KR20240021501A - Battery module having a structure capable of venting gas while preventing flame emission - Google Patents

Battery module having a structure capable of venting gas while preventing flame emission Download PDF

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KR20240021501A
KR20240021501A KR1020220099894A KR20220099894A KR20240021501A KR 20240021501 A KR20240021501 A KR 20240021501A KR 1020220099894 A KR1020220099894 A KR 1020220099894A KR 20220099894 A KR20220099894 A KR 20220099894A KR 20240021501 A KR20240021501 A KR 20240021501A
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Abstract

복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임; 및 방염부재;를 포함하고, 상기 방염부재는, 각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트; 및 둘 이상의 상기 난연 시트 사이에 개재된 망사형 시트;를 포함하는, 배터리 모듈이 개시된다.One or more battery cell stacks including a plurality of secondary battery cells; a module frame storing the battery cell stack; and a flame retardant member, wherein the flame retardant member includes: two or more flame retardant sheets each including one or more holes; and a mesh-type sheet interposed between two or more of the flame retardant sheets. A battery module including a is disclosed.

Description

화염 배출을 방지하며 가스를 배출하는 구조를 갖는 배터리 모듈{BATTERY MODULE HAVING A STRUCTURE CAPABLE OF VENTING GAS WHILE PREVENTING FLAME EMISSION}Battery module having a structure to prevent flame emission and discharge gas {BATTERY MODULE HAVING A STRUCTURE CAPABLE OF VENTING GAS WHILE PREVENTING FLAME EMISSION}

복수의 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈에 대한 것으로, 그중에서도 화염 배출을 방지하면서 가스를 배출할 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈에 관한 것이다.It relates to a battery module including a plurality of secondary battery cells, and in particular, to a battery module having a structure capable of discharging gas while preventing flame emission.

이차전지는 여러 번 충방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북과 같은 다양한 분야에 적용되고 있다. 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등이 일반적으로 자주 사용되는 이차전지다. 휴대용 전자기기의 발전에 따라 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가지고, 메모리 효과가 거의 없는 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 진행되었다.Secondary batteries can be charged and discharged multiple times, so they are applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, and laptops. Nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries are commonly used secondary batteries. With the development of portable electronic devices, much research has been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage and little memory effect.

특히 소형 장치 외에 전기 자동차(Electric Vehicle; EV)와 전력 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)과 같은 중대형 장치에서도 이차전지가 널리 이용되기 시작되었다. 소량의 이차전지 셀을 사용하는 소형 장치와 달리, 중대형 장치는 용량과 출력을 상승시키기 위하여 다량의 이차전지 셀을 전기적으로 연결한 배터리 모듈 내지 배터리 팩을 사용한다. 파우치형(pouched type) 이차전지 셀은 적층이 용이하다는 장점을 가져 중대형 장치에 적극적으로 활용되고 있다.In particular, in addition to small devices, secondary batteries have begun to be widely used in medium to large-sized devices such as electric vehicles (EV) and energy storage systems (ESS). Unlike small devices that use a small amount of secondary battery cells, mid- to large-sized devices use battery modules or battery packs that electrically connect a large number of secondary battery cells to increase capacity and output. Pouched type secondary battery cells have the advantage of being easy to stack and are actively used in medium to large-sized devices.

이차전지 셀은 일반적으로 리튬계 산화물을 포함하는 양극, 탄소재를 포함하는 음극, 이들의 직접적인 접촉을 방지하는 분리막과 리튬 이온이 이동할 수 있는 전해액을 포함한다. 분리막이 파손되어 양극과 음극이 접촉하는 단락이 발생하거나, 과충전 내지 과방전되는 상황 또는 고온 조건 하에서는 이차전지 셀의 열폭주(Thermal Runaway) 현상이 발생할 수 있다. 열폭주 현상이 발생하면 양극과 음극 계면의 고체전해질층(Solid Electrolyte Interface; SEI)이 반응하여 열과 가스가 발생하고, 양극재가 분해되어 열과 산소가 발생하며, 전해액이 반응하여 열과 가연성 가스가 발생한다. 이러한 반응은 상호 연쇄적으로 일어나 이차전지의 온도 상승을 통제할 수 없게 되고, 결과적으로 이차전지 셀이 발화하거나 폭발하게 된다.Secondary battery cells generally include a positive electrode containing lithium-based oxide, a negative electrode containing carbon material, a separator to prevent direct contact between them, and an electrolyte solution through which lithium ions can move. The separator may be damaged, resulting in a short circuit between the positive and negative electrodes, or the thermal runaway phenomenon of the secondary battery cell may occur in overcharge or overdischarge situations or under high temperature conditions. When thermal runaway occurs, the solid electrolyte interface (SEI) at the interface between the anode and cathode reacts to generate heat and gas, the anode material decomposes to generate heat and oxygen, and the electrolyte reacts to generate heat and combustible gas. . These reactions occur in a chain reaction, making it impossible to control the temperature rise of the secondary battery, and as a result, the secondary battery cell ignites or explodes.

복수의 이차전지 셀을 직렬/병렬로 연결한 배터리 모듈에서 열폭주 현상이 발생하면 고온의 가스나 화염이 주변으로 전파되어 연쇄적인 발화와 폭발이 발생할 수 있다. 특히 하우징 내부에 이차전지 셀이 수용된 배터리 모듈에서는 화염과 가스 발생으로 인한 압력 증가가 폭발로 이어지기 쉬운 문제가 있다.If a thermal runaway phenomenon occurs in a battery module in which multiple secondary battery cells are connected in series/parallel, high-temperature gas or flame may spread to the surrounding area, resulting in serial ignition and explosion. In particular, in battery modules where secondary battery cells are housed inside the housing, there is a problem that increased pressure due to flame and gas generation can easily lead to explosion.

종래에 배터리 모듈의 구조를 변경하여 가스가 통과할 수 있는 가스 배출구를 적용함으로써 이러한 문제점을 개선하려는 시도가 있었다. 그러나 이러한 구조의 배터리 모듈에서는 가스 배출구를 통해 가스와 화염이 같이 배출되는 문제가 있다.Previous attempts have been made to improve this problem by changing the structure of the battery module and applying a gas outlet through which gas can pass. However, in a battery module with this structure, there is a problem in that gas and flame are discharged together through the gas outlet.

이를 해결하기 위하여 일종의 차단막을 설치함으로써 화염과 가스의 유로를 연장하여 화염의 전파를 지연시키거나, 일정 방향으로 유도하는 방법이 시도되었다. 그러나 이러한 구조에서는 가스의 배출이 원활하지 못한 문제점이 있다.To solve this problem, attempts have been made to extend the flow path of flame and gas by installing a type of blocking film to delay the spread of the flame or to guide it in a certain direction. However, this structure has a problem in that gas is not discharged smoothly.

