KR20240066052A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20240066052A
KR20240066052A KR1020230095338A KR20230095338A KR20240066052A KR 20240066052 A KR20240066052 A KR 20240066052A KR 1020230095338 A KR1020230095338 A KR 1020230095338A KR 20230095338 A KR20230095338 A KR 20230095338A KR 20240066052 A KR20240066052 A KR 20240066052A
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battery
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김동형
김명철
전두성
김정호
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 특정 배터리 셀에서 이벤트가 발생했을 경우, 인접 셀에 열 전파를 줄일 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일례로, 다수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 벤트가 형성된 일면을 커버하도록 형성된 제 1 열 차단 부재; 및 상기 열 차단 부재의 외면에 결합된 강성 부재를 포함하고, 상기 강성 부재는 금속 플레이트와 상기 금속 플레이트를 감싸도록 형성된 절연 부재를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명은 특정 배터리 셀에서 이벤트가 발생했을 경우, 인접 셀에 열 전파를 줄일 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전할 수 있는 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저 용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해질을 케이스에 내장하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성될 수 있다. 여기서, 전극 조립체의 대표적인 예로는 권취 타입 또는 스택 타입을 들 수 있다. 이러한 전극 조립체는 상부 또는 측부 방향으로 전극탭이 돌출되고 전극탭에 집전판이 연결될 수 있다.
이러한 이차 전지는 최근 들어, 전기 자동차나 ESS 시스템 등 고출력의 제품에 적용되고 있다. 그리고 제품에 요구되는 출력을 내기 위해, 이차 전지는 다수개의 배터리 셀을 포함하여 구성된 배터리 팩의 형태로 제품에 적용될 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 실시예의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 특정 배터리 셀에서 이벤트가 발생했을 경우, 인접 셀에 열 전파를 줄일 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 다수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 벤트가 형성된 일면을 커버하도록 형성된 제 1 열 차단 부재; 및 상기 열 차단 부재의 외면에 결합된 강성 부재를 포함하고, 상기 강성 부재는 금속 플레이트와 상기 금속 플레이트를 감싸도록 형성된 절연 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 강성 부재는 스틸, 스테인리스 스틸 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 제 1 열 차단 부재는 마이카(MICA) 또는 에어로겔을 포함할 수 있다.
또한, 상기 강성 부재의 적어도 일면을 감싸도록 상기 절연 부재가 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 강성 부재는 상기 배터리 셀을 향하는 면과 반대면에 돌출된 돌기로 구성된 중앙 단차를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중앙 단차는 2열로 형성되고, 상기 배터리 셀이 배열된 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 단차는 상기 금속 플레이트의 돌기 형상을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 강성 부재는 상기 배터리 셀의 폭을 기준으로 양 가장자리 영역에 대해 상기 배터리 셀을 향하는 면과 반대면에 돌출된 돌기로 구성된 가장자리 단차를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가장자리 단차는 상기 강성 부재의 중앙에 형성된 중앙 단차와 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 강성 부재는 상기 배터리 셀의 벤트에 대해 양측에 형성된 중앙 단차와, 상기 배터리 셀의 폭을 기준으로 양 가장자리에 형성된 가장자리 단차를 포함하고, 상기 중앙 단차와 가장자리 단차의 사이의 영역에 형성된 제 2 열 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 열 차단 부재는 마이카(MICA) 또는 에어로겔을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 벤트가 형성된 면에 대해 강성 부재를 형성하여 배터리 팩의 강성 및 방열 기능을 확보하되, 강성 부재의 하면과 상면에 대해 각각 제 1 열 차단 부재와 제 2 열 차단 부재를 형성하여 이벤트가 발생된 배터리 셀에서 생성된 토출물로부터 인접한 배터리 셀을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 강성 부재 및 열 차단 부재가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩에서 이벤트 발생시, 인접 셀에 대한 열 전파의 정도를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함할 수 있다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 강성 부재 및 열 차단 부재가 결합된 상태를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 다수의 배터리 셀(110), 배터리 셀(110)의 사이에 위치한 스페이서(120), 배터리 셀(110)의 상면에 형성된 제 1 열 차단 부재(130), 제 1 열 차단 부재(130)의 상면에 형성된 강성 부재(140), 배터리 셀(110)의 하부와 측부를 둘러싸면서 결합되는 수용 커버(150), 강성 부재(140)의 상면에 형성되는 제 2 열 차단 부재(160), 수용커버(150)의 상부에 결합되는 상부 커버(170)를 포함할 수 있다.
