WO2022092764A1 - 배터리 장치 - Google Patents

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WO2022092764A1
WO2022092764A1 PCT/KR2021/015101 KR2021015101W WO2022092764A1 WO 2022092764 A1 WO2022092764 A1 WO 2022092764A1 KR 2021015101 W KR2021015101 W KR 2021015101W WO 2022092764 A1 WO2022092764 A1 WO 2022092764A1
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refrigerant
heat sink
battery device
battery
moisture
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금종윤
최종철
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery device, and more particularly, to a battery device capable of preventing damage to battery cells due to leakage of refrigerant from a battery device having a heat sink.
  • a rechargeable battery capable of charging and discharging that is, a battery, is widely used as an energy source for mobile devices such as smartphones.
  • batteries are also used as energy sources for electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., which are suggested as a way to solve air pollution caused by gasoline and diesel vehicles using fossil fuels.
  • the battery has a structure in which a plurality of battery modules including a plurality of unit cells are connected in series and/or in parallel to obtain high output.
  • the unit cell can be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between components, including positive and negative current collectors, separators, active materials, electrolytes, and the like.
  • Such a battery module may include, for example, a plurality of battery cells, a housing in which the plurality of battery cells are accommodated, and a heat sink provided at one side of the housing and through which a refrigerant flows.
  • the refrigerant flowing to the heat sink when the refrigerant flowing to the heat sink is leaked, the refrigerant may penetrate into the battery module, that is, into the housing.
  • the inside of the housing is filled with resin, and accordingly, the battery cells inside the housing are wrapped with the resin. That is, the resin is filled into the housing to have a structure in which the battery cell is locked by the resin.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2014-0077272
  • the present invention provides a battery device capable of preventing damage to battery cells due to leakage of refrigerant from a battery device having a heat sink.
  • the present invention provides a battery device capable of absorbing refrigerant leaking from a heat sink and preventing damage to battery cells due to refrigerant inflow.
  • a battery device includes a plurality of battery cells; a housing accommodating a plurality of battery cells; a heat sink provided with a refrigerant passage to cool the battery cells inside the housing; and a moisture absorbent formed adjacent to the heat sink to absorb moisture.
  • the heat sink is provided in contact with the housing.
  • the heat sink includes a refrigerant inlet for introducing a refrigerant into the refrigerant passage and a refrigerant outlet for discharging the refrigerant from the refrigerant passage.
  • the absorbent material is provided in at least one region through which the refrigerant of the heat sink flows.
  • the absorbent material is provided in at least one of a connection portion of the inlet, a connection portion of the outlet, a connection portion between the inlet and the refrigerant supply pipe, a connection portion between the outlet and the refrigerant discharge pipe, and a bent portion of the heat sink.
  • At least two housings are adjacent to each other in a horizontal direction, and an inlet and an outlet of the adjacent heat sink are connected.
  • the absorbent material is provided between two adjacent heat sinks.
  • the moisture absorbing material is provided at a connection portion of two adjacent heat sinks.
  • the absorbent material is made of a material capable of absorbing moisture and maintaining the absorbed moisture.
  • the absorbent material is formed using a super absorbent polymer.
  • the absorbent material includes a super absorbent polymer and aluminum hydroxide.
  • the aluminum hydroxide is included in an amount of 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the superabsorbent polymer.
  • the hygroscopic material is composed of one or more resins of polyacrylamide, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, gelatin, polysaccharide, cellulose-based, and chitosan.
  • the absorbent material includes silica gel or calcium chloride, and a resin formed to cover it.
  • a moisture absorbing material may be provided at a bonding site of at least two or more battery modules. That is, the absorbent material may be provided in at least a portion of the heat sink through which the refrigerant flows, such as a coupling portion between the refrigerant inlet and the outlet of the heat sink, a coupling portion with the refrigerant pipe, and a bent portion.
  • the absorbent material may be made of a material capable of absorbing and maintaining the refrigerant flowing out from the heat sink, including the super absorbent resin.
  • the battery device of the present invention can absorb the refrigerant flowing out from the heat sink because the absorbent material is provided, and accordingly, the refrigerant is prevented from flowing into the housing, thereby preventing damage to the battery cell.
  • problems such as an increase in production cost can be solved.
  • FIG. 1 and 2 are a cross-sectional view and an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a battery module of a battery device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are a cross-sectional view and a perspective view of a battery device in which at least two battery modules of the present invention are combined.
  • FIG. 1 and 2 are perspective and cross-sectional views schematically illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are perspective and cross-sectional views schematically illustrating a battery device in which two or more battery modules are combined according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 10 includes a plurality of battery cells 100 and a housing providing an accommodating space for accommodating the plurality of battery cells 100 . 200 and a heat sink 300 provided with a refrigerant flow path to cool the battery cell 100 accommodated in the housing 200 , and provided to cover the housing 200 to provide an accommodating space inside the housing 200 . It may include a cover 400 to make it possible.
  • the battery device according to an embodiment of the present invention includes two or more battery modules 10 are combined, and a moisture absorbent 500 capable of absorbing moisture by the refrigerant that may flow out from the heat sink 300 . can do.
  • the plurality of battery cells 100 may be can-type battery cells.
  • the can-type battery cell 100 is a secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and may include a cylindrical battery cell and a prismatic battery cell depending on the shape of the metal can.
  • the cylindrical battery cell 100 may be configured.
  • the present invention is not limited to a cylindrical battery cell, and various forms such as a prismatic battery cell may be possible.
  • the cylindrical battery cell may include a cylindrical can, a jelly-roll type electrode assembly accommodated inside the can, and a cap assembly coupled to the top of the can.
  • the cylindrical can may be formed of a lightweight conductive metal material such as aluminum, stainless steel, or an alloy thereof.
  • the can-type battery cells 100 may be connected in series and/or in parallel according to the output and capacity required for the battery module 10 .
  • the can-type battery cells 100 may be electrically connected to each other by bus bars made of a copper plate.
  • the housing 200 may be a structure that provides an accommodating space capable of accommodating the plurality of battery cells 100 .
