WO2015057017A1 - 단열재를 포함하여 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크 - Google Patents

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WO2015057017A1
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cooling
flow path
insulating material
battery
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정승훈
김민정
강달모
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a heat sink, and more particularly, to a heat sink having two or more separate flow paths including a heat insulating material.
  • the secondary batteries having high application characteristics and high electrical density, such as electric products, are not only portable devices but also electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HEVs), and electric power driven by electric driving sources. It is commonly applied to a storage device.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of drastically reducing the use of fossil fuels is generated but also no by-products of energy use are generated.
  • the battery pack applied to the electric vehicle or the like has a structure in which a plurality of cell assemblies including a plurality of unit cells are connected in series to obtain a high output.
  • the unit cell may be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between components, including a positive electrode and a negative electrode current collector, a separator, an active material, an electrolyte, and the like.
  • Korean Patent Publication No. 10-2013-0062056 discloses a cooling method using cooling water.
  • FIG. 1 is a configuration diagram in which the cooling passage 10 according to the prior art is disposed.
  • a cooling passage 10 for cooling a secondary battery is illustrated.
  • the refrigerant flowing in the cooling passage 10 enters the inlet 11 and exits the outlet 12.
  • the secondary battery has a problem in that the side closer to the inlet 11 side is cooled more and the side closer to the outlet 12 side is less cooled. In other words, the farther from the inlet 11 and closer to the outlet 12, the higher the temperature of the cooling water is, which lowers the cooling efficiency.
  • the problem of the prior art as described above causes a temperature deviation of the secondary battery, the temperature deviation of the secondary battery leads to a performance deviation of the secondary battery. As a result, the performance of a system such as a battery pack including a secondary battery is reduced. Therefore, it is necessary to design a cooling passage that can produce a uniform cooling effect.
  • the present invention has been made in view of the above-described prior art, and an object thereof is to provide a heat sink having two or more separate flow paths.
  • the heat sink according to the present invention for achieving the above technical problem is a stack of at least two unit cells including a positive electrode plate, a separator and a negative electrode plate, a plurality of positive electrode tab and negative electrode tab protruding from the positive electrode plate and the negative electrode plate of each unit cell
  • a heat sink having a cooling flow path through which a refrigerant passes in order to cool a secondary battery including a cell assembly electrically connected to each of the cathode lead and the cathode lead by an indirect cooling method.
  • the two or more separated flow paths have a common inlet and a common outlet, and the two or more separated flow paths have branch points inside to allow the cooling water to flow into respective flow paths, and the branch points are arranged horizontally, and the separation An insulating material is interposed between at least one of the two or more flow paths and the heating element.
  • the two or more separated flow paths are configured to be in charge of half of each cooling, and the overlapping portions of the two or more flow paths may be horizontally arranged branching points as described above.
  • the area of the heat sink is bisected into a portion close to the common inlet side and the remaining portion, so that the heat insulating material may be interposed in the passage portion for cooling the remaining portion of the separated two or more passages.
  • the insulation is an inorganic insulation.
  • the insulation is an organic insulation.
  • the heat sink according to the present invention may be a component of the secondary battery indirect cooling apparatus including a heat sink and a cooling fin in contact with one surface of the secondary battery.
  • the secondary battery indirect cooling apparatus may be a component of a battery module including the secondary battery indirect cooling apparatus and two or more secondary batteries.
  • the battery module according to the present invention may be a component of a battery pack including a plurality of battery modules and a battery management system for controlling charging and discharging of the battery module.
  • the battery pack according to the present invention may be a component of a battery driving system including the battery pack and a load supplied with power from the battery pack.
  • the load may be an electric drive means or a portable device.
  • the two or more separated cooling passages according to the present invention have a shorter moving distance than in the prior art. Therefore, compared with the prior art, the rate at which the temperature rises farther from the inlet of the cooling passage is relatively lower. That is, the problem of the prior art, the farther away from the inlet side of the cooling passage can lower the problem of lowering the cooling efficiency.
  • the present invention by interposing a heat insulating material between the internal branch point and the heating element, it is possible to prevent the temperature of the cooling water flowing unnecessarily from rising.
  • FIG. 1 is a configuration diagram in which a cooling passage according to the prior art is disposed.
  • 2 to 5 are cross-sectional views of heat sinks in which two or more separate cooling passages are formed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a heat sink having two or more separate cooling passages with a common entrance.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the branching point inside the flow path.
  • FIG. 8 is a perspective view of a heat sink having a heat insulating material according to the present invention.
  • FIG. 9 illustrates uniform cooling of two cells side by side with the heatsink of FIG. 7 side by side.
  • FIG. 10 is a perspective view of a heat sink in which a heat insulating material is interposed in accordance with the present invention in the heat sink shown in FIG. 4.
  • FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views of the heat sinks 100, 200, 300, and 400 in which two or more separate cooling flow paths are formed.
  • Heat sink according to the present invention uses an indirect cooling method to cool the heat generated in the secondary battery.
  • Indirect cooling method is the surface of the secondary battery and the cooling fins in contact with the heat generated in the secondary battery is transferred to the cooling fins.
