래 배터리 팩의 경우, 복수의 배터리 셀(이차 전지)이 모듈 케이스 내부에 수납되어 각각의 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈이 하나 이상 팩 케이스 내부에 수납되어 배터리 팩을 구성한다.Recently, battery packs have been widely used for driving or energy storage in medium to large-sized devices such as electric vehicles and ESS. A conventional battery pack includes one or more battery modules inside the pack case and a control unit that controls charging and discharging of the battery pack, such as a BMS (Battery Management System). Here, the battery module is configured to include a plurality of battery cells inside a module case. That is, in the case of a conventional battery pack, a plurality of battery cells (secondary batteries) are stored inside a module case to form each battery module, and one or more of these battery modules are stored inside the pack case to form a battery pack.
특히, 파우치형 전지의 경우, 무게가 가볍고, 적층 시 데드 스페이스(dead space)가 적다는 등의 여러 측면에서 장점을 갖고 있지만, 외부의 충격에 취약하고, 조립성이 다소 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 복수의 셀을 먼저 모듈화시킨 후, 팩 케이스의 내부에 수납되는 형태로 배터리 팩이 제조되는 것이 일반적이다.In particular, pouch-type batteries have advantages in many aspects, such as being light in weight and requiring less dead space when stacked, but they are vulnerable to external shocks and have somewhat poor assembly properties. Therefore, it is common for battery packs to be manufactured by first modularizing a plurality of cells and then storing them inside a pack case.
하지만, 종래 배터리 팩의 경우, 모듈화 등으로 인해 에너지 밀도와 조립성, 냉각성 등의 측면에서 불리할 수 있다. 구체적으로, 복수의 배터리 셀을 모듈 케이스 내부에 수납하여 모듈화시키는 과정에서, 모듈 케이스 또는 적층용 프레임(frame) 등 여러 구성요소로 인해 배터리 팩의 부피가 불필요하게 증가하거나 배터리 셀이 차지하는 공간이 줄어들 수 있다. 복수의 배터리 셀을 모듈화시켜 배터리 모듈을 먼저 구성한 후, 배터리 모듈을 팩 케이스에 수납하는 과정을 거치게 되므로, 배터리 팩의 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다. 팩 케이스 내부에 모듈 케이스가 수납되고, 모듈 케이스 내부에 배터리 셀이 수납되므로, 모듈 케이스 내부에 수납된 배터리 셀의 열을 모듈 케이스를 거쳐 팩 케이스 외부로 배출시키는 경우, 냉각 효율이 떨어지고, 냉각 구조도 복잡해질 수 있다. However, in the case of conventional battery packs, they may be disadvantageous in terms of energy density, assembly, cooling, etc. due to modularization. Specifically, in the process of modularizing multiple battery cells by storing them inside a module case, the volume of the battery pack is unnecessarily increased or the space occupied by the battery cells is reduced due to various components such as the module case or stacking frame. You can. Since a battery module is first constructed by modularizing a plurality of battery cells and then the battery module is stored in a pack case, the manufacturing process of the battery pack becomes complicated. Since the module case is stored inside the pack case and the battery cells are stored inside the module case, if the heat from the battery cells stored inside the module case is discharged to the outside of the pack case through the module case, cooling efficiency is reduced and the cooling structure It can also get complicated.
최근 전기 자동차 등에 적용되는 배터리 팩의 수요가 증가하고 있다. 이러한 배터리 팩은 복수의 셀을 구비하고 있어 안전성이 더욱 엄격하게 관리되어야 한다. 어느 하나의 배터리 모듈 내에서 일부 셀에 열폭주(thermal runaway)나, 발화, 폭발 등이 발생할 경우, 생성된 고열의 가스, 화염, 또는 고온의 내부 물질이 분사되어 인접한 다른 배터리 모듈로 전파(propagation)됨에 따라 2차 열폭주, 2차 화재나 폭발 등이 일어나는 경우가 있어, 복수의 배터리 모듈 내의 셀이 연쇄적으로 열폭주, 발화, 또는 폭발이 유발될 우려가 있다. 따라서, 열폭주와 같은 열적 이벤트(thermal event) 발생시 배터리 모듈간 화염 전이를 억제하거나 지연시킬 수 있는 수단이 매우 필요한 실정이다. 그런데 종래 배터리 팩이나 배터리 모듈의 경우, 열적 이벤트에 취약할 수 있다. 특히, 배터리 모듈이나 배터리 팩 내부에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 열폭주가 일어나게 되어 화염이 발생되고 심한 경우 폭발이 발생할 수도 있다.Recently, demand for battery packs used in electric vehicles has been increasing. Since these battery packs have multiple cells, safety must be managed more strictly. If thermal runaway, ignition, or explosion occurs in some cells within one battery module, the generated high-temperature gas, flame, or high-temperature internal materials are sprayed and propagated to other adjacent battery modules. ), secondary thermal runaway, secondary fire or explosion may occur, and there is a risk that cells in a plurality of battery modules may sequentially undergo thermal runaway, ignition, or explosion. Therefore, there is a great need for a means to suppress or delay flame transfer between battery modules when a thermal event such as thermal runaway occurs. However, conventional battery packs or battery modules may be vulnerable to thermal events. In particular, if a thermal event occurs inside a battery module or battery pack, thermal runaway may occur, resulting in flames and, in severe cases, explosion.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 에너지 밀도, 조립성 및/또는 냉각성 등이 우수한 배터리 팩, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and the technical problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack, a battery module, and a vehicle including the same with excellent energy density, assemblyability, and/or cooling properties. It is done.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 열적 이벤트 발생 시 우수한 안전성을 확보할 수 있는 배터리 팩, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack, a battery module, and a vehicle including the same that can ensure excellent safety when a thermal event occurs.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 전극 조립체가 수납된 수납부 및 상기 수납부의 주위에 에지부를 구비하는 복수의 파우치형 배터리 셀; 내부 공간에 상기 파우치형 배터리 셀의 에지부를 하방으로 두어 상기 파우치형 배터리 셀이 세워진 상태로 수납하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 내부 공간에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부는 감싸고 상기 파우치형 배터리 셀의 하부측 에지부는 노출시키는 셀 커버를 포함하고, 상기 셀 커버는 감싸진 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부와의 사이에 이격 공간을 가지며, 상기 파우치형 배터리 셀로부터 배출되는 가스가 상기 이격 공간 내에서 상기 상부측 에지부를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 움직임이 제한되도록 하는 포켓(pocket) 구조가 상기 셀 커버에 구비된 것을 특징으로 한다.A battery pack according to one aspect of the present invention includes a plurality of pouch-type battery cells having an accommodating portion in which an electrode assembly is stored and an edge portion around the accommodating portion; a pack case that stores the pouch-type battery cell in an upright position by placing an edge portion of the pouch-type battery cell downward in an internal space; and at least partially surrounding at least some of the pouch-type battery cells among the plurality of pouch-type battery cells in the internal space of the pack case, so that the upper edge portion of the pouch-type battery cell is wrapped and the lower edge portion of the pouch-type battery cell is exposed. Comprising a cell cover, the cell cover has a separation space between the upper edge portion of the wrapped pouch-type battery cell, and the gas discharged from the pouch-type battery cell is directed to the upper edge portion within the separation space. The cell cover is characterized in that the cell cover is provided with a pocket structure that limits movement in the horizontal direction and upward.
예를 들어, 상기 포켓 구조는 상기 이격 공간을 서로 연통된 2개 이상의 공간으로 분할하되 분할된 공간 사이의 상기 가스의 이동을 제한하는 것일 수 있다.For example, the pocket structure may divide the space into two or more spaces that are in communication with each other, but limit the movement of the gas between the divided spaces.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 셀 커버는 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부의 상부를 감싸도록 구성된 상측커버부; 및 상기 상측커버부의 일단으로부터 하방으로 연장되고 상기 감싸진 파우치형 배터리 셀의 일측 수납부의 외측을 감싸는 측면커버부를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the cell cover includes an upper cover portion configured to surround an upper portion of an upper edge portion of the pouch-type battery cell; And it may include a side cover part extending downward from one end of the upper cover part and surrounding the outside of one side storage part of the wrapped pouch-type battery cell.
이때, 상기 셀 커버는 상기 상측커버부가 다층으로 형성될 수 있다.At this time, the cell cover may be formed of multiple layers in the upper cover portion.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 셀 커버는 상단부가 서로를 향하여 절곡된 2개의 단위 커버를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the cell cover may include two unit covers with upper ends bent toward each other.
상기 2개의 단위 커버는 절곡된 단부가 적어도 부분적으로 이격된 상태에서 서로 상하 방향으로 포개질 수 있다. The two unit covers may be stacked on top of each other in a vertical direction with the bent ends at least partially spaced apart.
상기 2개의 단위 커버는 감싸진 파우치형 배터리 셀의 좌측 표면과 일측 모서리를 감싸도록 구성된 제1 커버, 및 감싸진 파우치형 배터리 셀의 우측 표면과 타측 모서리를 감싸도록 구성된 제2 커버일 수 있다.The two unit covers may be a first cover configured to cover the left surface and one edge of the wrapped pouch-type battery cell, and a second cover configured to cover the right surface and the other edge of the wrapped pouch-type battery cell.
여기서, 상기 제1 커버는 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부의 상부를 감싸도록 구성된 제1 상측커버부, 및 상기 제1 상측커버부의 일단으로부터 하방으로 연장되고 상기 감싸진 파우치형 배터리 셀의 일측 수납부의 외측을 감싸는 제1 측면커버부를 포함하고, 상기 제2 커버는 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부의 상부를 감싸도록 구성된 제2 상측커버부, 및 상기 제2 상측커버부의 일단으로부터 하방으로 연장되고 상기 감싸진 파우치형 배터리 셀의 타측 수납부의 외측을 감싸는 제2 측면커버부를 포함하며, 상기 제1 상측커버부로부터 상기 제2 상측커버부가 상방으로 이격되어 있는 것일 수 있다.Here, the first cover includes a first upper cover portion configured to surround an upper portion of an upper edge portion of the pouch-type battery cell, and extends downward from one end of the first upper cover portion and covers one side of the wrapped pouch-type battery cell. It includes a first side cover portion surrounding the outside of the storage unit, wherein the second cover includes a second upper cover portion configured to surround an upper portion of an upper edge portion of the pouch-type battery cell, and a downward direction from one end of the second upper cover portion. and a second side cover portion extending to and surrounding the outside of the other side storage portion of the wrapped pouch-type battery cell, and the second upper cover portion may be spaced upward from the first upper cover portion.
바람직하게, 상기 제2 상측커버부가 상기 제1 상측커버부를 덮고 상기 제1 측면커버부까지 연장되어 있을 수 있다.Preferably, the second upper cover part covers the first upper cover part and may extend to the first side cover part.
나아가, 상기 제1 상측커버부와 상기 제2 상측커버부는 상기 파우치형 배터리 셀을 커버하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 면 방향과 상이한 면 방향을 가지는 제2 부분을 가질 수 있다.Furthermore, the first upper cover part and the second upper cover part may have a first part covering the pouch-type battery cell and a second part having a surface direction different from that of the first part.
여기서, 상기 제1 부분은 하방으로 경사져 있는 것일 수 있다.Here, the first part may be inclined downward.
그리고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 단부에 연결되어 있으며 하방으로 절곡되어 차단부를 형성하는 것일 수 있다.Additionally, the second part may be connected to an end of the first part and may be bent downward to form a blocking portion.
하나의 예에 따르면, 상기 제2 상측커버부의 상기 차단부가 상기 제1 측면커버부를 덮는다.According to one example, the blocking portion of the second upper cover portion covers the first side cover portion.
바람직하게, 상기 2개의 단위 커버 각각은 하나의 플레이트가 절곡된 형태로 구성된다.Preferably, each of the two unit covers is configured as a bent plate.
또한, 상기 셀 커버는 상기 가스를 하방으로 유도할 수 있다.Additionally, the cell cover can guide the gas downward.
상기 제1 측면커버부와 상기 파우치형 배터리 셀의 사이, 상기 제2 측면커버부와 상기 파우치형 배터리 셀의 사이가 접착되어 있을 수 있다. Between the first side cover part and the pouch-type battery cell, and between the second side cover part and the pouch-type battery cell may be adhered.
하나의 예에서, 상기 제1 측면커버부에 비하여 상기 제2 측면커버부의 상하 방향 길이가 더 길 수 있다.In one example, the vertical length of the second side cover part may be longer than that of the first side cover part.
상기 팩 케이스는 바닥부에 상기 가스를 배출시키기 위한 배출홀을 포함하며 상기 배출홀은 상기 이격 공간과 연통되어 있을 수 있다. The pack case includes a discharge hole at the bottom for discharging the gas, and the discharge hole may be in communication with the space.
