KR20240034926A - A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle and a secondary battery pack - Google Patents

A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle and a secondary battery pack Download PDF

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Abstract

화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈이 개시된다. 본 발명의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈은, 복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서, 상기 복수의 배터리 셀을 수납하되 복수의 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지는 모듈 케이스를 포함하고, 상기 모듈 케이스는, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포성 케이스인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스를 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재로 적용함과 더불어 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스와 배터리 모듈 사이에 마찬가지로 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재를 개재함으로써, 배터리 셀의 화재 발생시 열폭주 현상이 발생하지 않도록 배터리 셀 주변을 신속하게 차폐하여 주변으로의 화재, 열의 전파를 차단하여 안정성을 증대시킬 수 있다.A secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure is disclosed. The secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure of the present invention prevents it from spreading to the surroundings when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in a plurality of battery cells, and stores the plurality of battery cells. It includes a module case having a structure that surrounds the circumferential direction, wherein the module case foams and expands due to heat and contains a foam material that can be shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside. It is characterized as a fire-resistant foam case. According to the present invention, by applying a fire-resistant foam member that expands by heat to the module case that accommodates the battery cell, and interposing a fire-resistant foam member that expands by heat by interposing the pack case that accommodates the battery module and the battery module. , safety can be increased by quickly shielding the area around the battery cell to prevent thermal runaway in the event of a fire in the battery cell, blocking the spread of fire and heat to the surrounding area.

Description

화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지, 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스, 차량용 이차전지 모듈과 이차전지 팩{A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle and a secondary battery pack}Secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module and a secondary battery pack for a vehicle {A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle and a secondary battery pack}

본 발명은 화재나 폭발 발생시 신속하게 주변으로의 전파를 차단하여 화재 안정성을 극대화시킬 수 있는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지, 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스, 차량용 이차전지 모듈과 이차전지 팩에 관한 것이다.The present invention provides a secondary battery cell cartridge for a vehicle, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle, and a secondary battery having a fire spread prevention structure that can maximize fire safety by quickly blocking radio waves to the surroundings in the event of a fire or explosion. It's about the pack.

현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 20V ~ 50V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 셀 모듈 어셈블리를 구성하기도 하며, 또한 셀 모듈 어셈블리를 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리 팩을 제작하는 것이 일반적이다.Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries. The operating voltage of these unit secondary battery cells, that is, unit battery cells, is approximately 20V to 50V. Therefore, when a higher output voltage is required, a cell module assembly is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, the cell module assembly is connected in series or parallel depending on the required output voltage or charge/discharge capacity. Battery modules can also be configured, and it is common to manufacture a battery pack by adding additional components using at least one battery module.

그러나, 리튬 이차전지는 발열에 의한 폭발, 화재 등의 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제중의 하나이다. 이러한 이상 현상 발생 시 초기에 적절하게 대응하지 못하면 발열에 의하여 이차전지의 내부 온도가 급격하게 상승하게 되고, 온도의 급격한 상승으로 열폭주 현상(thermal runaway), 열전파(Thermal Propagation) 등을 일으킴으로써 이차전지의 폭발까지 이어질 수 있고, 인접한 이차전지로 전파되어 배터리 팩에 큰 피해가 발생할 수 있는 문제점이 있다.However, lithium secondary batteries have the risk of explosion and fire due to heat generation, so ensuring safety is one of the important issues. If this abnormal phenomenon occurs and you do not respond appropriately at the beginning, the internal temperature of the secondary battery will rise rapidly due to heat generation, and the rapid rise in temperature will cause thermal runaway, thermal propagation, etc. This can lead to the explosion of the secondary battery, and there is a problem that it can spread to adjacent secondary batteries and cause significant damage to the battery pack.

한편 배터리 팩의 안전성을 확보하기 위하여 배터리 팩 내의 리튬 이차전지의 냉각이나 단열을 하는 방안들을 적용하기도 하나, 이러한 방안들 만으로는 이상 현상 발생 시 높은 에너지 밀도를 가진 리튬 이차전지에 발생하는 열에너지를 감당할 수 없는 문제점이 있다.Meanwhile, in order to ensure the safety of the battery pack, measures to cool or insulate the lithium secondary battery within the battery pack are applied, but these measures alone cannot handle the heat energy generated by the lithium secondary battery with high energy density when an abnormality occurs. There is a problem that does not exist.

공개특허공보 제10-2021-0141806호(2021.11.23 공개)Public Patent Publication No. 10-2021-0141806 (published on November 23, 2021)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스 또는 셀 카트리지를 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재로 적용함으로써 배터리 셀의 화재 발생시 배터리 셀의 열폭주를 조기에 신속하게 억제해 인접한 배터리 셀로의 열확산을 신속하게 차단할 수 있는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지, 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스, 차량용 이차전지 모듈과 이차전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-described conventional problems. By applying a fire-resistant foam member that foams and expands with heat to a module case or cell cartridge for storing battery cells, thermal runaway of the battery cell can be accelerated in the event of a fire in the battery cell. The purpose is to provide a secondary battery cell cartridge for a vehicle, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle, and a secondary battery pack with a fire spread prevention structure that can quickly suppress heat diffusion to adjacent battery cells. do.

본 발명은 전술한 바와 더불어 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스와 배터리 모듈 사이에 마찬가지로 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재를 개재함으로써, 배터리 셀의 화재 발생시 배터리 셀의 열폭주를 조기에 신속하게 억제해 인접한 배터리 셀로의 열확산을 신속하게 차단할 수 있는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지, 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스, 차량용 이차전지 모듈과 이차전지 팩을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition to the above, the present invention interposes a fire-resistant foam member that expands by heat between the pack case accommodating the battery module and the battery module, thereby quickly and early suppressing thermal runaway of the battery cell in the event of a fire in the battery cell, Another purpose is to provide a secondary battery cell cartridge for a vehicle, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle, and a secondary battery pack having a fire spread prevention structure that can quickly block heat diffusion to the battery cell.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서, 상기 복수의 배터리 셀을 수납하되 복수의 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지는 모듈 케이스를 포함하고, 상기 모듈 케이스는, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포성 케이스인 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈이 제공된다.According to one aspect of the present invention, when an abnormal phenomenon such as fire or heat occurs in a plurality of battery cells, it is prevented from spreading to the surroundings, and the structure consists of a structure that stores the plurality of battery cells and surrounds the plurality of battery cells in the circumferential direction. It includes a module case, wherein the module case is a fire-resistant foam case containing a foam material that expands with heat and can be shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside. A secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure is provided.

상기 모듈 케이스는 발포성 재료를 사출 성형하여 이루어질 수 있다.The module case may be made by injection molding a foamable material.

상기 모듈 케이스는, 열이 작용하는 경우 그 내부에 수용된 복수의 배터리 셀 측으로 발포 팽창할 수 있다.When heat is applied to the module case, the module case may expand toward a plurality of battery cells accommodated therein.

상기 모듈 케이스는, 상측이 개구된 내부 수납공간을 형성하는 모듈 케이스 본체; 상기 복수의 배터리 셀이 개별적으로 구획된 상태로 수용되도록 상기 모듈 케이스 본체 내측에 마련되는 복수의 격벽; 및 상기 모듈 케이스 본체의 상측 개구를 폐쇄하도록 결합되는 모듈 케이스 커버를 포함하고, 상기 모듈 케이스 본체, 격벽 및 모듈 케이스 커버는 동일한 발포성 재료로 이루어질 수 있다.The module case includes a module case body forming an internal storage space with an open upper side; a plurality of partition walls provided inside the module case body to accommodate the plurality of battery cells in an individually divided state; and a module case cover coupled to close the upper opening of the module case body, wherein the module case body, the partition wall, and the module case cover may be made of the same foam material.

상기 격벽으로 구획되는 복수의 배터리 셀 수납공간은 원통형, 각형, 파우치형 배터리 셀 중 선택된 어느 하나를 수용하도록 선택된 배터리 셀과 대응하거나 배터리 셀의 외면과 면접촉 가능한 단면 형상으로 이루어질 수 있다.The plurality of battery cell storage spaces partitioned by the partition may correspond to a selected battery cell to accommodate one of cylindrical, prismatic, and pouch-shaped battery cells, or may have a cross-sectional shape that allows surface contact with the outer surface of the battery cell.

상기 모듈 케이스는, 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제 및 경화촉매제를 포함하고, 상기 모듈 케이스에서, 상기 고분자수지의 함량은 40 내지 70w%이고, 상기 팽창흑연의 함량은 10 내지 30w%이고, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30w%이며, 상기 첨가제의 함량은 5 내지 30w%이고, 상기 경화촉매제의 함량은 3 내지 30w%일 수 있다.The module case includes a polymer resin, expanded graphite, a plasticizer, an additive, and a curing catalyst. In the module case, the content of the polymer resin is 40 to 70 w%, and the content of the expanded graphite is 10 to 30 w%, The content of the plasticizer may be 5 to 30w%, the content of the additive may be 5 to 30w%, and the content of the curing catalyst may be 3 to 30w%.