  • the cooling fins are connected to a heat sink having a large surface area to dissipate heat, so that the heat is transferred from the cooling fins to the heat sink. Then, the heat sink is cooled again by the cooling water. Therefore, the cooling water is a method of cooling the secondary battery through the cooling fins and the heat sink without directly passing through the secondary battery.
  • 2 and 3 are cooling passages formed inside the heat sink described above, and it is understood that the heat sink has a cross-sectional area.
  • the present invention unlike the prior art, features two or more separate cooling passages.
  • the cooling passages separated by two or more have a shorter moving distance than in the prior art. Therefore, as compared with the prior art, the rate at which the temperature rises as the distance from the inlet of the cooling passage increases is relatively low. That is, the problem of the prior art, that is, the farther away from the inlet side of the cooling passage can lower the problem of lowering the cooling efficiency.
  • the inlets 101 and 111 of the two or more cooling passages are formed at positions facing each other with respect to the center of the heat sink 100, as shown in FIG.
  • the outlets 102 and 112 of the cooling channel may also be formed at positions facing each other based on the center of the heat sink 100.
  • Inlets 201 and 211 of the two or more cooling passages are formed at positions diagonal to the center of the heat sink 200, as shown in FIG.
  • the outlets 202 and 212 of the cooling channel may also be formed at positions facing each other based on the center of the heat sink 200.
  • the heat sinks 100 and 200 described with reference to FIGS. 2 and 3 are configured to divide the heat sink area in half, separate the cooling flow paths into two, and cover each of the flow paths in half.
  • the maximum distance from the inlets 101, 111, 201, 211 of the cooling flow path to the heat generating point can be reduced by half.
  • the flow rate of the cooling water is also divided into half, so the pressure loss can be reduced in the same system.
  • each cooling flow path inlet 301 or 311 of the separated flow path is formed on the same side of the heat sink 300 adjacent to the inlet 311 or 301 of the other cooling flow path, as shown in FIG. 4. .
  • each cooling flow path inlet 401 or 411 of the separated flow path is formed on the same side of the heat sink 400 adjacent to the outlet 412 or 402 of the other cooling flow path, as shown in FIG. .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a heatsink 300 having two or more separate cooling channels with a common entrance.
  • the inlet 501 and the outlet 502 of the flow path are merged into one. That is, the heat sink 500 shown in FIG. 6 is characterized by having a common inlet and a common outlet.
  • the branch points 511 and 521 in the flow path may be horizontally disposed.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the branch points 511 and 521 inside the flow path.
  • the separated two or more flow passages have branching points 511 and 521 therein for cooling water to flow into respective flow passages, and the branching points 511 and 521 may be horizontally disposed.
  • reference numeral 511 is a branching point through which the coolant flows to the right side of the flow path shown in FIG. 6, and reference numeral 521 denotes a branching point through which the coolant flows to the left side of the flow path shown in FIG. 6.
  • the flow path connected to the reference numeral 511 also increases in temperature while passing through the left heating element portion before passing through the cooling target to the far right, that is, the right heating element. Therefore, the heat sink including the flow path shown in FIG. 7 has a disadvantage in that the temperature of the coolant flowing in the flow path connected to the reference numeral 511, that is, the flow path located on the right side that needs to go far and return to the far side compared to the flow path located on the left side, is unnecessarily increased. have.
  • a heat insulating material 511-1 is interposed between at least one or more of the separated two or more flow paths and the heating element.
  • the two or more separate flow paths have a common inlet and a common outlet, and has a branch point inside for the cooling water flow to each flow path, the branch points (511, 521) to be arranged horizontally Can be.
  • FIG. 8 is a perspective view of a heat sink having a heat insulating material according to the present invention.
  • a heat insulating material 511-1 is interposed between the internal branch point 511 and the heating element.
  • reference numeral 511 denotes a branching point at which the coolant flows to the channel located on the right side of the channel shown in FIG. 6. Therefore, the temperature of the cooling water flowing in the flow path connected to the reference numeral 511 can be prevented from being unnecessarily raised between the internal branch point 511 and the heating element via the heat insulating material 511-1.
  • the length of the heat insulator 511-1 may be set to a length corresponding to a portion in which the flow path connected to the reference numeral 511 and the heating element face each other.
  • the heat insulating material 511-1 may be an inorganic heat insulating material such as glass, mineral, or carbonaceous material.
  • the heat insulating material 511-1 may be a polymer organic heat insulating material such as expanded polystyrene, expanded polyurethane, and expanded vinyl chloride.
  • the heat sink 500 comprising the flow path of FIG. 8 can cool them, for example, on the side of two cells M1 and M2 placed side by side, as in FIG. 9, for example when configuring a battery module.
  • the left flow path connected with reference numeral 521 is responsible for cooling the left (also called shear) battery M1 of the two cells M1 and M2, and the right flow path connected with reference numeral 511 is the two cells M1 and M2. ), And may be responsible for cooling the battery M2.
  • the heat insulating material 511-1 does not allow the flow path connected with the reference number 511 to contact the shear battery M1.
  • the heat insulating material 511-1 provides a heat insulating effect between the flow path connected to the reference number 511 and the shear cell M1, so that the initial temperature of the coolant flowing to the flow path connected to the reference number 511 rises by the shear cell M1. prevent.