  • the housing 200 has a substantially flat bottom surface, and a side surface having a predetermined height from the bottom surface may be provided to accommodate the plurality of battery cells 100 .
  • the height of the housing 200 that is, the side height, may be equal to or lower than the height of the battery cell 100 . That is, the housing 200 is coupled to the cover 400 provided to cover the upper side thereof to provide an accommodating space therein, and the upper surface of the battery cell 100 in the accommodating space may be spaced apart from the inner surface of the cover 400 by a predetermined distance. .
  • the height of the housing 200 may vary depending on the shape of the housing 200 and the shape of the cover 400 , but may be lower than the height of the battery cell 100 .
  • the housing 200 may be formed of a metal material having excellent thermal conductivity to absorb the heat of the battery cell 100 .
  • the upper end of the housing 200 may be bent to be provided horizontally with respect to the ground.
  • the housing 200 may be coupled to the cover 400 having a lower end surface facing the bent upper surface, and in this case, the upper end surface of the housing 200 and the lower end surface of the cover 400 may be welded to each other.
  • an O-ring may be disposed on the upper surface of the housing 200 and the lower surface of the cover 400 and then bolted together.
  • the plurality of battery cells 100 may be protected from the outside by shielding the inner space by the combination of the housing 200 and the cover 400 .
  • the heat sink 300 may absorb heat from the housing 200 by thermal contact by passing the refrigerant through the internal flow path, and thus may indirectly cool the plurality of battery cells 100 .
  • the heat sink 300 may be provided in contact with the bottom surface of the housing 200 .
  • the heat sink 300 may have a predetermined space therein, and a flow path through which a refrigerant flows may be formed in the internal space. That is, the heat sink 300 is provided in a substantially hexahedral shape having an internal space, and the length and width of the heat sink 300 may be the same as the length and width of the housing 200 . Of course, the length and width of the heat sink 300 may be greater or smaller than the length and width of the housing 200 .
  • the length and width of the heat sink 300 are preferably the same as the length and width of the housing 200 .
  • the height of the heat sink 300 may be lower than the height of the housing 200 .
  • the flow path inside the heat sink 300 may be provided in a predetermined tubular shape having a curved shape of repair. The refrigerant flowing in from the outside may flow through the flow path inside the heat sink 300 , and the refrigerant flowing through the heat sink 300 may be discharged to the outside. That is, the heat sink 300 may be discharged to the outside after absorbing heat as the refrigerant flows in from the outside and flows along the flow path, and the refrigerant flows along the flow path.
  • the refrigerant flowing in the flow path of the heat sink 300 can easily flow along the flow path and use a fluid having excellent cooling properties.
  • it may be water that has a high latent heat to maximize cooling efficiency.
  • the present invention is not limited thereto, and as long as the flow occurs along the flow path such as antifreeze, gas refrigerant, and air, various applications are possible.
  • the heat sink 300 may be made of aluminum or an aluminum alloy having high thermal conductivity.
  • the present invention is not limited thereto, and the heat sink 300 may be made of a metal such as copper, gold, or silver, or a ceramic material such as aluminum nitride or silicon carbide.
  • the heat sink 300 may be provided with at least one inlet 340 for introducing the refrigerant from the outside and an outlet 340 for discharging the refrigerant flowing through the flow path to the outside, respectively.
  • the inlet 320 and the outlet 340 may be respectively connected to the inlet 320 and the outlet 340 of the heat sink 300 of another adjacent battery module 10, and in the case of the outermost battery module 10, the heat
  • the inlet 320 and the outlet 340 of the sink 300 may be respectively connected to an external device, that is, an external refrigerant supply pipe and a refrigerant discharge pipe.
  • the heat sink 300 may be provided on at least one side of the housing 200 , or the housing 200 . ) may be provided to wrap. That is, the heat sink 300 may be provided in contact with the lower surface of the housing 200 , at least one of the two side surfaces, and the cover 400 , and is provided to surround the lower surface, the two side surfaces and the cover 400 of the housing 200 . it might be
  • At least two or more of the battery pack 10 including the plurality of battery cells 100 , the housing 200 , and the heat sink 300 may be connected to each other as shown in FIG. 3 .
  • the inlet 320 and the outlet 340 of the heat sink 300 may be connected to at least two or more battery packs 10 .
  • the inlet 320 and the outlet 340 of one side of the heat sink 300 are protruded (hereinafter referred to as the protrusion), and the inlet 320 and the outlet 340 of the other side have protrusions inserted therein.
  • the insertion portion may be formed so as to be possible.
  • the protrusion of the heat sink 300 of one battery pack 10 may be inserted into the insertion portion of the heat sink 300 of the other battery pack 10 .
  • two or more battery packs 10 may be horizontally connected through the heat sink 300 .
  • two or more adjacent battery packs 10 may be coupled and connected in various forms other than the protrusion and the insertion part.
  • the inlet 320 and the outlet 340 may be provided to protrude from one side and the other side of the battery pack 10 , respectively, and the protruding parts may be connected to each other to connect the battery pack 10 .
  • the refrigerant flows out from the connection portion of the heat sink 300 , that is, the connection portion between the inlet 320 and the outlet 340 , and the leaked refrigerant flows into the battery cell 100 accommodated inside the housing 200 , and the battery cell (100) is electrolyzed and there may be a problem that hydrogen is generated.
  • a moisture absorbing material 500 may be provided at the coolant outlet portion, that is, the heat sink 300 connection portion. That is, as shown in FIG.
  • the moisture absorbing material 500 at a predetermined height at the connection portion of the two adjacent heat sinks 300 can be provided.
  • the moisture absorbent 500 may be provided between two adjacent battery packs 10 .
  • a predetermined space may be provided in the area where the moisture absorbent 500 is located.
  • an accommodating part (not shown) is formed in a predetermined length from the side surface of the battery module 10 in the longitudinal direction of the battery module 10 to which at least two battery modules 10 are coupled face to face, and a moisture absorbent material is formed inside the accommodating part. 500 may be provided.