상기 모듈 케이스는 안정제를 더 포함하고, 상기 모듈 케이스에서, 상기 안정제의 함량은 3 내지 20w%일 수 있다.The module case further includes a stabilizer, and in the module case, the content of the stabilizer may be 3 to 20 w%.

상기 고분자수지는 폴리염화 비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리에틸렌(PE)에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 가소제는 아세틸화 모노글리세라이드, 디옥틸, 엘라스토머, 에틸 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 첨가제는 무기계 난연제로서, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 안정제는 트리페닐인산염, 이산화티타늄, 산화아연, 칼슘아연, 바륨아연 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 경화촉매제는 칼슘 아세틸아세토네이트, 인산, 염화암모늄, 메탄설폰산, 스테아린산아연, P-톨루엔셀설폰산, 스테아린산마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The polymer resin includes at least one of polyvinyl chloride (PVC), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), and polyethylene (PE), and the plasticizer includes at least one of acetylated monoglyceride, dioctyl, elastomer, and ethyl. The additive is an inorganic flame retardant and includes at least one of calcium carbonate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide, and the stabilizer includes at least one of triphenyl phosphate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium zinc, and barium zinc. The curing catalyst may include at least one of calcium acetylacetonate, phosphoric acid, ammonium chloride, methanesulfonic acid, zinc stearate, p-tolueneselsulfonic acid, and magnesium stearate.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈; 및 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈이 내부에 수납되며 외관을 형성하는 팩 케이스를 포함하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a secondary battery module for a vehicle having a plurality of fire spread prevention structures; And a secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure including a pack case that houses the plurality of secondary battery modules for the vehicle and forms an exterior is provided.

상기 복수의 차량용 이차전지 모듈을 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈과 상기 팩 케이스 사이에 개재되며, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포부를 더 포함할 수 있다.It is interposed between the plurality of secondary battery modules for a vehicle and the pack case to surround the plurality of secondary battery modules for a vehicle in the up-and-down, left-right, and front-and-back directions, and expands by foaming by heat, so that flame or smoke generated from the battery cell is released to the outside. It may further include a fire-resistant foam portion containing a foam material that can be shielded to prevent transmission to the fire.

상기 내화발포부는 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈 사이와, 상기 팩 케이스의 내측면과 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈 사이에 각각 개재될 수 있다.The fire-resistant foam portion may be interposed between the plurality of secondary battery modules for a vehicle and between an inner surface of the pack case and the plurality of secondary battery modules for a vehicle.

상기 내화발포부는 상기 모듈 케이스와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.The fire-resistant foam part may be made of the same material as the module case.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서, 상기 복수의 배터리 셀을 수납하도록 내부 수납공간을 가지며, 복수의 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지되, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스가 제공된다.According to another aspect of the present invention, when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in a plurality of battery cells, it is prevented from spreading to the surroundings, and an internal storage space is provided to store the plurality of battery cells, and the plurality of battery cells are stored in the plurality of battery cells. A fire spread prevention structure consisting of a structure that surrounds the circumferential direction and comprising a foam material that expands with heat and can be shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside. A module case for a secondary battery module for a vehicle is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 셀 카트리지로서, 상기 복수의 배터리 셀을 개별적으로 감싸는 형태로 보호하면서 그 내측에 배터리 셀이 수납 가능하도록 형성되며, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료로 이루어지는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is a cell cartridge that prevents propagation to the surroundings when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in a plurality of battery cells, protecting the plurality of battery cells by individually surrounding them and storing a battery inside the plurality of battery cells. A secondary battery cell cartridge for a vehicle that is formed so that the cells can be stored and has a fire spread prevention structure made of a foam material that expands by heat and can be shielded to prevent flames or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside. is provided.

상기 셀 카트리지는, 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제 및 경화촉매제를 포함하고, 상기 셀 카트리지에서, 상기 고분자수지의 함량은 40 내지 70w%이고, 상기 팽창흑연의 함량은 10 내지 30w%이고, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30w%이며, 상기 첨가제의 함량은 5 내지 30w%이고, 상기 경화촉매제의 함량은 3 내지 30w%일 수 있다.The cell cartridge includes a polymer resin, expanded graphite, a plasticizer, an additive, and a curing catalyst. In the cell cartridge, the content of the polymer resin is 40 to 70 w%, and the content of the expanded graphite is 10 to 30 w%, The content of the plasticizer may be 5 to 30w%, the content of the additive may be 5 to 30w%, and the content of the curing catalyst may be 3 to 30w%.

상기 셀 카트리지는 안정제를 더 포함하고, 상기 셀 카트리지에서, 상기 안정제의 함량은 3 내지 20w%일 수 있다.The cell cartridge further includes a stabilizer, and in the cell cartridge, the content of the stabilizer may be 3 to 20 w%.

상기 고분자수지는 폴리염화 비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리에틸렌(PE) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 가소제는 아세틸화 모노글리세라이드, 디옥틸, 엘라스토머, 에틸 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 첨가제는 무기계 난연제로서, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 안정제는 트리페닐인산염, 이산화티타늄, 산화아연, 칼슘아연, 바륨아연 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 경화촉매제는 칼슘 아세틸아세토네이트, 인산, 염화암모늄, 메탄설폰산, 스테아린산아연, P-톨루엔셀설폰산, 스테아린산마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The polymer resin includes at least one of polyvinyl chloride (PVC), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), and polyethylene (PE), and the plasticizer includes at least one of acetylated monoglyceride, dioctyl, elastomer, and ethyl. The additive is an inorganic flame retardant and includes at least one of calcium carbonate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide, and the stabilizer includes at least one of triphenyl phosphate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium zinc, and barium zinc. The curing catalyst may include at least one of calcium acetylacetonate, phosphoric acid, ammonium chloride, methanesulfonic acid, zinc stearate, p-tolueneselsulfonic acid, and magnesium stearate.

상기 셀 카트리지는 발포성 재료를 사출 성형하여 이루어질 수 있다.The cell cartridge may be made by injection molding a foamable material.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지; 및 상기 복수의 배터리 셀이 각각 수납된 상태의 상기 복수의 셀 카트리지를 수납 가능하도록 이루어지며 외관을 형성하는 모듈 케이스를 포함하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a plurality of fire spread prevention structures; And a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure including a module case that forms an exterior and is configured to accommodate the plurality of cell cartridges in which the plurality of battery cells are each stored.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지; 및 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지가 내부에 수납되며 외관을 형성하는 팩 케이스를 포함하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a plurality of fire spread prevention structures; And a secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure including a pack case that forms an exterior and accommodating the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle therein is provided.

상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지를 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지와 상기 팩 케이스 사이에 개재되며, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포부를 더 포함할 수 있다.It is interposed between the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle and the pack case to surround the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle in the up-down, left-right, and front-and-back directions, and expands by foaming by heat, causing flame or smoke generated from the battery cell. It may further include a fire-resistant foam portion containing a foam material that can be shielded to prevent it from being transmitted to the outside.

상기 내화발포부는 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지 사이와, 상기 팩 케이스의 내측면과 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지 사이에 각각 개재될 수 있다.The fire-resistant foam portion may be interposed between the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle, an inner surface of the pack case, and the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle, respectively.

상기 내화발포부는 상기 차량용 이차전지 셀 카트리지와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.The fire-resistant foam part may be made of the same material as the secondary battery cell cartridge for the vehicle.

상기에서 설명한 본 발명의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지, 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스, 차량용 이차전지 모듈과 이차전지 팩에 의하면, 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스 또는 셀 카트리지를 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재로 적용함으로써, 배터리 셀의 화재 발생시 열폭주 현상이 발생하지 않도록 배터리 셀 주변을 신속하게 차폐하여 주변으로의 화재, 열의 전파를 차단하여 안정성을 증대시킬 수 있다.According to the vehicle secondary battery cell cartridge, the module case of the vehicle secondary battery module, the vehicle secondary battery module, and the secondary battery pack having the fire spread prevention structure of the present invention described above, the module case or cell cartridge storing the battery cell is heated. By applying a fire-resistant foam member that foams and expands, it is possible to quickly shield the area around the battery cell to prevent thermal runaway in the event of a fire in the battery cell, thereby increasing stability by blocking the spread of fire and heat to the surrounding area.

