WO2022010125A1 - 실링부재가 적용된 배터리 시스템 - Google Patents

실링부재가 적용된 배터리 시스템 Download PDF

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sealing
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배준호
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김영진
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UNIST Academy Industry Research Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a battery system, and more particularly, to a battery system to which a sealing member is applied.
  • Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy.
  • the primary battery and the secondary battery are distinguished.
  • Primary batteries function only once, whereas secondary batteries, also called accumulators, are rechargeable.
  • Lithium-ion battery cells are used in particular in accumulators.
  • batteries used on land for example, lithium ion batteries or lead-acid batteries, are used as they are, and problems such as lifespan, stability, and marine pollution due to immersion and corrosion of the batteries are eliminated. Occurs.
  • the present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery system to which a sealing member is applied.
  • Another object of the present invention is to provide a battery system to which an external solution can flow in and out of a hole structure applied therein.
  • a battery cell to which a sealing member is applied includes: a battery; and a sealing layer formed on the battery, wherein the sealing layer includes a gas-tight layer for blocking external gas, a moisture barrier for blocking external gas and liquid, a buffer layer for buffering external impact, and an insulating layer may include
  • the airtight layer is made of polypropylene
  • the moisture barrier layer is made of aluminum
  • the buffer layer is made of nylon
  • the insulating layer is made of polyethylene
  • the sealing layer may further include at least one of a heat-shrinkable tube layer and a heat dissipation layer for dissipating heat.
  • the battery module to which the sealing member is applied includes a plurality of batteries; and a sealing frame formed on the outside of the plurality of batteries, wherein the sealing frame includes a gas-tight layer for blocking external gas, a moisture barrier for blocking external gas and moisture, and a buffer layer for buffering external impact and an insulating layer.
  • the airtight layer is made of polypropylene
  • the moisture barrier layer is made of aluminum
  • the buffer layer is made of nylon
  • the insulating layer is made of polyethylene
  • the sealing frame may further include at least one of a heat-shrinkable tube layer and a heat dissipation layer for dissipating heat.
  • the battery pack to which the sealing member is applied includes: a plurality of battery cells to which the sealing member is applied; and an outer case formed outside the plurality of battery cells and fixing positions of the plurality of battery cells, wherein the outer case includes at least one hole for introducing an external solution into the inside. can do.
  • the plurality of battery cells may be impregnated with an external solution introduced through the at least one hole.
  • the battery box to which the sealing member is applied at least one battery; and a housing accommodating the at least one battery therein, wherein the housing includes at least one accommodating hole accommodating each of the at least one battery and at least one through-hole through which an external solution is introduced and passed Including, the housing may include a gas-tight layer for blocking external gas, a moisture-proof layer for blocking external gas and moisture, a buffer layer and an insulating layer for buffering external impact.
  • the airtight layer is made of polypropylene
  • the moisture barrier layer is made of aluminum
  • the buffer layer is made of nylon
  • the insulating layer is made of polyethylene
  • the housing may further include at least one of a heat-shrinkable tube layer and a heat dissipation layer for dissipating heat.
  • one side of the at least one accommodating hole may be opened to accommodate the at least one battery, and the other side of the at least one accommodating hole may be closed to fix the at least one accommodating battery.
  • the housing may include a sealing member formed on one side of the at least one accommodation hole to seal an open side of the at least one accommodation hole.
  • one side and the other side of the at least one through hole may be opened so that the external solution is introduced and passed therein.
  • the sealing member may include a sealing member hole formed on one side of the at least one through hole and into which the external solution flows into a position corresponding to the at least one through hole.
  • the sealing member by applying the sealing member to the battery system, it is possible to block impact protection, insulation, heat dissipation, gas and moisture.
  • the present invention can prevent overheating by cooling the battery using the external solution by applying a hole structure through which an external solution can flow in and out of the battery system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A to 4D are diagrams illustrating a battery box according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5E are views illustrating an arrangement structure of a receiving hole and a through hole of a battery box according to an embodiment of the present invention.
  • 6A to 6C are diagrams illustrating a battery connection circuit and wires according to an embodiment of the present invention.
  • the battery system may include at least one of a battery cell, a battery module, a battery pack, and a battery box.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a battery cell 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a battery cell 100 may include a battery 110 and a sealing layer 120 formed on the battery 110 .
