WO2016159549A2 - 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2016159549A2
WO2016159549A2 PCT/KR2016/002813 KR2016002813W WO2016159549A2 WO 2016159549 A2 WO2016159549 A2 WO 2016159549A2 KR 2016002813 W KR2016002813 W KR 2016002813W WO 2016159549 A2 WO2016159549 A2 WO 2016159549A2
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secondary battery
cooling
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이종영
성준엽
이강우
강달모
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery including one or more secondary cells, and more particularly, to a battery module and battery pack including the same, a battery having a simple structure, low volume and weight, and efficient cooling performance. will be.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material that seals the electrode assembly together with the electrolyte solution, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices but also in medium and large devices such as automobiles and power storage devices. When used in such medium and large devices, a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • the pouch-type secondary battery is widely used in such a medium-large device because of its advantages such as easy lamination and light weight.
  • the performance of the secondary battery may be reduced, and in severe cases, there is also a risk of explosion or fire.
  • heat from a plurality of secondary batteries may be added in a narrow space, thereby increasing the temperature of the battery module more quickly and severely.
  • battery modules included in vehicle battery packs are frequently exposed to direct sunlight and may be placed in high temperature conditions such as summer or desert areas.
  • an object of the present invention is to provide a battery module and a battery pack and a vehicle including the same, which are structurally robust and advantageous in miniaturization, while ensuring efficient cooling performance.
  • Battery module for achieving the above object, a plurality of pouch-type secondary battery arranged in the left and right direction in the form of up and down direction; A plurality of cartridges accommodating the pouch type secondary battery in an inner space and stacked in a horizontal direction; And a cooling plate composed of a thermally conductive material, disposed below the cartridge to seat the cartridge, wherein at least a portion of the upper surface is adhesively fixed to the cartridge by an adhesive.
  • the cooling plate may have a convex portion formed in an upper direction on an upper surface thereof
  • the cartridge may have a concave portion formed in an upper direction in a form corresponding to the convex portion at a lower portion thereof.
  • cooling plate, the lower portion of the convex portion may be formed concave.
  • the convex portion of the cooling plate, the inclined surface may be formed so that at least a portion thereof becomes narrower toward the upper direction.
  • it may further include a cooling fin made of a plate-shaped thermally conductive material, disposed in contact with the surface of at least one secondary battery in a vertically oriented shape, and having a lower end contacting the cooling plate.
  • cooling fins may be disposed at at least one position between the outermost side of the secondary battery and the secondary battery.
  • both surfaces of the lower end of the cooling fin may contact the cartridge and the cooling plate, respectively.
  • the adhesive may be interposed between the lower end of two adjacent cooling fins between the lower part of the cartridge and the upper part of the cooling plate.
  • cooling fins at least a portion of the lower end may be formed to be inclined in one direction.
  • cooling plate, the left end and the right end may be configured in a form bent in the upper direction.
  • the lower portion may be seated on the upper portion of the lower unit frame of the cartridge.
  • the cartridge, at least the lower unit frame may comprise a thermally conductive polymer, or may be composed of a thermally conductive material comprising a thermally conductive filler and a polymer.
  • the pouch type secondary battery may be adhesively fixed by the cartridge and the adhesive.
  • the adhesive may be a thermally conductive adhesive.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes a battery module according to the present invention.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery module according to the present invention.
  • cooling performance of a battery module including a plurality of pouch type secondary batteries may be improved.
  • the adhesive is interposed between the cartridge and the cooling plate, it is possible to remove or minimize the air layer.
  • the thermal conductivity between the cartridge and the cooling plate is improved, so that the cooling performance of the battery module can be improved.
  • the cooling fins may be configured to be in contact with the surface of the secondary battery, the lower portion of the cooling fins in contact with the cooling plate, the adhesive is interposed in the contact portion, the air layer is removed Heat dissipation performance through the cooling fins can be improved.
  • the cooling performance can be secured to a certain level or more regardless of the roughness of the mutual contact surface of the cartridge, the cooling fin or the cooling plate.
  • the structure of the battery module is simple, the weight can be reduced. Therefore, according to this aspect of the present invention, the manufacture and repair of the battery module can be facilitated, and the cost can be reduced.
  • the present invention by reducing the volume of the battery module, it is advantageous to miniaturization, it is possible to increase the capacity and output of the battery module even in the same size.
  • the secondary battery may be directly adhesive fixed to the cartridge. Therefore, according to this embodiment of the present invention, the heat transfer distance between the cartridge and the secondary battery is short, and there is no air layer between the secondary battery and the cartridge, or the air gap can be reduced, thereby improving cooling performance and preventing the flow of the secondary battery inside the cartridge. .
  • the cartridge may be made of a thermally conductive material such as thermally conductive plastic or thermally conductive rubber.
  • a thermally conductive material such as thermally conductive plastic or thermally conductive rubber.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing some components separately in the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a perspective view showing some components separately in the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in a state in which each component is coupled to the configuration of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion A3 of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view schematically illustrating a form in which a cartridge and a cooling plate are coupled to each other in the configuration of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a bonding configuration of a rechargeable battery and a cartridge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a bonding configuration of a rechargeable battery and a cartridge according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view showing some components separately from the configuration of FIG. 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in a state in which each component is coupled to the configuration of FIG. 1.
  • a battery module according to the present invention may include a secondary battery 100, a cartridge 200, and a cooling plate 300.
  • the secondary battery 100 may be provided in plural in one battery module.
  • each of the plurality of secondary batteries 100 may be configured as a pouch type secondary battery.
  • the pouch type secondary battery 100 may include an electrode assembly, an electrolyte, and a pouch packaging material.
  • the electrode assembly may be configured such that at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with the separator interposed therebetween. More specifically, the electrode assembly may be classified into a winding type in which one positive electrode plate and one negative electrode plate are wound together with a separator, and a stack type in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are alternately stacked with a separator interposed therebetween. .
  • the pouch packaging material may be configured to include an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer.
  • the pouch sheath may be formed of a metal thin film such as an aluminum thin film to protect internal components such as the electrode assembly and the electrolyte, and to improve the electrochemical properties and the heat dissipation of the electrode assembly and the electrolyte. have.
  • such an aluminum thin film may be interposed between insulating layers formed of an insulating material in order to secure electrical insulation between components inside the secondary battery 100, such as an electrode assembly and an electrolyte, or other components outside the secondary battery 100. May be interposed.
  • the pouch sheath may be composed of two pouches, and at least one of the pouch sheaths may have a concave inner space.
  • the electrode assembly may be accommodated in the inner space of the pouch.
  • the outer circumferential surfaces of the two pouches are provided with sealing parts such that the sealing parts are fused to each other so that the inner space in which the electrode assembly is accommodated can be sealed.
  • each electrode plate of the electrode assembly may include an electrode tab, and one or more electrode tabs may be connected to the electrode lead 101.
  • the electrode lead 101 is interposed between the sealing portions of the two pouches and exposed to the outside of the pouch packaging material, thereby functioning as an electrode terminal of the secondary battery 100.
  • the pouch-type secondary battery 100 may be arranged in a horizontal direction, respectively, in a form standing up and down.
  • the side where the electrode lead 101 is viewed as a whole is referred to as the front side of the battery module, and when the battery module is viewed from the front side of the battery module, the pouch type secondary battery 100 may be used.
  • the plurality may be arranged in a left and right direction in a form perpendicular to the ground so that the wide side to the left and right.
  • the pouch-type secondary battery 100 is configured in such a way that the two wide surfaces face each left and right, and the sealing part is positioned on the upper, lower, front and rear sides. Can be.
  • the pouch type secondary battery 100 of the upright shape may be arranged in parallel to the left and right in a wide surface, that is, the outer surface of the storage space of the electrode assembly faces each other.
  • the front, rear, left, right, up, and down directions are referred to as the front side as described above, in which the electrode lead 101 protrudes and is seen in the drawing, unless otherwise specified.
  • the battery module is viewed from the front side, it is to be classified as a reference. That is, based on the view of the battery module in the direction indicated by the arrow A2 in the configuration of FIG. 1, the directions of front, rear, left, right, up, and down are distinguished.
  • the cartridge 200 accommodates the pouch type secondary battery 100 in an internal space, and protects the outside of the pouch type secondary battery 100, in particular, the outside of the edge portion where the sealing portion is located, and the pouch type secondary battery 100. ), While guiding the mutual arrangement, can prevent flow of the stacked assemblies.
  • the cartridge 200 may be configured to be stacked on each other.
  • the cartridges 200 may be stacked in the same direction as the stacking direction of the secondary battery 100, that is, in the left and right directions.
  • the cartridge 200 may have a concave-convex structure in a form corresponding to a surface stacked on each other, that is, a left side or a right side.
  • the concave-convex structure formed on the cartridge 200 due to the concave-convex structure formed on the cartridge 200, the fastening property and fixing force between the cartridge 200 can be improved, the concave-convex structure serves as a guide can be more easily assembled.
  • the cartridge 200 may be formed in a rectangular ring shape.
  • the cartridge 200 may be composed of four unit frames, both ends of which are interconnected.
  • the cartridge 200 since the pouch type secondary battery 100 is configured in a substantially rectangular shape, the cartridge 200 may be formed in a rectangular ring shape so as to surround the outer circumferential portion of the pouch type secondary battery 100 from the outside.
  • the cartridge 200 may be provided in a form in which each unit frame is separately manufactured and then assembled together, or may be molded into an integrated form from the beginning.
  • the cartridge 200 may be formed in a form in which the center part is empty, and the pouch type secondary battery 100 may be accommodated in the empty inner space of the center. That is, the pouch type secondary battery 100 may be located in an internal space defined by the unit frame of the cartridge 200, and when the cartridges 200 are stacked, they may be located in an internal space formed by such a stack, and may be located outside of the cartridge 200. At least a portion of may be covered.
  • the battery module according to the present invention may include a plurality of cartridges 200, and the number thereof may be variously configured.
