WO2019245128A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack comprising such a battery module and a motor vehicle comprising such a battery pack.
  • a secondary battery having high applicationability and high electrical energy characteristics such as high energy density according to a product group is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally.
  • 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 significantly reducing the use of fossil fuels is generated, but also no by-products of energy use are generated.
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack when a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including at least one battery cell is first configured, and the battery module is controlled using the at least one battery module. It is common to construct a battery pack by adding other components such as electronic components.
  • a plurality of battery cells disposed in the module case are in close contact with each other through surface contact.
  • the heat generated from the battery cells is transferred to the heat sink at the bottom of the module case and cooled.
  • heat transfer between adjacent battery cells in the module case does not have a great influence in terms of cooling.
  • the heat transfer to the adjacent battery cells due to the battery cell having the abnormal heat generation symptom has a problem of rapidly accelerating the occurrence time of the fire or explosion of the entire battery module that may threaten the safety of the user.
  • an object of the present invention is to provide a battery module that can ensure stability by delaying heat transfer to adjacent battery cells during abnormal heat generation of any one of a plurality of battery cells, a battery pack including such a battery module, and It is to provide an automobile including such a battery pack.
  • a battery module at least one side of the heat sink is mounted module case; And a plurality of battery cells accommodated in the module case and stacked to be electrically connected to each other, wherein a plurality of voids are formed between the battery cells facing each other among the plurality of battery cells to delay heat transfer. It provides a battery module characterized in that.
  • a plurality of uneven parts may be provided on a surface of at least one of the opposing battery cells in contact with surfaces of adjacent battery cells to form the plurality of voids.
  • the plurality of uneven parts may be provided on both surfaces of the battery cells facing each other.
  • the plurality of uneven parts may have a predetermined surface roughness and may be formed of a coating material coated on the surfaces of the at least one battery cells.
  • the coating material may be provided as an airgel having insulation.
  • the battery module may further include a sheet member provided between the facing battery cells and having the plurality of uneven parts.
  • the plurality of uneven parts may be provided on at least one surface of the sheet member.
  • the plurality of uneven parts may be provided on both surfaces of the sheet member.
  • the plurality of uneven parts may be disposed in a structure facing each other to form the plurality of voids, and a portion of the sheet member contacting the battery cell may be flat.
  • the plurality of battery cells may be stacked in a horizontal direction of the module case, and the heat sink may be mounted on an upper side or a lower side of the module case opposite to an edge portion of the plurality of battery cells.
  • the present invention a battery pack, at least one battery module according to the embodiment described above; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides a vehicle, including as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module that can ensure stability by delaying heat transfer to adjacent battery cells when an abnormal heat generation of any one of the plurality of battery cells, a battery comprising such a battery module A pack and an automobile including such a battery pack can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a main part of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a process of forming a plurality of uneven parts of a battery cell of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a heat transfer delay between battery cells of the battery module of FIG. 1.
  • FIG 5 and 6 are views for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 7 and 8 are views for explaining the sheet member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a main part of the battery module of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plurality of battery cells of the battery module of FIG. 1.
  • 4 is a view illustrating a process of forming uneven parts
  • FIG. 4 is a diagram for describing a heat transfer delay between battery cells of the battery module of FIG. 1.
  • the battery module 10 may include a module case 100, a heat sink 200, a thermal adhesive 300, a buffer pad 400, and a battery cell 500. .
  • the module case 100 may form an appearance of the battery module 10 and may accommodate the battery cells 500 described later. To this end, the module case 100 may be provided with an accommodation space for accommodating the battery cells 500 to be described later.
  • the module case 100 may be made of a metal or plastic material.
  • the heat sink 200 is for cooling the battery cells 500, which will be described later, and may be mounted on one side of the module case 100.
  • the heat sink 200 may be mounted on an upper side or a lower side of the module case 100 facing an edge portion of the plurality of battery cells 500 to be described later as an edge cooling method.
  • the heat sink 200 may be mounted below the module case 100.
  • the heat sink 200 may have a space through which a gaseous or liquid refrigerant may flow, and may have an outer wall of a metal material defining the space.
