KR20240062377A - Fireproof busbar and battery pack hanving the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 내화버스바는, 버스바 도체부; 상기 버스바 도체부의 양단부를 제외한 부분을 감싸며 고온에서 세라믹화하여 상기 버스바 도체부를 지지하는 내화실리콘 피복층; 상기 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층; 및 상기 보호층을 감싸며, 소정 온도 이상에서 팽창되는 팽창실리콘층을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 내화버스바를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
The fire-resistant bus bar of the present invention includes a bus bar conductor portion; A fire-resistant silicon coating layer that surrounds the bus bar conductor portion except for both ends and is ceramicized at a high temperature to support the bus bar conductor portion; A protective layer surrounding the fireproof silicon coating layer; and an expanded silicon layer surrounding the protective layer and expanding above a predetermined temperature.
Additionally, the present invention provides a battery pack including the fire-resistant bus bar.

Description

내화버스바 및 이를 구비한 배터리 팩{FIREPROOF BUSBAR AND BATTERY PACK HANVING THE SAME}Fireproof busbar and battery pack including the same {FIREPROOF BUSBAR AND BATTERY PACK HANVING THE SAME}

본 발명은 내화버스바 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a fire-resistant bus bar and a battery pack including the same.

보다 상세하게는, 고온에서 세라믹화되는 내화실리콘 피복층과 이 피복층을 감싸는 보호층과 상기 보호층을 감싸는 팽창실리콘층을 구비하여, 배터리 팩 내부에 발화가 발생하는 고온에서도 절연 및 기밀 특성을 유지할 수 있는 내화버스바 및 배터리 팩에 관한 것이다.More specifically, it is provided with a fire-resistant silicon coating layer that becomes ceramic at high temperature, a protective layer surrounding this coating layer, and an expanded silicon layer surrounding the protective layer, so that the battery pack can maintain insulating and airtight properties even at high temperatures where ignition occurs inside the battery pack. It relates to fire-resistant bus bars and battery packs.

전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 이차전지를 포함하는 다수의 배터리 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 이차전지는 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.Battery packs applied to electric vehicles, etc. have a structure in which multiple battery modules including a plurality of secondary batteries are connected in series or parallel to obtain high output. In addition, the secondary battery is capable of repeated charging and discharging through electrochemical reactions between components, including positive and negative electrode current collectors, separators, active materials, and electrolyte solutions.

상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결하기 위하여, 버스바가 사용된다. 상기 버스바는 인접하는 배터리 모듈의 단자부들을 전기적으로 연결하거나, 배터리 모듈들을 외부의 전기 디바이스와 연결하기 위하여 사용된다.To electrically connect the battery modules, a bus bar is used. The bus bar is used to electrically connect terminal portions of adjacent battery modules or to connect battery modules to external electrical devices.

도 1은 종래의 버스바 구조를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional busbar structure.

도시된 바와 같이, 종래의 버스바(1)는 버스바 도체부(10)와 상기 버스바 도체부를 둘러싸는 피복층(20)으로 구성된다. 상기 버스바 도체부(10)는 예컨대 C1100과 같은 고순도 구리 도체부 또는 알루미늄과 같은 금속 도체부이다. 상기 피복층(20)은 통상의 실리콘 고무 또는 에폭시와 같은 재질로 이루어져 있다. 상기 피복층(20)은 버스바 도체부(10)의 양단부(11)를 제외한 몸체 부분을 피복하고 있다. 상기 버스바 도체부(10)의 양단부(11)에는 대응되는 전기연결부와 체결되기 위한 체결공(11a)이 배치되어 있다.As shown, the conventional bus bar 1 consists of a bus bar conductor portion 10 and a covering layer 20 surrounding the bus bar conductor portion. The busbar conductor 10 is, for example, a high-purity copper conductor such as C1100 or a metal conductor such as aluminum. The coating layer 20 is made of a material such as common silicone rubber or epoxy. The coating layer 20 covers the body portion of the bus bar conductor portion 10 except for both ends 11. At both ends 11 of the bus bar conductor portion 10, fastening holes 11a are disposed for fastening with corresponding electrical connection portions.

도 2에는 상기 버스바(1)가 배터리 팩 내에 설치되는 배터리 모듈(M)을 전기적으로 연결하는 것이 도시되어 있다. 상기 버스바(1)는 배터리 모듈(20) 사이에 설치되는 격벽(W)의 관통홀(H)에 설치되고, 상기 버스바(1)의 노출된 금속도체부(10)의 양단부(11)가 격벽 양쪽의 모듈 단자부에 각각 연결된다. Figure 2 shows that the bus bar 1 electrically connects the battery module M installed in the battery pack. The bus bar (1) is installed in the through hole (H) of the partition wall (W) installed between the battery modules (20), and both ends (11) of the exposed metal conductor portion (10) of the bus bar (1) It is connected to the module terminals on both sides of the partition wall.

배터리 팩 내에서 상기 종래의 버스바로 예컨대 배터리 모듈들을 전기적으로 연결하는 경우, 배터리 팩이 정상 작동되는 통상의 온도에서는 배터리 팩의 작동에 문제가 발생하지 않는다.When, for example, battery modules are electrically connected to the conventional bus bar within a battery pack, no problem occurs in the operation of the battery pack at normal temperatures at which the battery pack operates normally.

그런데, 배터리 팩 내부 화염 발생시에는 그 화염의 온도가 매우 높으므로(500~800℃, 혹은 800℃ 이상, 심한 경우 1000℃ 이상), 상기 실리콘 고무나 에폭시의 피복층은 모두 녹아버리고 버스바 도체부가 외부로 노출되게 된다. 이렇게 되면, 노출된 버스바 도체부가 팩 내의 다른 금속 부분과 전기적으로 접촉하여 쇼트가 발생하고, 전기 쇼트에 의한 발열로 화염이 더욱 확산되게 된다.However, when a flame occurs inside the battery pack, the temperature of the flame is very high (500 to 800℃, or over 800℃, and in severe cases, over 1000℃), so the silicone rubber or epoxy coating layer melts and the bus bar conductor part is exposed to the outside. It is exposed as. In this case, the exposed bus bar conductor part electrically contacts other metal parts in the pack, causing a short circuit, and the flame spreads further due to heat generation from the electric short circuit.

열 확산(thermal propagation) 방지를 위하여, 상기 피복층으로서 마이카 시트나 유리섬유, 혹은 내열실리콘 (고무) 등을 사용한 버스바를 고려할 수 있다. In order to prevent thermal propagation, a bus bar using mica sheet, glass fiber, or heat-resistant silicone (rubber), etc. may be considered as the coating layer.

그러나, 상기와 같이 극심한 발열 상황에서는 상기 예시된 재료로서는 열 확산을 충분히 방지할 수 없다. 예컨대, 통상의 내열실리콘 고무는 내열온도가 125~300℃에 불과하여 배터리 팩 내부의 발화상황에 효과적으로 대처할 수 없다. 또한, 마이카 시트나 유리섬유제의 피복층도 충분한 내화성능을 구비하고 있지 않다.However, in extreme heat generation situations as described above, the materials exemplified above cannot sufficiently prevent heat diffusion. For example, typical heat-resistant silicone rubber has a heat-resistant temperature of only 125 to 300 degrees Celsius, so it cannot effectively deal with ignition situations inside the battery pack. Additionally, mica sheets and glass fiber coating layers do not have sufficient fire resistance.

이와 같이, 최근의 배터리 팩에서는 내부 발화시 팩 외부로 화염이 새어나오지 않도록 설계하는 것이 필수적으로 요구된다. As such, it is essential for recent battery packs to be designed to prevent flames from escaping to the outside of the pack when internal ignition occurs.

또한, 화염 발생시의 고온에서도 버스바 도체부를 주변과 열적으로 그리고 전기적으로 절연시킬 수 있는 설계가 필요하다.In addition, a design that can thermally and electrically insulate the bus bar conductor from the surroundings is needed even at high temperatures when a flame occurs.

이상으로부터 고온에서의 내화성을 구비함으로써 전기절연특성을 유지하면서도, 절연 강도 및 조립성을 개선할 수 있는 기술의 개발이 요망된다 하겠다.From the above, there is a need for the development of technology that can improve insulation strength and assembly properties while maintaining electrical insulation properties by providing fire resistance at high temperatures.

한국 공개특허공보 제2022-0001228호Korean Patent Publication No. 2022-0001228

본 발명은 배터리 팩 내부의 화염 발생 시에도 가능한 오래 열적 및 전기적인 절연을 유지할 수 있는 내화버스바를 제공하기 위한 것이다.The purpose of the present invention is to provide a fire-resistant bus bar that can maintain thermal and electrical insulation for as long as possible even when a flame occurs inside a battery pack.

또한, 본 발명은 상기 내화버스바를 구비한 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.Additionally, the present invention is to provide a battery pack equipped with the fire-resistant bus bar.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 내화버스바는, 버스바 도체부; 상기 버스바 도체부의 양단부를 제외한 부분을 감싸며 고온에서 세라믹화하여 상기 버스바 도체부를 지지하는 내화실리콘 피복층; 상기 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층; 및 상기 보호층을 감싸며, 소정 온도 이상에서 팽창되는 팽창실리콘층을 포함한다.The fire-resistant bus bar of the present invention for solving the above problems includes a bus bar conductor portion; A fire-resistant silicon coating layer that surrounds the bus bar conductor portion except for both ends and is ceramicized at a high temperature to support the bus bar conductor portion; A protective layer surrounding the fireproof silicon coating layer; and an expanded silicon layer surrounding the protective layer and expanding above a predetermined temperature.

상기 내화실리콘은 500~1700℃의 온도에서 세라믹화될 수 있다.The refractory silicon can be ceramicized at a temperature of 500 to 1700°C.

상기 내화실리콘은 하기 화학식 1로 나타내는 실리콘 화합물을 포함하는 실리콘 수지와; 산화규소를 함유하는 금속 산화물의 소결에 의해 세라믹화될 수 있다.The fire-resistant silicone includes a silicone resin containing a silicone compound represented by the following formula (1); It can be ceramicized by sintering a metal oxide containing silicon oxide.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에 있어서, m 및 n은 각각 10 내지 30의 정수이다.In Formula 1, m and n are each integers of 10 to 30.

상기 실리콘 수지와 금속 산화물은 1: 0.5~1.5의 중량 비율로 포함될 수 있다.The silicone resin and metal oxide may be included in a weight ratio of 1:0.5 to 1.5.

산화규소를 함유하는 금속 산화물은 순수 이산화규소, 실리카, 석영, 규석, 트리디마이트(tridymite) 및 키타이트(keatite) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal oxide containing silicon oxide may include one or more of pure silicon dioxide, silica, quartz, silica, tridymite, and keatite.

상기 보호층은 유리섬유 또는 마이카재질일 수 있다.The protective layer may be made of glass fiber or mica material.

상기 팽창실리콘은, 실리콘 고무 100 중량부와, 팽창제 10 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.The expanded silicone may include 100 parts by weight of silicone rubber and 10 to 100 parts by weight of an expanding agent.

상기 팽창제는 팽창흑연 또는 팽창질석일 수 있다.The expanding agent may be expanded graphite or expanded vermiculite.

상기 팽창실리콘의 팽창개시온도는 200~250℃일 수 있다.The expansion start temperature of the expanded silicon may be 200 to 250°C.

상기 보호층 상에 상기 내화실리콘 피복층 및 팽창실리콘층이 순차적으로 코팅되어 테이프 형태의 피복부를 형성하고, 상기 피복부 테이프를 상기 버스바 도체부에 권취함으로써 상기 내화버스바를 제조할 수 있다. The fireproof silicon coating layer and the expanded silicon layer are sequentially coated on the protective layer to form a tape-shaped coating portion, and the fireproof bus bar can be manufactured by winding the coating portion tape around the bus bar conductor portion.

금형 내에 상기 버스바 도체부를 삽입하고, 내화실리콘을 주입하거나, 상기 팽창실리콘을 주입하는 인서트 사출 성형에 의하여 상기 내화버스바를 제조할 수 있다.The fireproof busbar can be manufactured by inserting the busbar conductor part into a mold and injecting fireproof silicon, or by insert injection molding by injecting the expanded silicon.

상기 내화버스바는 복수개의 배터리 모듈의 고전압 단자부들을 전기적으로 연결하는 고전압 버스바일 수 있다.The fire-resistant bus bar may be a high-voltage bus bar that electrically connects high-voltage terminals of a plurality of battery modules.

본 발명의 다른 측면으로서의 배터리 팩은, 복수개의 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 화염방지용 격벽; 상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 상술한 내화버스바; 및 상기 배터리 모듈과 화염방지용 격벽을 수용하는 팩 하우징을 포함할 수 있다.A battery pack as another aspect of the present invention includes a plurality of battery modules; A flame prevention partition installed between the battery modules; The above-described fire-resistant bus bar electrically connecting the battery module; And it may include a pack housing accommodating the battery module and the flame prevention partition.