  • the cartridge 200 may be coupled to an adjacent cartridge 200, and may accommodate one or more secondary batteries 100 in a space defined by such coupling.
  • the cartridge 200 may be coupled to each other by forming a pair of two adjacent cartridges 200, and may include two secondary batteries 100 in an inner space formed by such a coupling.
  • a coupling structure for coupling may be provided between each pair of cartridges 200.
  • a hook structure may be formed on a top of two cartridges 200 that are coupled to each other.
  • a protrusion such as a hook may be formed in the right cartridge 200, and a groove may be formed in the left cartridge 200 so that the protrusion may be inserted therein.
  • the two cartridges 200 coupled to each other may have irregularities formed in a corresponding form.
  • a protrusion formed to protrude in the right direction may be formed in the left cartridge 200, and a groove may be formed in the right cartridge 200 to insert the protrusion.
  • an odd number of cartridges 200 may be included in the battery module.
  • the at least one cartridge 200 may be configured to accommodate only one secondary battery 100.
  • the battery module may include all thirteen cartridges 200 and thirteen secondary batteries 100.
  • some cartridges 200 may be configured to accommodate only one secondary battery 100 between adjacent cartridges 200.
  • the cartridge 200 may be configured to accommodate one secondary battery 100 in an inner space. That is, each cartridge may be configured to surround the edge of one secondary battery.
  • one side of the cartridge may be configured smaller in size than the secondary battery, and the other side may be configured in the same size or larger than the secondary battery.
  • the right side of the cartridge may be configured to have a smaller size than the secondary battery, so that the secondary battery may not be separated in the right direction of the cartridge when the secondary battery is accommodated in the inner space of the cartridge.
  • the left side of the cartridge is configured to be larger in size than the secondary battery, so that the secondary battery can be accommodated in the inner space on the right side of the cartridge. In this case, the right side of the cartridge can be prevented from being separated from the secondary battery by combining another cartridge having a wider left side than the secondary battery.
  • the cooling plate 300 may be made of a thermally conductive material.
  • the cooling plate 300 may be made of a metal or alloy material such as aluminum, copper, iron. Therefore, the cooling plate 300 may allow the heat exchange between the secondary battery 100 or the cartridge 200 side and the outer side of the battery module to be more smoothly performed. In particular, the cooling plate 300 may allow the heat generated from the secondary battery 100 to be more smoothly discharged to the outside of the battery module.
  • the cooling plate 300 may be configured in a substantially plate shape and disposed below the cartridge 200.
  • the cooling plate 300 may be disposed in a form lying down in parallel with the ground, the plurality of cartridges 200 are formed in the form of the cooling plate (right) so as to be approximately perpendicular to the angle formed by the surface of the cooling plate 300 ( 300 may be seated on top. That is, each cartridge 200 may be disposed so that the lower portion is seated on the upper portion of the cooling plate 300.
  • the cooling plate 300 at least a portion of the upper surface may be adhesively fixed to the cartridge 200 by an adhesive.
  • the adhesive may be applied to at least a portion of the upper surface, the lower end of the cartridge 200 is in contact with the portion to which the adhesive is applied
  • the cartridge 200 and the cooling plate 300 may be adhesively fixed to each other. That is, when the cartridge 200 is composed of four unit frames of the upper unit frame, the lower unit frame, the front unit frame and the rear unit frame, at least the lower unit frame may be adhesively fixed to the upper surface of the cooling plate 300. .
  • the cartridge 200 and the cooling plate 300 are fixed to each other by an adhesive, so that the bonding force between the cartridge 200 and the cooling plate 300 can be further strengthened. Furthermore, in such a configuration, since the fastening configuration between the cartridge 200 and the cooling plate 300 can be omitted or reduced, the structure of the battery module can be simplified, the process can be simplified, and the volume of the battery module can be reduced. Can be made smaller.
  • the distance between the cartridge 200 and the cooling plate 300 can be minimized, the distance between the cooling plate 300 and the secondary battery 100 is closer to the secondary battery 100. From the heat transfer efficiency to the cooling plate 300 can be further improved.
  • the heat resistance of the secondary battery 100 is reduced by reducing the thermal resistance caused by the air layer.
  • the lower surface of the cartridge 200 or the upper surface of the cooling plate 300 is somewhat rough, regardless of the roughness of these surfaces, effective heat transfer performance from the cartridge 200 to the cooling plate 300 is ensured.
  • an adhesive may be applied to the upper surface, and a separate space for applying the adhesive may be No structure may be necessary.
  • the adhesive interposed between the cartridge 200 and the cooling plate 300 may be a thermally conductive adhesive.
  • the thermally conductive adhesive since the thermal conductivity is higher than that of the general adhesive, the heat transfer amount and the heat transfer rate between the cartridge 200 and the cooling plate 300 can be further increased. Therefore, according to this embodiment of the present invention, by further improving the heat dissipation performance of the secondary battery 100 through the cooling plate 300, it is possible to improve the cooling performance of the battery module.
  • the cooling plate 300 and the cartridge 200 may be formed with a convex portion and a concave portion in a form corresponding to each other. This will be described in more detail with reference to FIG. 4.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion A3 of FIG. 3.
  • the cooling plate 300 may have a convex portion formed to protrude upward in an upper surface, as indicated by P3.
  • the cartridge 200 may have a concave portion formed to be concave upward in a lower portion in a form corresponding to the convex portion of the cooling plate 300, as indicated by G2.
  • the convex portion P3 of the cooling plate 300 may be inserted into the recess G2 of the cartridge 200.
  • the coupling force between the cooling plate 300 and the cartridge 200 can be further improved.
  • such a constitution of the convex portion and the concave portion can guide the assembly position at the time of assembling the cooling plate 300 and the cartridge 200, thereby improving the assemblability of the battery module.
  • the overall cooling performance of the battery module can be further improved.
  • the recessed portion of the cartridge 200 may be such that one recessed portion is formed together with the adjacent cartridge 200.
  • the C2 cartridge may be formed to concave in the left and upper directions at the lower right side to constitute the left side of the recess
  • the C3 cartridge may be formed to concave in the right and upper direction at the lower left side.
  • the right side of the recess can be configured. Therefore, such a C2 cartridge and a C3 cartridge may be disposed adjacent to each other, thereby forming one concave portion G2, and one convex portion P3 may be inserted into the concave portion.
  • the configuration of forming the recess in the cartridge 200 can be easily achieved only by laminating the cartridge 200.
  • the size of the cartridge 200 may be increased to reduce the size of the battery module.
  • the pouch type secondary battery 100 may have a sealing portion in which two pouches are fused to each other at an edge portion of a space surrounding the electrode assembly.
  • the pouch type secondary battery 100 may have a lower end portion having an approximately inverted triangle shape due to the sealing portion.
  • the cooling plate 300 may be configured such that the lower portion of the convex portion is concave. That is, the cooling plate 300, as indicated by G3 in FIG. 4, the lower portion of the convex portion may be formed concave, may have a recess portion in the lower portion.
  • the battery module may include a wire to sense the voltage of each secondary battery 100 and transfer the sensed information to a controller such as a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the wires may be accommodated in the recess G3 below the cooling plate 300, thereby protecting and arranging the wires, and preventing the volume of the battery module from increasing in order to provide a separate space for storing the wires.
  • a plurality of convex portions may be provided on one cooling plate 300, as shown in various drawings.
  • a plurality of recesses G2 may be provided in the cartridge 200 assembly provided with the plurality of cartridges 200 in the number corresponding to the convex portions.
  • the bonding force of the battery module can be further strengthened, and the contact area can be further increased.
  • more space for accommodating various components such as a plurality of wires may be provided.
  • the convex portion P3 may be formed in a shape in which the convex portion P3 extends in the front-rear direction from the upper surface of the cooling plate 300 as shown in FIGS. 1 and 2. That is, the convex portion may be formed to extend in a length from the front end to the rear end of the cooling plate 300. According to this embodiment of the present invention, the heat dissipation performance through the cooling plate 300 can be further improved by increasing the surface area of the cooling plate 300 more.
  • the wire may be accommodated in the concave portion G3 of the cooling plate 300 from the front end side to the rear end side of the cooling plate 300 long.
  • the convex portion P3 of the cooling plate 300 may be formed with an inclined surface such that at least a portion thereof becomes narrower in an upward direction.
  • the upper portion of the convex portion P3 may be formed in a triangular shape in which the width of the convex portion P3 is narrowed toward the upper direction.
  • the convex portion may have a lower portion having a same width in a horizontal direction.
  • the convex portion may be configured not to have a flat portion in the horizontal direction.
  • the cartridge 200 and the cooling plate 300 may be coupled in a more intimate state. That is, according to the embodiment, when seating the cartridge 200 on the upper portion of the cooling plate 300, the cartridge 200 can move downward along the inclined surface of the convex portion formed in the cooling plate 300, Due to this, the cartridge 200 may be configured to be as close as possible to the cooling plate 300. Therefore, the bonding force between the cartridge 200 and the cooling plate 300 may be further improved, and thus the cooling performance may be further increased.
  • the inclined surface (S3) formed on the outside of the convex portion may be formed in a flat shape. That is, the inclined surface of the convex portion is formed in a planar shape rather than a curved shape, so that the cartridge 200 can be moved in the downward direction as much as possible along the inclined surface of the convex portion. Therefore, according to this configuration of the present invention, the cartridge 200 can be configured to be in close contact with the cooling plate 300 as much as possible.
  • the battery module according to the present invention may further include a cooling fin 400, as shown in various figures.
  • the cooling fin 400 may be made of a thermally conductive material such as metal such as aluminum or copper.
  • the cooling fins 400 may be formed in a substantially plate shape and may be provided in the battery module in an upright and vertical direction, and may be disposed in parallel with the secondary battery 100 and the cartridge 200.
  • the cooling fin 400 may be disposed such that a wide surface thereof faces the surface of the secondary battery 100.