  • the thermal adhesive 300 is provided on the bottom inner surface of the module case 100 and can more stably fix the edge portions of the plurality of battery cells 500 to be described later to the bottom inner surface of the module case 100. have.
  • the thermal adhesive 300 may be formed of a thermally conductive material that can more efficiently transfer heat generated from the plurality of battery cells 500 to be described later to the heat sink 200.
  • the thermally conductive material may include silicone, epoxy, polyurethane, or the like.
  • the buffer pad 400 may more stably support the plurality of battery cells 500 to be described later in the module case 100.
  • the buffer pad 400 may be provided as a pair.
  • the buffer pad 400 may be made of an elastic material such as a silicon pad.
  • the pair of buffer pads 400 may be disposed on both sides of inner walls of the module case 100 to support outermost sides of the plurality of battery cells 500 to be described later.
  • the battery cell 500 as a secondary battery, may be provided as a pouch type secondary battery.
  • the battery cell 500 may be a pouch type lithium polymer battery.
  • the battery cells 500 may be provided in plural, and the plurality of battery cells 500 may be stacked in the module case 100 to be electrically connected to each other. Specifically, the plurality of battery cells 500 may be stacked in the module case 100 along the horizontal direction of the module case 100.
  • the horizontal direction may correspond to the width direction of the drawing.
  • a plurality of voids G may be formed between the battery cells 500 facing each other of the plurality of battery cells 500 to delay heat transfer.
  • the plurality of gaps G may be provided by a plurality of uneven parts 550 formed on the surface 505 of at least one battery cell 500 of the plurality of battery cells 500.
  • the surface 505 of at least one of the opposing battery cells 500 is in point contact with the surface 505 of adjacent battery cells 500 to form the plurality of voids G.
  • the plurality of uneven parts 550 may be provided.
  • the plurality of uneven parts 550 may be provided on at least one surface 505 of the facing battery cells 500.
  • the plurality of uneven parts 550 may be provided on all of the surfaces 505 of the facing battery cells 500.
  • the plurality of uneven parts 550 have a predetermined surface roughness, and preferably have a high surface roughness from which uneven unevenness may be formed, and is coated on the surface 505 of the at least one battery cell 500. It may be provided with a coating material (C).
  • the coating material (C) may be provided as an airgel having insulation. Such airgel may be provided as a silica airgel.
  • the coating material C is sprayed onto the surface 505 of the battery cell 500 through a spray device S or the like to form the surface of the battery cells 500 ( 505 may be applied to form the plurality of uneven parts 550.
  • the battery cells 500 in contrast to the case where they are arranged in contact with each other, the heat transfer to the adjacent battery cells 500 can be delayed as much as possible, thereby igniting or exploding the entire battery module 10.
  • the entire battery module 10 may be ignited or exploded through the plurality of uneven parts 550. By delaying the back, it is possible to secure the evacuation time and the like that can be evacuated by the user can effectively secure the user safety.
  • FIG. 5 and 6 are views for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention
  • Figures 7 and 8 are views for explaining a sheet member according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 20 according to the present embodiment is similar to the battery module 10 of the previous embodiment, hereinafter, redundant description of the same configuration as the previous embodiment will be omitted, and the difference from the previous embodiment will be mainly described. Explain.
  • the battery module 20 may further include at least one sheet member 600 provided between the battery cells 500 facing each other.
  • the sheet member 600 may be provided between the battery cells 500 facing each other, and may include a plurality of uneven parts 650.
  • the plurality of uneven parts 650 may be provided on at least one surface of the sheet member 600.
  • the plurality of uneven parts 650 may be in point contact with the surface of the battery cell 500 facing each other to form a plurality of voids (G).
  • the plurality of uneven parts 650 may be provided in a manner provided in a separate sheet member 600 instead of the coating material.
  • the plurality of uneven parts 650 and 670 forming the plurality of voids G may be provided on both surfaces of the sheet member 600, respectively.
  • a plurality of sheet members 700 and 800 are provided between the battery cells 500 facing each other, and a plurality of uneven portions are formed in each of the plurality of sheet members 700 and 800. It may also be possible for 750 and 850 to be formed.