상기 셀 커버는 내측면에 절연 코팅층을 포함할 수 있다. The cell cover may include an insulating coating layer on the inner side.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 팩 케이스의 내부 공간에 수납되고 상기 파우치형 배터리 셀의 충방전을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함할 수도 있다. In addition, the battery pack according to the present invention may further include a control module stored in the internal space of the pack case and configured to control charging and discharging of the pouch-type battery cells.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈은 팩 케이스의 내부 공간에 하나 이상 수납되는 배터리 모듈로서, 전극 조립체가 수납된 수납부 및 상기 수납부의 주위에 에지부를 구비하는 복수의 파우치형 배터리 셀; 내부 공간에 상기 파우치형 배터리 셀의 에지부를 하방으로 두어 상기 파우치형 배터리 셀이 세워진 상태로 수납하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스의 내부 공간에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부는 감싸고 상기 파우치형 배터리 셀의 하부측 에지부는 노출시키는 셀 커버를 포함하고, 상기 셀 커버는 감싸진 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부와의 사이에 이격 공간을 가지며, 상기 파우치형 배터리 셀로부터 배출되는 가스가 상기 이격 공간 내에서 상기 상부측 에지부를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 움직임이 제한되도록 하는 포켓 구조가 상기 셀 커버에 구비된 것을 특징으로 한다. A battery module according to another aspect of the present invention is one or more battery modules stored in the internal space of a pack case, comprising: a storage portion in which an electrode assembly is stored and a plurality of pouch-type battery cells having an edge portion around the storage portion; a module case that stores the pouch-type battery cell in an upright position by placing an edge portion of the pouch-type battery cell downward in an internal space; and at least partially surrounding at least some of the pouch-type battery cells among the plurality of pouch-type battery cells in the internal space of the module case, so that the upper edge portion of the pouch-type battery cell is wrapped and the lower edge portion of the pouch-type battery cell is exposed. Comprising a cell cover, the cell cover has a separation space between the upper edge portion of the wrapped pouch-type battery cell, and the gas discharged from the pouch-type battery cell is directed to the upper edge portion within the separation space. The cell cover is characterized in that the cell cover is provided with a pocket structure that limits movement in the horizontal direction and upward.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.Additionally, a vehicle according to another aspect of the present invention may include a battery pack according to the present invention.
본 발명의 일 측면에 의하면, CTP(Cell To Pack) 컨셉의 배터리 팩이 제공되며, 이러한 배터리 팩에서는 모듈 케이스 등이 제거되어, 냉각 성능과 에너지 밀도 등이 향상될 수 있다. According to one aspect of the present invention, a battery pack with a CTP (Cell To Pack) concept is provided, and in this battery pack, the module case, etc. can be removed, and cooling performance and energy density can be improved.
본 발명의 일 측면에 의하면, 플라스틱 카트리지와 같은 적층용 프레임이나 별도의 모듈 케이스 등의 구성이 없이도, 복수의 파우치형 배터리 셀을 팩 케이스 내부에 안정적으로 수납할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a plurality of pouch-type battery cells can be stably stored inside a pack case without the need for a stacking frame such as a plastic cartridge or a separate module case.
특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 복수의 파우치형 배터리 셀을 상하 방향으로 세워진 상태에서 수평 방향으로 나란하게 적층시키는 구성이 용이하게 구현될 수 있다.In particular, according to one embodiment of the present invention, a configuration in which a plurality of pouch-type battery cells are stacked side by side in the horizontal direction while standing vertically can be easily implemented.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩의 에너지 밀도가 향상될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 셀을 모듈화하지 않고 팩 케이스에 직접 수납하므로, 배터리 모듈의 모듈 케이스 등이 불필요한 배터리 팩을 제조할 수 있다. 따라서, 이러한 모듈 케이스가 차지하는 공간을 줄여, 팩 케이스 내부에 더욱 더 많은 배터리 셀이 배치될 수 있다. 그러므로 배터리 팩의 에너지 밀도가 더욱 향상되는 효과가 있다. 파우치형 배터리 셀을 배터리 팩의 팩 케이스에 직접 조립함으로써 배터리 팩의 공간 활용률을 극대화하고 에너지 용량을 현저히 향상시킬 수 있다. According to one aspect of the present invention, the energy density of a battery pack can be improved. Moreover, according to one embodiment of the present invention, since the battery cells are directly stored in the pack case without being modularized, it is possible to manufacture a battery pack that does not require a module case for the battery module. Accordingly, by reducing the space occupied by the module case, more battery cells can be placed inside the pack case. Therefore, the energy density of the battery pack is further improved. By assembling the pouch-type battery cells directly into the pack case of the battery pack, space utilization of the battery pack can be maximized and energy capacity can be significantly improved.
더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 연성 재질 케이스를 갖는 파우치형 배터리 셀을 쉽게 견고한 형태로 만들어, 팩 케이스나 모듈 케이스 내부에서 직접 적층되는 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 배터리 팩이나 배터리 모듈의 조립성과 기계적 안정성 등이 향상될 수 있다.Moreover, according to one aspect of the present invention, a pouch-type battery cell having a case made of a flexible material can be easily made into a sturdy form, so that a configuration in which the battery cells are directly stacked inside a pack case or module case can be more easily implemented. Accordingly, assembly and mechanical stability of the battery pack or battery module can be improved.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩이나 배터리 모듈의 냉각 효율이 보다 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시 구성의 경우, 각 파우치형 배터리 셀의 일부가 팩 케이스나 모듈 케이스에 직접 노출되므로, 각 파우치형 배터리 셀의 열이 팩 케이스나 모듈 케이스를 통해 외부로 효과적으로 배출될 수 있다. Additionally, according to one aspect of the present invention, the cooling efficiency of the battery pack or battery module can be further improved. In particular, in the case of one embodiment of the present invention, a portion of each pouch-type battery cell is directly exposed to the pack case or module case, so heat from each pouch-type battery cell can be effectively discharged to the outside through the pack case or module case. there is.
더욱이 본 발명의 일 측면에 의하면, 특정 배터리 셀에서 열폭주 발생 시, 열적 이벤트에 효과적으로 대응할 수 있다. 특히, 본 발명의 경우, 화염이 발생되는 3요소(연료, 산소, 발화원) 중, 발화원에 해당하는 열의 축적이나 배출을 차단 내지 적절하게 제어하도록 할 수 있다. 나아가, 본 발명의 경우, 열 축적 차단 및 화염 배출을 방지하기 위하여, 벤팅 가스의 배출 제어와 디렉셔널 벤팅(directional venting), 그리고 스파크(spark) 차단 등을 구현할 수 있다. Furthermore, according to one aspect of the present invention, when thermal runaway occurs in a specific battery cell, it is possible to effectively respond to the thermal event. In particular, in the case of the present invention, among the three elements (fuel, oxygen, and ignition source) that generate a flame, the accumulation or discharge of heat corresponding to the ignition source can be blocked or appropriately controlled. Furthermore, in the case of the present invention, in order to block heat accumulation and prevent flame emission, venting gas emission control, directional venting, and spark blocking can be implemented.
특히 본 발명에 따르면, 셀 커버에 포켓 구조가 구비됨에 따라 파우치형 배터리 셀로부터 배출되는 가스의 일부 방향으로의 움직임이 제한되고 가스 안에 포함되어 있을 수 있는 고온의 입자 등이 가두어지는 효과가 있다. 가스가 분출되면서 파우치형 배터리 셀 내부의 활물질 입자 등이 고온으로 가열된 상태에서 외부로 배출될 수 있는데, 이러한 고온의 입자 등이 스파크와 같은 형태로 나타날 수 있다. 본 발명에 따르면, 셀 커버의 포켓 구조가 이러한 입자를 포집할 수 있어 스파크 차단 효과가 뛰어나다. In particular, according to the present invention, as the cell cover is provided with a pocket structure, the movement of the gas discharged from the pouch-type battery cell in some directions is restricted and high-temperature particles that may be contained in the gas are trapped. As gas is ejected, active material particles inside the pouch-type battery cell may be heated to a high temperature and discharged to the outside. These high-temperature particles may appear in the form of sparks. According to the present invention, the pocket structure of the cell cover can collect such particles, resulting in an excellent spark blocking effect.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 커버에 의해 스파크와 같은 점화원의 외부 배출이 방지되거나 억제됨으로써, 셀 커버 외부 공간, 이를테면 팩 케이스 내부 공간이나 외부 공간에서 발화가 발생하는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 열적 이벤트 발생 시에도, 내부 단락이나 구조적 붕괴를 방지할 수 있다.According to this embodiment of the present invention, external discharge of ignition sources such as sparks is prevented or suppressed by the cell cover, thereby preventing ignition from occurring in the space outside the cell cover, such as the inside space or outside space of the pack case. Therefore, according to one aspect of the present invention, even when a thermal event occurs, internal short circuit or structural collapse can be prevented.
이처럼 본 발명에 따르면, 열폭주, 화재, 폭발 등에 대한 안전성, 즉 열적 안전성을 높인 배터리 팩과 배터리 모듈이 제공된다. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 그리고 복수의 배터리 모듈이나 복수의 배터리 셀을 직접 포함하는 배터리 팩에서 일부 배터리 셀이나 배터리 모듈의 발열시 주변 배터리 셀이나 배터리 모듈로 전파되는 것을 안정적으로 차단시킬 수 있다. As such, according to the present invention, a battery pack and a battery module with improved safety against thermal runaway, fire, explosion, etc., that is, thermal safety, are provided. In a battery module containing a plurality of battery cells, and a battery pack directly containing a plurality of battery modules or a plurality of battery cells, when some battery cells or battery modules generate heat, it is possible to reliably block the heat from spreading to surrounding battery cells or battery modules. You can.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩의 안전성이 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 각 배터리 셀로부터 배출된 가스 등이 외부로 원활하게 배출될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 셀로부터 배출된 가스나 화염 등의 배출 방향을 제어할 수 있다. 따라서, 인접한 배터리 셀 간 열폭주 전파가 효과적으로 방지될 수 있다. Additionally, according to one aspect of the present invention, the safety of the battery pack can be improved. In particular, according to one embodiment of the present invention, gas discharged from each battery cell can be smoothly discharged to the outside. Furthermore, according to an embodiment of the present invention, the discharge direction of gas or flame discharged from a battery cell can be controlled. Accordingly, thermal runaway propagation between adjacent battery cells can be effectively prevented.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 분리하여 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 Y-Z 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 단면 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 단면 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 단면 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a schematic perspective view showing some components of a battery pack separated according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a pouch-type battery cell and a cell cover stored inside a battery pack according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view schematically showing the combined configuration of a pouch-type battery cell stored inside a battery pack and a cell cover according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a YZ cross-sectional view of Figure 3.
Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing the combined configuration of a pouch-type battery cell and a cell cover stored inside a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing the combined configuration of a pouch-type battery cell and a cell cover stored inside a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram schematically showing a partial cross-sectional configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram schematically showing a partial cross-sectional configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram schematically showing a partial cross-sectional configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram schematically showing the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram schematically showing the configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is. 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 the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various alternatives may be used to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each component or specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. If it is determined that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such descriptions will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 분리하여 나타낸 개략적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 Y-Z 단면도이다. 1 is a schematic perspective view showing some components of a battery pack separated according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a pouch-type battery cell and a cell cover stored inside a battery pack according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a perspective view schematically showing the combined configuration of a pouch-type battery cell stored inside a battery pack and a cell cover according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is a Y-Z cross-sectional view of Figure 3.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 복수의 파우치형 배터리 셀(100), 팩 케이스(300) 및 셀 커버(200)를 포함한다.1 to 4, a
파우치형 배터리 셀(100)은 전극 조립체, 전해액 및 파우치 외장재를 포함할 수 있다. 이러한 파우치형 배터리 셀(100)은 배터리 팩(10)에 복수 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 적어도 일 방향으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시된 바를 참조하면, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 수평 방향, 이를테면 좌우 방향(도면의 Y축 방향)으로 적층 배치될 수 있다. 또한, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전후 방향(도면의 X축 방향)으로 배치될 수도 있다. 더욱이, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 수평 방향으로 배치되되, 좌우 방향 및 수평 방향으로 복수의 열을 이루는 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바를 참조하면, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 좌우 방향으로 배치된 셀 열이 전후 방향으로 2개 구비된 형태로 적층될 수 있다. The pouch-
각각의 파우치형 배터리 셀(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 'R'로 표시된 수납부 및 'E1'~'E4'로 표시된 에지부를 구비할 수 있다. 여기서, 수납부(R)는 양극판과 음극판이 세퍼레이터가 개재된 상태로 상호 적층된 형태로 구성된 전극 조립체가 수납된 부분일 수 있다. 또한, 이러한 수납부(R)에는 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 에지부(E1~E4)는 이러한 수납부(R)의 주위를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. As shown in FIG. 2, each pouch-
특히, 에지부(E1~E4)는 파우치형 배터리 셀(100)의 케이스인 파우치 외장재가 실링된 실링부일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시 구성에서, 에지부(E1~E4)는 4개 구비되어, 수납부(R)를 기준으로, 각각 상부측 모서리, 하부측 모서리, 전방측 모서리 및 후방측 모서리에 위치한다고 할 수 있다. 이때, 4개의 에지부(E1~E4)는 모두 실링부일 수 있다. 또는 4개의 에지부(E1~E4) 중 일부는 실링부가 아닌 접혀진 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 2의 실시 구성에서, 상부측 에지부(E1), 전방측 에지부(E3) 및 후방측 에지부(E4)는 모두 실링부이나, 하부측 에지부(E2)는 파우치 외장재가 접혀진 부분일 수 있다. 예를 들어, 상부측 에지부(E1)는 파우치형 배터리 셀(100)의 실링부로서 두 번 접혀진, 이른바 DSF(Double Side Folding)된 부분일 수 있고, 하부측 에지부(E2)는 파우치형 배터리 셀(100)의 미실링부일 수 있다. In particular, the edge portions E1 to E4 may be sealing portions in which the pouch exterior material, which is the case of the pouch-
팩 케이스(300)는 내부에 빈 공간이 형성되어, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 수납할 수 있다. 예를 들어, 팩 케이스(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)를 구비할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 하부 케이스(320)는 상단이 개방된 박스 형태로 구성되어 내부 공간에 복수의 배터리 셀을 수납할 수 있다. 그리고, 상부 케이스(310)는 하부 케이스(320)의 상단 개방부를 커버하는 덮개 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상부 케이스(310)는 하단이 개방된 박스 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 이러한 팩 케이스(300)의 내부 공간에는 복수의 파우치형 배터리 셀(100)과 함께 셀 커버(200)도 수납될 수 있다. 팩 케이스(300)는 플라스틱 또는 금속 재질을 구비할 수 있다. 그 밖에도, 팩 케이스(300)는 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 팩의 외장재 재질을 채용할 수 있다.The
특히 팩 케이스(300)는 내부 공간에 파우치형 배터리 셀(100)의 에지부(E1~E4)를 하방으로 두어 파우치형 배터리 셀(100)이 세워진 상태로 수납하도록 한다. 실시예에서는 파우치형 배터리 셀(100)의 하부측 에지부(E2)가 하방으로 두어지는 예를 들고 있다. In particular, the
셀 커버(200)는 팩 케이스(300)의 내부 공간에서, 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸도록 구성될 수 있다. 즉, 셀 커버(200)는 배터리 팩(10)에 포함된 복수의 파우치형 배터리 셀(100) 중, 적어도 일부 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸도록 구성될 수 있다. 더욱이, 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련될 수 있다. The
셀 커버(200)는 하나 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸도록 구성될 수 있다. 일례로, 도 1 내지 도 4의 실시 구성에서는 하나의 셀 커버(200)가 2개의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 도시되어 있다. 셀 커버(200)는 둘 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 함께 감싸도록 구성될 수도 있다. The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 5에서는 하나의 셀 커버(200)가 1개의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 도시되어 있다. 이와 같이 하나의 셀 커버(200)는 하나의 파우치형 배터리 셀(100)만을 감싸도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 복수의 파우치형 배터리 셀(100) 중 각각의 파우치형 배터리 셀(100)마다 셀 커버(200)가 개별적으로 결합된다고 할 수 있다. Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing the combined configuration of a pouch-type battery cell and a cell cover stored inside a battery pack according to another embodiment of the present invention. In Figure 5, one
4개의 에지부(E1~E4)가 모두 실링된 배터리 셀에 대해서는 4면 실링 셀, 3개의 에지부(E1, E3, E4)가 실링된 배터리 셀에 대해서는 3면 실링 셀이라 지칭할 수 있다. 이와 같은 구성에서, 셀 커버(200)는 4면 실링 셀이나 3면 실링 셀일 수 있는 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(R) 양측과 에지부(E1~E4)의 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 셀 커버(200)가 하나의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성된 경우, 셀 커버(200)는 동일한 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(R) 양측 표면(이를테면, 동일 수납부(R)의 좌측 표면과 우측 표면), 및 해당 배터리 셀(100)의 에지부 일부를 외측에서 감싸도록 구성될 수 있다. 다른 예로, 하나의 셀 커버(200)가 복수의 파우치형 배터리 셀(100), 이를테면 좌우 방향으로 배치된 복수의 배터리 셀을 감싸는 형태로 구성된 경우, 최외측 배터리 셀의 수납부의 외측 표면과, 전체 배터리 셀의 일측 에지부들을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 셀 커버(200)가 좌우 방향으로 적층된 2개의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 셀 커버(200)는 좌측 배터리 셀의 좌측 표면, 2개의 배터리 셀의 일측 에지부들, 그리고 우측 배터리 셀의 우측 표면을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. A battery cell in which all four edge portions (E1 to E4) are sealed may be referred to as a four-side sealing cell, and a battery cell in which three edge portions (E1, E3, and E4) are sealed may be referred to as a three-side sealing cell. In this configuration, the
셀 커버(200)는 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 세워진 상태로 지지하도록 구성될 수 있다. 각각의 파우치형 배터리 셀(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 수납부(R)가 위치하는 2개의 넓은 표면을 가지며, 넓은 표면의 모서리 부분인 에지부(E1~E4)는 파우치 외장재의 실링부나 접혀진 부분이 존재하며 좁은 표면을 가질 수 있다. 따라서, 파우치형 배터리 셀(100)은 일반적으로 좁은 표면을 아래로 하여 상하 방향으로 세워진 형태로 적층시키는 것이 어렵다. 하지만, 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 셀 커버(200)는 하나 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸면서, 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 세워진 상태, 즉 기립 상태를 지지하도록 구성될 수 있다. The
특히, 셀 커버(200)는 복수의 파우치형 배터리 셀(100)이 상하 방향으로 세워진 상태에서 수평 방향으로 적층될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 실시 구성과 같이, 복수의 셀 커버(200)는 수평 방향으로 상호 적층되고, 각각의 셀 커버(200)는 하나 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 셀 커버(200)에 의해, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)이 각각 세워진 상태에서 수평 방향으로 나란하게 적층된 구성이 안정적으로 유지될 수 있다.In particular, the
특히, 셀 커버(200)는 팩 케이스(300)의 내부 공간에서, 자립 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 셀 커버(200)는 팩 케이스(300)나 파우치형 배터리 셀(100) 등, 배터리 팩에 구비되는 다른 구성요소의 도움 없이도, 스스로 기립 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.In particular, the
셀 커버(200)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 일측이 외부로 노출되도록 파우치형 배터리 셀(100)을 부분적으로 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)을 전체적으로 완전히 감싸지 않고, 일부분만 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 일측이 팩 케이스(300)를 향하여 노출되도록 구성될 수 있다. 이러한 측면에서, 셀 커버(200)는 셀 슬리브(cell sleeve)와 같은 용어로 지칭될 수도 있다.The
예를 들어, 도 2 내지 도 4의 실시 구성을 참조하면, 셀 커버(200)는 2개의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성되되, 감싸진 파우치형 배터리 셀(100), 즉 내부 공간에 수용된 배터리 셀(100)의 하부측 에지부(E2)는 셀 커버(200)에 의해 감싸지지 않을 수 있다. 따라서, 배터리 셀(100)의 하부측 에지부(E2)는 팩 케이스(300)를 향해 노출되어, 팩 케이스(300)에 직접 대면할 수 있다. 특히, 도 1의 실시 구성을 참조하면, 배터리 셀(100)의 하부측 에지부(E2)는 하부 케이스(320)의 바닥면을 향해 노출될 수 있다. For example, referring to the implementation configuration of FIGS. 2 to 4, the
본 발명에서, 파우치형 배터리 셀(100)과 셀 커버(200)는 팩 케이스(300)에 직접적으로 안착될 수 있다. 더욱이, 파우치형 배터리 셀(100)과 셀 커버(200)는 그 하단이 팩 케이스(300)의 바닥부 상면에 안착될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)는 도 1의 실시예에서, 하부 케이스(320)의 바닥면에 직접 안착될 수 있다. 이때, 셀 커버(200)의 일부, 이를테면 도 2에서 'C1'으로 표시된 셀 커버(200)의 하단부가 하부 케이스(320)의 바닥면에 직접 접촉하여 안착될 수 있다. 그리고, 셀 커버(200)는 이와 같이 하단부가 안착된 경우, 안착 상태가 안정적으로 유지되도록 구성될 수 있다. 이때, 셀 커버(200)는 스틸(steel)과 같이 강성이 우수한 금속 재질, 특히 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 구성되는 경우, 자립 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 이 경우, 파우치형 배터리 셀(100)의 기립 상태가 보다 확실하게 지지될 수 있다. In the present invention, the pouch-
그리고, 셀 커버(200)는 내부에 수용된 배터리 셀(100)을 지지하도록 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는 내부에 수용된 배터리 셀(100)의 세워진 상태를 안정적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 셀 커버(200)는 이와 같이 배터리 셀을 감싸는 구조를 통해, 팩 케이스(300) 내부에서 복수의 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태를 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 수평 방향(도면의 Y축 방향)으로 적층될 수 있다. 이때, 셀 커버(200)는 이와 같이 수평 방향으로 적층된 복수의 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태가 안정적으로 유지되도록 구성될 수 있다.Additionally, the
본 발명의 이러한 측면에 의하면, 모듈 케이스 없이, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)이 팩 케이스(300) 내부에 직접 안착되어 수납될 수 있다. 특히, 파우치형 배터리 셀(100)의 경우, 외장재가 연성 재질로 제작되어 외부 충격에 취약하고 또한 경도가 낮다고 할 수 있다. 따라서, 모듈 케이스에 수납하지 않고 파우치형 배터리 셀(100) 자체만으로 팩 케이스(300) 내부에 수납하는 것이 용이하지 않다. 하지만, 본 발명의 경우, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 셀 커버(200)에 의해 적어도 일부분이 감싸진 상태로 셀 커버(200)와 결합되어, 팩 케이스(300) 내부에 직접 수납되며, 그 적층 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.According to this aspect of the present invention, a plurality of pouch-
더욱이, 본 발명의 경우, 파우치형 배터리 셀(100)을 이용한 CTP 타입의 배터리 팩이 보다 효율적으로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 경우, 별도의 모듈 케이스 내부에 파우치형 배터리 셀(100)을 수납하고 이러한 모듈 케이스를 팩 케이스(300) 내부에 수납시키는 것이 아니라, 파우치형 배터리 셀(100)을 직접 팩 케이스(300) 내부에 수납시키는 형태로 배터리 팩(10)이 마련될 수 있다. 이때, 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 일측이, 셀 커버(200) 외부로 노출되어, 팩 케이스(300)와 직접 대면하도록 배치될 수 있다.Moreover, in the case of the present invention, a CTP type battery pack using the pouch-
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 팩(10)에 모듈 케이스나 적층용 프레임, 배터리 셀(100)의 적층 상태를 유지하기 위한 볼트 등의 체결 부재 등이 추가로 구비될 필요가 없다. 따라서, 모듈 케이스나 적층용 프레임 등 다른 구성요소가 차지하는 공간이나 그로 인한 공차 확보를 위한 공간이 제거될 수 있다. 그러므로, 제거된 공간만큼 배터리 셀(100)이 더 공간을 차지할 수 있으므로, 배터리 팩(10)의 에너지 밀도가 보다 향상될 수 있다.Therefore, according to this aspect of the present invention, there is no need to additionally provide the
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 모듈 케이스나 적층용 프레임, 볼트 등이 구비되지 않으므로, 배터리 팩(10)의 부피나 무게가 감소되고, 제조 공정이 간소화될 수 있다. Additionally, according to this aspect of the present invention, since a module case, a stacking frame, bolts, etc. are not provided, the volume and weight of the
본 발명에 의하면, 배터리 팩(10)의 조립성이 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 모듈 케이스에 파우치형 배터리 셀(100)을 수납하여 배터리 모듈을 마련하는 공정, 이와 같이 마련된 배터리 모듈을 하나 이상 팩 케이스(300)에 수납하는 공정 등이 수행되지 않을 수 있다. 따라서, 제조 공정이 간소화되고, 제조 시간이 줄어들 수 있다. According to the present invention, the assembling of the
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)의 핸들링이 보다 용이해질 수 있다. 예를 들어, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 팩 케이스(300) 내부에 수납하는 경우, 지그 등에 의해 파우치형 배터리 셀(100)을 파지할 수 있다. 이때, 지그는 파우치형 배터리 셀(100)을 직접 파지하지 않고, 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸고 있는 셀 커버(200)를 파지할 수 있다. 따라서, 지그에 의한 파우치형 배터리 셀(100)의 손상이나 파손이 방지될 수 있다.Additionally, according to this aspect of the present invention, handling of the pouch-
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)에 셀 커버(200)가 결합되어, 모듈 케이스 없이도 파우치형 배터리 셀(100)을 효과적으로 보호할 수 있다. Additionally, according to this aspect of the present invention, the
또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(10)의 냉각 성능이 보다 효과적으로 확보될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 셀 커버(200)의 개방된 단부(개방단)를 통해 파우치형 배터리 셀(100)과 팩 케이스(300)가 직접 대면 접촉될 수 있다. 즉, 셀 커버(200)의 개방단(open end)에 인접하여(adjacent) 배치된 파우치형 배터리 셀(100)의 일 측면은 팩 케이스(300)와 직접 마주보거나 접촉할 수 있다. 따라서, 각각의 파우치형 배터리 셀(100)로부터 방출된 열이 팩 케이스(300)로 직접 전달되어, 냉각 성능이 향상될 수 있다. 또한, 이 경우, 파우치형 배터리 셀(100)과 팩 케이스(300) 사이에 별도의 냉각 구조가 구비되지 않아도 되므로, 효율적인 냉각 성능이 구현될 수 있다. 그리고, 이 경우, 파우치형 배터리 셀(100) 사이에 공기 등의 냉매가 유입되기 위한 공간이 마련되지 않을 수 있다. Additionally, according to this implementation configuration of the present invention, the cooling performance of the
또한, 이 경우, 셀 커버(200)의 적어도 일측이 개방됨으로써 배터리 팩(10)의 경량화에 유리할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)가 스틸과 같은 재질로 이루어진 경우, 셀 커버(200)의 하단부가 개방된 형태로 형성되면, 하부 플레이트만큼 셀 커버(200)의 무게를 줄일 수 있다. 더욱이, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(10)에는 많은 셀 커버(200)가 포함될 수 있으며, 모든 셀 커버(200)에 대하여 하부 플레이트가 존재하지 않고 개방된 형태로 형성되면, 배터리 팩(10)의 무게는 현저하게 감소할 수 있다. Additionally, in this case, at least one side of the
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 특정 방향의 길이가 길게 형성된 롱 셀(long cell)의 구성이 보다 용이하게 마련될 수 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, a long cell having a long length in a specific direction can be more easily prepared.