  • the cooling fins 400 may be arranged such that at least a portion thereof contacts the surface of the secondary battery 100.
  • the cooling fin 400 the lower end may be configured to contact the cooling plate 300. Therefore, when heat is transferred from the secondary battery 100 to the cooling fins 400, the transferred heat may be directly conducted to the cooling plate 300 through the lower end of the cooling fins 400.
  • the cooling fins 400 may be disposed between the outermost side of the secondary battery 100 and / or the secondary battery 100.
  • the cooling fins 400 may be located at the leftmost and rightmost sides of the battery module. That is, when the plurality of secondary batteries 100 are disposed in the left and right directions in the battery module, the cooling fins 400 may be arranged on the right side of the secondary battery 100 positioned on the left and rightmost sides of the secondary battery 100 located on the leftmost side. It may be provided in the form that each face to contact.
  • the cooling fin 400 may be disposed between two secondary batteries 100 inside the battery module.
  • the plurality of cooling fins 400 may be included, such that all of the secondary batteries 100 may be in direct contact with the cooling fins 400.
  • the cooling fins 400 are positioned at the outside of each cartridge 200, thereby allowing each secondary battery to be positioned.
  • Each of the cells 100 may be configured to contact different cooling fins 400.
  • each of the cooling fins 400, the surface of the central portion of the secondary battery 100 may be in contact with the left or right side of the secondary battery 100, the lower end may be in contact with the cooling plate 300.
  • the cooling fins 400 may be configured such that both surfaces of the lower end face the cartridge 200 and the lower cooling plate 300. This will be described in more detail with reference to FIG. 5.
  • FIG. 5 is a view schematically illustrating a form in which the cartridge 200 and the cooling plate 300 are coupled to each other in the configuration of FIG. 4.
  • FIG. 5 may also be referred to as an enlarged view of portion A3 of FIG. 3.
  • the cooling fin 400 may have a shape in which a lower end is bent in a horizontal direction.
  • the lower end of the cooling fin 400 formed in the horizontal direction may be interposed between the cartridge 200 and the cooling plate 300. That is, the cooling fin 400, as shown in the A4 portion of Figure 5, the upper surface of the lower end is in contact with the lower portion of the cartridge 200, the lower surface of the lower end is in contact with the upper portion of the cooling plate 300 Can be.
  • the cooling fin 400 may be a medium for mediating heat exchange between the cartridge 200 and the cooling plate 300. That is, the heat of the cartridge 200 may be transferred to the lower end of the cooling fin 400 in contact with the lower portion, and the heat transferred as described above may be transferred to the cooling plate 300 in contact with the lower end of the cooling fin 400. have. Therefore, in this case, since heat is transferred between the cartridge 200 and the cooling plate 300 through the cooling fin 400 rather than the air layer, the heat transfer efficiency may be further improved. In addition, by narrowing the distance between the cartridge 200 and the cooling plate 300, it is possible to improve the cooling performance while reducing the volume of the battery module.
  • the adhesive may be interposed between the lower end of two adjacent cooling fins 400 between the lower portion of the cartridge 200 and the upper portion of the cooling plate 300.
  • cooling fin 400 may be positioned at a lower portion of the C1 cartridge to a predetermined point in the left end to the right direction, and the cooling fin 400 may be positioned at a lower portion of the C2 cartridge to a predetermined point in the right direction at the left. have.
  • a predetermined space may be formed between the lower end of the cooling fin 400 located at the bottom of the C1 cartridge and the lower end of the cooling fin 400 located at the bottom of the C2 cartridge, as indicated by A5 in FIG. 5.
  • the adhesive B may be filled.
  • the adhesive B is filled in a space that can be defined by at least the bottom surface of the cartridge, the top surface of the cooling plate 300, the left side surface of one lower end of one cooling fin 400, and the right side surface of the lower end of another cooling fin 400.
  • a space can be defined by at least the bottom surface of the cartridge, the top surface of the cooling plate 300, the left side surface of one lower end of one cooling fin 400, and the right side surface of the lower end of another cooling fin 400.
  • the cooling fins 400 are positioned to the space between the lower portion of the cartridge 200 and the upper portion of the cooling plate 300, thereby cooling between the cooling fins 400 and the cartridge 200 and cooling.
  • the contact area between the fin 400 and the cooling plate 300 may be widened to improve the cooling performance through the cooling fin 400.
  • the space between the lower portion of the cartridge 200 and the upper portion of the cooling plate 300 may have an excited space due to the cooling fins 400 interposed therebetween. By not placing it, it is possible to prevent the heat resistance from increasing due to the air layer.
  • the adhesive may be interposed between the cooling fins 400 and the cartridge 200 and / or between the cooling fins 400 and the cooling plate 300. That is, in FIG. 5, the adhesive is shown as being located only in the space between the cartridge 200 and the cooling plate 300, but the adhesive is between the cooling fin 400 and the cartridge 200 and / or the cooling fin 400. It may also be located in the space between the cooling plate 300 and.
  • the process of applying the adhesive on the upper surface of the cooling plate 300 can be performed more easily, and between the cooling fin 400 and the cartridge 200 and / or the cooling fin 400 and cooling A fixing force may be secured between the plates 300.
  • the presence of an air layer between the cooling fins 400 and the cartridge 200 and / or between the cooling fins 400 and the cooling plate 300 can be prevented.
  • between the cooling fins 400 and the cartridge 200 or between the cooling fins 400 and the cooling plate 300 depending on the surface roughness of the cooling fins 400, cartridge 200 and / or cooling plate 300.
  • the presence of an air layer can reduce the heat transfer efficiency.
  • the heat transfer efficiency is reduced by reducing the intervening air layer between them by the adhesive It can be secured above a certain level.
  • the cooling fins 400 may be formed such that at least a portion of the lower end is inclined in one direction.
  • the cooling fin 400 may have an inclined surface formed at least in part.
  • the cooling fin 400 may be configured to be in close contact with the outer surface of the cartridge 200. Therefore, when the cartridge 200 is formed with an inclined surface at the lower end, the cooling fin 400 may also be formed with an inclined surface at the lower end.
  • the recess 200 may be formed in the cartridge 200 so that the convex portion P3 of the cooling plate 300 may be inserted, and the cooling fin 400 may be formed along the surface of the recess of the cartridge 200. It may be formed to be bent.
  • the concave portion may be formed with an inclined surface in a form in which at least a portion is inclined by a predetermined angle in the left or right direction from the ground. At this time, the inclined surface may be formed in a planar shape having a substantially constant angle.
  • the cooling fin 400 since the inclined surface of the cooling fin 400 can be seated on the inclined surface of the convex portion and can slide downward along the inclined surface of the convex portion, so that the cooling fin 400 and the cooling plate 300 can be seen in the lower direction. It can be in close contact. Therefore, in this case, cooling performance through contact between the cooling fins 400 and the cooling plate 300 may be further improved.
  • the cooling fin 400 may be configured in a form perpendicular to the ground or inclined with a predetermined angle (greater than 0 °) to the ground, as shown in the figure. That is, the cooling fin 400 may be configured such that a flat portion is not provided on the ground except for the lowest portion.
  • the cooling plate 300, the left end and the right end may be configured in a form bent in the upper direction.
  • the cooling plate 300 may be bent approximately 90 ° in a left end and a right end in an upward direction, such as in a direction perpendicular to the ground, as indicated by A6 in FIGS. 2 and 3.
  • the cooling plate 300 may wrap a portion of the outside of the cartridge 200 or the cooling fin 400 through the bent portions of the left and right sides.
  • the bent portion of the cooling plate 300 may be configured to contact the outer surface of the outermost cartridge 200 or the outermost cooling fin 400. Therefore, according to this configuration of the present invention, the coupling force between the cartridge 200 and the cooling plate 300 or the coupling force between the cooling fin 400 and the cooling plate 300 can be enhanced.
  • the heat transfer performance between the cooling fin 400 or the cartridge 200 and the cooling plate 300 by increasing the contact area between the cooling fin 400 or the cartridge 200 and the cooling plate 300 located at the outermost side. Can improve.
  • the secondary battery 100 may be seated on an upper portion of the lower unit frame of the cartridge 200.
  • the lower unit frame of the cartridge 200 may be located below the secondary battery 100, wherein the lower unit frame of the secondary battery 100 is shown in FIGS. 4 and 5. It may be placed in contact with the top of the.
  • the battery module in a more compact form can be configured.
  • the heat exchange performance between the secondary battery 100 and the cartridge 200 can be further improved. That is, according to the above configuration, since the lower portion of the secondary battery 100 and the cartridge 200 are in direct contact, heat of the secondary battery 100 may be directly transferred to the cartridge 200 without passing through the air layer.
  • the secondary battery 100 may be configured to contact the cartridge 200 as well as the top thereof. That is, the upper portion of the secondary battery 100 may contact the lower portion of the upper unit frame. According to this configuration of the present invention, since the secondary battery 100 is present in contact with both the upper unit frame and the lower unit frame, it is possible to prevent the flow of the secondary battery 100 in the vertical direction.
  • the cartridge 200 may be made of a thermally conductive material.
  • the cartridge 200 in the configuration in which the lower portion of the secondary battery 100 is seated on the upper portion of the lower unit frame, the cartridge 200 may be formed of a thermally conductive material.
  • the cartridge 200 may be made of a material containing a thermally conductive polymer, or a thermally conductive material including a thermally conductive filler and a polymer to implement thermally conductive properties. That is, the cartridge 200 may be composed of a polymer as a main material instead of a general metal or metal alloy material. As described above, the polymer-based thermally conductive material has a smaller weight than the metal, and thus is easy to achieve a light weight of the battery module, is easy to mold, has a low coefficient of thermal expansion, and has low electrical conductivity, thereby making it easy to secure electrical insulation. In such an embodiment, as the material of the cartridge 200, various polymer-based thermal conductive materials known at the time of filing the present invention may be employed.
  • the cartridge 200 may be formed of a composite material in which a filler having a thermal conductivity is mixed with a general polymer material.