  • the plurality of uneven parts 650, 670, 750, and 850 forming the plurality of voids G for delaying heat transfer between adjacent battery cells 500 may be formed of the coating material ( It may be possible to be provided via a separate sheet member 600, 700, 800 other than the coating method of C).
  • the separate sheet members 600, 700, and 800 may be sheet films having high surface roughness.
  • each of the plurality of sheet members 700 and 800 may be formed of a material having elasticity, and end portions of the uneven parts 750 and 850 may be formed bluntly without being sharp. If the point fryer is applied to the battery cells 500, the amount of heat generated in the corresponding portion may increase, resulting in an internal short.
  • the plurality of voids G may be formed between the uneven parts 750 and 850 through the uneven parts 750 and 850 facing each other. And a flat surface opposite each of the uneven portions 750 and 850 contacts the battery cells 500, thereby effectively preventing the application of a point fryer that may occur between these battery cells 500. .
  • FIG 9 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 10 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 may include at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment. Can be.
  • the at least one battery module may be provided as the battery module 20 of the previous embodiment, or may be provided in plurality. When provided in plural, it may be possible that the battery module 10 and the battery module 20 of the previous embodiment may be provided as an aggregate.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V as a fuel source of the vehicle V.
  • the battery pack 1 may be provided in the motor vehicle V in other ways in which electric vehicles, hybrid vehicles and other battery packs 1 may be used as fuel sources.
  • the battery pack 1 may also be provided in other devices, devices, and facilities, such as an energy storage system using a secondary battery, in addition to the vehicle V.
  • the apparatus, apparatus, and facility including the battery pack 1 and the battery pack 1 such as the vehicle V according to the present embodiment include the battery module 10 described above.
  • a battery pack 1 having all the advantages of one battery module 10 and a device, a device, and a facility such as a vehicle V having the battery pack 1 may be implemented.
  • the battery module that can ensure the stability by delaying the heat transfer to the adjacent battery cells 500 when the abnormal heat of any one of the plurality of battery cells 500, 500 10 and 20, a battery pack 1 including the battery modules 10 and 20, and a vehicle V including the battery pack 1 may be provided.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 일측에 히트 싱크가 장착되는 모듈 케이스 및 모듈 케이스 내부에 수용되며, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하며, 복수 개의 배터리 셀들 중 마주 하는 배터리 셀들 사이에는 열 전달을 지연시키기 위한 복수 개의 공극이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 06월 20일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0071025호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 배터리 모듈의 제어를 위한 전자 부품 등의 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 모듈의 경우, 장기간 사용 시 온도에 의한 급격한 수명 단축을 방지하기 위해 발열량과 사용 온도를 기준으로 냉각 시스템을 설계하며, 최근 들어, 배터리 모듈의 모듈 케이스 하단에 히트 싱크를 장착시켜 냉각하는 엣지 쿨링 방식이 선호되는 추세이다.
이러한 엣지 쿨링 방식의 경우, 모듈 케이스 내부에 배치되는 복수 개의 배터리 셀들이 상호 면접촉을 통해 밀착 접촉되게 된다. 이러한 엣지 쿨링 방식의 배터리 모듈의 경우, 모듈 케이스 하단의 히트 싱크로 배터리 셀들에서 발생하는 열을 전달하여 냉각시키게 된다. 여기서, 모듈 케이스 내부의 인접해 있는 배터리 셀들 간의 열 전달은 냉각 측면에서 큰 영향을 끼치지 않는다.
그러나, 이러한 종래 배터리 모듈의 경우, 복수 개의 배터리 셀들 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 발열 증상이 발생할 경우, 상호 밀착 접촉되는 배터리 셀들 간의 배치로 인해, 이상 발열 증상이 발생한 배터리 셀에서 발생한 열이 인접한 배터리 셀들로 빠르게 전파되는 문제가 있다.