  • the battery 110 may include at least one of a primary battery and a secondary battery.
  • the battery 110 may include a lithium ion battery.
  • the sealing layer 120 is a heat-shrinkable tube layer 121 , a gas-tight layer 122 , a moisture barrier 123 , a buffer layer 124 , a heat dissipation layer 125 , and an insulating layer 126 .
  • ) may include at least one of.
  • the sealing layer 120 may include the various layers that are members capable of increasing the degree of completeness of the sealing.
  • the heat-shrinkable tube layer 121 may be made of a heat-shrinkable tube material, thereby improving impact resistance, fixability, and heat resistance.
  • the heat-shrinkable tube layer 121 may be made of silicon.
  • the airtight layer 122 may block external gas.
  • the airtight layer 122 may be made of polypropylene.
  • the airtight layer 122 may maintain sealing and airtightness of the battery 110 .
  • the moisture barrier 123 may block external gases and liquids.
  • the moisture barrier 123 may be made of aluminum.
  • the buffer layer 124 may buffer external impact.
  • the buffer layer 124 may be made of nylon.
  • the buffer layer 124 may perform an electrical insulation function as well as impact protection.
  • the heat dissipation layer 125 may dissipate transferred heat.
  • the heat dissipation layer 125 may be formed of a heat conductive material.
  • the insulating layer 126 may perform an electrical insulating function.
  • the insulating layer 126 may be made of polyethylene.
  • the insulating layer 126 has excellent moisture and weather resistance, prevents abrasion, and may perform an electrical insulation function.
  • the material and sealing order of the various layers constituting the sealing layer 120 are not limited and may be variously changed.
  • the battery cell 100 may further include an electrode for transmitting electricity of the sealed battery 110 to the outside.
  • the battery cell 100 sealed by the sealing layer 120 may be used after being immersed in seawater.
  • the battery cell 100 according to the present invention may be manufactured as a marine-specific battery by sealing multiple layers of materials to the battery 110 to be safe in extreme marine environments.
  • each material of the sealing layer 120 which serves as impact protection, insulation, heat dissipation, gas and moisture barrier, etc., is sequentially sealed to the battery 110 to safely protect it from the marine environment.
  • the battery cell 100 safely protects the battery 110 through the sealing layer 120 and is impregnated in seawater to prevent overheating of the battery 110 through the cooling effect of the seawater itself, thereby reducing the risk of explosion. It can be lowered, and the problems of flooding, corrosion and environmental pollution caused by extreme marine environments can be prevented.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a battery module 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 200 may include a plurality of batteries 210 and a sealing frame 220 formed outside the plurality of batteries 210 .
  • the battery module 200 may further include a battery management system.
  • BMS battery management system
  • the number of batteries 210 accommodated in the battery module 200 is not limited and may be adjusted according to design.
  • the sealing frame 220 may include a sealing layer, and the sealing layer may include at least one of a heat-shrinkable tube layer, an airtight layer, a moisture barrier layer, a buffer layer, a heat dissipation layer, and an insulating layer.
  • the heat-shrinkable tube layer may be made of a heat-shrinkable tube material, thereby improving impact resistance, fixability, and heat resistance.
  • the heat-shrinkable tube layer may be made of silicone.
  • the hermetic layer may block external gas.
  • the hermetic layer may be composed of polypropylene.
  • the airtight layer may maintain sealing and airtightness of the battery 210 .
  • the moisture barrier can block external gases and liquids.
  • the moisture barrier layer may be made of aluminum.
  • the buffer layer may buffer external impact.
  • the buffer layer may be comprised of nylon.
  • the buffer layer may perform an electrical insulation function as well as impact protection.
  • the heat dissipation layer may dissipate the transferred heat.
  • the heat dissipation layer may be comprised of a heat conducting material.
  • the insulating layer may perform an electrical insulating function.
  • the insulating layer may be made of polyethylene.
  • the insulating layer has excellent moisture and weather resistance, prevents abrasion, and may perform an electrical insulating function.
  • the material and sealing order of the various layers constituting the sealing layer are not limited and may be variously changed.
  • the battery module 200 may further include an electrode for transmitting electricity of the sealed plurality of batteries 210 to the outside.