또한, 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스와 배터리 모듈 사이에 마찬가지로 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재를 개재함으로써, 배터리 셀의 화재 발생시 열폭주 현상이 발생하지 않도록 배터리 셀 주변을 신속하게 차폐하여 주변으로의 화재, 열의 전파를 차단하여 안정성을 증대시킬 수 있다.In addition, by interposing a fire-resistant foam member that expands and expands with heat between the pack case accommodating the battery module and the battery module, the area around the battery cell is quickly shielded to prevent thermal runaway in the event of a fire in the battery cell, thereby protecting the battery cell from the surrounding area. Safety can be increased by blocking the spread of fire and heat.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩을 나타내는 분해 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈을 나타내는 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩의 변형예를 나타내는 분해 사시도,
도 5는 도 4의 결합 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈을 나타내는 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지를 나타내는 분해 사시도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩을 나타내는 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are exploded perspective views showing a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is an exploded perspective view showing a modified example of a secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a combined cross-sectional view of Figure 4;
Figure 6 is an exploded perspective view showing a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure according to another embodiment of the present invention;
7 is an exploded perspective view showing a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure according to another embodiment of the present invention;
Figure 8 is an exploded perspective view showing a secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to those skilled in the art to fully convey the scope of the invention. This is provided to inform you. In the drawings, like symbols refer to like elements.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지, 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스, 차량용 이차전지 모듈과 이차전지 팩은 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스 및 셀 카트리지를 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재로 적용하고, 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스와 배터리 모듈(또는 셀 카트리지) 사이에 마찬가지로 열에 의해 발포 팽창하는 내화발포성 부재를 개재함으로써, 배터리 셀의 화재 발생시 열폭주 현상이 발생하지 않도록 배터리 셀 주변을 신속하게 차폐하여 주변으로의 화재, 열의 전파를 차단하여 안정성을 증대시킬 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, a module case for a secondary battery module for a vehicle, a secondary battery module for a vehicle, and a secondary battery pack are manufactured by heating the module case storing the battery cell and the cell cartridge. By applying a fire-resistant foam member that expands and expands, and interposing a fire-resistant foam member that expands and expands by heat between the pack case that accommodates the battery module and the battery module (or cell cartridge), a thermal runaway phenomenon occurs in the event of a fire in the battery cell. Safety can be increased by quickly shielding the area around the battery cell to block the spread of fire and heat to the surrounding area.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩(100, 이하 '이차전지 팩')은 복수의 배터리 셀(200)에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 화염이나 연기가 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서, 구체적으로 화재가 발생한 배터리 셀의 주변을 외부에 대해 신속하게 차폐함으로써 열폭주 등에 의해 화재가 주변으로 전파되는 것을 신속하게 차단할 수 있다.As shown in Figures 1 to 3, a secondary battery pack 100 for a vehicle (hereinafter referred to as 'secondary battery pack') having a fire spread prevention structure according to an embodiment of the present invention prevents fire or heat generation in the plurality of battery cells 200. This prevents flames or smoke from spreading to the surroundings when an abnormal phenomenon such as this occurs. Specifically, it can quickly block the spread of fire to the surroundings due to thermal runaway by quickly shielding the area around the battery cell where the fire occurred from the outside. there is.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 팩(100)은 복수의 차량용 이차전지 모듈(300) 및 팩 케이스(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the secondary battery pack 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of vehicle secondary battery modules 300 and a pack case 400.

팩 케이스(400)는 이차전지 팩의 외관을 형성하는 것으로서, 내부에는 복수의 차량용 이차전지 모듈(300)이 수납되며, 일 예로 금속재질로 이루어질 수 있다.The pack case 400 forms the exterior of the secondary battery pack, and contains a plurality of vehicle secondary battery modules 300 inside, and may be made of a metal material, for example.

그러나, 이에 한정되지 않으며 팩 케이스(400)는 후술하는 모듈 케이스 본체(310), 격벽(320), 모듈 케이스 커버(330), 내화발포부(500)와 동일하게 열에 의해 발포 팽창 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 차량용 이차전지 모듈(300), 즉 모듈 케이스 본체와 모듈 케이스 커버에 의한 1차 화염 전파 차단, 내화발포부(500)에 의한 2차 화염 전파 차단, 팩 케이스(400)에 의한 3차 화염 전파 차단이 이루어질 수 있는바, 3중 차단구조를 통해 화염 전파를 신속하면서 안정적으로 차단하여 차량용 이차전지의 안정성을 극대화할 수 있다.However, it is not limited to this, and the pack case 400 is made of a material that can be foamed and expanded by heat in the same way as the module case body 310, partition wall 320, module case cover 330, and fire-resistant foam portion 500, which will be described later. You can. In this case, the primary flame propagation is blocked by the vehicle secondary battery module 300, that is, the module case body and the module case cover, the secondary flame propagation is blocked by the fire-resistant foam portion 500, and the tertiary flame propagation is blocked by the pack case 400. Flame propagation can be blocked, and the triple blocking structure can quickly and stably block flame propagation, maximizing the stability of secondary batteries for vehicles.

팩 케이스(400)는 상측이 개구된 내부 수납공간을 갖는 팩 케이스 본체(410)와 팩 케이스 본체의 상측 개구를 폐쇄하도록 결합되는 팩 케이스 커버(420)를 포함한다.The pack case 400 includes a pack case body 410 having an internal storage space with an open upper side, and a pack case cover 420 coupled to close the upper opening of the pack case body.

본 발명의 실시예에서, 차량용 이차전지 모듈(300)은 복수의 배터리 셀(200)에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서, 복수의 배터리 셀(200)을 수납하되 복수의 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지는 모듈 케이스(301)를 포함한다. 이러한 모듈 케이스(301)는 팩 케이스(400) 내에 이격되게 복수로 수납된다.In an embodiment of the present invention, the secondary battery module 300 for a vehicle stores a plurality of battery cells 200 to prevent it from spreading to the surroundings when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in the plurality of battery cells 200. It includes a module case 301 structured to surround a plurality of battery cells in the circumferential direction. A plurality of such module cases 301 are stored spaced apart within the pack case 400.

본 발명의 실시예에서, 모듈 케이스(301)는 내화발포성 케이스로서, 그 자체로 열에 의해 발포 팽창하여 복수의 배터리 셀(200)에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the module case 301 is a fire-resistant foam case, which itself can be expanded by heat and shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells 200 from being transmitted to the outside. Contains foamy materials.

모듈 케이스(301)는 발포성 재료를 사출 성형하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 모듈 케이스(301)는 화재 열에 의해 배터리 셀(200) 주변을 외부에 대해 완벽하게 차폐하는 방향으로 팽창한다. The module case 301 may be manufactured by injection molding a foam material. Specifically, the module case 301 expands in a direction to completely shield the area around the battery cell 200 from the outside due to heat from the fire.

모듈 케이스(301)는 그 자체로 열 발포성 재료를 포함하고 있는바, 화재 발생시 화재가 발생한 배터리 셀 뿐만 아니라 모든 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸도록 완전히 차폐함으로써, 화염이나 연기가 주변의 배터리 셀로 전파되는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 덧붙이자면, 모듈 케이스(301)는, 열이 작용하는 경우 그 내부에 수용된 복수의 배터리 셀(200) 측으로 발포 팽창함으로써 특히 열폭주에 의한 화재 전파를 효과적으로 차단할 수 있다.The module case 301 itself contains a thermal foam material, and in the event of a fire, it completely shields not only the battery cell where the fire occurred but also all battery cells in the circumferential direction, preventing flame or smoke from spreading to surrounding battery cells. can be blocked more effectively. In addition, the module case 301 can effectively block the spread of fire due to thermal runaway by foaming and expanding toward the plurality of battery cells 200 accommodated therein when heat is applied.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 모듈 케이스(301)는 모듈 케이스 본체(310), 격벽(320), 모듈 케이스 커버(330)를 포함한다.As shown in Figures 2 and 3, the module case 301 includes a module case body 310, a partition wall 320, and a module case cover 330.

모듈 케이스 본체(310)는 외관을 형성하고 상측이 개구된 내부 수납공간을 형성하며, 격벽(320)은 복수의 배터리 셀(200)이 하나씩 개별적으로 구획된 상태로 수용되도록 모듈 케이스 본체(310) 내측에 마련된다. 또한, 격벽(320)은 배터리 셀(200)이 적어도 2개 이상으로 결합된 결합체끼리 구획된 상태로 수납되도록 마련될 수 있다.The module case body 310 forms an exterior and an internal storage space with an open upper side, and the partition wall 320 forms the module case body 310 so that the plurality of battery cells 200 are accommodated in an individually divided state. It is provided on the inside. Additionally, the partition wall 320 may be provided to accommodate at least two battery cells 200 in a partitioned state.

격벽(320)은 모듈 케이스 본체(310)에 일체로 형성되고, 모듈 케이스 본체와 동시에 사출 성형을 통해 모듈 케이스 본체에 일체로 형성된다.The partition 320 is formed integrally with the module case body 310, and is formed integrally with the module case body 310 through injection molding at the same time as the module case body.