  • Maintaining the initial temperature of the coolant flowing to the flow path connected to the reference numeral 511 increases the cooling performance of the rear cell M2 and makes the cooling amount of the front cell M1 and the rear cell M2 similar to each other.
  • the temperature deviation can be reduced.
  • the cooling of the batteries arranged side by side is uniform, thereby improving the performance of the battery module including them. It also works.
  • the heat sink is disposed on the side of the two cells side by side to cool them, for example, even if there is only one object to be cooled, that is, a heating element, two or more separate flow paths that are horizontally laid as described above are heat
  • the insulation is separated so that the cooling water between the flow path responsible for cooling the left part near the common inlet and the flow path responsible for cooling the remaining right part can be achieved without interfering with each other.
  • the horizontal arrangement of the multi-layered structure can be applied to a multi-stage flow channel structure other than the two-stage flow path, and the internal flow paths can be applied to all the stages regardless of any shape.
  • each cooling flow path inlet of the separated flow path is formed on the same side of the heat sink adjacent to the inlet of the other cooling flow path, or on the same side of the heat sink adjacent to the outlet of the other cooling flow path. Can be formed.
  • the flow path connected to the reference number 301 of the flow path shown in Figures 4 and 5 and the flow path connected to the reference number 401 of the flow path shown in Figure 5 also has the disadvantage that the temperature of the cooling water unnecessarily increases. .
  • FIG. 10 is a perspective view of a heat sink in which a heat insulating material is interposed in accordance with the present invention in the heat sink shown in FIG. 4.
  • a heat insulating material 301-1 is interposed between the flow path inlet 301 and the heating element.
  • reference numeral 301 denotes an inlet of a flow path through which coolant flows to the flow path located on the right side of the flow paths shown in FIG. 4. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the coolant flowing unnecessarily from flowing in the flow path connected to the reference numeral 301 through the heat insulating material 301-1 between the flow path inlet 301 and the heating element.
  • the length of the heat insulator 301-1 may be set to a length corresponding to a portion in which the flow path connected to the reference numeral 301 and the heating element face each other.
  • heat sinks in which two separate flow paths are formed for convenience of understanding and simplification of the drawings are illustrated as an example.
  • the heat sink according to the present invention may include two or more separate cooling flow paths. Can have
  • the heat sink according to the present invention may be a component of the secondary battery indirect cooling apparatus including a heat sink and a cooling fin in contact with one surface of the secondary battery.
  • the secondary battery indirect cooling apparatus may be a component of a battery module including the secondary battery indirect cooling apparatus and two or more secondary batteries.
  • the battery module according to the present invention may be a component of a battery pack including a plurality of battery modules and a battery management system for controlling charging and discharging of the battery module.
  • the battery pack according to the present invention may be a component of a battery driving system including the battery pack and a load supplied with power from the battery pack.
  • Examples of the battery driving system include an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), an electric bicycle (E-Bike), a power tool, a power storage device, an energy storage system, an uninterruptible power supply, a UPS, A portable computer, a portable telephone, a portable audio device, a portable video device, and the like may be used.
  • An example of the load may include various circuit components supplying power supplied by a battery or a motor that provides rotational power by the power supplied by the battery pack. It may be a power conversion circuit for converting the power required.
  • Heat sink according to the present invention is not limited to the scope of the invention by the secondary battery is cooled.
  • the secondary battery has at least two unit cells including a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate stacked therein, and the positive electrode lead and the negative electrode lead are electrically connected to a plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs protruding from the positive electrode plate and the negative electrode plate of each unit cell, respectively.
  • a secondary battery including a connected cell assembly.
  • the positive electrode plate may be a surface treated with stainless steel, nickel, titanium, calcined carbon or carbon, nickel, titanium, silver, or the like on the surface of aluminum or stainless steel.
  • the positive electrode there is no limitation in using the positive electrode as long as the material has high conductivity without causing chemical change of the secondary battery.
  • a portion of the positive electrode plate is provided with a positive electrode tab, which may have a shape in which the positive electrode plate extends.
  • the conductive material may be bonded to a predetermined portion of the positive electrode plate by welding or the like.
  • the positive electrode material may be applied to a portion of the outer circumferential surface of the positive electrode plate and dried to form a positive electrode tab.
  • the negative electrode plate corresponding to the positive electrode plate a copper material is mainly used.
  • the negative electrode plate may be stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like on the surface of copper or stainless steel, and aluminum-cadmium alloy may be used. have.
  • the negative electrode plate is also provided with a negative electrode tab in a portion, and may be implemented in a form extending from the negative electrode plate, as described above, as well as a method of welding a member of a conductive material to a predetermined portion of the negative electrode plate. It is also possible to form the negative electrode material by a method of applying and drying the negative electrode material to a part of the outer peripheral surface of the negative electrode plate.
  • the positive electrode lead is electrically connected to the positive electrode tab provided in the positive electrode plate
  • the negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode tab provided in the negative electrode plate.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead are bonded to the plurality of positive electrode tabs and the plurality of negative electrode tabs, respectively.