  • the accommodating part may be formed to have a predetermined length in the direction of the battery module 10 adjacent from the bottom and both sides of the battery module 10 . That is, the accommodating portion may extend in the longitudinal direction from the bottom surface of the heat sink 300 , and a side surface thereof may be formed at a predetermined height upward therefrom. Accordingly, the accommodating part may have a bottom surface and a side surface having a predetermined height and an exposed top surface. At this time, the length of the receiving portion may have a height greater than the height of the connection portion having the length of the connection portion of the two adjacent heat sinks 300 , that is, the connection portion of the inlet 320 and the outlet 340 .
  • the connection portion of the heat sink 300 may be filled with the moisture absorbent 500 .
  • the moisture absorbent 500 may be formed at a height that at least the connection portion of the heat sink 300 is covered.
  • the height of the moisture absorbent 500 may be formed to the height of the heat sink 300 .
  • the height of the hygroscopic material 500 may be determined according to the height of the accommodating part. That is, the height of the accommodating part between the two adjacent battery modules 10 may have the height of the moisture absorbing material 500 to be formed.
  • the moisture absorbent 500 may be made of a material capable of absorbing moisture and maintaining the absorbed moisture.
  • the absorbent material 500 may be formed using a super absorbent polymer (SAP).
  • SAP super absorbent polymer
  • the superabsorbent polymer is a synthetic polymer material having the ability to absorb 500 to 1,000 times its own weight in water.
  • the superabsorbent polymer has excellent initial absorbency, and has excellent absorbency as almost no moisture is removed under pressure even after a long period of time has elapsed.
  • the superabsorbent polymer can be manufactured by various methods, and an example of the manufacturing method of the superabsorbent polymer is presented in Korean Patent Registration No. 10-1719352 as a patent of the applicant of the present invention, and briefly described as follows.
  • an appropriate amount of acrylic acid, polyethylene glycol diacrylate, caustic soda (NaOH) and water as a crosslinking agent are mixed to prepare a monomer aqueous solution composition ratio.
  • the aqueous monomer solution is mixed with an ascorbic acid solution and a sodium persulfate solution, and polymerization is performed continuously with a hydrogen peroxide solution to form a hydrogel polymer.
  • the hydrogel polymer was dried, and the dried hydrogel polymer was pulverized.
  • a polymer having a particle size (average particle size) of less than 150 ⁇ m and a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m may be classified using a sieve to obtain a base polymer.
  • the absorbent material 500 includes a superabsorbent polymer and aluminum hydroxide, and the aluminum hydroxide may be attached to the surface of the superabsorbent polymer. That aluminum hydroxide is attached to the surface of the superabsorbent polymer means that at least about 70% by weight or at least about 90% by weight of the aluminum hydroxide particles included in the superabsorbent polymer composition are fixed to the surface of the superabsorbent polymer particles in the composition. It may refer to not being physically separated from the particles.
  • a surface treatment solution containing 1.3-propanediol is sprayed to treat the surface of the superabsorbent polymer.
  • the classified hydrogel polymer is supplied to one surface crosslinking reactor, and the surface crosslinking reaction of the hydrogel polymer is performed at a temperature of 180° C. or higher for 40 minutes.
  • the average particle size of the aluminum hydroxide may be 2 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 40 ⁇ m, and more preferably 7 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the aluminum hydroxide particles may have an average particle size of 5 ⁇ m or more in terms of minimizing a decrease in the absorbency under pressure (AUP).
  • the aluminum hydroxide particles may have an average particle size of 50 ⁇ m or less in order to adhere well to the superabsorbent surface to give an effect of increasing the fine powder content.
  • Aluminum hydroxide may also be included in an amount of 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the superabsorbent polymer.
  • the moisture absorbent 500 may be made of a resin that can easily absorb moisture. More specifically, the moisture absorbent 500 is made of a material that can absorb and hold moisture.
  • the hygroscopic material 500 may be configured in any shape as long as it is a resin capable of rapidly absorbing moisture.
  • the moisture absorbent 500 may be composed of any one or more resins of polyacrylamide, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, gelatin, polysaccharide, cellulose, and chitosan. there is.
  • the resin composed of polyacrylamide, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, gelatin, polysaccharide, cellulose-based, and chitosan is a hydrophilic water having very excellent bonding strength with water molecules. It can be said that
  • the moisture absorbent 500 may have a plurality of pores formed therein. That is, the absorbent material 500 may be made of a material having a porosity.
  • the porous moisture absorbent 500 may be formed by various methods, for example, a method of foam molding of a porous material may be used. Accordingly, the porous moisture absorbent 500 may have pores formed in a fine size on the surface and inside. At this time, the pores of the absorbent material 500 may be formed with a porosity of 1% to 95%.
  • the pores may be formed in a size of 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the size of the pores may be the shortest diameter or the longest diameter, and may be an average diameter.
  • the shortest diameter may be 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the pores may be formed in a size of 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m, may be formed in a size of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, or may be formed in a size of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. That is, the size of the pores can be variously changed according to the thickness and width of the moisture absorbent 500 .
  • the pores may be formed in the same size or different sizes. For example, first pores having an average size of 1 ⁇ m to 300 ⁇ m, second pores having an average size of 300 ⁇ m to 600 ⁇ m, and third pores having an average size of 600 ⁇ m to 1000 ⁇ m are mixed. It can form a moisture absorbent.
  • the first to third pores may also have a plurality of sizes. That is, the first to third pores each have an average size, and may have a plurality of sizes within each average size.
  • the moisture absorbent 500 may include a polymer compound including silica gel or calcium chloride.
  • Silica gel, calcium chloride, etc. may be mixed with a predetermined resin to form the moisture absorbent 500 .
  • silica gel, calcium chloride, etc. may be evenly mixed with the resin and evenly distributed in the moisture absorbent 500 .
  • silica gel, calcium chloride, etc. may be formed on the lower side of the moisture absorbent 500 and resin to cover it. That is, the silica gel may be distributed at or higher than the height of the connection portion of the heat sink 300 through which the refrigerant may leak, and the resin may be formed to cover the silica gel or the like.
  • the resin may use a material having adhesive properties to improve the bonding force of the battery module 10 .