여기서, 개별 배터리 셀은 파우치형, 각형, 원통형으로 이루어질 수 있고, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 형태로 각 배터리 셀이 구획된 상태로 수납되도록 격벽(320)이 형성될 수 있다. 일 예로, 배터리 셀이 원통형으로 이루어지는 경우 복수의 격벽(320)은 각각 육각형 벌집구조로 이루어질 수 있다.Here, the individual battery cells may be pouch-shaped, square-shaped, or cylindrical, and a partition wall 320 may be formed to store each battery cell in a divided state as shown in FIGS. 2 and 3. For example, when the battery cell is cylindrical, each of the plurality of partition walls 320 may have a hexagonal honeycomb structure.

모듈 케이스 커버(330)는 모듈 케이스 본체(310)의 상측 개구를 폐쇄하도록 모듈 케이스 본체와 스크루 등을 통해 결합 가능하다.The module case cover 330 can be coupled to the module case body using a screw or the like to close the upper opening of the module case body 310.

본 발명의 실시예에서, 모듈 케이스 본체(310), 격벽(320) 및 모듈 케이스 커버(330)는 동일한 발포성 재료로 이루어진다.In an embodiment of the present invention, the module case body 310, the partition wall 320, and the module case cover 330 are made of the same foam material.

덧붙이자면, 본 발명의 실시예에서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 격벽(320)으로 구획되는 복수의 배터리 셀 수납공간은 원통형, 각형, 파우치형 배터리 셀(200) 중 선택된 어느 하나를 수용하도록 선택된 배터리 셀(200)과 대응하거나 배터리 셀의 외면과 면접촉 가능한 단면 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. Additionally, in an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of battery cell storage spaces divided by the partition wall 320 are one of cylindrical, prismatic, and pouch-type battery cells 200. It is desirable to have a cross-sectional shape that corresponds to the battery cell 200 selected to accommodate or allows surface contact with the outer surface of the battery cell.

즉, 모듈 케이스 본체(310), 격벽(320) 및 모듈 케이스 커버(330)와 배터리 셀(200) 간의 간극을 최소화함으로써, 열에 의해 모듈 케이스 본체(310), 격벽(320) 및 모듈 케이스 커버(330)가 발포 팽창하는 경우, 배터리 셀(200)을 둘레방향으로 신속하게 감싸면서 차폐할 수 있어 화재 전파를 신속하게 차단할 수 있다.That is, by minimizing the gap between the module case body 310, the partition wall 320, and the module case cover 330 and the battery cell 200, the module case body 310, the partition wall 320, and the module case cover ( When 330) expands, the battery cell 200 can be quickly wrapped and shielded in the circumferential direction, thereby quickly blocking the spread of fire.

이하, 열에 의해 발포 팽창하는 성질을 갖는 모듈 케이스(301)의 성분에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the components of the module case 301, which has the property of foaming and expanding due to heat, will be described in detail.

본 발명의 실시예에서, 모듈 케이스(301)는 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제 및 경화촉매제를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the module case 301 includes polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, stabilizer, and curing catalyst.

구체적으로, 모듈 케이스(301)에서, 고분자수지의 함량은 40 내지 70w%이고, 팽창흑연의 함량은 10 내지 30w%이고, 가소제의 함량은 5 내지 30w%이며, 첨가제의 함량은 5 내지 30w%이고, 안정제의 함량은 3 내지 20w%이며, 경화촉매제의 함량은 3 내지 30w%인 것이 바람직하다.Specifically, in the module case 301, the polymer resin content is 40 to 70w%, the expanded graphite content is 10 to 30w%, the plasticizer content is 5 to 30w%, and the additive content is 5 to 30w%. The content of the stabilizer is preferably 3 to 20 w%, and the content of the curing catalyst is preferably 3 to 30 w%.

여기서, 고분자수지의 함량이 40w% 미만인 경우 사출성이 낮아 제품 성형이 이루어지지 않는 문제점이 있고, 70w%를 초과하는 경우 단열 및 내화성능에 문제점이 있다.Here, if the polymer resin content is less than 40w%, there is a problem in that the product cannot be molded due to low injection properties, and if it exceeds 70w%, there is a problem in insulation and fire resistance performance.

또한, 팽창흑연의 함량이 10w% 미만인 경우 단열 및 내화성능에 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 사출성이 낮아 제품 성형이 이루어지지 않는 문제점이 있다.In addition, if the expanded graphite content is less than 10w%, there are problems with thermal insulation and fire resistance performance, and if it exceeds 30w%, there is a problem in that product molding is not achieved due to low injection properties.

가소제의 함량이 5w% 미만인 경우 팽창흑연의 융착성이 떨어져 후술하는 펠렛(고분자수지, 팽창흑연, 첨가제, 안정제, 경화촉매제가 포함되어 이루어지는 펠렛)에 팽창흑연이 안정적으로 융착(포함)된 형태를 유지하기 어려운 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 사출 성형물의 유연성과 강도 측면에서 문제점이 있다.If the content of the plasticizer is less than 5w%, the fusion property of the expanded graphite is low, so the expanded graphite is stably fused (included) in the pellet (pellet made of polymer resin, expanded graphite, additives, stabilizer, and curing catalyst) described later. There is a problem that it is difficult to maintain, and if it exceeds 30w%, there are problems in terms of flexibility and strength of the injection molded product.

첨가제의 함량이 5w% 미만인 경우 사출 성형물의 난연성과 단열성이 저하되는 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 팽창흑연의 팽창 발포성능이 저하되는 문제점이 있다.If the additive content is less than 5w%, there is a problem that the flame retardancy and heat insulation properties of the injection molded product are reduced, and if the additive content exceeds 30w%, there is a problem that the expansion foaming performance of the expanded graphite is reduced.

안정제의 함량이 3w% 미만, 20w%를 초과하는 경우 후술하는 펠렛의 열적 안정성을 안정적으로 유지하기 힘들어 펠렛을 이용하여 고속 사출하여 사출 성형물을 제조하는데 있어 문제점이 있다.If the content of the stabilizer is less than 3w% or more than 20w%, it is difficult to stably maintain the thermal stability of the pellets, which will be described later, and there is a problem in manufacturing injection molded products by high-speed injection using pellets.

경화촉매제의 함량이 3w% 미만인 경우 펠렛의 경화속도가 저하되는 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 펠렛의 경화속도가 빨라 정상적인 열팽창 발포수지로서의 펠렛을 획득하기 어려운 문제점이 있다.If the content of the curing catalyst is less than 3w%, there is a problem that the curing speed of the pellets decreases, and if it exceeds 30w%, the curing speed of the pellets is fast, making it difficult to obtain pellets as normal thermal expansion foam resin.

본 발명의 실시예에서, 모듈 케이스(301)는 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제, 경화촉매제를 설정한 비율로 배합, 교반, 가열, 압출하여 펠렛 형태로 성형한 후, 이를 사출기에 투입하여 사출 성형공정을 통해 제조된다.In an embodiment of the present invention, the module case 301 is formed into pellets by mixing, stirring, heating, and extruding polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, stabilizers, and curing catalyst at a set ratio, and then placing them in an injection molding machine. It is manufactured through an injection molding process.

고분자수지는 모듈 케이스를 구성하는 메인 물질로서, 폴리염화 비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리에틸렌(PE)에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.Polymer resin is the main material that makes up the module case and may include at least one of polyvinyl chloride (PVC), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), and polyethylene (PE).

팽창흑연은 고분자수지와 분산된 형태로 결합되어 고분자수지에 팽창 성질을 제공할 수 있다.Expanded graphite can be combined with polymer resin in a dispersed form to provide expansion properties to the polymer resin.

가소제는 사출 성형물인 모듈 케이스(301)가 원하는 경도를 갖도록 첨가되는 물질로서, 아세틸화 모노글리세라이드, 디옥틸, 엘라스토머, 에틸 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The plasticizer is a material added to ensure that the module case 301, which is an injection molded product, has a desired hardness, and may include at least one of acetylated monoglyceride, dioctyl, elastomer, and ethyl.

첨가제는 열이 작용하는 경우 팽창흑연, 즉 모듈 케이스(301)의 발포 팽창정도를 조절하도록 첨가되는 무기계 난연제로서, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The additive is an inorganic flame retardant added to control expanded graphite, that is, the degree of foaming expansion of the module case 301 when heat is applied, and may include at least one of calcium carbonate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide.

안정제는 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제, 경화촉매제를 설정한 비율로 배합, 교반, 가열, 압출하여 성형한 펠렛(사출 재료)의 열적 안정성을 유지하여 펠렛을 이용하여 고속으로 사출 성형하기 위한 것으로서, 트리페닐인산염, 이산화티타늄, 산화아연, 칼슘아연, 바륨아연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 안정제는 필요에 따라서는 생략 가능하며, 안정제를 적절 비율로 함유할 경우 펠렛의 표면을 매끄럽게 하여 작업자의 손 등에 가루들이 뭍지 않도록 함으로써 작업공간을 한층 청결한 상태로 작업을 진행할 수 있다.The stabilizer maintains the thermal stability of the pellets (injection material) formed by mixing, stirring, heating, and extruding polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, stabilizers, and curing catalyst at a set ratio, and high-speed injection molding using pellets. To this end, it may include at least one of triphenyl phosphate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium zinc, and barium zinc. These stabilizers can be omitted if necessary, and if the stabilizer is contained in an appropriate ratio, the surface of the pellet is smoothed to prevent powder from sticking to the worker's hands, allowing work to be carried out in a cleaner work space.