상기 화염방지용 격벽은, 버스바 설치 관통홀 또는 버스바 설치홈을 구비하고, 상기 내화버스바는 상기 버스바 설치 관통홀 또는 버스바 설치홈에 안착되고, 상기 내화버스바의 양단부는 상기 화염방지용 격벽의 양측에 위치한 배터리 모듈의 단자부에 전기적으로 결합될 수 있다.The flame prevention partition wall is provided with a bus bar installation through hole or a bus bar installation groove, the fire resistant bus bar is seated in the bus bar installation through hole or the bus bar installation groove, and both ends of the fire resistant bus bar are used for the flame prevention. It can be electrically coupled to the terminal portion of the battery module located on both sides of the partition.

본 발명의 내화버스바는, 팩 내부에서의 화염 발생시 화염에 타서 없어지는 피복층 대신 세라믹화되어 버스바 도체부를 지지하는 내화실리콘 피복층을 구비하고 있으므로, 고온에서도 절연 및 기밀 특성을 유지할 수 있다.The fire-resistant bus bar of the present invention has a fire-resistant silicon coating layer that is ceramicized and supports the bus bar conductor portion instead of a coating layer that burns away when a flame occurs inside the pack, so it can maintain insulating and airtight properties even at high temperatures.

또한, 본 발명의 내화버스바는 상기 내화실리콘 피복층을 보호하는 보호층을 구비한다. 이에 의하여, 상기 보호층이 내화실리콘 피복층을 감싸 고온에서 세라믹화됨으로써 다소 취약해질 수 있는 내화실리콘 피복층의 형체 및 치수를 유지할 수 있다.Additionally, the fire-resistant bus bar of the present invention is provided with a protective layer that protects the fire-resistant silicone coating layer. As a result, the shape and size of the fire-resistant silicon coating layer, which may become somewhat fragile as the protective layer surrounds the fire-resistant silicon coating layer and becomes ceramic at a high temperature, can be maintained.

또한, 본 발명은 상기 보호층의 외측에 소정 온도 이상에서 팽창되는 팽창실리콘층을 구비한다. 이에 의하여, 예컨대 배터리 팩의 발화시에 팽창하여 화염 및 고온고압의 가스가 통과될 수 있는 배터리 팩 내의 통로를 차폐하여 화염이 전파되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.Additionally, the present invention includes an expanded silicon layer that expands above a predetermined temperature on the outside of the protective layer. As a result, for example, it is possible to more reliably prevent flames from spreading by shielding passages within the battery pack that expand when the battery pack ignites and allow flames and high-temperature, high-pressure gases to pass through.

도 1은 종래의 버스바 구조를 나타내는 개략도 및 단면도.
도 2는 종래의 버스바로 배터리 모듈을 연결하는 모습을 나타낸 개략도.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 내화버스바의 사시도 및 단면도.
도 4는 본 발명의 내화버스바를 제조하는 과정의 일례를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 내화버스바를 제조하는 과정의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 내화버스바가 설치되는 배터리 팩 구조의 일례를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 내화버스바가 설치되는 배터리 팩 구조의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명의 내화버스바가 배터리 팩에 설치된 상태를 나타낸 측단면도.
1 is a schematic and cross-sectional view showing a conventional bus bar structure.
Figure 2 is a schematic diagram showing connecting a battery module to a conventional bus bar.
Figure 3 is a perspective view and a cross-sectional view of a fire-resistant bus bar according to an embodiment of the invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing an example of a process for manufacturing a fire-resistant bus bar of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing another example of the process of manufacturing a fire-resistant bus bar of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing an example of a battery pack structure in which the fire-resistant bus bar of the present invention is installed.
Figure 7 is a schematic diagram showing another example of a battery pack structure in which the fire-resistant bus bar of the present invention is installed.
Figure 8 is a side cross-sectional view showing the fire-resistant bus bar of the present invention installed in a battery pack.

이하, 첨부한 도면과 여러 실시예에 의하여 본 발명의 세부 구성을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 또한 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니며 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.Hereinafter, the detailed configuration of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings and various embodiments. The embodiments described below are shown as examples to aid understanding of the present invention, and the attached drawings are not drawn to scale to aid understanding of the invention, and the dimensions of some components may be exaggerated. .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

[내화버스바][Fireproof bus bar]

본 발명의 내화버스바는, 본 발명의 내화버스바는, 버스바 도체부; 상기 버스바 도체부의 양단부를 제외한 부분을 감싸며 고온에서 세라믹화하여 상기 버스바 도체부를 지지하는 내화실리콘 피복층; 상기 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층; 및 상기 보호층을 감싸며, 소정 온도 이상에서 팽창되는 팽창실리콘층을 포함한다.The fire-resistant bus bar of the present invention includes: a bus bar conductor portion; A fire-resistant silicon coating layer that surrounds the bus bar conductor portion except for both ends and is ceramicized at a high temperature to support the bus bar conductor portion; A protective layer surrounding the fireproof silicon coating layer; and an expanded silicon layer surrounding the protective layer and expanding above a predetermined temperature.

상기 버스바 도체부는 통상의 금속도체부일 수 있다. 즉, C1100과 같은 99.9% 이상의 고순도 터프피치 구리소재로 만들어지거나, 알루미늄 재질로도 제조될 수 있다. 즉, 본 발명의 버스바 도체부는, 전기부품을 연결하기 위한 버스바 도체로서 기능할 수 있는 금속소재라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 버스바 도체부의 양단부는 대응되는 전기 접속부와 전기적으로 연결된다.The bus bar conductor part may be a normal metal conductor part. In other words, it can be made of 99.9% or higher purity tough pitch copper material such as C1100, or it can also be made of aluminum material. That is, the busbar conductor portion of the present invention is not particularly limited as long as it is made of a metal material that can function as a busbar conductor for connecting electrical components. Both ends of the bus bar conductor portion are electrically connected to corresponding electrical connection portions.

내화실리콘 피복층은, 상기 버스바 도체부의 양단부를 제외한 부분을 감싸면서 상기 버스바 도체부에 피복되는 층이다. 즉, 양단부를 제외한 버스바 도체부의 중앙부 주변으로 내화실리콘 피복층이 피복된다. 상기 내화실리콘 피복층은 고온에서 세라믹화하여 상기 버스바 도체부를 지지한다. 상기 내화실리콘은 500~1700℃의 온도에서 세라믹화될 수 있다. 본 발명의 내화실리콘은 내화온도가 500℃ 이상이라는 점에서 내열온도가 300℃ 미만인 내열실리콘과 구별된다. 내열실리콘은 실리콘의 특성상 유연성과 가요성을 가지는 실리콘 수지 또는 고무 조성물이지만, 500℃ 이상의 고온에서는 타서 없어지거나 재(ash)가 되어 버리는 소재이다. 따라서, 열 전파 상황시의 배터리 팩의 단락 방지 혹은 열 전파 방지에 적용하는데 한계가 있다.The fire-resistant silicone coating layer is a layer that covers the bus bar conductor portion while surrounding the portion excluding both ends of the bus bar conductor portion. That is, the fireproof silicon coating layer is covered around the central portion of the bus bar conductor portion excluding both ends. The refractory silicon coating layer is ceramicized at a high temperature to support the bus bar conductor portion. The refractory silicon can be ceramicized at a temperature of 500 to 1700°C. The fire-resistant silicon of the present invention is distinguished from heat-resistant silicon with a heat-resistant temperature of less than 300° C. in that it has a fire-resistant temperature of 500° C. or higher. Heat-resistant silicone is a silicone resin or rubber composition that has flexibility and flexibility due to the characteristics of silicone, but is a material that burns away or turns into ash at high temperatures above 500°C. Therefore, there is a limit to its application in preventing short-circuiting or heat propagation of a battery pack in a heat propagation situation.

상기 내화실리콘 피복층은 500℃ 이상의 고온에서 세라믹화되는 '내화'성능을 가지므로, 화염발생시에도 배터리 팩 내에서 절연 특성과 기밀 특성을 유지할 수 있다.Since the fire-resistant silicone coating layer has 'fire-resistant' properties that make it ceramic at a high temperature of 500°C or higher, it can maintain insulating and airtight properties within the battery pack even when a flame occurs.

이와 같이, 본 발명에 따른 내화버스바는 구조적 개선과 함께 내부에 내화실리콘을 구비함으로써 고내화 성능을 구현할 수 있다.In this way, the fire-resistant bus bar according to the present invention can realize high fire-resistant performance by providing fire-resistant silicon inside along with structural improvement.

상기 내화실리콘은 실리콘 수지와 금속 산화물을 주성분으로 하는 조성물로서, 상온에서는 실리콘의 특성상 유연성과 가요성을 가진다. 또한, 소정의 탄성력을 가져 높은 내충격성과 절연성을 나타내고, 고온 노출 시에는 실리콘 수지와 금속 산화물의 소결에 의해 복잡한 세라믹 구조의 실리콘 소결체를 이룰 수 있다.The fireproof silicone is a composition containing silicone resin and metal oxide as main ingredients, and has flexibility and flexibility due to the characteristics of silicone at room temperature. In addition, it has a certain elasticity and exhibits high impact resistance and insulation, and when exposed to high temperatures, a silicon sintered body with a complex ceramic structure can be formed by sintering silicon resin and metal oxide.

구체적으로, 내화실리콘에 함유된 실리콘 수지는 고온에서 연소 시 분말 형태의 실리카를 생성한다. 이렇게 생성된 실리카는 내화실리콘의 금속 산화물과 반응하여 상기 금속 산화물의 테두리에 "공융 혼합물(eutectic mixture)"을 형성함으로써 실리카와 금속 산화물 사이에서 브리징 작용(bridging role)을 수행하므로 발화온도에서 경화되고, 냉각될 때에는 응축된 세라믹화 생성물을 형성하게 된다. 이러한 세라믹체는 화재 시 외부의 기계적 충격이 가해지거나 수분이 침투할 때에도 내화실리콘 피복층의 훼손으로 인한 도체 간의 단락이나 단선이 방지되어 버스바 자체의 전기적인 기능을 발휘할 수 있다.Specifically, the silicone resin contained in fireproof silicon generates silica in powder form when burned at high temperature. The silica produced in this way reacts with the metal oxide of the refractory silicon to form a "eutectic mixture" on the edge of the metal oxide, thereby performing a bridging role between the silica and the metal oxide, so it hardens at the ignition temperature. , when cooled, forms a condensed ceramic product. This ceramic body can exercise the electrical function of the bus bar itself by preventing short circuits or disconnections between conductors due to damage to the fire-resistant silicon coating layer even when external mechanical shock is applied or moisture penetrates in the event of a fire.

이를 위하여, 본 발명에 따른 내화실리콘은 실리콘 수지와 금속 산화물을 포함한다.For this purpose, the refractory silicone according to the present invention contains a silicone resin and a metal oxide.

상기 실리콘 수지는 분자 내에 실리콘(Si)을 포함하는 수지라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 하기 화학식 1로 나타내는 실리콘 화합물(이하, "화학식 1의 실리콘 화합물"이라 함)을 포함할 수 있다:The silicone resin is not particularly limited as long as it contains silicon (Si) in the molecule, but preferably may include a silicone compound represented by the following formula (1) (hereinafter referred to as “the silicone compound of formula 1”):

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에 있어서, m 및 n은 각각 10 내지 30의 정수이다.In Formula 1, m and n are each integers of 10 to 30.

상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 메틸실록산 반복 단위를 포함하고, 상기 메틸실록산 반복 단위의 내부 및 말단에 각각 비닐기(vinyl group)를 포함한다. 상기 비닐기는 화학식 1의 실리콘 화합물의 말단은 물론 반복 단위 내부에도 존재하여 고온 노출 시 실리콘 수지의 중합도를 높이는 역할을 수행하며, 이를 통해 비닐기를 포함하지 않는 실리콘 화합물과 대비하여 보다 우수한 내화 특성을 구현할 수 있다.The silicone compound of Formula 1 includes a methylsiloxane repeating unit, and includes vinyl groups inside and at the ends of the methylsiloxane repeating unit, respectively. The vinyl group is present not only at the ends of the silicone compound of Formula 1 but also inside the repeating unit, and plays a role in increasing the degree of polymerization of the silicone resin when exposed to high temperatures. Through this, it can realize better fire resistance properties compared to silicone compounds that do not contain a vinyl group. You can.

또한, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 중량평균분자량이 특정 범위로 조절될 수 있다. 화학식 1의 실리콘 화합물은 실리콘 수지의 베이스를 이루는 화합물로서 화학식 1의 실리콘 화합물의 중량평균분자량에 따라 내화실리콘의 상온 및 고온에서의 물성에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물의 중량평균분자량이 과도하게 높은 경우 실리콘 수지의 점도가 증가하여 고온 소결 시 반응성이 저하될 수 있으며, 중량평균분자량이 현저히 낮은 경우 실리콘 수지의 상온 탄성력 및 유연성이 저감되어 내화버스바의 제조 공정성이 저하되는 한편 내충격성 등이 낮아지는 한계가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 실리콘 화합물은 중량평균분자량이 1,000~9,000 g/mol으로 조절된 값을 가질 수 있으며, 구체적으로는 3,000~8,000 g/mol; 또는 5,000~7,000 g/mol으로 조절된 값을 가질 수 있다.Additionally, the weight average molecular weight of the silicone compound of Formula 1 may be adjusted to a specific range. The silicone compound of Formula 1 is a compound that forms the base of a silicone resin, and depending on the weight average molecular weight of the silicone compound of Formula 1, it can affect the physical properties of fireproof silicon at room temperature and high temperatures. For example, if the weight average molecular weight of the silicone compound of Formula 1 is excessively high, the viscosity of the silicone resin may increase and reactivity may decrease during high temperature sintering, and if the weight average molecular weight is significantly low, the room temperature elasticity and flexibility of the silicone resin may decrease. As a result, the manufacturing process of the fire-resistant bus bar is degraded, and there is a limit to the impact resistance, etc. Therefore, the silicone compound of Formula 1 according to the present invention may have a weight average molecular weight adjusted to 1,000 to 9,000 g/mol, specifically 3,000 to 8,000 g/mol; Alternatively, it may have an adjusted value of 5,000 to 7,000 g/mol.