  • an epoxy resin or a silicone resin having adhesive strength may be used.
  • the moisture absorbent 500 is formed at the connection portion of the heat sink 300 , and the connection portion is described by taking the inlet 320 and the outlet 340 of the two adjacent battery modules 10 as an example.
  • the hygroscopic material 500 may be formed at a connection portion between the inlet 320 and the refrigerant supply pipe, and at a connection portion between the outlet 340 and the refrigerant discharge pipe.
  • the hygroscopic material 500 may be formed in the bent portion.
  • the moisture absorbent 500 is disposed on at least a portion of the heat sink 300 through which the refrigerant flows, such as the connection portion between the inlet 320 and the outlet 340 , the connection portion with the cooling pipe, and the bent portion of the heat sink 300 . can be provided.
  • the moisture absorbing material 500 may be provided at the bonding portion of at least two or more battery modules 10 . That is, the moisture absorbing material 500 may be provided in at least a portion of the heat sink 300 through which the refrigerant flows, such as a coupling portion and a bent portion of the inlet 320 and the outlet 340 of the heat sink 300 . At this time, the absorbent material 500 may be formed to have at least the height of the heat sink 300 so as to cover the coupling portion of the inlet 320 and the outlet 340 . Of course, the hygroscopic material 500 may be formed to surround the bonding site.
  • the absorbent material 500 may be made of a material capable of absorbing and maintaining the refrigerant flowing out from the heat sink 300 including a super absorbent resin. Since the moisture absorbent 500 is provided in this way, it is possible to absorb the refrigerant flowing out from the heat sink 300 , thereby preventing the refrigerant from flowing into the housing 200 to prevent damage to the battery cell 100 . there is. In addition, since it is not necessary to fill the inside of the conventional housing 200 with resin, problems such as an increase in production cost can be solved.

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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 셀; 복수의 배터리 셀을 수용하는 하우징; 냉매 유로가 구비되어 하우징 내부의 배터리 셀을 냉각하는 히트싱크; 및 상기 히트싱크와 인접 형성되어 수분을 흡수하는 흡습재를 포함하는 배터리 장치를 제공한다.

Description

배터리 장치
본 발명은 배터리 장치에 관한 것으로, 특히 히트싱크를 구비하는 배터리 장치의 냉매 유출에 의한 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 장치에 관한 것이다.
충방전이 가능한 이차전지, 즉 배터리(battery)는 스마트폰 등의 모바일 기기의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 뿐만 아니라, 배터리는 화석 연료를 사용하는 가솔린 차량, 디젤 차량 등에 의한 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 사용되고 있다.
배터리를 이용하는 애플리케이션의 종류는 배터리의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 배터리가 적용될 것으로 예상된다.
배터리는 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 배터리 모듈을 직렬 및/또는 병렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 중대형 배터리는 다수의 배터리 모듈이 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에 각 배터리 셀에서 발생한 열을 방출하는 것이 매우 중요하다. 또한, 배터리의 충전 또는 방전 과정은 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로 배터리는 주변 온도 조건 환경에 영향을 받게 된다. 예를 들어, 최적 온도가 유지되지 않는 극저온 또는 극고온 등의 온도 악조건에 노출된 상태에서 충방전 과정이 진행되면 배터리의 충방전 효율성이 낮아지게 되며 이에 따라 정상 구동에 대한 성능 보장이 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 특히, 리튬이온 이차전지는 고온의 환경에 장시간 노출되는 경우 발화 또는 폭발할 수 있기 때문에 관련업계는 고출력 대용량이면서 냉각 효율이 우수한 중대형 배터리 팩의 개발에 초점을 맞추고 있다.
따라서, 배터리 모듈에서 발생한 열을 방출해야 하는데, 이를 위한 다양한 방법 중의 하나가 내부에 냉매가 흐르는 히트싱크를 사용하여 배터리 모듈을 냉각시키는 방법이 있다. 이러한 배터리 모듈은 예를 들어 다수의 배터리 셀과, 다수의 배터리 셀이 수납되는 하우징과, 하우징의 일측에 마련되어 냉매가 유동하는 히트싱크로 구성될 수 있다.
그런데, 히트싱크로 유동하는 냉매가 유출되는 경우 냉매가 배터리 모듈 내부, 즉 하우징 내측으로 침투할 수 있다. 이를 방지하기 위해 하우징 내부에 수지(resin)를 충진시키는데, 그에 따라 하우징 내부의 배터리 셀이 수지로 감싸여지게 된다. 즉, 하우징 내부로 수지가 충진되어 배터리 셀이 수지에 의해 잠기는 구조를 갖게 된다.
그러나, 이러한 종래 방식은 배터리 모듈 전체에 수지를 충진해야 하므로 수지 충진에 의한 비용 상승, 균일한 두께로 수지를 충진해야 하는 등의 공정 상의 어려움이 발생된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
(특허문헌 1) 한국특허공개 10-2014-0077272호
본 발명은 히트싱크를 구비하는 배터리 장치의 냉매 유출에 의한 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 장치를 제공한다.
본 발명은 히트싱크로부터 누출되는 냉매를 흡수하여 냉매 유입에 의한 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 장치를 제공한다
본 발명의 일 양태에 따른 배터리 장치는 복수의 배터리 셀; 복수의 배터리 셀을 수용하는 하우징; 냉매 유로가 구비되어 하우징 내부의 배터리 셀을 냉각하는 히트싱크; 및 상기 히트싱크와 인접 형성되어 수분을 흡수하는 흡습재를 포함한다.
상기 히트싱크는 상기 하우징과 접촉되어 마련된다.
상기 히트싱크는 냉매 유로에 냉매를 유입하는 냉매 입구 및 냉매 유로로부터 냉매를 배출하는 냉매 출구를 포함한다.
상기 흡습재는 상기 히트싱크의 냉매가 흐르는 적어도 일 영역에 마련된다.
상기 흡습재는 입구의 연결 부위, 출구의 연결 부위, 입구와 냉매 공급 파이프의 연결 부위, 출구와 냉매 배출 파이프의 연결 부위 및 히트싱크의 굴곡부 중 적어도 하나에 마련된다.