  • a plurality of battery modules 200 may be configured, and in this case, each battery module 200 may be connected to each other.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a battery pack 300 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 300 is formed on the outside of the plurality of battery cells 310 and the plurality of battery cells 310 , and the external case 320 for increasing the positions of the plurality of battery cells 310 .
  • the external case 320 for increasing the positions of the plurality of battery cells 310 .
  • the battery cell 310 accommodated in the battery pack 300 may include the battery cell 100 of FIG. 1 . In an embodiment, the battery cell 310 accommodated in the battery pack 300 may include the battery module 200 of FIG. 2 .
  • the number of battery cells 310 accommodated in the battery pack 300 is not limited and may be adjusted according to design.
  • the outer case 320 may include at least one hole 330 through which an external solution is introduced.
  • the external solution may include seawater.
  • the plurality of battery cells 310 may be impregnated with an external solution introduced through at least one hole 330 . That is, at least one hole 330 of the battery pack 300 allows an external solution to flow into or out of the battery pack 300 to cool the battery cells 310 located inside the battery pack 300 to overheat them. can be prevented from becoming
  • the battery pack 300 may be configured in plurality, and in this case, each battery pack 300 may be connected to each other.
  • the size and shape of the outer case 320 may be implemented in various ways.
  • the outer case 320 may be implemented with a plastic material, but is not limited thereto.
  • the battery pack 300 may further include a battery management system (BMS) including a controller capable of controlling the battery pack 300 .
  • BMS battery management system
  • FIGS. 4A to 4D are diagrams illustrating a battery box 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery box 400 may include at least one battery 410 and a housing 420 accommodating the at least one battery 410 therein.
  • the housing 420 may include at least one accommodating hole 422 accommodating each of the at least one battery 410 and at least one through hole 424 through which an external solution is introduced and passed.
  • one side of the at least one accommodating hole 422 may be opened to accommodate the at least one battery 410 .
  • the other side of the at least one accommodating hole 422 may be closed so that the at least one battery 410 is fixed.
  • the at least one accommodating hole 422 accommodates the at least one battery 410 , thereby fixing the position of the battery 410 .
  • At least one side and the other side may be opened to allow an external solution to flow inside and to pass therethrough.
  • the housing 420 may include a sealing member 440 formed on one side of the at least one accommodation hole 422 to seal the open side of the at least one accommodation hole 422 . .
  • the sealing member 440 is formed on one side of the at least one through hole 422 and includes a sealing member hole 442 through which an external solution flows into a position corresponding to the at least one through hole 422 . can do.
  • the boundary between the housing 420 and the sealing member 440 may be sealed so that the external solution does not come into contact with the battery 410 .
  • the sealing member 440 may not be included in the housing 420 .
  • the housing 420 may include a sealing layer 430, and the sealing layer 430 may include at least one of a heat shrinkable tube layer, an airtight layer, a moisture barrier layer, a buffer layer, a heat dissipation layer, and an insulating layer. have.
  • the heat-shrinkable tube layer may be made of a heat-shrinkable tube material, thereby improving impact resistance, fixability, and heat resistance.
  • the heat-shrinkable tube layer may be made of silicone.
  • the hermetic layer may block external gas.
  • the hermetic layer may be composed of polypropylene.
  • the airtight layer may maintain sealing and airtightness of the battery 210 .
  • the moisture barrier can block external gases and liquids.
  • the moisture barrier layer may be made of aluminum.
  • the buffer layer may buffer external impact.
  • the buffer layer may be comprised of nylon.
  • the buffer layer may perform an electrical insulation function as well as impact protection.
  • the heat dissipation layer may dissipate the transferred heat.
  • the heat dissipation layer may be comprised of a heat conducting material.
  • the insulating layer may perform an electrical insulating function.
  • the insulating layer may be made of polyethylene.
  • the insulating layer has excellent moisture and weather resistance, prevents abrasion, and may perform an electrical insulating function.
  • the material and sealing order of the various layers constituting the sealing layer 430 are not limited and may be variously changed.
  • the sealing layer 430 may be formed in the receiving hole 422 of the housing 420 , thereby sealing the battery 410 . Also, the sealing layer 430 may be formed outside the housing 420 .
  • the size and shape of the housing 420 may be implemented in various ways.
  • the battery box 400 may further include a battery management system (BMS) including a controller capable of controlling the battery 410 .