본 명세서의 기재사항은 전술한 종래기술의 문제점을 고려하여 창안된 것으로, 내부 이차전지 셀에서 발생한 가스를 원활하게 배출할 수 있고, 이와 동시에 이차전지 셀의 발화로 인한 화염이 전파되는 것을 억제할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.The description in this specification was created in consideration of the problems of the prior art described above, and is capable of smoothly discharging the gas generated from the internal secondary battery cell and at the same time suppressing the spread of flame due to ignition of the secondary battery cell. The purpose is to provide a battery module that can

전술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서의 일 측면에 따르면, 복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임; 및 방염부재;를 포함하고, 상기 방염부재는, 각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트; 및 둘 이상의 상기 난연 시트 사이에 개재된 망사형 시트;를 포함하는, 배터리 모듈이 제공된다.According to one aspect of the present specification for solving the above-described problem, one or more battery cell stacks including a plurality of secondary battery cells; a module frame storing the battery cell stack; and a flame retardant member, wherein the flame retardant member includes: two or more flame retardant sheets each including one or more holes; and a mesh-type sheet interposed between two or more of the flame retardant sheets. A battery module including a is provided.

일 실시예에 있어서, 상기 난연 시트 중 하나의 구멍은 상기 난연 시트 중 다른 하나의 구멍과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.In one embodiment, a hole in one of the flame retardant sheets may be arranged so as not to overlap a hole in another one of the flame retardant sheets.

일 실시예에 있어서, 상기 난연 시트는 마이카 시트일 수 있다.In one embodiment, the flame retardant sheet may be a mica sheet.

일 실시예에 있어서, 상기 망사형 시트는 알루미늄, 구리, 철, 스테인리스 스틸, 황동 및 청동으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the mesh-type sheet may include one or more selected from the group consisting of aluminum, copper, iron, stainless steel, brass, and bronze.

일 실시예에 있어서, 상기 모듈 프레임은 하나 이상의 가스 배출구를 포함하고, 상기 방염부재는 상기 난연 시트의 구멍 중 하나 이상이 상기 가스 배출구와 중첩되도록 위치할 수 있다.In one embodiment, the module frame includes one or more gas outlets, and the flame retardant member may be positioned so that one or more of the holes of the flame retardant sheet overlaps the gas outlet.

본 명세서의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈이 내부의 가스를 외부로 원활하게 배출할 수 있다.According to one aspect of the present specification, a battery module can smoothly discharge internal gas to the outside.

다른 일 측면에 따르면, 배터리 모듈 내부에서 발생한 화염이 전파되는 것을 억제할 수 있다.According to another aspect, it is possible to suppress the spread of flames generated inside the battery module.

본 명세서의 일 측면의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effect of one aspect of the present specification is not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration described in the detailed description or claims of the present specification.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 의한 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 의한 배터리 모듈의 일부인 모듈 프레임을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 의한 배터리 모듈의 일부인 방염부재를 개략적으로 나타내는 평면도와 측면 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 명세서의 일 실시예에 의한 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 측면 단면도이다.
1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present specification.
Figure 2 is a perspective view schematically showing a module frame that is part of a battery module according to an embodiment of the present specification.
Figure 3 is a plan view and a side cross-sectional view schematically showing a flame retardant member that is part of a battery module according to an embodiment of the present specification.
4 to 7 are side cross-sectional views schematically showing a battery module according to an embodiment of the present specification.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 명세서의 일 측면을 설명하기로 한다. 그러나 본 명세서의 기재사항은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 명세서의 일 측면을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, one aspect of the present specification will be described with reference to the attached drawings. However, the description in this specification may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain one aspect of the specification in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only cases where it is “directly connected,” but also cases where it is “indirectly connected” with another member in between. . Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.When a range of numerical values is described herein, unless the specific range is stated otherwise, the value has the precision of significant figures given in accordance with the standard rules in chemistry for significant figures. For example, the number 10 includes the range 5.0 to 14.9, and the number 10.0 includes the range 9.50 to 10.49.

본 명세서에서 "열폭주"란 전지 내부 물질의 전기화학적 부반응에 의하여 연쇄적으로 발열 반응이 진행되는 현상을 의미한다. 열폭주 현상이 발생한 전지는 수초 내에 400℃ 이상의 고온에 도달하여 가스를 분출하게 되고, 전소 이전까지 소화가 실질적으로 불가능하다고 알려져 있다.In this specification, “thermal runaway” refers to a phenomenon in which a chain reaction of exothermic reactions occurs due to electrochemical side reactions of materials inside the battery. It is known that a battery in which thermal runaway occurs reaches a high temperature of over 400°C within a few seconds, spews out gas, and is virtually impossible to extinguish before it burns out.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 명세서의 일 측면에 따른 배터리 모듈(10)을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the battery module 10 according to one aspect of the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings.

배터리 모듈(10)Battery module(10)

일 측면에 따른 배터리 모듈(10)은, 복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체(100); 상기 전지 셀 적층체(100)를 수납하는 모듈 프레임(200); 및 방염부재(300);를 포함하고, 상기 방염부재(300)는, 각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트(310); 및 둘 이상의 상기 난연 시트(310) 사이에 개재된 망사형 시트(320);를 포함할 수 있다.A battery module 10 according to one aspect includes one or more battery cell stacks 100 including a plurality of secondary battery cells; A module frame 200 that accommodates the battery cell stack 100; and a flame retardant member 300, wherein the flame retardant member 300 includes two or more flame retardant sheets 310, each including one or more holes. and a mesh-type sheet 320 interposed between two or more flame retardant sheets 310.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 모듈 프레임(200) 내부에 하나 이상의 전지 셀 적층체(100)가 수용된 형태일 수 있다. 또한 도 1은 모듈 프레임(200)의 전후방 개구부에 엔드 플레이트(230)가 결합되되 개구부가 폐쇄되지 않은 형태로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Figure 1 schematically shows a battery module 10 according to an embodiment of the present specification. Referring to FIG. 1 , the battery module 10 according to one embodiment may have one or more battery cell stacks 100 accommodated inside a module frame 200. In addition, Figure 1 shows the end plate 230 coupled to the front and rear openings of the module frame 200, but the openings are not closed, but the present invention is not limited thereto.

배터리 모듈(10)은 이차전지의 기본 단위인 셀을 직렬 내지 병렬 연결하여 수납한 것이다. 보다 큰 용량과 높은 전압이 필요한 전기 자동차와 전력 저장 시스템 등에서는 배터리 모듈(10)을 여러 개 연결하여 배터리 팩 또는 배터리 랙의 형태로 사용한다.The battery module 10 houses cells, which are the basic units of secondary batteries, connected in series or parallel. In electric vehicles and power storage systems that require larger capacity and higher voltage, multiple battery modules 10 are connected and used in the form of a battery pack or battery rack.

배터리 모듈(10)은 복수의 이차전지 셀을 단순 결속한 것이 아니라, 단단한 모듈 프레임(200) 내부에 수납하여 이차전지 셀을 열과 진동 등의 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한 다량의 이차전지 셀을 안전하고 효율적으로 관리할 수 있도록 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 전자 장치와 냉각 장치 등을 더 포함할 수 있다.The battery module 10 is not simply a combination of a plurality of secondary battery cells, but is stored inside a rigid module frame 200 to protect the secondary battery cells from external shocks such as heat and vibration. In addition, it may further include electronic devices and a cooling device for a battery management system (BMS) to safely and efficiently manage a large number of secondary battery cells.