적어도 두 하우징이 수평 방향으로 인접하고 인접한 히트싱크의 입구 및 출구가 연결된다.
상기 흡습재는 인접한 두 히트싱크 사이에 마련된다.
상기 흡습재는 인접한 두 히트싱크의 연결 부위에 마련된다.
상기 흡습재는 수분을 흡수하고 흡수된 수분을 유지할 수 있는 물질로 이루어진다.
상기 흡습재는 고흡수성 수지를 이용하여 형성된다.
상기 흡습재는 고흡수성 수지 및 수산화알루미늄을 포함한다
상기 수산화알루미늄은 고흡수성 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부의 함량으로 포함된다.
상기 흡습재는 폴리아크릴 아마이드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 젤라틴, 폴리사카라이드, 셀롤로오스계, 키토산 중 어느 하나 이상의 수지로 구성된다.
상기 흡습재는 실리카 겔 또는 염화칼슘과, 이를 덮도록 형성된 수지를 포함한다.
본 발명은 적어도 둘 이상의 배터리 모듈의 결합 부위에 흡습재가 마련될 수 있다. 즉, 히트싱크의 냉매 입구 및 출구의 결합 부위, 냉매 파이프와의 결합 부위, 굴곡 부위 등 히트싱크의 냉매가 흐르는 적어도 일 부분에 흡습재가 마련될 수 있다. 이때, 흡습재는 고흡수성 수지를 포함하여 히트싱크로부터 유출되는 냉매를 흡수하여 유지할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
이렇게 본 발명의 배터리 장치는 흡습재가 마련되므로 히트싱크로부터 유출되는 냉매를 흡수할 수 있고, 그에 따라 냉매가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지하여 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 하우징 내부를 수지를 이용하여 충진하지 않아도 되므로 그에 따른 생산비 증가 등의 문제를 해결할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치의 일 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도 및 분해 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 적어도 두 배터리 모듈이 결합된 배터리 장치의 단면도 및 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도 및 단면도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 둘 이상의 배터리 모듈이 결합된 배터리 장치를 개략적으로 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(10)은 복수의 배터리 셀(100)과, 복수의 배터리 셀(100)을 수납할 수 있는 수용 공간을 제공하는 하우징(200)과, 냉매 유로가 구비되어 하우징(200) 내부에 수용된 배터리 셀(100)을 냉각하는 히트싱크(300)와, 하우징(200)을 덮도록 마련되어 하우징(200) 내부에 수용 공간이 마련되도록 하는 커버(400)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치는 둘 이상의 배터리 모듈(10)이 결합되고, 히트싱크(300)로부터 유출될 수 있는 냉매에 의한 수분을 흡수할 수 있는 흡습재(500)를 포함할 수 있다.
복수의 배터리 셀(100)은 캔형 배터리 셀일 수 있다. 여기서, 캔형 배터리 셀(100)은 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 이차전지로 금속 캔의 형태에 따라 원통형 배터리 셀과 각형 배터리 셀을 포함할 수 있다. 본 실시 예는 원통형 배터리 셀(100)로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 원통형 배터리 셀에 한정되지 않고 각형 배터리 셀 등 다양한 형태가 가능할 수 있다. 한편, 도시하지 않았으나, 원통형 배터리 셀은 원통형 캔, 캔의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체, 캔의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함할 수 있다. 여기서, 원통형 캔은 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 형성될 수 있다. 캔형 배터리 셀(100)은 배터리 모듈(10)에 요구되는 출력 및 용량에 따라 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다. 도시하지 않았으나, 캔형 배터리 셀(100)은 구리판으로 제작된 버스바에 의해 상호 간 전기적으로 연결될 수 있다.
하우징(200)는 복수의 배터리 셀(100)을 수납할 수 있는 수용 공간을 제공하는 구조물일 수 있다. 하우징(200)는 대략 평평한 바닥면을 가지며, 복수의 배터리 셀(100)을 수용할 수 있도록 바닥면으로부터 소정 높이의 측면이 마련될 수 있다. 이때, 하우징(200)의 높이, 즉 측면 높이는 배터리 셀(100)의 높이와 같거나 이보다 낮게 마련될 수 있다. 즉, 하우징(200)는 그 상측을 덮도록 마련된 커버(400)와 결합되어 내부에 수용 공간이 마련되고 수용 공간 내의 배터리 셀(100) 상면이 커버(400)의 내면과 소정 간격 이격될 수 있다. 따라서, 하우징(200)의 높이는 하우징(200)의 형태 및 커버(400)의 형태에 따라 다양할 수 있으나, 배터리 셀(100)의 높이보다 낮을 수 있다. 또한, 하우징(200)는 배터리 셀(100)의 열을 흡수할 수 있도록 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 한편, 도시되지 않았지만 하우징(200)의 상단은 절곡되어 지면에 대해 수평하게 마련될 수 있다. 하우징(200)는 절곡된 상단면에 대면하는 하단면을 갖는 커버(400)와 결합될 수 있으며, 이때 하우징(200)의 상단면과 커버(400)의 하단면이 용접되어 맞붙을 수 있다. 다른 실시 예로서, 하우징(200)의 상단면과 커버(400)의 하단면에 오링(O-ring)을 배치 후 볼트 결합시킬 수도 있다. 복수의 배터리 셀(100)은 하우징(200)과 커버(400)의 결합으로 내부 공간이 차폐되어 외부로부터 보호될 수 있다.
