WO2022231202A1 - 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
WO2022231202A1
WO2022231202A1 PCT/KR2022/005652 KR2022005652W WO2022231202A1 WO 2022231202 A1 WO2022231202 A1 WO 2022231202A1 KR 2022005652 W KR2022005652 W KR 2022005652W WO 2022231202 A1 WO2022231202 A1 WO 2022231202A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frame
heat dissipation
battery
dissipation member
battery pack
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/005652
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
윤두한
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220047510A external-priority patent/KR20220147516A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to EP22796035.8A priority Critical patent/EP4195366A1/en
Priority to CN202280006495.1A priority patent/CN116250116A/zh
Priority to JP2023514131A priority patent/JP2023540725A/ja
Priority to US18/025,383 priority patent/US20240014460A1/en
Publication of WO2022231202A1 publication Critical patent/WO2022231202A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a device including the same, and more particularly, to a battery pack that minimizes thermal contact resistance and a device including the same.
  • a rechargeable battery capable of charging and discharging is a measure to solve air pollution such as conventional gasoline vehicles using fossil fuels, and electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles ( P-HEV) is being used as a power source, and the need for the development of secondary batteries is increasing.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • P-HEV plug-in hybrid electric vehicles
  • lithium secondary batteries do not have much memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are possible freely. , the self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are respectively applied with a separator interposed therebetween, and a battery case for sealingly accommodating the electrode assembly together with an electrolyte.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet according to the shape of the exterior material.
  • a battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected this is used In such a battery module, a plurality of battery cells are connected in series or parallel to each other to form a battery cell stack, thereby improving capacity and output.
  • one or more battery modules may be mounted together with various control and protection systems such as a battery management system (BMS) and a cooling system to form a battery pack.
  • BMS battery management system
  • the battery pack has a structure in which a plurality of battery modules are combined, safety and operational efficiency of the battery pack may be problematic when some battery modules are overvoltage, overcurrent, or overheated.
  • the battery pack capacity is gradually increasing, and accordingly, the internal energy of the pack is also increased to meet the strengthened safety standards and to secure the safety of the vehicle and driver. , it is necessary to design a structure to improve safety in case of ignition in the module.
  • An object of the present invention is to provide a battery pack that minimizes thermal contact resistance and a device including the same.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules; and a pack case accommodating the plurality of battery modules, wherein the pack case includes an upper case, and further includes a heat dissipation member formed to contact the upper case.
  • the heat dissipation member may include a depression, and a cooling pad may be formed in the depression.
  • the cooling pad may be fitted to the recessed portion, and the cooling pad may have the same size as the recessed portion.
  • the cooling pad may be formed of a silicon-based or acrylic-based material.
  • the heat dissipation member may be bent at a right angle, and may further include a plurality of fastening portions in a region other than the recessed portion among regions of one surface of the heat dissipation member in which the heat dissipation member is in contact with the upper case.
  • the nut member When the bolt member and the nut member are coupled, the nut member may rise and the heat dissipation member may be in close contact with the upper case.
  • the battery module may include a module frame, the module frame may include an upper frame and a side frame, and the heat dissipation member may be in contact with the upper frame and the side frame.
  • the heat dissipation member may be formed between adjacent battery modules among the plurality of battery modules.
  • the heat dissipation member may be formed in plurality, and the other surface of the surface of the plurality of heat dissipation members in contact with the side frame of the battery module may be formed to face each other.
  • the heat dissipation member may include: a frame member including a first frame and a second frame connected to each other, wherein an inner surface of the first frame and an inner surface of the second frame are folded to face each other; a first heat insulating member attached to an outer surface of the first frame; a second heat insulating member attached to the outer surface of the second frame; a central heat insulating member positioned between the inner surface of the first frame and the inner surface of the second frame; a first heat dissipating member positioned between the inner surface of the first frame and the central heat insulating member; and a second heat dissipation member positioned between the inner surface of the second frame and the central heat insulating member.
  • a device includes the battery pack described above.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention may rapidly transfer thermal energy to the outside of the pack frame and the pack when the battery pack is ignited due to a novel type of thermal energy transfer structure.
  • thermal energy transfer efficiency may be increased, and the safety of the battery pack may be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a heat dissipation member formed in the battery pack of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a battery module included in the battery pack of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a battery cell included in the battery module of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a heat dissipation member and a cooling pad formed on the battery module of FIG. 3 .