이러한 이상 발열 증상이 발생한 배터리 셀로 인한 인접한 배터리 셀들로의 짧은 시간 내에서의 열 전달은 사용자의 안전을 위협할 수 있는 배터리 모듈 전체의 발화나 폭발 등의 발생 시간을 급격히 앞당길 수 있는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 복수 개의 배터리 셀들 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 발열 시 인접한 배터리 셀들로의 열 전달을 지연시켜 안정성을 확보할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 일측에 히트 싱크가 장착되는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스 내부에 수용되며, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층되는 복수 개의 배터리 셀들;을 포함하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 마주 하는 배터리 셀들 사이에는, 열 전달을 지연시키기 위한 복수 개의 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 마주 하는 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 표면에는, 인접하는 배터리 셀들의 표면과 점 접촉되어 상기 복수 개의 공극을 형성하는 복수 개의 요철부가 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 요철부는, 상기 마주 하는 배터리 셀들의 표면 모두에 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 요철부는, 소정의 표면 거칠기를 가지며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀들의 표면에 코팅되는 코팅 물질로 마련될 수 있다.
상기 코팅 물질은, 절연성을 갖는 에어로젤로 구비될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 마주 하는 배터리 셀들 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 요철부를 구비하는 시트 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 요철부는, 상기 시트 부재의 적어도 일면에 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 요철부는, 상기 시트 부재의 양면에 각각 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 요철부는, 상호 마주 하는 구조로 배치되어 상기 복수 개의 공극을 형성하며, 상기 시트 부재의 상기 배터리 셀과 접촉되는 부분은 평평하게 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들은, 상기 모듈 케이스의 수평 방향을 따라 적층되며, 상기 히트 싱크는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 엣지 부분에 대향되는 상기 모듈 케이스의 상측 또는 하측에 장착될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 복수 개의 배터리 셀들 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 발열 시 인접한 배터리 셀들로의 열 전달을 지연시켜 안정성을 확보할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀의 복수 개의 요철부 형성 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들 사이의 열 전달 지연을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시트 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 단면도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀의 복수 개의 요철부 형성 공정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀들 사이의 열 전달 지연을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 모듈 케이스(100), 히트 싱크(200), 열 접착제(300), 완충 패드(400) 및 배터리 셀(500)을 포함할 수 있다.
상기 모듈 케이스(100)는, 상기 배터리 모듈(10)의 외관을 형성하며, 후술하는 배터리 셀들(500)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(100)에는 후술하는 배터리 셀들(500)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 이러한 상기 모듈 케이스(100)는 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 히트 싱크(200)는, 후술하는 배터리 셀들(500)의 냉각을 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(100)의 일측에 장착될 수 있다. 이러한 상기 히트 싱크(200)는, 엣지 쿨링 방식으로서, 후술하는 복수 개의 배터리 셀들(500)의 엣지 부분에 대향되는 상기 모듈 케이스(100)의 상측 또는 하측에 장착될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 히트 싱크(200)는 상기 모듈 케이스(100)의 하측에 장착될 수 있다. 이러한 상기 히트 싱크(200)는 기상 또는 액상의 냉매가 흐를 수 있는 공간을 구비하며, 상기 공간을 정의하는 금속 재질의 외벽을 가질 수 있다.
상기 열 접착제(300)는, 상기 모듈 케이스(100)의 저부 내면에 구비되며, 후술하는 복수 개의 배터리 셀들(500)의 엣지 부분을 상기 모듈 케이스(100)의 저부 내면에 보다 안정적으로 고정할 수 있다.
이러한 상기 열 접착제(300)는 후술하는 복수 개의 배터리 셀들(500)에서 발생되는 열을 상기 히트 싱크(200) 측으로 보다 원활히 전달할 수 있는 열 전도성 물질로 구비될 수 있다. 예로서, 상기 열 전도성 물질은 실리콘, 에폭시 또는 폴리우레탄 등을 포함할 수 있다.
상기 완충 패드(400)는, 상기 모듈 케이스(100) 내부에서 후술하는 복수 개의 배터리 셀들(500)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 이러한 상기 완충 패드(400)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 완충 패드(400)는 실리콘 패드와 같이 탄성이 있는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 완충 패드들(400)은 상기 모듈 케이스(100)의 내벽 양측에 각각 배치되어 후술하는 복수 개의 배터리 셀들(500)의 최외곽 양측을 지지할 수 있다.