히트싱크(300)는 내부 유로에 냉매를 통과시켜 열 접촉에 의해 하우징(200)로부터 열을 흡수하고, 그에 따라 복수의 배터리 셀(100)을 간접 냉각시킬 수 있다. 이러한 히트싱크(300)는 하우징(200)의 바닥면과 접촉되어 마련될 수 있다. 또한, 히트싱크(300)는 내부에 소정의 공간이 마련되고, 내부 공간에는 냉매가 흐르는 유로가 형성될 수 있다. 즉, 히트싱크(300)는 내부 공간을 갖는 대략 육면체의 형상으로 마련되며, 히트싱크(300)의 길이 및 폭은 하우징(200)의 길이 및 폭과 동일할 수 있다. 물론, 히트싱크(300)의 길이 및 폭은 하우징(200)의 길이 및 폭보다 크거나 작을 수도 있다. 그러나, 배터리 모듈(10)의 결합 등을 고려하여 히트싱크(300)의 길이 및 폭은 하우징(200)의 길이 및 폭과 동일한 것이 바람직하다. 또한, 히트싱크(300)의 높이는 하우징(200)의 높이보다 낮을 수 있다. 한편, 히트싱크(300) 내부의 유로는 도시되지 않았지만, 보수의 굴곡된 형상을 갖는 소정의 관 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 히트싱크(300) 내부의 유로에는 외부로부터 유입되는 냉매가 흐르고 히트싱크(300)를 흐른 냉매는 외부로 배출될 수 있다. 즉, 히트싱크(300)는 외부로부터 냉매가 유입되어 유로를 따라 흐르고, 냉매가 유로를 따라 흐르면서 열을 흡수한 후 외부로 배출될 수 있다. 히트싱크(300)의 유로에 흐르는 냉매는 유로를 따라 용이하게 흐르면서 냉각성이 우수한 유체를 이용할 수 있다. 예를 들어, 잠열이 높아 냉각 효율성을 극대화할 수 있는 물일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 부동액, 가스 냉매, 공기 등 유로를 따라 흐름이 발생하는 것이면 다양하게 적용 가능하다. 히트싱크(300)는 열전도성이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 소재로 제작될 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고, 히트싱크(300)는 구리, 금, 은 등의 금속 또는 질화알루미늄, 탄화규소 등의 세라믹 물질로 제작될 수도 있다. 또한, 히트싱크(300)는 냉매를 외부로부터 유입하는 입구(340)와, 유로를 흐른 냉매를 외부로 배출하는 출구(340)가 각각 적어도 하나 마련될 수 있다. 입구(320) 및 출구(340)는 인접한 다른 배터리 모듈(10)의 히트싱크(300)의 입구(320) 및 출구(340)와 각각 연결될 수 있고, 최외측의 배터리 모듈(10)의 경우 히트싱크(300)의 입구(320) 및 출구(340)가 외부 장치, 즉 외부의 냉매 공급 파이프 및 냉매 배출 파이프와 각각 연결될 수 있다. 한편, 본 발명은 히트싱크(300)가 하우징(200)의 하측에 마련되는 예를 도시하여 설명하였으나, 히트싱크(300)는 하우징(200)의 적어도 일측면에 마련될 수도 있고, 하우징(200)을 감싸도록 마련될 수도 있다. 즉, 히트싱크(300)는 하우징(200)의 하면, 두 측면 중 적어도 하나, 커버(400)에 접하여 마련될 수도 있고, 하우징(200)의 하면, 두 측면 및 커버(400)를 감싸도록 마련될 수도 있다.
복수의 배터리 셀(100), 하우징(200) 및 히트싱크(300)를 구비하는 배터리 팩(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 둘 이상이 연결될 수 있다. 이때, 적어도 둘 이상의 배터리 팩(10)은 히트싱크(300)의 입구(320) 및 출구(340)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(10)은 히트싱크(300) 일측의 입구(320) 및 출구(340)가 돌출 형성되고(이하 돌출부), 타측의 입구(320) 및 출구(340)는 돌출부가 삽입되도록 삽입부가 형성될 수 있다. 즉, 일 배터리 팩(10)의 히트싱크(300)의 돌출부가 타 배터리 팩(10)의 히트싱크(300)의 삽입부에 삽입될 수 있다. 이렇게 돌출부가 삽입부에 삽입됨으로써 둘 이상의 배터리 팩(10)이 히트싱크(300)를 통해 수평 방향으로 연결될 수 있다. 물론, 인접한 둘 이상의 배터리 팩(10)이 돌출부 및 삽입부 이외의 다양한 형태로 결합되어 연결될 수도 있다. 예를 들어, 배터리 팩(10)의 일측 및 타측에 입구(320) 및 출구(340)가 각각 돌출되어 마련되고 돌출된 부분끼리 연결되어 배터리 팩(10)이 연결될 수도 있다.
그런데, 히트싱크(300)의 연결 부위, 즉 입구(320) 및 출구(340)의 연결 부위에서 냉매가 유출되고 유출된 냉매가 하우징(200) 내측에 수용된 배터리 셀(100)에 유입되어 배터리 셀(100)이 전기분해되고 수소가 발생되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 히트싱크(300) 연결 부위로부터 유출되는 냉매를 흡수하기 위해 냉매 유출 부위, 즉 히트싱크(300) 연결 부위에 흡습재(500)가 마련될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 인접한 두 히트 싱크(300)의 연결 부위, 즉 인접한 두 히트싱크(300)의 입구(320) 및 출구(340)가 연결되는 부위에 소정 높이로 흡습재(500)가 마련될 수 있다. 본 발명의 실시 예는 인접한 두 배터리 팩(10) 사이에 흡습재(500)가 마련될 수 있다. 이때, 흡습재(500)가 위치되는 영역에 소정의 공간이 마련될 수 있다. 예를 들어, 적어도 두 배터리 모듈(10)이 대면 결합하는 배터리 모듈(10)의 길이 방향으로 배터리 모듈(10)의 측면으로부터 소정 길이로 수용부(미도시)가 형성되고 수용부 내부에 흡습재(500)가 마련될 수 있다. 수용부는 배터리 모듈(10)의 바닥면과 양 측면으로부터 인접한 배터리 모듈(10) 방향으로 소정 길이로 형성될 수 있다. 