배터리 셀(110)은 내부에 전극 조립체를 포함하여 형성될 수 있다. 전극 조립체는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판, 세퍼레이터 및 제2전극판의 적층체를 스택하거나 권취하여 형성한다. 여기서, 제1전극판은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제2전극판은 양극으로서 동작할 수 있다.
제1전극판은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1활물질이 도포되지 않는 영역인 제1전극 무지부를 포함한다. 제1전극 무지부는 제1전극판과 외부 간의 전류 흐름의 통로를 제공한다.
제2전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2활물질이 도포되지 않은 영역인 제2전극 무지부를 포함한다.
세퍼레이터는 제1전극판과 제2전극판의 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 세퍼레이터는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
또한, 전극 조립체는 실질적으로로 전해액과 함께 케이스에 수납될 수 있다. 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다.
또한, 케이스는 캡 플레이트 또는 사이드 플레이트 등의 구성을 통해 밀봉될 수 있다. 한편, 도 1에서는 예시로 케이스가 사이드 플레이트에 의해 밀봉되고, 사이드 플레이트의 양측에 대해 제1전극판 및 제2전극판과 각각 결합되는 전극 단자(111)가 형성될 실시예가 도시되어 있다. 이러한 전극 단자(111)는 케이스의 양측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
배터리 셀(110)은 예를 들어, 상면에 대해 벤트(vent, 112)가 형성될 수 있다. 이러한 벤트는 다른 영역에 비해 얇게 형성되어, 배터리 셀(110)의 내압이 기준 압력 이상일 때, 다른 영역에 비해 먼저 개방될 수 있다. 따라서, 벤트(112)는 기준 압력 이상에서 배터리 셀(110)의 내부 가스가 미리 외부로 배출되도록 유도하여, 폭발과 같은 사고가 발생하지 않도록 할 수 있다.
스페이서(120)는 배터리 셀(110)의 사이에 배치될 수 있다. 이러한 스페이서(120)는 인접한 배터리 셀(110)들이 상호간에 전기적으로 독립될 수 있도록 하고, 배터리 셀(110)의 열을 인접한 배터리 셀(110)로 전파하지 않도록 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 스페이서(120)는 단열성의 시트가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 세라믹 페이퍼로서 구성될 수 있다.
제 1 열 차단 부재(130)는 배터리 셀(110)의 상면에 대해 형성될 수 있다. 열 차단 부재(130)는 배터리 셀(110)의 벤트(112)가 구비된 상면에 대해, 특히 벤트(112)를 커버하도록 형성될 수 있다. 배터리 셀(110) 중 특정 셀에서 벤트(112)가 개방되는 경우, 배터리 셀(110)의 내부에서는 고온의 토출물이 나올 수 있다. 만약 이러한 토출물이 비산하여 인접한 배터리 셀(110)에 날아가거나, 특히 취약한 인접한 배터리 셀(110)의 벤트(112)에 안착하게 되면, 인접한 배터리 셀(110)의 벤트(112)가 개방하게 될 수 있다. 따라서, 특정 배터리 셀(110)에서의 이벤트로 인해 인접한 배터리 셀(110)로 이벤트가 다시 전파되는 문제가 발생될 수 있다. 열 차단 부재(130)는 배터리 셀(110)의 벤트(112)가 형성된 상면의 외부에 형성되므로, 토출물이 날아오는 경우 토출물이 배터리 셀(110)에 직접 닿는 것을 방지할 수 있다. 특히, 열 차단 부재(130)는 배터리 셀(110)의 벤트(112)까지 덮도록 외면에 형성되어 있기 때문에, 토출물로부터 상대적으로 더 취약한 벤트(112)를 보호할 수 있다.
이러한 열 차단 부재(130)는 비산한 토출물의 열이 배터리 셀(110)에 전달되는 것을 차단하는 반면, 해당 배터리 셀(110)에서 내부 압력에 의해 벤트가(112) 동작하는 경우 함께 개방될 수 있다. 따라서, 열 차단 부재(130)는 배터리 셀(110)을 토출물로부터 보호하지만, 벤트(112)의 동작을 방해하지 않을 수 있다. 이를 위해, 열 차단 부재(130)는 예를 들어, 마이카(MICA) 또는 에어로겔을 포함하여 구성될 수 있다.