  • the filler may include a silicon compound, an aluminum compound, a magnesium compound, a boron compound, and the like.
  • silicon oxide, aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, anhydrous magnesium carbonate, magnesium hydroxide and the like can be used.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and various fillers may be used as the material of the cartridge 200.
  • the polymer material used in the cartridge 200 may include various materials such as polypropylene, acrylonitrile butadiene styrene, polycarbonate, nylon, liquid crystal polymer, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, and the like. In addition, various polymer materials may be used as the material of the cartridge 200 of the present invention.
  • the thermally conductive material constituting the cartridge 200 may be formed of a material having a thermal conductivity of 1 W / mK or more.
  • a thermally conductive material may be made of a material such as polymer plastic or rubber, which is 2 W / mK to 20 W / mK.
  • the thermally conductive material may be made of a material of 5 W / mK or more.
  • the thermal conductivity is almost only 0.1 to 0.4 W / mK.
  • a polymer material having a higher thermal conductivity may be used, so that heat transfer and discharge may be performed by the cartridge. Therefore, according to this embodiment of the present invention, the heat of the secondary battery 100 is transferred through the cartridge 200 without having a separate cooling member such as a metal cooling plate 300 inside the cartridge 200. It can be effectively discharged to the outside.
  • the lower portion of the secondary battery 100 is in direct contact with the cartridge 200, heat of the secondary battery 100 is transferred directly to the cartridge 200 without passing air through this portion. Can be.
  • the portion of the cartridge 200 contacting the secondary battery 100 is made of a thermally conductive material, heat transferred to the cartridge 200 may be quickly discharged to the cooling plate 300 through the cartridge 200. Can be.
  • At least a portion of the secondary battery 100 may be adhesively fixed to the cartridge 200 by an adhesive. This will be described in more detail with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a view schematically illustrating a bonding configuration of a rechargeable battery 100 and a cartridge 200 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 may be referred to as an enlarged view of a configuration applicable to part A7 of FIG. 3.
  • a portion of the lower surface of the secondary battery 100 may be adhered to the cartridge 200. That is, in the configuration of FIG. 6, the adhesive B is interposed between the right inclined surface of the lower portion of the secondary battery 100 and the upper right inclined surface of the lower unit frame of the cartridge 200, whereby the secondary battery 100 and the cartridge 200 are interposed therebetween. Can be adhesively fixed to each other.
  • the bonding force between the secondary battery 100 and the cartridge 200 can be enhanced by the adhesive (B).
  • the adhesive B since the air layer between the secondary battery 100 and the cartridge 200 may be reduced or eliminated through the filling of the adhesive B, the heat transfer performance between the secondary battery 100 and the cartridge 200 may be improved to provide overall cooling. Performance can be increased.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating a bonding configuration of a secondary battery 100 and a cartridge 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 100 may be adhesively fixed to the cartridge 200 by providing the adhesive B as a whole on the lower surface.
  • the seating surface of the cartridge 200 that is, the upper surface of the lower unit frame may be formed in a shape corresponding to that of the secondary battery 100.
  • the pouch-type secondary battery 100 may be configured in a substantially inverted triangle shape at the bottom to form a sealing portion. Therefore, as shown in FIG. 7, the lower unit frame may be configured such that the upper surface thereof gradually increases from the center portion to the left and right directions so as to correspond to the lower shape of the secondary battery 100. According to this configuration of the present invention, the adhesive force between the secondary battery 100 and the cartridge 200 can be easily increased while reducing the amount of the adhesive B used.
  • the adhesive interposed between the secondary battery 100 and the cartridge 200 may be a thermally conductive adhesive.
  • a thermally conductive adhesive since the thermal conductivity is higher than that of the general adhesive, the heat transfer amount and the heat transfer rate between the secondary battery 100 and the cartridge 200 can be further increased. Therefore, according to this embodiment of the present invention, by improving the heat transfer efficiency from the secondary battery 100 to the cartridge 200, the cooling performance of the battery module can be improved.
  • the sealing portion of the pouch-type secondary battery 100 may be folded in the left or right direction.
  • the sealing part of the secondary battery 100 may be folded to the storage space side of the electrode assembly at least once in the left direction.
  • the folded sealing part may be interposed between the inclined surface outside the electrode assembly accommodating space of the secondary battery 100 and the inner surface of the cartridge 200 to be adhesively fixed thereto.
  • the secondary battery 100 is in contact with the inside of the folded sealing part and the cartridge 200 is in contact with the outside of the folded sealing part, so that the heat inside the secondary battery 100 is transferred to the cartridge 200 through the folding part of the sealing part. ) Can be delivered.
  • the battery pack according to the present invention may include one or more battery modules according to the present invention.
  • the battery pack according to the present invention may further include a pack case for accommodating such a battery module, various devices for controlling charge and discharge of the battery module, such as a BMS, a current sensor, a fuse, and the like. .
  • the battery module according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include a battery module according to the present invention.
  • the cooling performance of the battery module is very important. Therefore, when the battery module according to the present invention is applied to such a vehicle, a stable and safe battery module can be provided with effective cooling performance.

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Abstract

본 발명은 효율적인 냉각 성능이 확보되면서도, 구조적으로 견고하고 소형화에 유리한 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상하 방향으로 세워진 형태로 좌우 방향으로 배열된 복수의 파우치형 이차 전지; 내부 공간에 상기 파우치형 이차 전지를 수용하고, 좌우 방향으로 상호 적층된 복수의 카트리지; 및 열 전도성 재질로 구성되고, 상기 카트리지의 하부에 배치되어 상기 카트리지가 안착되며, 상부 표면의 적어도 일부가 접착제에 의해 상기 카트리지와 접착 고정된 냉각 플레이트를 포함한다.

Description

배터리 모듈
본 출원은 2015년 3월 27일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2015-0043545호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 하나 이상의 이차 전지를 포함하는 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구조가 간단하고 부피 및 무게가 낮으며 효율적인 냉각 성능이 확보될 수 있는 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하고 무게가 가볍다는 등의 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
이차 전지는, 적정 온도보다 높아지는 경우 이차 전지의 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 특히, 다수의 파우치형 이차 전지를 적층시켜 배터리 모듈을 구성할 때에는, 좁은 공간에서 다수의 이차 전지로부터 나오는 열이 합산되어 배터리 모듈의 온도가 더욱 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 더욱이, 차량용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓여질 수 있다.
따라서, 다수의 이차 전지를 이용하여 배터리 모듈을 구성하는 경우, 안정적이면서도 효과적인 냉각 성능을 확보하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 다만, 배터리 모듈에 대해서는 소형화나 강성 확보, 용량 증대와 같은 다른 요구도 계속되고 있으므로, 냉각 성능은 높이면서도 이러한 다양한 요구사항을 함께 만족할 수 있는 배터리 모듈을 개발하는 것이 실질적으로 필요하다고 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 효율적인 냉각 성능이 확보되면서도, 구조적으로 견고하고 소형화에 유리한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상하 방향으로 세워진 형태로 좌우 방향으로 배열된 복수의 파우치형 이차 전지; 내부 공간에 상기 파우치형 이차 전지를 수용하고, 좌우 방향으로 상호 적층된 복수의 카트리지; 및 열 전도성 재질로 구성되고, 상기 카트리지의 하부에 배치되어 상기 카트리지가 안착되며, 상부 표면의 적어도 일부가 접착제에 의해 상기 카트리지와 접착 고정된 냉각 플레이트를 포함한다.
여기서, 상기 냉각 플레이트는 상부 표면에 상부 방향으로 볼록부가 형성되고, 상기 카트리지는 하부에 상기 볼록부에 대응되는 형태로 상부 방향으로 오목부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 플레이트는, 상기 볼록부의 하부가 오목하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 플레이트의 볼록부는, 적어도 일부분이 상부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 경사면이 형성될 수 있다.
또한, 판상의 열 전도성 재질로 구성되고, 상하 방향으로 세워진 형태로 적어도 하나의 이차 전지의 표면에 접촉되게 배치되며, 하단부가 상기 냉각 플레이트에 접촉되게 구성된 냉각 핀을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각 핀은, 상기 이차 전지의 최외측 및 상기 이차 전지 사이 중 적어도 하나의 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 냉각 핀은, 하단부의 양면이 각각 상기 카트리지 및 상기 냉각 플레이트에 대면 접촉할 수 있다.
또한, 상기 접착제는, 상기 카트리지의 하부와 상기 냉각 플레이트의 상부의 사이에서, 인접하는 2개의 냉각 핀의 하단부 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 냉각 핀은, 하단부의 적어도 일부가 일 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 플레이트는, 좌측 단부 및 우측 단부가 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 이차 전지는, 하부가 상기 카트리지의 하부 단위 프레임의 상부에 안착될 수 있다.
또한, 상기 카트리지는, 적어도 상기 하부 단위 프레임이 열전도성 고분자를 포함하거나, 또는 열전도성 필러 및 고분자를 포함하는 열전도성 재료로 구성될 수 있다.
또한, 상기 파우치형 이차 전지는, 적어도 일부분이 상기 카트리지와 접착제에 의해 접착 고정될 수 있다.