  • BMS battery management system
  • 5A to 5E are views illustrating the arrangement structure of the receiving hole 422 and the through hole 424 of the battery box 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the through hole 424 may be disposed between the receiving holes 422 to cool the battery 410 accommodated in the receiving hole 422 .
  • the shape of the through hole 424 may be implemented in various shapes so that an external solution can be introduced.
  • the shape of the through hole 424 may be implemented in various shapes, such as a circle, a diamond, and a hexagon.
  • the size, shape, and number of the receiving hole 422 and the through hole 424 may be implemented in various ways according to design.
  • the accommodating hole 422 accommodating the battery 410 may be disposed in a hexagonal shape surrounding the through hole 424 .
  • the hexagonal arrangement structure may be arranged in the form of a repeating unit, and accordingly, the battery 410 may be packaged as compactly as possible, that is, densely in the battery box 400 of a certain size.
  • 6A to 6C are diagrams illustrating a battery connection circuit and an electric wire 500 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery connection circuit and the electric wire 500 may implement various voltages and capacities according to the number and connection method of batteries.
  • the batteries may be connected in series or parallel to use the voltage and capacity according to the design.
  • the battery connection circuit and the electric wire 500 may be disposed to be safely protected inside the battery system.
  • the electrode coupled to the battery connection circuit and the electric wire 500 may be formed outside the battery system.
  • the battery connection circuit and the electric wire 500 may not be in direct contact with the external solution as they are disposed in a path other than the path through which the external solution flows in and out.
  • the battery connection circuit and the electric wire 500 applied to the battery box 400 are illustrated in FIGS. 6B and 6C , the battery connection circuit and the electric wire 500 may be applied to various battery systems.

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Abstract

본 발명은 실링부재가 적용된 배터리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재가 적용된 배터리 셀은 배터리; 및 상기 배터리 상에 형성된 실링층;을 포함하고, 상기 실링층은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 액체를 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함할 수 있다.

Description

실링부재가 적용된 배터리 시스템
본 발명은 배터리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실링부재가 적용된 배터리 시스템에 관한 것이다.
전기 에너지는 배터리를 이용해서 저장될 수 있다. 배터리는 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 이경우, 1차 배터리와 2차 배터리가 구별된다. 1차 배터리는 단 한 번만 기능을 하는 반면, 축전지라고도 지칭되는 2차 배터리는 재충전이 가능하다. 축전지 내에는 특히 리튬 이온 배터리 셀이 사용된다.
이 경우, 기존의 상용화된 해양 장치들의 경우 육상에서 사용하는 전지, 예를 들어, 리튬 이온 전지 또는 납축 전지 등을 그대로 사용하여, 전지의 침수 및 부식으로 인한 수명, 안정성, 해양오염 등의 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 실링부재가 적용된 배터리 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 외부 용액이 내부에 유입 및 유출될 수 있는 홀 구조가 적용된 배터리 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재가 적용된 배터리 셀은 배터리; 및 상기 배터리 상에 형성된 실링층;을 포함하고, 상기 실링층은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 액체를 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 기밀층은, 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성되고, 상기 방습층은, 알루미늄(aluminum)으로 구성되고, 상기 완충층은, 나일론(nylon)으로 구성되며, 상기 절연층은, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 실링층은, 열수축 튜브층 및 열을 분산시키는 방열층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 실링부재가 적용된 배터리 모듈은 다수의 배터리; 및 상기 다수의 배터리의 외부에 형성된 실링 프레임;을 포함하고, 상기 실링 프레임은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 수분을 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 기밀층은, 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성되고, 상기 방습층은, 알루미늄(aluminum)으로 구성되고, 상기 완충층은, 나일론(nylon)으로 구성되며, 상기 절연층은, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 실링 프레임은, 열수축 튜브층 및 열을 분산시키는 방열층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 실링부재가 적용된 배터리 팩은, 다수의 상기 실링부재가 적용된 배터리 셀; 및 상기 다수의 배터리 셀의 외부에 형성되고, 상기 다수의 배터리 셀의 위치를 고정시키는 외부 케이스;를 포함하고, 상기 외부 케이스는, 외부 용액을 내부로 유입시키는 적어도 하나의 홀(hole)을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 다수의 배터리 셀은, 상기 적어도 하나의 홀을 통해 유입된 외부 용액에 함침될 수 있다.
