KR20240021200A - 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀 - Google Patents

외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀에 관한 것으로서, 단수의 이차전지 셀;
상기 이차전지 셀의 외부표면 전체를 감싸며 밀폐시키는 목질계 탄화부재;
상기 목질계 탄화부재의 외부로 돌출되는 상기 이차전지 셀의 양, 음극 리드탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀을 제공한다.

Description

외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀{omitted}
본 발명은 단수의 이차전지 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀에 관한 것이다.
최근 이차전지 셀은 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로 주목받고 있으며, 특히 전기에너지를 저장하는 ESS를 통하여 심야전기를 저장하거나 풍력 또는 태양광에서 생성되는 전기에너지를 저장하여 필요한 시간에 전기를 공급하는 방안이 일반적으로 널리 적용되고 있는 현실이다.
그러나 상기에서 설명한 각각의 분야에서 이차전지 셀을 적용함에 있어서, 이차전지 셀들과 연결되는 전기, 전자 제어장치(제어모듈, BMS, 보호회로모듈 등)에서의 오작동 발생으로 단수의 이차전지 셀에서 열기로 인한 발화 및 폭발로 화재의 발생이 빈번히 일어나서 막대한 재산상의 피해와 더불어 사람들에게 화상으로 인한 치명적인 신체적인 악영향을 주고 있는 등 많은 문제점이 돌출하고 있는 실정이다. 이에 상기한 이차전지 셀에서의 화재의 확산에 대응하는 문제를 해결하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 특허등록번호 10-2072098 (등록일자 : 2020.01.23)
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 특정 단수의 이차전지 셀에서 발화가 일어나 고온가스가 발생하더라도 인접한 또 다른 단수의 이차전지 셀에 고온가스와 격리되어서 연쇄적인 발화가 일어나는 것을 방지할 수 있는 단수의 이차전지 셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀(100)은, 단수의 이차전지 셀;
상기 이차전지 셀의 외부표면 전체를 감싸며 밀폐시키는 목질계 탄화부재;
상기 목질계 탄화부재의 외부로 돌출되는 상기 이차전지 셀의 양, 음극 리드탭을 포함한다.
상기 목질계 탄화부재와 접촉되는 부위의 상기 양,음극 리드탭 부위에는 각각의 절연부를 구비한다.
한편, 상기 단수의 이차전지 셀을 포함하는 이차전지 모듈이 구성될 수 있다.
또한, 상기 이차전지 모듈을 포함하는 이차전지 팩이 구성될 수 있다.
상기 이차전지 모듈은 태양전지패널의 후면에 배열되어 상기 태양전지에서 생성되는 직류전기를 충전제어모듈을 통하여 충전시키는 것이 가능하다.
한편, 상기 이차전지 모듈은 전기자동차의 바닥면 또는 천장면 또는 트렁크내부면 중에서 선택되어 고정되며, 외부로 부터 직류 또는 교류전기를 인가 받아 충전제어모듈을 통하여 충전되는 것이 가능하다.
또한, 상기 이차전지 모듈은 ESS용 컨테이너 내부에 배열되어 외부로 부터 직류 또는 교류전기를 인가 받아 충전제어모듈을 통하여 충전된다.
본 발명은 단수의 이차전지 셀의 외부 측면 전체를 감싸며 목질계 탄화부재로 밀봉, 밀폐시키며 단수의 이차전지 셀을 포장함으로서, 이러한 구조의 단수의 이차전지 셀 복수가 전기적으로 결선되어 전기에너지를 충, 방전할 때, 본 발명의 단수의 이차전지 셀에 결선되는 전기, 전자 제어장치(제어모듈, BMS, 보호회로모듈 등)에서의 오작동 발생으로 단수의 이차전지 셀에서 열기로 인한 발화가 시작되어도 단수의 이차전지 셀에서 자체적으로 소화되거나 화염을 지연시켜 주변의 또 다른 본 발명의 단수의 이차전지 셀로의 연쇄적인 발화를 방지할 수 있는 효과가 있어, 화재가 확장되는 것을 방지할 수 있도록 본 발명은 단수의 각각의 이차전지 셀 외부 표면층을 화재 발생 시에 불꽃으로 인한 착화지연 및 자기 소화성이 있는 탄소형태로 가공된 천연소재의 탄화코르크 소재 또는 탄화목재 소재인 목질계 탄화부재를 본 발명의 단수의 이차전지 셀 외장을 전체적으로 밀봉하며 단수의 이차전지 셀 복수를 결선하여 사용하여도 화재 예방에 탁월하게 대응하는 이차전지 셀을 구현하였다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀의 사시도이다.
도 2는, 도 1의 단수의 이차전지 셀의 양,음극 리드탭 사시도.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀(100);은, 단수의 이차전지 셀(100); 상기 이차전지 셀(100)의 외부표면 전체를 감싸며 밀폐시키는 목질계 탄화부재(101); 상기 목질계 탄화부재(101)의 외부로 돌출되는 상기 이차전지 셀(100)의 양, 음극 리드탭(102,103)을 포함할 수 있다.
여기서, 단수의 이차전지 셀(100)은, 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수용하는 단전지 케이스를 포함하는 구성일 수 있다.
그리고 상기 전극 조립체는, 양극 집전체/ 양극 활 물질층/ 분리막/ 음극활 물질층/ 음극 집전체 순서로 적층되어, 분리막의 일 면의 양극 활 물질층이, 다른 일 면에 음극 활 물질층이 대면하고 있는 구조를 가질 수도 있으며 상기에서 서술한 전극 조립체의 소재와 적층구조 및 적층순서는 어느 하나로 한정하지 않으며, 기술적인 문제점이 없는 범위내에서 다양한 실시가 가능하다.