상기 배터리 셀(500)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리 셀(500)은 파우치 타입의 리튬 폴리머 전지일 수 있다.
이러한 상기 배터리 셀(500)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(500)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상기 모듈 케이스(100) 내부에서 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(500)은 상기 모듈 케이스(100) 내부에서 상기 모듈 케이스(100)의 수평 방향을 따라 적층될 수 있다. 여기서, 수평 방향은 도면의 폭 방향에 해당할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(500) 중 마주 하는 배터리 셀들(500) 사이에는, 열 전달을 지연시키기 위한 복수 개의 공극(G)이 형성될 수 있다.
이러한 복수 개의 공극(G)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(500) 중 적어도 하나의 배터리 셀(500)의 표면(505)에 형성되는 복수 개의 요철부(550)에 의해 마련될 수 있다.
이하, 이러한 상기 복수 개의 요철부(550)에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
상기 마주 하는 배터리 셀들(500) 중 적어도 하나의 배터리 셀(500)의 표면(505)에는, 인접하는 배터리 셀들(500)의 표면(505)과 점 접촉되어 상기 복수 개의 공극(G)을 형성하는 상기 복수 개의 요철부(550)가 마련될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 요철부(550)는, 상기 마주 하는 배터리 셀들(500)의 적어도 하나의 표면(505)에 구비될 수 있다. 바람직하게, 상기 복수 개의 요철부(550)는 상기 마주 하는 배터리 셀들(500)의 표면(505) 모두에 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 요철부(550)는 소정의 표면 거칠기를 가지며, 바람직하게, 울퉁불퉁한 요철이 형성될 수 있는 높은 표면 거칠기를 가지며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀들(500)의 표면(505)에 코팅되는 코팅 물질(C)로 마련될 수 있다.
이러한 상기 코팅 물질(C)은 절연성을 갖는 에어로젤로 구비될 수 있다. 이러한 에어로젤은 실리카 에어로젤로 구비될 수 있다. 상기 코팅 물질(C)은, 상기 배터리 셀(500)의 제조 공정 시, 스프레이 장치(S) 등을 통해 상기 배터리 셀(500)의 표면(505)에 분사되어 상기 배터리 셀들(500)의 표면(505)에 도포되어 상기 복수 개의 요철부(550)를 형성할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 요철부(550)를 통해 적층되는 배터리 셀들(500)의 인접하는 배터리 셀들(500)이 점 접촉되게 배치되므로, 어느 하나의 배터리 셀(500)의 이상 과열에 따른 발열 시, 인접하는 배터리 셀들(500) 측으로의 열 전달(H) 속도가 지연될 수 있다.
즉, 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 요철부(550)를 통한 인접하는 배터리 셀들(500)의 점 접촉 배치를 통해, 어느 하나의 배터리 셀(500)의 이상 과열 시, 배터리 셀들(500)이 상호 면 접촉되게 배치되어 있을 때와 대비하여, 주변에 인접한 배터리 셀들(500) 측으로의 열 전달을 최대한 지연시킬 수 있으므로, 이에 따른 전체 배터리 모듈(10)의 발화나 폭발 등도 늦출 수 있다.
따라서, 본 실시예의 경우, 어느 한 배터리 셀(500)에서 발생될 수 있는 내부 쇼트 등에 따른 이상 발열 등의 발생 시, 상기 복수 개의 요철부(550)를 통해 전체 배터리 모듈(10)의 발화나 폭발 등을 지연시켜, 사용자가 대피할 수 있는 대피 시간 등을 확보할 수 있게 되어 사용자 안전성을 효과적으로 확보할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시트 부재를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 동일한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은, 마주 하는 배터리 셀들(500) 사이에 구비되는 적어도 하나의 시트 부재(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 시트 부재(600)는 마주 하는 배터리 셀들(500) 사이마다 구비될 수 있으며, 복수 개의 요철부(650)를 구비할 수 있다.