실시예에서, 실링부재가 적용된 배터리 박스는, 적어도 하나의 배터리; 및 내부에 상기 적어도 하나의 배터리를 수용하는 하우징;을 포함하고, 상기 하우징은, 상기 적어도 하나의 배터리 각각을 수용하는 적어도 하나의 수용홀 및 외부 용액이 내부로 유입되어 통과하는 적어도 하나의 관통홀을 포함하고, 상기 하우징은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 수분을 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 기밀층은, 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성되고, 상기 방습층은, 알루미늄(aluminum)으로 구성되고, 상기 완충층은, 나일론(nylon)으로 구성되며, 상기 절연층은, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 하우징은, 열수축 튜브층 및 열을 분산시키는 방열층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 적어도 하나의 수용홀의 일측은, 상기 적어도 하나의 배터리가 수용되도록 개방되고, 상기 적어도 하나의 수용홀의 타측은, 상기 수용된 적어도 하나의 배터리가 고정되도록 폐쇄될 수 있다.
실시예에서, 상기 하우징은, 상기 적어도 하나의 수용홀의 일측 상에 형성되어 상기 적어도 하나의 수용홀의 개방된 일측을 실링하는 실링 부재를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 적어도 하나의 관통홀의 일측과 타측은, 상기 외부 용액이 내부로 유입되어 통과하도록 개방될 수 있다.
실시예에서, 상기 실링 부재는, 상기 적어도 하나의 관통홀의 일측 상에 형성되어, 상기 적어도 하나의 관통홀에 대응되는 위치에 상기 외부 용액이 유입되는 실링 부재홀을 포함할 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 시스템에 실링부재를 적용함으로써, 충격 보호, 절연, 열분산, 기체 및 수분을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리 시스템에 외부 용액이 내부에 유입 및 유출될 수 있는 홀 구조를 적용함으로써 외부 용액을 이용하여 배터리를 냉각시켜 과열되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 박스를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 박스의 수용홀과 관통홀의 배치 구조를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 연결회로 및 전선을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재가 적용된 배터리 시스템을 설명한다. 일 실시예에서, 배터리 시스템은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩 및 배터리 박스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(100)을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 배터리 셀(100)은 배터리(110) 및 배터리(110) 상에 형성된 실링층(120)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리(110)는 1차 전지 및 2차 전지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(110)는 리튬 이온 전지를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실링층(120)은 열수축 튜브층(121), 기밀층(gas-tight layer)(122), 방습층(123), 완충층(124), 방열층(125), 절연층(126) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실링층(120)은 실링의 완성도를 높일 수 있는 부재들인 상기 다양한 층들을 포함할 수 있다.
열수축 튜브층(121)은 열수축 튜브 소재로 구성될 수 있으며, 이를 통해 내충격성, 고정성, 내열성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 열수축 튜브층(121)은 실리콘(silicon)으로 구성될 수 있다.
기밀층(122)은 외부 기체를 차단할 수 있다. 예를 들어, 기밀층(122)은 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기밀층(122)은 배터리(110)의 실링 및 기밀도를 유지시킬 수 있다.
방습층(123)은 외부 기체 및 액체를 차단할 수 있다. 예를 들어, 방습층(123)은 알루미늄(aluminum)으로 구성될 수 있다.
완충층(124)은 외부 충격을 완충할 수 있다. 예를 들어, 완충층(124)은 나일론(nylon)으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 완충층(124)은 충격 보호뿐만 아니라 전기 절연 기능을 수행할 수 있다.
방열층(125)은 전달된 열을 분산시킬 수 있다. 예를 들어, 방열층(125)은 열 전도 물질로 구성될 수 있다.
절연층(126)은 전기 절연 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 절연층(126)은 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 절연층(126)은 습성 및 내후성이 뛰어나고, 마모를 방지해주며, 전기 절연 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 실링층(120)을 구성하는 다양한 층들의 재료 및 실링 순서는 제한되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 셀(100)은 실링된 배터리(110)의 전기를 외부로 전달하기 위한 전극(electrode)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실링층(120)에 의해 실링된 배터리 셀(100)은 해수(seawater)에 함침된 후 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 셀(100)은 극한 해양환경에 안전할 수 있도록 배터리(110)에 여러 겹의 소재들을 실링하여 해양 특화 전지로 제작될 수 있다.