  • the cathode active material is a lithium-based active material, and representative examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 or Li 1 + z Ni 1-xy Co x M y O 2 (0 ⁇
  • a metal oxide such as x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1, 0 ⁇ Z ⁇ 1, and M is a metal such as Al, Sr, Mg, La, or Mn
  • LiCoO 2 LiNiO 2
  • LiMnO 2 LiMn 2 O 4
  • LiFePO 4 Li 1 + z Ni 1-xy Co x M y O 2
  • the negative electrode active material is a carbon-based active material, and as the negative electrode active material, carbon materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, and the like may be used. Since the type and chemical composition of the positive electrode active material and the negative electrode active material may vary depending on the type of the secondary battery, it should be understood that the specific examples listed above are just one example.
  • the separator is not particularly limited as long as it has a porous material.
  • the separator is a porous polymer membrane, such as a porous polyolefin membrane, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl Pyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cya Noethyl sucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile styrenebutadiene copolymer, polyimide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyace
  • the inorganic particles are preferably inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more, and more preferably inorganic particles having a dielectric constant of 10 or more and low density. This is because lithium ions traveling in the battery can be easily transferred.
  • Non-limiting examples of inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more include Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3 , hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO, Y 2 O 3 or a mixture thereof.
  • the cell assembly may have a structure in which a plurality of unit cells are simply stacked with an insulating film interposed between the unit cell and the unit cell.
  • the cell assembly has a stack folding structure in which unit cells are arranged between upper and / or lower portions of an insulating layer at appropriate intervals, and then the insulating layer is folded together with the unit cells in one direction to insert the unit cells between the folded insulating layers.
  • the cell assembly may have a jelly roll structure in which a unit cell having a strip-shaped structure is mounted on an insulating film and the unit cell is continuously rolled together with the insulating film in one direction.
  • the insulating layer may be made of a material that can be employed as the separator. In some cases, the insulating film may be formed of the same material film and / or the same structure as the separator.

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Abstract

본 발명은 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크를 개시한다. 본 발명에 따른 히트싱크는 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며, 각 단위 셀의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극탭 및 음극탭에 각 각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 셀 어셈블리를 포함하는 이차전지를 간접 냉각 방식에 의해 냉각시키기 위해 냉매가 통과하는 냉각 유로를 가진 히트싱크로서, 상기 냉각 유로는 2이상 분리된 유로를 가지며, 상기 분리된 2이상의 유로 중 적어도 어느 하나 이상의 유로와 발열체 사이에 단열재가 개재된다. 본 발명에 따르면, 균일한 냉각 효과를 제공할 수 있는 히트싱크의 제공이 가능하다.

Description

단열재를 포함하여 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크
본 발명은 히트싱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단열재를 포함하여 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 10월 18일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2013-0124884호와 2014년 10월 16일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2014-0140060호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
멀티 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 이차전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 이차전지에서 발생한 열을 방출하는 다양한 방법 중 하나의 방법으로서, 대한민국 특허공개공보 10-2013-0062056에는 냉각수에 의한 냉각 방법을 개시하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 냉각 유로(10)가 배치된 구성도이다.
도 1을 참고하면, 이차전지를 냉각시키기 위한 냉각 유로(10)가 도시되어 있다. 상기 냉각 유로(10)에 흐르는 냉매는 입구(11)로 들어가서 출구(12)로 나가게 된다. 상기와 같은 구조의 냉각 유로(10)에서는 이차전지는 입구(11)측에 가까운 쪽이 더 많이 냉각되고, 출구(12)측에 가까운 쪽이 덜 냉각되는 문제점이 있다. 즉, 입구(11)에서 멀고 출구(12)에 가까울 수록 냉각수의 온도가 상승하여 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점은 이차전지의 온도편차를 유발하고, 이차전지의 온도편차는 이차전지의 성능 편차로 이어진다. 결국 이차전지를 포함한 배터리 팩 등 시스템의 성능 저하로 연결된다. 따라서, 균일한 냉각 효과를 낼 수 있는 냉각 유로의 설계가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트싱크는 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며, 각 단위 셀의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극탭 및 음극탭에 각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 셀 어셈블리를 포함하는 이차전지를 간접 냉각 방식에 의해 냉각시키기 위해 냉매가 통과하는 냉각 유로를 가진 히트싱크로서, 상기 냉각 유로는 2이상 분리된 유로를 가지며, 상기 분리된 2이상의 유로는 공통 입구 및 공통 출구를 가지며, 상기 분리된 2이상의 유로는, 각각의 유로로 냉각수가 흐르기 위한 내부에서 분기점을 가지고 있으며, 상기 분기점은 수평으로 배치되며, 상기 분리된 2이상의 유로 중 적어도 어느 하나 이상의 유로와 발열체 사이에 단열재가 개재된다.
본 발명에 있어서, 히트싱크의 면적을 양분하여 상기 분리된 2이상의 유로는 각각 절반씩의 냉각을 담당하도록 구성하고, 상기 2이상의 유로가 겹치는 부분은 상기와 같이 분기점을 수평으로 배치하는 것일 수 있다. 상기 히트싱크의 면적은 상기 공통 입구쪽에 가까운 부분과 나머지 부분으로 양분하여, 상기 단열재는 상기 분리된 2이상의 유로 중 상기 나머지 부분을 냉각하는 유로 부분에 개재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열재는 무기질 단열재이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 단열재는 유기질 단열재이다.