즉, 수용부는 히트싱크(300)의 바닥면으로부터 길이 방향으로 연장되고 그로부터 상측으로 소정 높이로 측면이 형성될 수 있다. 따라서, 수용부는 바닥면과 소정 높이의 측면을 갖고 상면이 노출된 형태를 가질 수 있다. 이때, 수용부의 길이는 인접한 두 히트싱크(300)의 연결 부위, 즉 입구(320) 및 출구(340)의 연결부의 길이를 갖고 연결부의 높이보다 높은 높이를 가질 수 있다. 따라서, 흡습재(500)가 형성됨으로써 히트싱크(300)의 연결 부위가 흡습재(500)에 의해 매립될 수 있다. 한편, 흡습재(500)는 적어도 히트싱크(300)의 연결 부위가 덮히는 높이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡습재(500)의 높이는 히트싱크(300)의 높이로 형성될 수 있다. 이러한 흡습재(500)의 높이는 수용부의 높이에 따라 결정될 수 있다. 즉, 인접한 두 배터리 모듈(10) 사이의 수용부의 높이는 형성하고자 하는 흡습재(500)의 높이를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 흡습재(500)는 수분을 흡수하고 흡수된 수분을 유지할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 물질로서 흡습재(500)는 고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer; SAP)를 이용하여 형성할 수 있다. 고흡수성 수지는 자체 무게의 5백배 내지 1천배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질이다. 고흡수성 수지는 초기 흡수성이 우수하고, 장시간 경과 후에도 가압 상태에서 수분이 거의 베어 나오지 않아 흡수능이 우수하다. 고흡수성 수지는 다양한 방법으로 제조될 수 있는데, 고흡수성 수지의 제조 방법의 예가 본 발명의 출원인의 특허로서 한국등록특허 제10-1719352호에 제시되어 있으며, 간략하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 아크릴산, 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 가성소다(NaOH) 및 물을 적당량 혼합하여 모노머 수용액 조성물비를 가지도록 제조한다. 이후, 모노머 수용액을 아스코빅산 용액과, 과황산나트륨용액을 혼합하고 과산화수소 용액과 함께 연속으로 중합을 실시하여 함수겔 중합체를 형성한다. 이어서, 상기 함수겔 중합체에 대하여 건조하고, 건조된 함수겔 중합체를 분쇄하였다. 그런 다음, 시브(sieve)를 이용하여 입도(평균 입경 크기)가 150㎛ 미만인 중합체와 입도 150㎛ 내지 850㎛인 중합체를 분급하여 베이스 폴리머를 얻을 수 있다.
또한, 흡습재(500)는 고흡수성 수지 및 수산화알루미늄을 포함하고, 수산화알루미늄은 고흡수성 수지의 표면에 부착될 수 있다. 수산화알루미늄이 고흡수성 수지 표면에 부착되었다고 함은 고흡수성 수지 조성물에 포함된 수산화알루미늄 입자의 약 70중량% 이상 또는 약 90중량% 이상이 고흡수성 수지 입자의 표면에 고정되어 조성물 내에서 고흡수성 수지 입자와 물리적으로 분리된 상태로 존재하지 않음을 지칭할 수 있다. 고흡수성 수지 표면에 수산화알루미늄을 부착하기 위해 상기 베이스 폴리머에 8㎛ 수산화알루미늄 0.5중량%를 건식 혼합한 후에 1.3-프로판디올을 포함하는 표면 처리 용액을 분사하여 고흡수성 수지의 표면을 처리한다. 또한, 표면을 처리하는 과정에서, 분급된 함수겔상 중합체를 하나의 표면 가교 반응기에 공급하고, 180℃ 이상의 온도에서 40분 동안 함수겔 중합체의 표면 가교 반응을 진행한다.
수산화알루미늄은 불용성 특징을 가지고 고흡수성 수지 표면에 분산되어 고착되어 있기 때문에 고흡수성 수지가 서로 응집되는 것을 방지하여 통액성을 향상시킬 수 있으며, 평균 입도가 커서 표면을 코팅하는 정도가 상대적으로 작아 가압 하에서 흡수능 저하가 최소화될 수 있다. 수산화알루미늄의 평균 입자 크기는 2㎛ 내지 50㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 40㎛, 더욱 바람직하게는 7㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 수산화알루미늄 입자는 가압 흡수능(AUP) 저하를 최소화하는 측면에서 5㎛ 이상의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 또한, 수산화알루미늄 입자는 고흡수성 표면에 잘 고착시켜 미분 함량 증가 효과를 주기 위해 50㎛ 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 수산화알루미늄은 또한, 고흡수성 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
또한, 흡습재(500)는 수분을 용이하게 흡수할 수 있는 수지로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 흡습재(500)는 수분를 흡수하여 머금을 수 있는 재질로 구성된다. 흡습재(500)는 수분을 급속히 흡수할 수 있는 형태의 수지라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다. 예를 들어, 흡습재(500)는 폴리아크릴 아마이드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 젤라틴, 폴리사카라이드, 셀롤로오스계, 키토산 중 어느 하나 이상의 수지로 구성될 수 있다. 상기 폴리아크릴 아마이드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 젤라틴, 폴리사카라이드, 셀롤로오스계, 키토산으로 구성되는 수지는 물분자와의 결합력이 매우 우수한 특성을 가지는 친수성 수지라 할 수 있다.