예를 들어, 종래 각형 셀의 경우, 특정 방향 길이를 길게 형성하게 되면 전극 조립체를 각형 케이스에 삽입하는 공정이 쉽지 않을 수 있다. 특히, 이러한 전극 조립체의 삽입 과정에서 전극 조립체가 손상되는 문제 등이 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시 구성에 따르면, 파우치형 배터리 셀(100)과 셀 커버(200)에 대하여 일 방향으로 길이를 길게 하는 것은 파우치 외장재의 성형이나 전극 조립체의 제조, 셀 커버(200)의 제조 단계에서 쉽게 구현 가능할 수 있다. 그리고, 이와 같이 일 방향으로 길게 제조된 형태의 롱 셀을 셀 커버(200)의 개방된 측면(이를 테면 하단부)을 통해 삽입시키는 공정은 쉽게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 롱 셀을 이용하여 배터리 팩(10)을 제조할 때에도, 우수한 조립성과 공정성, 생산성 등을 확보할 수 있다. For example, in the case of a conventional square cell, if the length in a specific direction is formed to be long, the process of inserting the electrode assembly into the square case may not be easy. In particular, problems such as damage to the electrode assembly may occur during the insertion process of the electrode assembly. However, according to one embodiment of the present invention, increasing the length of the pouch-
이와 같은 실시 구성에 의하면, 하나의 셀 커버(200)로서, 하나 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 지지 및 보호하는 구성이 용이하게 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 셀 커버(200)를 통해, 하나 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 핸들링하는 공정이 쉽고 안전하게 수행될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 하나의 셀 커버(200)가, 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)에 대하여 2개의 수납부(R) 표면에 대면될 수 있다. 따라서, 수납부(R)와 셀 커버(200) 사이에서 냉각 성능이 더욱 향상될 수 있다. 특히, 이 경우, 수납부(R)의 넓은 표면을 통해 면 냉각이 구현되어, 냉각 효율이 좋아질 수 있다.According to this implementation configuration, a configuration that supports and protects one or more pouch-
특히, 셀 커버(200)는 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 여러 에지부 중, 전극 리드가 구비되지 않은 에지부를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 실시 구성을 참조하면, 파우치형 배터리 셀(100)은 2개의 전극 리드(110), 즉 양극 리드와 음극 리드를 구비할 수 있다. 이때, 2개의 전극 리드는 전방측 에지부(E3)와 후방측 에지부(E4)에 각각 위치할 수 있다. 이때, 셀 커버(200)는 이러한 전방측 에지부(E3)와 후방측 에지부(E4)를 제외한 나머지 2개의 에지부(E1, E2) 중 하나를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)는 감싸고 하부측 에지부(E2)는 노출시킬 수 있다. In particular, the
더욱이, 셀 커버(200)는 내부에 수용되어 감싸진 하나 이상의 파우치형 배터리 셀(100)에 대하여, 수납부(R)의 양 측면과 상부측 에지부(E1)를 덮는 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바를 참조하면, 셀 커버(200)는 하나의 파우치형 배터리 셀(100)에 대하여, 수납부(R)의 좌측 표면과 우측 표면, 그리고 상부측 에지부(E1)를 모두 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다. 다른 예로, 도 2 내지 도 4에서와 같이 셀 커버(200)가 좌우 방향으로 적층된 2개의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성된 경우, 셀 커버(200)는 좌측 배터리 셀의 수납부의 좌측 표면, 2개의 배터리 셀의 상부측 에지부(E1)들, 그리고 우측 배터리 셀의 수납부의 우측 표면을 감싸는 형태로 구성될 수 있다.Furthermore, the
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 하나의 셀 커버(200)로서, 하나 또는 그 이상의 배터리 셀을 지지하고 보호하는 구성이 용이하게 구현될 수 있다. 특히, 상기 실시예에 의하면, 하부측 에지부(E2)는 셀 커버(200)의 개방단에 인접하게 위치하여, 셀 커버(200)에 의해 감싸지지 않고 팩 케이스(300)를 마주보고, 팩 케이스(300)와 직접 대면 접촉될 수 있다. 따라서, 셀 커버(200)에 의해 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 열이 하부의 팩 케이스(300) 측으로 신속하고 원활하게 배출될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(10)의 냉각 성능이 보다 효과적으로 확보될 수 있다.According to this implementation configuration of the present invention, a configuration that supports and protects one or more battery cells can be easily implemented as a
특히, 이와 같은 구성은 팩 케이스(300)의 하부에서 냉각이 주로 이루어지는 경우, 보다 효과적으로 실시될 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차에 장착되는 배터리 팩의 경우, 차체의 하부에 장착되므로, 팩 케이스(300)의 하부에서 주로 냉각이 이루어질 수 있다. 이때, 상기 실시예와 같이, 각 파우치형 배터리 셀(100)의 하부측 에지부(E2)가 팩 케이스(300)에 대면 접촉되는 경우, 각 배터리 셀(100)로부터 팩 케이스(300) 측으로 열이 신속하게 전달되어, 냉각 성능이 보다 향상될 수 있다.In particular, this configuration can be implemented more effectively when cooling is mainly performed at the bottom of the
파우치형 배터리 셀(100)에서 실링부로서 상부측 에지부(E1)는 미실링부인 하부측 에지부(E2)보다 상대적으로 고온의 가스나 화염의 배출에 더 취약할 수 있다. 그런데, 상기 실시예에 의하면, 실링부인 상부측 에지부(E1)는 셀 커버(200)에 의해 감싸지고 셀 커버(200)를 마주하도록 배치되므로 디렉셔널 벤팅에 보다 유리할 수 있다.In the pouch-
셀 커버(200)는 강성 확보를 위해, 다양한 재질로 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 이러한 금속 재질의 경우, 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태를 보다 안정적으로 유지하며, 외부 충격으로부터 파우치형 배터리 셀(100)을 보다 안전하게 보호할 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는 스틸 재질, 더욱이 SUS 재질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)는 전체적으로 SUS 재질로 이루어질 수 있다. SUS 재질의 셀 커버(200)는 대략 0.2 mm의 두께를 가질 수 있다. The
이와 같이, 셀 커버(200)가 스틸 재질로 이루어지는 경우, 기계적 강도 내지 강성이 우수하므로, 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태를 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이 경우, 외부의 충격, 이를테면 침상체 등으로부터 파우치형 배터리 셀(100)의 손상이나 파손을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 파우치형 배터리 셀의 핸들링이 보다 용이해질 수 있다.As such, when the
또한, 상기 실시예와 같이, 셀 커버(200)가 스틸 재질로 이루어지는 경우, 높은 용융점으로 인해, 배터리 셀(100)로부터 화염 발생 시, 전체적인 구조가 안정적으로 유지될 수 있다. 특히, 스틸 재질의 경우, 알루미늄 재질에 비해 녹는점이 높으므로, 배터리 셀(100)로부터 분출된 화염에도 용융되지 않고, 그 형태가 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(100) 간 화염 전파 방지 내지 지연 효과, 벤팅 제어 효과 등이 우수하게 확보될 수 있다.Additionally, as in the above embodiment, when the
셀 커버(200)는 내측면에 절연 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 절연 코팅층은 실리콘 수지, 폴리 아미드(Polyamide) 및 고무 중 어느 하나의 절연성 소재를 코팅, 도포 또는 부착한 것일 수 있다. 이러한 본 실시예에 따른 셀 커버(200)의 절연 코팅층 구성에 의하면, 최소한의 코팅양으로 절연 코팅 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 절연 코팅층이 셀 커버(200)의 내측면에 적용되어 있어, 파우치형 배터리 셀(100)과 셀 커버(200) 간의 절연성이 강화될 수 있다.The
셀 커버(200)는 배터리 셀(100)의 외측 표면에 적어도 부분적으로 접착될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(R)에 내측 표면이 접착될 수 있다. 접착을 위한 부재는 열전도성일 수 있다. 이러한 접착을 통하여 셀 커버(200)는 배터리 셀(100)에 견고하게 결합되며 배터리 셀(100)에서 발생되는 열을 배터리 셀(100) 외부로 배출하는 데에 도움이 될 수 있다. The
셀 커버(200)는 배터리 팩(10)에 하나 또는 복수 포함될 수 있다. 복수의 셀 커버(200)를 포함하는 경우, 복수의 셀 커버(200) 사이는 서로 이격될 수 있다. 예를 들어 복수의 셀 커버(200) 사이는 X축 방향으로 이격될 수 있다. 이격된 공간을 통해 셀 커버(200) 사이의 직접적인 열 전달을 차단할 수 있다. 또한 이격된 공간을 통해 배터리 팩(10)을 구성하는 데에 필요한 별도 부재를 삽입할 수 있다. 또는 복수의 셀 커버(200) 사이의 적어도 일부에는 단열 패드나 화염 억제 패드 등이 개재될 수도 있다. 이러한 단열 패드나 화염 억제 패드는 어느 하나의 셀 커버(200) 안에서 발생할 수도 있는 열이나 화염이 다른 셀 커버(200) 쪽으로 전달되어 다른 배터리 셀(100)에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 화염 억제 패드는 염화 비닐 수지와 같은 내열성 수지, 실리콘이나 세라믹 등의 소재, 혹은 내열성 수지와 세라믹 혹은 유리 필러와의 복합체, 또는 절연 피복을 실시한 금속판 등으로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 난연 소재이면 충분하다. 적어도 배터리 셀(100)이 열폭주가 되는 온도(예를 들면 150℃~200℃)까지는 분해, 용해, 착화하지 않는 재료로 구성되면 바람직하다. 예를 들어, 셀 커버(200)의 두께가 0.2 mm 정도인 경우, 이러한 단열 패드나 화염 억제 패드는 그 두께가 2 mm 정도일 수 있다. 다시 말해, 복수의 셀 커버(200) 사이가 2 mm 정도로 서로 이격될 수도 있다. One or more cell covers 200 may be included in the
또한, 배터리 팩(10)에 다수의 셀 커버(200)가 적층되어 포함된 경우, 셀 커버(200) 사이에는 접착 부재가 개재될 수 있다. 예를 들어, 2개의 셀 커버(200)가 서로 대면하게 되는 부분에는 접착 부재가 개재되어, 이들 사이를 접착 고정시킬 수 있다. 이러한 접착 구성을 통해 여러 개의 셀 커버(200)간 연결 구성을 보다 견고히 할 수 있다. 여기서, 접착 부재는 절연성일 수 있다. 이러한 접착 부재는 금속 재질로 이루어질 수 있는 셀 커버(200)간의 절연을 달성할 수 있다.Additionally, when the
특히, 셀 커버(200)는 배터리 팩에 포함된 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 그룹핑하여 유닛화하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 하나의 셀 커버(200)는 하나의 셀 유닛을 구성한다고 할 수 있다. 그리고, 하나의 셀 유닛에는 하나 또는 복수의 파우치형 배터리 셀(100)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 2에는 'U1'으로 표시된 바와 같이, 하나의 셀 유닛이 도시되어 있고, 도 1에는 복수의 셀 유닛이 도시되어 있다고 할 수 있다. 이와 같이 배터리 팩(10)에는 복수의 셀 유닛이 포함될 수 있으며, 이 경우 셀 커버(200)는 배터리 팩에 복수 포함된다고 할 수 있다. 일례로, 셀 커버(200)가 하나의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성된 경우, 배터리 팩에는 파우치형 배터리 셀(100)의 개수와 동일한 개수의 셀 커버(200)가 포함될 수 있다. 다른 예로, 셀 커버(200)가 둘 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성된 경우, 배터리 팩에는 파우치형 배터리 셀(100)의 개수보다 작은 개수의 셀 커버(200)가 포함될 수 있다. 한편, 셀 커버(200)에 의해 감싸지는 각각의 셀 그룹은 셀 유닛말고도 셀 뱅크(bank) 단위라고 표현될 수도 있다. 셀 유닛 또는 셀 뱅크 안의 파우치형 배터리 셀(100)은 버스바 등을 통한 직렬 및/또는 병렬의 전기적 연결 구성을 포함할 수 있다. In particular, the
여기서, 셀 커버(200)는 단위 커버로서, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 커버(210) 및 제2 커버(220)를 구비할 수 있다. 셀 커버(200)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와의 사이에 이격 공간(S)을 가진다. 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)로부터 배출되는 가스가 이격 공간(S) 내에서 상부측 에지부(E1)를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 움직임이 제한되도록 포켓 구조(P)가 구비되어 있다.Here, the
파우치형 배터리 셀(100)은 가볍고 전해액의 누액(leakage) 가능성이 적으며 형태에 융통성을 가질 수 있어 보다 작은 부피 및 질량으로 같은 용량의 이차 전지를 구현할 수 있는 장점이 있는 한편, 과열이 될 경우 폭발 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 파우치형 배터리 셀(100)의 과열은 여러 가지 원인에서 발생되는데, 그 중 하나가 파우치형 배터리 셀(100)을 통해 한계 이상의 과전류(overcharge)가 흐르는 경우를 들 수 있다. 과전류가 흐르면 파우치형 배터리 셀(100)이 주울열에 의해 발열을 하므로 배터리 셀(100) 내부 온도가 급속하게 상승한다. 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 가스가 발생될 수 있다. 이로 인한 파우치 외장재 내부의 압력 증가로 일종의 부풀음 현상인 스웰링(swelling) 현상이 발생하여 이차 전지가 폭발하는 등 심각한 문제가 발생될 수 있다. 이러한 과전류뿐 아니라, 고온에의 노출, 외부에서의 충격 등에 의해 파우치형 배터리 셀(100) 내부에서 가스가 발생하는 경우, 가스를 효과적으로 배출하여 이차 전지의 안전성을 확보할 필요가 있다. 이차 전지 내부에서 발생한 가스를 외부로 배출하는 것을 벤팅이라고 한다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(10)에 포함되는 셀 커버(200)는 2개의 단위 커버(210, 220) 사이의 이격 공간(S)으로 파우치형 배터리 셀(100)로부터 배출되는 가스가 일단은 모여 유도된 방향으로 배출 가능하도록 구성되어 있어, 이차 전지의 안전성을 확보할 수 있게 한다. The pouch-