즉, 배터리 모듈(10)은 중대형 배터리가 필요한 분야에서 하나의 단위 구조로서 사용된다.That is, the battery module 10 is used as a unit structure in fields that require medium to large batteries.

전지 셀 적층체(100)Battery cell stack (100)

전지 셀 적층체(100)는 복수의 이차전지 셀을 적층하여 형성된다. 도 1에서 이차전지 셀은 바닥면에 수직을 이루도록 배치되어 좌우 방향으로 적층된 형태로 도시되었으나, 필요에 따라 바닥면에 수직한 앞뒤 방향 또는 바닥면에 수평한 상하 방향으로 적층될 수 있다.The battery cell stack 100 is formed by stacking a plurality of secondary battery cells. In Figure 1, the secondary battery cells are arranged perpendicular to the floor and are shown as stacked in the left and right directions, but if necessary, they may be stacked in a front-to-back direction perpendicular to the floor or in a vertical direction horizontal to the floor.

각각의 이차전지 셀은 전극 리드가 파우치 외부로 돌출된 파우치형 이차전지일 수 있다. 파우치형 이차전지는 전극판, 전극탭 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 파우치에 수납된 것일 수 있다. 이러한 전극 조립체가 파우치에 수납된 이후 전해액을 주입하고 이차전지 셀을 활성화할 수 있다. 활성화된 이차전지 셀에서는 양극과 음극에 고체전해질층이 생성될 수 있다. 다른 예에서 이차전지 셀은 전극 조립체가 캔에 수납된 각형 이차전지 내지는 원통형 이차전지일 수 있다. 또 다른 예에서 이차전지 셀은 전극판, 전극탭 및 고체전해질을 포함하는 고체전지 셀일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Each secondary battery cell may be a pouch-type secondary battery in which electrode leads protrude outside the pouch. A pouch-type secondary battery may have an electrode assembly including an electrode plate, an electrode tab, and a separator stored in a pouch. After this electrode assembly is stored in the pouch, electrolyte can be injected and the secondary battery cell can be activated. In an activated secondary battery cell, a solid electrolyte layer can be created on the anode and cathode. In another example, the secondary battery cell may be a prismatic secondary battery or a cylindrical secondary battery in which the electrode assembly is stored in a can. In another example, the secondary battery cell may be a solid battery cell including an electrode plate, an electrode tab, and a solid electrolyte, but is not limited thereto.

파우치는 이차전지 셀의 외형을 이루는 외장재로, 내부에 전극 조립체를 수납할 수 있는 수용부가 형성된 것일 수 있다. 파우치는 외부 절연층, 금속층, 내부 접착층 등을 포함하여 전극 조립체를 수납 후 밀봉할 수 있다. 밀봉된 파우치 내부의 전극 조립체는 전극 리드로만 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 파우치에 수납되는 전극 조립체는 양극과 음극을 분리막이 격리하도록 와인딩된 젤리롤을 가압한 형태이거나, 분리막을 중심으로 양극과 음극이 교대로 적층되는 스태킹 형태일 수 있다.The pouch is an exterior material that forms the outer shape of a secondary battery cell, and may have a receiving portion formed inside to store an electrode assembly. The pouch can contain an external insulating layer, a metal layer, an internal adhesive layer, etc., and can be sealed after storing the electrode assembly. The electrode assembly inside the sealed pouch can be electrically connected to the outside only with electrode leads. The electrode assembly stored in the pouch may be in the form of a pressurized jelly roll wound so that the anode and cathode are separated by a separator, or may be in a stacking form in which the anode and cathode are alternately stacked around the separator.

캔은 이차전지 셀의 외형을 이루는 외장재로, 그 형태에 따라 납작한 직육면체 형태의 각형 이차전지와 원통형 이차전지로 분류된다. 각형 이차전지의 캔에 수납되는 전극 조립체는 전술한 파우치의 것과 동일할 수 있다. 원통형 이차전지 캔에 수납되는 전극 조립체는 양극과 음극을 분리막이 격리하도록 와인딩된 젤리롤 형태일 수 있다.A can is an exterior material that forms the outer shape of a secondary battery cell. Depending on its shape, it is classified into a flat rectangular rectangular secondary battery and a cylindrical secondary battery. The electrode assembly stored in the can of the square secondary battery may be the same as that of the pouch described above. The electrode assembly stored in a cylindrical secondary battery can may be in the form of a jelly roll wound so that a separator separates the positive and negative electrodes.

전극판은 양극판과 음극판을 포함하며, 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치될 수 있다. 각각의 전극판은 전극탭이 구비되고, 하나 이상의 전극탭은 전극 리드와 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 양극판은 각각 양극탭과 연결되고, 하나 이상의 양극탭은 양극 리드와 연결될 수 있다. 마찬가지로 하나 이상의 음극판은 각각 음극탭과 연결되고, 하나 이상의 음극탭은 양극 리드와 연결될 수 있다. 여기서 양극 리드와 음극 리드는 상호 접촉하지 않도록 높이를 달리하거나, 방향을 달리하여 배치될 수 있다.The electrode plate includes a positive electrode plate and a negative electrode plate, and one or more positive electrode plates and one or more negative electrode plates may be disposed with a separator interposed therebetween. Each electrode plate is provided with an electrode tab, and one or more electrode tabs may be connected to an electrode lead. For example, one or more positive plates may each be connected to a positive electrode tab, and one or more positive electrode tabs may be connected to a positive lead. Similarly, one or more negative electrode plates may each be connected to a negative electrode tab, and one or more negative electrode tabs may be connected to a positive electrode lead. Here, the anode lead and the cathode lead may be arranged at different heights or in different directions so as not to contact each other.

전극판은 집전체에 활물질 슬러리가 도포되어 형성될 수 있다. 집전체는 일반적으로 음극에서 구리 포일, 양극에서 알루미늄 포일을 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다. 활물질 슬러리는 양극재나 음극재 등의 활물질, 도전성 물질, 바인더, 첨가제 등이 용매에서 혼합된 상태로 도포될 수 있다.The electrode plate may be formed by applying an active material slurry to a current collector. The current collector generally uses copper foil at the negative electrode and aluminum foil at the positive electrode, but is not limited to this. The active material slurry may be applied by mixing active materials such as positive electrode materials or negative electrode materials, conductive materials, binders, additives, etc. in a solvent.

양극 활물질은 고온에서 분해되어 산소를 발생시킬 수 있다. 발생한 산소는 전해액을 산화시키거나, 양극 활물질과 반응하여 열을 발생시킬 수 있다.The positive electrode active material can decompose at high temperatures and generate oxygen. The generated oxygen can oxidize the electrolyte or react with the positive electrode active material to generate heat.