  • FIG. 6 is a view showing the coupling structure of the coupling portion of the heat dissipation member.
  • FIG. 7 and 8 are views illustrating a heat dissipation member according to another embodiment included in the battery pack of the present invention.
  • a part of a layer, film, region, plate, etc. when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is “just above” another part, we mean that there is no other part in the middle.
  • the reference portion means to be located above or below the reference portion, and to necessarily mean to be located “on” or “on” in the direction opposite to gravity not.
  • planar view it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as “cross-section”, it means when the cross-section obtained by cutting the target part vertically is viewed from the side.
  • the first and second terms used in the present application may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a heat dissipation member formed in the battery pack of FIG. 1 .
  • 3 is a perspective view illustrating a battery module included in the battery pack of FIG. 1 .
  • 4 is a perspective view illustrating a battery cell included in the battery module of FIG. 3 .
  • the battery pack 100 includes a plurality of battery modules 110 and a pack case 150 for accommodating the plurality of battery modules 110 .
  • the pack case 150 includes an upper case 150a, and further includes a heat dissipation member 200 formed to contact the upper case 150a.
  • the plurality of battery modules 110 may include a plurality of battery cells 111 . More specifically, a plurality of battery cells 111 may be stacked in a predetermined direction and then mounted on the module frame 118 to configure the battery module 110 .
  • the plurality of battery cells 111 may be a pouch-type secondary battery or a prismatic secondary battery because there is no particular limitation on the type thereof, but is preferably a pouch-type secondary battery.
  • two electrode leads 116 and 117 face each other, so that one end 114a of the cell body 113 and the other end ( 114b) respectively protruding from the structure.
  • the electrode leads 116 and 117 are connected to the electrode assembly (not shown), and protrude from the electrode assembly (not shown) to the outside of the battery cell 111 .
  • both ends 114a and 114b of the cell case 114 and one side 114c connecting them are adhered in a state in which an electrode assembly (not shown) is accommodated in the cell case 114 .
  • the battery cell 111 according to this embodiment has a total of three sealing portions 114sa, 114sb, 114sc, and the sealing portions 114sa, 114sb, 114sc are sealed by a method such as thermal fusion.
  • the other one side may be formed of a bending part 115 .
  • the cell case 114 may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
  • the bending part 115 may extend long along one edge of the battery cell 111 , and at an end of the bending part 115 , a protrusion 111p of the battery cell 111 called a bat-ear. can be formed.
  • the battery cells 111 may be configured in plurality, and are electrically connected to each other while stacking the plurality of battery cells 111 .
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a heat dissipation member and a cooling pad formed on the battery module of FIG. 3 .
  • 6 is a view showing the coupling structure of the coupling portion of the heat dissipation member of the present invention.
  • the battery module 110 included in the battery pack 100 of the present invention includes a module frame 118 , and the module frame 118 includes an upper frame 130 and a side frame 140 .
  • the heat dissipation member 200 is in contact with the upper frame 130 and the side frame 140 of the battery module 110 , so that when the battery module ignites, thermal energy generated from the battery module is quickly transferred to the upper part of the battery pack 100 . It can be delivered to the case 150a and the pack case 150 . The transferred heat may be radiated to the outside.
  • the heat dissipation member 200 may be formed between adjacent battery modules 110 among the plurality of battery modules 110 , and a single or plural number of heat dissipation members may be formed between the adjacent battery modules 110 .
  • the plurality of heat dissipating members 200 may be formed so that the other surfaces of the side of the heat dissipating member 200 contacting the side frame 140 of the battery module 110 face each other, and the other surfaces may be in contact with each other.
  • a fixing member or the like may be additionally formed between the other surfaces to fix the plurality of heat dissipating members 200 to each other.
  • the heat dissipation member 200 included in the battery pack 100 includes a depression part 250 , and the depression part 250 .
  • the cooling pad 300 may be a compressible cooling pad.
  • the cooling pad 300 may be fitted into the recessed part 250 , and thus the cooling pad 300 may be formed to have the same size as the recessed part 250 .
  • the thickness of the cooling pad 300 may be formed to be the same as the depth of the recessed portion 250 .
