WO2022080686A1 - 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 자동차 - Google Patents

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battery
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battery module
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양진오
최해원
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack, and a vehicle, and more particularly, to a battery module having reduced manufacturing cost and improved safety against fire.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, The self-discharge rate is very low and the energy density is high, attracting attention.
  • the lithium secondary battery may be classified into a cylindrical battery cell in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet.
  • Such a large-capacity battery module may include a plurality of battery cells, for example, a plurality of cylindrical battery cells.
  • the space between the plurality of cylindrical battery cells or between the module case and the battery cells is often very narrow, in which case there is a problem in that heat or flame is very vulnerable to propagation between the plurality of battery cells.
  • a configuration in which a specific material is added to prevent internal heat or flame propagation is also attempted, but there is a problem that the cost of the specific material is high. Accordingly, the conventional battery module has many difficulties in efficiently securing safety against heat or fire.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of efficiently securing safety against heat or fire, and a battery pack and automobile including the same.
  • a battery module for achieving the above object includes a plurality of battery cells; a module case in which an inner space is formed to accommodate the plurality of battery cells in the inner space; a polymer member configured to fill at least a portion of an inner space of the module case in which the plurality of battery cells are accommodated; and a filler interposed in at least a portion of the polymer member positioned in a space between at least one of the plurality of battery cells and the module case, and in at least one of the spaces between the plurality of battery cells.
  • the polymer member may include a silicone resin.
  • the polymer member may have a cured form after filling at least a portion of the inner space of the module case.
  • the filler may include a plurality of particles and be configured to be dispersed inside the polymer member.
  • the filler may include a plastic material or a ceramic material.
  • the filler may include a plurality of particles having different sizes.
  • the filler may have an empty space therein.
  • the filler may contain an extinguishing material therein.
  • the filler may contain a flame retardant liquid therein.
  • the filler may be configured such that a portion of the polymer member is inserted.
  • the filler may include a plurality of particles having an outer layer and a porous inner layer.
  • the battery pack according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes at least one or more battery modules according to the present invention.
  • a vehicle according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes at least one battery module according to the present invention.
  • a battery module having excellent safety and economic feasibility can be secured.
  • the polymer member and the filler are included in the module, heat or flame propagation prevention performance, explosion prevention performance, etc. can be more effectively secured.
  • the polymer member may serve as a barrier to prevent flame from being transmitted to other adjacent battery cells when any one of the plurality of battery cells ignites and explodes. Accordingly, it is possible to effectively prevent a chain explosion of a plurality of battery cells or the spread of a fire.
  • the amount of the silicone resin can be reduced through the filler.
  • the density of the filler when configured to be lower than that of the silicone resin, it may be advantageous to lighten the battery module.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a state in which some components of a battery module are separated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an internal configuration of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a partial configuration of the inside of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a state in which some components of a battery module are separated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an internal configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 it can be said that the cross-sectional configuration of the line C-C' of FIG. 1 is shown.
  • the polymer member and the filler are shown in an excluded form.
  • a battery module 100 includes a plurality of battery cells 110 , a module case 130 , a polymer member 140 , and a filler 150 .
  • the battery cell 110 may be a cylindrical battery cell having a cylindrical battery can.
  • electrode terminals 111 and 112 may be positioned at upper and/or lower portions.
  • the cylindrical battery cell 110 may have a positive electrode terminal 111 and a negative electrode terminal 112 disposed thereon.
  • the upper cap assembly may be the positive terminal 111
  • the battery cell body that is, the battery can (case) may be the negative terminal 112 .
  • the positive terminal 111 and the negative terminal 112 may be spaced apart from each other.
  • the positive terminal 111 and the negative terminal 112 may be electrically insulated from each other.
  • the battery module 100 may further include a bus bar 120 .
  • the bus bar 120 may include a metal material such as aluminum, copper, or nickel.
  • the plurality of battery cells 110 may be electrically connected in series, parallel, or in series and parallel through the bus bar 120 .
  • the bus bar 120 may be electrically connected to the positive terminal 111 or the negative terminal 112 of the battery cell 110 through a metal wire 121 .
  • one end of the metal wire 121 may contact the positive terminal of the battery cell 110 , and the other end may be configured to contact the bus bar 120 .
  • the bus bar 120 may directly contact the electrode terminals 111 and 112 without the metal wire 121 .
  • the battery module 100 according to the present invention is not limited to the configuration of the battery cell 110 having a specific shape. That is, various types of battery cells 110 known at the time of filing of the present invention may be employed in the battery module 100 according to the present invention.
  • the module case 130 may be configured to have an internal space to accommodate a plurality of battery cells 110 in the internal space.
  • the module case 130 may have a box shape with an empty interior to accommodate the plurality of battery cells 110 .
  • the module case 130 may include an upper frame 133 and a lower frame 134 .
  • the upper frame 133 may be configured to surround upper portions and sides of the plurality of battery cells 110 .
  • the lower frame 134 may be provided with a plurality of seating grooves H configured to insert a portion of the plurality of battery cells 110 .
  • the seating groove H of the lower frame 134 may be configured such that a lower portion thereof is inserted based on the center of the battery cell 110 .
  • the module case 130 may be provided with a plurality of exposure holes 131 on the upper and/or lower portion.
  • Each of the plurality of exposure holes 131 may be configured in a form in which a portion of the module case 130 is perforated so that upper portions of the plurality of battery cells 110 may be exposed to the outside.
  • a plurality of electrode terminals 111 and 112 provided on the upper portions of the plurality of battery cells 110 may be exposed on the upper surface of the upper frame 133 to the outside. of the exposure hole 131 may be provided.
  • the polymer member 140 may be configured to fill at least a portion of the inner space of the module case 130 . Furthermore, since the plurality of battery cells 110 are accommodated in the inner space of the module case 130 , at least a portion of the space other than the space occupied by the battery cells may be filled with the polymer member 140 . In particular, as shown in FIG. 3 , the polymer member 140 includes at least one of a space between the plurality of battery cells 110 and a space between the plurality of battery cells and the inner surface of the module case 130 . can be provided in
  • the filler 150 may be located inside the polymer member 140 . That is, the filler 150 may be entirely embedded in the polymer member 140 , or may be embedded in the polymer member 140 in a form partially exposed to the outside of the polymer member 140 . In addition, the filler 150, together with the polymer member 140, may be interposed in a space between at least one of the plurality of battery cells and the inner surface of the module case. In addition, the filler 150 may be interposed in the space between the plurality of battery cells 110 together with the polymer member 140 .
  • the polymer member 140 and the filler 150 having different physical properties or characteristics exist inside the battery module 100, it may be advantageous to secure various performances together.
  • the polymer member 140 may be made of a material capable of ensuring safety against heat or fire
  • the filler 150 may be made of a material having excellent rigidity or low weight or cost.
  • a battery module having excellent rigidity, lightness, economic efficiency, etc. as well as safety against heat or fire can be implemented.
  • the polymer member 140 may serve as a barrier to prevent flame from being transmitted to other adjacent battery cells 110 when any one of the plurality of battery cells 110 ignites or explodes. Accordingly, it is possible to effectively prevent a chain explosion of the plurality of battery cells 110 or the spread of a fire.
  • the polymer member 140 may include a silicone resin. According to this embodiment configuration, it can be advantageous to secure the safety of the battery module 100 against heat or fire. For example, when such a silicone resin is positioned between the battery cell 110 and the module case 130 , it is possible to prevent the heat or fire of the battery cell 110 from propagating to the outside of the module case 130 . . In addition, in this case, it is advantageous to prevent the explosion of the battery cell 110 , and even if an explosion occurs, it is possible to suppress as much as possible the scattering of fragments due to the explosion to the outside of the battery module 100 . In addition, when the silicone resin is positioned between the battery cells 110 , it is possible to prevent mutual propagation of heat or fire between the battery cells 110 .
  • the silicone polymer resin may be an artificial polymer compound having a main backbone by siloxane bonds.
  • the resin used in the polymer member 140 of the present invention is not specified as any one, and various types of resins known at the time of filing of the present invention may be employed as the polymer member 140 of the present invention.
  • the polymer member 140 may include an epoxy resin.
  • the polymer member 140 may have a cured form after filling at least a portion of the inner space of the module case 130 .
  • the polymer member 140 is placed inside the module case 130 in a fluid state such as liquid, gel, or sol in a state in which the battery cell 110 is accommodated in the module case 130 . It may have a cured form after injection.
  • the polymer member 140 is injected into the inner space of the module case 130 in the form of a liquid silicone resin to form a space between the battery cells 110 and/or the battery cell 110 and the module case 130 . ) may be introduced into the space between them, and the polymer member 140 may be formed in a cured form after a certain time has elapsed or by cooling or the like. Moreover, the polymer member 140 may have a solid state at room temperature.
  • the filler 150 may include a plurality of particles.
  • the plurality of particles of the filler 150 may be configured in a dispersed form inside the polymer member 140 .
  • each of the plurality of particles provided in the filler 150 may be configured in the form of pellets. These pellets may be manufactured in various ways, such as injection molding or powder pressing. In this configuration, one pellet can be regarded as one particle. Accordingly, the filler 150 can be said to include a plurality of pellets 151 .