경화촉매제는 사출 성형물인 모듈 케이스(301)의 취성, 연성 등을 조절하도록 첨가되는 물질로서, 칼슘 아세틸아세토네이트, 인산, 염화암모늄, 메탄설폰산, 스테아린산아연, P-톨루엔셀설폰산, 스테아린산마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The curing catalyst is a substance added to control the brittleness and ductility of the injection molded module case 301, and is comprised of calcium acetylacetonate, phosphoric acid, ammonium chloride, methanesulfonic acid, zinc stearate, p-tolueneselsulfonic acid, and magnesium stearate. It can contain at least one.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 팩(100)은 내화발포부(500)를 더 포함한다. As shown in Figures 4 and 5, the secondary battery pack 100 according to an embodiment of the present invention further includes a fire-resistant foam portion 500.

부연하자면, 팩 케이스(400) 내에는 복수의 모듈 케이스(301)와 기타 전장품들이 배치될 수 있고, 필요에 따라 내화발포부(500)가 더 마련될 수 있다. 내화발포부(500)가 마련되는 경우, 모듈 케이스(301)는 전술한 바와 같이 열에 팽창 발포 가능한 재질로 이루어질 수 있고, 또한 이와 달리 발포 팽창하지 않는 일반적인 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다. 이하에서는, 내화발포부(500)가 마련되는 경우 모듈 케이스(301)는 내화 발포 가능한 재료를 포함하여 사출 성형을 통해 제조되는 경우를 기준으로 설명한다.To elaborate, a plurality of module cases 301 and other electrical components may be disposed within the pack case 400, and a fire-resistant foam portion 500 may be further provided as needed. When the fire-resistant foam portion 500 is provided, the module case 301 may be made of a material that can expand and foam under heat as described above, or may also be made of a general metal or plastic material that does not foam and expand. Hereinafter, the description will be based on the case where the fire-resistant foam portion 500 is provided and the module case 301 includes a fire-resistant foamable material and is manufactured through injection molding.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 내화발포부(500)는 복수의 차량용 이차전지 모듈(300)을 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 복수의 차량용 이차전지 모듈(300)과 팩 케이스(400) 사이에 개재된다.As shown in Figures 4 and 5, the fire-resistant foam portion 500 is a pack with a plurality of secondary battery modules 300 for a vehicle so as to surround the plurality of secondary battery modules 300 for a vehicle in the up and down, left and right, and forward and backward directions. It is interposed between cases 400.

내화발포부(500)는 전술한 모듈 케이스(301)와 동일하게 열에 의해 발포 팽창하여 배터리 셀(200)에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하며, 마찬가지로 사출공정을 통해 성형된다.The fire-resistant foam portion 500, like the module case 301 described above, includes a foam material that expands with heat and can be shielded to prevent flame or smoke generated in the battery cell 200 from being transmitted to the outside, Likewise, it is molded through the injection process.

본 발명의 실시예에서, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 내화발포부(500)는 복수의 차량용 이차전지 모듈(300) 사이와, 팩 케이스(400)의 내측면과 복수의 차량용 이차전지 모듈(300) 사이에 각각 개재될 수 있다.In an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, the fire-resistant foam portion 500 is between a plurality of vehicle secondary battery modules 300, the inner surface of the pack case 400, and a plurality of vehicle secondary battery modules 500. Each may be interposed between the battery modules 300.

즉, 내화발포부(500)는 복수의 차량용 이차전지 모듈(300)을 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 설치될 뿐만 아니라, 복수의 차량용 이차전지 모듈(300)들 사이 사이에도 각각 마련된다.That is, the fire-resistant foam portion 500 is not only installed to surround the plurality of vehicle secondary battery modules 300 in the up-and-down, left-right, and front-and-back directions, but is also provided between the plurality of vehicle secondary battery modules 300. do.

관련 도면에서, 내화발포부(500)는 다수가 서로 분리된 형태로 이루어져 있지만 이에 한정되지 않고, 적어도 일부는 서로 일체로 사출성형될 수 있다. 예를 들면 팩 케이스 본체의 바닥면에 안착되는 내화발포부와 링 형상으로 이루어져 복수의 차량용 이차전지 모듈의 최외곽 가장자리를 둘러싸는 내화발포부는 서로 일체로 이루어져 사출 성형될 수 있다. 또한, 관련 도면에서, 복수의 +자 구조가 연결된 형태의 내화발포부와 최상측의 내화발포부 또한 서로 일체로 이루어져 사출 성형될 수 있다.In the related drawings, the fire-resistant foam parts 500 are composed of a plurality of separate pieces, but the present invention is not limited thereto, and at least some of them may be injection molded integrally with each other. For example, the fire-resistant foam portion that is seated on the bottom of the pack case body and the fire-resistant foam portion that has a ring shape and surrounds the outermost edge of a plurality of vehicle secondary battery modules can be integrally formed and injection molded. In addition, in the related drawings, the fire-resistant foam part in the form of a plurality of +-shaped structures connected to each other and the fire-resistant foam part on the uppermost side can also be injection molded by being integrated with each other.

추가적으로, 도 4에 도시된 4개의 내화발포부(500) 중 복수의 +자 구조가 연결된 형태의 내화발포부와, 상하 관통된 외곽틀 구조의 내화발포부는 사출이 아닌 압출공정을 통해 성형할 수도 있다.Additionally, among the four fire-resistant foam parts 500 shown in FIG. 4, the fire-resistant foam part in the form of a plurality of +-shaped structures connected and the fire-resistant foam part in the outer frame structure with upper and lower penetrations may be molded through an extrusion process rather than injection. there is.

따라서, 본 발명은 최소한 내화 발포 팽창 재료를 포함하는 모듈 케이스(301)에 의한 1차 화염 전파 차단, 내화 발포 팽창 재료를 포함하는 내화발포부(500)에 의한 2차 화염 전파 차단이 이루어질 수 있는바, 다중 차단구조를 통해 화염 전파를 신속하면서 안정적으로 차단하여 차량용 이차전지의 안정성을 극대화할 수 있다.Therefore, the present invention provides at least primary flame propagation blocking by the module case 301 containing a fire-resistant foam expansion material and secondary flame propagation blocking by the fire-resistant foam portion 500 containing a fire-resistant foam expansion material. Bar, the multi-blocking structure can quickly and reliably block flame propagation, maximizing the stability of secondary batteries for vehicles.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈을 설명한다. Hereinafter, a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure according to another embodiment of the present invention will be described.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 이차전지 모듈(3000)은 복수의 배터리 셀(2000)에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서, 복수의 이차전지 셀 카트리지(3400, 이하 '셀 카트리지')와, 복수의 배터리 셀(2000)이 각각 개별적으로 수납된 상태의 복수의 셀 카트리지(3400)를 수납 가능하도록 이루어지며 복수의 셀 카트리지(3400)를 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지면서 외관을 형성하는 모듈 케이스(3010)를 포함한다.As shown in Figures 6 and 7, the secondary battery module 3000 for a vehicle according to another embodiment of the present invention prevents it from spreading to the surroundings when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in a plurality of battery cells 2000. As such, a plurality of secondary battery cell cartridges 3400 (hereinafter referred to as 'cell cartridges') and a plurality of battery cells 2000 are configured to be able to accommodate a plurality of cell cartridges 3400 in a state where each is individually stored, and the plurality of cells It includes a module case 3010 that forms an exterior structure and surrounds the cartridge 3400 in the circumferential direction.

본 발명의 다른 실시예에서, 모듈 케이스(3010)는 전술한 실시예와 같이 내화발포성 케이스가 아니라, 일반적인 내화, 난연 재질로 이루어지며, 팩 케이스(미도시) 내에 이격되게 복수로 수납된다.In another embodiment of the present invention, the module case 3010 is not a fire-resistant foam case as in the above-described embodiment, but is made of a general fire-resistant and flame-retardant material, and is stored in a plurality of spaced apart cases in a pack case (not shown).

본 발명의 다른 실시예에서, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 셀 카트리지(3400)는 복수의 배터리 셀(2000)에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 셀 카트리지로서, 복수의 배터리 셀(2000)을 개별적으로 감싸는 형태로 보호하면서 그 내측에 배터리 셀이 수납 가능하도록 형성된다. 이러한 셀 카트리지(3400)는 내부에 배터리 셀(2000)이 수납된 상태에서 모듈 케이스(3010) 내에 이격되게 복수로 수납된다. In another embodiment of the present invention, as shown in Figures 6 and 7, the cell cartridge 3400 is a cell cartridge that prevents the spread to the surroundings when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in a plurality of battery cells 2000. As such, the plurality of battery cells 2000 are individually wrapped and protected, and the battery cells 2000 are formed so that the battery cells can be stored inside them. A plurality of such cell cartridges 3400 are stored spaced apart within the module case 3010 with the battery cells 2000 stored therein.