상기 복수 개의 요철부(650)는 상기 시트 부재(600)의 적어도 일면에 마련될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 요철부(650)는 마주 하는 배터리 셀(500)의 표면에 점 접촉되어 복수 개의 공극(G)을 형성할 수 있다. 이처럼, 상기 복수 개의 요철부(650)는 코팅 물질의 도포 대신에 별도의 시트 부재(600)에 마련되는 방식으로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수 개의 공극(G)을 형성하는 복수 개의 요철부(650, 670)는 시트 부재(600)의 양면에 각각 마련되는 것도 가능할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 마주 하는 배터리 셀들(500) 사이에 복수 개의 시트 부재들(700, 800)이 구비되며, 상기 복수 개의 시트 부재들(700, 800) 각각에 복수 개의 요철부(750, 850)가 형성되는 것도 가능할 수 있다.
이처럼, 인접하는 배터리 셀들(500) 간의 열 전달을 지연시키기 위한 상기 복수 개의 공극(G)을 형성하는 상기 복수 개의 요철부(650, 670, 750, 850)는 앞선 실시예와 같은 상기 코팅 물질(C)의 도포 방식 이외의 별도의 시트 부재(600, 700, 800)를 통해 구비되는 것도 가능할 수 있다. 여기서, 상기 별도의 시트 부재(600, 700, 800)는 높은 표면 거칠기를 갖는 시트 필름일 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 시트 부재들(700, 800) 각각에 복수 개의 요철부(750, 850)가 형성되는 구조의 경우, 마주 하는 배터리 셀들(500)에 포인트 프레져(Point Pressure)가 인가되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이를 위해, 상기 복수 개의 시트 부재들(700, 800) 각각은 탄성을 갖는 재질로 구비되며, 요철부(750, 850)의 단부가 뾰족하지 않고 뭉툭하게 형성될 수 있다. 만약, 배터리 셀들(500)로 포인트 프레져가 인가될 경우, 해당 부위에서 발열량이 증가되어 내부 쇼트 등이 발생할 위험이 있다. 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 시트 부재들(700, 800)의 경우, 상호 마주 하는 요철부들(750, 850)을 통해 요철부들(750, 850) 사이에 상기 복수 개의 공극(G)을 형성할 수 있고, 각각의 요철부들(750, 850) 반대편의 평평한 면이 상기 배터리 셀들(500)에 접촉하기에, 이러한 배터리 셀들(500) 사이에서 발생될 수 있는 포인트 프레져 인가를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 모듈은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(20)로 구비되는 것도 가능할 수 있으며, 복수 개로 구비되는 것도 가능할 수 있다. 복수 개로 구비되는 경우, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 상기 배터리 모듈(20)의 집합체로 마련되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차(V)의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차(V)와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10) 을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 복수 개의 배터리 셀들(500) 중 어느 하나의 배터리 셀(500)의 이상 발열 시 인접한 배터리 셀들(500)로의 열 전달을 지연시켜 안정성을 확보할 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (12)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 일측에 히트 싱크가 장착되는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스 내부에 수용되며, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층되는 복수 개의 배터리 셀들;을 포함하며,
    상기 복수 개의 배터리 셀들 중 마주 하는 배터리 셀들 사이에는, 열 전달을 지연시키기 위한 복수 개의 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마주 하는 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 표면에는,
    인접하는 배터리 셀들의 표면과 점 접촉되어 상기 복수 개의 공극을 형성하는 복수 개의 요철부가 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 요철부는,
    상기 마주 하는 배터리 셀들의 표면 모두에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 요철부는,
    소정의 표면 거칠기를 가지며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀들의 표면에 코팅되는 코팅 물질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코팅 물질은,
    절연성을 갖는 에어로젤로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 마주 하는 배터리 셀들 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 요철부를 구비하는 시트 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 요철부는,
    상기 시트 부재의 적어도 일면에 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 요철부는,
    상기 시트 부재의 양면에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 요철부는,
    상호 마주 하는 구조로 배치되어 상기 복수 개의 공극을 형성하며,
    상기 시트 부재의 상기 배터리 셀과 접촉되는 부분은 평평하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은,
    상기 모듈 케이스의 수평 방향을 따라 적층되며,
    상기 히트 싱크는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 엣지 부분에 대향되는 상기 모듈 케이스의 상측 또는 하측에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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