  • a plurality of these particles, that is, the pellets 151 may be mixed with the polymer member 140 in a fluid state and then injected into the module case 130 .
  • the polymer member 140 in a fluid state is cured inside the module case 130 , it may be configured to have a fixed position.
  • the plurality of pellets 151 may be injected in a state in which the plurality of battery cells 110 are accommodated in the inner space of the module case 130 .
  • the polymer member 140 in a fluid state may be injected into the inner space of the module case 130 .
  • a plurality of pellets 151 are pre-mixed with the polymer member 140 in a fluid state to form a mixture, and then the mixture of the pellets 151 and the polymer member 140 is the module case 130 ) may be formed in the form of injection into the internal space.
  • the filler 150 particles for example, pellets 151, between the module case 130 and the battery cell 110 in the process in which the polymer member 140 in a fluid state is injected into the inner space of the module case 130, and/or may be configured to be interposed between the plurality of battery cells 110 .
  • the particles of the filler 150 that is, the pellets 151 , have a size or shape that can be inserted into the space between the module case 130 and the battery cells 110 and/or between the plurality of battery cells 110 . can have
  • the filler 150 such as the pellets 151
  • characteristics different from the polymer member 140 can be easily achieved inside the battery module 100.
  • the filler 150 it may be advantageous to increase the mechanical rigidity of the battery module 100 .
  • the battery module 100 when an external shock is applied to the battery module 100, since a plurality of pellets 151 having higher mechanical rigidity than the polymer member 140 are added to the inside of the polymer member 140, the battery module 100 ) can be improved. Accordingly, in this case, the plurality of battery cells 110 may be more effectively protected from external impact.
  • the transmission of impact between the battery cells 110 by the plurality of pellets 151 as the filler 150 can be reduced.
  • the embodiment it may be advantageous to lower the manufacturing cost of the battery module 100 .
  • a silicone resin is used as the polymer member 140 to ensure safety against heat or fire, it may have a disadvantage in that the price of the silicone resin is high.
  • the manufacturing cost of the battery module 100 can be lowered.
  • the weight of the battery module 100 may be reduced.
  • the filler 150 is made of a material having a weight smaller than that of the polymer member 140 .
  • the filler 150 may include a plastic material.
  • the plastic material used as the filler 150 may be employed from various materials known at the time of filing of the present invention.
  • the filler 150 may include polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • surface energy surface energy
  • polypropylene or polyethylene as a material having a low surface energy may be used as the material of the filler 150 .
  • the filler 150 made of plastic having a relatively low surface energy (surface tension) when used, when mixed with the polymer member 140 in a fluid state, the influence of viscosity of the polymer member 140 can be reduced. Accordingly, the filler 150 may be more easily dispersed in the polymer member 140 in a fluid state. Therefore, in this case, due to the even dispersion of the filler 150 within the polymer member 140 , manufacturing efficiency may be increased, and it may be more advantageous to secure the effect of the filler 150 , for example, mechanical rigidity.
  • the filler 150 may include other various plastic materials, for example, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene terephthalate, and the like.
  • the plastic material as described above it may have advantages of light weight, low cost, and easy molding. Therefore, according to this embodiment, it may be advantageous in terms of weight reduction and cost reduction of the battery module 100 .
  • the filler 150 may include a ceramic material.
  • the ceramic material may include any one or more of sand, glass, cement, clay, refractory materials, abrasives, and fine ceramics.
  • the sand may include any one or more of quartz, limestone, iron ore, magnetite, basalt, obsidian, and olivine.
  • the ceramic material may include a material having a property that is strong against heat or flame. In this case, the heat or flame blocking effect by the filler 150 may be further improved.
  • the battery module 100 of the present invention may include a cooling member 160 for cooling the plurality of battery cells 110 .
  • the cooling member 160 may be positioned below the lower frame 134 .
  • the cooling member 160 may be configured such that an external refrigerant is injected therein, and the refrigerant heated by absorbing heat from the battery cell 110 is discharged to the outside.
  • the cooling member 160 may include an aluminum alloy material having excellent thermal conductivity.
  • the particles of the filler 150 may be configured in various forms.
  • the pellets 151 may be formed in a spherical shape.
  • the shape of the pellet 151 is made of a spherical shape, the frictional force with the battery cell 110 can be minimized.
  • the pellet 151 since the pellet 151 has a spherical shape, it may be advantageous to evenly fill the empty space between the plurality of battery cells 110 at a high density.
  • damage to the battery cell 110 due to the collision is minimized can do.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an internal configuration of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • this embodiment detailed descriptions of parts to which the contents described in the previous embodiments can be applied the same or similarly will be omitted, and parts with differences will be mainly described.
  • the particles of the filler 150 may be formed in a powder form.
  • the filler 150 includes a plurality of powdery particles 152 .
  • the powdery particles 152 in this embodiment can be said to be a pulverized form with respect to a plastic material or a ceramic material.
  • the powder particles 152 may have a smaller size than the pellets 151 .
  • the size (average particle diameter) of the powder particles 152 may be 1 um to 1 mm.
  • the plurality of powdery particles 152 may be injected into the module case 130 in a mixed state with the polymer member 140 in a fluid state. In addition, when the polymer member 140 is cured, the plurality of powder particles 152 may be dispersed and positioned in the polymer member 140 .
  • the injection process of the polymer member 140 and/or the filler 150 may be more easily performed. That is, when the mixture of the polymer member 140 in the fluid form and the plurality of powder particles 152 is injected into the module case 130 , the viscosity of the mixture to be injected depends on the particle size of the powder particles 152 . can be easily adjusted. Accordingly, the efficiency of the injection process can be further improved, such as shortening the time the operator injects into the module case 130 by appropriately adjusting the viscosity of the mixture.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a partial configuration of the inside of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the filler 150 may include a plurality of particles having different sizes.
  • some of the plurality of pellets 151 have a relatively large size (particle diameter)
  • Others may have a relatively small size (particle diameter).
  • some of the pellets 151 may have a particle size of approximately 1 mm, and other pellets 151 may have a size of approximately 0.5 mm.
  • a plurality of particles having different sizes may be located in spaced apart spaces between different battery cells 110 .
  • the pellets 151 having a relatively smaller size may be located in a narrow space between the battery cells 110 , as indicated by G1 in FIG. 5 .
  • the pellet 151 having a relatively larger size as in the portion indicated by G2 in FIG. 5 , a relatively wider spaced apart space among the spaces between different battery cells 110 , or the battery cell 110 and It may be located in the space between the inner surfaces of the module case 130 .
  • the filler 150 by providing a plurality of particles having different sizes, more fillers 150 can be introduced into spaces of various sizes.
  • spaces of various sizes may exist in the inner space of the module case 130 .
  • the polymer member 140 and the filler 150 are present in an appropriate ratio by allowing small-sized particles to be introduced into the narrow space so that their respective functions can be sufficiently achieved.
  • the particles such as the pellets 151 in the polymer member 140 are not biased to any one place, and may be evenly dispersed. That is, according to this embodiment of the present invention, when a plurality of particles having at least two or more sizes are provided as the filler 150 , the plurality of particles are not biased in a specific part, but spread evenly in the polymer member 140 . It can be advantageous to exist in a state. Accordingly, the effect of securing mechanical rigidity by the mixture of the polymer member 140 and the plurality of particles, for example, the plurality of pellets 151 may be further improved. Therefore, when an external shock is generated in the battery module 100 , an external shock protection effect on the battery cell 110 may be further improved due to improved mechanical rigidity.
  • the filler 150 may include a plurality of particles having different weights (densities). That is, the filler 150 may include a plurality of particle groups having different weights.
  • the filler 150 may include a plurality of particles having three different weights.
  • the plurality of particles may be divided into three particle groups according to their weight, which may be referred to as a first particle group, a second particle group, and a third particle group, respectively.
  • the particles belonging to the first particle group may have the greatest weight
  • the particles belonging to the second particle group may have a lower weight than the particles of the first particle group.
  • the particles belonging to the third particle group may have a lower weight than the particles of the second particle group.
  • the filler 150 when a plurality of particles having different weights are included as the filler 150 , it may be advantageous for the filler 150 to be more evenly distributed in the module case 130 .
  • the three particle groups having different weights when three particle groups having different weights are included as in the above embodiment, in a state in which these particles are mixed in the polymer member 140 in a fluid state, after being injected into the module case 130, Depending on the weight, the three particle groups may be dispersed in the vertical direction. That is, in a fluid state before the fluid polymer member 140 is cured, a plurality of particles may be dispersed in the vertical direction inside the module case 130 according to weight.
  • the first particle group having the heaviest weight may be located around the lower end of the battery cell 110
  • the third particle group having the lightest weight may be located near the upper end of the battery cell 110
  • the second particle group having an intermediate weight may be located around the central portion of the battery cell 110 .
  • this difference in weight may appear as a difference in specific gravity or density.
  • the first particle group may be made of a material having a higher specific gravity than the polymer member 140 in a fluid state.
  • the third particle group may be made of a material having a lower specific gravity than the polymer member 140 in a fluid state.
  • the second particle group may be made of a material having a specific gravity similar to that of the polymer member 140 in a fluid state.