강성 부재(140)는 열 차단 부재(130)의 상면에 형성될 수 있다. 강성 부재(140)는 열 차단 부재(130)의 외면에 대해 기구적 강성을 부여할 수 있다. 이러한 강성 부재(140)는 배터리 셀(110)이 용융되거나 파열되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 강성 부재(140)는 배터리 셀(110)에서 생성되는 열을 전달하여 배터리 팩(100)의 외부로 방열되도록 할 수 있다.
한편, 강성 부재(140)는 배터리 셀(110)이 벤트(112)에 대응되는 영역에는 개방홀(140a)을 형성할 수 있다. 따라서, 강성 부재(140)의 개방홀(140a)을 통해 벤트(112)가 간섭되지 않게 되어, 배터리 셀(110)의 벤트(112)가 동작하는데 방해받지 않을 수 있다. 또한, 이러한 강성 부재(140)는 배터리 셀(110)의 벤트(112)에 대응되는 영역만 개방되도록 하므로, 벤트(112)가 개방되더라도 전극 조립체가 외부로 빠져나오는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 강성 부재(140)는 이벤트 발생으로 인해 고온인 전극 조립체가 이탈되는 것을 방지하여, 열 전파를 방지할 수 있다.
구체적으로, 강성 부재(140)는 금속 플레이트(141)와 금속 플레이트(141)를 감싸는 절연 부재(142)를 포함할 수 있다.
금속 플레이트(141)는 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄과 같은 강성이 높은 금속으로 구성될 수 있다. 금속 플레이트(141)는 강성 부재(141)에 필요로하는 강성을 부여하고 이벤트 발생시 배터리 셀(110)이 용융되거나 파열되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 금속 플레이트(141)는 대략 'ㄷ'자 형상의 단면 구성을 갖고, 배터리 셀(110)의 배열 방향을 따라 길게 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 금속 플레이트(141)의 형상을 통해, 금속 플레이트(141)는 상하부에 대해 강성을 추가적으로 확보할 수 있다. 또한, 금속 플레이트(141)는 연장된 길이 방향에서 선단과 후단에 대해 각각 나사홀이 형성되어, 상부 커버(170)와 나사산 체결을 할 수 있다.
절연 부재(142)는 금속 플레이트(141)의 외주연을 감싸면서 형성될 수 있다. 다만, 절연 부재(142)는 금속 플레이트(141)의 측부로 더 연장되면서 형성될 수 있다. 이러한 절연 부재(142)는 플라스틱 사출물로 형성될 수 있으며, 금속 플레이트(141)에 대해 인서트 사출의 방식으로 일체로 형성될 수 있다. 절연 부재(142)는 다만 금속 플레이트(141)의 선단과 후단은 노출되도록 하여, 금속 플레이트(141)의 선단과 후단이 각각 상부 커버(170)와 결합될 수 있다.
절연 부재(142)는 금속 플레이트(141)의 양측으로 배터리 셀(110)의 상면 전체를 커버하도록 연장될 수 있다. 절연 부재(142)는 배터리 셀(110)의 상면과 상부 커버(170)의 사이에 공간을 구비하여, 제 2 열 차단 부재(160)가 형성될 수 있도록 한다.
절연 부재(142)는 폭을 기준으로 중앙에서 금속 플레이트(141)의 'ㄷ'자 형상에 따라 배터리 셀(110)의 벤트(112)의 양측에 형성되고, 배터리 셀(110)의 배열 방향인 길이 방향을 따라 연장되는 2열의 중앙 단차(142a)와, 폭을 기준으로 양 가장자리에 각각 형성되고 역시 길이 방향을 따라 연장되는 2열의 가장자리 단차(142b)를 포함할 수 있다.
중앙 단차(142a)는 금속 플레이트(141)가 절곡되어 상부로 돌출된 두 단부를 감싸도록 형성된다. 중앙 단차(142a)에 의해 금속 플레이트(141)의 양단이 상부를 향해 돌출되어도 노출되지 않을 수 있다.