제1 커버(210)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 좌측 표면과 일측 모서리를 감싸도록 구성될 수 있다. 그리고, 제2 커버(220)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 우측 표면과 타측 모서리를 감싸도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 커버(210)와 제2 커버(220)는 각각 대략의 L자 형태로 구성되어, 본 발명의 이러한 실시예에 따른 셀 커버(200)는 2개의 L자형 단위 커버((210, 220)가 서로 결합된 형태로 구성된다고 할 수 있다.The
특히, 제1 커버(210)와 제2 커버(220)는 파우치형 배터리 셀(100)의 상측 모서리를 감싸도록 구성될 수 있다. 이러한 2개의 단위 커버(210, 220)는 서로 용접, 접착, 끼움 결합, 후크 결합 등 다양한 체결 방식에 의해 체결 고정될 수 있다. In particular, the
셀 커버(200)는 적어도 일부 파우치형 배터리 셀(100)의 양 측면과 상부측 모서리를 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 단위 커버(210, 220)로 구성된 셀 커버(200)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 좌우 양 측면을 감싸는 2개의 측면커버부 및 상부측 모서리를 감싸는 상측커버부를 구비한다고 할 수 있다. 이때, 상기 상측커버부는 적어도 부분적으로 2층으로 형성되어 있다고 할 수 있다. 상기 상측커버부의 구성을 변형하여 2층 이상의 다층으로 형성할 수도 있다. 상기 상측커버부는 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)의 상부를 감싸도록 구성된다고 할 수 있다. 그리고, 상기 측면커버부는 상기 상측커버부의 일단으로부터 하방으로 연장되고 파우치형 배터리 셀(100)의 일측 수납부(R)의 외측을 감싼다고 할 수 있다. The
본 발명에 따르면, 셀 커버(200)에 포켓 구조(P)가 구비됨에 따라 파우치형 배터리 셀(100)로부터 배출되는 가스의 일부 방향으로의 움직임이 제한된다. 가스가 분출되면서 파우치형 배터리 셀(100) 내부의 활물질 입자 등이 고온으로 가열된 상태에서 외부로 배출될 수 있는데, 이러한 고온의 입자 등이 스파크와 같은 형태로 나타날 수 있다. 본 발명에 따르면, 셀 커버(200)의 포켓 구조(P)가 이러한 입자를 포집할 수 있어 스파크 차단 효과가 뛰어나다. According to the present invention, as the
실시예에서 상기 상측커버부는 2층으로 형성되어 있다. 이러한 실시 구성에서 포켓 구조(P)는 2개라고 할 수 있다. 실시예와 같이 상기 상측커버부가 2층으로 형성되는 구성에서, 스파크 형태의 입자는 각 층마다 포집될 수 있다. In the embodiment, the upper cover part is formed of two layers. In this implementation configuration, it can be said that there are two pocket structures (P). In a configuration in which the upper cover part is formed of two layers as in the embodiment, spark-shaped particles can be collected in each layer.
또한, 2개의 단위 커버(210, 220)는 일단부가 서로를 향하여 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 커버(210)의 상측 단부는 우측 방향으로 절곡되고, 제2 커버(220)의 상측 단부는 좌측 방향으로 절곡될 수 있다. 여기서, 제1 커버(210)의 상측 단부와 제2 커버(220)의 상측 단부는 적어도 부분적으로 이격된 상태에서 서로 상하 방향으로 포개진 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1 커버(210)의 상측 단부와 제2 커버(220)의 상측 단부는 함께 셀 커버(200)의 상측커버부를 구성하여, 다층 형태의 상측커버부가 마련되도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2의 구성을 참조하면, 제1 단위 커버(210)의 상단부는 상측커버부의 1층을 구성하고, 제2 단위 커버(220)의 상단부는 상측커버부의 2층을 구성한다고 할 수 있다. 이때, 셀 커버(200) 내부의 스파크(입자)는 제1 단위 커버(210)에 의한 1층 및/또는 제2 단위 커버(220)에 의한 2층에서 포집될 수 있다.Additionally, the two unit covers 210 and 220 may be configured with one end portions bent toward each other. For example, as shown in FIGS. 2 to 5 , the upper end of the
2개의 단위 커버(210, 220) 각각은 하나의 플레이트가 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 단위 커버(210, 220) 각각은 하나의 판재에 대하여 일단부를 벤딩시킴으로써 하나 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감쌀 수 있는 형태로 구성될 수 있다. Each of the two unit covers 210 and 220 may be configured as a bent plate. For example, each of the two unit covers 210 and 220 may be configured to surround one or more pouch-
전방 측에서 바라본 셀 커버(200)의 단면 구성은 대략 'n'자 형태와 유사하다고 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 셀 커버(200)는 'n-fin'으로 지칭될 수도 있다. 또한, 전방 측에서 바라본 제1 커버(210)와 제2 커버(220)의 각 단면 구성은 대략 'L'자 형태와 유사하다고 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 제1 커버(210)와 제2 커버(220)는 'L-fin'으로 지칭될 수도 있다. 그리고, 셀 커버(200)는 2개의 L-fin으로 형성된 n-fin이라고 할 수 있다. The cross-sectional configuration of the
보다 구체적으로, 제1 커버(210)는 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)의 상부를 감싸도록 구성된 제1 상측커버부(212) 및 제1 상측커버부(212)의 일단으로부터 하방으로 연장되고 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 일측 수납부(R)의 외측을 감싸는 제1 측면커버부(214)를 포함한다. 제2 커버(220)는 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)의 상부를 감싸도록 구성된 제2 상측커버부(222), 및 제2 상측커버부(222)의 일단으로부터 하방으로 연장되고 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 타측 수납부(R)의 외측을 감싸는 제2 측면커버부(224)를 포함한다. 제1 상측커버부(212)와 제2 상측커버부(222)는 상하 방향으로 이격되어 있다. 본 실시예에서 제1 상측커버부(212)로부터 제2 상측커버부(222)가 상방으로 이격되어 있다. More specifically, the
제1 측면커버부(214)는 제1 상측커버부(212)의 일단으로부터 하방으로 연장되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 측면커버부(214)는 제1 상측커버부(212)의 좌측 단부에서 하부 방향(도면의 -Z축 방향)으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 제1 측면커버부(214)는 평면 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제1 측면커버부(214)는 제1 상측커버부(212)에서 벤딩된 형태로 구성될 수 있다. The first
그리고, 제1 측면커버부(214)는 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 일측 수납부(R)의 외측을 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)에 하나의 파우치형 배터리 셀(100)이 수용된 경우, 제1 측면커버부(214)는 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(R)의 좌측 표면을 좌측에서 감싸도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 측면커버부(214)는 수납부(R)의 외측 표면에 직접 접촉될 수 있다. And, the first
제2 측면커버부(224)는 제1 측면커버부(214)로부터 수평 방향으로 이격되게 위치할 수 있다. 그리고, 제2 측면커버부(224)는 제2 상측커버부(222)의 일단으로부터 하방으로 연장되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 측면커버부(224)는 제2 상측커버부(222)의 우측 단부에서 하방으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 제2 측면커버부(224)도 제1 측면커버부(214)와 마찬가지로 평면 형태로 구성될 수 있다. 이때, 제2 측면커버부(224)와 제1 측면커버부(214)는 수평 방향으로 이격된 상태에서 서로 평행하게 배치되어 있다고 할 수 있다. 그리고, 제2 측면커버부(224)는 제2 상측커버부(222)에서 벤딩된 형태로 구성될 수 있다. The second
제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)는 하나의 플레이트로 이루어질 수 있다. 제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)도 하나의 플레이트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 2개의 단위 커버(210, 220) 각각은 여러 구성요소가 일체형으로 제작되어 있다고 할 수 있다. 여기서, 각각의 구성요소는 절곡부를 통해 구분될 수 있다. 특히, 하나의 플레이트에서 절곡부는 1개 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 1개의 절곡부를 기준으로, 제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)가 구분되고, 제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)가 구분될 수 있다. 이와 같이, 셀 커버(200)를 형성하기 위해 하나의 플레이트에 절곡부를 형성하는 구성은 프레스(press) 또는 롤 포밍(roll forming)과 같은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. The first
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 커버(200)의 제조가 보다 간단해질 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 제조 비용이나 시간이 감소될 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의하며, 셀 커버(200)의 기계적 강도나 강성이 보다 높게 확보될 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 셀 커버(200)를 통한 열전도 성능이 보다 향상되어, 냉각 성능이 더욱 개선될 수 있다.According to this implementation configuration of the present invention, manufacturing of the
또한, 제2 측면커버부(224)는 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 타측 수납부(R)의 외측을 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)에 하나의 파우치형 배터리 셀(100)이 수용된 경우, 제2 측면커버부(224)는 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(R)의 우측 표면을 우측에서 감싸도록 구성될 수 있다. 여기서, 제2 측면커버부(224)는 수납부(R)의 외측 표면에 직접 접촉될 수 있다.Additionally, the second
상기 실시 구성에서, 제1 및 제2 상측커버부(212, 222), 제1 및 제2 측면커버부(214, 224)에 의해 내부 공간이 한정될 수 있다. 그리고, 셀 커버(200)는 이와 같이 한정된 내부 공간에 하나 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. In the above implementation configuration, the internal space may be limited by the first and second
여기서, 제1 상측커버부(212)와 제2 상측커버부(222)는 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)의 상부를 감싸도록 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(200) 내부에서 이격 공간(S)은 비어 있는 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)의 측부(에지부)와 셀 커버(200) 사이에 형성된 빈 공간으로 인해, 벤팅 가스 등이 이동하는 경로가 제공될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)의 내부에 수용된 배터리 셀(100)에서 열 폭주 등으로 인해 벤팅 가스가 발생하는 경우, 발생된 벤팅 가스는 제1 상측커버부(212)에 인접한 상부측 에지부(E1)와 제1 상측커버부(212) 및 제1 측면커버부(214) 사이의 빈 공간을 통해 전후 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다. 따라서, 벤팅 가스를 셀 커버(200)의 외부로 배출하기 위한 구성, 이를테면 후술하는 바와 같은 관통공이나 절개부 등의 구성이 셀 커버(200) 또는 다른 구성요소의 어느 부분에 위치하더라도, 해당 배출 구성이 위치한 부분으로 벤팅 가스가 원활하고 신속하게 이동될 수 있다. 그러므로, 셀 커버(200)의 내압이 증대되는 것을 방지하고, 벤팅 가스의 배출 방향 유도와 같은 효율적인 벤팅 제어가 가능해질 수 있다. Here, the first
한편, 포켓 구조(P)는 이격 공간(S)을 서로 연통된 2개 이상의 공간(S1, S2)으로 분할하고 있다. 분할된 공간(S1, S2) 사이의 벤팅 가스의 이동은 제한될 수 있다. 고온의 입자를 분할된 공간(S1, S2) 각각에 가두어 두는 효과가 있다. Meanwhile, the pocket structure (P) divides the space (S) into two or more spaces (S1, S2) that are connected to each other. Movement of venting gas between the divided spaces S1 and S2 may be restricted. It has the effect of confining high-temperature particles in each of the divided spaces (S1 and S2).