이러한 셀 카트리지(3400)는 내측에 수납공간이 형성되며 상측에 개구가 형성되는 셀 카트리지 본체와 셀 카트리지 본체의 상측 개구를 폐쇄하는 셀 카트리지 커버를 포함한다.This cell cartridge 3400 includes a cell cartridge body with a storage space formed on the inside and an opening on the upper side, and a cell cartridge cover that closes the upper opening of the cell cartridge body.

셀 카트리지(3400)는, 그 자체로 열에 의해 발포 팽창하여 복수의 배터리 셀(2000)에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함한다.The cell cartridge 3400 itself includes a foam material that expands by foaming and can be shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells 2000 from being transmitted to the outside.

또한, 셀 카트리지(3400)는 발포성 재료를 사출 성형하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 셀 카트리지(3400)는 화재 열에 의해 배터리 셀(2000) 주변을 외부에 대해 완벽하게 차폐하는 방향으로 팽창한다.Additionally, the cell cartridge 3400 may be manufactured by injection molding a foamable material. Specifically, the cell cartridge 3400 expands in a direction to completely shield the area around the battery cell 2000 from the outside due to heat from the fire.

셀 카트리지(3400)는 그 자체로 열 발포성 재료를 포함하고 있는바, 화재 발생시 화재가 발생한 배터리 셀를 둘레방향으로 감싸도록 팽창하면서 완전히 차폐함으로써, 화염이나 연기가 주변의 배터리 셀로 전파되는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 덧붙이자면, 복수의 셀 카트리지(3400)는 각각, 열이 작용하는 경우 그 내부에 수용된 개별 배터리 셀(2000) 측으로 발포 팽창함으로써 특히 열폭주에 의한 화재 전파를 효과적으로 차단할 수 있다.The cell cartridge 3400 itself contains a thermal foam material, and when a fire occurs, it expands to surround the burned battery cell in the circumferential direction and completely shields it, thereby more effectively blocking flame or smoke from spreading to surrounding battery cells. You can. In addition, the plurality of cell cartridges 3400 can foam and expand toward the individual battery cells 2000 accommodated therein when heat is applied, thereby effectively blocking the spread of fire due to thermal runaway.

본 발명의 다른 실시예에서, 셀 카트리지(3400)는 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제 및 경화촉매제를 포함한다.In another embodiment of the present invention, the cell cartridge 3400 includes polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, stabilizer, and curing catalyst.

구체적으로, 셀 카트리지(3400)에서, 고분자수지의 함량은 40 내지 70w%이고, 팽창흑연의 함량은 10 내지 30w%이고, 가소제의 함량은 5 내지 30w%이며, 첨가제의 함량은 5 내지 30w%이고, 안정제의 함량은 3 내지 20w%이며, 경화촉매제의 함량은 3 내지 30w%인 것이 바람직하다.Specifically, in the cell cartridge 3400, the polymer resin content is 40 to 70w%, the expanded graphite content is 10 to 30w%, the plasticizer content is 5 to 30w%, and the additive content is 5 to 30w%. The content of the stabilizer is preferably 3 to 20 w%, and the content of the curing catalyst is preferably 3 to 30 w%.

여기서, 고분자수지의 함량이 40w% 미만인 경우 사출성이 낮아 제품 성형이 이루어지지 않는 문제점이 있고, 70w%를 초과하는 경우 단열 및 내화성능에 문제점이 있다.Here, if the polymer resin content is less than 40w%, there is a problem in that the product cannot be molded due to low injection properties, and if it exceeds 70w%, there is a problem in insulation and fire resistance performance.

또한, 팽창흑연의 함량이 10w% 미만인 경우 단열 및 내화성능에 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 사출성이 낮아 제품 성형이 이루어지지 않는 문제점이 있다.In addition, if the expanded graphite content is less than 10w%, there are problems with thermal insulation and fire resistance performance, and if it exceeds 30w%, there is a problem in that product molding is not achieved due to low injection properties.

가소제의 함량이 5w% 미만인 경우 팽창흑연의 융착성이 떨어져 후술하는 펠렛(고분자수지, 팽창흑연, 첨가제, 안정제, 경화촉매제가 포함되어 이루어지는 펠렛)에 팽창흑연이 안정적으로 융착(포함)된 형태를 유지하기 어려운 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 사출 성형물의 유연성과 강도 측면에서 문제점이 있다.If the content of the plasticizer is less than 5w%, the fusion property of the expanded graphite is low, so the expanded graphite is stably fused (included) in the pellet (pellet made of polymer resin, expanded graphite, additives, stabilizer, and curing catalyst) described later. There is a problem that it is difficult to maintain, and if it exceeds 30w%, there are problems in terms of flexibility and strength of the injection molded product.

첨가제의 함량이 5w% 미만인 경우 사출 성형물의 난연성과 단열성이 저하되는 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 팽창흑연의 팽창 발포성능이 저하되는 문제점이 있다.If the additive content is less than 5w%, there is a problem that the flame retardancy and heat insulation properties of the injection molded product are reduced, and if the additive content exceeds 30w%, there is a problem that the expansion foaming performance of the expanded graphite is reduced.

안정제의 함량이 3w% 미만, 20w%를 초과하는 경우 후술하는 펠렛의 열적 안정성을 안정적으로 유지하기 힘들어 펠렛을 이용하여 고속 사출하여 사출 성형물을 제조하는데 있어 문제점이 있다.If the content of the stabilizer is less than 3w% or more than 20w%, it is difficult to stably maintain the thermal stability of the pellets, which will be described later, and there is a problem in manufacturing injection molded products by high-speed injection using pellets.

경화촉매제의 함량이 3w% 미만인 경우 펠렛의 경화속도가 저하되는 문제점이 있고, 30w%를 초과하는 경우 펠렛의 경화속도가 빨라 정상적인 열팽창 발포수지로서의 펠렛을 획득하기 어려운 문제점이 있다.If the content of the curing catalyst is less than 3w%, there is a problem that the curing speed of the pellets decreases, and if it exceeds 30w%, the curing speed of the pellets is fast, making it difficult to obtain pellets as normal thermal expansion foam resin.

본 발명의 실시예에서, 셀 카트리지(3400)는 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제, 경화촉매제를 설정한 비율로 배합, 교반, 가열, 압출하여 펠렛 형태로 성형한 후, 이를 사출기에 투입하여 사출 성형공정을 통해 제조된다.In an embodiment of the present invention, the cell cartridge 3400 is formed into pellets by mixing, stirring, heating, and extruding polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, stabilizers, and curing catalyst at a set ratio, and then placing them in an injection molding machine. It is manufactured through an injection molding process.

고분자수지는 셀 카트리지를 구성하는 메인 물질로서, 폴리염화 비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리에틸렌(PE)에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.Polymer resin is the main material constituting the cell cartridge and may include at least one of polyvinyl chloride (PVC), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), and polyethylene (PE).

팽창흑연은 고분자수지와 분산된 형태로 결합되어 고분자수지에 팽창 성질을 제공할 수 있다.Expanded graphite can be combined with polymer resin in a dispersed form to provide expansion properties to the polymer resin.

가소제는 사출 성형물인 셀 카트리지(3400)가 원하는 경도를 갖도록 첨가되는 물질로서, 아세틸화 모노글리세라이드, 디옥틸, 엘라스토머, 에틸 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The plasticizer is a material added so that the cell cartridge 3400, which is an injection molded product, has a desired hardness, and may include at least one of acetylated monoglyceride, dioctyl, elastomer, and ethyl.

첨가제는 열이 작용하는 경우 팽창흑연, 즉 셀 카트리지(3400)의 발포 팽창정도를 조절하도록 첨가되는 무기계 난연제로서, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The additive is an inorganic flame retardant added to control the degree of foaming expansion of expanded graphite, that is, the cell cartridge 3400 when heat is applied, and may include at least one of calcium carbonate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide.