아울러, 상기 금속 산화물은 산화규소를 함유하는 조성물로서, 고온 노출 시 결정핵으로 작용하여 상술된 실리콘 수지와 함께 고밀도의 세라믹체를 형성하는 역할을 할 수 있다.In addition, the metal oxide is a composition containing silicon oxide, and can act as a crystal nucleus when exposed to high temperature to form a high-density ceramic body together with the above-described silicone resin.

이러한 금속 산화물로는 이산화규소, 실리카, 석영, 규석, 트리디마이트(tridymite) 및 키타이트(keatite) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 순수 이산화규소(SiO2)와 함께 이산화규소(SiO2)를 주성분으로 포함하는 석영 등의 광물을 포함하여 경제성이 높을 뿐만 아니라, 높은 융점(고내화성) 및 높은 소결도(high sintering degree)를 가지며, 우수한 전기 절연 성능을 나타낼 수 있다. 특히, 이산화규소, 실리카, 석영 등은 소결 과정에서의 각종 성능을 개선하고, 내화 실리콘의 용이한 용해와 성형을 유도하며, 세라믹체에서 발생될 수 있는 결함을 저감시킬 수 있다.These metal oxides may include one or more of silicon dioxide, silica, quartz, silica, tridymite, and keatite. The metal oxide contains pure silicon dioxide (SiO 2 ) as well as minerals such as quartz containing silicon dioxide (SiO 2 ) as a main component, so it is not only highly economical, but also has a high melting point (high refractoriness) and high sintering. degree) and can exhibit excellent electrical insulation performance. In particular, silicon dioxide, silica, quartz, etc. can improve various performances during the sintering process, induce easy dissolution and molding of refractory silicon, and reduce defects that may occur in ceramic bodies.

또한, 상기 금속 산화물은 실리콘 수지와 소결을 통해 내화성, 절연성 및 기계적 강도 등을 증가시키는 결정 구조를 갖게 할 수 있으면 좋다. 이러한 금속 산화물은 분말 상으로서, 특별히 한정하는 것은 아니지만 200㎛ 이하의 크기, 구체적인 예를 들어 0.1㎛ ~ 200㎛; 또는 0.1㎛ ~ 100㎛의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다.In addition, it is good if the metal oxide can be sintered with a silicone resin to have a crystal structure that increases fire resistance, insulation, and mechanical strength. This metal oxide is in the form of a powder, but is not particularly limited, and has a size of 200 μm or less, for example, 0.1 μm to 200 μm; Alternatively, those having a size of 0.1㎛ ~ 100㎛ can be used.

아울러, 상기 실리콘 수지는 하기 화학식 2로 나타내는 실리콘 화합물(이하, "화학식 2의 실리콘 화합물"이라 함)을 더 포함할 수 있으며, 상기 화학식 2의 실리콘 화합물은 화학식 1의 실리콘 화합물과 함께 고온에서 금속 산화물의 소결에 참여하여 실리콘 소결체를 형성하게 된다:In addition, the silicone resin may further include a silicon compound represented by the following Chemical Formula 2 (hereinafter referred to as “the silicone compound of Chemical Formula 2”), and the silicone compound of Chemical Formula 2, together with the silicon compound of Chemical Formula 1, acts as a metal at high temperature. Participates in sintering of the oxide to form a silicon sintered body:

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 2에 있어서, p는 10 내지 30의 정수이다.In Formula 2, p is an integer of 10 to 30.

상기 화학식 2의 실리콘 화합물은 상온에서 내화실리콘의 유연성을 높이는 한편, 소결 시 화학식 1의 실리콘 화합물과 탈수 축합(dehydration condensation)을 통해 실리콘 수지의 소결 종결을 유도하는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 세라믹체 형성 반응을 종결시킬 수 있다.The silicone compound of Formula 2 increases the flexibility of the refractory silicon at room temperature, and can play a role in inducing the completion of sintering of the silicone resin through dehydration condensation with the silicone compound of Formula 1 during sintering, through which The ceramic body formation reaction can be terminated.

이를 위하여, 상기 화학식 2의 실리콘 화합물은 내화실리콘 전체 중량에 대하여 10 중량부 미만으로 사용될 수 있으며, 구체적으로는 0.5 내지 9 중량부; 1 내지 6 중량부; 또는 2 내지 5 중량부로 사용될 수 있다.For this purpose, the silicone compound of Formula 2 may be used in an amount of less than 10 parts by weight, specifically 0.5 to 9 parts by weight, based on the total weight of the fireproof silicon; 1 to 6 parts by weight; Alternatively, it may be used in an amount of 2 to 5 parts by weight.

또한, 내화실리콘은 상온에서의 높은 탄성력 구현과 고온 노출 시 빠른 세라믹체 형성을 위하여 실리콘 수지와 금속 산화물을 일정한 비율로 포함할 수 있다.In addition, fireproof silicon may contain silicone resin and metal oxide in a certain ratio in order to realize high elasticity at room temperature and to quickly form a ceramic body when exposed to high temperatures.

구체적으로, 상기 내화 실리콘은 실리콘 수지와 금속 산화물의 중량 비율이 1: 0.5~1.5일 수 있으며, 구체적으로는 1: 0.8~1.2일 수 있다. 금속 산화물의 중량 비율이 0.5 미만으로 낮으면 고온에서 고밀도의 결정구조를 갖는 세라믹 구조를 갖기 어려우므로 내화성 및 기계적 강도가 충분히 구현되지 않은 문제가 있다. 또한, 금속 산화물의 중량 비율이 1.5를 초과하면 상온 상태에서 내화 실리콘의 유연성이 저감되어 취급성이 양호하지 않은 한계가 있다.Specifically, the refractory silicon may have a weight ratio of silicone resin and metal oxide of 1:0.5 to 1.5, and specifically, 1:0.8 to 1.2. If the weight ratio of the metal oxide is low (less than 0.5), it is difficult to have a ceramic structure with a high density crystal structure at high temperature, so there is a problem of insufficient fire resistance and mechanical strength. Additionally, if the weight ratio of the metal oxide exceeds 1.5, the flexibility of the refractory silicon is reduced at room temperature, resulting in poor handleability.

하나의 예로서, 본 발명의 내화실리콘은 화학식 1의 실리콘 화합물 35~50 중량%; 석영 16~32 중량%; 이산화규소 10~27 중량%; 및 화학식 2의 제2 실리콘 화합물 1~6 중량%로 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 제조 시 공정성을 높이기 위하여 소정의 용매를 추가적으로 더 포함할 수 있다.As an example, the fire-resistant silicone of the present invention contains 35 to 50% by weight of the silicone compound of Formula 1; Quartz 16-32% by weight; 10-27% by weight of silicon dioxide; and a second silicone compound of Formula 2 in an amount of 1 to 6% by weight, and in some cases, a predetermined solvent may be additionally included to increase fairness during manufacturing.

이상과 같이, 본 발명의 내화실리콘은 500℃ 이상에서 실리콘 수지와 금속 산화물의 소결에 의해 경화되어 세라믹화된다. 또한, 1700℃까지도 세라믹화되며, 이론적으로는 1700℃ 이상의 온도에서도 부분적으로 세라믹화를 유지할 수 있다. 다만, 1700℃를 초과하면, 세라믹화 유지시간이 짧아져서 배터리 팩 내에서 요구하는 내화성능을 유지하지 못할 수 있다.As described above, the refractory silicon of the present invention is hardened by sintering a silicone resin and a metal oxide at 500° C. or higher to become ceramic. In addition, it is ceramicized up to 1700℃, and theoretically, it can partially maintain ceramicization even at temperatures above 1700℃. However, if the temperature exceeds 1700°C, the ceramicization retention time becomes shorter and the fire resistance required for the battery pack may not be maintained.

상기 내화실리콘은 세라믹화되기 전에는 상술한 바와 같이, 가요성과 유연성, 그리고 탄성을 가지는 고무와 같은 성질을 가진다. 따라서, 내화실리콘 피복층을 후술하는 바와 같이 사출성형하거나 혹은 버스바 도체부 상에 코팅하기 용이하다. Before being ceramicized, the refractory silicone has rubber-like properties such as flexibility, flexibility, and elasticity, as described above. Therefore, it is easy to injection mold the fire-resistant silicone coating layer or coat it on the bus bar conductor as described later.

상기 내화실리콘 피복층은 세라믹화되기 전에는 유연성을 가지므로, 버스바 도체부의 변형에도 유연하게 추종할 수 있다. 따라서, 본 발명의 내화버스바를 배터리 팩 내에 설치할 경우 약간의 조립공차가 있더라도, 이에 용이하게 대응할 수 있으므로 조립성이 개선된다. 예컨대, 배터리 모듈을 배터리 팩에 볼팅에 의하여 체결할 경우, 배터리 모듈과 연결된 버스바 도체부가 유동하거나 미세하게 틀어질 경우, 상기 내화실리콘 피복층이 이러한 유동이나 틀어짐을 흡수할 수 있다. 또한, 전기자동차의 진동에 따라 배터리 팩이 진동하는 경우에도, 상기 내화실리콘 피복층이 그 진동을 자연스럽게 흡수할 수 있다.Since the fireproof silicon coating layer has flexibility before being ceramicized, it can flexibly follow the deformation of the bus bar conductor portion. Therefore, when installing the fire-resistant bus bar of the present invention in a battery pack, even if there is a slight assembly tolerance, it can be easily accommodated, thereby improving assembly efficiency. For example, when attaching a battery module to a battery pack by bolting, if the bus bar conductor portion connected to the battery module moves or is slightly distorted, the fireproof silicon coating layer can absorb such movement or distortion. Additionally, even when the battery pack vibrates due to the vibration of the electric vehicle, the fireproof silicon coating layer can naturally absorb the vibration.

한편, 상기 내화실리콘이 고온에서 세라믹화되면 열적으로 그리고 전기적으로 절연은 유지되지만, 기계적인 강도가 다소 약해져서 외력에 의해서 부서질 위험이 있다. 본 발명에서는 이러한 내화실리콘 피복층의 강성을 구조적으로 개선하기 위하여 상기 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층을 구비하고 있다.On the other hand, when the refractory silicon is ceramicized at a high temperature, thermal and electrical insulation is maintained, but the mechanical strength is somewhat weakened and there is a risk of breaking by external force. In the present invention, in order to structurally improve the rigidity of the fire-resistant silicon coating layer, a protective layer surrounding the fire-resistant silicon coating layer is provided.

상기 보호층은, 상기 내화실리콘 피복층의 외부를 둘러싸서 내화실리콘 피복층이 화염에 직접 노출되지 않도록 보호하는 층이다. 또한, 내화실리콘 피복층이 세라믹화될 경우, 세라믹화된 피복층을 감싸서 피복층의 전체적인 형상과 치수를 유지할 수 있도록 해 준다.The protective layer is a layer that surrounds the outside of the fire-resistant silicon coating layer and protects the fire-resistant silicon coating layer from being directly exposed to flame. Additionally, when the refractory silicon coating layer is ceramicized, the overall shape and dimensions of the coating layer can be maintained by wrapping the ceramicized coating layer.

보호층으로서는 예컨대, 절연성과 내열성을 겸비한 유리섬유나 마이카재질의 재료를 채용할 수 있다. 즉, 유리섬유 테이프나 마이카테이프를 상기 내화실리콘 피복층의 외부에 감아서 내화실리콘 피복층이 외부에 노출되지 않도록 할 수 있다. 다만, 보호층이 이에 한정되는 것은 아니며, 절연성 또는 내열성이 우수한 다른 재질로 보호층을 구성하는 것도 가능하다. As the protective layer, for example, a material such as glass fiber or mica material, which has both insulating properties and heat resistance, can be used. That is, glass fiber tape or mica tape can be wrapped around the outside of the fireproof silicone coating layer to prevent the fireproof silicone coating layer from being exposed to the outside. However, the protective layer is not limited to this, and it is also possible to construct the protective layer from other materials with excellent insulation or heat resistance.

상기 보호층의 외측에는 소정 온도 이상에서 팽창되는 팽창실리콘층이 배치된다. 즉, 본 발명은 버스바 도체부를 감싸는 내화실리콘 피복층과 상기 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층의 외측에서 그 보호층을 다시 감싸는 팽창실리콘층을 구비한다. 이러한 의미에서 본 발명의 버스바는 이중 실리콘피복구조라 할 수 있다.An expanded silicon layer that expands above a predetermined temperature is disposed on the outside of the protective layer. That is, the present invention includes a fire-resistant silicon coating layer surrounding the busbar conductor portion and an expanded silicon layer surrounding the protective layer again on the outside of the protective layer surrounding the fire-resistant silicon coating layer. In this sense, the bus bar of the present invention can be said to have a double silicon coating structure.