분리막은 고분자 소재를 이용하여 제조한 다공성 필름으로 양극판과 음극판의 직접적인 접촉을 차단하면서 이온을 통과시킬 수 있다. 분리막이 외부 충격 또는 내부에 성장한 덴드라이트 등에 의해 파손되면 양극과 음극이 접촉하는 단락이 발생하여 이차전지 셀의 열폭주를 야기할 수 있다. 열폭주로 인한 이상고온에서는 이차전지 셀이 발화하거나 폭발할 수 있다.The separator is a porous film made from polymer materials that allows ions to pass through while blocking direct contact between the positive and negative plates. If the separator is damaged by external impact or dendrites grown inside, a short circuit may occur where the anode and cathode come into contact, which may cause thermal runaway of the secondary battery cell. At abnormally high temperatures caused by thermal runaway, secondary battery cells may ignite or explode.

배터리 모듈(10)은 전지 셀 적층체(100)를 하나 이상 포함할 수 있다. 어느 하나의 이차전지 셀이 발화하면 그 화염이 인접한 셀로 옮겨가 연쇄적인 열폭주 현상이 발생할 수 있다. 따라서 둘 이상의 전지 셀 적층체(100)를 포함하는 경우 각각의 전지 셀 적층체(100)는 상호 격리되어 분산배치될 수 있다. 또한 각각의 전지 셀 적층체(100)에서도 이차전지 셀이 상호 격리되어 연쇄적인 열폭주를 억제하거나, 그 속도를 늦출 수 있다.The battery module 10 may include one or more battery cell stacks 100. If one secondary battery cell ignites, the flame can transfer to adjacent cells, causing a chain thermal runaway phenomenon. Therefore, when two or more battery cell stacks 100 are included, each battery cell stack 100 may be distributed and isolated from each other. Additionally, in each battery cell stack 100, secondary battery cells are isolated from each other, thereby suppressing or slowing down chain thermal runaway.

하나의 전지 셀 적층체(100)에 포함되는 이차전지 셀의 숫자는 배터리 모듈(10)의 단위부피당 용량, 안정성, 사용환경 등을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯, 일곱, 여덟, 아홉 또는 열 개의 이차전지 셀이 적층되어 하나의 전지 셀 적층체(100)를 구성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The number of secondary battery cells included in one battery cell stack 100 may be set in consideration of capacity per unit volume of the battery module 10, stability, use environment, etc. For example, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, or ten secondary battery cells may be stacked to form one battery cell stack 100, but the present invention is not limited thereto.

각 이차전지 셀의 전극 리드는 인접한 이차전지 셀의 전극 리드와 극을 맞추어 전기적으로 연결될 수 있다. 둘 이상의 전지 셀 적층체(100)를 포함하면 각각의 전지 셀 적층체(100)가 전기적으로 연결될 수 있다.The electrode lead of each secondary battery cell may be electrically connected by aligning the electrode lead with the electrode lead of the adjacent secondary battery cell. If two or more battery cell stacks 100 are included, each battery cell stack 100 may be electrically connected.

모듈 프레임(200)Module frame (200)

하나 이상의 전지 셀 적층체(100)는 배터리 모듈(10)의 골격을 이루는 모듈 프레임(200)에 수납될 수 있다. 이 때, 각 전지 셀 적층체(100) 간의 전기적 연결을 위한 버스바, 전지 셀 적층체(100)의 고정을 위한 고정부재, 외부 충격의 완화를 위한 완충부재, 배터리 모듈(10)의 관리를 위한 인쇄회로기판과 각종 센서 등이 더 수납될 수 있다.One or more battery cell stacks 100 may be accommodated in the module frame 200 that forms the skeleton of the battery module 10. At this time, the bus bar for electrical connection between each battery cell stack 100, the fixing member for fixing the battery cell stack 100, the buffer member for alleviating external shock, and the management of the battery module 10. Additional printed circuit boards and various sensors can be accommodated.

도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 일부인 모듈 프레임(200)을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1과 도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 모듈 프레임(200)은 내부에 전지 셀 적층체(100) 등을 수납할 수 있는 공간이 구비된 것일 수 있다.FIG. 2 schematically shows a module frame 200 that is part of the battery module 10 according to an embodiment of the present specification. Referring to FIGS. 1 and 2 , the module frame 200 according to one embodiment may be provided with a space therein for storing the battery cell stack 100 and the like.

모듈 프레임(200)은 상하면부과 이를 연결하는 측면부를 가지는 사각기둥 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 모듈 프레임(200)은 전지 셀 적층체(100)를 수납할 수 있도록 하나 이상의 개구부를 가질 수 있다. The module frame 200 may be in the form of a square pillar having an upper and lower surface and side parts connecting it, but is not limited thereto. The module frame 200 may have one or more openings to accommodate the battery cell stack 100.

도 2에는 전후면 전부에 개구부가 구비된 모듈 프레임(200)이 도시되어 있다. 네 면을 가지는 이러한 형태의 모듈 프레임(200)은 전체 면이 일체로 형성되거나, 각각의 면이 용접, 물리적 체결 등을 통해 결합되거나, U자형 프레임에 상면부 또는 하면부가 결합되거나, 상면부와 하면부가 각각 하나의 측면부와 연결된 형태의 프레임이 결합되는 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다.Figure 2 shows a module frame 200 provided with openings on both the front and back sides. This type of module frame 200 having four sides has the entire surface formed integrally, each side is joined through welding, physical fastening, etc., the upper or lower surface is coupled to a U-shaped frame, or the upper and lower surfaces are formed as one body. It can be formed in a variety of ways, such as combining a frame in which the lower part is connected to one side part.

모듈 프레임(200)의 개구부에는 용접, 물리적 체결 등의 방법으로 엔드 플레이트(230)가 결합될 수 있다. 엔드 플레이트(230)는 배터리 모듈(10)의 부품이 수납된 후 모듈 프레임(200)의 개구부를 폐쇄할 수 있다. 엔드 플레이트(230)를 통해 전지 셀 적층체(100)가 외부와 전기적 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The end plate 230 may be coupled to the opening of the module frame 200 by welding, physical fastening, etc. The end plate 230 may close the opening of the module frame 200 after the components of the battery module 10 are accommodated. The battery cell stack 100 may be electrically connected to the outside through the end plate 230, but is not limited to this.

모듈 프레임(200) 내지 엔드 플레이트(230)는 충분한 강도를 가지는 스틸, 알루미늄 등의 금속이나 고분자 수지 등으로 이루어져 외부 충격이 이차전지 셀에 직접적으로 가해지는 것을 방지할 수 있다. 배터리 모듈(10)의 사용환경에 따라 모듈 프레임(200)의 각 면 내지 엔드 플레이트(230)의 소재를 같거나 달리할 수 있다.The module frame 200 to the end plate 230 is made of metal such as steel or aluminum or polymer resin with sufficient strength to prevent external shock from being directly applied to the secondary battery cell. Depending on the usage environment of the battery module 10, the materials of each side of the module frame 200 and the end plate 230 may be the same or different.