안정제는 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제, 경화촉매제를 설정한 비율로 배합, 교반, 가열, 압출하여 성형한 펠렛(사출 재료)의 열적 안정성을 유지하여 펠렛을 이용하여 고속으로 사출 성형하기 위한 것으로서, 트리페닐인산염, 이산화티타늄, 산화아연, 칼슘아연, 바륨아연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 안정제는 필요에 따라서는 생략 가능하며, 안정제를 적절 비율로 함유할 경우 펠렛의 표면을 매끄럽게 하여 작업자의 손 등에 가루들이 뭍지 않도록 함으로써 작업공간을 한층 청결한 상태로 작업을 진행할 수 있다.The stabilizer maintains the thermal stability of the pellets (injection material) formed by mixing, stirring, heating, and extruding polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, stabilizers, and curing catalyst at a set ratio, and high-speed injection molding using pellets. To this end, it may include at least one of triphenyl phosphate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium zinc, and barium zinc. These stabilizers can be omitted if necessary, and when the stabilizer is contained in an appropriate ratio, the surface of the pellet is smoothed to prevent powder from sticking to the worker's hands, allowing work to be carried out in a cleaner work space.

경화촉매제는 사출 성형물인 셀 카트리지(3400)의 취성, 연성 등을 조절하도록 첨가되는 물질로서, 칼슘 아세틸아세토네이트, 인산, 염화암모늄, 메탄설폰산, 스테아린산아연, P-톨루엔셀설폰산, 스테아린산마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The curing catalyst is a substance added to control the brittleness and ductility of the injection molded cell cartridge (3400), and is comprised of calcium acetylacetonate, phosphoric acid, ammonium chloride, methanesulfonic acid, zinc stearate, p-toluene sulfonic acid, and magnesium stearate. It can contain at least one.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩(이하, '차량용 이차전지 팩')을 설명한다.Hereinafter, a secondary battery pack for a vehicle (hereinafter referred to as a 'secondary battery pack for a vehicle') having a fire spread prevention structure according to another embodiment of the present invention will be described.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 이차전지 팩(1000)은 전술한 복수의 이차전지 셀 카트리지(3401)와, 복수의 이차전지 셀 카트리지(3401)가 내부에 수납되며 외관을 형성하는 팩 케이스(4000)를 포함한다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 이차전지 팩(1000)은 모듈 케이스가 생략된 cell to pack 구조를 갖고 있다. 셀 카트리지(3401)에 대한 구체적인 구조는 도 7에 도시되어 있다.As shown in FIG. 8, the secondary battery pack 1000 for a vehicle according to another embodiment of the present invention has the above-described plurality of secondary battery cell cartridges 3401 and the plurality of secondary battery cell cartridges 3401 inside. It includes a pack case 4000 that is stored and forms an appearance. That is, the secondary battery pack 1000 for a vehicle according to another embodiment of the present invention has a cell to pack structure in which the module case is omitted. The specific structure of the cell cartridge 3401 is shown in FIG. 7.

팩 케이스(4000)는 마찬가지로 팩 케이스 본체(4100)와 팩 케이스 커버(4200)를 포함하며, 셀 카트리지(3401)는 전술한 셀 카트리지(3401)와 동일한 바 이하 이에 관련된 중복설명은 생략한다.The pack case 4000 also includes a pack case body 4100 and a pack case cover 4200, and the cell cartridge 3401 is the same as the cell cartridge 3401 described above, so redundant description related thereto will be omitted below.

관련 도면에 도시하지 않았으나, 셀 카트리지(3401)와 팩 케이스(4000) 사이에는, 복수의 셀 카트리지(3401)를 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 복수의 셀 카트리지(3401)와 팩 케이스(4000) 사이에 개재되며, 열에 의해 발포 팽창하여 배터리 셀(2000)에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포부가 더 마련될 수 있다.(도 4, 도 5 참조). Although not shown in the related drawings, between the cell cartridge 3401 and the pack case 4000, a plurality of cell cartridges 3401 and a pack case are provided to surround the plurality of cell cartridges 3401 in the up and down, left and right, and front and rear directions. A fire-resistant foam portion may be further provided, which is interposed between 4000 and includes a foamable material that expands due to heat and can be shielded to prevent flame or smoke generated in the battery cell 2000 from being transmitted to the outside. ( (see Figures 4 and 5).

이러한 내화발포부는 복수의 셀 카트리지(3401) 사이와, 상기 팩 케이스(4000)의 내측면과 복수의 셀 카트리지(3401) 사이에 각각 개재될 수 있다These fire-resistant foam parts may be interposed between the plurality of cell cartridges 3401 and between the inner surface of the pack case 4000 and the plurality of cell cartridges 3401, respectively.

상기 내화발포부는 차량용 이차전지 셀 카트리지(3401)와 동일한 재질로 이루어지며, 상기 내화발포부에 대한 내용은 전술한 바와 동일하므로 이하 중복 설명은 생략한다.The fire-resistant foam part is made of the same material as the secondary battery cell cartridge 3401 for a vehicle, and since the content of the fire-resistant foam part is the same as described above, redundant description will be omitted below.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been shown and described in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the construction and operation as shown and described. Rather, those skilled in the art will understand that numerous changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.

100: 차량용 이차전지 팩 200: 배터리 셀
300: 차량용 이차전지 모듈 301: 모듈 케이스
310: 모듈 케이스 본체 320: 격벽
330: 모듈 케이스 커버 400: 팩 케이스
500: 내화발포부 1000: 이차전지 팩
2000: 배터리 셀 3000: 이차전지 모듈
3010: 모듈 케이스 3400: 셀 카트리지
4000: 팩 케이스100: Vehicle secondary battery pack 200: Battery cell
300: Vehicle secondary battery module 301: Module case
310: module case body 320: bulkhead
330: Module case cover 400: Pack case
500: Fireproof foam part 1000: Secondary battery pack
2000: Battery cell 3000: Secondary battery module
3010: module case 3400: cell cartridge
4000: Pack Case

Claims (23)