본 발명에 따른 히트싱크는 히트싱크 및 이차전지의 일면과 접하는 냉각핀을 포함하는 이차전지 간접냉각 장치의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 간접냉각 장치는 상기 이차전지 간접냉각 장치 및 2이상의 이차전지를 포함하는 배터리 모듈의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 복수의 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 팩과 배터리 팩으로부터 전력을 공급받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 이때, 상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기일 수 있다.
본 발명에 따른 2 이상 분리된 냉각 유로는 종래 기술에 비해 이동 거리가 짧다. 따라서, 종래 기술에 비해 냉각 유로의 입구에서 멀어질수록 온도가 상승하는 비율이 상대적으로 낮다. 즉, 종래 기술의 문제점이 가지고 있었던, 냉각 유로의 입구 측에서 멀어질수록 냉각 효율이 떨어지는 문제점을 낮출 수 있다.
본 발명에 따라 내부 분기점과 발열체 사이에 단열재를 개재하면 유로에 흐르는 냉각수가 불필요하게 온도가 상승하게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 균일한 냉각 효과를 제공할 수 있는 히트싱크의 제공이 가능하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 냉각 유로가 배치된 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 2이상 분리된 냉각 유로가 형성된 히트싱크의 단면도이다.
도 6은 공통 출입구가 형성된 분리된 2이상의 냉각 유로를 가진 히트싱크의 단면도이다.
도 7은 유로 내부의 분기점을 도시한 투시도이다.
도 8은 본 발명에 따라 단열재가 개재된 히트싱크의 투시도이다.
도 9는 도 7의 히트싱크가 나란히 놓인 두 전지들을 측면에서 균일 냉각하는 것을 도시한 것이다.
도 10은 도 4에 도시된 히트싱크에 본 발명에 따라 단열재가 개재된 히트싱크의 투시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 내지 도 5은 2이상 분리된 냉각 유로가 형성된 히트싱크(100, 200, 300, 400)의 단면도이다.
본 발명에 따른 히트싱크(Heat Sink)는 이차전지에서 발생하는 열을 냉각시키기 위해 간접 냉각 방식을 사용된다. 간접 냉각 방식이란, 이차전지의 표면과 냉각핀이 접하여 이차전지에서 발생하는 열이 냉각핀에 전달이 된다. 상기 냉각핀은 열을 발산시키기 위해 표면적이 넓은 히트싱크와 연결되어 있어, 상기 열은 냉각핀에서 상기 히트싱크로 전달된다. 그리고, 상기 히트싱크는 냉각수에 의해 다시 냉각된다. 따라서, 냉각수가 직접 이차전지를 거치지 않고, 냉각핀 및 히트싱크를 통해 이차전지를 냉각시키는 방식이다. 도 2 및 도 3은 상술한 히트싱크 내부에 형성된 냉각 유로로서, 히트싱크의 단면적으로 이해하면 된다.
본 발명은 종래 기술과 달리, 분리된 2이상의 냉각 유로를 특징으로 한다. 2이상 분리된 냉각 유로는 종래 기술에 비해 이동 거리가 짧다. 따라서, 종래 기술에 비해 냉각 유로의 입구에서 멀어질 수록 온도가 상승하는 비율이 상대적으로 낮다. 즉, 종래 기술의 문제점이 가지고 있었던 즉, 냉각 유로의 입구 측에서 멀어질 수록 냉각 효율이 떨어지는 문제점을 낮출 수 있다.
상기 2이상의 냉각 유로의 입구(101, 111)는, 도 2에 도시된 것과 같이, 히트싱크(100)의 중심을 기준으로 마주보는 위치에 형성된다. 이때, 냉각 유로의 출구(102, 112) 역시 히트싱크(100)의 중심을 기준으로 마주보는 위치에 형성될 수 있다.
상기 2이상의 냉각 유로의 입구(201, 211)는, 도 3에 도시된 것과 같이, 히트싱크(200)의 중심을 기준으로 대각하는 위치에 형성된다. 이때, 냉각 유로의 출구(202, 212) 역시 히트싱크(200)의 중심을 기준으로 마주보는 위치에 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 히트싱크(100, 200)는 히트싱크 면적을 절반으로 나누고 냉각 유로를 둘로 분리하여 각 유로가 그 절반씩 커버하는 구성이다. 종래 히트싱크의 유로 길이를 절반으로 줄임에 따라 냉각 유로의 입구(101, 111, 201, 211)로부터 발열 지점까지의 최대 거리를 절반으로 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 유입되는 냉각수 유량 역시 절반으로 나누어 유입할 수 있으므로 동일 시스템 내에서 압력손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 분리된 유로의 각 냉각 유로 입구(301 또는 311)는, 도 4에 도시된 것과 같이, 다른 냉각 유로의 입구(311 또는 301)와 인접하여 히트싱트(300)의 동일한 측에 형성된다.