또한, 상기 단전지 케이스는, 일반적?? 원통형 구조, 각형 구조, 파우치형 구조 등의 다양한 형상 구조 및 재질 그리고, 또 다른 형상, 재질, 구조로도 구성될 수 있다.
한편, 도1을 참조하면 단수의 이차전지 셀(100) 외부표면 전체를 외부의 냉기 또는 열기에 대한 단열성능을 구비하는 것은 물론, 상기 단수의 이차전지 셀(100) 또는 상기 단수의 이차전지 셀(100) 과 연결된 전기, 전자 제어장치(제어모듈, BMS, 보호회로모듈 등)의 오작동 등의 문제가 있어, 상기 단수의 이차전지 셀(100)에서 발화가 시작될 때, 자체적인 착화지연 또는 또 다른 주변의 본 발명의 단수의 이차전지 셀(100)로의 연쇄적인 발화를 차단하는 물성 및 효능이 있는 목질계 탄화부재(101)가 단수의 이차전지 셀(100) 전체를 감싸며 밀봉, 밀폐하여, 단수의 이차전지 셀(100) 자체적으로 화재를 소화시킬 수 있는 효과를 부여한 것이다.
구체적으로 상기 목질계 탄화부재(101)는 일반적인 천연 원목에서 제재한 목재를 이용한 탄화목재 또는 천연의 생 코르크를 이용한 탄화코르크 등이 있으나 본 발명에서는목질계 탄화부재(101) 중에서 탄화목재와 탄화코르크에 대하여 설명하고자 한다.
우선, 탄화목재(고열처리목재)는 180℃ - 830℃ 의 고온과 증기압 등을 이용하여 고열 처리한 목재로서, 목재의 수종과 두께, 초기 수분함량 등을 충분히 고려하여 탄화하는데는 모두 48~96시간 내외가 소요되며, 탄화 과정에서 어떠한 화학물질도 첨가하지 않으며, 모든 목재는 탄화가 가능하지만 KD 탄화목이 일반적으로 제공하는 수종은 물푸레나무(ASH), 참나무(OAK), 소나무(PINE), 가문비나무(Spruce), 아프리카 티크(IROKO)등을 사용할 수 있다.
또한, 탄화코르크는 오크나무 (코르크 참나무)의 껍질을 사용하여, 이것은 완전히 천연적인 재료로서, 독특한 물리적 특성을 가지고 있다.
더욱 상세하게는 참나무의 겉껍질 안쪽의 껍질을 소정 크기로 분쇄한 생 코르크를 800 ~ 1,000℃ 온도와, 620~780kgf/㎠ 압력으로 압축하여 내부까지 탄화시켜서 분비하는 수지로 교착시킨다.
이러한 압축된 탄화코르크 입방체를 다양한 크기의 보드로 등으로 가공하여 사용한다
탄화코르크는 물에 뜰 정도로 매우 가볍고, 특히, 탄성이 있어, 온도나 압력의 변화에도 부피의 변화가 없고, 복원력이 뛰어나다.
또한, 액체와 가스를 투과시키지 않아 부식 저항성을 가지며, 환경호르몬과 향균 성질을 갖는다.
그리고, 매우 높은 마모 저항성 마찰계수를 가지므로 충격과 마찰에 강하다.
보다 구체적으로는, 탄화코르크의 불투과성으로 열전도율이 낮으며 특히, 화재가 발생할 때, 화재의 확산을 지연시켜 불꽃 없이 연소가 가능하며, 유독가스를 방출하지 않는 특성이 있으며, 게다가 완벽한 생분해성 물질로 재사용, 재활용이 가능하여 최근 제조업을 주요 산업으로하는 산업체에서 대두되는 탈 탄소, 친환경의 추세와도 부합하는 친환경소재이다
한편, 도 2를 참조하면 상기 목질계 탄화부재(101)와 접촉되는 부위의 상기 양,음극 리드탭(102,103) 부위에는 각각의 절연부(104,105)를 구비할 수 있다.
구체적으로는, 목질계 탄화부재(101)의 소재에 탄소 함량이 높아 상기 양, 음극 리드탭(102,103)과 밀착될 때, 전기적 문제점이 돌출될 수 있어, 목질계 탄화부재(101) 접촉 부위와 상기 단수의 이차전지 셀(100)의 양, 음극 리드탭(102,103) 상호간의 절연성을 높일 수 있다.
또한, 상기에서 서술한 기술적인 분야가 적용된 본 발명의 단수의 이차전지 셀(100)복수개를 이용하여 전기적으로 결선하고, 다양한 제어부품이 실장된 전기, 전자 제어장치(제어모듈, BMS, 보호회로모듈 등)와 결선되어 구성되는 이차전지 셀(100) 복수 조립체인 이차전지 모듈(미도시)을 구성할 수 있다.
이러한 구체적인 구성은, 상기의 이차전지 모듈(미도시)을 이용하여 복수의 이차전지 모듈(미도시)이 조립되어 더 큰 전기 저장용량의 이차전지 팩(미도시)을 구성 할 있으며, 더하여 상기 이차전지 모듈(미도시)은 일반적으로 태양전지에서 광전효과를 통하여 직류전기를 발생하는 태양전지 셀들이 모듈화된 태양전지패널의 후면에 상기의 이차전지 모듈(미도시)이 배열 결합되어 상기 태양전지패널에서 생성되는 직류전기를 충전제어모듈을 통하여 충전시킬 수 있으며, 보다 구체적으로는 상기 이차전지 모듈(미도시)은 전기자동차의 바닥면 또는 천장면 또는 트렁크내부면 중에서 선택되어 고정되며, 외부로 부터 직류 또는 교류전기를 인가 받아 충전제어모듈을 통하여 충전되는 것도 고려해 볼 만하다.
한편, 최근에 전기에너지 저장장치로 각광 받고있는 ESS에 본 발명의 상기 이차전지 모듈(미도시)을 적용하면 통상의 ESS용 컨테이너 내부에 이차전지 모듈(미도시)을 배열되여 외부로 부터 직류 또는 교류전기를 인가 받아 충전제어모듈을 통하여 충전되는 것도 가능하다
상기에서 설명한 본 발명의 단수 이차전지 셀(100)을 적용하여 이차전지 모듈 또는 이차전지 팩, 그리고 전기자동차의 다양한 위치에 장착되어 전기자동차의 전기에너지 보조장치로 활용 및 컨테이너 내부에 다량의 이차전지 모듈 또는 이차전기 팩을 사용하여 ESS를 구현할 수 있는 등 다양한 분야에서 화재의 발생시에도 화재의 확산을 방지하는 등의 단열성능 또한 구비한 본 발명의 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀(100)을 적용하는 분야가 많을 것이라 사료된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
100 : 단수의 이차전지 셀 101 : 목질계 탄화부재 102,103 : 양, 음극 리드탭 104,105 : 절연부