이차전지 셀이 고온에 노출되면 내부의 고체전해질층, 양극재, 음극재, 전해액 등이 반응하여 산소, 가연성 가스 등이 발생할 수 있다. 이들은 고온에서 연소하여 화재와 폭발을 야기한다. 따라서 배터리 모듈(10)에서 연쇄적인 열폭주를 억제하거나 폭발을 방지하려면 가스를 배출할 필요성이 있다. 모듈 프레임(200)은 필요에 따라 하나 이상의 가스 배출구(210)를 구비하여 내부의 가스를 배출할 수 있다.When a secondary battery cell is exposed to high temperatures, the internal solid electrolyte layer, positive electrode material, negative electrode material, and electrolyte solution may react and generate oxygen, combustible gas, etc. They burn at high temperatures, causing fire and explosion. Therefore, there is a need to discharge gas in order to suppress chain thermal runaway or prevent explosion in the battery module 10. The module frame 200 may be provided with one or more gas outlets 210 to discharge internal gas, if necessary.

도 2에는 상면부에 직사각형 모양의 가스 배출구(210)가 구비된 모듈 프레임(200)이 도시되어 있으나, 본 명세서의 배터리 모듈(10)이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 모듈 프레임(200)의 측면부에 가스 배출구(210)가 구비되거나, 모듈 프레임(200)에 별도의 가스 배출구(210)가 구비되지 않을 수 있다. 또는 가스 배출구(210)의 모양과 크기, 숫자가 도면과 상이할 수 있다.FIG. 2 shows a module frame 200 having a rectangular gas outlet 210 on the upper surface, but the battery module 10 of the present specification is not limited thereto. For example, a gas outlet 210 may be provided on the side of the module frame 200, or a separate gas outlet 210 may not be provided on the module frame 200. Alternatively, the shape, size, and number of the gas outlet 210 may be different from those in the drawing.

가스 배출구(210)의 위치와 형상은 전지 셀 적층체(100)의 특성이나 배터리 모듈(10)의 작동목적과 환경에 따라 달라질 수 있다. 모듈 프레임(200)이 가스 배출구(210)를 구비하지 않는 경우 엔드 플레이트(230)에 가스 배출구가 구비될 수 있다. 이러한 경우 엔드 플레이트(230)의 소재 또는 형상을 조절하여 별도의 기능을 부여할 수 있다. 일 예시에서 가스 배출구(210)는 내부 이차전지 셀의 길이 방향으로 긴 형상을 가질 수 있다.The location and shape of the gas outlet 210 may vary depending on the characteristics of the battery cell stack 100 or the operating purpose and environment of the battery module 10. If the module frame 200 does not have a gas outlet 210, the end plate 230 may be provided with a gas outlet. In this case, a separate function can be given by adjusting the material or shape of the end plate 230. In one example, the gas outlet 210 may have a long shape in the longitudinal direction of the internal secondary battery cell.

도 2의 모듈 프레임(200) 하면부에 하나 이상의 결합구멍(220)이 형성되어 있다. 이러한 결합구멍(220)은 모듈 프레임(200)을 외부에 결합하여 고정하거나, 모듈 프레임(200) 내부에 특정 부재를 결합하는 용도로 활용할 수 있다.One or more coupling holes 220 are formed on the lower surface of the module frame 200 of FIG. 2. These coupling holes 220 can be used to couple and secure the module frame 200 to the outside or to couple a specific member inside the module frame 200.

방염부재(300)Flame retardant member (300)

이차전지 셀이 발화하면 화염이 주변에 전파되어 연쇄적인 열폭주를 유발할 수 있다. 또한 배터리 모듈(10) 외부로 화염이 전파되어 2차적인 화재를 야기할 수 있다. 이차전지 셀의 열폭주 시 발생하는 고온의 가스는 가연성 물질을 포함하여 화염을 전파시키는 원인이 된다. 또한 모듈 프레임(200) 내부에 가스가 축적되면 압력이 상승하고, 결과적으로 폭발을 야기하게 된다. 따라서 열폭주로 발생한 가스를 배출하되 화염의 전파를 막을 필요성이 있다. 방염부재(300)는 모듈 프레임(200) 내부의 고온 가스를 배출하면서 화염의 전파를 막을 수 있다.When a secondary battery cell ignites, the flame can spread to the surrounding area, causing a chain thermal runaway. Additionally, flame may spread outside the battery module 10, causing a secondary fire. High-temperature gas generated during thermal runaway of a secondary battery cell contains combustible substances and causes flames to spread. Additionally, when gas accumulates inside the module frame 200, the pressure increases, resulting in an explosion. Therefore, there is a need to discharge the gas generated by thermal runaway but prevent the spread of flame. The flame retardant member 300 can prevent the spread of flame while discharging high-temperature gas inside the module frame 200.

도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 일부인 방염부재(300)를 개략적으로 도시한 것이다. 구체적으로 도 3은 제1 난연 시트(311) 및 제2 난연 시트(312)의 사이에 망사형 시트(320)가 개재된 방염부재(300)를 상단의 평면도와 하단의 측면 단면도로 도시한 것이다.Figure 3 schematically shows a flame retardant member 300 that is part of the battery module 10 according to an embodiment of the present specification. Specifically, Figure 3 shows a flame retardant member 300 with a mesh-type sheet 320 interposed between the first flame retardant sheet 311 and the second flame retardant sheet 312 in a top plan view and a bottom cross-sectional view. .

난연 시트(310)는 판형 구조물로, 가스가 통과할 수 있도록 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있다. 이 때 구멍의 형상과 크기는 한정되지 않으나, 전술한 가스 배출구(210)보다 작은 것이 제조가 용이하면서도 외부 이물질의 유입가능성이 낮을 수 있다. 난연 시트(310)의 각 구멍은 크기가 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 목적에 따라 외부에 위치한 난연 시트(310)의 구멍 크기가 내부에 위치한 난연 시트(310) 보다 크거나, 같거나, 작을 수 있다.The flame retardant sheet 310 is a plate-shaped structure and may include one or more holes to allow gas to pass through. At this time, the shape and size of the hole are not limited, but a hole smaller than the above-described gas outlet 210 may be easier to manufacture and have a lower possibility of introducing foreign substances. Each hole in the flame retardant sheet 310 may be the same or different in size. For example, depending on the purpose, the hole size of the flame retardant sheet 310 located on the outside may be larger, the same, or smaller than that of the flame retardant sheet 310 located on the inside.

다른 일 예시로, 난연 시트 중 적어도 하나는 각 구멍의 지름이 3~20 mm, 즉, 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 6.5 mm, 7 mm, 7.5 mm, 8 mm, 8.5 mm, 9 mm, 9.5 mm, 10 mm, 10.5 mm, 11 mm, 11.5 mm, 12 mm, 12.5 mm, 13 mm, 13.5 mm, 14 mm, 14.5 mm, 15 mm, 15.5 mm, 16 mm, 16.5 mm, 17 mm, 17.5 mm, 18 mm, 18.5 mm, 19 mm, 19.5 mm, 20 mm 또는 이들 중 두 값의 사이 범위에 속할 수 있다. 난연 시트(310)의 구멍 크기가 모두 상기 범위를 벗어나면 가스 배출이 원활하지 않거나, 화염을 차단하기 어려울 수 있다.As another example, at least one of the flame retardant sheets has a diameter of each hole of 3 to 20 mm, that is, 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 6.5 mm, 7 mm, 7.5 mm, 8 mm, 8.5 mm, 9 mm, 9.5 mm, 10 mm, 10.5 mm, 11 mm, 11.5 mm, 12 mm, 12.5 mm, 13 mm, 13.5 mm, 14 mm, 14.5 mm, 15 mm, 15.5 mm , 16 mm, 16.5 mm, 17 mm, 17.5 mm, 18 mm, 18.5 mm, 19 mm, 19.5 mm, 20 mm, or a range between any two of these values. If the hole sizes of the flame retardant sheet 310 are all outside the above range, gas discharge may not be smooth or it may be difficult to block the flame.