제2 상측커버부(222)는 제1 상측커버부(212)를 덮고 제1 측면커버부(214)까지 연장되어 있다. 이러한 구조를 통해 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)는 셀 커버(200)로 감싸여진다. The second
또한, 제1 상측커버부(212)는 파우치형 배터리 셀(100)을 커버하는 제1 부분(212a)과, 제1 부분(212a)의 면 방향과 상이한 면 방향을 가지는 제2 부분(212b)을 가질 수 있다. 즉, 제1 상측커버부(212)는 평면 형태로 구성되지 않고 입체적으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)은 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)를 감쌀 수 있다. 또한, 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)은 하방으로 경사져 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(212a)의 우측 말단이 하방으로 경사지도록 제1 부분(212a)은 제1 측면커버부(214)로부터 하방으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 경사 구성으로 인해, 스파크(입자)의 포집 효과가 더욱 향상될 수 있다. 즉, 제1 부분(212a)의 경사 구성은, 입자의 입장에서는 공간(S1)에 들어갈 때의 입구에 해당하는 부분의 면적보다 공간(S1)으로부터 나올 때의 출구에 해당하는 부분의 면적이 작아지게 하는 효과가 있다. 따라서, 일단 공간(S1) 안에 가두어진 입자는 공간(S1)을 빠져 나오기가 어렵게 된다. 제1 상측커버부(212)의 제2 부분(212b)은 제1 부분(212a)의 단부에 연결되어 있으며 하방으로 절곡되어 차단부를 형성할 수 있다. 이러한 차단부에 의하여, 스파크 차단 효과가 더욱 향상될 수 있다. In addition, the first
제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)은 제2 측면커버부(224)에 인접하는 길이로 연장되어 있을 수 있다. 되도록 제1 부분(212a)의 길이가 연장되도록 하여 내부의 파우치형 배터리 셀(100)을 커버하는 부분을 길게 함이 바람직할 수 있다.The
제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)이 이루는 각도(α)는 예각일 수 있다. 제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)에 의해 둘러 싸이는 공간(S1)은 제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)가 만나는 부분, 즉 제1 커버(210)의 절곡된 부분(코너)에서 가장 높이가 높다. 다시 말해, 공간(S1)은 제1 커버(210)의 절곡된 부분에 높이 최고점이 있는, 상방을 향하여 오목한 공간이 될 수 있다. 이에 따라 상방으로의 움직임을 가지는 벤팅 가스는 상기 오목한 공간 내에 모이기가 쉬어 입자 포집 효과가 뛰어나다. 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)과 제2 부분(212b)이 이루는 각도도 예각일 수 있다. 제1 부분(212a)과 제2 부분(212b)이 만나는 곳이 코너가 되고, 코너라는 구조적 특징으로 인하여 해당 부분에 벤팅 가스가 모이기 쉽다. 따라서, 입자 포집 효과가 뛰어나다. The angle α formed by the first
제2 상측커버부(222)는 파우치형 배터리 셀(100)을 커버하는 제1 부분(222a)과, 제1 부분(222a)의 면 방향과 상이한 면 방향을 가지는 제2 부분(222b)을 가질 수 있다. 즉, 제2 상측커버부(222)도 평면 형태로 구성되지 않고 입체적으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제2 상측커버부(222)의 제1 부분(222a)은 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)를 감싸고 있는 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)로부터 상방으로 이격되어 있다. 또한, 제2 상측커버부(222)의 제1 부분(222a)은 하방으로 경사져 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(222a)의 좌측 말단이 하방으로 경사지도록 제1 부분(222a)은 제2 측면커버부(224)로부터 하방으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 경사 구성으로 인해, 고온의 입자 포집 효과가 더욱 향상될 수 있다. 앞서에서 언급한 바와 마찬가지로, 제1 부분(222a)의 경사 구성은, 입자의 입장에서는 공간(S2)에 들어갈 때의 입구에 해당하는 부분의 면적보다 공간(S2)으로부터 나올 때의 출구에 해당하는 부분의 면적이 작아지게 하는 효과가 있다. 따라서, 일단 공간(S2) 안에 가두어진 입자는 공간(S2)을 빠져 나오기가 어렵게 된다. 제2 상측커버부(222)의 제2 부분(222b)은 제1 부분(222a)의 단부에 연결되어 있으며 하방으로 절곡되어 차단부를 형성할 수 있다. 이러한 차단부에 의하여, 스파크 차단 효과가 더욱 향상될 수 있다. The second
제2 상측커버부(222)의 제1 부분(222a)은 제1 측면커버부(214)에 인접하는 길이로 연장되어 있을 수 있다. 되도록 제1 부분(222a)의 길이가 연장되도록 하여 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)과 포개어지는 부분을 길게 함이 바람직하다.The
제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)의 제1 부분(222a)이 이루는 각도(β)는 예각일 수 있다. 제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)에 의해 둘러 싸이는 공간(S2)은 제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)가 만나는 부분, 즉 제2 커버(220)의 절곡된 부분에서 가장 높이가 높다. 다시 말해, 공간(S2)은 제2 커버(220)의 절곡된 부분에 높이 최고점이 있는, 상방을 향하여 오목한 공간이 될 수 있다. 이에 따라 상방으로의 움직임을 가지는 벤팅 가스는 상기 오목한 공간 내에 모이기가 쉽다. 따라서, 입자 포집 효과가 뛰어나다. The angle β formed by the second
공간(S1)은 제1 커버(210)의 절곡된 부분에 높이 최고점이 있는, 상방을 향하여 오목한 공간이 될 수 있고, 공간(S2)은 제2 커버(220)의 절곡된 부분에 높이 최고점이 있는, 상방을 향하여 오목한 공간이 될 수 있다. 이와 같이 상방을 향하여 오목한 공간(S1, S2)은 셀 커버(200) 내에서 각각 좌측과 우측에, 그리고 하측과 상측에 서로 엇갈리게 배치된 효과를 가진다. 즉, 셀 커버(200)의 특수한 구조를 통하여, 셀 커버(200) 안의 공간(S)을 서로 엇갈리는 두 개의 공간(S1, S2)으로 분할함에 따라, 각 공간에서의 가스 포집 효과를 극대화할 수 있다. The space S1 may be a concave space facing upward, with the highest point in height at the bent portion of the
한편, 본 실시예에서는 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)과 제2 상측커버부(222)의 제1 부분(222a)이 모두 경사진 구성을 예로 설명하였는데, 둘 중 어느 하나만 경사 구조를 가져도 스파크 차단 효과를 볼 수 있다. Meanwhile, in this embodiment, a configuration in which both the
또한, 차단부인 제2 상측커버부(222)의 제2 부분(222b)은 제1 측면커버부(214)를 덮을 수 있다. 보다 구체적으로, 상대적으로 상방에 위치하는 제2 커버(220)의 상단부에서 좌측 단부에 해당하는 제2 부분(222b)은 하방으로 절곡되되, 제1 커버(210)의 외면, 특히 제1 측면커버부(214)의 외면에 밀착된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 측면커버부(214)와 제2 측면커버부(224) 사이의 결합이 보다 긴밀해지고 셀 커버(200)로부터 벤팅 가스가 제1 측면커버부(214)나 제2 측면커버부(224) 쪽으로 새어나가는 것을 방지할 수 있다. Additionally, the
제1 측면커버부(214)에 비하여 제2 측면커버부(224)의 상하 방향 길이가 더 길 수 있다. 도 4에 제1 측면커버부(214)의 길이를 L1으로 표시하고 제2 측면커버부(224)의 길이를 L2라고 표시하였다. 이 경우, L2>L1일 수 있다.The vertical length of the second
제1 측면커버부(214)와 제2 측면커버부(224)의 하단부(C1)는 팩 케이스(300)의 바닥면에 접촉할 수 있다. 제1 측면커버부(214)와 제2 측면커버부(224)의 하단부(C1) 높이가 동일하다면 제2 측면커버부(224)의 길이(L2)를 제1 측면커버부(214)의 길이(L1)보다 더 길게 하는 것만으로도 제1 측면커버부(214)와 연결된 제1 상측커버부(212) 및 제2 측면커버부(224)와 연결된 제2 상측커버부(222) 사이의 이격 구성을 달성할 수 있다. The lower ends C1 of the first
제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)가 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와의 사이에 형성하는 공간(S1)은 제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)가 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와의 형성하는 공간(S2)과 분할되어 있으면서도 서로 연통되어 있다. 이격 공간(S) 내에서 상부측 에지부(E1)를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 벤팅 가스의 움직임은 포켓 구조(P)에 의하여 제한되므로 분할된 공간(S1, S2) 사이의 벤팅 가스의 이동은 제한될 수 있다. 이에 따라 스파크 차단 효과가 발휘될 수 있다. The space (S1) formed between the first
분할된 공간(S1, S2) 끼리는 서로 대체로 비슷한 부피를 가질 수 있도록 제1 및 제2 측면커버부(214, 224)의 상하 방향 길이, 제1 부분(212a, 222a)가 경사진 각도, 그리고 제1 부분(212a, 222a)의 길이 등이 결정될 수 있다. 어느 한 쪽의 공간에 벤팅 가스가 치우치게 몰리거나 입자가 포획되지 않도록 하기 위함이다. The vertical length of the first and second
좀 더 구체적으로, 파우치형 배터리 셀(100)에서 배출되는 가스는 셀 커버(200) 내에서 상대적으로 공간적 여유가 있는 상방으로 이동하여 제1 측면커버부(214)와 제1 상측커버부(212)가 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와 형성하는 공간(S1)으로 일단 모일 수 있다. 여기에서 더욱 상방으로의 벤팅 가스의 움직임은 제1 상측커버부(212)의 제1 부분(212a)에 의해 일차적으로 제한이 된다. 또한, 상기 벤팅 가스의 수평 방향으로의 움직임은 제1 상측커버부(212)의 제2 부분(212b)에 의해 일차적으로 제한이 된다. 제1 상측커버부(212)의 제2 부분(212b)과 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1) 사이로 빠져나가 더욱 상방으로 이동하게 되는 일부 벤팅 가스는 제2 측면커버부(224)와 제2 상측커버부(222)가 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와 형성하는 공간(S2)에 다시 모일 수 있다. 그보다 더 상방으로의 벤팅 가스의 움직임은 제2 상측커버부(222)의 제1 부분(222a)에 의해 이차적으로 제한이 된다. 또한, 상기 벤팅 가스의 수평 방향으로의 움직임은 제2 상측커버부(222)의 제2 부분(222b)에 의해 이차적으로 제한이 된다. 이와 같이 함으로써, 이격 공간(S)에 모여지는 벤팅 가스는 움직임이 덜 제한이 된 하방으로 유도가 될 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는, n-fin 형태로서 내부에 수용된 파우치형 배터리 셀(100)을 기준으로, 상부 측과 좌우 측면은 폐쇄된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 셀 커버(200)는, 내부에 존재하는 벤팅 가스가 하방으로 배출되도록 구성될 수 있다. More specifically, the gas discharged from the pouch-
이와 같은 구성에서 팩 케이스(300)는 바닥부에 벤팅 가스를 배출시키기 위한 배출홀(330)을 포함할 수 있다. 여기서, 팩 케이스(300)의 배출홀(330)은 셀 커버(200)의 내부 공간과 연통 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 팩 케이스(300)의 바닥부에는 셀 커버(200)와 파우치형 배터리 셀(100)이 안착되는데, 파우치형 배터리 셀(100)로부터 배출된 벤팅 가스는, 셀 커버(200)에 의해 상방 및 측부 방향으로의 배출이 차단되고, 화살표로 표시된 바와 같이, 팩 케이스(300)의 배출홀(330)을 통해 하방으로만 배출될 수 있다. In this configuration, the
이차 전지 내부에서 발생한 가스를 한 방향이 아니라 여러 방향으로 배출하는 경우 벤팅 가스를 외부로 쉽게 배출하지 못하며, 벤팅 가스를 배출하는 시간이 길어져서 이차 전지의 안전성이 크게 떨어질 가능성이 있다. 본 발명에 따르면 2개의 단위 커버(210, 220)를 통하여 벤팅 가스를 한 방향으로 배출할 수 있다. 상기 실시 구성에 의하면, 열폭주 등의 상황에서 파우치형 배터리 셀(100)로부터 고온의 가스나 화염 등이 배출되는 경우, 배출된 가스나 화염이 상부측으로 향하지 않을 수 있다. 특히, 전기 자동차 등과 같이, 배터리 팩(10)의 상부측에 탑승자가 위치하는 경우, 상기 실시 구성에 의하면, 가스나 화염 등이 탑승자 측으로 향하는 것을 억제하거나 지연시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 하방으로 디렉셔널 벤팅이 이루어지도록 함으로써, 탑승자와 같이 상부 측에 위치한 사용자 등의 안전성을 높일 수 있다. 이와 같은 실시 구성의 경우, 셀 커버(200) 및 팩 케이스(300)를 통해, 디렉셔널 벤팅이 달성될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 셀 커버(200)에 의해 디렉셔널 벤팅과 함께 스파크 배출 억제 효과가 함께 달성될 수 있다. If the gas generated inside the secondary battery is discharged in multiple directions instead of in one direction, the venting gas cannot be easily discharged to the outside, and the time for venting gas to be discharged is prolonged, which may significantly reduce the safety of the secondary battery. According to the present invention, venting gas can be discharged in one direction through the two unit covers 210 and 220. According to the above implementation configuration, when high-temperature gas or flame is discharged from the pouch-
또한, 포켓 구조(P)의 실시 구성에 의하면, 직진성이 강한 화염이나 스파크 등의 배출을 억제 내지 지연시키고, 벤팅 가스가 더욱 길어진 이동 경로를 따라 배출되는 동안 벤팅 가스의 온도를 낮추는 데 기여할 수 있다. In addition, according to the implementation configuration of the pocket structure (P), it can suppress or delay the discharge of flames or sparks with strong straight propagation and contribute to lowering the temperature of the venting gas while it is discharged along a longer movement path. .