또한, 상기 분리된 유로의 각 냉각 유로 입구(401 또는 411)는, 도 5에 도시된 것과 같이, 다른 냉각 유로의 출구(412 또는 402)와 인접하여 히트싱트(400)의 동일한 측에 형성된다.
도 6은 공통 출입구가 형성된 분리된 2이상의 냉각 유로를 가진 히트싱크(300)의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 도 2 내지 도 5에 도시된 실시예와 달리 유로의 입구(501) 및 출구(502)가 하나로 합쳐진 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 히트싱크(500)는 공통 입구 및 공통 출구를 가진 것을 특징으로 한다.
상술한 도 2 내지 도 5에 도시된 실시예에서는 냉각수를 공급하는 장치와 체결점이 최소 4개 이상이다. 따라서, 도 6에 도시된 실시예와 같이 유로의 입구(501) 및 출구(502)를 공통으로 형성하면 냉각수를 공급하는 장치와 체결점이 줄어든다. 따라서, 작업자의 조립을 용이하게 하면, 냉각수의 누출될 수 있는 부분도 줄어들게 된다. 한편, 도 6에 도시된 냉각 유로 역시 다양하게 형성될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 유로 내부의 분기점(511, 521)은 수평으로 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예처럼 공통 입구 및 공통 출구를 가진 유로라 하여도 유로의 내부에는 분리된 2이상의 유로에 냉각수가 흐르는 분기점이 필요하다.
도 7은 유로 내부의 분기점(511, 521)을 도시한 투시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 분리된 2이상의 유로는 각각의 유로로 냉각수가 흐르기 위한 내부에서 분기점(511, 521)을 가지고 있으며, 상기 분기점(511, 521)은 수평으로 배치될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 히트싱크는 일부 냉각수의 불필요한 온도 상승이란 문제점이 있다. 이해의 편의상 분기점 중 참조번호 511은 도 6에 도시된 유로 중 오른쪽에 위치한 유로로 가는 냉각수가 흐르는 분기점이며, 참조번호 521은 도 6에 도시된 유로 중 왼쪽에 위치한 유로로 가는 냉각수가 흐르는 분기점이라고 가정하겠다. 이와 같이 내부 구조를 수평으로 하여 입구(501) 및 출구(502)를 공통으로 형성하면 참조번호 521에 연결된 유로의 냉각수가 데워지는 경우 그 열이 참조번호 511에 연결된 유로에 흐르는 냉각수에도 전달될 수 있고, 참조번호 511에 연결된 유로 또한 멀리 오른쪽까지의 냉각 대상, 즉 오른쪽 발열체를 통과하기 이전에 왼쪽 발열체 부분을 통과하면서 온도가 상승하게 된다. 따라서, 도 7에 도시된 유로를 포함하는 히트싱크는 참조번호 511과 연결된 유로, 즉 왼쪽에 위치한 유로에 비하여 멀리까지 가서 돌아와야 하는 오른쪽에 위치한 유로에 흐르는 냉각수가 불필요하게 온도가 상승하게 되는 단점이 있다.
본 발명에 따른 히트싱크는 상기 분리된 2이상의 유로 중 적어도 어느 하나 이상의 유로와 발열체 사이에 단열재(511-1)가 개재된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리된 2이상의 유로는 공통 입구 및 공통 출구를 가지며, 각각의 유로로 냉각수가 흐르기 위한 내부에서 분기점을 가지고 있으며, 상기 분기점(511, 521)은 수평으로 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따라 단열재가 개재된 히트싱크의 투시도이다.
도 8을 참조하면, 내부 분기점(511)과 발열체 사이에 단열재(511-1)이 개재된 것을 확인할 수 있다. 상술하였듯이, 참조번호 511은 도 6에 도시된 유로 중 오른쪽에 위치한 유로로 가는 냉각수가 흐르는 분기점이다. 따라서, 내부 분기점(511)과 발열체 사이에 단열재(511-1)를 개재하여 참조번호 511과 연결된 유로에 흐르는 냉각수가 불필요하게 온도가 상승하게 되는 것을 방지하기 할 수 있다. 상기 단열재(511-1)의 길이는 상기 참조번호 511과 연결된 유로와 발열체가 대향하는 부분에 맞게 길이의 설정이 가능하다.
상기 단열재(511-1)는 유리, 광물, 탄소질과 같은 무기질 단열재가 될 수 있다. 또한, 상기 단열재(511-1)는 발포폴리스티렌, 발포폴리우레탄, 발포염화비닐 등 고분자 유기질 단열재가 될 수도 있다.
도 8의 유로를 포함하는 히트싱크(500)는 예컨대 도 9에서와 같이 나란히 놓인 두 전지들(M1, M2)의 측면쪽에서 이들을 냉각시킬 수 있는데, 예를 들어 전지모듈을 구성하는 경우에 그러하다. 참조번호 521과 연결된 왼쪽 유로는 두 전지들(M1, M2) 중 좌측(전단이라고도 할 수 있음) 전지(M1)의 냉각을 담당하고, 참조번호 511과 연결된 오른쪽 유로는 두 전지들(M1, M2) 중 우측(후단이라고도 할 수 있음) 전지(M2)의 냉각을 담당하도록 할 수 있다.