일 실시예에서 난연 시트(310) 중 하나의 구멍은 다른 난연 시트(310) 중 하나의 구멍과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면 제1 난연 시트(311)의 구멍은 제2 난연 시트(312)의 구멍과 중첩되지 않게 배치되어 있다. 서로 다른 난연 시트(310)의 구멍이 서로 중첩되지 않으면 외부에서 이물질이 배터리 모듈(10) 내부에 유입되는 것을 방지하면서 가스를 외부로 배출할 수 있다. 이 때 난연 시트(310) 사이를 가스가 통과할 수 있도록 각각의 난연 시트(310) 사이에 소정의 공간이 존재하거나, 난연 시트(310)가 탄성을 가질 수 있다.In one embodiment, a hole in one of the flame retardant sheets 310 may be arranged so as not to overlap a hole in one of the other flame retardant sheets 310 . For example, referring to FIG. 3, the hole of the first flame retardant sheet 311 is arranged so as not to overlap the hole of the second flame retardant sheet 312. If the holes of the different flame retardant sheets 310 do not overlap each other, gas can be discharged to the outside while preventing foreign substances from entering the battery module 10 from the outside. At this time, a predetermined space may exist between each flame retardant sheet 310 to allow gas to pass between the flame retardant sheets 310, or the flame retardant sheet 310 may have elasticity.

도 3의 평면도는 난연 시트(310)를 상단에서 도시한 것이다. 도 3의 평면도와 측면 단면도를 참고하면, 제1 난연 시트(311)의 구멍은 제2 난연 시트(312)의 구멍과 중첩되지 않게 배치되어 있다. 따라서 상단의 평면도에서 제1 난연 시트(311)의 구멍으로 망사형 시트(320)를 확인할 수 있고, 제2 난연 시트(312)의 구멍은 육안으로 확인되지 않는다.The plan view of FIG. 3 shows the flame retardant sheet 310 from the top. Referring to the plan view and side cross-sectional view of FIG. 3, the holes of the first flame retardant sheet 311 are arranged so as not to overlap the holes of the second flame retardant sheet 312. Therefore, in the top plan view, the mesh-type sheet 320 can be seen through the hole of the first flame retardant sheet 311, and the hole of the second flame retardant sheet 312 is not visible to the naked eye.

난연 시트(310)는 난연 성능 내지 불연 성능을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 난연 성능이란 연소되기 어려운 물질의 특성을 의미하는 것으로, UL94 시험법을 이용하여 측정할 수 있다. 일반적으로 UL94 시험법에 따른 V-0, V-1, V-2 등급의 소재를 난연 소재로 인정한다. 예를 들어, 난연 시트(310)는 마이카 시트일 수 있으나 이와 동등하거나 이보다 우수한 성능을 가지는 것이라면 이에 한정되지 않고 사용할 수 있다.The flame retardant sheet 310 may be made of a material having flame retardant or non-combustible performance. Flame retardant performance refers to the characteristics of a material that is difficult to burn, and can be measured using the UL94 test method. In general, V-0, V-1, and V-2 grade materials according to the UL94 test method are recognized as flame retardant materials. For example, the flame retardant sheet 310 may be a mica sheet, but it is not limited to this and can be used as long as it has equivalent or superior performance.

전술한 난연 성능 내지 불연 성능을 만족한다면 난연 시트(310)는 인장강도, 충격강도, 굴곡강도 등 기계적 강도가 우수한 것을 사용할 수 있다. 난연 시트(310)의 기계적 강도가 우수하면 배터리 모듈(10)에 외부 충격이 가해지거나, 이차전지 셀의 스웰링 현상 등으로 인하여 내부로부터 압력이 가해지는 상황에서 배터리 모듈(10)의 형상을 유지하며 화염을 차단하고, 동시에 내부의 가스를 배출할 수 있다.As long as the flame retardant or non-flammable performance described above is satisfied, the flame retardant sheet 310 may be one having excellent mechanical strength such as tensile strength, impact strength, and flexural strength. If the mechanical strength of the flame retardant sheet 310 is excellent, the shape of the battery module 10 can be maintained even when external shock is applied to the battery module 10 or pressure is applied from the inside due to swelling of the secondary battery cell. It blocks the flame and discharges the internal gas at the same time.

또한 난연 시트(310)로 열전도율이 낮은 것을 사용하여 외부로의 열 전달을 최소화할 수 있다. 난연 시트(310)의 열전도율이 낮으면 일종의 내열층과 유사한 역할을 수행할 수 있다.Additionally, heat transfer to the outside can be minimized by using a flame retardant sheet 310 with low thermal conductivity. If the flame retardant sheet 310 has low thermal conductivity, it can perform a role similar to a kind of heat-resistant layer.

난연 시트(310)는 절연성을 가지는 것일 수도 있다. 난연 시트(310)가 절연파괴전압, 절연저항 등으로 표현되는 절연성을 가지면 단락 등으로 인하여 발생한 이차전지 셀의 이상전류가 배터리 모듈(10) 외부로 전달되는 것을 막을 수 있다.The flame retardant sheet 310 may have insulating properties. If the flame retardant sheet 310 has insulation properties expressed in terms of insulation breakdown voltage, insulation resistance, etc., abnormal current in the secondary battery cell generated due to a short circuit, etc. can be prevented from being transmitted to the outside of the battery module 10.

난연 시트(310)의 두께는 0.1~1.5 mm, 예를 들어, 0.1 mm, 0.15 mm, 0.2 mm, 0.25 mm, 0.3 mm, 0.35 mm, 0.4 mm, 0.45 mm, 0.5 mm, 0.55 mm, 0.6 mm, 0.65 mm, 0.7 mm, 0.75 mm, 0.8 mm, 0.85 mm, 0.9 mm, 0.95 mm, 1.0 mm, 1.05 mm, 1.1 mm, 1.15 mm, 1.2 mm, 1.25 mm, 1.3 mm, 1.35 mm, 1.4 mm, 1.45 mm, 1.5 mm 또는 이들 중 두 값의 사이 범위의 두께를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 난연 시트(310)의 두께로는 사용환경에 적합한 선에서 얇은 두께를 가지는 것을 선택할 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 난연 시트(310) 중 배터리 모듈(10) 외부에 가까운 난연 시트(310)는 직접적인 충격이 가해질 가능성이 높으므로 보다 두꺼운 시트를 사용할 수 있다.The thickness of the flame retardant sheet 310 is 0.1 to 1.5 mm, for example, 0.1 mm, 0.15 mm, 0.2 mm, 0.25 mm, 0.3 mm, 0.35 mm, 0.4 mm, 0.45 mm, 0.5 mm, 0.55 mm, 0.6 mm, 0.65 mm, 0.7 mm, 0.75 mm, 0.8 mm, 0.85 mm, 0.9 mm, 0.95 mm, 1.0 mm, 1.05 mm, 1.1 mm, 1.15 mm, 1.2 mm, 1.25 mm, 1.3 mm, 1.35 mm, 1.4 mm, 1.45 mm , 1.5 mm or a thickness in the range between these two values, but is not limited thereto. The thickness of the flame retardant sheet 310 can be selected as thin as is appropriate for the usage environment. For example, among two or more flame retardant sheets 310, the flame retardant sheet 310 close to the outside of the battery module 10 is more likely to be subjected to direct impact, so a thicker sheet may be used.

둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재된 망사형 시트(320)는 가스를 배출하면서 화염의 전파를 차단할 수 있다. 망사형 시트(320)는 열전도율이 우수한 소재로 제조될 수 있다. 일 예시에서 망사형 시트(320)는 알루미늄, 구리, 철, 스테인리스 스틸, 황동 및 청동으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 화염이 망사형 시트(320)를 통과하면 연소반응에 필요한 열에너지가 망사형 시트(320)로 전달되어 화염의 전파가 억제될 수 있다.The mesh-type sheet 320 interposed between two or more flame retardant sheets 310 can block the spread of flame while discharging gas. The mesh-type sheet 320 may be manufactured from a material with excellent thermal conductivity. In one example, the mesh sheet 320 may include one or more selected from the group consisting of aluminum, copper, iron, stainless steel, brass, and bronze. When the flame passes through the mesh sheet 320, the heat energy required for the combustion reaction is transferred to the mesh sheet 320, thereby suppressing the spread of the flame.

망사형 시트(320)는 40~1,000메시(Mesh), 예를 들어, 40메시, 45메시, 50메시, 60메시, 70메시, 80메시, 100메시, 120메시, 140메시, 170메시, 200메시, 230메시, 270메시, 325메시, 400메시, 500메시, 600메시, 800메시, 1000메시 또는 이들 중 두 값의 사이 범위의 망일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 망사형 시트(320)의 체눈 크기가 너무 작으면 가스의 배출이 느려지거나 오염물로 인해 막힐 수 있다. 반대로 망사형 시트(320)의 체눈 크기가 너무 크면 화염이 차단되지 않을 수 있다.The mesh sheet 320 has a mesh size of 40 to 1,000 mesh, for example, 40 mesh, 45 mesh, 50 mesh, 60 mesh, 70 mesh, 80 mesh, 100 mesh, 120 mesh, 140 mesh, 170 mesh, 200 mesh. It may be a network of mesh, 230 mesh, 270 mesh, 325 mesh, 400 mesh, 500 mesh, 600 mesh, 800 mesh, 1000 mesh, or a range between these two values, but is not limited thereto. If the mesh size of the mesh sheet 320 is too small, the discharge of gas may be slowed or blocked by contaminants. Conversely, if the mesh size of the mesh sheet 320 is too large, the flame may not be blocked.

망사형 시트(320)를 이용하여 화염을 제거하면 가스의 배출속도 저하를 최소화할 수 있다. 또한 금속제 망사형 시트(320)를 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재하면 난연 시트(310)로만 이루어진 방염부재(300) 대비 기계적 강도가 우수하여 배터리 모듈(10) 내외부로부터 가해진 충격에서 이차전지 셀을 보호할 수 있다. 또한 기계적 강도가 우수한 방염부재(300)는 극한 환경에서도 화염을 차단하고 가스를 배출하는 기능을 수행할 수 있다.By removing the flame using the mesh-type sheet 320, the decrease in the gas discharge rate can be minimized. In addition, when the metal mesh-type sheet 320 is interposed between two or more flame retardant sheets 310, the mechanical strength is superior to that of the flame retardant member 300 made only of the flame retardant sheet 310, thereby protecting the secondary battery from impacts applied from inside and outside the battery module 10. Cells can be protected. In addition, the flame retardant member 300, which has excellent mechanical strength, can block flames and discharge gas even in extreme environments.

배터리 모듈(10)의 일 예시에서, 하나 이상의 가스 배출구(210)를 포함하는 모듈 프레임(200)을 사용하고 방염부재(300)를 구성하는 난연 시트(310)의 구멍 중 하나 이상이 가스 배출구(210)와 중첩되도록 위치할 수 있다. 특히, 여러 개의 난연 시트(310) 중에서도 가스 배출구(210)에 가장 가까운 난연 시트(310)에 위치한 것의 구멍 중 하나 이상이 중첩되는 것이 가스 배출에 유리할 수 있다.In one example of the battery module 10, a module frame 200 including one or more gas outlets 210 is used, and at least one of the holes in the flame retardant sheet 310 constituting the flame retardant member 300 is a gas outlet ( 210) and can be positioned to overlap. In particular, among several flame retardant sheets 310, it may be advantageous for gas discharge if one or more of the holes of the flame retardant sheet 310 located closest to the gas outlet 210 overlap.

예를 들어, 도 1을 참고하면 모듈 프레임(200)의 상면부에 가스 배출구(210)가 마련되어 있고, 모듈 프레임(200) 하단에 위치한 방염부재(300)에서 상단에 있는 제1 난연 시트(311)의 구멍 중 하나 이상이 가스 배출구(210)와 중첩되어 있다. 이러한 형태에서 내부의 전지 셀 적층체(100)에서 가스와 화염이 발생하면 상단의 방염부재(300)를 거쳐 모듈 프레임(200)의 가스 배출구(210)로 가스가 배출될 수 있다.For example, referring to FIG. 1, a gas outlet 210 is provided on the upper surface of the module frame 200, and the first flame retardant sheet 311 is located at the top of the flame retardant member 300 located at the bottom of the module frame 200. ) at least one of the holes overlaps the gas outlet 210. In this form, when gas and flame are generated in the internal battery cell stack 100, the gas may be discharged to the gas outlet 210 of the module frame 200 through the flame retardant member 300 at the top.

전지 셀 적층체(100)의 상단에 방염부재(300)가 위치한 상태로 가스 배출구(210)가 구비된 모듈 프레임(200)에 수납될 수 있다. 이러한 형태에서 이차전지 셀 중 하나가 발화하면 가스와 화염이 가스 배출구(210)의 방향으로 흐르게 된다. 가스와 화염이 방염부재(300)와 접촉하면 가스는 통과하나, 화염은 제거된다. 결과적으로 화염의 통과 없이 고온의 가스를 배터리 모듈(10) 상부로 배출할 수 있다.The flame retardant member 300 is located on top of the battery cell stack 100 and can be stored in the module frame 200 provided with the gas outlet 210. In this form, when one of the secondary battery cells ignites, gas and flame flow in the direction of the gas outlet 210. When gas and flame come into contact with the flame retardant member 300, the gas passes through, but the flame is removed. As a result, high temperature gas can be discharged to the top of the battery module 10 without passing the flame.

