KR20240082706A - 배터리용 써멀베리어 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어는, 코어층을 포함하며, 코어층은, 경화제 10 내지 60 wt%, 희석제 20 내지 50 wt%, 고온 단열 보강재 10 내지 30 wt%, 팽창제 10 미만 wt%, 증점제 10 미만 wt% 및, 열흡수제, 흡열제, 난연제 및 열 전달 억제 소재 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제 10 미만 wt%로 구성된다.
Description
본 개시(The Present Disclosure)는 배터리용 써멀베리어에 관한 것이다.
배터리는 복합적인 요인으로 인해 열 폭주 현상이 발생될 수 있으며 이를 방지하기 위해서 표면에 배터리용 써멀베리어가 결합된다.
배터리용 써멀베리어는 배터리의 열을 흡수하여 전기 또는 화학적 불안정을 해소하여 배터리의 열 폭주 현상을 지연시킬 수 있다.
배터리용 써멀베리어의 일례로는, 대한민국 등록특허공보 제10-0935153호(내화 코팅 피복 형성용 조성물)와 대한민국 공개특허공보 제10-2022-0017896호(팽창성 배터리 패드) 및 대한민국 등록특허공보 제10-2425374호(열확산 쉬트를 구비한 배터리 열 폭주 지연용 실리콘 패드와 이를 포함하는 배터리 팩)이 있다.
배터리의 열이 외부로 전달되는 시간을 지연시켜, 배터리의 열 폭주 현상을 저지할 수 있는 배터리용 써멀베리어를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어는, 코어층을 포함하며, 코어층은 경화제 10 내지 60 wt%, 희석제 20 내지 50 wt%, 고온 단열 보강재 10 내지 30 wt%, 팽창제 10 미만 wt%, 증점제 10 미만 wt% 및, 열흡수제, 흡열제, 난연제 및 열 전달 억제 소재 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제 10 미만 wt%로 구성된다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어는, 코어층의 일측면과 타측면 중 적어도 한 면에 위치되는 스킨층을 포함하며, 스킨층은 운모 95 wt%, 동질 이상 결정 실리카 5 wt%로 구성될 수 있다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어는, 코어층의 일측면과 타측면 중 적어도 한 면에 위치되는 스킨층을 포함하며, 스킨층은 운모 90 내지 92 wt%, 레진 8 내지 10 wt%로 구성될 수 있다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 경화제는, 녹말(starch), 글리코젠(glycogen), 셀룰로스(cellulose) 및 키틴(chitin) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 고온 단열 보강재는, 실리카(silica), 글라스버블(glass bubble), 흉드실리카(Triumphal Silica) 및 에어로겔(airgel) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 팽창제는, 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate), 탄산나트륨(sodium carbonate), 소암모늄명반(sodium alum) 및 산성피로인산나트륨(sodium acid pyrophosphate) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 증점제는, 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화나트륨(sodium hydroxide), 제일인산칼슘(monobasic calcium phosphate) 및 젖산칼슘(calcium lactate) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 첨가제는, 수산화알루미늄(aluminum hydroxide), 수산화마그네슘(magnesium hydroxide), 수산화아연(zinc hydroxide), 수산화망간(manganese hydroxide), 수산화철(iron hydroxide), 수산화지르코늄(zirconium hydroxide), 규산나트륨(sodium silicate) 및 수산화규소(silicon hydroxide) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어는, 배터리의 열이 외부로 전달되는 시간을 월등하게 지연시킬 수 있다.
실시예에 따른 배터리용 써멀베리어는, 배터리의 열 폭주 현상을 저지할 수 있다
도 1은 실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 분해도이다.
도 3은 실시예에 따른 배터리용 써멀베리어와 비교예 1 및 비교예 2의 시간에 따른 온도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예에 따른 배터리용 써멀베리어의 분해도이다.
도 3은 실시예에 따른 배터리용 써멀베리어와 비교예 1 및 비교예 2의 시간에 따른 온도를 나타낸 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
아래의 도면을 참조하여, 실시예에 따른 배터리용 써멀베리어(1)(이하, '배터리용 써멀베리어(1)'라 함)를 구체적으로 설명한다.
도 1은 배터리용 써멀베리어(1)의 사시도이며, 도 2는 배터리용 써멀베리어(1)의 분해도이며, 도 3은 배터리용 써멀베리어(1)와 비교예 1 및 비교예 2의 시간에 따른 온도를 나타낸 그래프이다.
배터리용 써멀베리어(1)
도 1 내지 2를 참조하면, 배터리용 써멀베리어(1)는, 코어층(10)을 포함한다.