복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서,
상기 복수의 배터리 셀을 수납하되 복수의 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지는 모듈 케이스를 포함하고,
상기 모듈 케이스는, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포성 케이스인 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.This prevents the spread to surrounding areas when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in multiple battery cells.
It includes a module case that stores the plurality of battery cells and has a structure that surrounds the plurality of battery cells in a circumferential direction,
The module case has a fire spread prevention structure, characterized in that it is a fire-resistant foam case containing a foam material that expands by heat and can be shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside. A secondary battery module for vehicles. 제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는 발포성 재료를 사출 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.According to paragraph 1,
A secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the module case is made by injection molding a foam material. 제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는, 열이 작용하는 경우 그 내부에 수용된 복수의 배터리 셀 측으로 발포 팽창하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.According to paragraph 1,
The module case is a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the module case expands toward a plurality of battery cells accommodated therein when heat is applied. 제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는,
상측이 개구된 내부 수납공간을 형성하는 모듈 케이스 본체;
상기 복수의 배터리 셀이 개별적으로 구획된 상태로 수용되도록 상기 모듈 케이스 본체 내측에 마련되는 복수의 격벽; 및
상기 모듈 케이스 본체의 상측 개구를 폐쇄하도록 결합되는 모듈 케이스 커버를 포함하고,
상기 모듈 케이스 본체, 격벽 및 모듈 케이스 커버는 동일한 발포성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.According to paragraph 1,
The module case is,
A module case body forming an internal storage space with an open upper side;
a plurality of partition walls provided inside the module case body to accommodate the plurality of battery cells in an individually divided state; and
It includes a module case cover coupled to close the upper opening of the module case body,
A secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the module case body, partition wall, and module case cover are made of the same foam material. 제4항에 있어서,
상기 격벽으로 구획되는 복수의 배터리 셀 수납공간은 원통형, 각형, 파우치형 배터리 셀 중 선택된 어느 하나를 수용하도록 선택된 배터리 셀과 대응하거나 배터리 셀의 외면과 면접촉 가능한 단면 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.According to paragraph 4,
A plurality of battery cell storage spaces divided by the partition wall correspond to a selected battery cell to accommodate any one selected from cylindrical, prismatic, and pouch-type battery cells, or have a cross-sectional shape that allows surface contact with the outer surface of the battery cell. A secondary battery module for vehicles with an anti-diffusion structure. 제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는, 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제 및 경화촉매제를 포함하고,
상기 모듈 케이스에서, 상기 고분자수지의 함량은 40 내지 70w%이고, 상기 팽창흑연의 함량은 10 내지 30w%이고, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30w%이며, 상기 첨가제의 함량은 5 내지 30w%이고, 상기 경화촉매제의 함량은 3 내지 30w%인 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.According to paragraph 1,
The module case includes polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, and curing catalyst,
In the module case, the content of the polymer resin is 40 to 70w%, the content of the expanded graphite is 10 to 30w%, the content of the plasticizer is 5 to 30w%, and the content of the additive is 5 to 30w%. , A secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that the content of the curing catalyst is 3 to 30 w%. 제6항에 있어서,
상기 모듈 케이스는 안정제를 더 포함하고,
상기 모듈 케이스에서, 상기 안정제의 함량은 3 내지 20w%인 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.According to clause 6,
The module case further includes a stabilizer,
In the module case, the secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that the content of the stabilizer is 3 to 20 w%. 제7항에 있어서,
상기 고분자수지는 폴리염화 비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리에틸렌(PE) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 가소제는 아세틸화 모노글리세라이드, 디옥틸, 엘라스토머, 에틸 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 첨가제는 무기계 난연제로서, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 안정제는 트리페닐인산염, 이산화티타늄, 산화아연, 칼슘아연, 바륨아연 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 경화촉매제는 칼슘 아세틸아세토네이트, 인산, 염화암모늄, 메탄설폰산, 스테아린산아연, P-톨루엔셀설폰산, 스테아린산마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.In clause 7,
The polymer resin includes at least one of polyvinyl chloride (PVC), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), and polyethylene (PE),
The plasticizer includes at least one of acetylated monoglyceride, dioctyl, elastomer, and ethyl,
The additive is an inorganic flame retardant and includes at least one of calcium carbonate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide,
The stabilizer includes at least one of triphenyl phosphate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium zinc, and barium zinc,
The curing catalyst is a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that it includes at least one of calcium acetylacetonate, phosphoric acid, ammonium chloride, methanesulfonic acid, zinc stearate, p-tolueneselsulfonic acid, and magnesium stearate. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 복수의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈; 및
상기 복수의 차량용 이차전지 모듈이 내부에 수납되며 외관을 형성하는 팩 케이스를 포함하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.A secondary battery module for a vehicle having a plurality of fire spread prevention structures according to any one of claims 1 to 8; and
A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure including a pack case that houses the plurality of secondary battery modules for the vehicle and forms an exterior. 제9항에 있어서,
상기 복수의 차량용 이차전지 모듈을 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈과 상기 팩 케이스 사이에 개재되며, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.According to clause 9,
It is interposed between the plurality of secondary battery modules for a vehicle and the pack case to surround the plurality of secondary battery modules for a vehicle in the up-and-down, left-right, and front-and-back directions, and expands by foaming by heat, so that flame or smoke generated from the battery cell is released to the outside. A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that it further includes a fire-resistant foam portion containing a foam material that can be shielded to prevent transmission to the fire. 제10항에 있어서,
상기 내화발포부는 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈 사이와, 상기 팩 케이스의 내측면과 상기 복수의 차량용 이차전지 모듈 사이에 각각 개재되는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.According to clause 10,
A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the fire-resistant foam portion is interposed between the plurality of secondary battery modules for the vehicle and between the inner surface of the pack case and the plurality of secondary battery modules for the vehicle. 제10항에 있어서,
상기 내화발포부는 상기 모듈 케이스와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.According to clause 10,
A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the fire-resistant foam portion is made of the same material as the module case. 복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 것으로서,
상기 복수의 배터리 셀을 수납하도록 내부 수납공간을 가지며, 복수의 배터리 셀을 둘레방향으로 감싸는 구조로 이루어지되,
열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈의 모듈 케이스.This prevents the spread to surrounding areas when an abnormal phenomenon such as fire or heat generation occurs in multiple battery cells.
It has an internal storage space to store the plurality of battery cells, and has a structure that surrounds the plurality of battery cells in the circumferential direction,
A module case for a secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that it includes a foam material that expands with heat and can be shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside. 복수의 배터리 셀에서 화재나 발열과 같은 이상현상 발생시 주변으로 전파되는 것을 방지하는 셀 카트리지로서,
상기 복수의 배터리 셀을 개별적으로 감싸는 형태로 보호하면서 그 내측에 배터리 셀이 수납 가능하도록 형성되며, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 복수의 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료로 이루어지는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지.A cell cartridge that prevents the spread of abnormal phenomena such as fire or heat generation in multiple battery cells to the surrounding area.
It is formed to protect the plurality of battery cells by individually enclosing them and allowing the battery cells to be stored inside the plurality of battery cells, and is shielded to prevent flame or smoke generated from the plurality of battery cells from being transmitted to the outside by foaming and expanding by heat. A secondary battery cell cartridge for vehicles having a fire spread prevention structure made of a foamable material. 제14항에 있어서,
상기 셀 카트리지는, 고분자수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제 및 경화촉매제를 포함하고,
상기 셀 카트리지에서, 상기 고분자수지의 함량은 40 내지 70w%이고, 상기 팽창흑연의 함량은 10 내지 30w%이고, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30w%이며, 상기 첨가제의 함량은 5 내지 30w%이고, 상기 경화촉매제의 함량은 3 내지 30w%인 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지.According to clause 14,
The cell cartridge includes polymer resin, expanded graphite, plasticizer, additives, and curing catalyst,
In the cell cartridge, the content of the polymer resin is 40 to 70w%, the content of the expanded graphite is 10 to 30w%, the content of the plasticizer is 5 to 30w%, and the content of the additive is 5 to 30w%. , A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that the content of the curing catalyst is 3 to 30 w%. 제15항에 있어서,
상기 셀 카트리지는 안정제를 더 포함하고,
상기 셀 카트리지에서, 상기 안정제의 함량은 3 내지 20w%인 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지.According to clause 15,
The cell cartridge further includes a stabilizer,
In the cell cartridge, a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that the content of the stabilizer is 3 to 20 w%. 제16항에 있어서,
상기 고분자수지는 폴리염화 비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리에틸렌(PE) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 가소제는 아세틸화 모노글리세라이드, 디옥틸, 엘라스토머, 에틸 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 첨가제는 무기계 난연제로서, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 안정제는 트리페닐인산염, 이산화티타늄, 산화아연, 칼슘아연, 바륨아연 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 경화촉매제는 칼슘 아세틸아세토네이트, 인산, 염화암모늄, 메탄설폰산, 스테아린산아연, P-톨루엔셀설폰산, 스테아린산마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지.According to clause 16,
The polymer resin includes at least one of polyvinyl chloride (PVC), chlorinated polyvinyl chloride (CPVC), and polyethylene (PE),
The plasticizer includes at least one of acetylated monoglyceride, dioctyl, elastomer, and ethyl,
The additive is an inorganic flame retardant and includes at least one of calcium carbonate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide,
The stabilizer includes at least one of triphenyl phosphate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium zinc, and barium zinc,
The curing catalyst is a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that it contains at least one of calcium acetylacetonate, phosphoric acid, ammonium chloride, methanesulfonic acid, zinc stearate, p-toluene sulfonic acid, and magnesium stearate. . 제14항에 있어서,
상기 셀 카트리지는 발포성 재료를 사출 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지.According to clause 14,
The cell cartridge is a secondary battery cell cartridge for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that the cell cartridge is made by injection molding a foam material. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 복수의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지; 및
상기 복수의 배터리 셀이 각각 수납된 상태의 상기 복수의 셀 카트리지를 수납 가능하도록 이루어지며 외관을 형성하는 모듈 케이스를 포함하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 모듈.A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a plurality of fire spread prevention structures according to any one of claims 14 to 18; and
A secondary battery module for a vehicle having a fire spread prevention structure including a module case that forms an exterior and is configured to accommodate the plurality of cell cartridges in which the plurality of battery cells are each stored. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 복수의 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 셀 카트리지; 및
상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지가 내부에 수납되며 외관을 형성하는 팩 케이스를 포함하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.A secondary battery cell cartridge for a vehicle having a plurality of fire spread prevention structures according to any one of claims 14 to 18; and
A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure including a pack case that houses the plurality of secondary battery cell cartridges for the vehicle and forms an exterior. 제20항에 있어서,
상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지를 상하, 좌우, 전후방향으로 둘레를 감싸도록 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지와 상기 팩 케이스 사이에 개재되며, 열에 의해 발포 팽창하여 상기 배터리 셀에서 발생한 화염이나 연기가 외부로 전달하는 것을 방지하도록 차폐할 수 있는 발포성 재료를 포함하는 내화발포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.According to clause 20,
It is interposed between the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle and the pack case to surround the plurality of secondary battery cell cartridges for a vehicle in the up-down, left-right, and front-and-back directions, and expands by foaming by heat, causing flame or smoke generated from the battery cell. A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure, characterized in that it further comprises a fire-resistant foam part containing a foam material that can be shielded to prevent it from being transmitted to the outside. 제21항에 있어서,
상기 내화발포부는 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지 사이와, 상기 팩 케이스의 내측면과 상기 복수의 차량용 이차전지 셀 카트리지 사이에 각각 개재되는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.According to clause 21,
A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the fire-resistant foam portion is interposed between the plurality of secondary battery cell cartridges for the vehicle and between the inner surface of the pack case and the plurality of secondary battery cell cartridges for the vehicle. 제21항에 있어서,
상기 내화발포부는 상기 차량용 이차전지 셀 카트리지와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지 구조를 갖는 차량용 이차전지 팩.
According to clause 21,
A secondary battery pack for a vehicle having a fire spread prevention structure, wherein the fire-resistant foam portion is made of the same material as the secondary battery cell cartridge for the vehicle.
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KR20210141806A (en) 2020-05-13 2021-11-23 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery pack containing fire suppression means

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