본 발명은 이와 같이, 이중실리콘 피복에 의해 내화버스바의 구조적 개선과 함께 고내화 성능을 구현할 수 있다.In this way, the present invention can realize high fire resistance performance along with structural improvement of the fire resistant bus bar by double silicon coating.

상기 팽창실리콘은 실리콘 고무와 팽창제를 주성분으로 하는 조성물로서, 상온에서는 소정의 탄성력을 가져 높은 내충격성과 절연성을 나타내고, 고온 노출 시에는 팽창제에 의해 팽창하는 구조를 가질 수 있다.The expanded silicone is a composition containing silicone rubber and an expanding agent as main ingredients. It has a certain elasticity at room temperature, exhibits high impact resistance and insulation, and can have a structure that expands due to the expanding agent when exposed to high temperatures.

구체적으로, 팽창제를 포함하는 실리콘 고무는 고온, 즉 팽창제의 팽창 개시 온도에 노출되면 실리콘 고무의 표면에서부터 팽창제가 팽창되기 시작한다. 팽창제가 팽창된 실리콘 고무 표면에 차르(Char) 층이 형성되면서 빈 공간으로 외부열과 공기가 유입되는 것을 차단시키며, 열전도의 확산을 막거나, 또는 내부로 열 전달을 제한함으로서 내화 특성을 부여할 수 있다.Specifically, when silicone rubber containing an expansion agent is exposed to high temperature, that is, the expansion start temperature of the expansion agent, the expansion agent begins to expand from the surface of the silicone rubber. As a char layer is formed on the surface of the silicone rubber where the expansion agent has expanded, it blocks external heat and air from entering the empty space, and can provide fire resistance properties by preventing the spread of heat conduction or limiting heat transfer to the inside. there is.

이를 위하여, 본 발명에 따른 팽창실리콘은 실리콘 고무와 팽창제를 포함한다.For this purpose, the expanded silicone according to the present invention includes silicone rubber and an expanding agent.

이때, 상기 실리콘 고무는 팽창실리콘의 베이스 수지로서, 실록산 구조체를 가지면서 내부에 비닐기(vinyl group)를 포함하는 폴리실록산 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 적용될 수 있다.At this time, the silicone rubber is a base resin of expanded silicone and may include, but is not limited to, a polysiloxane resin having a siloxane structure and containing a vinyl group therein.

하나의 예로서, 상기 실리콘 고무는 상기 화학식 1로 나타내는 실리콘수지(폴리실록산 수지)를 포함할 수 있다.As one example, the silicone rubber may include a silicone resin (polysiloxane resin) represented by Formula 1 above.

즉, 팽창실리콘의 구성요소로 포함될 수 있는 실리콘 고무는, 상기 내화실리콘의 구성요소가 될 수 있는 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 이 경우, 내화실리콘 조성물에서는 상기 실리콘 수지가 금속산화물과 소결되어 고온에서 세라믹화되지만, 팽창실리콘에서는 상기 실리콘 수지(실리콘 고무)가 팽창제가 팽창될 수 있는 표면을 제공한다.That is, the silicone rubber that can be included as a component of the expanded silicone may include a silicone resin that can be a component of the fireproof silicone. In this case, in the refractory silicone composition, the silicone resin is sintered with a metal oxide and turned into ceramic at high temperature, but in the expanded silicone, the silicone resin (silicone rubber) provides a surface on which the expansion agent can expand.

상기 폴리실록산 수지는 메틸실록산 반복 단위를 포함하고, 상기 메틸실록산 반복 단위의 내부 및 말단에 각각 비닐기(vinyl group)를 포함한다. 상기 비닐기는 폴리실록산 수지 말단은 물론 반복 단위 내부에도 존재하여 고온 노출 시 실리콘 고무의 경화율을 높이는 역할을 수행하며, 이를 통해 비닐기를 포함하지 않는 폴리실록산 수지와 대비하여 보다 우수한 내열 특성을 구현할 수 있다.The polysiloxane resin includes a methylsiloxane repeating unit, and includes vinyl groups inside and at the ends of the methylsiloxane repeating unit, respectively. The vinyl group is present not only at the ends of the polysiloxane resin but also inside the repeating unit, and plays a role in increasing the curing rate of silicone rubber when exposed to high temperatures. Through this, better heat resistance characteristics can be realized compared to polysiloxane resin that does not contain a vinyl group.

또한, 상기 폴리실록산 수지는 중량평균분자량이 특정 범위로 조절될 수 있다. 폴리실록산 수지는 실리콘 고무의 베이스를 이루는 화합물로서 폴리실록산 수지의 중량평균분자량에 따라 팽창실리콘의 상온 및 고온에서의 물성에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 상기 폴리실록산 수지의 중량평균분자량이 과도하게 높은 경우 실리콘 고무의 점도가 증가하여 고온 노출 시 경화율이 저하될 수 있으며, 중량평균분자량이 현저히 낮은 경우 실리콘 고무의 상온 탄성력 및 유연성이 저감되어 제조 공정성이 저하되는 한편 내충격성 등이 낮아지는 한계가 있다. 따라서, 상기 폴리실록산 수지는 중량평균분자량이 1,000~9,000 g/mol으로 조절된 값을 가질 수 있으며, 구체적으로는 3,000~8,000 g/mol; 또는 5,000~7,000 g/mol으로 조절된 값을 가질 수 있다.Additionally, the weight average molecular weight of the polysiloxane resin can be adjusted to a specific range. Polysiloxane resin is a compound that forms the base of silicone rubber, and depending on the weight average molecular weight of the polysiloxane resin, it can affect the physical properties of expanded silicone at room and high temperatures. For example, if the weight average molecular weight of the polysiloxane resin is excessively high, the viscosity of the silicone rubber may increase and the curing rate may decrease when exposed to high temperatures, and if the weight average molecular weight is significantly low, the room temperature elasticity and flexibility of the silicone rubber may be reduced. There is a limit to the fact that fairness deteriorates and impact resistance etc. decreases. Therefore, the polysiloxane resin may have a weight average molecular weight adjusted to 1,000 to 9,000 g/mol, specifically 3,000 to 8,000 g/mol; Alternatively, it may have an adjusted value of 5,000 to 7,000 g/mol.

또한, 상기 팽창제로는 팽창 흑연(Expandable Graphite) 또는 팽창 질석(Expanded Vermiculite) 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.Additionally, the expanding agent may be either expanded graphite or expanded vermiculite, but is not limited thereto.

상기 팽창 질석은 산출되는 광물 중에서 유일하게 흡수수와 층간수 및 결정수의 3가지 수분을 함유하고 있는 특유의 광물로서, 급격한 고열에 노출되는 경우 팽창 질석의 층간에 존재하는 수분이 수증기로 기화되어 압력을 발생시키고, 발생된 압력에 의해 질석이 박리 팽창된다.The expanded vermiculite is a unique mineral that contains three types of moisture: absorbed water, interlayer water, and crystallized water. Pressure is generated, and the vermiculite is peeled and expanded by the generated pressure.

이와 같이, 고온에서 팽창된 질석은 비중이 매우 낮고 우수한 단열성, 불연성, 소음차단효과, 수분 흡수 효과, 물리 충격 흡수 효과, 증량재 및 충진재의 효과가 있다.In this way, vermiculite expanded at high temperature has a very low specific gravity and has excellent insulation properties, non-flammability, noise blocking effect, moisture absorption effect, physical shock absorption effect, and the effect of an extender and filler.

상기 팽창 질석은 평균 직경이 0.3 ~ 4 mm인 입자 크기를 가질 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 팽창 질석의 평균 직경이 4 mm를 초과할 경우 실리콘 고무와 상용성이 떨어지며, 팽창 질석의 평균 직경이 0.3 mm 미만일 경우 재료비 상승이 유발되는 바, 팽창 질석은 평균 직경이 0.3 ~ 4 mm인 입자 크기를 가지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 평균 직경이 0.3 ~ 0.7 mm인 입자 크기가 적절하다.The expanded vermiculite may have a particle size with an average diameter of 0.3 to 4 mm, but is not limited thereto. If the average diameter of expanded vermiculite exceeds 4 mm, compatibility with silicone rubber is poor, and if the average diameter of expanded vermiculite is less than 0.3 mm, material costs increase. Expanded vermiculite has a particle size of 0.3 to 4 mm in average diameter. It is preferable to have, and more preferably, a particle size with an average diameter of 0.3 to 0.7 mm is appropriate.

상기 팽창 흑연은 흑연 화합물에 황산 처리를 통하여 흑연 층간 사이에 산소를 포함하는 황산-흑연 화합물을 의미한다. 상기 팽창 흑연은 흑연 층간 사이에 존재하는 산소가 고열에 노출될 경우 수분으로 기화되면서 팽창하게 된다.The expanded graphite refers to a sulfuric acid-graphite compound that contains oxygen between graphite layers by treating the graphite compound with sulfuric acid. The expanded graphite expands as oxygen present between graphite layers is vaporized into moisture when exposed to high heat.

이렇게 팽창된 흑연은 팽창 질석(팽창율: 약 6~20배)에 비하여 높은 팽창율(약 320배)을 나타내므로 고온에서 팽창실리콘을 팽창시키는 효율이 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 자체적으로 불연성을 가지므로 팽창실리콘 표면에서의 탄화층 형성을 통해 내화버스바의 내화성 및/또는 난연성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 실리콘 고무의 필러 역할을 수행하여 내화버스바의 인열 강도를 보다 개선할 수 있다.This expanded graphite has a higher expansion rate (approximately 320 times) compared to expanded vermiculite (expansion rate: approximately 6 to 20 times), which can increase the efficiency of expanding expanded silicon at high temperatures. In addition, since it is incombustible in itself, the fire resistance and/or flame retardancy of the refractory bus bar can be significantly improved through the formation of a carbonized layer on the surface of the expanded silicone, and it acts as a filler for silicone rubber to increase the tear strength of the refractory bus bar. It can be improved further.

여기서, 상기 팽창 흑연은 200 내지 250℃의 팽창 개시 온도 및 20 내지 350 cm3/g의 팽창율을 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 팽창흑연은 흑연 층간 사이에 산소가 고열을 받을 시에 수분이 기화되면서 팽창되며, 이때 팽창율의 범위는 20 내지 350 cm3/g일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 200 내지 350 cm3/g이다.Here, the expanded graphite may have an expansion start temperature of 200 to 250°C and an expansion rate of 20 to 350 cm 3 /g, but is not limited thereto. Specifically, expanded graphite expands as moisture is evaporated when oxygen between graphite layers receives high heat. At this time, the expansion rate may range from 20 to 350 cm 3 /g, more preferably 200 to 350 cm 3 /g. It is g.

구체적으로, 팽창 흑연의 팽창율이 200 cm3/g 미만일 경우 연소시 실리콘 고무 표면에 팽창이 충분히 이루어지지 않아 열 확산 방지 및 외부 열과 공기를 차단시킬 수 없어 내화성능이 구현되지 않으며, 또한 팽창흑연의 팽창율이 350 cm3/g을 초과할 경우 재료비 상승을 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.Specifically, if the expansion rate of the expanded graphite is less than 200 cm 3 /g, the surface of the silicone rubber does not expand sufficiently during combustion, so it cannot prevent heat diffusion and block external heat and air, so fire resistance is not realized. Additionally, the If the expansion rate exceeds 350 cm 3 /g, there is a problem that may cause an increase in material costs.

또한, 상기 팽창제는 실리콘 고무와 소정의 함량 비율을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 팽창제는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 팽창 실리콘에 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부; 40 내지 60 중량부; 또는 50 내지 90 중량부로 팽창 실리콘에 포함될 수 있다.Additionally, the swelling agent may have a predetermined content ratio with silicone rubber. Specifically, the expanding agent may be included in the expanded silicone in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of silicone rubber, and more specifically, 30 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of silicone rubber; 40 to 60 parts by weight; Alternatively, it may be included in expanded silicone in an amount of 50 to 90 parts by weight.

상기 팽창제의 함량이 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만인 경우 고온 노출된 팽창 실리콘의 충분한 팽창을 구현하지 못할 뿐만 아니라 팽창실리콘 표면에 형성되는 차르(Char) 층의 두께가 얇으므로 높은 내화성이 발현되지 못하는 문제가 있다. 또한, 상기 팽창제의 함량이 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 100 중량부를 초과하면 상온에서 실리콘 고무와의 상용성이 저하될 뿐만 아니라 팽창 실리콘의 탄성 및 유연성이 낮아져 공정성은 물론 이를 이용하여 제조되는 내화버스바의 내구성이 저감되는 문제가 있다.If the content of the expansion agent is less than 10 parts by weight per 100 parts by weight of silicone rubber, not only does it not achieve sufficient expansion of the expanded silicone exposed to high temperatures, but also the thickness of the char layer formed on the surface of the expanded silicone is thin, resulting in high fire resistance. There is a problem that cannot be manifested. In addition, if the content of the expanding agent exceeds 100 parts by weight based on 100 parts by weight of silicone rubber, not only does compatibility with silicone rubber deteriorate at room temperature, but the elasticity and flexibility of the expanded silicone also decrease, which not only improves fairness but also reduces the fireproof bus manufactured using it. There is a problem that the durability of the bar is reduced.