단열재(511-1)는 참조번호 511과 연결된 유로가 전단 전지(M1)와 접촉하지 않도록 한다. 단열재(511-1)는 참조번호 511과 연결된 유로와 전단 전지(M1) 사이의 단열효과를 제공하여, 참조번호 511과 연결된 유로로 흐르는 냉각수의 초기온도가 전단 전지(M1)에 의해 상승하는 것을 방지한다.
참조번호 511과 연결된 유로로 흐르는 냉각수의 초기온도를 유지하는 것은 후단 전지(M2)의 냉각성능을 높이고 전단 전지(M1)와 후단 전지(M2)의 냉각량을 유사하게 하여 전지들(M1, M2)간 온도편차를 줄일 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 두 전지들(M1, M2)을 냉각하러 유입되는 냉각수 각각의 불필요한 가열을 방지하게 되므로 나란히 배치된 전지들의 냉각이 균일하게 이루어져 이들을 포함하는 전지모듈의 성능을 우수하게 하는 효과도 있다.
한편, 위 실시예에서는 나란히 놓인 두 전지들의 측면쪽에서 히트싱크가 배치되어 이들을 냉각시키는 것을 예로 들고 있는데, 냉각되는 대상, 즉 발열체가 하나인 경우라도 상기와 같이 수평으로 놓인 2 이상의 분리된 유로는 히트싱크의 면적을 양분하여, 공통 입구쪽에 가까운 좌측 부분의 냉각을 담당하는 유로와 나머지 우측 부분의 냉각을 담당하는 유로간의 냉각수가 서로 간섭되는 일이 없이 균일 냉각을 달성할 수 있도록, 단열재가 상기 분리된 2이상의 유로 중 상기 나머지 부분을 냉각하는 유로 부분에 개재되는 예라면 다양한 실시예가 얼마든지 가능하다. 또한, 이와 같은 다층구조의 수평 배치는 2단 유로 이외의 다단 유로 구조에도 적용할 수 있으며, 각 단에서 내부 유로는 어떠한 형상이든 상관없이 모두 적용 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 분리된 유로의 각 냉각 유로 입구는 다른 냉각 유로의 입구와 인접하여 히트싱트의 동일한 측에 형성되거나, 다른 냉각 유로의 출구와 인접하여 히트싱트의 동일한 측에 형성될 수 있다.
상기 실시예의 경우에도 마찬가지로, 도 4 및 도 5에 도시된 유로 중 참조번호 301과 연결된 유로 및 도 5에 도시된 유로 중 참조번호 401과 연결된 유로 역시 냉각수가 불필요하게 온도가 상승하게 되는 단점이 있다.
도 10은 도 4에 도시된 히트싱크에 본 발명에 따라 단열재가 개재된 히트싱크의 투시도이다.
도 10을 참조하면, 유로 입구(301)와 발열체 사이에 단열재(301-1)이 개재된 것을 확인할 수 있다. 도시하였듯이, 참조번호 301은 도 4에 도시된 유로 중 오른쪽에 위치한 유로로 가는 냉각수가 흐르는 유로의 입구이다. 따라서, 유로 입구(301)과 발열체 사이에 단열재(301-1)를 개재하여 참조번호 301과 연결된 유로에 흐르는 냉각수가 불필요하게 온도가 상승하게 되는 것을 방지하기 할 수 있다. 상기 단열재(301-1)의 길이는 상기 참조번호 301과 연결된 유로와 발열체가 대향하는 부분에 맞게 길이의 설정이 가능하다.
도 5에 도시된 히트싱크에 단열재가 개재된 실시예를 따로 도시하지 않았지만, 도 10에 도시된 실시예와 대응되도록 단열재가 개재되는 것은 자명하다.
한편, 도 4 내지 도 6에서는, 이해의 편의 및 도면의 간소화를 위해 2개의 분리된 유로가 형성된 히트싱크를 예시로 제시하였지만, 상술하였듯이, 본 발명에 따른 히트싱크는 2이상의 분리된 냉각 유로를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 히트싱크는 히트싱크 및 이차전지의 일면과 접하는 냉각핀을 포함하는 이차전지 간접냉각 장치의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 간접냉각 장치는 상기 이차전지 간접냉각 장치 및 2이상의 이차전지를 포함하는 배터리 모듈의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 복수의 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 팩과 배터리 팩으로부터 전력을 공급받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다.
상기 배터리 구동 시스템의 일예로는 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일예로는 배터리 팩이 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리 팩이 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.
본 발명에 따른 히트싱크는 냉각되는 이차전지에 의해 그 발명의 범위가 제한되지 않는다. 상기 이차전지는 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며, 각 단위 셀의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 셀 어셈블리를 포함하는 이차전지이다.
상기 양극판의 재질은 알루미늄이 주로 이용된다. 대안적으로, 상기 양극판은 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다. 나아가, 이차 전지의 화학적 변화를 야기시키지 않고 높은 도전성을 갖는 재질이라면 양극판으로 사용하는데 제한이 없다.
상기 양극판의 일부 영역에는 양극 탭이 구비되는데 양극 탭은 상기 양극판이 연장되는 형태로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 양극판의 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접 등을 통하여 접합하는 형태로 구성하는 것도 가능하다. 또한 양극 재료를 상기 양극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하여 양극 탭을 형성하여도 무방하다.