이와 같이 본 발명에 따르면, 화염 또는 가스가 미리 설정된 방향으로 유도 배출될 수 있다. 이 경우, 어느 하나의 배터리 셀(100)에서 열 폭주가 발생하더라도 그 배터리 셀(100)에서 발생한 화염 또는 가스는 셀 커버(200)를 통하여 미리 설정된 방향으로만 배출될 수 있다. 미리 설정되는 방향이 다른 셀 커버(200)를 향하게 하지 않는 방향이라면, 열 폭주가 발생한 배터리 셀(100)에 인접하게 배치된 다른 배터리 셀(100)로 화염 또는 가스가 전파되지 않을 수 있다. 즉, 어느 하나의 배터리 셀(100)에서 열 폭주가 발생하더라도 다른 배터리 셀(100)에 대해서는 그 열 폭주의 영향이 최소화될 수 있다. 본 발명에서는 벤팅 가스를 하방으로 배출할 수 있으므로 열 폭주가 다른 배터리 셀로 전이 되지 않도록 하는 효과가 현저하다. In this way, according to the present invention, flame or gas can be guided and discharged in a preset direction. In this case, even if thermal runaway occurs in one of the
한편 본 실시예에서는 셀 커버(200)의 제1 상측커버부(212) 및 제2 상측커버부(222)의 경사 및 절곡 구성을 통하여 이격 공간(S)을 분할하면서 벤팅 가스에 포함된 스파크나 활물질 입자 등이 포집될 수 있는 포켓 구조(P)를 구현하였는데, 셀 커버(200)의 다른 형상 변경을 통하여 이러한 포켓 구조를 구현하는 변형예가 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 가능하다. Meanwhile, in this embodiment, the separation space (S) is divided through the inclined and bent configuration of the first
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 커버(200)에 의해 스파크와 같은 점화원의 외부 배출이 방지되거나 억제됨으로써, 셀 커버(200) 외부 공간, 이를테면 팩 케이스(300) 내부 공간이나 외부 공간에서 발화가 발생하는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 열적 이벤트 발생 시에도, 내부 단락이나 구조적 붕괴를 방지할 수 있다. According to this embodiment of the present invention, external discharge of ignition sources such as sparks is prevented or suppressed by the
포켓 구조(P)는 파우치형 배터리 셀(100) 발화시 발생하는 가스 및 화염을 하방으로 유도하는 기능은 유지하면서도, 폭발이 발생한 어느 하나의 파우치형 배터리 셀(100)로부터 고온의 활물질이 토출되더라도 인접한 다른 파우치형 배터리 셀(100)로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 벤팅 가스는 배출하되, 스파크 등 발화원의 배출은 억제된다. 따라서, 본 발명은 열폭주나, 화재나 폭발 등이 다른 파우치형 배터리 셀(100)로 전파되는 것과 같은 연쇄 발화를 방지할 수 있어, 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. The pocket structure (P) maintains the function of guiding gas and flames generated when the pouch-
또한, 포켓 구조(P)는 얇은 판형일 수 있는 셀 커버(200)의 구조를 변경하여 셀 커버(200) 안의 이격 공간(S) 안에 적절히 구현할 수 있고, 셀 유닛(U1)의 사이즈 증가를 억제할 수 있다. 또한, 얇은 판형일 수 있는 셀 커버(200)로부터 구현될 수 있기 때문에 중량의 증가도 억제할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 배터리 팩(10)의 사이즈나 중량의 증가를 억제하면서, 이차 전지로부터 화염이 분출하는 사태가 발생한 경우에도 외부로의 화염의 분출을 방지해, 안전성을 향상시킨다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 벤팅 가스에 포함된 스파크나 화염, 고온의 활물질 입자 등의 외부 배출을 억제할 수 있다. 따라서, 화재 억제 성능이 보다 향상될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 스파크 차단 등을 구현할 수 있다. 경량화를 위하여 팩 케이스(300)를 알루미늄으로 구성한 경우, 만약 스파크가 팩 케이스(300)로 직접 튄다면 팩 케이스(300)를 녹여 구조적 붕괴가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 스파크가 팩 케이스(300) 쪽으로 직접 튀는 것을 방지할 수 있으므로 이와 같은 구조적 붕괴를 방지할 수 있다. In addition, the pocket structure (P) can be appropriately implemented in the separation space (S) within the cell cover (200) by changing the structure of the cell cover (200), which may be a thin plate, and suppresses an increase in the size of the cell unit (U1). can do. In addition, since it can be implemented from the
제1 측면커버부(214)와 파우치형 배터리 셀(100)의 사이, 제2 측면커버부(224)와 파우치형 배터리 셀(100)의 사이는 접착되어 있을 수 있다. 제1 측면커버부(214)와 파우치형 배터리 셀(100)의 사이, 제2 측면커버부(224)와 파우치형 배터리 셀(100)의 사이가 직접적으로 접착이 되어도 좋지만, 도 6에 도시한 바와 같이 절연 부재(230)를 더 포함하는 상태로 간접 접착이 되면 바람직하다.The first
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 내부에 수납되는 파우치형 배터리 셀과 셀 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing the combined configuration of a pouch-type battery cell and a cell cover stored inside a battery pack according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 셀 커버(200)는 절연 부재(230)를 더 포함할 수 있다. 절연 부재(230)는 전기적 절연성 재질로 구성되어 파우치형 배터리 셀(100)이 수용되는 셀 커버(200)의 내측 표면에 구비될 수 있다. 특히, 절연 부재(230)는 적어도 일측면에 접착층을 구비하여, 셀 커버(200)의 내측 표면에 접착될 수 있다. 또한, 절연 부재(230)는 양측면에 접착층을 구비하여, 셀 커버(200)의 내측 표면에 접착될 뿐 아니라 파우치형 배터리 셀(100)과 접착될 수도 있다. 뿐만 아니라, 절연 부재(230)는 내열성을 갖는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절연 부재(230)는 내열성을 갖는 세라믹 시트의 표면에 접착제가 도포된 내열성 테이프 형태로 구성될 수 있다. 절연 부재(230)는 PI(polyimide) 재질의 필름일 수도 있다. 절연 부재(230)의 두께는 대략 0.05 mm일 수 있다. 또한 절연 부재(230)는 셀 커버(200)의 내측 표면 및 외측 표면, 즉 양쪽으로 위치할 수도 있다. Referring to FIG. 6 , the
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 서로 다른 구성요소 사이에 열 전달 성능을 높이기 위해, TIM(Thermal Interface Material)이 개재될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)과 셀 커버(200) 사이, 셀 커버(200)와 팩 케이스(300) 사이, 및/또는 배터리 셀(100)과 팩 케이스(300) 사이에 TIM이 충진될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩의 냉각 성능이 더욱 향상될 수 있다. TIM은 부재간 접촉 열저항 감소를 위한 것이다. 냉각이 중요한 배터리 팩에서는 이와 같이 접촉 열저항을 최소화할 수 있는 재료를 사용하여 전체 시스템의 열성능을 개선시킬 필요가 있다. TIM은 방열 그리스(thermally conductive grease), 방열 시트, 방열 패드, 열전도성 접착제, PCM(상변화물질) 등 다양할 수 있다. 구체적인 예를 들어, TIM은 방열 실리콘계 접착제(thermally conductive silicone-based bond), 방열 실리콘 패드(thermally conductive silicone pad) 및 방열 아크릴 접착제(thermally conductive acrylic bond) 중 어느 하나일 수 있다. 방열 실리콘계 접착제, 방열 아크릴 접착제는 1액형 또는 2액형으로 시판되고 있으며 도포 또는 주입의 방법으로 서로 다른 구성요소 사이에 적용할 수 있다. 방열 실리콘 패드는 양면 테이프와 같은 기재 필름과 그 상하부의 이형지를 포함하는 것이어서, 이형지를 제거한 후의 접착 방식으로 서로 다른 구성요소 사이에 적용할 수 있다. 방열 실리콘계 접착제, 방열 실리콘 패드, 방열 아크릴 접착제는 일반적인 접착제에 비해, 열전도율이 높기 때문에, 서로 다른 구성요소 사이에서 열 전달량 및 열 전달속도 등을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)의 열 배출 성능을 보다 향상시켜, 배터리 팩(10)의 냉각 성능이 보다 개선되도록 할 수 있다.Meanwhile, in the battery pack according to the present invention, TIM (Thermal Interface Material) may be interposed to increase heat transfer performance between different components. For example, TIM may be charged between the
본 발명에 따르면, 특정 배터리 셀에서 열폭주 발생 시, 열적 이벤트에 효과적으로 대응할 수 있다. 특히, 본 발명의 경우, 화염이 발생되는 3요소 중, 발화원에 해당하는 열의 축적이나 배출을 차단 내지 적절하게 제어하도록 할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 경우, 열 축적 차단 및 화염 배출을 방지하기 위하여, 셀 커버(200)를 통한 벤팅 가스의 배출 제어와 디렉셔널 벤팅을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 열적 이벤트 발생 시에도, 내부 단락이나 구조적 붕괴를 방지할 수 있다. According to the present invention, when thermal runaway occurs in a specific battery cell, it is possible to effectively respond to thermal events. In particular, in the case of the present invention, it is possible to block or appropriately control the accumulation or discharge of heat corresponding to the ignition source among the three elements that generate flame. Furthermore, in the case of the present invention, in order to block heat accumulation and prevent flame emission, venting gas discharge control and directional venting through the
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 팩 케이스(300)의 내부 공간에 수납된 제어 모듈(400)을 더 포함할 수 있다. 이러한 제어 모듈(400)은 BMS를 포함할 수 있다. 제어 모듈(400)은 팩 케이스(300)의 내부 공간에 장착되며, 파우치형 배터리 셀(100)의 충방전 동작이나 데이터 송수신 동작 등을 전반적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(400)은 모듈 단위가 아닌 팩 단위에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로는 제어 모듈(400)은 팩 전압 및 팩 전류를 통해 파우치형 배터리 셀(100)의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태 등을 제어하도록 마련될 수 있다. 제어 모듈(400)은 배터리 팩(10) 내의 배터리 셀(100)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리 팩(10)을 관리한다. 예컨대, 배터리 팩(10)의 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리 팩(10) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리 팩(10)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리 팩(10)의 교체 시기 추정도 가능하다. Additionally, the
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 차단 유닛(500, BDU, Battery Disconnect Unit)을 더 포함할 수 있다. 배터리 차단 유닛(500)은 배터리 팩(10)의 전력 용량과 기능을 관리하기 위해 배터리 셀의 전기적 연결을 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 배터리 차단 유닛(500)은 파워 릴레이와 전류 센서, 퓨즈 등을 포함할 수 있다. 배터리 차단 유닛(500) 역시 모듈 단위가 아닌 팩 단위에 제공되는 구성으로서, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 차단 유닛이 채용될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
이 밖에도, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 팩의 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 경우, 작업자가 수작업으로 서비스 플러그를 분리하여 전원을 차단할 수 있는 MSD(Manual Service Disconnector)를 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 셀 유닛 블록간을 상호 연결하기 위한 플랙서블 버스바나 케이블들을 더 포함할 수도 있다. In addition, the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 단면 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Figure 7 is a diagram schematically showing a partial cross-sectional configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 써멀 배리어(240)를 포함할 수 있다. 써멀 배리어(240)는, 단열 재질의 패드 형태로 구성될 수 있으며, 인접하는 셀 커버(200) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 써멀 배리어(240)는, 2 mm 두께로 형성될 수 있다. The
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 셀 커버(200)와 복수의 파우치형 배터리 셀(100)이 적층되어 형성된 셀 어셈블리의 적층 방향 최외곽에 GFRP와 같은 절연 내지 방지 패드(250)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, GFRP는, 3.5 mm의 두께로 형성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 7, the
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 히팅 패드(Heater, 260)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 단면 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Figure 8 is a diagram schematically showing a partial cross-sectional configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
제2 상측커버부(222)가 제1 상측커버부(212)를 덮고 제1 측면커버부(214)까지 연장되어 있는 점은 앞선 실시예에서와 동일하다. 여기에서는 제1 상측커버부(212)가 경사진 구조이고, 제2 상측커버부(222)가 제1 상측커버부(212)에 결합되어, 포켓 구조(P)를 형성하고 있는 점에서만 차이가 있다.The fact that the second
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 단면 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Figure 9 is a diagram schematically showing a partial cross-sectional configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
여기서 셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)의 상부를 감싸도록 구성된 상측커버부(200a), 상측커버부(200a)의 일단으로부터 하방으로 연장되고 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 일측 수납부(R)의 외측을 감싸는 좌측 측면커버부(200b), 및 상측커버부(200a)의 타단으로부터 하방으로 연장되고 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 타측 수납부(R)의 외측을 감싸는 우측 측면커버부(200c)를 포함한다. 좌측 측면커버부(200b)의 내측에는 셀 커버(200)의 내측으로 돌출되어 하방 연장되는 격벽(200d)이 형성되어 있다. 이러한 격벽(200d)의 단부는 그보다 더 하방으로 절곡되어 차단부(200e)를 형성할 수 있다. 격벽(200d)과 차단부(200e), 그리고 상측커버부(200a)가 포켓 구조(P)를 구현한다.Here, the
파우치형 배터리 셀(100)에서 배출되는 가스는 상방으로 이동하여 좌측 측면커버부(200b)와 격벽(200d) 및 차단부(200e)가 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와 형성하는 공간(S1)으로 일단 모일 수 있다. 상방으로의 벤팅 가스의 움직임은 격벽(200d)에 의해 일차적으로 제한이 된다. 또한, 상기 벤팅 가스의 수평 방향으로의 움직임은 차단부(200e)에 의해 일차적으로 제한이 된다. 차단부(200e)와 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1) 사이로 빠져나가 상방으로 이동하는 벤팅 가스는 우측 측면커버부(200c)와 상측커버부(200a)가 파우치형 배터리 셀(100)의 상부측 에지부(E1)와 형성하는 공간(S2)에 다시 모일 수 있다. 상방으로의 벤팅 가스의 움직임은 상측커버부(200a)에 의해 이차적으로 제한이 된다. 또한, 상기 벤팅 가스의 수평 방향으로의 움직임은 좌측 측면커버부(200b)와 우측 측면커버부(200c)에 의해 이차적으로 제한이 된다. The gas discharged from the pouch-