나아가, 상기 팽창실리콘은 실리콘 고무와 팽창제 이외에 상온 및/또는 고온에서의 물성 제어를 위하여 가소제, 내열제, 난연제, 경화제 등을 더 포함할 수 있다.Furthermore, the expanded silicone may further include a plasticizer, a heat resistant agent, a flame retardant, a curing agent, etc. in order to control physical properties at room temperature and/or high temperature in addition to silicone rubber and an expanding agent.

하나의 예로서, 상기 팽창 실리콘은 실리콘 오일, 실리카, 테트라비닐 사이클로테트라실록산(tetravinyl cyclotetrasiloxane), 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethyl cyclotetrasiloxane) 등의 규소 화합물을 포함하는 경화제를 더 포함할 수 있으며, 상기 경화제는 규소 화합물과 함께 백금 등의 촉매를 미량 함유할 수 있다.As an example, the expanded silicone may further include a curing agent containing a silicon compound such as silicone oil, silica, tetravinyl cyclotetrasiloxane, and octamethyl cyclotetrasiloxane, and the curing agent may contain a trace amount of a catalyst such as platinum along with a silicon compound.

일반적으로 실리콘 고무는 비닐기를 함유하는 폴리실록산과 Si-H 결합을 갖는 폴리실록산을 부가 반응시켜 실록산 사슬을 가교시킴으로써 경화를 수행되는데, 팽창 흑연을 함유하는 경우 실리콘 고무의 경화 효율이 저감될 수 있다. 따라서, 경화제를 더 포함함으로써 실리콘 고무와 팽창 흑연을 함유하는 팽창 실리콘의 경화성을 향상시킬 수 있다.In general, silicone rubber is cured by crosslinking the siloxane chain through an addition reaction between polysiloxane containing a vinyl group and polysiloxane having Si-H bonds. However, if expanded graphite is contained, the curing efficiency of silicone rubber may be reduced. Therefore, the curability of expanded silicone containing silicone rubber and expanded graphite can be improved by further including a curing agent.

이때, 상기 경화제는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 함유될 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부; 또는 11 내지 18 중량부로 함유될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 5 중량부 미만이 경우 팽창 실리콘의 경화성이 감소되어 경화가 충분히 이뤄지지 않는 문제가 발생할 수 있고, 경화제의 함량이 20 중량부를 초과하면 내화성이 감소하고, 실온에서 팽창 실리콘의 경화가 진행되어 굳어버리는 한계가 있다.At this time, the curing agent may be contained in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of silicone rubber, and specifically, 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of silicone rubber; Alternatively, it may be contained in 11 to 18 parts by weight. If the content of the curing agent is less than 5 parts by weight, the curability of the expanded silicone may decrease, which may cause a problem of insufficient curing. If the content of the curing agent exceeds 20 parts by weight, the fire resistance decreases, and curing of the expanded silicone at room temperature may occur. There is a limit to how hard it can progress.

하나의 예로서, 상기 팽창 실리콘은 화학식 1의 폴리실록산 수지 40~80 중량%; 팽창제 15~40 중량%; 및 경화제 1~20 중량%를 포함할 수 있다.As an example, the expanded silicone includes 40 to 80% by weight of polysiloxane resin of Formula 1; 15-40% by weight of bulking agent; And it may include 1 to 20% by weight of a hardener.

구체적인 내화버스바의 형태 및 제조방법에 관해서는 이하의 실시형태에서 자세히 설명하기로 한다.The specific form and manufacturing method of the fire-resistant bus bar will be described in detail in the following embodiments.

(제1 실시형태)(First Embodiment)

도 3은 발명의 일 실시예에 따른 내화버스바의 사시도 및 단면도이고, 도 4는 본 발명의 내화버스바(100)를 제조하는 과정의 일례를 나타낸 개략도이다.Figure 3 is a perspective view and a cross-sectional view of a fire-resistant bus bar according to an embodiment of the invention, and Figure 4 is a schematic diagram showing an example of a process for manufacturing the fire-resistant bus bar 100 of the present invention.

도시된 바와 같이, 상기 내화버스바(100)는 최내측에 버스바 도체부(110)를 구비하고 있으며, 상기 버스바 도체부(110)의 양단부(111)를 제외한 부분에 피복부(P)를 구비하고 있다. 상기 버스바 도체부(110)의 양단부(111)는 외부로 노출되어 있으며, 대응되는 전기연결부(예컨대, 단자부)와 결합하기 위하여 체결공(111a)을 구비하고 있다.As shown, the fire-resistant bus bar 100 is provided with a bus bar conductor portion 110 on the innermost side, and a coating portion (P) is formed on the portion of the bus bar conductor portion 110 except for both ends 111. It is equipped with Both ends 111 of the bus bar conductor portion 110 are exposed to the outside and are provided with fastening holes 111a for coupling with corresponding electrical connection portions (eg, terminal portions).

상기 피복부(P)는, 버스바 도체부(110)를 감싸는 내화실리콘 피복층(120)과 상기 내화실리콘 피복층(120)을 감싸는 보호층(130)과, 상기 보호층을 감싸는 팽창실리콘층(140)을 구비하고 있다.The coating portion (P) includes a fire-resistant silicon coating layer 120 surrounding the busbar conductor portion 110, a protective layer 130 surrounding the fire-resistant silicon coating layer 120, and an expanded silicon layer 140 surrounding the protective layer. ) is provided.

상기 내화실리콘 피복층(120), 보호층(130) 및 팽창실리콘층(140)의 두께는 요구되는 버스바의 절연성과 내화성에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 내화실리콘 피복층(120)은 버스바 도체부(110)를 감싸며 세라믹화되어 절연성능을 유지하는 핵심적인 피복층이므로, 보호층(130) 및 팽창실리콘층(140)보다 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 세라믹화되어 부분적으로 취성이 생긴다고 하여도 전체적으로 버스바 도체부(110)를 감싸는 내화실리콘 피복층(120)의 형상을 유지할 수 있을 정도의 부피 및 두께로 형성하는 것이 좋다.The thickness of the fire-resistant silicon coating layer 120, the protective layer 130, and the expanded silicon layer 140 can be appropriately determined depending on the required insulation and fire resistance of the bus bar. Since the fireproof silicon coating layer 120 is a core coating layer that surrounds the bus bar conductor portion 110 and is made of ceramic to maintain insulation performance, it is preferable to be formed thicker than the protective layer 130 and the expanded silicon layer 140. In other words, even if it becomes ceramic and becomes partially brittle, it is better to form it with a volume and thickness sufficient to maintain the shape of the fire-resistant silicon coating layer 120 surrounding the bus bar conductor portion 110 as a whole.

보호층(130)은 상기 내화실리콘 피복층(120)을 감싸서 그 피복층의 전체적인 형태를 유지할 수 있다면 충분하다. 따라서, 상기 보호층(130)은 과도한 두께로 할 필요가 없다. 예컨대, 0.1~1mm 정도의 두께를 가지는 유리섬유테이프 또는 마이카테이프로 보호층을 구성할 수 있다.It is sufficient for the protective layer 130 to surround the fireproof silicon coating layer 120 and maintain the overall shape of the coating layer. Therefore, the protective layer 130 does not need to be excessively thick. For example, the protective layer can be made of glass fiber tape or mica tape with a thickness of about 0.1 to 1 mm.

본 발명은 최외곽에 팽창실리콘층(140)을 구비한다. 즉, 본 발명은 내화실리콘 피복층(120), 보호층(130), 팽창실리콘층(140)의 3개의 층으로 절연층을 구성할 수 있다. 최외곽의 팽창실리콘층(140)은 외부로 노출되며 고온에서 팽창되므로, 내화버스바의 설치공간을 고려하여 그 두께 및 부피를 결정할 수 있다. 팽창공간이 충분하다면, 이론적으로는 팽창실리콘층의 두께를 제한할 필요가 없다. 그러나, 절연성 및 내화성을 고려하고 제조비용을 고려하여 팽창실리콘층의 두께를 과도하게 두껍게 할 필요는 없다. 또한, 내화버스바가 제한된 공간에 설치되는 경우, 그 공간 내에서 팽창할 수 있을 정도의 팽창제를 포함하면 충분한다. 따라서, 상기 설치공간의 크기를 고려하여 팽창실리콘층의 두께를 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 팽창실리콘층은 내화실리콘 피복층과 함께 절연 및 내화성능을 발휘하므로, 내화실리콘 피복층의 두께를 고려하여 그 두께를 결정하는 것이 좋다.The present invention includes an expanded silicon layer 140 on the outermost layer. That is, in the present invention, the insulating layer can be composed of three layers: a fireproof silicon coating layer 120, a protective layer 130, and an expanded silicon layer 140. Since the outermost expanded silicon layer 140 is exposed to the outside and expanded at high temperature, its thickness and volume can be determined by considering the installation space of the fireproof bus bar. If there is sufficient expansion space, there is theoretically no need to limit the thickness of the expanded silicon layer. However, considering insulation and fire resistance and manufacturing costs, there is no need to make the expanded silicon layer excessively thick. Additionally, when a fire-resistant bus bar is installed in a limited space, it is sufficient to include an expansion agent sufficient to expand within the space. Therefore, it is desirable to determine the thickness of the expanded silicon layer by considering the size of the installation space. In addition, since the expanded silicon layer exhibits insulation and fire resistance performance together with the fire-resistant silicon coating layer, it is better to determine the thickness by considering the thickness of the fire-resistant silicon coating layer.

상기 피복부(P)는 테이프 형태로 형성될 수 있다. 도 4에서는 피복부(P)를 테이프 형태로 성형하는 것이 도시되어 있다.The coating portion (P) may be formed in a tape shape. In Figure 4, it is shown that the coating portion (P) is molded into a tape shape.

예컨대, 유리섬유 테이프 또는 마이카 테이프와 같이 소정 길이(버스바 도체부의 둘레를 감싸는 길이)의 보호층 테이프를 준비하고, 상기 보호층 테이프 상에 내열실리콘 피복층(120)을 코팅할 수 있다. 즉, 도 4와 같이 상기 보호층 테이프(140)의 상부에 위치한 내화실리콘 저장조(150)의 노즐(151)로부터 상기 보호층 테이프(140)를 향하여 내화실리콘을 사출할 수 있다. 내화실리콘은 상술한 바와 같이, 예컨대 실리콘 수지와 금속산화물의 혼합물로서, 소정의 용매에 포함되어 유동성을 가지는 코팅액 또는 슬러리의 상태로 할 수 있다.For example, a protective layer tape of a predetermined length (length surrounding the circumference of the busbar conductor portion), such as a glass fiber tape or mica tape, may be prepared, and a heat-resistant silicone coating layer 120 may be coated on the protective layer tape. That is, as shown in FIG. 4, fire-resistant silicon can be injected from the nozzle 151 of the fire-resistant silicon storage tank 150 located on the upper part of the protective layer tape 140 toward the protective layer tape 140. As described above, refractory silicone is, for example, a mixture of a silicone resin and a metal oxide, and can be contained in a predetermined solvent in the form of a fluid coating liquid or slurry.

이러한 내화실리콘 코팅액을 상기 보호층 테이프(140) 상면에 사출하고 건조 및 소정의 경화과정을 거치면, 내화실리콘이 코팅된 보호층 테이프를 만들 수 있다.By injecting this fire-resistant silicone coating liquid onto the upper surface of the protective layer tape 140 and going through drying and a predetermined curing process, a protective layer tape coated with fire-resistant silicon can be made.

이 코팅된 보호층 테이프를 버스바 도체부(110) 상에 감고, 감겨진 보호층 테이프 상에 다시 팽창실리콘층을 코팅할 수 있다.This coated protective layer tape can be wound on the busbar conductor portion 110, and the expanded silicon layer can be coated again on the rolled protective layer tape.

제조공정면에서는, 내화실리콘이 코팅된 보호층 테이프 상에 다시 팽창실리콘을 코팅하는 것이 유리하다. 즉, 도 4와 동일하게 내화실리콘이 코팅된 보호층 테이프 상에 팽창실리콘 저장조(도시하지 않음)의 노즐로부터 팽창실리콘 코팅액을 사출한다. 이에 의하여, 보호층 테이프 상에 내화실리콘 피복층과 팽창실리콘층이 순차적으로 코팅된 테이프 형상의 피복부(P)를 만들 수 있다. 이 피복부(P) 테이프를 버스바 도체부에 감아서 도 3과 같은 형태의 내화버스바(100)를 제조할 수 있다.In terms of the manufacturing process, it is advantageous to coat the expanded silicone again on the protective layer tape coated with the fireproof silicone. That is, as in FIG. 4, the expanded silicon coating liquid is injected from the nozzle of the expanded silicon storage tank (not shown) onto the protective layer tape coated with fireproof silicon. As a result, it is possible to create a tape-shaped coating portion P in which a fireproof silicon coating layer and an expanded silicon layer are sequentially coated on the protective layer tape. The fireproof bus bar 100 of the form shown in FIG. 3 can be manufactured by wrapping this coating portion (P) tape around the bus bar conductor portion.