  • the filler 150 may include a plurality of particles having different shapes (outer shapes).
  • the filler 150 may include at least two or more particles among quadrangular prism-shaped particles, triangular prism-shaped particles, spherical particles, and particles having at least one surface formed in a curved shape.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • an empty space S may be formed therein.
  • the pellets 151 may have an outer wall W surrounding the empty space S.
  • the empty space (S) of these pellets 151 may be filled with air.
  • the battery cells 110 may be elastically supported.
  • the pellets 151 when the pellets 151 are compressed by the plurality of battery cells 110 , the volume may be reduced or the outer shape may be changed.
  • the battery module 100 is caused by an external collision or a swell of the battery cell 110 through the particles having an empty space (S) containing only a gas such as air therein. Due to the ring or the like, it is possible to buffer the pressure or impact applied to the battery cell 110 .
  • the cushioning effect of the pellets 151 can be more easily secured.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the pellet 151 as the filler 150 may be configured in a form in which an extinguishing material is accommodated therein.
  • the filler 150 may include a plurality of pellets 151 in which the extinguishing material is accommodated.
  • the pellet 151 may be formed with an accommodation space, and the extinguishing material 151a may be provided in this accommodation space.
  • the pellet 151 may be configured in the form of a capsule in which the extinguishing material 151a is filled.
  • the extinguishing material 151a may be, for example, a rich solution of an inorganic salt such as potassium carbonate, chemical foam, air bubbles, carbon dioxide, or water.
  • the extinguishing material contained in the particles of the filler 150 such as the pellets 151
  • various extinguishing agents in a solid, liquid or gaseous state known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the pellets 151 may be configured to melt at a predetermined temperature.
  • the pellets 151 may be melted at 300 degrees Celsius or more, and configured to discharge the extinguishing material 151a accommodated in the internal accommodation space to the outside.
  • the safety of the battery module 100 can be further improved.
  • the outer wall of the pellet 151 is melted, and the extinguishing material 151a accommodated therein is removed from the outside.
  • the fire can be suppressed early and the radio wave can be effectively blocked. Accordingly, the present invention can greatly improve fire safety.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the pellets 151 included as the filler 150 may be configured in a form in which a flame retardant liquid is accommodated.
  • the filler 150 may include a plurality of pellets 151 in which the flame retardant liquid is accommodated.
  • the pellet 151 has an accommodation space therein, and a flame retardant liquid 151b may be provided in such an accommodation space.
  • the pellet 151 may be configured in the form of a capsule in which the flame retardant liquid 151b is accommodated.
  • the flame-retardant liquid 151b may be, for example, a polymer resin mixed with a flame-retardant additive.
  • the flame retardant additive may be alumina trihydrate, a cancellation-based flame retardant, antimony trioxide, phosphorus-based flame retardant, or the like.
  • the polymer resin may be an acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, a polypropylene (PP) resin, a polyamide (PA) resin, or a polycarbonate resin.
  • the safety of the battery module 100 can be improved.
  • the outer wall of the pellet 151 melts, and the flame-retardant liquid 151b accommodated therein may be discharged to the outside.
  • the flame-retardant liquid 151b may be supplied to the inside or outside of the battery cell 110 in which a fire has occurred, or the ruptured portion of the battery can may be sealed. In this respect, fire safety can be greatly improved.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the plurality of pellets 151 included as the filler 150 may be configured such that a portion of the polymer member 140 is inserted.
  • the filler 150, the particle pellet 151, at least one or more flow holes (151c) may be formed.
  • the flow port (151c) may be configured in a form that penetrates from one end to the other end of the pellet (151).
  • the flow port (151c) may be configured in a form dug from one end of the pellet 151 to a predetermined point in the central portion.
  • the polymer member 140 when the polymer member 140 has fluidity, it can penetrate into the inside of the flow port 151c.
  • the polymer member 140 is cured afterward, a portion of the polymer member 140 may be inserted into the flow hole 151c of the pellet 151 .
  • the pellet 151 may be more advantageous for the even dispersion of the pellets 151 that are the fillers 150 .
  • the difference in specific gravity (weight) between the pellet 151 and the polymer member 140 can be alleviated.
  • the pellet 151 is made of a material having a lower specific gravity than the polymer member 140, the polymer member 140 is introduced into the flow port 151c, and the pellets among the polymer member 140 in a fluid state. (151) does not float only upwards, but can move downwards. Therefore, in this case, the pellet 151 may be present not only in the upper part of the module case 130 but also in the lower part.
  • the polymer member 140 may be present in the pellet 151 that is the filler 150 . Accordingly, even if there is a portion in which a lot of the pellets 151 are agglomerated, the characteristics of the polymer member 140 may be expressed at a certain level or more.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • each of the pellets 151 included as the filler 150 may be configured in a form in which a plurality of powders 151d are compressed and mechanically coupled to each other.
  • a binder or the like may be additionally provided between the plurality of mutually compressed powders 151d.
  • the powder 151d may be a powder of a plastic material or a powder of a ceramic material.
  • the pellets 151 may be configured to be decomposed by an external impact. That is, since the pellet 151 is a state in which a plurality of powders are mechanically combined, when a large impact is applied to the battery module, it may have a bonding force that can be decomposed (separated) into powder or various fragments.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a particle configuration of a filler included in a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of particles included as the filler 150 may include an outer layer 151e and an inner layer 151f.
  • the inner layer 151f may be configured in a porous form.
  • the inner layer 151f may be filled with air.
  • the outer layer 151e may be configured in a sealed form so that the porous inner layer 151f is accommodated therein. That is, the pellets 151 may have an outer layer 151e in a sealed form so that foreign materials do not penetrate therein.
  • the inner layer 151f of the pellet 151 may be formed in a porous form by a foamed resin.
  • the foamed resin forming the inner layer 151f may be foamable polystyrene resin.
  • the outer layer 151e of the pellets 151 may be configured in a form in which the outside of the porous inner layer is coated with a polymer resin.
  • the polymer resin forming the outer layer 151e may be polyvinyl chloride.
  • the porous inner layer (151f) provided in the pellet 151 by the porous inner layer (151f) provided in the pellet 151, the impact mitigation effect can be secured.
  • the outer layer 151e is configured in a sealed form, so that the penetration of the polymer member 140 in a fluid state into the porous inner layer 151f can be prevented. Therefore, in this case, the amount of the polymer member 140 may be further reduced. Also, in this case, it may be more advantageous to lower the weight of the filler 150 .
  • the filler 150 may include a plurality of particles configured in different shapes.
  • various types of particles described in the previous several embodiments may be provided together as the filler 150 of the present invention.
  • the filler 150 may include a group of pellets 151 having a shape as shown in FIG. 6 and a group of pellets 151 having a shape as shown in FIG. 7 together.
  • the filler 150 may include a group of pellets 151 having a shape as shown in FIG. 8 and a group of pellets 151 having a shape as shown in FIG. 9 together.
  • the filler 150 may be configured to include three or more kinds of pellets 151 among the pellets 151 configured in the form shown in FIGS. 6 to 11 .
  • the particles constituting the filler 150 can be more uniformly distributed and arranged.
  • the pellets 151 of FIG. 6 may be lighter than the pellets 151 of FIG. Accordingly, the pellet 151 of FIG. 6 may be located at the upper portion in the inner space of the module case 130 , and the pellet 151 of FIG. 7 may be located at the lower portion in the inner space of the module case 130 .
  • the pellets 151 of FIG. 8 containing the flame-retardant liquid 151b therein and the pellets 151 of FIG. 9 having the distribution ports 151c are included as the filler 150 together, the pellets of FIG. 9 ( 151) may be disposed below the pellets 151 of FIG.
  • the pellet 151 of FIG. 11 is the pellet of FIG. 10 due to the porous inner layer 151f ( 151) may be disposed above.
  • the filler 150 may be smoothly distributed in the vertical direction in the inner space of the module case 130 .
  • the pellets 151 of various types it is possible to include various characteristics in the filler 150.
  • the various characteristics of each pellet 151 may be arranged in a portion where the corresponding characteristics are required.
  • the pellet 151 of FIG. 7 or FIG. 8 may be disposed on a portion (upper part in FIG. 3 ) in which the positive terminal 111 of the battery cell 110 is located.
  • the extinguishing material 151a or the flame-retardant liquid 151b accommodated in the pellet 151 may be rapidly discharged. Therefore, it can be advantageous for suppression of ignition or fire, or prevention of spread.
  • the pellets 151 of FIGS. 6, 10 or 11 are located in the central part of the body of the battery cell 110 (the central part in the Z-axis direction in FIG. 3). can In this case, when swelling of the battery cells 110 or an external shock occurs, the transmission of the shock between the battery cells 110 or from the module case 130 to the battery cells 110 may be alleviated.
  • various pellets 151 configured in an appropriate shape according to the characteristics of each part of the battery module 100 are included as the filler 150, and the effect according to the present invention, such as the battery module ( 100) can be further improved.
  • the battery pack according to the present invention may include one or more battery modules 100 according to the present invention described above.
  • the battery pack according to the present invention may include, in addition to the battery module 100, various components normally provided in the battery pack, such as a battery management system (BMS) electrically connected to the battery module 100.