또한, 상기 접착제는, 열전도성 접착제일 수 있다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 다수의 파우치형 이차 전지를 포함하는 배터리 모듈의 냉각 성능이 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 구성에 의하면, 카트리지와 냉각 플레이트 사이에 접착제가 개재되어, 공기층을 제거하거나 최소화할 수 있다. 따라서, 카트리지와 냉각 플레이트 사이의 열전도성이 개선되어, 배터리 모듈의 냉각 성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구성에 의하면, 냉각 핀이 이차 전지의 표면에 대면 접촉되게 구성될 수 있는데, 이러한 냉각 핀의 하부가 냉각 플레이트와 접촉되되, 접촉 부분에 접착제가 개재됨으로써, 공기층이 제거되어 냉각 핀을 통한 열배출 성능이 향상될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 카트리지, 냉각 핀 또는 냉각 플레이트의 상호 접촉면의 거칠기에 관계 없이 냉각 성능이 일정 수준 이상으로 확보될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈의 구조가 간단하고, 무게가 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 모듈의 제조 및 수리가 용이해지고, 비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈의 부피를 줄임으로써, 소형화에 유리하고, 동일한 크기에도 배터리 모듈의 용량이나 출력을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 이차 전지가 카트리지에 직접 접착 고정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 카트리지와 이차 전지 간 열전달 거리가 짧고 이차 전지와 카트리지 사이에 공기층이 없거나 줄어들 수 있어 냉각 성능이 향상되며, 카트리지 내부에서 이차 전지의 유동이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 카트리지가 열전도성 플라스틱이나 열전도성 고무와 같은 열전도성 재질로 구성될 수 있다. 이 경우, 카트리지를 통해서도 이차 전지의 열이 냉각 플레이트 등으로 전달될 수 있으므로, 배터리 모듈의 냉각 성능이 향상될 수 있다.
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, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에서 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 3은, 도 1의 구성에 대하여 각 구성요소가 결합된 상태에서 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 4는, 도 3의 A3 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4의 구성에서 카트리지와 냉각 플레이트가 상호 결합된 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 카트리지의 접착 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지와 카트리지의 접착 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는, 도 1의 구성에서 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 3은, 도 1의 구성에 대하여 각 구성요소가 결합된 상태에서 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 이차 전지(100), 카트리지(200) 및 냉각 플레이트(300)를 포함할 수 있다.
상기 이차 전지(100)는, 하나의 배터리 모듈에 복수 개 구비될 수 있다. 특히, 복수의 이차 전지(100) 각각은, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 파우치형 이차 전지(100)는, 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재를 구비할 수 있다.
여기서, 전극 조립체는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 권취형, 및 다수의 양극판과 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.
또한, 파우치 외장재는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치 외장재는, 전극 조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 알루미늄 박막은, 전극 조립체 및 전해액과 같은 이차 전지(100) 내부의 구성요소나 이차 전지(100) 외부의 다른 구성 요소와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 절연물질로 형성된 절연층 사이에 개재될 수 있다.
특히, 파우치 외장재는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 파우치의 내부 공간에는 전극 조립체가 수납될 수 있다. 그리고, 2개의 파우치의 외주면에는 실링부가 구비되어 이러한 실링부가 서로 융착됨으로써, 전극 조립체가 수용된 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
한편, 전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드(101)와 연결될 수 있다. 그리고, 전극 리드(101)는 2개의 파우치의 실링부 사이에 개재되어 파우치 외장재의 외부로 노출됨으로써, 이차 전지(100)의 전극 단자로서 기능할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 파우치형 이차 전지가 채용될 수 있다.
상기 파우치형 이차 전지(100)는, 각각 상하 방향으로 세워지는 형태로 수평 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에서 전극 리드(101)가 전체적으로 보이는 측면을 배터리 모듈의 전방 측이라 하고 이러한 배터리 모듈의 전방 측에서 배터리 모듈을 바라볼 때, 파우치형 이차 전지(100)는 넓은 면이 좌우를 향하도록 지면에 수직하게 세워진 형태로 좌우 방향으로 다수 배열될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 파우치형 이차 전지(100)는, 2개의 넓은 면이 각각 좌우 측을 향하도록 하고, 상부, 하부, 전방 및 후방 측에는 실링부가 위치하도록 세워지는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같이 세워진 형태의 파우치형 이차 전지(100)는, 넓은 면, 즉 전극 조립체의 수납 공간의 외측면이 서로 대면되는 형태로 좌우 방향으로 평행하게 배열될 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향은, 특별한 설명이 없는 한, 상기와 같이, 전극 리드(101)가 돌출되어 도면에서 보이는 측면을 전방 측이라 하고, 이러한 전방 측에서 배터리 모듈을 바라볼 때를 기준으로 구분하도록 한다. 즉, 도 1의 구성에서 화살표 A2로 표시된 방향으로 배터리 모듈을 바라보는 것을 기준으로, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하도록 한다.
상기 카트리지(200)는, 파우치형 이차 전지(100)를 내부 공간에 수용하여, 파우치형 이차 전지(100)의 외측, 특히 실링부가 위치하는 테두리 부분의 외측을 보호하고, 파우치형 이차 전지(100)의 상호 배열을 가이드하는 한편, 적층된 조립체의 유동을 방지할 수 있다.
또한, 상기 카트리지(200)는, 상호 적층 가능한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 카트리지(200)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 이차 전지(100)의 적층 방향과 동일한 방향, 즉 좌우 방향으로 상호 적층될 수 있다.
여기서, 상기 카트리지(200)는 상호 적층되는 표면, 즉 좌측면이나 우측면에 상호 대응되는 형태로 요철 구조가 형성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 카트리지(200)에 형성된 요철 구조로 인해, 카트리지(200) 간 체결성 및 고정력이 향상될 수 있고, 요철 구조가 가이드 역할을 하여 조립이 보다 용이해질 수 있다.
특히, 상기 카트리지(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 사각 링 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 카트리지(200)는, 양 단부가 상호 연결된 4개의 단위 프레임으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 파우치형 이차 전지(100)는 대략 사각형 형태로 구성되기 때문에, 카트리지(200)는 이러한 파우치형 이차 전지(100)의 외주부를 외측에서 감싸도록 사각 링 형태로 형성될 수 있다. 이때, 카트리지(200)는, 각 단위 프레임이 각각 별도로 제조된 후 상호 조립되는 형태로 마련될 수도 있고, 처음부터 서로 일체화된 형태로 성형될 수도 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 카트리지(200)는 중앙 부분이 비어 있는 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 중앙의 빈 내부 공간에 파우치형 이차 전지(100)가 수용될 수 있다. 즉, 파우치형 이차 전지(100)는, 카트리지(200)의 단위 프레임에 의해 한정되는 내부 공간에 위치할 수 있으며, 카트리지(200)가 적층될 때, 그러한 적층으로 형성된 내부 공간에 위치하여, 외측의 적어도 일부가 커버될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 다수의 카트리지(200)를 포함할 수 있으며, 그 개수는 다양하게 구성될 수 있다.
상기 카트리지(200)는, 인접하는 카트리지(200)와 결합할 수 있으며, 그러한 결합에 의해 한정되는 공간에 1개 이상의 이차 전지(100)를 수용할 수 있다. 특히, 카트리지(200)는, 인접하는 2개의 카트리지(200)가 한 쌍을 이루어 상호 결합될 수 있으며, 이러한 결합에 의해 형성되는 내부 공간에 2개의 이차 전지(100)를 포함할 수 있다. 이때, 각 쌍을 이루는 카트리지(200) 간에는, 결합을 위한 체결 구조가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 결합되는 2개의 카트리지(200)의 상부에는, 상호 대응되는 형태로 후크 구조가 형성될 수 있다. 이를테면, 좌측 카트리지(200)와 우측 카트리지(200)가 결합되는 경우, 우측 카트리지(200)에는 후크 등의 돌기가 형성되고, 좌측 카트리지(200)에는 이러한 돌기가 삽입 가능하도록 홈이 형성될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상호 결합되는 2개의 카트리지(200)에는, 상호 대응되는 형태로 요철이 형성될 수 있다. 이를테면, 좌측 카트리지(200)에는 우측 방향으로 돌출되게 형성된 돌출부가 형성되고, 우측 카트리지(200)에는 이러한 돌출부가 삽입되도록 홈부가 형성될 수 있다.
한편, 카트리지(200)는 배터리 모듈에 홀수 개 포함될 수 있다. 이 경우, 적어도 1개의 카트리지(200)는 1개의 이차 전지(100)만 수용하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 구성을 참조하면, 배터리 모듈은 모두 13개의 카트리지(200) 및 13개의 이차 전지(100)를 포함할 수 있다. 이 경우, 가장 우측에 위치한 카트리지(200)와 같이, 일부 카트리지(200)는 인접하는 카트리지(200)와의 사이에서 1개의 이차 전지(100)만 수용하도록 구성될 수 있다.
상기 카트리지(200)는, 내부 공간에 하나의 이차 전지(100)를 수용하도록 구성될 수 있다. 즉, 각각의 카트리지는, 하나의 이차 전지의 테두리부를 감싸도록 구성될 수 있다. 이때, 카트리지의 일측은 이차 전지보다 크기가 작게 구성되고, 타측은 이차 전지보다 크기가 같거나 크게 구성될 수 있다. 예를 들어, 카트리지의 우측은 이차 전지보다 크기가 작게 구성되어, 이차 전지가 카트리지의 내부 공간에 수용되는 경우 카트리지의 우측 방향으로는 이탈되지 않도록 할 수 있다. 또한, 카트리지의 좌측은 이차 전지보다 크기가 크게 구성되어, 이차 전지가 카트리지의 우측에서 내부 공간으로 수납되도록 할 수 있다. 이 경우, 카트리지의 우측은 좌측이 이차 전지보다 넓게 구성된 다른 카트리지가 결합됨으로써 이차 전지의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 냉각 플레이트(300)는, 적어도 일부분이 열전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각 플레이트(300)는, 알루미늄이나 구리, 철과 같은 금속이나 합금 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 플레이트(300)는, 이차 전지(100) 또는 카트리지(200) 측과 배터리 모듈의 외부 측 사이에서 열 교환이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 특히, 상기 냉각 플레이트(300)는, 이차 전지(100)로부터 생성된 열이 배터리 모듈의 외부 측으로 보다 원활하게 배출되도록 할 수 있다.