코어층(10)은, 경화제 10 내지 60 wt%, 희석제 20 내지 50 wt%, 고온 단열 보강재 10 내지 30 wt%, 팽창제 10 미만 wt%, 증점제 10 미만 wt% 및, 열흡수제, 흡열제, 난연제 및 열 전달 억제 소재 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제 10 미만 wt%로 이루어진다.
경화제는, 중합체 탄수화물인 녹말(starch), 글리코젠(glycogen), 셀룰로스(cellulose) 및 키틴(chitin) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 구성될 수 있으며, 코어층(10)의 10 내지 60 wt% 비율로 배합된다.
희석제는, 물로 구성될 수 있으며, 코어층(10)의 20 내지 50 wt% 비율로 배합된다.
경화제와 희석제는 중량비 대략 1 : 1 비율로 배합되는 것이 바람직하며, 희석제가 과다하게 배합되면 충분한 두께의 도막이 형성되지 못하고 경화제들 간의 분리가 일어나 균일하지 못한 코어층(10)이 형성될 수 있다.
고온 단열 보강재는, 실리카(silica), 글라스버블(glass bubble), 흉드실리카(Triumphal Silica) 및 에어로겔(airgel) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 구성될 수 있으며, 코어층(10)의 10 내지 30 wt% 비율로 배합된다.
팽창제는, 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate), 탄산나트륨(sodium carbonate), 소암모늄명반(sodium alum) 및 산성피로인산나트륨(sodium acid pyrophosphate) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 구성될 수 있으며, 코어층(10)의 10 미만 wt% 비율로 배합된다.
증점제는, 코어층(10)이 두껍게 형성될 수 있도록 경화제의 점도를 향상시키 위해 배합되는 것으로서, 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화나트륨(sodium hydroxide), 제일인산칼슘(monobasic calcium phosphate) 및 젖산칼슘(calcium lactate) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 구성될 수 있으며, 코어층(10)의 10 미만 wt% 비율로 배합된다.
첨가제는, 수산화알루미늄(aluminum hydroxide), 수산화마그네슘(magnesium hydroxide), 수산화아연(zinc hydroxide), 수산화망간(manganese hydroxide), 수산화철(iron hydroxide), 수산화지르코늄(zirconium hydroxide), 규산나트륨(sodium silicate) 및 수산화규소(silicon hydroxide) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 구성될 수 있으며, 코어층(10)의 10 미만 wt% 비율로 배합된다.
배터리용 써멀베리어(1)는 스킨층(20)을 포함할 수 있다.
스킨층(20)은 코어층(10)의 일측면과 타측면 중 적어도 한 면에 위치될 수 있으며, (i)운모 95 wt%, 동질 이상 결정 실리카 5 wt%로 구성되거나 (ii)운모 90 내지 92 wt%, 레진 8 내지 10 wt%로 구성될 수 있다.
상세히 설명하면, 배터리용 써멀베리어(1)는 (i)배터리모듈 내 커버에 적용되거나, (ii)배터리 셀과 셀 사이에 적용되거나, (iii)2개의 배터리모듈 사이에 적용되거나, (iv)배터리 팩 어퍼(Upper) 커퍼 내에 적용될 시, 코어층(10)만 단독으로 구비되거나 코어층(10)의 일측면과 타측면 중 적어도 한 면에 스킨층(20)을 포함한 형태로 구비될 수 있다.
도 3을 참조하면, 열원 1000℃, 두께 3t 기준으로, 배터리용 써멀베리어(1)는 150℃까지 도달하는데 걸리는 시간은 대략 6분 30초 내지 7분 30초이며, 배터리용 써멀베리어(1)는 5분 경과 후 배면 온도가 60 내지 100℃로 형성된다. 여기서 배터리용 써멀베리어(1)의 코어층(10)은 경화제 40 wt%, 희석제 40 wt%, 고온 단열 보강재 12 wt%, 팽창제 3 wt%, 증점제 1 wt%, 첨가제 4 wt%로 구성된다. 구체적으로 배터리용 써멀베리어(1)는 열원 1000℃ 인근에서 중합체 탄수화물로 구성된 경화제와 팽창제에 의해 탄화막이 용이하게 형성되고, 수산화알루미늄(aluminum hydroxide), 수산화마그네슘(magnesium hydroxide), 수산화아연(zinc hydroxide), 수산화망간(manganese hydroxide), 수산화철(iron hydroxide), 수산화지르코늄(zirconium hydroxide), 규산나트륨(sodium silicate) 및 수산화규소(silicon hydroxide) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 구성된 첨가제에 의해 수막이 용이하게 형성되어 단열 효과가 향상되어, 배터리의 열 폭주 현상을 저지할 수 있다.