또한, 흡습재(500)는 내부에 복수의 기공이 형성될 수 있다. 즉, 흡습재(500)는 다공성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 다공질의 흡습재(500)는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있는데, 예를 들면 다공성을 가지는 소재를 발포 성형하는 방법 등이 이용될 수 있다. 따라서, 다공질의 흡습재(500)는 표면 및 내부에 미세한 크기로 형성되는 기공을 가질 수 있다. 이때, 흡습재(500)의 기공은 1% 내지 95%의 기공율로 형성될 수 있다. 기공은 1㎛∼1000㎛의 크기로 형성될 수 있다. 여기서, 기공의 크기는 가장 짧은 지름 또는 가장 긴 지름일 수 있으며, 평균 지름일 수도 있다. 그 중에서, 가장 짧은 지름이 1㎛∼50㎛일 수 있다. 예를 들어, 기공은 1㎛∼1000㎛의 크기로 형성될 수 있고, 1㎛∼500㎛의 크기로 형성될 수도 있으며, 1㎛∼100㎛의 크기로 형성될 수도 있다. 즉, 기공의 크기는 흡습재(500)의 두께 및 너비 등에 따라 다양하게 변경 가능하다. 또한, 기공은 동일 크기 또는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 1㎛∼300㎛의 평균 크기를 갖는 제 1 기공과, 300㎛∼600㎛의 평균 크기를 갖는 제 2 기공과, 600㎛∼1000㎛의 평균 크기를 갖는 제 3 기공이 혼합되어 수분 흡수제를 형성할 수 있다. 이때, 제 1 내지 제 3 기공 또한 복수의 크기를 가질 수 있다. 즉, 제 1 내지 제 3 기공은 각각의 평균 크기를 가지고, 각각의 평균 크기 내에서 복수의 크기를 가질 수 있다. 이렇게 복수의 크기를 갖는 기공을 이용함으로써 큰 기공 사이에 작은 기공이 형성될 수 있고, 그에 따라 기공율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 흡습재(500)는 실리카 겔을 포함하는 고분자 화합물 또는 염화칼슘 등을 포함할 수 있다. 실리카 겔, 염화칼슘 등은 소정의 수지에 혼합되어 흡습재(500)로서 형성될 수 있다. 이때, 실리카 겔, 염화칼슘 등은 수지에 고르게 혼합되어 흡습재(500) 내에 고르게 분포할 수 있다. 그러나, 실리카 겔, 염화칼슘 등은 흡습재(500)의 하측에 위치하고 이를 덮도록 수지가 형성될 수도 있다. 즉, 냉매가 유출될 수 있는 히트싱크(300)의 연결 부위의 높이 또는 그보다 높은 높이로 실리카 겔 등을 분포시키고 실리카 겔 등을 덮도록 수지를 형성할 수도 있다. 이때, 수지는 배터리 모듈(10)의 결합력을 향상시키 위해 접착성을 갖는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 접착력을 갖는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등을 이용할 수 있다.
한편, 상기 실시 예는 흡습재(500)가 히트싱크(300)의 연결 부위에 형성되고, 연결 부위는 인접한 두 배터리 모듈(10)의 입구(320) 및 출구(340)를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 흡습재(500)는 입구(320)와 냉매 공급 파이프의 연결 부위, 출구(340)와 냉매 배출 파이프의 연결 부위에 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 흡습재(500)는 굴곡 부위에도 형성될 수 있다. 즉, 히트싱크(300)의 입구(320) 및 출구(340)의 연결 부위, 냉각 파이프와의 연결 부위, 굴곡 부위 등 히트싱크(300)의 냉매가 흐르는 적어도 일 부분에 흡습재(500)가 마련될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(10)의 결합 부위에 흡습재(500)가 마련될 수 있다. 즉, 히트싱크(300)의 입구(320) 및 출구(340)의 결합 부위, 굴곡 부위 등 히트싱크(300)의 냉매가 흐르는 적어도 일 부분에 흡습재(500)가 마련될 수 있다. 이때, 흡습재(500)는 입구(320) 및 출구(340)의 결합 부위를 덮을 수 있도록 적어도 히트싱크(300)의 높이로 형성될 수 있다. 물론, 흡습재(500)는 결합 부위를 감싸도록 형성될 수도 있다. 이러한 흡습재(500)는 고흡수성 수지를 포함하여 히트싱크(300)로부터 유출되는 냉매를 흡수하여 유지할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 이렇게 흡습재(500)가 마련되므로 히트싱크(300)로부터 유출되는 냉매를 흡수할 수 있고, 그에 따라 냉매가 하우징(200) 내부로 유입되는 것을 방지하여 배터리 셀(100)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 하우징(200) 내부를 수지로 충진하지 않아도 되므로 그에 따른 생산비 증가 등의 문제를 해결할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 각 도면 부호가 지칭하는 명칭은 다음과 같다.
100 : 배터리 셀 200 : 하우징
300 : 히트싱크 400 : 커버
500 : 흡습재

Claims (14)

  1. 복수의 배터리 셀;
    복수의 배터리 셀을 수용하는 하우징;
    냉매 유로가 구비되어 하우징 내부의 배터리 셀을 냉각하는 히트싱크; 및
    상기 히트싱크와 인접 형성되어 수분을 흡수하는 흡습재를 포함하는 배터리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 히트싱크는 상기 하우징과 접촉되어 마련된 배터리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 히트싱크는 냉매 유로에 냉매를 유입하는 냉매 입구 및 냉매 유로로부터 냉매를 배출하는 냉매 출구를 포함하는 배터리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 흡습재는 상기 히트싱크의 냉매가 흐르는 적어도 일 영역에 마련된 배터리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 흡습재는 입구의 연결 부위, 출구의 연결 부위, 입구와 냉매 공급 파이프의 연결 부위, 출구와 냉매 배출 파이프의 연결 부위 및 히트싱크의 굴곡부 중 적어도 하나에 마련된 배터리 장치.
  6. 적어도 둘 이상의 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 배터리 장치가 수평방향으로 인접하여 구성되며,
    각 배터리 장치의 에 있어서, 적어도 두 하우징이 수평 방향으로 인접하고 인접한 히트싱크의 냉매 입구 및 냉매 출구가 각각 의 입구 및 출구가 연결되어 형성된는 배터리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 흡습재는 상기 인접한 두 히트싱크 사이에 마련된 배터리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 흡습재는 상기 인접한 두 히트싱크가 연결된 냉매 입구 및 냉매 출구의의 연결 부위에 마련된 배터리 장치
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 흡습재는 수분을 흡수하고 흡수된 수분을 유지할 수 있는 물질로 이루어진 배터리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 흡습재는 고흡수성 수지를 이용하여 형성된 배터리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 흡습재는 고흡수성 수지 및 수산화알루미늄을 포함하는 배터리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 수산화알루미늄은 고흡수성 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부의 함량으로 포함된 배터리 장치.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 흡습재는 폴리아크릴 아마이드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 젤라틴, 폴리사카라이드, 셀롤로오스계, 키토산 중 어느 하나 이상의 수지로 구성된 배터리 장치.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 흡습재는 실리카 겔 또는 염화칼슘과, 이를 덮도록 형성된 수지를 포함하는 배터리 장치.
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