가장자리 단차(142b)는 금속 플레이트(141)와 별개로 구성될 수 있으며, 중앙 단차(142a)와 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 2열의 중앙 단차(142a)와 2열의 가장자리 단차(142b)의 사이에는 각각 두 곳의 공간이 형성되며, 해당 공간에 상술한 것처럼 제 2 열 차단 부재(160)가 각각 위치할 수 있다. 중앙 단차(142a)와 가장자리 단차(142b)는 함께 상부의 상부 커버(170)를 지지하며, 이에 따라 상부 커버(170)가 금속 플레이트(141)과 나사체결될 수 있다.
또한, 절연 부재(142)는 금속 플레이트(141)와 함께 동일한 위치에서 개방홀을 구비하여, 이에 따라 상술한 강성 부재(140)의 개방홀(140a)이 형성될 수 있다. 강성 부재(140)의 개방홀(140a)을 통해서는 제 1 열 차단 부재(130)가 노출될 수 있다. 따라서, 강성 부재(140)는 제 1 열차단 부재(130) 및 그 하부에 위치한 배터리 셀(110)의 벤트(112)의 동작에 방해를 하지 않게 된다.
수용 커버(150)는 배터리 셀(110)을 감싸서 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 수용 커버(150)는 배터리 셀(110)의 하부에 형성된 지지 플레이트(151), 배터리 셀(110)의 측면을 따라 형성되는 사이드 프레임(152), 배터리 셀(110)이 배열된 전후단에 결합되는 엔드 플레이트(153)를 포함할 수 있다.
지지 플레이트(151)는 다수의 배터리 셀(110)이 배열된 일면, 예를 들어 하면을 따라 형성될 수 있다. 지지 플레이트(151)는 배터리 셀(110)과 이에 결합된 열 차단 부재(130) 및 강성 부재(140)의 하부에 결합되며, 이들의 하중을 지지할 수 있다. 또한, 경우에 따라 지지 플레이트(151)는 냉각 플레이트의 기능을 함게 수행할 수 있으며, 배터리 셀(110)에서 생성된 열을 배터리 팩(100)의 하면을 통해 방출할 수 있다.
사이드 프레임(152)는 지지 플레이트(151)의 상부 영역 중, 배터리 셀(110)의 양 측면에 결합될 수 있다. 사이드 프레임(152)은 배터리 셀(110)의 배열 방향을 따라 양측에 형성된 두 개의 프레임(152b, 152c)을 포함하여 구성될 수 있다.
엔드 플레이트(153)는 배터리 셀(110)이 배열된 선단과 후단에 결합될 수 있다. 엔드 플레이트(154)는 지지 플레이트(151), 사이드 프레임(152)와 결합되며, 이에 따라 내부 공간 내에 배터리 셀(110)을 수용할 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(153)는 향흐 상부에 결합되는 상부 커버(170)와도 결합하여, 배터리 셀(110)의 외부를 전체적으로 커버할 수 있다.
제 2 열 차단 플레이트(160)는 강성 부재(140)의 상면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제 2 열 차단 플레이트(160)는 서로 이격된 2개의 플레이트(161, 162)로 구비되어 강성 부재(140)의 절연 부재(142)에 형성된 2열의 중앙 단차(142a)과 2열의 가장자리 단차(142b)의 사이에 형성된 공간에 각각 형성될 수 있다. 다만, 이러한 제 2 열 차단 플레이트(160)는 상부 커버(170)의 하면에 결합된 상태에서 강성 부재(140)의 상면에 위치할 수 있다. 즉, 제 2 열 차단 플레이트(160)는 상부 커버(170)의 하면에 고정된 상태일 수 있으며, 2열의 중앙 단차(142a)과 2열의 가장자리 단차(142b)의 사이에 형성된 공간에 각각 대응되어 위치할 수 있다.
제 2 열 차단 플레이트(160)는 역시 강성 부재(140)와 함께 배터리 셀(110)의 배열 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 2 열 차단 플레이트(160)는 마이카(MICA) 또는 에어로겔을 포함할 수 있으며, 제 1 열 차단 플레이트(130)와 마찬가지로 배터리 셀(110)에서 이벤트가 발생했을 경우 생성되는 토출물로부터 하부 구조물을 보호할 수 있다. 예를 들어, 별도로 도시하지 않았으나, 배터리 셀(110)의 전극 단자(110)에는 버스바가 결합될 수 있으며, 제 2 열 차단 플레이트(160)는 토출물로부터 이러한 버스바를 함께 보호할 수 있다.