상기 냉각 플레이트(300)는, 대략 판상으로 구성되어, 카트리지(200)의 하부에 배치될 수 있다. 여기서, 냉각 플레이트(300)는 지면과 평행하게 눕혀진 형태로 배치될 수 있으며, 복수의 카트리지(200)는 이러한 냉각 플레이트(300)의 표면이 이루는 각도와 대략 수직이 되게 세워진 형태로 냉각 플레이트(300)의 상부에 안착될 수 있다. 즉, 각각의 카트리지(200)는 하부가 냉각 플레이트(300)의 상부에 안착되게 배치될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 상기 냉각 플레이트(300)는, 상부 표면의 적어도 일부가 접착제에 의해 카트리지(200)와 접착 고정될 수 있다.
예를 들어, 도 2에서 B로 표시된 부분과 같이, 상기 냉각 플레이트(300)는, 상부 표면 중 적어도 일부에 접착제가 도포될 수 있고, 이러한 접착제가 도포된 부분에 카트리지(200)의 하단부가 접촉됨으로써, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300)는 서로 접착 고정될 수 있다. 즉, 카트리지(200)가 상부 단위 프레임, 하부 단위 프레임, 전방 단위 프레임 및 후방 단위 프레임의 4개의 단위 프레임으로 구성된 경우, 적어도 하부 단위 프레임이 냉각 플레이트(300)의 상부면과 접착 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300)가 접착제에 의해 서로 고정됨으로써, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 결합력이 보다 강화될 수 있다. 더욱이, 이러한 구성에 있어서, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이에는 상호 간 체결 구성을 생략하거나 줄일 수 있으므로, 배터리 모듈의 구조를 단순하게 하고, 공정을 간소화할 수 있으며, 배터리 모듈의 부피를 보다 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 거리를 최소화할 수 있으므로, 냉각 플레이트(300)와 이차 전지(100) 사이의 거리가 가까워져 이차 전지(100)로부터 냉각 플레이트(300)로의 열전달 효율이 보다 향상될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 공기층을 제거하거나 줄일 수 있으므로, 공기층에 의한 열 저항을 줄여 이차 전지(100)의 열이 냉각 플레이트(300)로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 특히, 이 경우, 카트리지(200)의 하면이나 냉각 플레이트(300)의 상면이 다소 거칠게 구성되었다 하더라도, 이들 표면의 거칠기에 관계 없이, 카트리지(200)로부터 냉각 플레이트(300)로의 효과적인 열전달 성능이 확보될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 플레이트(300) 상부에 카트리지(200) 및 이차 전지(100)를 안착시키기 전에, 상부 표면에 접착제를 도포하면 되며, 접착제를 도포하기 위한 별도의 공간이나 구조가 필요하지 않을 수 있다.
여기서, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이에 개재되는 접착제는, 열전도성 접착제일 수 있다. 이러한 열전도성 접착제의 경우, 일반적인 접착제에 비해, 열전도율이 높기 때문에, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이에서 열 전달량 및 열 전달속도 등을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 냉각 플레이트(300)를 통한 이차 전지(100)의 열 배출 성능을 보다 향상시켜, 배터리 모듈의 냉각 성능이 개선되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 냉각 플레이트(300) 및 카트리지(200)는, 상호 대응되는 형태로 볼록부 및 오목부가 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는, 도 3의 A3 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 냉각 플레이트(300)는, P3로 표시된 바와 같이, 상부 표면에 상부 방향으로 돌출되게 형성된 볼록부가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 카트리지(200)는, G2로 표시된 바와 같이, 냉각 플레이트(300)의 볼록부에 대응되는 형태로 하부에 상부 방향으로 오목하게 형성된 오목부가 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 카트리지(200)가 냉각 플레이트(300)의 상부에 안착되는 경우, 냉각 플레이트(300)의 볼록부(P3)는 카트리지(200)의 오목부(G2)에 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 플레이트(300)의 볼록부와 카트리지(200)의 오목부 사이의 삽입 결합 구성에 의해, 냉각 플레이트(300)와 카트리지(200) 사이의 결합력이 보다 향상될 수 있다.
또한, 이러한 볼록부와 오목부의 결합 구성은, 냉각 플레이트(300)와 카트리지(200)의 조립 시, 조립 위치를 가이드할 수 있으므로, 배터리 모듈의 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 볼록부 및 오목부에 의해 냉각 플레이트(300) 및 카트리지(200)의 상호 접촉 면적이 증대될 수 있으므로, 카트리지(200)로부터 냉각 플레이트(300)로 향하는 열의 이동 속도 및 양을 보다 증대시킬 수 있다. 따라서, 배터리 모듈의 전체적인 냉각 성능이 보다 향상될 수 있다.
특히, 상기 카트리지(200)의 오목부는, 인접하는 카트리지(200)와 함께 하나의 오목부가 형성되도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성을 참조하면, C2 카트리지는 하단부 우측이 좌측 및 상부 방향으로 오목하게 형성되어 오목부의 좌측을 구성할 수 있고, C3 카트리지는 하단부 좌측이 우측 및 상부 방향으로 오목하게 형성되어 오목부의 우측을 구성할 수 있다. 따라서, 이러한 C2 카트리지와 C3 카트리지는 서로 인접하게 배치됨으로써, 하나의 오목부(G2)를 형성할 수 있으며, 이러한 오목부에는 하나의 볼록부(P3)가 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)에 오목부를 형성하는 구성이 카트리지(200)의 적층만으로 용이하게 달성될 수 있다. 또한, 하나의 카트리지(200) 자체에 오목부를 형성하지 않고, 2개의 카트리지(200)가 인접하여 오목부를 형성함으로써 카트리지(200) 자체의 크기가 증가하여 배터리 모듈의 크기가 커지는 것을 줄일 수 있다.
더욱이, 파우치형 이차 전지(100)는, 전극 조립체가 수납되는 공간 주변의 테두리부에 2개의 파우치가 서로 융착되는 실링부가 존재할 수 있다. 따라서, 파우치형 이차 전지(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 실링부로 인해, 하단부가 대략 역삼각형 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 구성과 같이 카트리지(200)의 우측 내지 좌측 부분에 오목부가 형성되면, 이차 전지(100)와 냉각 플레이트(300) 사이의 거리가 짧아짐으로써, 이차 전지(100)로부터 냉각 플레이트(300)로의 열전달 효율이 증대되어, 냉각 성능이 향상될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 냉각 플레이트(300)는, 볼록부의 하부가 오목하게 형성되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 냉각 플레이트(300)는, 도 4에서 G3로 표시된 바와 같이, 볼록부의 하부가 오목하게 형성되어, 하부에 오목부를 구비할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 볼록부가 형성되더라도 냉각 플레이트(300)의 전체적인 무게가 증가하는 것을 방지하여 배터리 모듈의 경량화에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 오목부(G3)를 통해 냉각 플레이트(300)의 하부 면적이 증가하게 되므로, 냉각 플레이트(300)를 통한 열 배출 성능이 증대될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 냉각 플레이트(300) 하부의 오목부를 통해 와이어와 같은 배터리 모듈의 다른 구성요소가 수납되도록 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈에는 각 이차 전지(100)의 전압을 센싱하여 센싱된 정보를 BMS(Battery Management System)와 같은 제어부로 전달하기 위해 와이어가 포함될 수 있다. 이때, 와이어는 냉각 플레이트(300) 하부의 오목부(G3)에 수납되도록 함으로써, 와이어를 보호하고 정리하는 한편, 와이어의 수납 공간을 별도로 마련하기 위해 배터리 모듈의 부피가 증대되는 것을 막을 수 있다.
또한, 상기 볼록부는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 냉각 플레이트(300) 상에 복수 개 구비될 수 있다. 그리고, 오목부(G2) 역시, 복수의 카트리지(200)가 구비된 카트리지(200) 조립체에 이러한 볼록부에 대응되는 개수로 복수 개 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 볼록부(P3)와 오목부(G2)를 통해 배터리 모듈의 결합력이 보다 강화되고, 접촉 면적이 보다 증대될 수 있다. 또한, 다수의 와이어 등 여러 구성요소를 수납할 수 있는 공간이 보다 많이 제공될 수 있다.
또한, 상기 볼록부(P3)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 볼록부(P3)가 냉각 플레이트(300)의 상부면에서 전후 방향으로 길게 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 볼록부는, 냉각 플레이트(300)의 전단부에서 후단부에 이르기까지 길게 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 냉각 플레이트(300)의 표면적을 보다 많이 늘림으로써 냉각 플레이트(300)를 통한 열배출 성능이 보다 향상되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 와이어가 냉각 플레이트(300)의 하부에서 전단 측부터 후단 측까지 냉각 플레이트(300)의 오목부(G3)에 길게 수납될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 냉각 플레이트(300)의 볼록부(P3)는, 적어도 일부분이 상부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 경사면이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 볼록부(P3)의 상부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 방향으로 갈수록 좌우 방향 폭이 좁아지는 삼각형 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 볼록부는, 하부가 좌우 방향 폭이 동일한 형태로 형성될 수 있다. 특히, 상기 볼록부는 수평 방향으로 평평한 부분이 구비되지 않도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300)가 보다 밀착된 상태로 결합될 수 있다. 즉, 상기 실시예에 의하면, 냉각 플레이트(300)의 상부에 카트리지(200)를 안착시킬 때, 카트리지(200)는 냉각 플레이트(300)에 형성된 볼록부의 경사면을 따라 아래 방향으로 이동할 수 있으며, 이로 인해 카트리지(200)는 냉각 플레이트(300)에 최대한 가까워지게 구성될 수 있다. 따라서, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 결합력은 더욱 향상될 수 있으며, 이로 인해 냉각 성능은 더욱 증대될 수 있다.