이 경우, 충격 보호, 절연, 열 분산, 기체 및 수분 차단 등의 역할을 수행하는 실링층(120)의 각 소재들을 순차적으로 배터리(110)에 실링하여 해양 환경으로부터 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 셀(100)은 실링층(120)을 통해 배터리(110)를 안전하게 보호하면서도 해수에 함침되어 해수 자체의 쿨링 효과를 통해 배터리(110)의 과열을 방지하여 폭발 위험성을 낮출 수 있으며, 극한 해양환경으로 인한 침수, 부식 및 환경오염 문제를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 배터리 모듈(200)은 다수의 배터리(210) 및 다수의 배터리(210)의 외부에 형성된 실링 프레임(220)을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)이 필요 시, 배터리 모듈(200)은 배터리 관리 시스템을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 모듈(200)에 수용되는 배터리(210)의 개수는 제한되지 않으며, 설계에 따라 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 실링 프레임(220)은 실링층을 포함할 수 있으며, 실링층은 열수축 튜브층, 기밀층, 방습층, 완충층, 방열층, 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
열수축 튜브층은 열수축 튜브 소재로 구성될 수 있으며, 이를 통해 내충격성, 고정성, 내열성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 열수축 튜브층은 실리콘으로 구성될 수 있다.
기밀층은 외부 기체를 차단할 수 있다. 예를 들어, 기밀층은 폴리프로필렌으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기밀층은 배터리(210)의 실링 및 기밀도를 유지시킬 수 있다.
방습층은 외부 기체 및 액체를 차단할 수 있다. 예를 들어, 방습층은 알루미늄으로 구성될 수 있다.
완충층은 외부 충격을 완충할 수 있다. 예를 들어, 완충층은 나일론으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 완충층은 충격 보호뿐만 아니라 전기 절연 기능을 수행할 수 있다.
방열층은 전달된 열을 분산시킬 수 있다. 예를 들어, 방열층은 열 전도 물질로 구성될 수 있다.
절연층은 전기 절연 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 절연층은 폴리에틸렌으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 절연층은 습성 및 내후성이 뛰어나고, 마모를 방지해주며, 전기 절연 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 실링층을 구성하는 다양한 층들의 재료 및 실링 순서는 제한되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 모듈(200)은 실링된 다수의 배터리(210)의 전기를 외부로 전달하기 위한 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 모듈(200)은 다수 개로 구성될 수 있으며, 이 경우, 각 배터리 모듈(200)은 서로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 배터리 팩(300)은 다수의 배터리 셀(310) 및 다수의 배터리 셀(310)의 외부에 형성되고, 다수의 배터리 셀(310)의 위치를 고성시키는 외부 케이스(320)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 팩(300)에 수용되는 배터리 셀(310)은 도 1의 배터리 셀(100)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 팩(300)에 수용되는 배터리 셀(310)은 도 2의 배터리 모듈(200)을 포함할 수 있다.
또한, 배터리 팩(300)에 수용되는 배터리 셀(310)의 개수는 제한되지 않으며, 설계에 따라 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 외부 케이스(320)는 외부 용액을 내부로 유입시키는 적어도 하나의 홀(hole)(330)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 용액은 해수를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 다수의 배터리 셀(310)은 적어도 하나의 홀(330)을 통해 유입된 외부 용액에 함침될 수 있다. 즉, 배터리 팩(300)의 적어도 하나의 홀(330)은 외부 용액이 배터리 팩(300) 내부로 유입 또는 유출될 수 있도록 하여 배터리 팩(300) 내부에 위치한 배터리 셀(310)을 냉각시켜 과열되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 팩(300)은 다수 개로 구성될 수 있으며, 이 경우, 각 배터리 팩(300)은 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 외부 케이스(320)의 크기 및 형태는 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 외부 케이스(320)는 플라스틱 소재로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 배터리 팩(300)은 배터리 팩(300)을 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 더 포함할 수 있다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 박스(400)를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 4d를 참고하면, 배터리 박스(400)는 적어도 하나의 배터리(410), 내부에 적어도 하나의 배터리(410)를 수용하는 하우징(420)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(420)은 적어도 하나의 배터리(410) 각각을 수용하는 적어도 하나의 수용홀(422) 및 외부 용액이 내부로 유입되어 통과하는 적어도 하나의 관통홀(424)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 수용홀(422)의 일측은, 적어도 하나의 배터리(410)가 수용되도록 개방될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 수용홀(422)의 타측은, 적어도 하나의 배터리(410)가 고정되도록 폐쇄될 수 있다. 적어도 하나의 수용홀(422)은 적어도 하나의 배터리(410)를 수용함으로써, 배터리(410)의 위치를 고정할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 일측과 타측은 외부 용액이 내부로 유입되어 통과하도록 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(420)은 적어도 하나의 수용홀(422)의 일측 상에 형성되어, 적어도 하나의 수용홀(422)의 개방된 일측을 실링하는 실링 부재(440)을 포함할 수 있다.