  • BMS battery management system
  • the BMS may include various circuits or devices to control charging and discharging of the plurality of battery cells 110 included in the battery module 100 .
  • the vehicle according to the present invention may include one or more battery modules 100 according to the present invention described above.
  • the vehicle may be a riding device driven by electricity, such as an electric vehicle, an electric scooter, an electric wheelchair, or an electric bike.
  • the vehicle according to the present invention may further include other various components included in the vehicle in addition to the battery module 100 , such as a vehicle body, a motor, and an inverter.
  • 151d powder
  • 151e outer layer
  • 151f inner layer

Landscapes

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Abstract

본 발명은 안전성이 효율적으로 향상된 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 전지 셀; 내부 공간이 형성되어 상기 내부 공간에 상기 복수의 전지 셀을 수용하도록 구성된 모듈 케이스; 상기 복수의 전지 셀이 수용된 모듈 케이스의 내부 공간 중 적어도 일부에 채워지도록 구성된 고분자 부재; 및 상기 고분자 부재의 내부에 적어도 일부가 위치하여, 상기 복수의 전지 셀 중 적어도 하나와 상기 모듈 케이스 사이의 공간, 및 상기 복수의 전지 셀 사이의 공간 중 하나 이상의 공간에 개재된 충진재를 포함한다.

Description

배터리 모듈, 배터리 팩, 및 자동차
본 출원은 2020년 10월 12일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0131449호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 비용이 절감되고 화재에 대한 안전성이 향상된 배터리 모듈에 관한 것이다.
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.
그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 셀과 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
특히, 최근 전자 디바이스, 자동차 등에 적용되는 대용량의 배터리 모듈의 수요가 증가하고 있다. 이러한 대용량의 배터리 모듈은 복수의 전지 셀, 이를테면 복수의 원통형 전지 셀을 구비할 수 있다.
그러나, 이러한 배터리 모듈은, 복수의 원통형 전지 셀의 일부에 열폭주나 화재, 폭발 등이 발생될 경우, 고온의 열이나, 전극조립체의 파편, 화염, 및 가스 등이 배출되어 인접한 다른 전지 셀의 온도를 상승시킬 수 있었다. 이에 따라, 인접한 다른 전지 셀로 열폭주나 화재 등이 전파되어, 보다 큰 2차 화재나 폭발이 발생됨으로써, 그 피해가 가중될 수 있는 문제가 있었다.
더욱이, 복수의 원통형 전지 셀 사이 또는 모듈 케이스와 전지 셀 사이의 공간은 매우 좁은 경우가 많은데, 이 경우 복수의 전지 셀 사이에서 열이나 화염이 전파되는 것에 매우 취약하다는 문제가 있다. 또한, 이와 같이 좁은 공간으로 인해, 열이나 화염 전파를 방지하기 위한 별도 부재를 구비하는데 많은 제약이 존재하였다. 뿐만 아니라, 종래 배터리 모듈의 경우, 내부의 열 내지 화염 전파의 방지를 위해 특정 재료를 투입하는 구성도 시도되고 있으나, 이러한 특정 재료의 비용이 고가라는 문제도 있다. 이에 따라, 종래 배터리 모듈은, 열이나 화재 등에 대한 안전성을 효율적으로 확보하는데 많은 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열이나 화재 등에 대한 안전성이 효율적으로 확보될 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차 등을 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 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 복수의 전지 셀; 내부 공간이 형성되어 상기 내부 공간에 상기 복수의 전지 셀을 수용하도록 구성된 모듈 케이스; 상기 복수의 전지 셀이 수용된 모듈 케이스의 내부 공간 중 적어도 일부에 채워지도록 구성된 고분자 부재; 및 상기 고분자 부재의 내부에 적어도 일부가 위치하여, 상기 복수의 전지 셀 중 적어도 하나와 상기 모듈 케이스 사이의 공간, 및 상기 복수의 전지 셀 사이의 공간 중 하나 이상의 공간에 개재된 충진재를 포함한다.
상기 고분자 부재는, 실리콘 수지를 구비할 수 있다.
상기 고분자 부재는, 상기 모듈 케이스의 내부 공간 중 적어도 일부에 채워진 후 경화된 형태를 가질 수 있다.
상기 충진재는, 다수의 입자를 구비하여 상기 고분자 부재의 내부에 분산된 형태로 구성될 수 있다.
상기 충진재는, 플라스틱 소재, 또는 세라믹 소재를 구비할 수 있다.
상기 충진재는, 서로 다른 크기를 갖는 다수의 입자를 구비할 수 있다.
상기 충진재는, 내부에 빈 공간이 형성될 수 있다.
상기 충진재는, 내부에 소화 물질이 수용될 수 있다.
상기 충진재는, 내부에 난연성 액체가 수용될 수 있다.
상기 충진재는, 상기 고분자 부재의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다.
상기 충진재는, 외층, 및 다공질의 내층을 갖는 입자를 다수 구비할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 안전성과 경제성이 우수한 배터리 모듈 등이 확보될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 고분자 부재와 충진재가 모듈 내부에 포함됨으로써, 열이나 화염 전파 방지 성능, 폭발 방지 성능 등이 보다 효과적으로 확보될 수 있다.
더욱이, 고분자 부재는, 복수의 전지 셀 중, 어느 하나가 발화 및 폭발할 경우, 인접한 다른 전지 셀로 화염이 전달되지 않도록 방어벽 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 복수의 전지 셀이 연쇄 폭발하거나, 화재가 번지는 것을 효과적으로 막아줄 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 비교적 낮은 비용으로 이러한 열/화염 전파 방지 성능 등이 확보되어, 안전성과 함께 경제성이 우수한 배터리 모듈이나 배터리 팩 등이 구현될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 전지 셀의 발화나 폭발 등을 지연시키기 위해, 고분자 부재로서 실리콘 수지(실리콘 고분자)가 팩 내부에 주입된 경우, 충진재를 통해 실리콘 수지의 양을 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 비교적 고가인 실리콘 수지의 양을 줄일 수 있으므로, 제조 비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 충진재의 밀도가 실리콘 수지보다 낮게 구성된 경우, 배터리 모듈을 경량화하는데 유리할 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 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 내부의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
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.
또한, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 특히, 도 3의 경우, 도 1의 C-C'선에 대한 단면 구성을 나타낸 도면이라 할 수 있다. 또한, 도 2에서는 도시의 편의를 위해, 고분자 부재, 및 충진재에 대해서는 제외된 형태로 도시되었다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 전지 셀(110), 모듈 케이스(130), 고분자 부재(140), 및 충진재(150)를 포함한다.
구체적으로, 상기 전지 셀(110)은, 원통형 전지 캔을 구비한 원통형 전지 셀일 수 있다. 상기 원통형 전지 셀(110)은, 상부 및/또는 하부에 전극 단자(111, 112)가 위치할 수 있다. 예를 들면, 또는 상기 원통형 전지 셀(110)은, 상부에 양극 단자(111)와 음극 단자(112)가 구비될 수 있다. 더욱이, 원통형 전지 셀의 경우, 상단의 캡 조립체가 양극 단자(111)이고, 전지 셀 몸통, 즉 전지 캔(케이스)이 음극 단자(112)일 수 있다. 또한, 상기 양극 단자(111) 및 상기 음극 단자(112)는 서로 이격되어 위치될 수 있다. 상기 양극 단자(111) 및 상기 음극 단자(112)는 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 버스바(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 버스바(120)는, 알루미늄, 구리, 니켈 등의 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전지 셀(110)은, 상기 버스바(120)를 통해 전기적으로 직렬, 병렬, 또는 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 상기 버스바(120)는 금속 와이어(121)를 통해 상기 전지 셀(110)의 양극 단자(111) 또는 음극 단자(112)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 와이어(121)의 일단부는 상기 전지 셀(110)의 양극 단자와 접촉하고, 타단부는 상기 버스바(120)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 버스바(120)는, 금속 와이어(121) 없이 전극 단자(111, 112)와 직접 접촉할 수도 있다.
이러한 전지 셀(110)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 전지 셀(110)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)은 특정한 형태의 전지 셀(110)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 전지 셀(110)이 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)에 채용될 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스(130)는, 내부 공간이 형성되어, 이러한 내부 공간에 복수의 전지 셀(110)이 수용되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(130)는, 복수의 전지 셀(110)을 수용하도록 내부가 비어 있는 박스 형태를 가질 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 모듈 케이스(130)는, 상부 프레임(133) 및 하부 프레임(134)을 구비할 수 있다. 여기서, 상부 프레임(133)은, 상기 복수의 전지 셀(110)의 상부와 측부를 감싸도록 구성될 수 있다. 그리고, 하부 프레임(134)은 상기 복수의 전지 셀(110)의 일부분이 삽입되도록 구성된 복수의 안착 홈(H)이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 프레임(134)의 안착 홈(H)은 상기 전지 셀(110)의 중앙을 기준으로 하부가 삽입되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스(130)는, 상부 및/또는 하부에 복수의 노출구(131)가 구비될 수 있다. 상기 복수의 노출구(131) 각각은, 복수의 전지 셀(110)의 상부가 외부로 노출될 수 있도록, 상기 모듈 케이스(130)의 일부분이 천공된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전지 셀(110)의 상부에 구비된 전극 단자들(111, 112)이 외부로 노출될 수 있도록 상기 상부 프레임(133)의 상면에 복수의 노출구(131)가 구비될 수 있다.