(제2 실시형태) (Second Embodiment)

도 5는 본 발명의 내화버스바를 제조하는 과정의 다른 예를 나타낸 개략도이다.Figure 5 is a schematic diagram showing another example of the process of manufacturing the fire-resistant bus bar of the present invention.

본 실시형태는, 버스바 도체부(110)를 금형 내에 미리 배치하고, 상기 금형으로 내화실리콘 또는 팽창실리콘을 주입하는 일종의 인서트 사출성형방식에 의하여 내화버스바(100)를 제조한다.In this embodiment, the fire-resistant bus bar 100 is manufactured by a type of insert injection molding method in which the bus bar conductor portion 110 is placed in advance in a mold and fire-resistant silicon or expanded silicon is injected into the mold.

도 5의 인서트 사출성형용의 상하 금형(160,160') 내에, 버스바 도체부(110)를 배치한다. 이후, 상기 금형(160,160')에 구비된 주입구(161)를 통하여 내화실리콘의 코팅액 또는 슬러리를 주입한다. 이에 의하여 버스바 도체부(110)와 내화실리콘 피복층(120)이 일체화된 반제품을 제조할 수 있다. 이후, 유리섬유 테이프와 같은 보호층(130)을 상기 일체화된 반제품 상에 감는다. 다음, 다시 유사한 금형(170,170') 내에 보호층(130)이 감겨진 반제품을 위치시키고, 주입구(171)를 통하여 팽창실리콘의 코팅액 또는 슬러리를 주입하고 성형한다. 이후 소정의 건조 및 경화과정을 거쳐 최종제품의 내화버스바를 제조할 수 있다.A bus bar conductor portion 110 is disposed within the upper and lower molds 160 and 160' for insert injection molding in FIG. 5. Thereafter, the coating liquid or slurry of refractory silicon is injected through the injection port 161 provided in the molds 160 and 160'. As a result, a semi-finished product in which the busbar conductor portion 110 and the fireproof silicon coating layer 120 are integrated can be manufactured. Thereafter, a protective layer 130, such as a glass fiber tape, is wound on the integrated semi-finished product. Next, the semi-finished product with the protective layer 130 wrapped around it is placed again in similar molds 170 and 170', and the coating liquid or slurry of expanded silicon is injected through the injection hole 171 and molded. Afterwards, the final product fire-resistant bus bar can be manufactured through a predetermined drying and curing process.

본 실시형태는 금형 크기에 따라 내화버스바 피복층(120)의 두께 또는 팽창실리콘층(140)의 두께를 용이하게 조절할 수 있다.In this embodiment, the thickness of the refractory bus bar covering layer 120 or the thickness of the expanded silicon layer 140 can be easily adjusted depending on the mold size.

[배터리 팩][Battery Pack]

도 6은 본 발명의 내화버스바가 설치되는 배터리 팩 구조의 일례를 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명의 내화버스바가 설치되는 배터리 팩 구조의 다른 예를 나타낸 개략도이고, 도 8은 본 발명의 내화버스바가 배터리 팩에 설치된 상태를 나타낸 측단면도이다.Figure 6 is a schematic diagram showing an example of a battery pack structure in which a fire-resistant bus bar of the present invention is installed, Figure 7 is a schematic diagram showing another example of a battery pack structure in which a fire-resistant bus bar of the present invention is installed, and Figure 8 is a schematic diagram showing another example of a battery pack structure in which a fire-resistant bus bar of the present invention is installed. This is a side cross-sectional view showing the bus bar installed in the battery pack.

상술한 본 발명의 내화버스바(100)는, 고온에서 세라믹화되는 내화실리콘 피복층(120)을 구비하고, 상기 내화실리콘 피복층(120)을 감싸서 형상을 유지하는 보호층(130)과 상기 보호층을 감싸는 팽창실리콘층(140)을 구비하고 있다. 따라서, 내부 발화가 발생할 수 있는 배터리 팩에 적용할 경우, 배터리 팩의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.The fire-resistant bus bar 100 of the present invention described above includes a fire-resistant silicon coating layer 120 that is ceramicized at a high temperature, a protective layer 130 that surrounds the fire-resistant silicon coating layer 120 and maintains its shape, and the protective layer. It is provided with an expanded silicon layer 140 surrounding the . Therefore, when applied to a battery pack where internal combustion may occur, the safety of the battery pack can be greatly improved.

상기 내화버스바(100)는, 예컨대 배터리 팩 내에 수용된 복수개의 배터리 모듈을 서로 전기적으로 연결하기 위하여, 사용될 수 있다. 이 경우 상기 내화버스바(100)는 인접하는 배터리 모듈의 단자부들을 전기적으로 연결할 수 있다. 또는 배터리 모듈들을 외부의 전기 디바이스와 연결하기 위하여 상기 내화버스바(100)가 사용될 수 있다.The fire-resistant bus bar 100 can be used, for example, to electrically connect a plurality of battery modules accommodated in a battery pack to each other. In this case, the fire-resistant bus bar 100 can electrically connect terminal portions of adjacent battery modules. Alternatively, the fire-resistant bus bar 100 may be used to connect battery modules to external electrical devices.

특히, 배터리 모듈의 고전압 단자부들은 높은 전류로 인하여 비교적 높은 열이 발생한다. 이에 따라, 팩 내부 화염 발생시 상기 고전압 단자부에 보다 높은 열이 집중될 수 있다. 따라서, 본 발명의 내화버스바(100)는 복수개의 배터리 모듈의 고전압 단자부들을 전기적으로 연결하는 고전압 버스바로 적용하기에 적합하다. In particular, the high-voltage terminals of the battery module generate relatively high heat due to high current. Accordingly, when a flame occurs inside the pack, higher heat may be concentrated in the high voltage terminal. Therefore, the fire-resistant bus bar 100 of the present invention is suitable for application as a high-voltage bus bar that electrically connects the high-voltage terminal parts of a plurality of battery modules.

본 발명의 배터리 팩(1000)은, 복수개의 배터리 모듈(200); 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 화염방지용 격벽(300); 상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 상기에 기재된 내화버스바(100); 및 상기 배터리 모듈과 화염방지용 격벽을 수용하는 팩 하우징(400)을 포함할 수 있다.The battery pack 1000 of the present invention includes a plurality of battery modules 200; A flame prevention partition 300 installed between the battery modules; The above-described fire-resistant bus bar 100 electrically connecting the battery module; And it may include a pack housing 400 that accommodates the battery module and a flame prevention partition.

도 6을 참조하면, 복수개의 배터리 모듈(200)이 팩 하우징(400)에 수용되는 것이 도시되어 있다. 상기 배터리 모듈(200)은 복수개의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 상기 셀 적층체의 전지셀 들로부터 각기 다른 극성의 셀 리드가 도출된다. 상기 셀 리드들은 터미널 버스바나 인터버스바 등의 버스바, 혹은 버스바와 전기적으로 연결된다. 상기 복수개의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하기 위하여 본 발명에 따른 내화버스바(100)가 적용될 수 있다.Referring to FIG. 6, a plurality of battery modules 200 are shown being accommodated in a pack housing 400. The battery module 200 includes a cell stack (not shown) in which a plurality of battery cells are stacked, and cell leads of different polarities are derived from the battery cells of the cell stack. The cell leads are electrically connected to a bus bar such as a terminal bus bar or an interbus bar. The fire-resistant bus bar 100 according to the present invention can be applied to electrically connect the plurality of battery modules.

한편, 도 6 및 도 7에는, 모듈 하우징이 배터리 셀 적층체의 상하좌우면을 완전히 감싸는 통상의 배터리 모듈(200)이 개시되어 있다. 그러나, 이에 한하지 않고, 예컨대 셀 적층체의 상하좌우면 중 적어도 하나의 면이 개방되도록 구성된 모듈리스 구조의 모듈 하우징을 가지는 배터리 모듈이나, 혹은 셀 적층체의 상하좌우면 전체가 개방된 형태의 전지셀 블록에 대해서도 본 발명의 내화버스바(100)를 적용할 수 있다. 이와 같이, 모듈 하우징의 전부 또는 일부가 생략된 셀 블록 또는 배터리 모듈들을 배터리 팩에 설치하여 이른바 셀투팩 구조의 배터리 팩을 구성할 수 있다. 본 발명의 내화버스바(100)는 이러한 셀투팩 구조의 배터리 팩 내에 설치된 셀 블록 또는 모듈리스 구조의 배터리 모듈의 전기적 연결을 위해서 사용될 수 있다.Meanwhile, Figures 6 and 7 show a typical battery module 200 in which the module housing completely surrounds the top, bottom, left, and right sides of the battery cell stack. However, it is not limited to this, for example, a battery module having a module housing of a modular structure configured to open at least one of the top, bottom, left, and right sides of the cell stack, or a battery module in which the entire top, bottom, left, and right sides of the cell stack are open. The fire-resistant bus bar 100 of the present invention can also be applied to battery cell blocks. In this way, cell blocks or battery modules with all or part of the module housing omitted can be installed in the battery pack to form a battery pack with a so-called cell-to-pack structure. The fire-resistant bus bar 100 of the present invention can be used for electrical connection of battery modules of a cell block or module-less structure installed in a battery pack of this cell-to-pack structure.

인접하는 모듈 간의 화염전파를 방지하기 위하여, 상기 배터리 팩(1000)은 배터리 모듈 사이에 설치되는 화염방지용 격벽(300)을 포함할 수 있다. 화염방지용 격벽(300)은 강성 확보를 위하여 금속제의 재질일 수 있다. 상기 화염방지용 격벽(300)은 하나의 모듈에서 화재가 발생할 경우 인접하는 모듈로 화염이 전파되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이 경우, 상기 화염방지용 격벽(300)에는, 버스바 설치 관통홀(310) 또는 버스바 설치홈(320)을 구비될 수 있다. 도 6은 화염방지용 격벽(300)에 버스바 설치 관통홀(310)이 구비된 것을 도시하고, 도 7은 화염방지용 격벽(300)이 버스바 설치홈(320)을 구비한 것을 도시한다. 화염방지 및 기밀성의 측면에서는 도 6과 같이 버스바 설치 관통홀(310)이 구비된 격벽이 유리하다. 도 7의 버스바 설치홈(320)은 상부가 개방되어 있으므로, 버스바 설치 및 버스바의 전기연결작업을 행하기 유리하다.In order to prevent flame spread between adjacent modules, the battery pack 1000 may include a flame prevention partition 300 installed between battery modules. The flame prevention partition 300 may be made of metal to ensure rigidity. The flame prevention partition 300 functions to prevent the flame from spreading to adjacent modules when a fire occurs in one module. In this case, the flame prevention partition 300 may be provided with a bus bar installation through hole 310 or a bus bar installation groove 320. Figure 6 shows that the flame prevention partition 300 is provided with a bus bar installation through hole 310, and Figure 7 shows that the flame prevention partition 300 is provided with a bus bar installation groove 320. In terms of flame prevention and airtightness, a partition wall provided with a bus bar installation through hole 310 as shown in FIG. 6 is advantageous. Since the top of the bus bar installation groove 320 in FIG. 7 is open, it is convenient to install the bus bar and perform electrical connection work on the bus bar.

상기 내화버스바(100)는 상기 버스바 설치 관통홀(310) 또는 버스바 설치홈(320)에 안착될 수 있다. 이 때, 상기 버스바 도체부(110)의 양단부(111)는 상기 화염방지용 격벽(300)의 양측에 위치한 배터리 모듈(200)의 단자부(210,220)에 전기적으로 결합될 수 있다.The fire-resistant bus bar 100 may be seated in the bus bar installation through hole 310 or the bus bar installation groove 320. At this time, both ends 111 of the bus bar conductor portion 110 may be electrically coupled to the terminal portions 210 and 220 of the battery module 200 located on both sides of the flame prevention partition 300.

도 8에는 상기 내화버스바(100)가 배터리 팩(1000) 내에서 배터리 모듈(200)을 전기적으로 연결하는 모습이 도시되어 있다. 이웃하는 배터리 모듈(200) 사이에는 화염방지용 격벽(300)이 위치하며, 상기 화염방지용 격벽에는 버스바 설치 관통홀(310)이 구비되어 있다. 상기 관통홀 내에 본 발명의 내화버스바(100)를 삽입한다. FIG. 8 shows the fire-resistant bus bar 100 electrically connecting the battery module 200 within the battery pack 1000. A flame-prevention partition wall 300 is located between neighboring battery modules 200, and the flame-prevention partition wall is provided with a bus bar installation through hole 310. The fire-resistant bus bar 100 of the present invention is inserted into the through hole.