  • the cooling pad 300 may be formed of a compressible cooling pad, and may be formed to be thicker than the depth of the recessed portion 250 as it is in close contact with the upper case 150a by a bolt member and a nut member, which will be described later.
  • the cooling pad 300 may be formed of a silicon-based or acrylic-based material.
  • the cooling pad may be a silicone pad, a silicone rubber pad, a silicone polymer pad, or the like, and may be an acrylic pad, an acrylic polymer pad, or the like, but is not limited thereto.
  • the cooling pad 300 is formed on the recessed portion 250 of the heat dissipation member 200 according to the present embodiment, and the cooling pad 300 is formed as a compressible cooling pad, so that the heat dissipation member 200 and the upper case 150a It is possible to minimize the thermal contact resistance of the phase, increase adhesion, and form an additional cooling structure to enable rapid external release of ignition thermal energy in the battery pack.
  • the heat dissipation member 200 of the present invention is bent at a right angle, and the heat dissipation member 200 is in contact with the upper case 150a.
  • a plurality of fastening parts 270 may be further included in a region other than 250 .
  • the battery pack 100 may further include a bolt member 280 and a nut member 290 coupled at the fastening part 270 .
  • the bolt member 280 may be positioned and coupled to the upper end of the fastening part
  • the nut member 290 may be positioned and coupled to the lower end of the fastening part 270 .
  • the nut member 290 when the bolt member 280 and the nut member 290 are coupled, the nut member 290 is positioned at the lower end of the fastening part 270 and coupled, so that the nut member 290 rises.
  • the heat dissipation member 200 of the present invention may be in close contact with the upper case 150a. Therefore, since the thermal contact resistance between the upper case 150a and the heat dissipation member 200 is minimized through the close contact, thermal energy is quickly transferred through the heat dissipation member 200 and the upper case 150a when the module is ignited to the outside. can be emitted.
  • FIG. 7 and 8 are views illustrating a heat dissipation member according to another embodiment included in the battery pack of the present invention.
  • a plurality of heat dissipation members 200 of FIG. 2 are formed so that each heat dissipation member 200 is a side frame of the battery module 110 ( 140) and the other surfaces of the surface in contact with each other may be formed in an integral shape formed to contact each other. Therefore, it can be understood that the heat dissipation member 200 of FIG. 2 corresponds to the first heat dissipation member 451 or the second heat dissipation member 455 included in the heat dissipation member 400 according to the present exemplary embodiment.
  • the heat dissipation member 400 includes a first frame 411 and a second frame 415 connected to each other, but the inner surface of the first frame 411 and the second frame 415 .
  • a frame member 410 whose inner surfaces are folded to face each other; a first heat insulating member 431 attached to the outer surface of the first frame 411; a second heat insulating member 435 attached to the outer surface of the second frame 415; a central heat insulating member 470 positioned between the inner surface of the first frame 411 and the inner surface of the second frame 415; a first heat dissipating member 451 positioned between the inner surface of the first frame 411 and the central heat insulating member 470; and a second heat dissipation member 455 positioned between the inner surface of the second frame 415 and the central heat insulating member 470 .
  • the heat insulating member 430 may include a first heat insulating member 431 and a second heat insulating member 435, the first heat insulating member 431 is attached to the outer surface of the first frame 411, The second heat insulating member 435 may be attached to the outer surface of the second frame 415 .
  • the heat insulating member 430 may be formed of silicon oxide.
  • the silicon oxide may be made of a material such as glass fiber.
  • the material of the heat insulating member 430 is not limited thereto, and any material having high heat insulating properties may be included in the present embodiment. Accordingly, in the present embodiment, the heat insulating member 430 may block heat transfer between the adjacent battery modules 110 ( FIG. 1 ).
  • the central heat insulating member 470 may be positioned between the inner surface of the first frame 411 and the inner surface of the second frame 415 . More specifically, the central heat insulating member 470 may be positioned between the first heat dissipating member 451 and the second heat dissipating member 455 .
  • the central heat insulating member 470 may be formed of silicon oxide.
  • the silicon oxide may be made of a material such as glass fiber.
  • the material of the central heat insulating member 470 is not limited thereto, and any material having high heat insulating properties may be included in the present embodiment.
  • the central heat insulating member 470 is the first Heat transfer between the heat dissipation member 451 and the second heat dissipation member 455 may be blocked.