이 경우, 실링 부재(440)는 적어도 하나의 관통홀(422)의 일측 상에 형성되어, 적어도 하나의 관통홀(422)에 대응되는 위치에 외부 용액이 유입되는 실링 부재홀(442)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 외부 용액이 배터리(410)와 접촉하지 않도록 하우징(420)과 실링 부재(440) 사이의 경계는 실링될 수 있다.
일 실시예에서, 배터리(410)가 수용된 하우징(420)이 완전히 실링되는 경우, 하우징(420)에 실링 부재(440)가 포함되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(420)은 실링층(430)을 포함할 수 있으며, 실링층(430)은 열수축 튜브층, 기밀층, 방습층, 완충층, 방열층, 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
열수축 튜브층은 열수축 튜브 소재로 구성될 수 있으며, 이를 통해 내충격성, 고정성, 내열성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 열수축 튜브층은 실리콘으로 구성될 수 있다.
기밀층은 외부 기체를 차단할 수 있다. 예를 들어, 기밀층은 폴리프로필렌으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기밀층은 배터리(210)의 실링 및 기밀도를 유지시킬 수 있다.
방습층은 외부 기체 및 액체를 차단할 수 있다. 예를 들어, 방습층은 알루미늄으로 구성될 수 있다.
완충층은 외부 충격을 완충할 수 있다. 예를 들어, 완충층은 나일론으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 완충층은 충격 보호뿐만 아니라 전기 절연 기능을 수행할 수 있다.
방열층은 전달된 열을 분산시킬 수 있다. 예를 들어, 방열층은 열 전도 물질로 구성될 수 있다.
절연층은 전기 절연 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 절연층은 폴리에틸렌으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 절연층은 습성 및 내후성이 뛰어나고, 마모를 방지해주며, 전기 절연 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 실링층(430)을 구성하는 다양한 층들의 재료 및 실링 순서는 제한되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 실링층(430)은 하우징(420)의 수용홀(422)의 내부에 형성될 수 있으며, 이를 통해, 배터리(410)를 실링할 수 있다. 또한, 실링층(430)은 하우징(420)의 외부에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(420)의 크기 및 형태는 다양하게 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 박스(400)은 배터리(410)를 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 더 포함할 수 있다.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 박스(400)의 수용홀(422)과 관통홀(424)의 배치 구조를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5e를 참고하면, 관통홀(424)은 수용홀(422)에 수용된 배터리(410)를 냉각시킬 수 있도록 수용홀(422) 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 관통홀(424)의 형태는 외부 용액이 유입될 수 있도록 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 관통홀(424)의 형태는 원형(circle), 다이아몬드형(diamond), 육각형(hexagon) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 수용홀(422)과 관통홀(424)의 크기, 모양 및 개수는 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 도 5e를 참고하면, 배터리(410)를 수용하는 수용홀(422)이 관통홀(424)을 둘러싸는 육각형태로 배치될 수 있다. 이 경우, 육각형태의 배치구조는 반복유닛 형태로 배치될 수 있으며, 이에 따라, 배터리(410)는 일정한 크기의 배터리 박스(400) 내에 최대한 컴팩트하게, 즉, 밀도 있게 패키징될 수 있다.