상기 팽창실리콘층(140)은 내화버스바(100)의 최외곽에 배치되어 1차적인 내화벽을 형성한다. 또한, 팩 내의 온도가 상승되어 소정의 팽창개시온도(예컨대, 200~250℃)가 되면, 내부에 포함된 팽창제에 의하여 팽창된다. 예컨대, 도 6 및 도 8과 같이 화염방지용 격벽(300)의 버스바 설치 관통홀(310) 내에 상기 내화버스바(100)가 설치된 경우, 내부 발화시 1차적으로 상기 팽창실리콘층(140)이 팽창되어 상기 관통홀(310)을 차폐할 수 있다. 이에 의하여, 화염방지용 격벽(300) 을 두고 배치되는 배터리 모듈(200)들이 서로 완전히 차폐되어, 화염 및 고온 고압의 가스가 이동되지 못한다. 이에 의하여 배터리 팩 내에서 화염발생시 열 전파를 차단할 수 있다. The expanded silicon layer 140 is disposed on the outermost side of the fire-resistant bus bar 100 to form a primary fire-resistant wall. Additionally, when the temperature inside the pack rises and reaches a predetermined expansion start temperature (eg, 200 to 250°C), the pack expands by the expansion agent contained therein. For example, when the fire-resistant bus bar 100 is installed in the bus bar installation through hole 310 of the flame prevention partition 300 as shown in FIGS. 6 and 8, the expanded silicon layer 140 is primarily damaged when internal ignition occurs. It may be expanded to shield the through hole 310. As a result, the battery modules 200 arranged with the flame prevention partition 300 are completely shielded from each other, so that flames and high-temperature, high-pressure gas cannot move. As a result, heat propagation can be blocked when a flame occurs within the battery pack.

이후, 온도가 더욱 상승하면, 상기 내화실리콘 피복층(120)이 세라믹화된다. 배터리 팩(1000) 내에서 화염이 발생할 경우, 본 발명의 내화버스바는 버스바 도체부(110)를 감싸는 내화실리콘 피복층(120)이 세라믹화되어 치밀한 소결체를 형성한다. 즉, 종래의 내열실리콘과 같이 500℃ 이상의 고온에서 타서 없어지거나 재가 되는 것이 아니라, 세라믹화되어 그 형상을 유지한다. 이에 따라, 내화실리콘 피복층(120)은 화염 발생시에도 버스바 도체부(110)를 안정적으로 지지한다.Thereafter, when the temperature rises further, the refractory silicon coating layer 120 becomes ceramic. When a flame occurs within the battery pack 1000, in the fire-resistant bus bar of the present invention, the fire-resistant silicon coating layer 120 surrounding the bus bar conductor portion 110 is ceramicized to form a dense sintered body. In other words, it does not burn out or turn to ash at high temperatures of 500°C or higher like conventional heat-resistant silicon, but becomes ceramic and maintains its shape. Accordingly, the fireproof silicon coating layer 120 stably supports the busbar conductor portion 110 even when a flame occurs.

이때, 상기 보호층(130)은 내화실리콘 피복층(120)을 감싸서 세라믹화된 내화실리콘 피복층의 변형을 방지하고 그 형상을 유지시킴으로써, 절연성 및 내화성을 한층 더 강화시킨다.At this time, the protective layer 130 surrounds the refractory silicon coating layer 120 to prevent deformation of the ceramicized refractory silicon coating layer and maintain its shape, further enhancing insulation and fire resistance.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 버스바 도체부를 감싸는 팽창실리콘층이 1차적으로 화염을 방어하고, 2차적으로 내화실리콘 피복층이 화염을 방어하는 2단계의 보호기능을 가진다. 이 과정에서, 상기 보호층이 내화실리콘 피복층의 형상을 유지함으로써, 내화실리콘 피복층의 절연성 및 강도를 유지해주는 역할을 한다.As described above, according to the present invention, the expanded silicon layer surrounding the bus bar conductor unit primarily protects against flames, and the fire-resistant silicone coating layer secondarily protects against flames, providing a two-stage protection function. In this process, the protective layer maintains the shape of the fire-resistant silicon coating layer, thereby maintaining the insulation and strength of the fire-resistant silicon coating layer.

한편, 팽창실리콘의 팽창개시온도와 상기 내화실리콘 피복층의 세라믹화 온도는 동일하거나 상이할 수 있다. 다만, 팽창실리콘의 팽창제는 팽창개시온도에서 팽창된 후, 내화실리콘이 세라믹화되는 고온까지도 팽창상태를 유지할 수 있으므로, 세라믹화 온도보다 낮은 온도로 팽창개시온도를 설정할 수 있다. 팽창개시온도와 세라믹화온도를 동일하게 설정한 경우에는, 팽창실리콘의 팽창과 내화실리콘의 세라믹화가 약간의 시차를 두고 또는 거의 동시에 이루어질 수 있다.Meanwhile, the expansion start temperature of the expanded silicon and the ceramicization temperature of the refractory silicon coating layer may be the same or different. However, since the expanding agent of expanded silicon can maintain the expanded state even at the high temperature at which refractory silicon becomes ceramic after being expanded at the expansion start temperature, the expansion start temperature can be set to a temperature lower than the ceramization temperature. When the expansion start temperature and the ceramicization temperature are set to be the same, the expansion of the expanded silicon and the ceramicization of the refractory silicon can occur with a slight time lag or almost simultaneously.

[실시예][Example]

(실시예 1)(Example 1)

상기 화학식 1의 실리콘 화합물 50중량%, 석영 20중량%, 순수 이산화규소 30중량%로 이루어진 내화실리콘을 0.5~3mm2 범위의 단면적에서 선택되는 소정 단면적을 가지는 구리로 된 버스바 도체부의 양단부를 제외한 부분에 소정 두께로 코팅하였다. 상기 내화실리콘 코팅 버스바에 스웨코(SWECO)사의 0.18mm 두께의 유리섬유테이프(품명:AGT6WO)를 2회 권취하여 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층을 형성하였다. 다음으로, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물(폴리실록산화합물) 100중량부와 팽창흑연 30중량부로 이루어진 팽창실리콘을 상기 보호층 상에 소정 두께로 코팅하여 실시예 1의 내화버스바를 제조하였다.Fireproof silicon consisting of 50% by weight of the silicon compound of Formula 1, 20% by weight of quartz, and 30% by weight of pure silicon dioxide was applied to all areas except both ends of the conductor portion of the copper bus bar having a predetermined cross-sectional area selected from the range of 0.5 to 3 mm 2. The part was coated to a predetermined thickness. A 0.18 mm thick glass fiber tape (product name: AGT6WO) from SWECO was wound twice on the fireproof silicon coated busbar to form a protective layer surrounding the fireproof silicone coating layer. Next, expanded silicon consisting of 100 parts by weight of the silicon compound (polysiloxane compound) of Formula 1 and 30 parts by weight of expanded graphite was coated on the protective layer to a predetermined thickness to prepare the fireproof bus bar of Example 1.

버스바 도체부의 길이, 양단부 노출 길이를 실시예 1과 동일하게 하여 상기 버스바 도체부의 중앙부에 걸쳐 AGT6WO의 유리섬유테이프를 감아서 비교예 2의 버스바를 제조하였다. 감겨진 유리섬유테이프의 피복 두께는 상기 실시예 1의 피복두께와 거의 동일하게 하였다. The bus bar of Comparative Example 2 was manufactured by wrapping AGT6WO glass fiber tape over the central part of the bus bar conductor part with the length of the bus bar conductor part and the exposed length of both ends the same as in Example 1. The coating thickness of the wound glass fiber tape was almost the same as that of Example 1.

비교예 2의 버스바로서, 천연마이카인 플로고파이트 운모 재질의 마이카 테이프를 버스바 도체부 중앙부에 감고, 그 위에 AGT6WO의 유리섬유테이프를 감았다. 버스바 도체부의 길이, 양단부 노출길이는 실시예 1 및 비교예 1과 동일하다.As the busbar of Comparative Example 2, a mica tape made of phlogopite mica, a natural mica, was wound around the central part of the busbar conductor, and an AGT6WO glass fiber tape was wound on it. The length of the bus bar conductor portion and the exposed length of both ends are the same as Example 1 and Comparative Example 1.

화재발생시의 절연특성(절연유지성능)을 시험하기 위하여, 실시예 1~비교예 2의 버스바의 피복부에 구리 와이어를 동일 권선수로 감고, 피복부 최외곽의 구리 와이어 일단부를 내전압테스터기의 음극단자에 연결하고, 버스바 도체부의 일단부를 내전압테스터기의 양극단자에 연결하였다. 상기 버스바들에 내전압테스터기로 1000V의 전압을 건 상태에서, 화염온도 1100~1150℃의 대형토치로 버스바의 전체 표면을 균일하게 가열하였다.In order to test the insulation characteristics (insulation maintenance performance) in the event of a fire, copper wire was wound with the same number of turns around the covering of the bus bars of Examples 1 to Comparative Examples 2, and one end of the outermost copper wire of the covering was tested with a withstand voltage tester. It was connected to the negative terminal, and one end of the bus bar conductor was connected to the positive terminal of the withstand voltage tester. With a voltage of 1000 V applied to the bus bars using a withstand voltage tester, the entire surface of the bus bars was uniformly heated using a large torch with a flame temperature of 1100 to 1150°C.

상기와 같은 전압 및 가열온도조건에서 절연상태가 파괴되는, 즉 단락이 발생하는 절연 Fail시간을 측정하였으며, 그 측정결과는 하기 표 1과 같다.The insulation fail time at which the insulation state is destroyed, that is, a short circuit occurs, was measured under the above voltage and heating temperature conditions, and the measurement results are shown in Table 1 below.

버스바 구성Busbar configuration 절연 Fail 시간Insulation Fail Time 비교예 1Comparative Example 1 구리 버스바 도체부+유리섬유테이프Copper busbar conductor + glass fiber tape 2분35초2 minutes 35 seconds 비교예 2Comparative Example 2 구리 버스바 도체부+마이카테이프+유리섬유테이프Copper busbar conductor + mica tape + glass fiber tape 13분13 minutes 실시예 1Example 1 구리 버스바 도체부+내화실리콘피복층+유리섬유테이프+팽창실리콘층Copper bus bar conductor + fireproof silicone coating layer + glass fiber tape + expanded silicone layer 19분19 minutes

상기 표 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내화버스바가 절연 Fail시간이 가장 길었으며, 비교예 1 및 비교예 2와는 절연 Fail시간의 면에서 큰 차이를 나타내었다.As shown in Table 1, the fire-resistant bus bar according to the present invention had the longest insulation failure time, and showed a significant difference from Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in terms of insulation failure time.

따라서, 상기한 본 발명의 내화버스바의 절연특성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the insulation characteristics of the fire-resistant bus bar of the present invention described above are very excellent.

(실시예 2)(Example 2)

상기 화학식 1의 실리콘 화합물의 중량과 금속산화물의 중량 비율을 달리하여 하기 표 2에 도시된 조성의 내화실리콘을 준비하였다.Fireproof silicone with the composition shown in Table 2 below was prepared by varying the weight ratio of the silicon compound of Formula 1 and the weight ratio of the metal oxide.

실시예 1과 동일한 조건으로 구리제 버스바 도체부에 내화실리콘 피복층을 소정 두께로 코팅하고, AGT6WO의 유리섬유테이프를 상기 내화실리콘 피복층 상에 감은 후 상기 실시예 1과 동일하게 팽창실리콘층을 유리섬유테이프 상에 코팅하였다. 팽창실리콘층의 조성은 실시예 1과 같이, 실리콘 화합물(폴리실록산화합물) 100중량부와 팽창흑연 30중량부로 하였다.A fire-resistant silicone coating layer was coated to a predetermined thickness on the copper busbar conductor under the same conditions as in Example 1, and an AGT6WO glass fiber tape was wound on the fire-resistant silicone coating layer, and then the expanded silicon layer was glassed in the same manner as in Example 1. It was coated on a fiber tape. The composition of the expanded silicon layer was 100 parts by weight of silicon compound (polysiloxane compound) and 30 parts by weight of expanded graphite, as in Example 1.

실시예 1과 동일한 조건으로 구리 와이어를 버스바 도체부에 감고, 상기 구리와이어의 일단부와 버스바 도체부의 일단부를 내전압테스터기와 연결하였다. 전압이 걸린 상태에서 실시예 1과 동일한 조건으로 대형토치로 가열하고, 절연 Fail시간을 측정하였으며, 그 측정결과는 하기 표 2와 같다.A copper wire was wound around the bus bar conductor under the same conditions as in Example 1, and one end of the copper wire and one end of the bus bar conductor were connected to a withstand voltage tester. With voltage applied, it was heated with a large torch under the same conditions as in Example 1, and the insulation fail time was measured. The measurement results are shown in Table 2 below.