  • the heat dissipation member 450 may include a first heat dissipation member 451 and a second heat dissipation member 455 . More specifically, the first heat dissipating member 451 is positioned between the inner surface of the first frame 411 and the central heat insulating member 470 , and the second heat dissipating member 455 is disposed between the inner surface of the second frame 415 and the second heat dissipating member 455 . It may be positioned between the central heat insulating members 470 .
  • the heat dissipation member 450 may further include a surface bent in a direction perpendicular to the frame member 410 . More specifically, the first heat dissipating member 451 further includes a surface bent in a direction perpendicular to the first frame 411 , and the second heat dissipating member 455 is perpendicular to the second frame 415 . It may further include a surface bent in the in-direction. Here, the first heat dissipating member 451 and the second heat dissipating member 455 may be bent in opposite directions.
  • the heat dissipation member 450 may be made of a material such as aluminum (Al) or graphite.
  • Al aluminum
  • graphite the material of the heat dissipation member 450 is not limited thereto, and any material having high thermal conductivity may be included in the present embodiment.
  • the upper portion of the battery module 110 ( FIG. 1 ) is located adjacent to the bent surface of the first heat dissipating member 451 or the bent surface of the second heat dissipating member 455 , respectively.
  • the heat generated in the battery module 110 may be easily dispersed to the first heat dissipating member 451 or the second heat dissipating member 455 .
  • the heat dissipation member 400 may include depressions 452 and 456 , and the cooling pad 300 may be formed in the depressions 452 and 456 .
  • the cooling pad 300 may be a compressible cooling pad.
  • contact between the upper case 150a and the heat dissipation member 400 and the upper case 150a and the cooling pad 300 may occur through the plurality of fastening portions 481 . Therefore, since the thermal contact resistance between the upper case 150a and the heat dissipation member 400 is minimized through the close contact, thermal energy is quickly transferred through the heat dissipation member 400 and the upper case 150a when the module is ignited to the outside. can be emitted.
  • the conventional structure for heat transfer does not come in close contact with the pack case and the upper case of the battery pack, in particular, one surface of the upper case adjacent to the inside of the battery pack where the battery module is located, resulting in an increase in thermal contact resistance.
  • the thermal contact resistance increases, the thermal energy in the battery pack cannot be transferred quickly, so it is difficult to suppress the ignition by rapidly transferring the thermal energy when the module is ignited.
  • the battery pack of the present invention includes a heat dissipation member, and since the heat dissipation member includes a depression and a compressible cooling pad formed on the depression, the heat dissipation member may be in close contact with the upper case of the battery pack.
  • the degree of adhesion of the heat dissipating member to the upper case may be increased through the fastening portion included on the heat dissipating member, and the heat dissipating member may be fixed to the upper case to form a stable heat transfer structure.
  • the battery pack according to the present invention can be applied to various devices.
  • a device may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, and a hybrid vehicle, but the present invention is not limited thereto and can be applied to various devices that can use a battery module, which also falls within the scope of the present invention .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지 모듈; 및 상기 복수의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는 상부 케이스를 포함하며, 상기 상부 케이스와 접촉하도록 형성된 방열 부재를 더 포함한다.

Description

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 04월 27일자 한국 특허 출원 제10-2021-0054358호 및 2022년 04월 18일자 한국 특허 출원 제10-2022-0047510호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열 접촉 저항을 최소화하는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
전지 팩은 다수의 전지 모듈들이 조합된 구조로 이루어져 있어서, 일부 전지 모듈들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 전지 팩의 안전성과 작동효율이 문제될 수 있다. 또한, 전지 팩이 탑재되는 전기 자동차 등의 주행거리 향상을 위하여 전지 팩 용량은 점차 증가되는 추세이고, 그에 따라 팩 내부 에너지도 증가되는 가운데서 강화되는 안전성 기준을 만족하고 차량 및 운전자의 안전성 확보를 위하여, 모듈 내 발화 시 안전성 향상을 위한 구조의 설계가 필요하다.
특히, 전지 팩 내의 전지 모듈에 발화 상황이 발생하는 경우, 열 전이를 차단하고 열 에너지를 빠르게 이동시킬 수 있는 구조의 필요성이 대두되고 있다. 그러나, 상기 구조를 형성함에 있어, 열 에너지의 이동 경로를 이루는 구조들 사이의 접촉 저항으로 인해 열 에너지 이동이 원활히 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 열 접촉 저항을 최소화하면서도 열 에너지를 신속하게 이동시킬 수 있는 열 에너지 이동 구조의 개발 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 열 접촉 저항을 최소화하는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지 모듈; 및 상기 복수의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는 상부 케이스를 포함하며, 상기 상부 케이스와 접촉하도록 형성된 방열 부재를 더 포함한다.
상기 방열 부재는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부에는 냉각 패드가 형성될 수 있다.
상기 냉각 패드는 상기 함몰부에 끼움 결합되고, 상기 냉각 패드는 상기 함몰부와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
상기 냉각 패드는 실리콘계 또는 아크릴계 소재로 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는 직각으로 절곡되며, 상기 방열 부재가 상기 상부 케이스와 접하는 상기 방열 부재의 일면의 영역 중 함몰부 외의 영역에 복수의 체결부를 더 포함할 수 있다.
상기 체결부에서 결합되는 볼트 부재 및 너트 부재를 더 포함하고, 상기 너트 부재는 상기 체결부의 하단에 위치하여 결합될 수 있다.
상기 볼트 부재 및 너트 부재가 결합 시, 상기 너트 부재가 상승하며 상기 방열 부재는 상기 상부 케이스에 밀착될 수 있다.
상기 전지 모듈은 모듈 프레임을 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상부 프레임 및 측면 프레임을 포함하고, 상기 방열 부재는 상기 상부 프레임 및 측면 프레임과 접할 수 있다.
상기 방열 부재는 상기 복수의 전지 모듈 중 인접하는 전지 모듈 사이에 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는 복수개 형성되고, 상기 복수개의 방열 부재가 상기 전지 모듈의 측면 프레임과 접하는 면의 타면은 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는, 서로 연결되어 있는 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하되, 상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면이 서로 대면하도록 접혀 있는 프레임 부재; 상기 제1 프레임의 외면에 부착되어 있는 제1 단열 부재; 상기 제2 프레임의 외면에 부착되어 있는 제2 단열 부재; 상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면 사이에 위치하는 중앙 단열 부재; 상기 제1 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제1 열분산 부재; 및 상기 제2 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제2 열분산 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상기에서 설명한 전지 팩을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 신규한 형태의 열 에너지 이동 구조에 의해, 전지 팩 내 발화 시 열 에너지를 신속히 팩 프레임 및 팩 외부로 전달할 수 있다. 또한, 열 에너지 이동 구조의 열 접촉 저항을 최소화함으로써 열 에너지 이동 효율을 높이고, 전지 팩의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 팩에 형성되는 방열 부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 전지 팩에 포함되는 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈에 포함되는 전지 셀을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 전지 모듈 상에 형성되는 방열 부재 및 냉각 패드를 나타낸 사시도이다.
도 6은 방열 부재의 체결부 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전지 팩에 포함되는 다른 일 실시예에 따른 방열 부재를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 팩의 일부 구성요소를 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 전지 팩의 전체를 기준으로 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 팩에 형성되는 방열 부재를 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 1의 전지 팩에 포함되는 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈에 포함되는 전지 셀을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)은, 복수의 전지 모듈(110) 및 상기 복수의 전지 모듈(110)을 수납하는 팩 케이스(150)를 포함하고, 팩 케이스(150)는 상부 케이스(150a)를 포함하며, 상부 케이스(150a)와 접촉하도록 형성된 방열 부재(200)를 더 포함한다.
이때, 도 3을 참조하면, 복수의 전지 모듈(110)은 복수의 전지셀(111)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 전지셀(111)이 기설정된 방향을 따라 적층된 후 모듈 프레임(118)에 장착되어 전지 모듈(110)을 구성할 수 있다. 또한, 복수의 전지셀(111)은 그 종류에 특별한 제한이 없으므로 파우치형 이차 전지 또는 각형 이차 전지일 수 있으나, 파우치형 이차 전지인 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(111)은 두 개의 전극리드(116, 117)가 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 보다 상세하게는 전극리드(116, 117)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 전극 조립체(미도시)로부터 전지셀(111)의 외부로 돌출된다.
한편, 전지셀(111)은, 셀 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지셀(111)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 벤딩부(115)로 이루어질 수 있다. 셀 케이스(114)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
또한, 벤딩부(115)는 전지셀(111)의 일 테두리를 따라 길게 뻗을 수 있고, 벤딩부(115)의 단부에는 배트 이어(bat-ear)라 불리우는 전지셀(111)의 돌출부(111p)가 형성될 수 있다. 전지셀(111)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(111)이 적층되면서 상호 전기적으로 연결된다.
도 5는 도 3의 전지 모듈 상에 형성되는 방열 부재 및 냉각 패드를 나타낸 사시도이다. 도 6은 본 발명의 방열 부재의 체결부 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 전지 팩(100)에 포함되는 전지 모듈(110)은 모듈 프레임(118)을 포함하고, 모듈 프레임(118)은 상부 프레임(130) 및 측면 프레임(140)을 포함할 수 있다. 이때, 방열 부재(200)는 전지 모듈(110)의 상부 프레임(130) 및 측면 프레임(140)과 접함으로써, 전지 모듈 내 발화 시, 전지 모듈에서 발생한 열 에너지를 신속히 전지 팩(100)의 상부 케이스(150a) 및 팩 케이스(150)로 전달할 수 있다. 전달된 열은 외부로 방출될 수 있다.
또한, 방열 부재(200)는 복수의 전지 모듈(110) 중 인접하는 전지 모듈(110) 사이에 형성될 수 있으며, 상기 인접하는 전지 모듈(110) 사이에 단수개 또는 복수개 형성될 수 있다. 복수개 형성된 방열 부재(200)는 각각의 방열 부재(200)가 전지 모듈(110) 측면 프레임(140)과 접하는 면의 타면들이 서로 마주보도록 형성될 수 있으며, 상기 타면들은 접하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 타면 사이에 고정 부재 등이 추가로 형성되어 복수개의 방열 부재(200)가 서로 고정되도록 형성될 수도 있다.
한편, 도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)에 포함되는 방열 부재(200)는 함몰부(250)를 포함하고, 함몰부(250)에는 냉각 패드(300)가 형성될 수 있다. 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드 일 수 있다. 냉각 패드(300)는 함몰부(250)에 끼움 결합될 수 있으며, 따라서, 냉각 패드(300)는 함몰부(250)와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
또한, 냉각 패드(300)의 두께는 함몰부(250)의 깊이와 동일하게 형성될 수 있다. 더불어, 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드로 형성될 수 있고 후술할 볼트 부재 및 너트 부재에 의해 상부 케이스(150a)에 밀착되는 바, 함몰부(250)의 깊이보다 두껍게 형성될 수도 있다.
냉각 패드(300)는 실리콘계 또는 아크릴계 소재로 형성될 수 있다. 구체적으로, 냉각 패드는 실리콘 패드, 실리콘 고무 패드, 실리콘 폴리머 패드 등 일 수 있으며, 아크릴 패드, 아크릴 폴리머 패드 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 방열 부재(200)의 함몰부(250) 상에 냉각 패드(300)를 형성하고 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드로 형성되어, 방열 부재(200)와 상부 케이스(150a) 상의 열 접촉 저항을 최소화하고, 밀착도를 높임은 물론, 추가적인 냉각 구조를 형성하여 전지 팩 내 발화 열 에너지의 신속한 외부 방출을 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 방열 부재(200)는 직각으로 절곡되며, 방열 부재(200)가 상부 케이스(150a)와 접하는 방열 부재(200)의 일면의 영역 중 함몰부(250) 외의 영역에는 복수의 체결부(270)를 더 포함할 수 있다.
특히, 복수의 체결부(270)를 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(200) 및 상부 케이스(150a)와 냉각 패드(300)간의 밀착이 일어날 수 있다. 상기 밀착을 효과적으로 형성하기 위해, 본 실시예에 따른 전지 팩(100)은 체결부(270)에서 결합되는 볼트 부재(280) 및 너트 부재(290)를 더 포함할 수 있다. 이때, 체결부(270)를 기준으로, 체결부의 상단에는 볼트 부재(280)가 위치하여 결합되고, 너트 부재(290)는 체결부(270)의 하단에 위치하여 결합될 수 있다.
더욱이, 도 6을 참조하면, 볼트 부재(280)와 너트 부재(290)가 결합 시, 너트 부재(290)가 체결부(270)의 하단에 위치하여 결합됨으로써, 너트 부재(290)가 상승하여 본 발명의 방열 부재(200)는 상부 케이스(150a)에 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 밀착을 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(200) 간의 열 접촉 저항이 최소화되므로, 모듈 내 발화 시 열 에너지가 신속히 방열 부재(200) 및 상부 케이스(150a)를 통해 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩(100)에 포함되는 방열 부재(400)에 대해 설명한다. 상기에서 설명한 방열 부재(200)와 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전지 팩에 포함되는 다른 일 실시예에 따른 방열 부재를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(400)는, 도 2의 방열 부재(200)가 복수개 형성되어 각각의 방열 부재(200)가 전지 모듈(110)의 측면 프레임(140)과 접하는 면의 타면들이 서로 맞닿도록 형성된 일체형 형상으로 형성될 수 있다. 그러므로, 도 2의 방열 부재(200)는 본 실시예에 따른 방열 부재(400)에 포함되는 제1 열분산 부재(451) 또는 제2 열분산 부재(455)에 대응되는 것으로 파악할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 방열 부재(400)는 서로 연결되어 있는 제1 프레임(411) 및 제2 프레임(415)을 포함하되, 제1 프레임(411)의 내면과 제2 프레임(415)의 내면이 서로 대면하도록 접혀 있는 프레임 부재(410); 제1 프레임(411)의 외면에 부착되어 있는 제1 단열 부재(431); 제2 프레임(415)의 외면에 부착되어 있는 제2 단열 부재(435); 제1 프레임(411)의 내면과 제2 프레임(415)의 내면 사이에 위치하는 중앙 단열 부재(470); 제1 프레임(411)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치하는 제1 열분산 부재(451); 및 제2 프레임(415)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치하는 제2 열분산 부재(455)를 포함한다.
또한, 단열 부재(430)는 제1 단열 부재(431) 및 제2 단열 부재(435)를 포함할 수 있고, 제1 단열 부재(431)는 제1 프레임(411)의 외면에 부착되어 있고, 제2 단열 부재(435)는 제2 프레임(415)의 외면에 부착되어 있을 수 있다.
또한, 단열 부재(430)는 규소 산화물로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 규소 산화물은 글라스 화이버(Glass fiber)와 같은 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 단열 부재(430)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니며, 단열성이 높은 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서, 단열 부재(430)는 인접한 전지 모듈(110, 도 1) 사이의 열전이를 차단할 수 있다.
한편, 중앙 단열 부재(470)는 제1 프레임(411)의 내면과 제2 프레임(415)의 내면 사이에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 중앙 단열 부재(470)는 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 중앙 단열 부재(470)는 규소 산화물로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 규소 산화물은 글라스 화이버(Glass fiber)와 같은 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 중앙 단열 부재(470)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니며, 단열성이 높은 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 전지 모듈(110, 도 1)로부터 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455)에 열이 각각 전달되더라도, 중앙 단열 부재(470)가 제1 열분산 부재(451)와 제2 열분산 부재(455) 사이의 열전이를 차단할 수 있다.
한편, 열분산 부재(450)는 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 열분산 부재(451)는 제1 프레임(411)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치하고, 제2 열분산 부재(455)는 제2 프레임(415)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 열분산 부재(450)는 프레임 부재(410)와 수직인 방향으로 절곡되어 있는 면을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 열분산 부재(451)는 제1 프레임(411)에 수직인 방향으로 절곡되어 있는 면을 더 포함하고, 제2 열분산 부재(455)는 제2 프레임(415)에 수직인 방향으로 절곡되어 있는 면을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455)는 서로 반대 방향으로 절곡되어 있을 수 있다.