비교예 1
비교예 1은 운모 90 내지 95 wt%, 결정질 실리카(Crystalline Silica) 5 내지 10 wt%로 이루어진 단층 구조이며, 도 3을 참조하면, 열원 1000℃, 두께 3t 기준으로, 150℃까지 도달하는데 걸리는 시간은 대략 2분 10초 내지 2분 30초이며, 비교예 1은 5분 경과 후 배면 온도가 300 내지 350℃로 형성된다.
비교예 2
비교예 2는 코어층과 코어층 양면에 구비되는 스킨층으로 구성된다. 여기서 코어층은 운모 95 wt%, 실리카 5 wt%로 구성되거나 운모 90 내지 92 wt%, 레진 8 내지 10 wt%로 구성되며, 스킨층은 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)과 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 경화제 30 내지 40 wt%, 수산화알루미늄(aluminum hydroxide)으로 구성된 희석제 30 내지 40 wt%, 유리섬유(fiberglass)로 구성된 고온 단열 보강재 5 내지 15 wt%, 인산칼슘(calcium phosphate)으로 구성된 증점제 5 내지 10 wt%, 산화아연(zinc oxide)과 규산나트륨(sodium silicate) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 첨가제 3 내지 7 wt%로 이루어지며, 도 3을 참조하면, 열원 1000℃, 두께 3t 기준으로, 150℃까지 도달하는데 걸리는 시간은 대략 2분 40초 내지 3분 20초이며, 비교예 1은 5분 경과 후 배면 온도가 300 내지 350℃로 형성된다.
배터리용 써멀베리어(1)는 중합체 탄수화물인 녹말(starch), 글리코젠(glycogen), 셀룰로스(cellulose) 및 키틴(chitin) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물을 경화제로 첨가함에 따라 탄화막이 형성되어 단열 효과가 향상되며, 도 3에 나타난 것처럼, 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 배터리용 써멀베리어에 비해 월등한 단열 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있다.
1 : 배터리용 써멀베리어
10 : 코어층
20 : 스킨층
10 : 코어층
20 : 스킨층
Claims (8)
- 코어층을 포함하며,
상기 코어층은,
경화제 10 내지 60 wt%, 희석제 20 내지 50 wt%, 고온 단열 보강재 10 내지 30 wt%, 팽창제 10 미만 wt%, 증점제 10 미만 wt% 및, 열흡수제, 흡열제, 난연제 및 열 전달 억제 소재 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제 10 미만 wt%로 구성되는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 코어층의 일측면과 타측면 중 적어도 한 면에 위치되는 스킨층;을 포함하며,
상기 스킨층은,
운모 95 wt%, 동질 이상 결정 실리카 5 wt%로 구성되는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 코어층의 일측면과 타측면 중 적어도 한 면에 위치되는 스킨층;을 포함하며,
상기 스킨층은,
운모 90 내지 92 wt%, 레진 8 내지 10 wt%로 구성되는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 경화제는 녹말(starch), 글리코젠(glycogen), 셀룰로스(cellulose) 및 키틴(chitin) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 고온 단열 보강재는,
실리카(silica), 글라스버블(glass bubble), 흉드실리카(Triumphal Silica) 및 에어로겔(airgel) 중 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 팽창제는,
탄산수소나트륨(sodium bicarbonate), 탄산나트륨(sodium carbonate), 소암모늄명반(sodium alum) 및 산성피로인산나트륨(sodium acid pyrophosphate) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 증점제는,
수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화나트륨(sodium hydroxide), 제일인산칼슘(monobasic calcium phosphate) 및 젖산칼슘(calcium lactate) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 배터리용 써멀베리어. - 제1항에 있어서,
상기 첨가제는,
수산화알루미늄(aluminum hydroxide), 수산화마그네슘(magnesium hydroxide), 수산화아연(zinc hydroxide), 수산화망간(manganese hydroxide), 수산화철(iron hydroxide), 수산화지르코늄(zirconium hydroxide), 규산나트륨(sodium silicate) 및 수산화규소(silicon hydroxide) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 배터리용 써멀베리어.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220166614A KR20240082706A (ko) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 배터리용 써멀베리어 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220166614A KR20240082706A (ko) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 배터리용 써멀베리어 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240082706A true KR20240082706A (ko) | 2024-06-11 |
Family
ID=91471304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220166614A KR20240082706A (ko) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 배터리용 써멀베리어 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240082706A (ko) |
-
2022
- 2022-12-02 KR KR1020220166614A patent/KR20240082706A/ko unknown
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