한편, 배터리 팩에는 하나 이상의 배터리 모듈이 수납될 수 있다. 이때, 앞서 설명된 여러 실시예들에 설명된 구성들, 특히 배터리 셀과 셀 커버에 대한 내용들은 배터리 모듈에 적용될 수도 있다. Meanwhile, one or more battery modules may be stored in the battery pack. At this time, the configurations described in the various embodiments described above, particularly the contents of the battery cell and cell cover, may be applied to the battery module.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Figure 10 is a diagram schematically showing the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 배터리 모듈(20)은 도 1에 도시한 것과 같은 팩 케이스(300)의 내부 공간에 하나 이상 수납되는 배터리 모듈일 수 있다. 배터리 모듈(20)은 앞서 설명한 바와 같은 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10 , one or
배터리 모듈(20)은 내부 공간에 파우치형 배터리 셀(100)을 수납하는 모듈 케이스를 포함할 수 있다. 모듈 케이스는 본체 프레임(MC1)과 엔드 플레이트(MC2)를 구비할 수 있다. 본체 프레임(MC1)은 상부, 하부, 좌측 및 우측이 폐쇄되고, 전방 및 후방이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상부, 하부, 좌측 및 우측은 각각 플레이트 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 4개의 플레이트는 서로 일체화된 관 형태로 제조될 수 있다. 그리고, 이와 같은 형태의 본체 프레임(MC1)에 대하여, 모노 프레임(mono frame)이라 지칭될 수 있다. 엔드 플레이트(MC2)는 본체 프레임(MC1)의 개방부에 결합되도록 구성될 수 있다. The
다른 예로 모듈 케이스는 U-프레임과 탑 플레이트와 엔드 플레이트를 구비할 수도 있다. 좌측 플레이트와 우측 플레이트는 베이스 플레이트와 일체화된 형태로 구성되어 상기 U-프레임을 이룰 수 있다. 상기 U-프레임의 상부에 상기 탑 플레이트가 결합되고, 상기 엔드 플레이트는 상기 U-프레임의 전단과 후단의 개방부에 각각 결합될 수 있다.As another example, the module case may be equipped with a U-frame, top plate, and end plate. The left plate and right plate can be integrated with the base plate to form the U-frame. The top plate may be coupled to the upper part of the U-frame, and the end plate may be coupled to openings at the front and rear ends of the U-frame, respectively.
배터리 모듈(20)은 앞서 설명한 바와 같은 셀 커버(200)를 구비한다. 여기서, 복수의 파우치형 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)의 경우, 앞선 배터리 팩(10)에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 그 밖에 배터리 모듈(20)은 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 전기적으로 연결하기 위한 버스바들, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)의 전압과 온도 센싱을 위한 센싱 와이어 등을 포함하여 구성될 수 있다.The
상기 모듈 케이스는, 바닥부에 셀 커버(200) 내부의 벤팅 가스를 배출시키기 위한 배출홀(330)이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 모듈 케이스의 배출홀(330)은, 모듈 케이스의 내부에 수납된 셀 커버(200)의 수납 공간과 연통되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서는, 셀 커버(200)의 내부에 수납된 파우치형 배터리 셀(100)로부터 벤팅 가스 등이 발생하는 경우, 발생된 벤팅 가스는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상방이나 전후방 측으로 배출되지 않고, 화살표로 표시한 하방으로 배출될 수 있다.The module case may have a
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10) 또는 배터리 모듈(20)은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스는 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단이 대표적이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 배터리 팩(10)은 전기 자동차용 배터리 팩으로 활용되기 적합하다. 또한, ESS의 에너지원으로 사용될 수도 있다. The
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Figure 11 is a diagram schematically showing the configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(V)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다. 여기서, 자동차(V)는 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 구동원으로 사용하는 소정의 자동차를 포함할 수 있다. 또한, 자동차(V)는 본 발명에 따른 배터리 팩(10) 이외에, 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소, 이를테면 차체나 모터 등을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, a vehicle V according to an embodiment of the present invention may include the
배터리 팩(10)은 자동차(V) 내의 소정의 위치에 배설될 수 있다. 배터리 팩(10)은 전기 자동차의 모터에 구동력을 제공하여 자동차(V)를 구동시키는 전기 에너지원으로 사용될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(10)은 100V 이상의 높은 공칭 전압을 가진다. The
배터리 팩(10)은 모터 및/또는 내연 기관의 구동에 따라 인버터에 의해 충전되거나 방전될 수 있다. 배터리 팩(10)은 브레이크(brake)와 결합된 회생충전 장치에 의해 충전될 수 있다. 배터리 팩(10)은 인버터를 통해 자동차(V)의 모터에 전기적으로 연결될 수 있다. The
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 explanation 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 this can be done.
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 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the claims.
10: 배터리 팩
20: 배터리 모듈
100: 파우치형 배터리 셀
200: 셀 커버
210: 제1 커버
212: 제1 상측커버부
212a, 222a: 제1 부분
212b, 222b: 제2 부분
214: 제1 측면커버부
220: 제2 커버
222: 제2 상측커버부
224: 제2 측면커버부
230: 절연 부재
300: 팩 케이스
V: 자동차10: Battery pack 20: Battery module
100: Pouch-type battery cell 200: Cell cover
210: first cover 212: first upper cover part
212a, 222a:
214: first side cover part 220: second cover
222: second upper cover part 224: second side cover part
230: insulation member 300: pack case
V: car
Claims (21)
내부 공간에 상기 파우치형 배터리 셀의 에지부를 하방으로 두어 상기 파우치형 배터리 셀이 세워진 상태로 수납하는 팩 케이스; 및
상기 팩 케이스의 내부 공간에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부는 감싸고 상기 파우치형 배터리 셀의 하부측 에지부는 노출시키는 셀 커버를 포함하고,
상기 셀 커버는 감싸진 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부와의 사이에 이격 공간을 가지며, 상기 파우치형 배터리 셀로부터 배출되는 가스가 상기 이격 공간 내에서 상기 상부측 에지부를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 움직임이 제한되도록 하는 포켓 구조가 상기 셀 커버에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩. A plurality of pouch-type battery cells having an accommodating portion in which an electrode assembly is stored and an edge portion around the accommodating portion;
a pack case that stores the pouch-type battery cell in an upright position by placing an edge portion of the pouch-type battery cell downward in an internal space; and
A cell that at least partially surrounds at least some of the pouch-type battery cells among the plurality of pouch-type battery cells in the inner space of the pack case, so that the upper edge of the pouch-type battery cell is wrapped and the lower edge of the pouch-type battery cell is exposed. Includes a cover,
The cell cover has a separation space between the upper edge of the wrapped pouch-type battery cell, and the gas discharged from the pouch-type battery cell flows horizontally and upward across the upper edge within the space. A battery pack, characterized in that the cell cover is provided with a pocket structure that restricts movement.
상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부의 상부를 감싸도록 구성된 상측커버부; 및
상기 상측커버부의 일단으로부터 하방으로 연장되고 상기 감싸진 파우치형 배터리 셀의 일측 수납부의 외측을 감싸는 측면커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method of claim 1, wherein the cell cover is
an upper cover portion configured to surround an upper portion of the upper edge portion of the pouch-type battery cell; and
A battery pack comprising a side cover portion extending downward from one end of the upper cover portion and surrounding an outside of one side storage portion of the wrapped pouch-type battery cell.
감싸진 파우치형 배터리 셀의 좌측 표면과 일측 모서리를 감싸도록 구성된 제1 커버, 및 감싸진 파우치형 배터리 셀의 우측 표면과 타측 모서리를 감싸도록 구성된 제2 커버인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method of claim 5, wherein the two unit covers
A battery pack comprising a first cover configured to cover the left surface and one edge of the wrapped pouch-type battery cell, and a second cover configured to cover the right surface and the other edge of the wrapped pouch-type battery cell.
상기 제2 커버는 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부의 상부를 감싸도록 구성된 제2 상측커버부, 및 상기 제2 상측커버부의 일단으로부터 하방으로 연장되고 상기 감싸진 파우치형 배터리 셀의 타측 수납부의 외측을 감싸는 제2 측면커버부를 포함하며,
상기 제1 상측커버부로부터 상기 제2 상측커버부가 상방으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩. The method of claim 7, wherein the first cover includes a first upper cover portion configured to surround an upper portion of an upper edge portion of the pouch-type battery cell, and extending downward from one end of the first upper cover portion and covering the pouch-type battery cell. It includes a first side cover portion surrounding the outside of one side storage portion of the battery cell,
The second cover includes a second upper cover portion configured to surround an upper portion of an upper edge portion of the pouch-type battery cell, and a storage portion on the other side of the wrapped pouch-type battery cell extending downward from one end of the second upper cover portion. It includes a second side cover portion surrounding the outside of,
A battery pack, wherein the second upper cover part is spaced upward from the first upper cover part.
상기 제1 측면커버부에 비하여 상기 제2 측면커버부의 상하 방향 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 배터리 팩. According to clause 8,
A battery pack, characterized in that the vertical length of the second side cover part is longer than that of the first side cover part.
전극 조립체가 수납된 수납부 및 상기 수납부의 주위에 에지부를 구비하는 복수의 파우치형 배터리 셀;
내부 공간에 상기 파우치형 배터리 셀의 에지부를 하방으로 두어 상기 파우치형 배터리 셀이 세워진 상태로 수납하는 모듈 케이스; 및
상기 모듈 케이스의 내부 공간에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸 상기 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부는 감싸고 상기 파우치형 배터리 셀의 하부측 에지부는 노출시키는 셀 커버를 포함하고,
상기 셀 커버는 감싸진 파우치형 배터리 셀의 상부측 에지부와의 사이에 이격 공간을 가지며, 상기 파우치형 배터리 셀로부터 배출되는 가스가 상기 이격 공간 내에서 상기 상부측 에지부를 가로지르는 수평 방향 및 상방으로의 움직임이 제한되도록 하는 포켓 구조가 상기 셀 커버에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.One or more battery modules stored in the internal space of the pack case,
A plurality of pouch-type battery cells having an accommodating portion in which an electrode assembly is stored and an edge portion around the accommodating portion;
a module case that stores the pouch-type battery cell in an upright position by placing an edge portion of the pouch-type battery cell downward in an internal space; and
A cell that at least partially surrounds at least some of the pouch-type battery cells among the plurality of pouch-type battery cells in the internal space of the module case, so that the upper edge of the pouch-type battery cell is wrapped and the lower edge of the pouch-type battery cell is exposed. Includes a cover,
The cell cover has a separation space between the upper edge of the wrapped pouch-type battery cell, and the gas discharged from the pouch-type battery cell flows horizontally and upward across the upper edge within the space. A battery module, characterized in that the cell cover is provided with a pocket structure that restricts movement.
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KR1020230036122A KR20240012270A (en) | 2022-07-20 | 2023-03-20 | Battery pack, battery module and vehicle including the same |
Country Status (1)
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KR (1) | KR20240012270A (en) |
-
2023
- 2023-03-20 KR KR1020230036122A patent/KR20240012270A/en active Search and Examination
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination |