WO2021194115A1 - 배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

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battery
rack
stopper
battery pack
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나종승
박상준
강달모
배규종
최용석
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery rack and a power storage device including the same, and more particularly, when a fire or thermal runaway occurs in some of a plurality of battery packs, effectively preventing the propagation of fire or heat to other adjacent battery packs It is about the battery rack that can do it.
  • a lithium secondary battery mainly use a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and a casing for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery pouch casing.
  • secondary batteries have been 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.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • a pouch-type secondary battery is widely used in such a medium-to-large device due to the advantage of easy stacking.
  • a battery pack in which thermal runaway or fire has occurred may expand its volume and come into contact with other adjacent battery packs, and the heat transfer rate rapidly increases due to such contact, which further increases the rate at which thermal runaway or fire propagates. There is a problem with speeding up.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and when a fire or thermal runaway occurs in some of a plurality of battery packs, it is possible to effectively prevent the propagation of fire or heat to other adjacent battery packs. It aims to provide a battery rack.
  • the plurality of battery packs are mounted to be spaced apart from each other in the vertical direction and open to communicate in the vertical direction between the plurality of battery packs; and a rack case disposed between a plurality of battery packs and provided with a stopper configured to block the volume expansion of the battery pack when the volume of the battery pack expands.
  • the rack case includes an upper wall, a lower wall, a left wall, a right wall, and a rear wall configured to form the storage space.
  • the stopper may have a beam shape extending in a horizontal direction from at least one of the left wall, the right wall, and the rear wall.
  • the stopper may have a vertical cross-section of the beam shape, a quadrangle, an I-shape, or an H-shape.
  • the stopper may include a main body configured to pressurize the battery pack when the volume of the battery pack expands, and a fixing part coupled to at least one of the rear wall, the left wall, and the right wall. .
  • the rack case may further include a plurality of shelf plates configured to support the lower portions of each of the plurality of battery packs in an upper direction.
  • the body portion of the stopper may be connected to the shelf plate and have a stepped structure stepped in a lower direction.
  • the rack case may further include a support member interposed between the lower surface of the battery pack and the shelf plate and configured to change a phase from a solid to a liquid at a predetermined temperature or higher.
  • It may further include an insulating pad positioned above or below the stopper and configured to block conduction of heat.
  • It may further include a cooling pad positioned above or below the stopper and configured to absorb heat.
  • the power storage device for achieving the above object includes at least one or more of the battery rack.
  • the battery rack of the present invention a plurality of battery packs, and a plurality of battery packs are mounted spaced apart from each other in the vertical direction, and having an open structure so that the communication between the plurality of battery packs in the vertical direction.
  • the stopper can prevent the deformed battery pack from coming into contact with other battery packs located at the top or bottom, so that heat is transferred from the battery pack in which thermal runaway or fire has occurred to the adjacent battery pack, This can prevent thermal runaway or the spread of fire to other battery packs.
  • the battery rack of the present invention is located on the upper or lower portion of the stopper and further comprising an insulating pad configured to block the conduction of heat, whereby the insulating pad is thermal runaway fire It is possible to block the transfer of heat from a battery pack in which the heat is generated to another battery pack located at the top or bottom.
  • the battery rack of the present invention further includes a support member interposed between the lower surface of the battery pack and the shelf plate and configured to change the phase from solid to liquid at a predetermined temperature or higher, so that a plurality of When thermal runaway or fire occurs in some of the battery packs, the thickness of the support member decreases due to the generated heat, and the position of the battery pack in which thermal runaway or fire occurs may be moved downward. Accordingly, it is possible to effectively reduce the amount of heat conduction by preventing a battery pack whose volume has expanded due to thermal runaway or fire from coming into contact with other adjacent battery packs. Ultimately, even if thermal runaway or fire occurs in some battery packs, propagation of thermal runaway or fire to other adjacent battery packs can be prevented.
  • FIG. 1 is a front perspective view schematically showing a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a front perspective view schematically showing the state of the battery pack as a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a state of a cell assembly of a battery pack, which is a part of a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a front view schematically showing a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a front view schematically showing the volume expansion of some battery packs of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view schematically showing the state of the rack case as a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of the battery rack cut along the line C-C' of FIG.
  • FIG. 8 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of a battery rack according to another embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of the battery rack according to another embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 13 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of a battery rack according to another embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 14 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 7 of the present invention.
  • 15 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 8 of the present invention.
  • 16 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 9 of the present invention.
  • 17 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 10 of the present invention.
  • FIG. 18 is a graph showing a change in temperature of a battery pack in which thermal runaway has occurred used in the experiment of the present invention.
  • 19 is a graph showing a change in temperature of a battery pack of a comparative example used in an experiment of the present invention.
  • 20 is a temperature change graph of the battery pack of the embodiment used in the experiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front perspective view schematically showing a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a front perspective view schematically showing the state of the battery pack as a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view schematically showing the state of the cell assembly of the battery pack, which is a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • the X-axis direction refers to the right and left directions
  • the Y-axis direction refers to the backward and forward directions
  • the Z-axis direction refers to the upward and downward directions.
  • the battery rack 300 of the present invention includes a plurality of battery packs 200 , and a rack case 310 .
  • the plurality of battery packs 200 may be configured to be accommodated in the rack case 310 in a vertically arranged form.
  • the plurality of battery packs 200 is a cell assembly including a pack housing 210 , a module BMS 230 , and a plurality of secondary batteries 110 provided inside the pack housing 210 and stacked in one direction. (100) may be provided.
  • the module BMS 230 may be configured to measure a current and a temperature of the battery pack 200 , and to control charging and discharging of the plurality of secondary batteries 110 .
  • two external input/output terminals 221 may be provided at the front end of the battery pack 200 .
  • one may have a positive electrical polarity, and the other may have a negative electrical polarity.
  • the secondary battery 110 may be a pouch-type secondary battery 110 .
  • the cell assembly 100 when viewed directly in the F direction (shown in FIG. 1 ), the cell assembly 100 consists of 21 pouch-type secondary batteries 110 stacked side by side in the front and rear directions. can be
  • the positive electrode lead 112 and the negative electrode lead 111 are left and right in opposite directions with respect to the center of the pouch 116 of the secondary battery 110 . It may be formed at the end of the direction. That is, the positive lead 112 may be provided at one end (left end) with respect to the center of the secondary battery 110 . In addition, the negative lead 111 may be provided at the other end (right end) with respect to the center of the secondary battery 110 .
  • the battery pack 200 according to the present invention is not limited to the aforementioned pouch-type secondary battery 110 , and various secondary batteries 110 known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the 'horizontal direction' described later may mean a direction parallel to the ground when the battery pack 200 is placed on the ground, and may also be referred to as at least one direction on a plane perpendicular to the vertical direction.
  • the battery pack 200 may include at least one bus bar (not shown) configured to electrically interconnect the plurality of secondary batteries 110 .
  • the bus bar may include a conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, or the like.
  • Figure 4 is a front view schematically showing a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a front view schematically showing the volume expansion of some battery packs of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view schematically showing the state of the rack case as a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • the rack case 310 of the present invention can be mounted therein the plurality of battery packs 200 spaced apart from each other in the vertical direction.
  • the rack case 310 may include a storage space 312 having an open structure so that the plurality of battery packs 200 communicate in a vertical direction.
  • the rack case 310 may have an outer wall forming the storage space 312 .
  • the outer wall may include an upper wall 310a, a lower wall 310b, a left wall 310c, a right wall 310d, and a rear wall 310e.
  • a plurality of shelf plates 318 arranged in the vertical direction may be provided on the inner surface of the left wall 310c and the inner surface of the right wall 310d, respectively. have.
  • the plurality of battery packs 200 may be disposed to be spaced apart from each other at predetermined intervals in the vertical direction on the plurality of shelf plates 318 .
  • between the shelf plates 318 disposed on the left and right sides may be formed in an open structure so that the plurality of battery packs 200 can communicate in the vertical direction. Through this open structure, the air flowing between the battery packs 200 may move smoothly in the vertical direction.
  • At least one or more stoppers 320 configured to block the volume expansion of the battery pack 200A.
  • the stopper 320 may be positioned between the plurality of battery packs 200 .
  • the stopper 320 may be positioned to be spaced apart from the plurality of battery packs 200 in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the stopper 320 may be located lower than the battery pack 200 located at the top of the plurality of battery packs 200 and located above the battery pack 200 located at the bottom.
  • the battery pack 200 includes a plurality of pouch-type secondary batteries 110 therein, the plurality of pouch-type secondary batteries 110 thermally run while the battery pack 200 is being charged and discharged.
  • an abnormal behavior such as fire occurs, a large amount of gas is generated inside the plurality of pouch-type secondary batteries 110, and the volume of the pouch-type secondary batteries 110 expands and receives internal pressure to receive the battery pack 200A ), which may cause deformation as the external shape increases.
  • the stopper 320 of the present invention may be configured to block the volume expansion of the battery pack 200 in a lower direction or an upper direction.
  • the rack case 310 of the present invention is mounted with a plurality of battery packs 200, and the plurality of battery packs 200 are spaced apart from each other in the vertical direction, and the plurality of batteries A storage space 312 having an open structure so that the packs 200 are communicated in the vertical direction is provided, and a stopper 320 configured to prevent volume expansion of some battery packs 200A in the storage space 312 is provided.
  • FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of the battery rack cut along the line C-C' of FIG. 8 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of a battery rack according to another embodiment 2 of the present invention.
  • Figure 9 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of the battery rack according to another embodiment 3 of the present invention.
  • FIGS. 7 to 9 show only the outer wall and the stopper 320 of the rack case 310 for convenience of drawing description.
  • the stopper 320 of the present invention extends in the horizontal direction from at least one of the left wall 310c, the right wall 310d, and the rear wall 310e. It may have a beam shape.
  • the stopper 320 may have a hexahedral beam shape extending forward from the inner surface of the rear wall 310e of the rack case 310 .
  • one stopper 320 is illustrated, but it is also possible to include at least three or more stoppers 320 arranged in a horizontal direction.
  • the stopper (320A) of the battery rack (300A) according to another embodiment 2 may have a beam shape extending to the inner surface of the 310d. That is, the stopper 320A may have an I-beam shape in plan view.
  • the stopper 320A of FIG. 8 according to the second embodiment of the present invention has a structure connected to the inner surface of each of the left wall 310c and the right wall 310d of the rack case 310A, and only the rack case 310A ) can exert a stronger force to block the deformed battery pack 200 than the stopper 320 of FIG. 7 having a structure connected to the rear wall 310e.
  • the stopper 320B of the battery rack 300B extends forward from the inner surface of the rear wall 310e of the rack case 310B.
  • the hexahedral beam and the I-beam extending from the inner surface of the left wall 310c of the rack case 310B to the inner surface of the right wall 310d may have a cross shape connected to each other.
  • the stopper 320B of FIG. 9 is I-shaped connected to the hexahedral beam connected to the rear wall 310e and the left wall 310c and the right wall 310d of the rack case 310B. Since the beams have a cross shape connected to each other, compared to the stopper 320A connected to the left wall 310c and the right wall 310d according to the second embodiment, it is possible to have more connecting portions. Accordingly, the stopper 320B of FIG. 9 may exert a stronger force to block the deformed battery pack 200 than the stopper 320A of FIG. 8 .
  • the stopper 320 may include a body part 321 and a fixing part 323 .
  • the main body 321 may be configured to pressurize the battery pack 200 when the volume of the battery pack 200 expands.
  • the main body 321 may be positioned to correspond to a central portion in which deformation of the battery pack 200 is most likely to occur.
  • the fixing part 323 may be coupled to at least one of the rear wall 310e, the left wall 310c, and the right wall 310d.
  • the body part 321 is provided at a position corresponding to the central axis of the battery pack 200 in the front-rear direction, and the fixing part 323 is a rack. It may have a structure coupled to the inner surface of the rear wall 310e of the case 310 . In this case, welding or bolting is possible.
  • the stopper 320A of FIG. 8 has a body part 321 provided at a position corresponding to the central axis of the battery pack 200 in the left and right direction, and the fixing part 323 is a rack case. It may be formed on the inner surface of the left wall 310c of the 310 and the inner surface of the right wall 310d, respectively.
  • the body part 321 is provided at positions corresponding to the central axis in the front and rear directions and the central axis in the left and right directions of the battery pack 200 , and the fixing part 323 may have a structure coupled to the inner surface of the rear wall 310e of the rack case 310, the inner surface of the left wall 310c, and the inner surface of the right wall 310d, respectively.
  • FIG. 10 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 4 of the present invention.
  • the rack case 310C of the battery rack 300C may further include a thermal insulation pad 350 .
  • the heat insulating pad 350 may be positioned above or below the stopper 320 .
  • the heat insulation pad 350 may be attached to the top surface of the stopper 320 using an adhesive (not shown).
  • the heat insulating pad 350 may include a heat insulating material including a heat-resistant resin such as polyimide, a fiber such as glass wool or rock wool, and/or a ceramic material.
  • the rack case 310C of the present invention is located on the upper or lower portion of the stopper 320 and further comprises a thermal insulation pad 350 configured to block conduction of heat,
  • the insulation pad 350 may block heat transfer from the battery pack 200 in which thermal runaway has occurred to another battery pack 200 located at the top or bottom.
  • FIG. 11 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 5 of the present invention.
  • the rack case 310D of the battery rack 300D may further include a cooling pad 360 on the upper or lower portion of the stopper 320 .
  • the cooling pad 360 may be configured to absorb heat.
  • the cooling pad 360 may include a refrigerant (not shown) that is vaporized by absorbing heat.
  • the refrigerant may be water, a Freon-based refrigerant, ammonia, acetone, methanol, ethanol, naphthalene, sulfur or mercury.
  • the rack case 310D of the present invention is located on the upper or lower portion of the stopper 320 and further includes a cooling pad 360 configured to absorb heat, thereby cooling pad ( 360 may absorb heat generated from the battery pack 200 in which thermal runaway has occurred, and may block the transfer of heat to the other battery pack 200 located at the top.
  • FIG. 12 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 6 of the present invention.
  • 13 is a horizontal cross-sectional view showing only some configurations of a battery rack according to another embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 13 shows only a portion of the outer wall of the battery rack, the shelf plate, and the stopper for convenience of drawing description.
  • the rack case 310E of the battery rack 300E includes a plurality of shelf plates 318 .
  • Each of the plurality of shelf plates 318 may be configured to support a lower portion of each of the plurality of battery packs 200 in an upward direction.
  • a pair of shelf plates 318 may be coupled to each of the inner surface of the left wall 310c and the inner surface of the right wall 310d of the rack case 310E.
  • both ends of the lower portion of one battery pack 200 may be mounted on each of the pair of shelf plates 318 .
  • a total of ten shelf plates 318 may be provided in the rack case 310E so that the five battery packs 200 are mounted at a predetermined interval therebetween.
  • the stopper 320E of the rack case 310E may include a body portion 321E connected to the shelf plate 318 .
  • the stopper 320E may have a stepped structure 320s stepped downward from the shelf plate 318 to be spaced apart from the battery pack 200 mounted on the shelf plate 318 by a predetermined distance.
  • the stopper 320E may be provided with a stepped structure 320s stepped in a lower direction on both left and right sides of the central portion of the main body 321E.
  • the body portion 321E of the stopper 320E is connected to the shelf plate 318 and has a stepped structure 320s stepped in the lower direction, so that the stopper Due to the step structure 320s of the 320E, not only can the expansion of the battery pack 200 be elastically prevented, but also a stronger downward force can be exerted.
  • FIG. 14 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 7 of the present invention.
  • the rack case 310F of the battery rack 300F may further include a support member 340 having a predetermined thickness in the vertical direction.
  • the support member 340 may be interposed between the lower surface of the battery pack 200 and the shelf plate 318 .
  • the two support members 340 may be positioned on the upper surfaces of the two shelf plates 318 disposed on the left and right sides.
  • the battery pack 200 may be mounted on the upper surfaces of the two support members 340 .
  • the support member 340 may be configured to phase change from a solid to a liquid at a predetermined temperature or higher.
  • the support member 340 may include, as a representative example of the phase change material, paraffin, which is inexpensive and easy to control the phase change temperature according to molecular weight.
  • paraffin may be configured to cause a phase change at 90 degrees Celsius to 200 degrees Celsius or more. (Example: Paraffin 163, made in the USA)
  • the support member 340 may absorb heat generated during thermal runaway or fire of the battery pack 200 to cause a phase change.
  • the support member 340 may be configured such that, when the phase changes from solid to liquid, a portion of the liquid is lost from the space between the shelf plate 318 and the battery pack 200 to the outside. Accordingly, the thickness of the support member 340 may decrease as the amount of phase change increases.
  • the position of the battery pack 200 may gradually decrease. That is, the support member 340 is melted and lost due to the heat generated in the battery pack 200 , and accordingly, the position of the battery pack 200 is lowered, thereby resulting in the volume expansion of the battery pack 200 . It is possible to reduce the movement of the upper part of the battery pack 200 in the upper direction.
  • the rack case 310F is interposed between the lower surface of the battery pack 200 and the shelf plate 218 and is solid at a predetermined temperature or higher.
  • the support member 340 configured to change the phase from the to the liquid, among the plurality of battery packs 200, when thermal runaway or fire occurs in some of the battery packs 200, the thickness of the support member due to the generated heat is thinned, and the position of the battery pack 200 in which thermal runaway or fire has occurred may be moved downward. Accordingly, it is possible to effectively reduce the amount of heat conduction by preventing the battery pack 200 having an expanded volume due to thermal runaway or fire from coming into contact with other adjacent battery packs 200 . Ultimately, even if thermal runaway or fire occurs in some battery packs 200 , propagation of thermal runaway or fire to other adjacent battery packs 200 may be prevented.
  • 15 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 8 of the present invention.
  • the stopper 320G of the battery rack 300G of FIG. 15 may have a rectangular vertical cross-section in the form of the beam. That is, the stopper 320G may have a rectangular tube shape with an empty interior.
  • the stopper 320G of FIG. 15 of the present invention has a rectangular vertical cross-section in the form of a beam, when it comes into contact with the battery pack, the upper or lower portion of the stopper 320G can prevent the volume expansion of the battery pack and , an air layer can be formed through the empty space inside, effectively reducing heat transfer to other adjacent battery packs.
  • 16 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 9 of the present invention.
  • the stopper (320H) of the battery rack (300H) may have an H-shaped vertical cross-section in the form of a beam. That is, the stopper 320H may have an H-shaped steel shape. Specifically, the stopper 320H includes a left plate 320H1 extending in the vertical direction, a horizontal plate 320H2 extending in a horizontal direction from the left plate 320H1 and lying on the ground, and the horizontal plate 320H2. ) may be provided with a right plate (320H3) extending in the vertical direction from the right end.
  • the stopper 320H of FIG. 16 of the present invention has an H-shaped vertical cross-section in the form of a beam, and when in contact with the battery pack 200, the left plate 320H1 and the right plate 320H3 of the stopper 320H. It is possible to prevent volume expansion of the battery pack 200 toward the top or bottom of to effectively reduce heat transfer.
  • 17 is a front view schematically showing a battery rack according to another embodiment 10 of the present invention.
  • the stopper 320I of the battery rack 300I of FIG. 17 may have an I-shaped vertical cross-section in the form of the beam.
  • the stopper 320I includes an upper plate 320I1 extending in a horizontal direction, an intermediate plate 320I2 extending in a downward direction from the upper plate 320I1 and standing in a direction perpendicular to the ground, and the middle A lower plate 320I3 extending in a horizontal direction from a lower end of the plate 320I2 may be provided.
  • the stopper 320I of the battery rack 300I of FIG. 17 of the present invention has an I-shaped vertical cross section of the beam shape, so when it comes into contact with the battery pack 200, the top plate 320I1 of the stopper 320I It is possible to block the volume expansion of the battery pack 200 to the top or bottom of the lower plate 320I3, and to form an air layer through the empty space between the upper plate 320I1 and the lower plate 320I3, It is possible to effectively reduce heat transfer to the other battery pack 200 .
  • the battery rack 300 may be provided with a rack BMS on the top of the plurality of battery packs (200).
  • the rack BMS may be a battery management system that centrally controls the charging and discharging of a plurality of battery packs 200 provided in the battery rack 300 .
  • the power storage device (not shown) according to the present invention may include one or more battery racks 300 according to the present invention described above.
  • the power storage device may include a plurality of battery racks 300 according to the present invention. And, such a plurality of battery rack 300 may be electrically connected to each other through a rack bus bar (not shown).
  • the power storage device according to the present invention may be implemented in various forms, such as a smart grid system or an electric charging station.
  • the battery rack according to the comparative example of the present invention prepared a battery rack including two battery packs, and a rack case configured to be arranged spaced apart from each other in the vertical direction of these two battery packs. At this time, among the two battery packs, a heat insulating member having a thickness of 6 mm in the vertical direction was positioned on the lower surface of the upper battery pack.
  • FIGS. 18 and 19 are graphs illustrating a temperature change of a battery pack in which thermal runaway has occurred.
  • FIG. 19 is a graph showing the temperature change of the battery pack located on the upper part.
  • the embodiment of the present invention like the comparative example, prepared a battery rack including two battery packs, and a rack case configured to be disposed spaced apart from each other in the vertical direction of these two battery packs. At this time, among the two battery packs, a heat insulating member having a thickness of 6 mm in the vertical direction was positioned on the lower surface of the upper battery pack.
  • a stopper was further provided in the rack case. This stopper is positioned between two battery packs to prevent the volume expansion of the battery pack when the volume of the battery pack located at the bottom expands as in FIGS. 5 and 6 of the present application, and a plate extending in the front-rear direction. had a shape. At this time, the distance from the lower surface of the stopper to the lower surface of the heat insulating member was set to 2.8 mm.
  • the volume expansion of the battery pack at the lower part is prevented by the stopper, so that the battery pack located at the lower part can maintain a state spaced apart from the heat insulating member by 2.8 mm. Then, after inducing an electrical short circuit of the secondary batteries of the lower battery pack, the temperatures of the battery packs of the embodiment were measured for a total of 150 minutes.
  • the lower battery pack that caused thermal runaway showed a similar temperature change pattern to the graph showing the temperature change in FIG. 18 .
  • the temperature change of the battery pack located on the upper part of the rest is shown in FIG. 20 .
  • 310a, 310b, 310c, 310d, 310e top wall, bottom wall, left wall, right wall, and rear wall
  • shelf plate 230 module BMS
  • support member 221 external input/output terminal

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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 팩 중, 일부에 화재나 열폭주가 발생할 경우, 인접한 다른 배터리 팩으로 화재나 열이 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배터리 랙을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 랙은, 복수의 배터리 팩; 및 상기 복수의 배터리 팩이 상하 방향으로 서로 이격되어 탑재되고 상기 복수의 배터리 팩 사이가 상하 방향으로 연통되도록 개방된 구조를 가진 수납 공간을 구비하고, 상기 수납 공간에는 상기 복수의 배터리 팩과 이격되도록 상기 복수의 배터리 팩 사이에 위치되고 상기 배터리 팩의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩의 부피 팽창을 저지하도록 구성된 스토퍼가 구비된 랙 케이스를 포함한다.

Description

배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 배터리 팩 중, 일부에 화재나 열폭주가 발생할 경우, 인접한 다른 배터리 팩으로 화재나 열이 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배터리 랙에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 03월 26일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0037032호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 배터리 팩 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 랙에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 랙은, 복수의 배터리 팩을 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 랙 케이스를 구비하는 것이 일반적이었다. 더욱이, 최근 고용량의 배터리 랙의 수요가 높아지고 있어, 많은 수의 배터리 팩이 수납된 배터리 랙에 대한 요구가 높아지고 있다.
그러나, 종래기술의 배터리 랙은, 복수의 배터리 팩 중, 어느 하나의 배터리 팩의 이차전지가 열폭주나 화재가 발생할 경우, 인접한 배터리 팩으로 열이 전달되어 2차 열폭주나 2차 화재 등이 일어날 수 있는 바, 이를 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
특히, 열폭주나, 화재가 발생된 배터리 팩은 그 부피가 팽창되어 인접한 다른 배터리 팩과 접촉될 수가 있어, 이러한 접촉으로 인해 열전달 속도가 급격히 상승하게 되어, 열폭주나 화재가 전파되는 속도가 더욱 빨라지는 문제가 있다.
그렇다고, 복수의 배터리 팩들을 먼 거리로 이격시켜서 배치시킬 경우, 하나의 배터리 랙에 수용될 수 있는 배터리 팩의 숫자가 줄어들어, 배터리 랙 전체 에너지 밀도가 낮아질 수 있는 바, 배터리 팩들을 이격 시키는데 커다란 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 배터리 팩 중, 일부에 화재나 열폭주가 발생할 경우, 인접한 다른 배터리 팩으로 화재나 열이 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배터리 랙을 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 랙은,
복수의 배터리 팩; 및
상기 복수의 배터리 팩이 상하 방향으로 서로 이격되어 탑재되고 상기 복수의 배터리 팩 사이가 상하 방향으로 연통되도록 개방된 구조를 가진 수납 공간을 구비하고, 상기 수납 공간에는 상기 복수의 배터리 팩과 이격되도록 상기 복수의 배터리 팩 사이에 위치되고 상기 배터리 팩의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩의 부피 팽창을 저지하도록 구성된 스토퍼가 구비된 랙 케이스를 포함한다.
또한, 상기 랙 케이스는, 상기 수납 공간을 형성하도록 구성된 상벽, 하벽, 좌측벽, 우측벽, 및 후벽을 구비한다.
더욱이, 상기 스토퍼는 상기 좌측벽, 우측벽, 및 후벽 중, 적어도 하나 이상으로부터 수평 방향으로 연장된 빔 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 스토퍼는, 상기 빔 형태의 수직 단면은, 사각형, I자형, 또는 H자형일 수 있다.
나아가, 상기 스토퍼는, 상기 배터리 팩의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩을 가압하도록 구성된 본체부, 및 상기 후벽, 좌측벽, 및 우측벽 중, 적어도 하나에 결합된 고정부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 랙 케이스는, 상기 복수의 배터리 팩 각각의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 복수의 선반 플레이트를 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 스토퍼의 본체부는 상기 선반 플레이트와 연결되고 하부 방향으로 단차진 단차 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 랙 케이스는, 상기 배터리 팩의 하면과 상기 선반 플레이트 사이에 개재되고 소정 온도 이상에서 고체에서 액체로 상변화 하도록 구성된 받침 부재를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 랙 케이스는,
상기 스토퍼의 상부 또는 하부에 위치되고 열이 전도되는 것을 차단하도록 구성된 단열 패드를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 랙 케이스는,
상기 스토퍼의 상부 또는 하부에 위치되고 열을 흡수하도록 구성된 냉각 패드를 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 상기 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 랙은, 복수의 배터리 팩, 및 복수의 배터리 팩이 상하 방향으로 서로 이격되어 탑재되고 복수의 배터리 팩 사이가 상하 방향으로 연통되도록 개방된 구조를 가진 수납 공간을 구비하고, 수납 공간에 일부 배터리 팩의 부피 팽창을 저지하도록 구성된 스토퍼가 구비된 랙 케이스를 포함함으로써, 열폭주나 화재로 인해 내부 복수의 이차전지의 부피 팽창으로 인해 배터리 팩의 크기가 변형될 경우, 스토퍼가 변형이 발생된 배터리 팩이 상부나 하부에 위치한 다른 배터리 팩과 접촉되는 것을 저지할 수 있어, 열폭주나 화재가 발생된 배터리 팩으로부터 인접한 다른 배터리 팩에 열이 전달되어, 다른 배터리 팩으로 열폭주나 화재가 전파되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 랙은, 스토퍼의 상부 또는 하부에 위치되고 열이 전도되는 것을 차단하도록 구성된 단열 패드를 더 구비함으로써, 단열 패드가 열폭주가 화재가 발생한 배터리 팩으로부터 상단 또는 하단에 위치한 다른 배터리 팩으로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 랙은, 배터리 팩의 하면과 선반 플레이트 사이에 개재되고 소정 온도 이상에서 고체에서 액체로 상변화 하도록 구성된 받침 부재를 더 구비함으로써, 복수의 배터리 팩 중, 일부 배터리 팩에서 열폭주 내지 화재가 발생될 경우, 발생한 열로 인해 받침 부재의 두께가 얇아지면서 열폭주 내지 화재가 발생된 배터리 팩의 위치를 하부 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 열폭주 내지 화재가 발생되어 부피가 팽창된 배터리 팩이 인접한 다른 배터리 팩과 접촉되는 것을 방지하여 열이 전도되는 양을 효과적으로 줄일 수 있다. 궁극적으로, 일부 배터리 팩에서 열폭주 내지 화재가 발생되더라도, 인접한 다른 배터리 팩으로 열폭주나 화재가 전파되는 것을 방지할 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 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 셀 어셈블리의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 배터리 팩의 부피 팽창을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 랙 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 도 6의 C-C'선을 따라 절단된 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예5에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시예6에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예6에 따른 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예7에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 15는, 본 발명의 다른 실시예8에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예9에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 17은, 본 발명의 다른 실시예10에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 18는, 본 발명의 실험에 사용된 열폭주가 발생된 배터리 팩의 온도 변화 그래프이다.
도 19는, 본 발명의 실험에 사용된 비교예의 배터리 팩의 온도 변화 그래프이다.
도 20은, 본 발명의 실험에 사용된 실시예의 배터리 팩의 온도 변화 그래프이다.
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 안 되며, 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 랙을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 셀 어셈블리의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 참고로, 도 1에서의 X축 방향은 우 방향과 좌 방향을 의미하고, Y축 방향은 후 방향과 전 방향을 의미하며, Z축 방향은 상 방향과 하 방향을 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 배터리 랙(300)은, 복수의 배터리 팩(200), 및 랙 케이스(310)를 포함한다.
먼저, 상기 복수의 배터리 팩(200)은, 상하 방향으로 배열된 형태로 상기 랙 케이스(310)에 수용되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 배터리 팩(200)은, 팩 하우징(210), 모듈 BMS(230), 및 상기 팩 하우징(210) 내부에 구비되고 일방향으로 적층된 복수의 이차전지(110)를 가진 셀 어셈블리(100)를 구비할 수 있다. 여기서, 모듈 BMS(230)는 상기 배터리 팩(200)의 전류, 및 온도를 측정하고, 상기 복수의 이차전지(110)의 충방전을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(200)의 전단부에는 2개의 외부입출력 단자(221)가 구비될 수 있다. 2개의 외부입출력 단자(221) 중, 하나는 전기 극성이 양이고, 다른 하나는 음일 수 있다.
구체적으로, 상기 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, F 방향(도 1 표기)으로 바로 보았을 때, 상기 셀 어셈블리(100)는 21개의 파우치형 이차전지(110)가 전후 방향으로 나란하게 상호 적층되어 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상, 하, 전, 후, 좌, 우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
더욱이, 도 3에서와 같이, F 방향으로 바로 보았을 때, 상기 양극 리드(112)와 상기 음극 리드(111)는, 이차전지(110)의 파우치(116)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향의 좌우 방향의 단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(112)는 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 일단부(좌단부)에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(111)는 이차전지(110)의 중심을 기준으로 타단부(우단부)에 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차전지(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지(110)가 채용될 수 있다.
이후 서술하는, '수평 방향'이란, 배터리 팩(200)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이 라고도 할 수 있다.
상기 배터리 팩(200)은 상기 복수의 이차전지(110)를 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바는 전도성 금속을 구비할 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 구비할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 배터리 팩의 부피 팽창을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 그리고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 랙 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
다시 도 1과 함께 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 랙 케이스(310)는 내부에 상기 복수의 배터리 팩(200)이 상하 방향으로 서로 이격되어 탑재될 수 있다. 상기 랙 케이스(310)는 상기 복수의 배터리 팩(200) 사이가 상하 방향으로 연통되도록 개방된 구조를 가진 수납 공간(312)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 랙 케이스(310)는 상기 수납 공간(312)을 형성하는 외벽을 가질 수 있다. 상기 외벽은, 상벽(310a), 하벽(310b), 좌측벽(310c), 우측벽(310d), 및 후벽(310e)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 랙 케이스(310)의 수납 공간(312)에는 상하 방향으로 배열된 복수의 선반 플레이트(318)가 상기 좌측벽(310c)의 내면과 상기 우측벽(310d)의 내면 각각에 구비될 수 있다. 상기 복수의 선반 플레이트(318)에 상기 복수의 배터리 팩(200)이 상하 방향으로 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 상기 좌우 양측에 배치된 선반 플레이트(318) 사이는 상기 복수의 배터리 팩(200) 사이가 상하 방향으로 연통될 수 있도록 개방된 구조로 형성될 수 있다. 이러한 개방된 구조를 통해 배터리 팩(200) 사이로 흐르는 공기가 상하 방향으로 원활하게 이동될 수 있다.
더욱이, 상기 수납 공간(312)에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 일부 배터리 팩(200A)의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩(200A)의 부피 팽창을 저지하도록 구성된 적어도 하나 이상의 스토퍼(320)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 스토퍼(320)는 상기 복수의 배터리 팩(200) 사이에 위치될 수 있다. 상기 스토퍼(320)는 상기 복수의 배터리 팩(200)과 상하 방향(Z축 방향)으로 이격되도록 위치될 수 있다. 예를 들면, 상기 스토퍼(320)는 복수의 배터리 팩(200) 중, 상단에 위치한 배터리 팩(200) 보다 하부에 위치하고, 하단에 위치한 배터리 팩(200) 보다 상부에 위치될 수 있다.
부연 설명하면, 배터리 팩(200)은, 내부에 복수의 파우치형 이차전지(110)가 구비되어 있기 때문에, 배터리 팩(200)이 충방전 중에, 복수의 파우치형 이차전지(110)가 열폭주, 화재 등의 이상 거동이 일어날 경우, 복수의 파우치형 이차전지(110) 내부에 다량의 가스가 발생되어, 파우치형 이차전지(110)의 부피가 팽창하는 것에 의해 내부 압력을 받아 배터리 팩(200A)의 외형이 커지면서 변형이 발생될 수 있다. 이때, 본 발명의 스토퍼(320)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 배터리 팩(200)의 부피 팽창을 하부 방향 또는 상부 방향으로 저지하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 랙 케이스(310)는, 복수의 배터리 팩(200), 및 상기 복수의 배터리 팩(200)이 상하 방향으로 서로 이격되어 탑재되고 상기 복수의 배터리 팩(200) 사이가 상하 방향으로 연통되도록 개방된 구조를 가진 수납 공간(312)을 구비하고, 상기 수납 공간(312)에 일부 배터리 팩(200A)의 부피 팽창을 저지하도록 구성된 스토퍼(320)가 구비된 랙 케이스(310)를 포함함으로써, 열폭주나 화재로 인해 내부 복수의 이차전지(110)의 부피 팽창으로 인해 배터리 팩(200)의 크기가 변형될 경우, 상기 스토퍼(320)가 변형이 발생된 배터리 팩(200A)이 상부나 하부에 위치한 다른 배터리 팩(200)과 접촉되는 것을 저지할 수 있어, 열폭주나 화재가 발생된 배터리 팩(200A)으로부터 인접한 다른 배터리 팩(200)에 열이 전달되어, 다른 배터리 팩(200)으로 열폭주나 화재가 전파되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은, 도 6의 C-C'선을 따라 절단된 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다. 도 8은, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다. 그리고, 도 9는, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다.
여기서, 도 7 내지 도 9는, 도면 설명의 편의를 위해, 랙 케이스(310)의 외벽과 스토퍼(320) 만을 나타냈다.
도 4 및 도 6과 함께 도 7을 참조하면, 본 발명의 스토퍼(320)는, 상기 좌측벽(310c), 우측벽(310d), 및 후벽(310e) 중, 적어도 하나 이상으로부터 수평 방향으로 연장된 빔 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(320)는 상기 랙 케이스(310)의 후벽(310e)의 내면으로부터 전방으로 연장된 육면체 빔 형태를 가질 수 있다. 도 7에서는, 하나의 스토퍼(320)를 도시하였으나, 수평 방향으로 나열된 적어도 3개 이상의 스토퍼(320)를 구비하는 것도 가능하다.
또한, 도 4 및 도 6과 함께 도 8을 참조하면, 다른 실시예 2에 따른 배터리 랙(300A)의 스토퍼(320A)는, 상기 랙 케이스(310A)의 좌측벽(310c)의 내면으로부터 우측벽(310d)의 내면까지 연장된 빔 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 스토퍼(320A)는 평면상으로 I자 빔 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예 2에 따른 도 8의 스토퍼(320A)는, 상기 랙 케이스(310A)의 좌측벽(310c)과 우측벽(310d) 각각의 내면과 연결된 구조를 가지고 있어, 오직 랙 케이스(310A)의 후벽(310e)과 연결된 구조를 가지고 있는 도 7의 스토퍼(320) 보다 변형된 배터리 팩(200)을 저지하는데 더욱 강한 힘을 발휘할 수 있다.
더욱이, 도 4 및 도 6과 함께 도 9를 참조하면, 다른 실시예 3에 따른 배터리 랙(300B)의 스토퍼(320B)는, 상기 랙 케이스(310B)의 후벽(310e)의 내면으로부터 전방으로 연장된 육면체 빔과 상기 랙 케이스(310B)의 좌측벽(310c)의 내면으로부터 우측벽(310d)의 내면까지 연장된 I자 빔이 서로 연결된 십자가 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예 3에 따른 도 9의 스토퍼(320B)는, 후벽(310e)과 연결된 육면체 빔과 상기 랙 케이스(310B)의 좌측벽(310c)과 우측벽(310d)과 연결된 I자 빔이 서로 연결된 십자가 형태를 가짐으로써, 실시예2에 따른 좌측벽(310c)과 우측벽(310d)과 연결된 스토퍼(320A)와 비교하여, 더 많은 연결 부분을 가질 수 있다. 이에 따라, 도 9의 스토퍼(320B)는 도 8의 스토퍼(320A) 보다 변형된 배터리 팩(200)을 저지하는데 더욱 강한 힘을 발휘할 수 있다.
다시, 도 4 및 도 6과 함께 도 7을 참조하면, 스토퍼(320)는, 본체부(321), 및 고정부(323)를 구비할 수 있다. 상기 본체부(321)는, 상기 배터리 팩(200)의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩(200)을 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 본체부(321)는, 상기 배터리 팩(200)의 변형이 발생될 가능성이 가장 높은 중앙 부분과 대응되도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 고정부(323)는 상기 후벽(310e), 좌측벽(310c), 및 우측벽(310d) 중, 적어도 하나에 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 7을 참조하면, 도 7의 스토퍼(320)는 배터리 팩(200)의 전후 방향의 중심축과 대응되는 위치에 본체부(321)가 구비되고, 고정부(323)는 랙 케이스(310)의 후벽(310e)의 내면과 결합된 구조를 가질 수 있다. 이때, 용접 결합 또는 볼트 결합이 가능하다.
더욱이, 도 8을 참조하면, 도 8의 스토퍼(320A)는 배터리 팩(200)의 좌우 방향의 중심축과 대응되는 위치에 본체부(321)가 구비되고, 상기 고정부(323)는 랙 케이스(310)의 좌측벽(310c)의 내면과 우측벽(310d)의 내면 각각에 형성될 수 있다.
그리고, 도 9를 참조하면, 도 9의 스토퍼(320B)는, 배터리 팩(200)의 전후 방향의 중심축과 좌우 방향의 중심축과 대응되는 위치에 본체부(321)가 구비되고, 고정부(323)는 랙 케이스(310)의 후벽(310e)의 내면과 좌측벽(310c)의 내면과 우측벽(310d)의 내면 각각에 결합된 구조를 가질 수 있다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 10을 참조하면, 실시예4에 따른 배터리 랙(300C)의 랙 케이스(310C)는 단열 패드(350)를 더 구비할 수 있다. 상기 단열 패드(350)는 상기 스토퍼(320)의 상부 또는 하부에 위치될 수 있다. 예를 들면, 상기 단열 패드(350)는 상기 스토퍼(320)의 상면에 접착제(보이지 않음)를 사용해 부착될 수 있다. 상기 단열 패드(350)는, 폴리이미드 등의 내열성 수지, 유리면이나 암면 등의 섬유질, 및/또는 세라믹 재질을 구비하는 단열재를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 랙 케이스(310C)는, 상기 스토퍼(320)의 상부 또는 하부에 위치되고 열이 전도되는 것을 차단하도록 구성된 단열 패드(350)를 더 구비함으로써, 단열 패드(350)가 열폭주가 화재가 발생한 배터리 팩(200)으로부터 상단 또는 하단에 위치한 다른 배터리 팩(200)으로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예5에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예 5에 따른 배터리 랙(300D)의 랙 케이스(310D)는, 상기 스토퍼(320)의 상부 또는 하부에 냉각 패드(360)를 더 구비할 수 있다. 상기 냉각 패드(360)는 열을 흡수하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 냉각 패드(360)는 열을 흡수하여 기화되는 냉매(보이지 않음)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 냉매는, 물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 나프탈렌, 유황 또는 수은 등일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 랙 케이스(310D)는, 상기 스토퍼(320)의 상부 또는 하부에 위치되고 열을 흡수하도록 구성된 냉각 패드(360)를 더 구비함으로써, 냉각 패드(360)가 열폭주가 화재가 발생한 배터리 팩(200)으로부터 발생된 열을 흡수하여, 상단에 위치한 다른 배터리 팩(200)으로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시예6에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 13은, 본 발명의 다른 실시예6에 따른 배터리 랙의 일부 구성들만을 나타내는 수평 단면도이다. 여기서, 도 13은, 도면 설명의 편의를 위해 배터리 랙의 외벽, 선반 플레이트, 및 스토퍼의 일부 모습만을 나타냈다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예6의 배터리 랙(300E)의 랙 케이스(310E)는, 복수의 선반 플레이트(318)를 구비한다. 상기 복수의 선반 플레이트(318) 각각은, 상기 복수의 배터리 팩(200) 각각의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 선반 플레이트(318)가 랙 케이스(310E)의 좌측벽(310c)의 내면과 우측벽(310d)의 내면 각각에 결합될 수 있다. 이때, 하나의 배터리 팩(200)의 하부의 양단이 상기 한 쌍의 선반 플레이트(318) 각각의 상부에 탑재될 수 있다. 이렇게, 랙 케이스(310E)에는 5개의 배터리 팩(200)을 소정 간격으로 이격되어 탑재되도록 총 10개의 선반 플레이트(318)가 구비될 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예6의 랙 케이스(310E)의 스토퍼(320E)는 상기 선반 플레이트(318)와 연결된 본체부(321E)를 구비할 수 있다. 상기 스토퍼(320E)는 상기 선반 플레이트(318)에 탑재된 배터리 팩(200)과 소정 거리로 이격될 수 있도록 상기 선반 플레이트(318)로부터 하부 방향으로 단차진 단차 구조(320s)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(320E)는, 본체부(321E)의 중앙 부위를 기준으로 좌우 양측에는 하부 방향으로 단차진 단차 구조(320s)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 스토퍼(320E)의 본체부(321E)가 상기 선반 플레이트(318)와 연결되고 하부 방향으로 단차진 단차 구조(320s)를 가짐으로써, 상기 스토퍼(320E)가 단차 구조(320s)에 의해 상기 배터리 팩(200)의 팽창을 탄력적으로 저지할 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 강한 하부 방향의 힘을 발휘할 수 있다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예7에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 14를 참조하면, 실시예7에 따른 배터리 랙(300F)의 랙 케이스(310F)는, 상하 방향의 소정 두께를 가진 받침 부재(340)를 더 구비할 수 있다. 상기 받침 부재(340)는 상기 배터리 팩(200)의 하면과 상기 선반 플레이트(318) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 2개의 받침 부재(340)가 좌우측에 배치된 2개의 선반 플레이트(318) 상면에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 2개의 받침 부재(340)의 상면에는 상기 배터리 팩(200)이 탑재될 수 있다.
또한, 상기 받침 부재(340)는, 소정 온도 이상에서 고체에서 액체로 상변화 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 받침 부재(340)는, 상기 상변화 물질의 대표적인 예로는, 저렴하며 분자량에 따라 상변환 온도의 조절이 용이한 파라핀을 들 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 소재로만 한정되는 것은 아니다. 상기 파라핀은, 섭씨 90도 내지 섭씨 200도 이상에서 상변화를 일으키도록 구성될 수 있다. (예: 파라핀163, 미국산)
더욱이, 상기 받침 부재(340)는, 배터리 팩(200)의 열폭주나, 화재 발생시, 발생된 열을 흡수하여, 상변화를 일으킬 수 있다. 상기 받침 부재(340)는, 고체에서 액체로 상변화시, 액체로 변한 일부가 상기 선반 플레이트(318)와 상기 배터리 팩(200) 사이 공간으로부터 외부로 유실되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 받침 부재(340)는 상변화 되는 양이 많아질 수록 그 두께가 얇아질 수 있다. 또한, 상기 받침 부재(340)의 상하 방향의 두께가 얇아질 수록 상기 배터리 팩(200)의 위치가 점점 낮아질 수 있다. 즉, 배터리 팩(200)에서 발생된 열에 의해 상기 받침 부재(340)가 녹아 유실되고, 이에 따라, 배터리 팩(200)의 위치가 낮아지며, 이것에 의해, 배터리 팩(200)의 부피 팽창에 따른 배터리 팩(200)의 상부가 상부 방향으로 이동되는 것을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 랙 케이스(310F)는, 상기 배터리 팩(200)의 하면과 상기 선반 플레이트(218) 사이에 개재되고 소정 온도 이상에서 고체에서 액체로 상변화 하도록 구성된 받침 부재(340)를 더 구비함으로써, 복수의 배터리 팩(200) 중, 일부 배터리 팩(200)에서 열폭주 내지 화재가 발생될 경우, 발생한 열로 인해 상기 받침 부재의 두께가 얇아지면서 열폭주 내지 화재가 발생된 배터리 팩(200)의 위치를 하부 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 열폭주 내지 화재가 발생되어 부피가 팽창된 배터리 팩(200)이 인접한 다른 배터리 팩(200)과 접촉되는 것을 방지하여 열이 전도되는 양을 효과적으로 줄일 수 있다. 궁극적으로, 일부 배터리 팩(200)에서 열폭주 내지 화재가 발생되더라도, 인접한 다른 배터리 팩(200)으로 열폭주나 화재가 전파되는 것을 방지할 수 있다.
도 15는, 본 발명의 다른 실시예8에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 15를 참조하면, 도 15의 배터리 랙(300G)의 스토퍼(320G)는, 상기 빔 형태의 수직 단면이 사각형일 수 있다. 즉, 상기 스토퍼(320G)는 내부가 비어있는 각관 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 도 15의 스토퍼(320G)는, 빔 형태의 수직 단면이 사각형임으로, 상기 배터리 팩과 접촉될 경우, 스토퍼(320G)의 상부 또는 하부가 배터리 팩의 부피 팽창을 저지할 수 있고, 내부의 빈 공간을 통해 공기층을 형성할 수 있어, 인접한 다른 배터리 팩으로 열이 전달되는 것을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예9에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 16을 참조하면, 실시예9에 따른 배터리 랙(300H)의 스토퍼(320H)는, 빔 형태의 수직 단면이 H자형일 수 있다. 즉, 상기 스토퍼(320H)는, H 형강 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 스토퍼(320H)는 상하 방향으로 연장된 좌측 플레이트(320H1), 상기 좌측 플레이트(320H1)로부터 수평 방향으로 연장되고 지면에 눕혀진 형태의 수평 플레이트(320H2), 및 상기 수평 플레이트(320H2)의 우측 단부로부터 상하 방향으로 연장된 우측 플레이트(320H3)를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 도 16의 스토퍼(320H)는, 빔 형태의 수직 단면이 H자형임으로, 배터리 팩(200)과 접촉될 경우, 스토퍼(320H)의 좌측 플레이트(320H1)와 우측 플레이트(320H3)의 상단 또는 하단으로 배터리 팩(200)의 부피 팽창을 저지할 수 있고, 좌측 플레이트(320H1)와 우측 플레이트(320H3) 사이의 빈 공간을 통해 공기층을 형성할 수 있어, 인접한 다른 배터리 팩(200)으로 열이 전달되는 것을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 17은, 본 발명의 다른 실시예10에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 17을 참조하면, 도 17의 배터리 랙(300I)의 스토퍼(320I)는, 상기 빔 형태의 수직 단면이 I자형일 수 있다. 구체적으로, 상기 스토퍼(320I)는 수평 방향으로 연장된 상부 플레이트(320I1), 상기 상부 플레이트(320I1)로부터 하부 방향으로 연장되고 지면에 수직인 방향으로 세워진 형태의 중간 플레이트(320I2), 및 상기 중간 플레이트(320I2)의 하부 단부로부터 수평 방향으로 연장된 하부 플레이트(320I3)를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 도 17의 배터리 랙(300I)의 스토퍼(320I)는, 빔 형태의 수직 단면이 I자형임으로, 배터리 팩(200)과 접촉될 경우, 스토퍼(320I)의 상부 플레이트(320I1)의 상단 또는 하부 플레이트(320I3)의 하단으로 배터리 팩(200)의 부피 팽창을 저지할 수 있고, 상부 플레이트(320I1)와 하부 플레이트(320I3) 사이의 빈 공간을 통해 공기층을 형성할 수 있어, 인접한 다른 배터리 팩(200)으로 열이 전달되는 것을 효과적으로 줄일 수 있다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 상기 배터리 랙(300)은 복수의 배터리 팩(200)의 최상부에 랙 BMS를 구비할 수 있다. 여기서, 랙 BMS는 배터리 랙(300)에 구비된 복수의 배터리 팩(200)의 충방전을 중앙 제어하는 배터리 관리 시스템일 수 있다.
본 발명에 따른 전력 저장 장치(도시하지 않음)는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 랙(300)을 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 전력 저장 장치는, 본 발명에 따른 배터리 랙(300)을 다수 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 다수의 배터리 랙(300)은 랙 버스바(도시하지 않음)을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 스마트 그리드 시스템이나 전기 충전 스테이션 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 비교예, 및 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 비교예, 및 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
<비교예>
본 발명의 비교예에 따른 배터리 랙은, 2개의 배터리 팩들, 및 이러한 2개의 배터리 팩들을 상하 방향으로 서로 이격되어 배치되도록 구성된 랙 케이스를 포함한 배터리 랙을 준비하였다. 이때, 2개의 배터리 팩들 중, 상부에 위치한 배터리 팩의 하면에 상하 방향의 두께가 6 mm인 단열 부재를 위치시켰다.
이후, 상대적으로 하부에 위치한 배터리 팩에 내장된 이차전지들 간의 전기적 단락을 유도하여, 의도적으로 열폭주를 발생시켰다. 이렇게 열폭주가 발생된 이차전지들의 부피 팽창으로 인해 배터리 팩은 외관이 부풀어 오르면서 부피가 팽창되고, 팽창된 배터리 팩의 상면이 상부에 위치하는 배터리 팩의 하면에 위치한 단열 부재에 밀착되었다. 비교예에서는 하부 배터리 팩의 이차전지들의 전기적 단락을 유도한 후, 총 150분 간, 두 배터리 팩들 각각의 온도를 측정하였고, 실험 결과를 도 18 및 도 19에 나타냈다. 이때, 도 18은, 열폭주가 발생된 배터리 팩의 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 19는, 상부에 위치한 배터리 팩의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
<실시예>
본 발명의 실시예는, 비교예와 마찬가지로, 2개의 배터리 팩들, 및 이러한 2개의 배터리 팩들을 상하 방향으로 서로 이격되어 배치되도록 구성된 랙 케이스를 포함한 배터리 랙을 준비하였다. 이때, 2개의 배터리 팩들 중, 상부에 위치한 배터리 팩의 하면에 상하 방향의 두께가 6 mm인 단열 부재를 위치시켰다.
다만, 실시예에서는 비교예와 달리, 랙 케이스에 스토퍼가 더 구비되었다. 이러한 스토퍼는, 본원의 도 5 및 도 6에서와 같이 하부에 위치한 배터리 팩의 부피가 팽창할 경우, 배터리 팩의 부피 팽창을 저지하도록 2개의 배터리 팩 사이에 위치되었고, 전후 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 가졌다. 이때, 스토퍼의 하면으로부터 단열 부재의 하면까지의 거리가 2.8 mm가 되도록 하였다.
이후, 2개의 배터리 팩 중, 상대적으로 하부에 위치한 배터리 팩을 의도적으로 열폭주를 발생시켰다. 다만, 비교예와 달리, 본원의 도 5에서와 같이, 열폭주가 발생된 하부에 위치한 배터리 팩은, 부피가 팽창되었으나, 랙 케이스에 구비된 스토퍼에 의해 배터리 팩의 부피 팽창이 저지되었다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 랙은, 이렇게 스토퍼에 의해 하부의 배터리 팩의 부피 팽창이 저지됨으로써, 하부에 위치한 배터리 팩이 단열 부재와 2.8 mm로 이격된 상태를 유지할 수 있었다. 그리고, 하부 배터리 팩의 이차전지들의 전기적 단락을 유도한 후, 총 150분 간, 실시예의 배터리 팩들의 온도를 측정하였다. 열폭주를 유발시킨 하부의 배터리 팩은 도 18의 온도 변화를 나타낸 그래프와 비슷한 온도 변화 양상을 보였다. 나머지 상부에 위치한 배터리 팩의 온도 변화는 도 20에 나타냈다.
실험 결과, 비교예에서는, 도 18에서와 같이, 열폭주가 발생된 배터리 팩은, 실험 시간이 대략 40분부터 급격히 상승하여, 온도가 약 섭씨 900도까지 상승하였다. 그리고, 도 19에서와 같이, 약 40분부터 열폭주한 배터리 팩으로부터 발생된 열이 상부에 위치한 배터리 팩으로 전도되면서 배터리 팩의 온도가 서서히 상승하였다. 이후, 약 120분부터 상부에 위치한 배터리 팩의 이차전지들이 열폭주가 발생되어, 섭씨 900도 이상으로 온도가 상승한 것으로 보인다.
반면, 실시예에서는, 도 20에서와 같이, 열폭주가 발생한 배터리 팩으로부터 일부 열이 상부에 위치한 배터리 팩으로 전달되어, 약 60분부터 서서히 온도가 증가하다가 150분쯤에는 섭씨 100도를 넘긴 것으로 보인다. 즉, 비교예의 배터리 랙과 달리, 실시예의 배터리 랙의 상부에 위치한 배터리 팩은, 급격히 온도가 상승하지 않았다. 이는, 본 발명의 실시예의 배터리 랙은, 스토퍼에 의해 두 배터리 팩들 사이에 2.8 mm 두께의 공기층이 유지될 수 있는 바, 이러한 공기층에 의한 단열 효과가 발휘되어, 상부에 위치한 배터리 팩 열폭주가 발생될 정도로 승온되지 않았기 때문이다. 따라서, 본 발명의 배터리 랙은, 랙 케이스에 구비된 스토퍼를 구비함으로써, 복수의 배터리 팩들 간의 열폭주가 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
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.
[부호의 설명]
300: 배터리 랙
200: 배터리 팩 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지 210: 팩 하우징
310: 랙 케이스 312: 수납 공간
320: 스토퍼 321, 323: 본체부, 고정부
310a, 310b, 310c, 310d, 310e: 상벽, 하벽, 좌측벽, 우측벽, 및 후벽
350: 단열 패드 360: 냉각 패드
318: 선반 플레이트 230: 모듈 BMS
320s: 단차 구조
340: 받침 부재 221: 외부입출력 단자

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 팩; 및
    상기 복수의 배터리 팩이 상하 방향으로 서로 이격되어 탑재되고 상기 복수의 배터리 팩 사이가 상하 방향으로 연통되도록 개방된 구조를 가진 수납 공간을 구비하고, 상기 수납 공간에는 상기 복수의 배터리 팩과 이격되도록 상기 복수의 배터리 팩 사이에 위치되고 상기 배터리 팩의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩의 부피 팽창을 저지하도록 구성된 스토퍼가 구비된 랙 케이스
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스는, 상기 수납 공간을 형성하도록 구성된 상벽, 하벽, 좌측벽, 우측벽, 및 후벽을 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 좌측벽, 우측벽, 및 후벽 중, 적어도 하나 이상으로부터 수평 방향으로 연장된 빔 형태를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 빔 형태의 수직 단면은, 사각형, I자형, 또는 H자형인 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 배터리 팩의 부피가 팽창할 경우, 상기 배터리 팩을 가압하도록 구성된 본체부, 및 상기 후벽, 좌측벽, 및 우측벽 중, 적어도 하나에 결합된 고정부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 랙 케이스는, 상기 복수의 배터리 팩 각각의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 복수의 선반 플레이트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스토퍼의 본체부는 상기 선반 플레이트와 연결되고 하부 방향으로 단차진 단차 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 랙 케이스는, 상기 배터리 팩의 하면과 상기 선반 플레이트 사이에 개재되고 소정 온도 이상에서 고체에서 액체로 상변화 하도록 구성된 받침 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스는,
    상기 스토퍼의 상부 또는 하부에 위치되고 열이 전도되는 것을 차단하도록 구성된 단열 패드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스는,
    상기 스토퍼의 상부 또는 하부에 위치되고 열을 흡수하도록 구성된 냉각 패드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  11. 제1항 내지 제10항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함하는 전력 저장 장치.
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