상기 양극판에 대응되는 음극판은 주로 구리 재질이 이용된다. 대안적으로, 음극판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있고, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 음극판 또한 일부 영역에 음극 탭이 구비되며, 앞서 설명된 양극 탭과 같이 상기 음극판에서 연장되는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 음극판 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접하는 등의 방법으로 접합할 수도 있으며, 음극 재료를 상기 음극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등으로 형성하는 것도 가능하다.
상기 양극 리드는 상기 양극판에 구비된 양극 탭에, 음극 리드는 상기 음극판에 구비된 음극 탭에 전기적으로 접속된다. 바람직하게, 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드는 각각 복수의 양극 탭 및 복수의 음극 탭과 접합된다.
상기 양극판과 상기 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있다. 일 예로, 상기 양극 활물질은 리튬 계열의 활물질이고, 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4 또는 Li1+zNi1-x-yCoxMyO2(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤Z≤1, M은 Al, Sr, Mg, La, Mn 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질은 탄소 계열의 활물질이고, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질과 음극 활물질의 종류와 화학적 조성은 이차 전지의 종류에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로 상기에서 열거한 구체적인 예는 하나의 예시에 불과하다는 것을 이해하여야 한다.
상기 분리막은 다공성 재질을 가진 것이라면 특별히 제한이 없다. 상기 분리막은 다공성이 있는 고분자막, 예컨대 다공성 폴리올레핀막, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드로, 폴리에틸렌나프탈렌, 부직포막, 다공성 웹(web) 구조를 가진 막 또는 이들의 혼합체 등으로 이루어질 수 있다. 상기 분리막의 단면 또는 양면에는 무기 입자가 결착되어 있을 수 있다.
상기 무기 입자는 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자가 바람직하며, 10 이상의 유전율 상수를 가지며 밀도가 낮은 무기물 입자가 더욱 바람직하다. 이는 전지내에서 이동하는 리튬 이온을 용이하게 전달할 수 있기때문이다. 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자의 비제한적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3 또는 이들의 혼합체 등이 있다.
상기 셀 어셈블리는 단위 셀과 단위 셀 사이에 절연막을 개재시키면서 복수의 단위 셀을 단순 적층한 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 셀 어셈블리는 절연막의 상부 및/또는 하부에 단위 셀을 적절한 간격으로 배열한 후 절연막을 단위 셀과 함께 한쪽 방향으로 폴딩하여 폴딩된 절연막 사이 사이에 단위 셀이 삽입되어 있는 스택 폴딩 구조를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 셀 어셈블리는 띠 형태로 연장된 구조를 가진 단위 셀을 절연막 상에 마운트하고 단위 셀을 절연막과 함께 한쪽 방향으로 연속적으로 말아서 형성한 젤리 롤 구조를 가질 수 있다. 상기 절연막은 상기 분리막으로 채용 가능한 물질로 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 상기 절연막은 상기 분리막과 동일한 물질막 및/또는 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (13)

  1. 양극판, 분리막 및 음극판을 포함하는 단위 셀이 적어도 2개 이상 적층되어 있으며, 각 단위 셀의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극탭 및 음극탭에 각 각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 셀 어셈블리를 포함하는 이차전지를 간접 냉각 방식에 의해 냉각시키기 위해 냉매가 통과하는 냉각 유로를 가진 히트싱크에 있어서,
    상기 냉각 유로는 2이상 분리된 유로를 가지며,상기 분리된 2이상의 유로 중 적어도 어느 하나 이상의 유로와 발열체 사이에 단열재가 개재된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 유로의 각 냉각 유로 입구는, 다른 냉각 유로의 입구와 인접하여 히트싱트의 동일한 측에 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 유로의 각 냉각 유로 입구는, 다른 냉각 유로의 출구와 인접하여 히트싱트의 동일한 측에 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 2이상의 유로는 공통 입구 및 공통 출구를 가지며,
    상기 분리된 2이상의 유로는, 각각의 유로로 냉각수가 흐르기 위한 내부에서 분기점을 가지고 있으며, 상기 분기점은 수평으로 배치된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  5. 제4항에 있어서, 히트싱크의 면적을 양분하여 상기 분리된 2이상의 유로는 각각 절반씩의 냉각을 담당하도록 구성하고, 상기 2이상의 유로가 겹치는 부분은 상기와 같이 분기점을 수평으로 배치하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  6. 제5항에 있어서, 상기 히트싱크의 면적은 상기 공통 입구쪽에 가까운 부분과 나머지 부분으로 양분하여, 상기 단열재는 상기 분리된 2이상의 유로 중 상기 나머지 부분을 냉각하는 유로 부분에 개재된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단열재는 무기질 단열재인 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단열재는 유기질 단열재인 것을 특징으로 하는 히트싱크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 히트싱크; 및
    상기 이차전지의 일면과 접하는 냉각핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 간접냉각 장치.
  10. 제9항에 따른 이차전지 간접냉각 장치; 및
    2이상의 이차전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 따른 복수의 배터리 모듈; 및
    상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 배터리 팩; 및
    상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기임을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
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