이 때, 모든 배터리(410)의 두 면이 관통홀(424)과 균일하게 맞닿게 됨으로써 최적의 조건으로 배터리(410)를 냉각시켜 과열되는 것을 방지할 수 있다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 연결회로 및 전선(500)을 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6c를 참고하면, 배터리 연결회로 및 전선(500)은 배터리의 개수 및 연결 방법에 따라 다양한 전압 및 용량을 구현할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리는 직렬 또는 병렬 형태로 설계에 따른 전압 과 용량을 사용할 수 있도록 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 연결회로 및 전선(500)은 배터리 시스템 내부에 안전하게 보호될 수 있도록 배치될 수 있다. 배터리 연결회로 및 전선(500)에 결합된 전극은 배터리 시스템의 외부에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 연결회로 및 전선(500)은 외부 용액이 유입 및 유출되는 경로 이외의 경로로 배치되어 외부 용액과 직접적으로 접촉하지 않을 수 있다.
도 6b 및 6c에서는 배터리 박스(400)에 적용된 배터리 연결회로 및 전선(500)이 도시되어 있지만, 배터리 연결회로 및 전선(500)은 다양한 배터리 시스템에 적용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 배터리; 및
    상기 배터리 상에 형성된 실링층;
    을 포함하고,
    상기 실링층은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 액체를 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기밀층은, 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성되고,
    상기 방습층은, 알루미늄(aluminum)으로 구성되고,
    상기 완충층은, 나일론(nylon)으로 구성되며,
    상기 절연층은, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성되는,
    실링부재가 적용된 배터리 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실링층은,
    열수축 튜브층 및 열을 분산시키는 방열층 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 셀.
  4. 다수의 배터리; 및
    상기 다수의 배터리의 외부에 형성된 실링 프레임;
    을 포함하고,
    상기 실링 프레임은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 수분을 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기밀층은, 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성되고,
    상기 방습층은, 알루미늄(aluminum)으로 구성되고,
    상기 완충층은, 나일론(nylon)으로 구성되며,
    상기 절연층은, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성되는,
    실링부재가 적용된 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 실링 프레임은,
    열수축 튜브층 및 열을 분산시키는 방열층 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 모듈.
  7. 다수의 제1항의 배터리 셀; 및
    상기 다수의 배터리 셀의 외부에 형성되고, 상기 다수의 배터리 셀의 위치를 고정시키는 외부 케이스;
    를 포함하고,
    상기 외부 케이스는, 외부 용액을 내부로 유입시키는 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 셀은, 상기 적어도 하나의 홀을 통해 유입된 외부 용액에 함침되는,
    실랭부재가 적용된 배터리 팩.
  9. 적어도 하나의 배터리; 및
    내부에 상기 적어도 하나의 배터리를 수용하는 하우징;
    을 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 적어도 하나의 배터리 각각을 수용하는 적어도 하나의 수용홀 및 외부 용액이 내부로 유입되어 통과하는 적어도 하나의 관통홀을 포함하고,
    상기 하우징은, 외부 기체를 차단하는 기밀층(gas-tight layer), 외부 기체 및 수분을 차단하는 방습층, 외부 충격을 완충하는 완충층 및 절연층을 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 박스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기밀층은, 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성되고,
    상기 방습층은, 알루미늄(aluminum)으로 구성되고,
    상기 완충층은, 나일론(nylon)으로 구성되며,
    상기 절연층은, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 구성되는,
    실링부재가 적용된 배터리 박스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 하우징은,
    열수축 튜브층 및 열을 분산시키는 방열층 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 박스.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수용홀의 일측은, 상기 적어도 하나의 배터리가 수용되도록 개방되고,
    상기 적어도 하나의 수용홀의 타측은, 상기 수용된 적어도 하나의 배터리가 고정되도록 폐쇄되는,
    실링부재가 적용된 배터리 박스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 적어도 하나의 수용홀의 일측 상에 형성되어 상기 적어도 하나의 수용홀의 개방된 일측을 실링하는 실링 부재를 포함하는,
    실링부재가 적용된 배터리 박스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통홀의 일측과 타측은, 상기 외부 용액이 내부로 유입되어 통과하도록 개방된,
    실링 부재가 적용된 배터리 박스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실링 부재는, 상기 적어도 하나의 관통홀의 일측 상에 형성되어, 상기 적어도 하나의 관통홀에 대응되는 위치에 상기 외부 용액이 유입되는 실링 부재홀을 포함하는,
    실링 부재가 적용된 배터리 박스.
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