상기 고분자 부재(140)는, 상기 모듈 케이스(130)의 내부 공간 중 적어도 일부 공간에 채워지도록 구성될 수 있다. 더욱이, 모듈 케이스(130)의 내부 공간에는 복수의 전지 셀(110)이 수납되어 있으므로, 전지 셀이 차지하는 공간 이외의 공간 중 적어도 일부에 고분자 부재(140)가 채워질 수 있다. 특히, 상기 고분자 부재(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 전지 셀(110)들 사이의 공간, 및 복수의 전지 셀과 모듈 케이스(130)의 내면 사이의 공간 중 어느 하나 이상에 구비될 수 있다.
상기 충진재(150)는, 고분자 부재(140)의 내부에 적어도 일부가 위치할 수 있다. 즉, 충진재(150)는, 전체가 고분자 부재(140)의 내부에 매립되거나, 일부가 고분자 부재(140)의 외부로 노출된 형태로 고분자 부재(140)의 내부에 매립될 수 있다. 그리고, 충진재(150)는, 고분자 부재(140)와 함께, 복수의 전지 셀 중 적어도 하나와 모듈 케이스의 내면 사이의 공간에 개재될 수 있다. 또한, 충진재(150)는, 고분자 부재(140)와 함께, 복수의 전지 셀(110) 사이의 공간에 개재될 수 있다.
본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 모듈(100)의 내부에 서로 다른 물성 내지 특성을 갖는 고분자 부재(140)와 충진재(150)가 존재함으로써, 다양한 성능이 함께 확보되는데 유리할 수 있다. 예를 들어, 고분자 부재(140)는 열이나 화재 등에 대한 안전성을 확보할 수 있는 재료로 구성되고, 충진재(150)는 강성이 우수하거나 무게 내지 비용이 낮은 재료로 구성될 수 있다. 이 경우, 열이나 화재 등에 대한 안전성과 함께, 강성, 경량성, 경제성 등이 우수한 배터리 모듈이 구현될 수 있다. 더욱이, 상기 고분자 부재(140)는, 복수의 전지 셀(110) 중, 어느 하나가 발화 및 폭발할 경우, 인접한 다른 전지 셀(110)로 화염이 전달되지 않도록 방어벽 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 복수의 전지 셀(110)이 연쇄 폭발하거나, 화재가 번지는 것을 효과적으로 막아줄 수 있다.
상기 고분자 부재(140)는, 실리콘 수지(silicone resin)를 구비할 수 있다. 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)에 대하여 열이나 화재 등에 대한 안전성 확보에 유리할 수 있다. 예를 들어, 전지 셀(110)과 모듈 케이스(130) 사이에 이러한 실리콘 수지가 위치하는 경우, 전지 셀(110)의 열이나 화재 등이 모듈 케이스(130) 외부로 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우, 전지 셀(110)의 폭발 방지에 유리할 뿐 아니라, 폭발이 일어나더라도 폭발에 의한 파편이 배터리 모듈(100) 외부로 비산하는 것을 최대한 억제할 수 있다. 또한, 전지 셀(110) 사이에 실리콘 수지가 위치하는 경우, 전지 셀(110) 사이에서 열이나 화재 등이 상호 전파되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 모듈 내부에서 열폭주 전파 등이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 실리콘 고분자 수지는 실록산 결합에 의한 주요 골격을 가진 인공 고분자 화합물일 수 있다. 그러나, 본 발명의 고분자 부재(140)에 사용되는 수지는 어느 하나로 특정되지 않고, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 종류의 수지가 본 발명의 고분자 부재(140)로 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 부재(140)는, 에폭시 수지(epoxy resin)를 구비할 수 있다.
상기 고분자 부재(140)는, 모듈 케이스(130)의 내부 공간 중 적어도 일부에 채워진 후 경화된 형태를 가질 수 있다. 특히, 상기 고분자 부재(140)는, 모듈 케이스(130)의 내부에 전지 셀(110)이 수납된 상태에서, 액체, 겔 또는 졸 등의 유동성이 있는 유체 상태로 모듈 케이스(130)의 내부에 주입된 후 경화된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 고분자 부재(140)는, 액체 실리콘 수지 형태로 상기 모듈 케이스(130)의 내부 공간에 주입되어 전지 셀(110) 사이의 공간 및/또는 전지 셀(110)과 모듈 케이스(130) 사이의 공간으로 유입되도록 할 수 있다, 그리고, 고분자 부재(140)는, 일정 시간 경과되거나 냉각 등을 통해 경화된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 고분자 부재(140)는, 상온에서 고체 상태를 가질 수 있다.
상기 충진재(150)는, 다수의 입자를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 충진재(150)의 다수의 입자는, 고분자 부재(140)의 내부에 분산된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 충진재(150)에 구비된 다수의 입자 각각은, 펠릿 형태로 구성될 수 있다. 이러한 펠릿은, 사출 성형이나 분말 압착 등 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 이와 같은 구성에서, 하나의 펠릿이 하나의 입자라고 볼 수 있다. 따라서, 충진재(150)는, 다수의 펠릿(151)을 구비한다고 할 수 있다. 이러한 다수의 입자, 즉 펠릿(151)은, 유체 상태의 고분자 부재(140)와 혼합된 후 모듈 케이스(130) 내부로 주입될 수 있다. 그리고, 유체 상태의 고분자 부재(140)가 모듈 케이스(130) 내부에서 경화됨에 따라 위치가 고정된 형태를 가지도록 구성될 수 있다.
특히, 다수의 펠릿(151)은, 모듈 케이스(130)의 내부 공간에 복수의 전지 셀(110)이 수용된 상태에서 주입될 수 있다. 이때, 충진재(150)로서 다수의 펠릿(151)이 모듈 케이스(130)의 내부 공간에 주입된 이후, 유체 상태의 고분자 부재(140)가 모듈 케이스(130)의 내부 공간에 주입될 수도 있다. 또는, 충진재(150)로서 다수의 펠릿(151)은 유체 상태의 고분자 부재(140)와 미리 혼합되어 혼합물을 형성한 후, 이러한 펠릿(151)과 고분자 부재(140)의 혼합물이 모듈 케이스(130)의 내부 공간에 주입되는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 충진재(150) 입자, 이를테면 펠릿(151)은, 유체 상태의 고분자 부재(140)가 모듈 케이스(130)의 내부 공간으로 주입되는 과정에서, 모듈 케이스(130)와 전지 셀(110) 사이, 및/또는 복수의 전지 셀들(110) 사이에 개재되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 충진재(150) 입자, 즉 펠릿(151)은, 모듈 케이스(130)와 전지 셀(110) 사이 및/또는 복수의 전지 셀(110) 사이의 공간에 삽입될 수 있는 크기 내지 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 펠릿(151)과 같은 충진재(150)를 통해, 고분자 부재(140)와는 다른 특성이 배터리 모듈(100) 내부에서 용이하게 달성될 수 있다. 예를 들어, 충진재(150)에 의해, 배터리 모듈(100)의 기계적 강성을 높이는데 유리할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)에 외부 충격이 가해질 경우, 고분자 부재(140)의 내부에 고분자 부재(140)보다 기계적 강성이 더 높은 다수의 펠릿(151)이 추가되어 있으므로, 배터리 모듈(100)의 강성이 향상될 수 있다. 따라서, 이 경우, 복수의 전지 셀(110)을 외부 충격으로부터 보다 효과적으로 보호할 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 실시 구성에 의하면, 충진재(150)인 다수의 펠릿(151)에 의해 전지 셀(110) 사이의 충격 전달이 감소될 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 제조 비용을 낮추는데 유리할 수 있다. 특히, 열이나 화재 등에 대한 안전성 확보를 위해, 고분자 부재(140)로서 실리콘 수지가 사용되는 경우, 실리콘 수지의 가격이 높다는 단점을 가질 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성에 의하면, 실리콘 수지와 같은 고가의 재료에 대한 양을 줄일 수 있으므로, 배터리 모듈(100)의 제조 비용을 낮출 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 경량화에도 유리할 수 있다. 예를 들어, 충진재(150)에 대하여 고분자 부재(140)보다 무게가 작은 물질로 구성할 경우, 배터리 모듈(100)의 무게를 줄일 수 있다.
상기 충진재(150)는, 플라스틱 소재를 구비할 수 있다. 여기서, 충진재(150)로 사용되는 플라스틱 소재는 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 재료에서 채용될 수 있다. 특히, 상기 충진재(150)는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함할 수 있다. 이러한 PTFE의 경우, 표면 에너지(surface energy)가 낮으므로, 보다 유리할 수 있다. 또한, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌도 표면 에너지가 낮은 소재로서, 상기 충진재(150)의 재료로 이용될 수 있다.