실시예 2Example 2 내화실리콘 피복층 조성Composition of fireproof silicone coating layer 절연 Fail 시간Insulation Fail Time 실험예 2-1Experimental Example 2-1 실리콘 화합물 50중량%: 금속산화물 50중량%
(석영: 20중량%, 순수이산화규소:30중량%)
Silicone compound 50% by weight: Metal oxide 50% by weight
(Quartz: 20% by weight, pure silicon dioxide: 30% by weight)
19분19 minutes
실험예 2-2Experimental Example 2-2 실리콘 화합물 50중량%: 금속산화물 25중량%
(석영: 10중량%, 순수이산화규소:15중량%)
Silicone compound 50% by weight: Metal oxide 25% by weight
(Quartz: 10% by weight, pure silicon dioxide: 15% by weight)
16분 10초16 minutes 10 seconds
실험예 2-3Experimental Example 2-3 실리콘 화합물 50중량%: 금속산화물 75중량%
(석영: 30중량%, 순수이산화규소:45중량%)
Silicone compound 50% by weight: Metal oxide 75% by weight
(Quartz: 30% by weight, pure silicon dioxide: 45% by weight)
22분22 minutes
실험예 2-4Experimental Example 2-4 실리콘 화합물 50중량%: 금속산화물 20중량%
(석영: 10중량%, 순수이산화규소:10중량%)
Silicone compound 50% by weight: Metal oxide 20% by weight
(Quartz: 10% by weight, pure silicon dioxide: 10% by weight)
15분30초 15 minutes 30 seconds
실시예 2-5Example 2-5 실리콘 화합물 50중량%: 금속산화물 80중량%
(석영: 35중량%, 순수이산화규소:45중량%)
Silicone compound 50% by weight: Metal oxide 80% by weight
(Quartz: 35% by weight, pure silicon dioxide: 45% by weight)
22분 40초22 minutes 40 seconds

상기 실험예 2-1~2~5에서, 실리콘 화합물과 금속산화물의 중량 비율은, 1: 1, 1:0.5, 1;1.5, 1:0.4, 1:1.6이었다.In Experimental Examples 2-1 to 2 to 5, the weight ratio of the silicon compound and the metal oxide was 1:1, 1:0.5, 1;1.5, 1:0.4, and 1:1.6.

모든 실시예가 상기 비교예 1 및 2에 비하여 훨씬 긴 절연 Fail 시간을 가진다. 다만, 중량 비율이 0.5 미만인 실험예 2-4의 경우 절연 Fail 시간이 다소 짧았는데, 이는 금속산화물이 충분하지 않아 고온에서 고밀도의 결정구조를 가지는 세라믹 구조의 생성이 다소 부족하였기 때문으로 판단된다.All examples have much longer insulation fail times than Comparative Examples 1 and 2. However, in the case of Experimental Example 2-4 where the weight ratio was less than 0.5, the insulation failure time was somewhat short, which is believed to be because the metal oxide was not sufficient and the creation of a ceramic structure with a high-density crystal structure at high temperature was somewhat insufficient.

또한, 중량 비율이 1.6인 실험예 2-5의 경우 절연 Fail 시간은 충분히 길었지만, 금속산화물이 과다하여 상온상태에서 내화실리콘의 유연성이 저하되어, 버스바 도체부에 추종하여 피복시키기 어려워진다.In addition, in the case of Experimental Example 2-5 where the weight ratio was 1.6, the insulation failure time was sufficiently long, but the flexibility of the refractory silicon decreased at room temperature due to excessive metal oxide, making it difficult to follow and cover the bus bar conductor.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 1과 동일한 조건으로 내화실리콘 피복층의 조성을 설정하고, AGT6WO의 유리섬유테이프를 상기 내화실리콘 피복층 상에 감은 후, 팽창실리콘층의 조성을 달리하여 유리섬유테이프 상에 코팅하였다. The composition of the fire-resistant silicone coating layer was set under the same conditions as in Example 1, and an AGT6WO glass fiber tape was wound on the fire-resistant silicone coating layer, and then the expanded silicone layer was coated on the glass fiber tape with a different composition.

실시예 1과 동일한 조건으로 구리 와이어를 버스바 도체부에 감고, 상기 구리와이어의 일단부와 버스바 도체부의 일단부를 내전압테스터기와 연결하였다. 전압이 걸린 상태에서 실시예 1과 동일한 조건으로 대형토치로 가열하고, 절연 Fail시간을 측정하였으며, 그 측정결과는 하기 표 3과 같다.A copper wire was wound around the bus bar conductor under the same conditions as in Example 1, and one end of the copper wire and one end of the bus bar conductor were connected to a withstand voltage tester. With voltage applied, it was heated with a large torch under the same conditions as in Example 1, and the insulation failure time was measured. The measurement results are shown in Table 3 below.

실시예 3Example 3 팽창실리콘층 조성Expanded silicone layer composition 절연 Fail 시간Insulation Fail Time 실험예 3-1Experimental Example 3-1 실리콘 고무 100중량부: 팽창흑연 30중량부 100 parts by weight of silicone rubber: 30 parts by weight of expanded graphite 19분19 minutes 실험예 3-2Experimental Example 3-2 실리콘 고무 100중량부: 팽창흑연 8중량부 100 parts by weight of silicone rubber: 8 parts by weight of expanded graphite 15분 10초15 minutes 10 seconds 실험예 3-3Experimental Example 3-3 실리콘 고무 100중량부: 팽창흑연 100중량부 100 parts by weight of silicone rubber: 100 parts by weight of expanded graphite 20분20 minutes 실험예 3-4Experimental Example 3-4 실리콘 고무 100중량부: 팽창흑연 110중량부 100 parts by weight of silicone rubber: 110 parts by weight of expanded graphite 17분 17 minutes

상기 실험예 3-1~3~4에서, 실리콘 고무와 팽창흑연의 중량 비율은, 1: 0.3, 1:0.08, 1;1, 1:1.1이었다.In Experimental Examples 3-1 to 3 to 4, the weight ratio of silicone rubber and expanded graphite was 1:0.3, 1:0.08, 1:1, and 1:1.1.

모든 실험예가 상기 비교예 1 및 2에 비하여 훨씬 긴 절연 Fail 시간을 가진다. 다만, 팽창흑연이 과소하게 포함된 실험예 3-2의 경우,팽창제 함량이 적어 팽창실리콘 표면에 형성되는 차르층의 두께가 얇아 내화성이 다소 저하되었다.All experimental examples had much longer insulation failure times than Comparative Examples 1 and 2. However, in the case of Experimental Example 3-2, in which expanded graphite was contained in a small amount, the char layer formed on the surface of the expanded silicon was thin due to the small amount of expander, and the fire resistance was somewhat reduced.

또한, 팽창흑연이 110중량부를 포함한 실험예 3-4의 경우, 팽창제가 과도하게 포함되어, 이를 포함한 내화버스바의 내구성이 떨어질 뿐 아니라, 과도하게 팽창된 틈새로 화염이 유입되어 내화성(절연 Fail 시간)이 오히려 약간 떨어지는 것을 알 수 있다. In addition, in the case of Experimental Example 3-4 containing 110 parts by weight of expanded graphite, the expanding agent was excessively contained, which not only reduced the durability of the fire-resistant bus bar containing it, but also caused flame to enter the excessively expanded gap, resulting in fire resistance (insulation failure). You can see that time) actually drops slightly.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. However, since the configurations described in the drawings or examples described in this specification are only one embodiment of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, at the time of filing this application, various equivalents and It should be understood that variations may exist.

100: 내화버스바
110: 버스바 도체부
120: 내화실리콘 피복층
130: 보호층
140: 팽창실리콘층
150: 내화실리콘 저장조
160,160': 상하금형
170,170': 상하금형
200: 배터리 모듈
210,220: 단자부
300: 화염방지용 격벽
310: 버스바 설치 관통홀
320: 버스바 설치홈
400: 팩 하우징
1000: 배터리 팩
100: Fireproof bus bar
110: Busbar conductor part
120: Fireproof silicone coating layer
130: protective layer
140: Expanded silicon layer
150: Fireproof silicon storage tank
160,160': Top and bottom mold
170,170': Top and bottom mold
200: Battery module
210,220: Terminal part
300: Bulkhead for flame prevention
310: Busbar installation through hole
320: Busbar installation groove
400: pack housing
1000: Battery pack

Claims (14)

버스바 도체부;
상기 버스바 도체부의 양단부를 제외한 부분을 감싸며 고온에서 세라믹화하여 상기 버스바 도체부를 지지하는 내화실리콘 피복층;
상기 내화실리콘 피복층을 감싸는 보호층; 및
상기 보호층을 감싸며, 소정 온도 이상에서 팽창되는 팽창실리콘층을 포함하는 내화버스바.
Busbar conductor section;
A fire-resistant silicon coating layer that surrounds the bus bar conductor portion except for both ends and is ceramicized at a high temperature to support the bus bar conductor portion;
A protective layer surrounding the fireproof silicon coating layer; and
A fireproof bus bar surrounding the protective layer and including an expanded silicon layer that expands above a predetermined temperature.
제1항에 있어서,
상기 내화실리콘은 500~1700℃의 온도에서 세라믹화하는 내화버스바.
According to paragraph 1,
The refractory silicon is a refractory bus bar that becomes ceramic at a temperature of 500 to 1700°C.
제1항에 있어서,
상기 내화실리콘은 하기 화학식 1로 나타내는 실리콘 화합물을 포함하는 실리콘 수지와; 산화규소를 함유하는 금속 산화물의 소결에 의해 세라믹화되는 것을 특징으로 하는 내화버스바:
[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서, m 및 n은 각각 10 내지 30의 정수이다.
According to paragraph 1,
The fire-resistant silicone includes a silicone resin containing a silicone compound represented by the following formula (1); A refractory busbar characterized in that it is ceramicized by sintering a metal oxide containing silicon oxide:
[Formula 1]

In Formula 1, m and n are each integers of 10 to 30.
제3항에 있어서,
상기 실리콘 수지와 금속 산화물은 1: 0.5~1.5의 중량 비율로 포함되는 내화 버스바.
According to paragraph 3,
A refractory bus bar containing the silicone resin and metal oxide in a weight ratio of 1:0.5 to 1.5.
제3항에 있어서,
산화규소를 함유하는 금속 산화물은 순수 이산화규소, 실리카, 석영, 규석, 트리디마이트(tridymite) 및 키타이트(keatite) 중 1종 이상을 포함하는 내화버스바.
According to paragraph 3,
The metal oxide containing silicon oxide is a refractory bus bar containing one or more of pure silicon dioxide, silica, quartz, silica, tridymite, and keatite.
제1항에 있어서,
상기 보호층은 유리섬유 또는 마이카재질인 내화버스바.
According to paragraph 1,
The protective layer is a fireproof bus bar made of glass fiber or mica.
제1항에 있어서,
상기 팽창실리콘은, 실리콘 고무 100 중량부와, 팽창제 10 내지 100 중량부를 포함하는 내화버스바.
According to paragraph 1,
The expanded silicone is a fireproof bus bar containing 100 parts by weight of silicone rubber and 10 to 100 parts by weight of an expanding agent.
제7항에 있어서,
상기 팽창제는 팽창흑연 또는 팽창질석인 내화버스바.
In clause 7,
A refractory bus bar wherein the expanding agent is expanded graphite or expanded vermiculite.
제7항에 있어서,
상기 팽창실리콘의 팽창개시온도는 200~250℃인 내화버스바.
In clause 7,
A fireproof bus bar where the expansion start temperature of the expanded silicon is 200 to 250°C.
제1항에 있어서,
상기 보호층 상에 상기 내화실리콘 피복층 및 팽창실리콘층이 순차적으로 코팅되어 테이프 형태의 피복부를 형성하고, 상기 피복부 테이프를 상기 버스바 도체부에 권취함으로써 제조되는 내화버스바.
According to paragraph 1,
A fireproof bus bar manufactured by sequentially coating the fireproof silicon coating layer and the expanded silicon layer on the protective layer to form a tape-shaped coating portion, and winding the coating portion tape around the bus bar conductor portion.
제1항에 있어서,
금형 내에 상기 버스바 도체부를 삽입하고, 내화실리콘을 주입하거나, 상기 팽창실리콘을 주입하는 인서트 사출 성형에 의하여 제조되는 내화버스바.
According to paragraph 1,
A fire-resistant bus bar manufactured by insert injection molding by inserting the bus bar conductor part into a mold and injecting fire-resistant silicon, or injecting the expanded silicon.
제1항에 있어서,
상기 내화버스바는 복수개의 배터리 모듈의 고전압 단자부들을 전기적으로 연결하는 고전압 버스바인, 내화버스바.
According to paragraph 1,
The fire-resistant bus bar is a high-voltage bus bar and a fire-resistant bus bar that electrically connects high-voltage terminals of a plurality of battery modules.
복수개의 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 화염방지용 격벽;
상기 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 내화버스바; 및
상기 배터리 모듈과 화염방지용 격벽을 수용하는 팩 하우징을 포함하는 배터리 팩.
A plurality of battery modules;
A flame prevention partition installed between the battery modules;
A fireproof bus bar according to any one of claims 1 to 12 electrically connecting the battery module; and
A battery pack including a pack housing accommodating the battery module and a flame prevention partition.
제11항에 있어서,
상기 화염방지용 격벽은, 버스바 설치 관통홀 또는 버스바 설치홈을 구비하고,
상기 내화버스바는 상기 버스바 설치 관통홀 또는 버스바 설치홈에 안착되고,
상기 내화버스바의 양단부는 상기 화염방지용 격벽의 양측에 위치한 배터리 모듈의 단자부에 전기적으로 결합되는 배터리 팩.
According to clause 11,
The flame prevention partition has a bus bar installation through hole or a bus bar installation groove,
The fireproof bus bar is seated in the bus bar installation through hole or bus bar installation groove,
A battery pack in which both ends of the fire-resistant bus bar are electrically coupled to terminal parts of a battery module located on both sides of the flame prevention partition.
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