여기서, 상기 볼록부의 외측에 형성된 경사면(S3)은 평평한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 볼록부의 경사면은 곡면 형태가 아닌 평면 형태로 형성됨으로써, 카트리지(200)가 볼록부의 경사면을 따라 최대한 하부 방향으로 이동되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)가 최대한 냉각 플레이트(300)에 밀착되도록 구성될 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 냉각 핀(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각 핀(400)은, 알루미늄이나 구리 등의 금속과 같은 열전도성 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 냉각 핀(400)은, 대략 판상으로 형성되어, 상하 방향으로 세워진 형태로 배터리 모듈에 구비될 수 있으며, 이차 전지(100) 및 카트리지(200)와 나란하게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 냉각 핀(400)은, 넓은 면이 이차 전지(100)의 표면을 마주보도록 배치될 수 있다. 특히, 상기 냉각 핀(400)은, 적어도 일부분이 이차 전지(100)의 표면에 접촉되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 냉각 핀(400)은, 하단부가 냉각 플레이트(300)에 접촉되게 구성될 수 있다. 따라서, 이차 전지(100)로부터 냉각 핀(400)으로 열이 전달되면, 전달된 열은 냉각 핀(400)의 하단부를 통해 냉각 플레이트(300)로 직접 전도될 수 있다.
상기 냉각 핀(400)은, 이차 전지(100)의 최외측 및/또는 이차 전지(100) 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 냉각 핀(400)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈의 가장 좌측과 가장 우측에 위치할 수 있다. 즉, 배터리 모듈에 다수의 이차 전지(100)가 좌우 방향으로 배치되는 경우, 냉각 핀(400)은, 가장 좌측에 위치한 이차 전지(100)의 좌측 및 가장 우측에 위치한 이차 전지(100)의 우측에 각각 대면 접촉되는 형태로 구비될 수 잇다.
또한, 상기 냉각 핀(400)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈의 내부에서 2개의 이차 전지(100) 사이에 배치될 수 있다. 특히, 냉각 핀(400)은, 복수 개 포함되어, 모든 이차 전지(100)가 냉각 핀(400)에 직접 대면 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 카트리지(200)가 서로 결합되고 결합된 공간 내부에 2개의 이차 전지(100)가 수납되는 경우, 각 카트리지(200)의 외측에 냉각 핀(400)이 위치함으로써, 각 이차 전지(100)마다 서로 다른 냉각 핀(400)이 접촉되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 각각의 냉각 핀(400)은, 중앙부 대부분의 표면이 이차 전지(100)의 좌측면 또는 우측면과 대면 접촉될 수 있으며, 하단부는 냉각 플레이트(300)에 접촉될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각 핀(400)은 하단부의 양면이 카트리지(200) 및 하부 냉각 플레이트(300)에 대면 접촉하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는, 도 4의 구성에서 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300)가 상호 결합된 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 다시 말해, 도 5는 도 3의 A3 부분에 대한 확대도라고도 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 냉각 핀(400)은, 하단부가 수평 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같이 수평 방향으로 형성된 냉각 핀(400)의 하단부는 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 냉각 핀(400)은, 도 5의 A4 부분에 표시된 바와 같이, 하단부의 상부면이 카트리지(200)의 하부에 접촉되고, 하단부의 하부면이 냉각 플레이트(300)의 상부에 접촉될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300)의 접촉 면적을 넓힘으로써, 냉각 핀(400)으로부터 냉각 플레이트(300)로 전달되는 열의 양이나 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 구성에 있어서, 냉각 핀(400)은 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 열 교환을 매개하는 매개체가 될 수 있다. 즉, 카트리지(200)의 열은 하부에 접촉된 냉각 핀(400)의 하단부로 전달되고, 이와 같이 전달된 열은 다시 냉각 핀(400)의 하단부와 접촉된 냉각 플레이트(300)로 전달될 수 있다. 따라서, 이 경우, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이에서 공기층이 아닌 냉각 핀(400)을 통해 열이 전달되므로, 열 전달 효율이 보다 향상될 수 있다. 또한, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 거리를 좁힘으로써 냉각 성능을 향상시키는 한편, 배터리 모듈의 부피를 줄일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 접착제는, 카트리지(200)의 하부와 냉각 플레이트(300)의 상부의 사이에서, 인접하는 2개의 냉각 핀(400)의 하단부 사이에 개재될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 구성에서, C1 및 C2, 2개의 카트리지(200)가 서로 인접하여 결합될 수 있으며, 그 내부에 2개의 이차 전지(100)가 수납될 수 있다. 이때, C1 카트리지의 하부에는 좌측단에서 우측 방향으로 소정 지점까지 냉각 핀(400)이 위치할 수 있고, C2 카트리지의 하부에는 우측단에서 좌측 방향으로 소정 지점까지 냉각 핀(400)이 위치할 수 있다. 이 경우, C1 카트리지의 하부에 위치한 냉각 핀(400)의 하단부와, C2 카트리지의 하부에 위치한 냉각 핀(400)의 하단부 사이에는, 도 5에서 A5로 표시된 바와 같이 일정 공간이 형성될 수 있는데, 이와 같은 공간에는 접착제(B)가 충진될 수 있다. 즉, 접착제(B)는, 적어도 카트리지의 하면, 냉각 플레이트(300)의 상면, 하나의 냉각 핀(400)의 하단부 좌측면 및 다른 냉각 핀(400)의 하단부 우측면으로 한정될 수 있는 공간에 채워지는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)의 하부와 냉각 플레이트(300)의 상부 사이의 공간까지 냉각 핀(400)이 위치하도록 함으로써, 냉각 핀(400)과 카트리지(200) 사이, 그리고 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이의 접촉 면적을 넓혀, 냉각 핀(400)을 통한 냉각 성능이 향상되도록 할 수 있다. 더욱이, 카트리지(200)의 하부와 냉각 플레이트(300)의 상부 사이 공간은, 냉각 핀(400)이 개재됨으로 인해 들뜬 공간이 있을 수 있는데, 이러한 들뜬 공간에 접착제가 충진됨으로써, 해당 공간에 공기층이 위치하지 않도록 하여 공기층으로 인해 열저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 접착제는, 냉각 핀(400)과 카트리지(200) 사이 및/또는 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이에도 개재될 수 있다. 즉, 도 5에서는, 접착제가 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 공간에만 위치하는 것처럼 도시되어 있으나, 접착제는 냉각 핀(400)과 카트리지(200) 사이 및/또는 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이 공간에도 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 플레이트(300) 상면에 접착제를 도포하는 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있고, 냉각 핀(400)과 카트리지(200) 사이 및/또는 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이에 고정력이 확보되도록 할 수 있다. 또한, 냉각 핀(400)과 카트리지(200) 사이 및/또는 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이에 공기층이 존재하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 냉각 핀(400), 카트리지(200) 및/또는 냉각 플레이트(300)의 표면 거칠기에 따라 냉각 핀(400)과 카트리지(200) 사이 또는 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이에 공기층이 존재하여 열 전달 효율이 저하될 수 있다. 하지만, 상기 실시예에 의하면, 냉각 핀(400), 카트리지(200) 및/또는 냉각 플레이트(300)의 표면이 다소 거칠게 구성되더라도, 접착제에 의해 이들 사이에 공기층이 개재되는 것을 줄여 열 전달 효율이 일정 수준 이상 확보되도록 할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각 핀(400)은, 하단부의 적어도 일부가 일 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 S4로 표시된 바와 같이, 냉각 핀(400)은 적어도 일부분에 경사면이 형성될 수 있다. 특히, 상기 냉각 핀(400)은 카트리지(200)의 외측 표면에 밀착되는 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 카트리지(200)가 하단부에서 경사면이 형성된 경우, 냉각 핀(400) 역시 하단부에서 경사면이 형성될 수 있다.
더욱이, 카트리지(200)에는 냉각 플레이트(300)의 볼록부(P3)가 삽입되기 위해 오목부(G2)가 형성될 수 있는데, 냉각 핀(400)은 이러한 카트리지(200)의 오목부의 표면을 따라 절곡되게 형성될 수 있다. 특히, 오목부는 적어도 일부분이 지면에서 좌측 또는 우측 방향으로 소정 각도 기울어진 형태로 경사면이 형성될 수 있다. 이때, 경사면은 대략 일정한 각도를 가진 평면 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 핀(400)의 경사면이 볼록부의 경사면에 안착되어 볼록부의 경사면을 따라 하부 방향으로 미끄러질 수 있으므로, 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300)가 하부 방향으로 보다 밀착되도록 할 수 있다. 따라서, 이 경우 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300)의 접촉을 통한 냉각 성능이 보다 향상될 수 있다. 특히, 이를 위해, 냉각 핀(400)은, 도면에 도시된 바와 같이, 지면에 수직하거나 지면과 소정 각도(0° 초과) 기울어진 형태로 구성될 수 있다. 즉, 냉각 핀(400)은 가장 하단부를 제외하고는 지면에 평평한 부분이 구비되지 않도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 냉각 플레이트(300)는, 좌측 단부 및 우측 단부가 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각 플레이트(300)는, 도 2 및 도 3에서 A6로 표시된 바와 같이, 좌측 단부 및 우측 단부가 상부 방향으로, 이를테면 지면에 수직한 방향으로 대략 90° 절곡될 수 있다.
이 경우, 냉각 플레이트(300)는 좌측과 우측의 절곡된 부분을 통해 카트리지(200) 또는 냉각 핀(400)의 외측을 일정 부분 감쌀 수 있게 된다. 특히, 냉각 플레이트(300)의 절곡부는 최외측 카트리지(200) 또는 최외측 냉각 핀(400)의 외측 표면에 접촉되게 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 결합력 또는 냉각 핀(400)과 냉각 플레이트(300) 사이의 결합력을 강화시킬 수 있다. 또한, 최외측에 위치한 냉각 핀(400) 또는 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 접촉 면적을 늘림으로써, 냉각 핀(400) 또는 카트리지(200)와 냉각 플레이트(300) 사이의 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈에 있어서, 상기 이차 전지(100)는, 카트리지(200)의 하부 단위 프레임의 상부에 안착될 수 있다.