이와 같이 상대적으로 표면 에너지(표면 장력)가 낮은 플라스틱으로 이루어진 충진재(150)를 사용할 경우, 유체 상태의 고분자 부재(140)와 혼합할 때, 고분자 부재(140)의 점성의 영향력을 줄일 수 있다. 따라서, 유체 상태의 고분자 부재(140) 중에서 충진재(150)가 보다 용이하게 분산될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 고분자 부재(140) 내부에서 충진재(150)의 고른 분산으로 인해, 제조 효율성을 높이고, 충진재(150)에 의한 효과, 이를테면 기계적 강성 확보에 보다 유리할 수 있다.
이 밖에도, 상기 충진재(150)는, 다른 다양한 플라스틱 소재, 예를 들면, 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등을 구비할 수도 있다.
더욱이, 상기와 같은 플라스틱 소재의 경우, 무게가 가볍고 비용이 저렴하며, 성형이 용이하다는 장점을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에 의하면, 배터리 모듈(100)의 경량화 및 비용 절감 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 플라스틱 소재의 경우, 단열성 확보에 유리할 수 있다. 따라서, 전지 셀(110) 사이, 또는 전지 셀(110)과 모듈 케이스(130) 사이에서 열 전달이 보다 효과적으로 차단될 수 있다.
또한, 상기 충진재(150)는, 세라믹 소재를 구비할 수 있다. 세라믹 소재는, 모래, 유리, 시멘트, 점토, 내화물, 연마재, 및 파인 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 모래는, 석영, 석회암, 철광석, 자철석, 현무암, 흑요석, 감람석 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
세라믹 소재의 경우, 열이나 화염에 강한 특성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이 경우, 충진재(150)에 의한 열이나 화염 차단 효과가 보다 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 복수의 전지 셀(110)을 냉각하기 위한 냉각 부재(160)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 부재(160)는 상기 하부 프레임(134)의 하부에 위치될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각 부재(160)는 외부의 냉매가 내부로 주입되고, 전지 셀(110)로부터 열을 흡수하여 승온된 냉매가 밖으로 배출되도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 냉각 부재(160)는 열전도성이 우수한 알루미늄 합금 재료를 구비할 수 있다.
한편, 상기 충진재(150)의 입자, 이를테면 펠릿(151)은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 펠릿(151)은, 외형이 구형으로 형성될 수 있다. 이러한 실시 구성에 의하면, 펠릿(151)의 형상이 구형으로 이루어져, 전지 셀(110)과의 마찰력이 최소화될 수 있다. 또한, 이와 같이, 펠릿(151)이 구형을 가짐으로써, 복수의 전지 셀(110) 사이의 빈 공간에 높은 밀도로 고르게 채워지는데 유리할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 외부 충격이 배터리 모듈(100)에 가해진 경우, 전지 셀(110)에 펠릿(151)이 충돌할 때, 충돌에 따른 전지 셀(110)의 손상을 최소화할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예를 비롯한 이하의 다른 여러 실시예들에 대해서는, 앞선 실시예들에서 설명한 내용이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 충진재(150)의 입자는, 분말형으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 충진재(150)는, 다수의 분말형 입자(152)를 구비한다고 할 수 있다. 앞선 실시예에서 펠릿(151)은 플라스틱 소재나 세라믹 소재 등에 대하여 특정 형상으로 가공 내지 성형된 것이라고 하면, 본 실시예에서 분말형 입자(152)는 플라스틱 소재나 세라믹 소재에 대하여 분쇄된 형태라고 할 수 있다. 여기서, 분말형 입자(152)는 펠릿(151)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 분말형 입자(152)의 크기(평균 입경)는 1 um 내지 1 mm 일 수 있다.
이러한 다수의 분말형 입자(152)는, 유체 상태의 고분자 부재(140)와 혼합된 상태에서 모듈 케이스(130) 내부로 주입될 수 있다. 그리고, 고분자 부재(140)가 경화되면, 다수의 분말형 입자(152)는, 고분자 부재(140) 내에 분산되어 위치될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 고분자 부재(140) 및/또는 충진재(150)의 주입 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 즉, 유체 형태의 고분자 부재(140)와 다수의 분말형 입자(152)의 혼합물을 모듈 케이스(130) 내부로 주입할 경우, 분말형 입자(152)의 입자 크기에 의해 주입될 혼합물의 점성이 용이하게 조절될 수 있다. 따라서, 작업자가 혼합물의 점성을 적절히 조절하여 모듈 케이스(130) 내부에 주입하는 시간을 단축시키는 등, 주입 공정의 효율이 보다 향상될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 내부의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 충진재(150)는, 서로 다른 크기를 갖는 다수의 입자를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 5에서와 같이, 충진재 입자로서 다수의 펠릿(151)이 고분자 부재(140)의 내부에 포함된 경우, 다수의 펠릿(151)의 일부는 상대적으로 크기(입경)가 크고, 다른 일부는 상대적으로 작은 크기(입경)를 가질 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 일부 펠릿(151)들은, 대략 1 mm의 입경을 갖고, 다른 펠릿(151)들은 대략 0.5 mm의 크기를 가질 수 있다.
이러한 실시 구성에서, 서로 다른 크기를 가진 다수의 입자, 즉 펠릿(151)은, 서로 다른 전지 셀(110) 사이의 이격 공간에 위치할 수 있다. 예를 들면, 다수의 펠릿(151) 중, 상대적으로 더 작은 크기를 가진 펠릿(151)은, 도 5에서 G1으로 표시된 부분과 같이, 전지 셀(110) 사이의 좁은 공간에 위치될 수 있다. 반면, 상대적으로 더 큰 크기를 가진 펠릿(151)은, 도 5에서 G2로 표시된 부분과 같이, 서로 다른 전지 셀(110) 사이의 공간 중 상대적으로 더 넓은 이격 공간, 또는 전지 셀(110)과 모듈 케이스(130)의 내면 사이 공간에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 충진재(150)로서, 서로 다른 크기를 가진 다수의 입자를 구비함으로써, 다양한 크기의 공간에 보다 많은 충진재(150)가 유입되도록 할 수 있다. 특히, 모듈 케이스(130)의 내부 공간에는 다양한 크기의 공간이 존재할 수 있다. 이때, 좁은 공간에는 작은 크기의 입자가 투입되도록 함으로써 고분자 부재(140)와 충진재(150)가 적절한 비율로 존재하여 각자의 기능이 충분히 달성되도록 할 수 있다. 또한, 넓은 공간에는 큰 크기의 입자가 투입되도록 함으로써 고분자 부재(140)의 투입량을 줄이고 충진재(150)로 인한 고분자 부재(140)의 점성이 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 경우, 고분자 부재(140) 내에서 펠릿(151) 등의 입자가 어느 한 곳으로 편중되지 않고, 고르게 분산될 수 있다. 즉, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 충진재(150)로 적어도 둘 이상의 크기를 갖는 다수의 입자를 구비할 경우, 다수의 입자들이 특정 부분에 편중되지 않고, 고분자 부재(140) 내에서 고르게 퍼진 상태로 존재하는데 유리할 수 있다. 따라서, 고분자 부재(140)와 다수의 입자, 이를테면 다수의 펠릿(151)의 혼합체에 의한 기계적 강성 확보 효과가 더욱 향상될 수 있다. 그러므로, 배터리 모듈(100)에 외부 충격이 발생될 경우, 향상된 기계적 강성으로 인해, 전지 셀(110)에 대한 외부 충격 보호 효과가 보다 개선될 수 있다.
또한, 상기 충진재(150)는, 서로 다른 무게(밀도)를 갖는 다수의 입자를 구비할 수 있다. 즉, 상기 충진재(150)는, 무게가 서로 다른 다수의 입자군을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 충진재(150)는, 3개의 서로 다른 무게를 갖는 다수의 입자를 구비할 수 있다. 이때, 무게에 따라 다수의 입자는 3개의 입자군으로 구분될 수 있는데, 각각 제1 입자군, 제2 입자군 및 제3 입자군이라 할 수 있다. 여기서, 제1 입자군에 속한 입자들은 가장 큰 무게를 갖고, 제2 입자군에 속한 입자들은 제1 입자군의 입자들보다 낮은 무게를 가질 수 있다. 그리고, 제3 입자군에 속한 입자들은 제2 입자군의 입자들보다 낮은 무게를 가질 수 있다.
이와 같이, 충진재(150)로서 서로 다른 무게를 갖는 다수의 입자들이 포함된 경우, 모듈 케이스(130) 내부에서 충진재(150)가 보다 고르게 분산되는데 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예와 같이 무게가 서로 다른 3개의 입자군이 포함된 경우, 유체 상태의 고분자 부재(140)에 이러한 입자들이 혼합된 상태에서, 모듈 케이스(130) 내부로 주입된 이후, 무게에 따라 3개의 입자군은 상하 방향으로 분산될 수 있다. 즉, 유체 상태의 고분자 부재(140)가 경화되기 전 유동성을 가진 상태에서, 다수의 입자들은 무게에 따라 모듈 케이스(130) 내부에서 상하 방향으로 분산될 수 있다. 즉, 무게가 가장 무거운 제1 입자군은 전지 셀(110)의 하단부 주변에 위치하고, 무게가 가장 가벼운 제3 입자군은 전지 셀(110)의 상단부 주변에 위치할 수 있다. 그리고, 중간 무게를 갖는 제2 입자군은 전지 셀(110)의 중앙부 주변에 위치할 수 있다.