Claims (7)

  1. 단수의 이차전지 셀;
    상기 이차전지 셀의 외부표면 전체를 감싸며 밀폐시키는 목질계 탄화부재;
    상기 목질계 탄화부재의 외부로 돌출되는 상기 이차전지 셀의 양, 음극 리드탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목질계 탄화부재와 접촉되는 부위의 상기 양,음극 리드탭 부위에는 각각의 절연부를 구비하는 것을 특징으로 하는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 따른 상기 단수의 이차전지 셀을 포함하는 이차전지 모듈.
  4. 제3항에 따른 상기 이차전지 모듈을 포함하는 이차전지 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이차전지 모듈은 태양전지패널의 후면에 배열되어 상기 태양전지에서 생성되는 직류전기를 충전제어모듈을 통하여 충전시키는 것을 특징으로 하는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 이차전지 모듈은 전기자동차의 바닥면 또는 천장면 또는 트렁크내부면 중에서 선택되어 고정되며, 외부로 부터 직류 또는 교류전기를 인가 받아 충전제어모듈을 통하여 충전되는 것을 특징으로 하는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 이차전지 모듈은 ESS용 컨테이너 내부에 배열되어 외부로 부터 직류 또는 교류전기를 인가 받아 충전제어모듈을 통하여 충전되는 것을 특징으로 하는 외부면에 목질계 탄화부재가 결합된 단수의 이차전지 셀.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102072098B1 (ko) 2015-07-29 2020-01-31 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지, 전지 모듈 및 전지 팩

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