상부 커버(170)는 강성 부재(140)의 상부에 위치할 수 있다. 상부 커버(170)는 그 하부에 구성된 수용 커버(150)와 체결될 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(110)을 전체적으로 커버할 수 있다. 또한, 상부 커버(170)의 하면에는 상술한 제 2 열 차단 부재(160)가 결합될 수 있으며, 이에 따라 제 2 열 차단 부재(160)가 강성 부재(140)의 2열의 중앙 단차(142a)과 2열의 가장자리 단차(142b)의 사이에 형성된 공간에 각각 위치할 수 있다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)의 벤트가 형성된 면에 대해 강성 부재(140)를 형성하여 배터리 팩(100)의 강성 및 방열 기능을 확보하되, 강성 부재(140)의 하면과 상면에 대해 각각 제 1 열 차단 부재(130)와 제 2 열 차단 부재(160)를 형성하여 이벤트가 발생된 배터리 셀(100)에서 생성된 토출물로부터 인접한 배터리 셀(100)을 보호할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 효과를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩에서 이벤트 발생시, 인접 셀에 대한 열 전파의 정도를 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 특정 시점(약 10분)에서 특정 배터리 셀(110)에서 이벤트가 발생한 경우, 인접한 배터리 셀(110)들에 대한 열적 전파를 확인할 수 있다. 먼저, 실선으로 도시된 그래프를 확인하면, 특정 배터리 셀(110)에서 이벤트가 발생한 경우, 해당 배터리 셀(110)의 온도는 약 785도까지 상승함을 확인할 수 있다. 다만, 점선으로 도시된 그래프를 확인하면, 해당 배터리 셀(110)의 인접한 배터리 셀(110)은 온도가 상승하나, 170도까지만 상승하고 다시 정상 상태로 돌아가는 것을 확인할 수 있다. 또한, 인접하지 않은 나머지 배터리 셀(110)들은 이점 쇄선으로 도시된 그래프와 같이 영향을 받지 않고 정상 상태를 유지하게 된다. 따라서, 특정 배터리 셀(110)에서 이벤트가 발생하더라도, 인접한 배터리 셀(110)들에 대한 열적 전파가 최소화되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 이차 전지 110; 배터리 셀
120; 스페이서 130; 제 1 열 차단 부재
140; 강성 부재 150; 수용 커버
160; 제 2 열 차단 부재 170; 상부 커버

Claims (11)

  1. 다수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 벤트가 형성된 일면을 커버하도록 형성된 제 1 열 차단 부재; 및
    상기 열 차단 부재의 외면에 결합된 강성 부재를 포함하고,
    상기 강성 부재는 금속 플레이트와 상기 금속 플레이트를 감싸도록 형성된 절연 부재를 포함하여 구성된 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 부재는 스틸, 스테인리스 스틸 및 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열 차단 부재는 마이카(MICA) 또는 에어로겔을 포함하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 부재의 적어도 일면을 감싸도록 상기 절연 부재가 일체로 형성된 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 부재는 상기 배터리 셀을 향하는 면과 반대면에 돌출된 돌기로 구성된 중앙 단차를 포함하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중앙 단차는 2열로 형성되고, 상기 배터리 셀이 배열된 방향을 따라 연장되어 형성된 배터리 팩.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 중앙 단차는 상기 금속 플레이트의 돌기 형상을 따라 형성된 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 부재는 상기 배터리 셀의 폭을 기준으로 양 가장자리 영역에 대해 상기 배터리 셀을 향하는 면과 반대면에 돌출된 돌기로 구성된 가장자리 단차를 포함하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가장자리 단차는 상기 강성 부재의 중앙에 형성된 중앙 단차와 동일한 높이를 갖도록 형성된 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 부재는 상기 배터리 셀의 벤트에 대해 양측에 형성된 중앙 단차와, 상기 배터리 셀의 폭을 기준으로 양 가장자리에 형성된 가장자리 단차를 포함하고,
    상기 중앙 단차와 가장자리 단차의 사이의 영역에 형성된 제 2 열 차단 부재를 더 포함하는 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 열 차단 부재는 마이카(MICA) 또는 에어로겔을 포함하는 배터리 팩.
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