한편, 이러한 무게의 차이는 비중 내지 밀도의 차이로 나타날 수 있다. 예를 들어, 제1 입자군은 유체 상태의 고분자 부재(140)보다 비중이 높은 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 제3 입자군은 유체 상태의 고분자 부재(140)보다 비중이 낮은 재질로 구성될 수 있다. 또한, 제2 입자군은 유체 상태의 고분자 부재(140)와 비중이 유사한 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 충진재(150)는, 서로 다른 형상(외형)을 갖는 다수의 입자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 충진재(150)는, 사각 기둥 형상의 입자들, 삼각 기둥 형상의 입자들, 구 형상의 입자들 및 적어도 하나의 표면이 곡면 형상으로 형성된 입자들 중 적어도 둘 이상의 입자들을 포함할 수 있다.
모듈 케이스(130)의 내부 공간에는 다양한 모양의 공간이 존재할 수 있으므로, 상기 실시 구성에 의하면, 각 공간의 모양에 적합한 형상을 갖는 입자가 투입될 수 있다. 따라서, 이 경우, 모듈 케이스(130) 내부에서 입자의 고른 분산에 유리할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 충진재(150)로 포함된 입자, 이를테면 펠릿(151)은, 내부에 빈 공간(S)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 펠릿(151)은, 빈 공간(S)을 둘러싸는 외벽(W)을 가질 수 있다. 그리고, 이러한 펠릿(151)의 빈 공간(S)에는 공기가 채워질 수 있다. 이때, 펠릿(151)이 전지 셀(110)의 스웰링이나 이동 등에 의해 가압될 경우, 탄력적으로 상기 전지 셀(110)을 지지할 수 있다. 더욱이, 상기 펠릿(151)은, 상기 복수의 전지 셀(110)에 의해 압착될 경우, 부피가 줄어들거나 외형이 변화되는 형태로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 내부에 공기와 같은 기체만 포함되어 빈 공간(S)을 갖는 형태로 구성된 입자를 통해, 배터리 모듈(100)이 외부 충돌이나 전지 셀(110)의 스웰링 등으로 인해, 전지 셀(110)에 가해지는 압력 내지 충격을 완충시킬 수 있다.
특히, 펠릿(151)과 같은 입자의 외벽(W)이 탄성을 갖는 플라스틱 재질로 구성된 경우, 이러한 펠릿(151)의 완충 효과는 보다 용이하게 확보될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 충진재(150)로서 펠릿(151)은, 내부에 소화 물질이 수용된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 충진재(150)는, 소화 물질이 수용된 다수의 펠릿(151)을 구비할 수 있다. 여기서, 펠릿(151)은 수용 공간이 형성될 수 있으며, 이러한 수용 공간에는 소화 물질(151a)이 구비될 수 있다. 특히, 펠릿(151)은 내부에 소화 물질(151a)이 충진된 캡슐 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 소화 물질(151a)은, 예를 들면, 탄산칼륨과 같은 무기염의 농후(濃厚)용액, 화학포, 공기포, 이산화탄소, 또는 물일 수 있다. 이 밖에도, 펠릿(151)과 같은 충진재(150)의 입자에 포함된 소화 물질로는 본 발명의 출원 시점에 공지된 고체, 액체 또는 기체 상태의 다양한 소화제가 채용될 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서 펠릿(151)은, 소정 온도에서 용융되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 펠릿(151)은, 섭씨 300도 이상에서 용융되어, 내부 수용 공간에 수용된 소화 물질(151a)을 외부로 배출하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 소화 물질(151a)이 수용된 펠릿(151)에 의해, 배터리 모듈(100)의 안전성이 보다 향상될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)에 수용된 복수의 전지 셀(110) 중, 일부에서 화재 및 폭발이 발생될 경우, 상기 펠릿(151)의 외벽이 녹아, 내부에 수용된 소화 물질(151a)이 외부로 배출됨으로써, 전지 셀(110)의 화재가 조기에 억제되고 전파가 효과적으로 차단될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 화재 안전성을 크게 높일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 충진재(150)로 포함된 펠릿(151)은, 난연성 액체가 수용된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 충진재(150)는, 난연성 액체가 수용된 다수의 펠릿(151)을 구비할 수 있다. 이때, 펠릿(151)은 내부에 수용 공간이 형성되고, 그러한 수용 공간에 난연성 액체(151b)가 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 펠릿(151)은, 난연성 액체(151b)가 수용된 캡슐 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 난연성 액체(151b)는, 예를 들면, 난연성 첨가제가 혼합된 고분자 수지일 수 있다. 이러한 난연성 첨가제는, 알루미나삼수화물, 취소계 난연제, 삼산화안티몬, 인계 난연제 등일 수 있다. 그리고, 고분자 수지는, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 또는 폴리카보네이트 수지 등일 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 난연성 액체(151b)가 수용된 펠릿(151)을 통해, 배터리 모듈(100)의 안전성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전지 셀(110) 중, 일부에서 화재 및 폭발이 발생될 경우, 상기 펠릿(151)의 외벽이 녹아, 내부에 수용된 난연성 액체(151b)는 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 이 경우, 화재가 발생된 전지 셀(110)의 내부 또는 외부로 난연성 액체(151b)가 공급되거나, 전지 캔의 파열된 부분을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 측면에서, 화재 안전성은 크게 향상될 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 충진재(150)로 포함된 다수의 펠릿(151)은, 고분자 부재(140)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 충진재(150) 입자인 펠릿(151)은, 적어도 하나 이상의 유통구(151c)가 형성될 수 있다. 여기서, 유통구(151c)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 펠릿(151)의 일단에서 타단까지 관통하는 형태로 구성될 수 있다. 또는, 유통구(151c)는, 펠릿(151)의 일단에서 중앙 부분의 소정 지점까지 파여진 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 실시 구성에 의하면, 고분자 부재(140)가 유동성이 있을 때 상기 유통구(151c)의 내부로 침투할 수 있다. 그리고, 이후에 고분자 부재(140)가 경화되면, 고분자 부재(140)의 일부가 펠릿(151)의 유통구(151c)에 삽입된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 충진재(150)인 펠릿(151)의 고른 분산에 보다 유리할 수 있다. 특히, 펠릿(151)의 내부를 완전히 관통하는 형태로 유통구(151c)가 형성된 경우, 펠릿(151)과 고분자 부재(140)의 비중(무게) 차이를 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 펠릿(151)이 고분자 부재(140)보다 비중이 낮은 물질로 이루어진다 하더라도, 유통구(151c)의 내부로 고분자 부재(140)가 유입되어, 유체 상태의 고분자 부재(140) 중에서 펠릿(151)이 상부로만 뜨지 않고 하부 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 이 경우, 펠릿(151)이 모듈 케이스(130)에서 상부에만 존재하지 않고 하부에도 존재하도록 할 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 충진재(150)인 펠릿(151)의 내부에 고분자 부재(140)가 존재할 수 있다. 따라서, 펠릿(151)이 많이 뭉친 부분이 존재한다 하더라도, 고분자 부재(140)의 특성이 일정 수준 이상 발현되도록 할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 충진재(150)로 포함된 각각의 펠릿(151)은, 다수의 분말(151d)이 압착되어 서로 기계적으로 결합된 형태로 구성될 수 있다. 또는, 상호 압착된 다수의 분말(151d) 사이에는 결합제 등이 추가로 구비될 수 있다. 여기서, 분말(151d)은, 플라스틱 소재의 분말 또는 세라믹 소재의 분말일 수 있다. 이러한 실시 구성에서, 상기 펠릿(151)은, 외부 충격에 의해 분해되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 펠릿(151)은, 다수의 분말이 기계적으로 결합된 상태이므로, 상기 배터리 모듈에 큰 충격이 가해질 경우, 분말이나 여러 파편 형태로 분해(분리)될 수 있는 결합력을 가질 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 펠릿(151)이 분말 등의 형태로 분해되는 과정에서 충격을 완화시킬 수 있다. 또한, 펠릿의 분해로 생성된 분말이나 파편에 의해 전지 셀(110)이 손상되는 것이 방지될 수 있다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 충진재의 입자 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 충진재(150)로서 포함된 다수의 입자, 이를테면 펠릿(151)은, 외층(151e) 및 내층(151f)을 구비할 수 있다. 여기서, 내층(151f)은, 다공질 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 내층(151f)에는 공기가 채워질 수 있다. 그리고, 외층(151e)은, 밀폐된 형태로 구성되어, 내부에 다공질의 내층(151f)이 수용되도록 할 수 있다. 즉, 상기 펠릿(151)은, 외부 물질이 내부로 침투되지 않도록 밀폐된 형태의 외층(151e)을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 펠릿(151)의 내층(151f)은, 발포 수지에 의해 다공질 형태로 형성될 수 있다. 일례로, 내층(151f)을 형성하는 발포 수지는 발포성 폴리스틸렌 수지일 수 있다. 그리고, 펠릿(151)의 외층(151e)은, 다공질 내층의 외부를 고분자 수지에 의해 코팅한 형태로 구성될 수 있다. 일례로, 외층(151e)을 형성하는 고분자 수지는, 폴리염화비닐일 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 펠릿(151)에 구비된 다공질 내층(151f)에 의해, 충격 완화 효과가 확보될 수 있다. 더욱이, 상기 실시 구성의 경우, 외층(151e)이 밀폐된 형태로 구성되어, 다공질 내층(151f)으로 유체 상태의 고분자 부재(140)가 침투하는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 이 경우 고분자 부재(140)의 사용량을 보다 줄일 수 있다. 또한, 이 경우, 충진재(150)의 무게를 낮추는데 보다 유리할 수 있다.