예를 들어, 이차 전지(100)의 하부에는 카트리지(200)의 하부 단위 프레임이 위치할 수 있는데, 이때 이차 전지(100)의 하부는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 단위 프레임의 상부에 접촉된 상태로 놓일 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지(100)가 카트리지(200)에 직접 접촉하여 고정되므로, 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 공간이 줄어들게 되어, 배터리 모듈을 보다 컴팩트한 형태로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 열교환 성능이 보다 향상될 수 있다. 즉, 상기 구성에 의하면, 이차 전지(100)의 하부와 카트리지(200) 사이가 직접 접촉되어 있으므로, 이차 전지(100)의 열이 공기층을 경유하지 않고 카트리지(200)로 직접 전달될 수 있다.
더욱이, 이차 전지(100)는 하부 뿐만이 아니라 상부도 카트리지(200)에 접촉되게 구성될 수 있다. 즉, 이차 전지(100)의 상부는, 상부 단위 프레임의 하부에 접촉될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지(100)가 상부 단위 프레임과 하부 단위 프레임 사이에 모두 접촉된 상태로 존재하므로, 이차 전지(100)의 상하 방향 유동을 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 카트리지(200)는, 적어도 일부분이 열전도성 재질로 구성될 수 있다. 특히, 이차 전지(100)의 하부가 하부 단위 프레임의 상부에 안착되는 구성에 있어서, 상기 카트리지(200)는 하부 단위 프레임이 열전도성 재질로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 카트리지(200)는, 열전도성 특성을 구현하기 위해, 열전도성 고분자를 포함하는 재료, 또는 열전도성 필러 및 고분자를 포함하는 열전도성 재료로 구성될 수 있다. 즉, 카트리지(200)는 일반적인 금속이나 금속 합금 재료가 아닌 고분자를 주재료로 구성될 수 있다. 이와 같이 고분자에 기반한 열전도성 재료의 경우, 금속보다 무게가 작아 배터리 모듈의 경량화 달성에 용이하고, 성형이 용이하며, 열팽창계수가 낮고, 전기 전도성이 낮아 전기적 절연성을 확보하기가 용이하다. 이와 같은 실시예에서, 카트리지(200)의 재료로서, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 고분자 기반 열전도성 재료가 채용될 수 있다.
예를 들어, 상기 카트리지(200)는, 일반적인 고분자 재료에 열전도성을 갖는 필러가 혼합된 복합 재료 형태의 재질로 구성될 수 있다. 여기서, 필러에는, 규소 화합물, 알루미늄 화합물, 마그네슘 화합물, 붕소 화합물 등이 포함될 수 있다. 이를테면, 열전도성 재료에 포함되는 필러로서, 산화규소, 산화알루미늄, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 무수탄산마그네슘, 수산화마그네슘 등이 이용될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이밖에도 다양한 필러가 카트리지(200)의 재료로서 이용될 수 있다.
상기 카트리지(200)에 사용되는 고분자 재료로는, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스틸렌, 폴리카보네이트, 나일론, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리에테르에테르케톤 등 다양한 재료가 포함될 수 있다. 또한, 이 밖에 다양한 고분자 재료가 본 발명의 카트리지(200) 재료로 이용될 수 있다.
특히, 상기 카트리지(200)를 구성하는 열전도성 재료는, 열전도율이 1W/mK 이상인 물질로 이루어질 수 있다. 이를테면, 이러한 열전도성 재료는, 2W/mK ~ 20W/mK 인 고분자 플라스틱이나 고무 등의 재료로 이루어질 수 있다. 더욱이, 열전도성 재료는, 5W/mK 이상인 재료로 이루어질 수 있다.
종래, 카트리지 등의 소재로서 이용되는 플라스틱의 경우, 대체로 열전도성이 0.1~0.4 W/mK에 불과하여 거의 없다고 할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 카트리지의 경우, 열전도성이 이보다 높은 폴리머 소재가 사용됨으로써, 카트리지에 의해 열전달 및 배출이 이루어지도록 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이와 같은 실시예에 의하면, 카트리지(200) 내부에 금속 재질의 냉각 플레이트(300)와 같은 별도의 냉각 부재를 두지 않고도, 이차 전지(100)의 열이 카트리지(200)를 통해 외부로 효과적으로 배출되도록 할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지(100)의 하부가 카트리지(200)에 직접 접촉되므로, 이 부분에서 이차 전지(100)의 열은 공기를 통하지 않고 직접적으로 카트리지(200)로 전달될 수 있다. 그리고, 카트리지(200)에서 이차 전지(100)에 접촉된 부분은 열전도성 재질로 구성되므로, 카트리지(200)로 전달된 열은 카트리지(200)를 통과하여 냉각 플레이트(300)로 신속하게 배출될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지(100)는, 적어도 일부분이 카트리지(200)와 접착제에 의해 접착 고정될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)와 카트리지(200)의 접착 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 6은 도 3의 A7 부분에 적용될 수 있는 구성을 확대하여 나타낸 도면이라 할 수 있다. 도 6에서는, 설명의 편의를 위해, 이차 전지(100)와 카트리지(200)만을 나타내도록 한다.
도 6을 참조하면, 이차 전지(100)의 하부 중 일부 표면이 카트리지(200)와 접착될 수 있다. 즉, 도 6의 구성에서 이차 전지(100)의 하부 중 우측 경사면과 카트리지(200)의 하부 단위 프레임의 우측 상부 경사면 사이에 접착제(B)가 개재됨으로써, 이차 전지(100)와 카트리지(200)는 상호 접착 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 접착제(B)에 의해 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 결합력이 강화될 수 있다. 또한, 접착제(B)의 충진을 통해 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 공기층이 줄어들거나 제거될 수 있으므로, 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 열전달 성능이 향상되어 전체적인 냉각 성능이 증대될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(100)와 카트리지(200)의 접착 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 이차 전지(100)는, 하부 표면에 전체적으로 접착제(B)가 구비됨으로써 카트리지(200)와 접착 고정될 수 있다. 이 경우, 카트리지(200)의 안착면, 즉 하부 단위 프레임의 상부면은 이차 전지(100)의 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 특히, 파우치형 이차 전지(100)는, 실링부가 형성되기 위해 하부가 대략 역삼각형 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 하부 단위 프레임은, 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 이차 전지(100)의 하부 형태에 대응되도록, 상부면이 중앙 부분에서 좌우 방향으로 갈수록 점차 높아지는 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 접착제(B)의 사용량을 줄이면서도 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 접착력을 용이하게 증대시킬 수 있다.
이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이에 개재되는 접착제는, 열전도성 접착제일 수 있다. 이러한 열전도성 접착제의 경우, 일반적인 접착제에 비해, 열전도율이 높기 때문에, 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이에서 열 전달량 및 열 전달속도 등을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 이차 전지(100)로부터 카트리지(200)로의 열전달 효율이 개선됨으로써, 배터리 모듈의 냉각 성능이 개선될 수 있다.
한편, 상기와 같은 구성에 있어서, 파우치형 이차 전지(100)의 실링부는, 좌측 또는 우측 방향으로 폴딩될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(100)의 실링부는 좌측 방향으로 적어도 1회 전극 조립체의 수납 공간 측으로 폴딩될 수 있다. 그리고, 이와 같이 폴딩된 실링부는, 이차 전지(100)의 전극 조립체 수납 공간 외측의 경사면과 카트리지(200)의 내측면 사이에 개재되어 이들과 접착 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 실링부가 차지하는 공간을 줄임으로써 배터리 모듈의 소형화를 이루는데 보다 용이하고, 이차 전지(100)와 카트리지(200) 사이의 거리를 좁혀 이차 전지(100)로부터 카트리지(200)로의 열 전달 효율을 높일 수 있다. 특히, 폴딩된 실링부의 내측으로는 이차 전지(100)가 접촉하고 폴딩된 실링부의 외측으로는 카트리지(200)가 접촉됨으로써, 실링부의 폴딩 부분을 통해서도 이차 전지(100) 내부의 열이 카트리지(200)로 전달되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 특히, 전기 자동차와 같이 배터리로부터 구동력을 얻는 자동차의 경우, 배터리 모듈의 냉각 성능은 매우 중요하다. 따라서, 이러한 자동차에 본 발명에 따른 배터리 모듈이 적용되는 경우, 효과적인 냉각 성능으로 안정적이고 안전한 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 상대적인 위치를 나타내는 것으로서 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (16)

  1. 상하 방향으로 세워진 형태로 좌우 방향으로 배열된 복수의 파우치형 이차 전지;
    내부 공간에 상기 파우치형 이차 전지를 수용하고, 좌우 방향으로 상호 적층된 복수의 카트리지; 및
    열 전도성 재질로 구성되고, 상기 카트리지의 하부에 배치되어 상기 카트리지가 안착되며, 상부 표면의 적어도 일부가 접착제에 의해 상기 카트리지와 접착 고정된 냉각 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는 상부 표면에 상부 방향으로 볼록부가 형성되고, 상기 카트리지는 하부에 상기 볼록부에 대응되는 형태로 상부 방향으로 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는, 상기 볼록부의 하부가 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트의 볼록부는, 적어도 일부분이 상부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    판상의 열 전도성 재질로 구성되고, 상하 방향으로 세워진 형태로 적어도 하나의 이차 전지의 표면에 접촉되게 배치되며, 하단부가 상기 냉각 플레이트에 접촉되게 구성된 냉각 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 핀은, 상기 이차 전지의 최외측 및 상기 이차 전지 사이 중 적어도 하나의 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 핀은, 하단부의 양면이 각각 상기 카트리지 및 상기 냉각 플레이트에 대면 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 접착제는, 상기 카트리지의 하부와 상기 냉각 플레이트의 상부의 사이에서, 인접하는 2개의 냉각 핀의 하단부 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 핀은, 하단부의 적어도 일부가 일 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는, 좌측 단부 및 우측 단부가 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지는, 하부가 상기 카트리지의 하부 단위 프레임의 상부에 안착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 카트리지는, 적어도 상기 하부 단위 프레임이 열전도성 고분자를 포함하거나, 또는 열전도성 필러 및 고분자를 포함하는 열전도성 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 파우치형 이차 전지는, 적어도 일부분이 상기 카트리지와 접착제에 의해 접착 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 접착제는, 열전도성 접착제인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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