방염부재(300)는 모듈 프레임(200) 내부 또는 외부에 위치하거나, 모듈 프레임(200) 일부가 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재되도록 위치할 수 있다. 도 4 내지 도 7은 일 실시예에 따른 모듈 프레임(200)과 방염부재(300)의 측면 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.The flame retardant member 300 may be located inside or outside the module frame 200, or may be located such that a portion of the module frame 200 is interposed between two or more flame retardant sheets 310. Figures 4 to 7 schematically show side cross-sectional views of the module frame 200 and the flame retardant member 300 according to one embodiment.

일 실시예에 따른 도 4를 참고하면, 방염부재(300)는 모듈 프레임(200) 내부에 위치할 수 있다. 즉, 일 예시에서 배터리 모듈(10)은 복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체(100), 하나 이상의 가스 배출구(210)를 포함하고 전지 셀 적층체(100)를 수납하는 모듈 프레임(200) 및 가스 배출구(210)와 접하도록 프레임 모듈(200) 내부에 위치한 방염부재(300);를 포함하고, 방염부재(300)는, 각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트(310) 및 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재된 망사형 시트(320)를 포함하는 형태일 수 있다.Referring to FIG. 4 according to one embodiment, the flame retardant member 300 may be located inside the module frame 200. That is, in one example, the battery module 10 includes one or more battery cell stacks 100 including a plurality of secondary battery cells, one or more gas outlets 210, and a module that stores the battery cell stack 100. It includes a flame retardant member 300 located inside the frame module 200 so as to contact the frame 200 and the gas outlet 210, and the flame retardant member 300 includes two or more flame retardant sheets each including one or more holes ( 310) and a mesh-type sheet 320 interposed between two or more flame retardant sheets 310.

다른 일 실시예에 따른 도 5 및 도 6을 참고하면, 방염부재(300)는 모듈 프레임(200) 일부가 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재되도록 위치할 수 있다. 이러한 일 예시에서 배터리 모듈(10)은 복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체(100), 하나 이상의 가스 배출구(210)를 포함하고 전지 셀 적층체(100)를 수납하는 모듈 프레임(200) 및 방염부재(300);를 포함하고, 방염부재(300)는, 각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트(310) 및 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재된 망사형 시트(320)를 포함하며, 모듈 프레임(200) 중 가스 배출구(210)를 포함하는 면이 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재된 형태일 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 according to another embodiment, the flame retardant member 300 may be positioned so that a portion of the module frame 200 is interposed between two or more flame retardant sheets 310. In this example, the battery module 10 includes one or more battery cell stacks 100 including a plurality of secondary battery cells, one or more gas outlets 210, and a module frame that accommodates the battery cell stack 100. (200) and a flame retardant member 300; and the flame retardant member 300 includes two or more flame retardant sheets 310, each including one or more holes, and a mesh-type sheet sandwiched between the two or more flame retardant sheets 310. 320 , and the side of the module frame 200 including the gas outlet 210 may be sandwiched between two or more flame retardant sheets 310 .

또 다른 일 실시예에 따른 도 7을 참고하면, 방염부재(300)는 모듈 프레임(200) 외부에 위치할 수 있다. 즉, 일 예시에서 배터리 모듈(10)은 복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체(100), 하나 이상의 가스 배출구(210)를 포함하고 전지 셀 적층체(100)를 수납하는 모듈 프레임(200) 및 가스 배출구(210)와 접하도록 프레임 모듈(200) 외부에 위치한 방염부재(300);를 포함하고, 방염부재(300)는, 각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트(310) 및 둘 이상의 난연 시트(310) 사이에 개재된 망사형 시트(320)를 포함하는 형태일 수 있다.Referring to FIG. 7 according to another embodiment, the flame retardant member 300 may be located outside the module frame 200. That is, in one example, the battery module 10 includes one or more battery cell stacks 100 including a plurality of secondary battery cells, one or more gas outlets 210, and a module that stores the battery cell stack 100. It includes a flame retardant member 300 located outside the frame module 200 so as to contact the frame 200 and the gas outlet 210, and the flame retardant member 300 includes two or more flame retardant sheets each including one or more holes ( 310) and a mesh-type sheet 320 interposed between two or more flame retardant sheets 310.

전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 일 측면이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 기재된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present specification described above is for illustrative purposes, and a person skilled in the art to which an aspect of the present specification pertains can easily transform it into another specific form without changing the technical idea or essential features described in the present specification. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 명세서의 범위는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present specification is indicated by the claims, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present specification.

10: 배터리 모듈
100: 전지 셀 적층체
200: 모듈 프레임
210: 가스 배출구
220: 결합구멍
230: 엔드 플레이트
300: 방염부재
310: 난연 시트
311: 제1 난연 시트
312: 제2 난연 시트
320: 망사형 시트
10: Battery module
100: Battery cell laminate
200: module frame
210: gas outlet
220: coupling hole
230: end plate
300: Flame retardant member
310: Flame retardant sheet
311: First flame retardant sheet
312: Second flame retardant sheet
320: mesh sheet

Claims (5)

복수의 이차전지 셀을 포함하는 하나 이상의 전지 셀 적층체;
상기 전지 셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임; 및
방염부재;
를 포함하고,
상기 방염부재는,
각각 하나 이상의 구멍을 포함하는 둘 이상의 난연 시트; 및
둘 이상의 상기 난연 시트 사이에 개재된 망사형 시트;
를 포함하는, 배터리 모듈.
One or more battery cell stacks including a plurality of secondary battery cells;
a module frame storing the battery cell stack; and
Flame retardant member;
Including,
The flame retardant member,
Two or more flame retardant sheets each including one or more holes; and
A mesh-type sheet sandwiched between two or more of the flame retardant sheets;
A battery module containing a.
제1항에 있어서,
상기 난연 시트 중 하나의 구멍은 상기 난연 시트 중 다른 하나의 구멍과 중첩되지 않도록 배치되는, 배터리 모듈.
According to paragraph 1,
A battery module, wherein a hole in one of the flame retardant sheets is disposed so as not to overlap a hole in another one of the flame retardant sheets.
제1항에 있어서,
상기 난연 시트는 마이카 시트인, 배터리 모듈.
According to paragraph 1,
A battery module wherein the flame retardant sheet is a mica sheet.
제1항에 있어서,
상기 망사형 시트는 알루미늄, 구리, 철, 스테인리스 스틸, 황동 및 청동으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 배터리 모듈.
According to paragraph 1,
A battery module, wherein the mesh-type sheet includes one or more selected from the group consisting of aluminum, copper, iron, stainless steel, brass, and bronze.
제1항에 있어서,
상기 모듈 프레임은 하나 이상의 가스 배출구를 포함하고,
상기 방염부재는 상기 난연 시트의 구멍 중 하나 이상이 상기 가스 배출구와 중첩되도록 위치하는, 배터리 모듈.
According to paragraph 1,
The module frame includes one or more gas outlets,
The flame retardant member is positioned so that one or more of the holes of the flame retardant sheet overlaps the gas outlet.
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