또한, 상기 충진재(150)는, 서로 다른 형태로 구성된 다수의 입자를 구비할 수 있다. 특히, 앞선 여러 실시예들에서 설명된 다양한 형태의 입자들이 본 발명의 충진재(150)로 함께 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 충진재(150)는, 도 6에 도시된 바와 같은 형태로 구성된 펠릿(151)군과 도 7에 도시된 바와 같은 형태로 구성된 펠릿(151)군을 함께 구비할 수 있다. 또는, 상기 충진재(150)는, 도 8에 도시된 바와 같은 형태로 구성된 펠릿(151)군과 도 9에 도시된 바와 같은 형태로 구성된 펠릿(151)군을 함께 구비할 수 있다. 또는, 상기 충진재(150)는, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같은 형태로 구성된 펠릿(151) 중 3종류 이상의 펠릿(151)을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(130)의 내부 공간에서, 충진재(150)를 구성하는 입자가 보다 균일하게 분산 배치되도록 할 수 있다. 예를 들어, 내부에 공기가 수용된 도 6의 펠릿(151)과 내부에 소화 물질(151a)이 수용된 도 7의 펠릿(151)이 함께 충진재(150)로 포함된 경우, 도 6의 펠릿(151)이 도 7의 펠릿(151)보다 가벼울 수 있다. 따라서, 도 6의 펠릿(151)은 모듈 케이스(130)의 내부 공간에서 상부에 위치하고, 도 7의 펠릿(151)은 모듈 케이스(130)의 내부 공간에서 하부에 위치할 수 있다.
다른 예로, 내부에 난연성 액체(151b)가 수용된 도 8의 펠릿(151)과 유통구(151c)가 형성된 도 9의 펠릿(151)이 함께 충진재(150)로 포함된 경우, 도 9의 펠릿(151)은 도 8의 펠릿(151)보다 하부에 배치될 수 있다.
또 다른 예로, 도 10의 펠릿(151)과 도 11의 펠릿(151)이 함께 충진재(150)로 포함된 경우, 도 11의 펠릿(151)은 다공질 내층(151f)으로 인해 도 10의 펠릿(151)보다 상부에 배치될 수 있다.
그러므로, 이와 같은 실시 구성들에 의하면, 충진재(150)가 모듈 케이스(130)의 내부 공간에서 상하 방향으로 원활하게 분산 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 여러 형태의 펠릿(151)에 의해, 충진재(150)에 다양한 특성이 포함되도록 할 수 있다. 특히, 각 펠릿(151)의 다양한 특성은, 해당 특성이 필요한 부분에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 7 또는 도 8의 펠릿(151)은, 전지 셀(110)의 양극 단자(111)가 위치하는 부분(도 3에서 상부)에 배치될 수 있다. 이 경우, 양극 단자 측으로 고온의 가스나 화재가 배출된 경우, 펠릿(151)의 내부에 수용된 소화 물질(151a)이나 난연성 액체(151b)가 신속하게 배출될 수 있다. 그러므로, 발화나 화재 등의 억제 또는 확산 방지에 유리할 수 있다.
그리고, 이러한 펠릿(151) 이외에 다른 펠릿(151)으로서, 도 6, 도 10 또는 도 11의 펠릿(151)이 전지 셀(110)의 몸통 중앙 부분(도 3에서 Z축 방향 중앙부)에 위치할 수 있다. 이 경우, 전지 셀(110)의 스웰링이나 외부 충격 등 발생 시, 전지 셀(110) 사이에서, 또는 모듈 케이스(130)로부터 전지 셀(110)로, 충격이 전달되는 것을 완화시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 부분 별 특성에 따라 적절한 형태로 구성된 다양한 펠릿(151)이 충진재(150)로 포함되어, 본 발명에 따른 효과, 이를테면 배터리 모듈(100)의 안전성 등이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(100) 이외에 배터리 팩에 통상적으로 구비되는 다양한 구성요소, 이를테면 배터리 모듈(100)과 전기적으로 연결되는 BMS(battery Management System) 등을 포함할 수 있다. 특히, 이러한 BMS는 배터리 모듈(100)에 포함된 복수의 전지 셀(110)의 충방전 등을 제어하기 위해 각종 회로나 소자 등을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)을 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 자동차는, 전기 자동차, 전기 스쿠터, 전기 휠체어, 또는 전기 바이크 등과 같이 전기에 의해 구동되는 탑승 장치일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 배터리 모듈(100) 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소들, 이를테면 차체나 모터, 인버터 등을 더 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
100: 배터리 모듈
110: 전지 셀, 111: 전극 단자
120: 버스바, 121: 금속 와이어
130: 모듈 케이스,
131: 노출구, 133: 상부 프레임, 134: 하부 프레임, H: 안착 홈
140: 고분자 부재
150: 충진재
151: 펠릿, 152: 분말형 입자
S: 빈 공간, 151a: 소화 물질, 151b: 난연성 액체, 151c: 유통구
151d: 분말, 151e: 외층, 151f: 내층
160: 냉각 부재

Claims (13)

  1. 복수의 전지 셀;
    내부 공간이 형성되어 상기 내부 공간에 상기 복수의 전지 셀을 수용하도록 구성된 모듈 케이스;
    상기 복수의 전지 셀이 수용된 모듈 케이스의 내부 공간 중 적어도 일부에 채워지도록 구성된 고분자 부재; 및
    상기 고분자 부재의 내부에 적어도 일부가 위치하여, 상기 복수의 전지 셀 중 적어도 하나와 상기 모듈 케이스 사이의 공간, 및 상기 복수의 전지 셀 사이의 공간 중 하나 이상의 공간에 개재된 충진재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 부재는, 실리콘 수지를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 부재는, 상기 모듈 케이스의 내부 공간 중 적어도 일부에 채워진 후 경화된 형태를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 다수의 입자를 구비하여 상기 고분자 부재의 내부에 분산된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 플라스틱 소재 또는 세라믹 소재를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 서로 다른 크기를 갖는 다수의 입자를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 내부에 빈 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 내부에 소화 물질이 수용된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 내부에 난연성 액체가 수용된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 상기 고분자 부재의 일부가 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는, 외층, 및 다공질의 내층을 갖는 입자를 다수 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 자동차.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7364019B1 (ja) 2022-04-26 2023-10-18 栗田工業株式会社 蓄電デバイス構造体

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023173580A (ja) * 2022-05-26 2023-12-07 株式会社Ａｅｓｃジャパン 電池モジュール及び電池モジュールの製造方法
KR102615920B1 (ko) * 2023-06-27 2023-12-21 대한민국 자체 소화 가능한 배터리 모듈 및 배터리 팩 외장재

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120003508A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Saft Battery of electrochemical generators comprising a foam as inter-generator filler material
US20120074617A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Bayer Materialscience Ag Flame-retardant impact-modified battery boxes based on polycarbonate i
KR20180112630A (ko) * 2017-04-04 2018-10-12 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 셀 모듈의 제조방법
CN108288739B (zh) * 2016-12-09 2020-05-08 航天特种材料及工艺技术研究所 一种用于圆柱形电池的热管理模块及其制备方法和电池组
KR102139491B1 (ko) * 2015-02-27 2020-07-30 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR20200131449A (ko) 2019-05-14 2020-11-24 주식회사 케이씨텍 에어 커튼 겸용 오토 셔터

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3593330B2 (ja) * 2001-11-13 2004-11-24 バンドー化学株式会社 機能性樹脂構造体およびその製造方法
JP2016050662A (ja) * 2014-09-02 2016-04-11 日東電工株式会社 制振材
KR102382382B1 (ko) * 2018-07-03 2022-04-01 주식회사 엘지에너지솔루션 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120003508A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Saft Battery of electrochemical generators comprising a foam as inter-generator filler material
US20120074617A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Bayer Materialscience Ag Flame-retardant impact-modified battery boxes based on polycarbonate i
KR102139491B1 (ko) * 2015-02-27 2020-07-30 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
CN108288739B (zh) * 2016-12-09 2020-05-08 航天特种材料及工艺技术研究所 一种用于圆柱形电池的热管理模块及其制备方法和电池组
KR20180112630A (ko) * 2017-04-04 2018-10-12 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 셀 모듈의 제조방법
KR20200131449A (ko) 2019-05-14 2020-11-24 주식회사 케이씨텍 에어 커튼 겸용 오토 셔터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7364019B1 (ja) 2022-04-26 2023-10-18 栗田工業株式会社 蓄電デバイス構造体
WO2023210264A1 (ja) * 2022-04-26 2023-11-02 栗田工業株式会社 蓄電デバイス構造体

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