또한, 열분산 부재(450)는 알루미늄(Al), 그라파이트(Graphite) 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 열분산 부재(450)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니며, 열전도성이 높은 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 전지 모듈(110, 도 1)의 상부는 제1 열분산 부재(451)의 절곡된 면 또는 제2 열분산 부재(455)의 절곡된 면에 각각 인접하게 위치하여, 전지 모듈(110, 도 1)에서 발생된 열은 제1 열분산 부재(451) 또는 제2 열분산 부재(455)로 용이하게 분산될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 방열 부재(400)는 함몰부(452, 456)을 포함하고, 함몰부(452, 456)에는 냉각 패드(300)가 형성될 수 있다. 이때, 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드일 수 있다. 본 실시예에 따른 방열 부재(400)의 함몰부(452, 456) 상에 냉각 패드(300)를 형성함으로써, 방열 부재(200)와 상부 케이스(150a) 상의 열 접촉 저항을 최소화하고, 밀착도를 높임은 물론, 추가적인 냉각 구조를 형성하여 전지 팩 내 발화 열 에너지의 신속한 외부 방출을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 실시예의 방열 부재(400)는 직각으로 절곡되며, 방열 부재(400)가 상부 케이스(150a)와 접하는 방열 부재(400)의 일면의 영역 중 함몰부(452, 456) 외의 영역에는 복수의 체결부(481)를 더 포함할 수 있다.
특히, 복수의 체결부(481)를 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(400) 및 상부 케이스(150a)와 냉각 패드(300)간의 밀착이 일어날 수 있다. 따라서, 상기 밀착을 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(400) 간의 열 접촉 저항이 최소화되므로, 모듈 내 발화 시 열 에너지가 신속히 방열 부재(400) 및 상부 케이스(150a)를 통해 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
종래의 열 전달을 위한 구조는, 전지 팩의 팩 케이스 및 상부 케이스, 특히, 전지 모듈이 위치하는 전지 팩 내부와 인접하는 상부 케이스의 일면과 밀착되지 않아 열 접촉 저항이 증가하는 문제가 발생하였다. 또한 상기 열 접촉 저항이 증가할수록 전지 팩 내의 열 에너지가 신속히 전달되지 못하므로, 모듈 내 발화 시 열 에너지를 신속히 전달하여 발화를 진압하는데 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 전지 팩은 방열 부재를 포함하며, 상기 방열 부재는 함몰부 및 상기 함몰부 상에 형성되는 압축성 냉각 패드를 포함하므로, 상기 방열 부재는 전지 팩의 상부 케이스와 밀착될 수 있다. 또한, 상기 방열 부재 상에 포함되는 체결부를 통해 상부 케이스에 대한 방열 부재의 밀착 정도를 높이고, 상기 방열 부재가 상기 상부 케이스와 고정되도록 하여 안정적인 열 전달 구조를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
[부호의 설명]
100: 전지 팩
110: 전지 모듈
111: 전지 셀
118: 모듈 프레임
130: 상부 프레임
140: 측면 프레임
150: 팩 케이스
150a: 상부 케이스
150b: 측면 케이스
200,400: 방열 부재
250: 함몰부
270: 체결부
280: 볼트 부재
290: 너트 부재
300: 냉각 패드

Claims (12)

  1. 복수의 전지 모듈; 및
    상기 복수의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하고,
    상기 팩 케이스는 상부 케이스를 포함하며,
    상기 상부 케이스와 접촉하도록 형성된 방열 부재를 더 포함하는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는 함몰부를 포함하고,
    상기 함몰부에는 냉각 패드가 형성되는 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 패드는 상기 함몰부에 끼움 결합되고,
    상기 냉각 패드는 상기 함몰부와 동일한 크기로 형성되는 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각 패드는 실리콘계 또는 아크릴계 소재로 형성되는 전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열 부재는 직각으로 절곡되며,
    상기 방열 부재가 상기 상부 케이스와 접하는 상기 방열 부재의 일면의 영역 중 함몰부 외의 영역에 복수의 체결부를 더 포함하는 전지 팩
  6. 제5항에 있어서,
    상기 체결부에서 결합되는 볼트 부재 및 너트 부재를 더 포함하고,
    상기 너트 부재는 상기 체결부의 하단에 위치하여 결합되는 전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 볼트 부재 및 너트 부재가 결합 시, 상기 너트 부재가 상승하며 상기 방열 부재는 상기 상부 케이스에 밀착되는 전지 팩.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 전지 모듈은 모듈 프레임을 포함하고,
    상기 모듈 프레임은 상부 프레임 및 측면 프레임을 포함하고,
    상기 방열 부재는 상기 상부 프레임 및 측면 프레임과 접하는 전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열 부재는 상기 복수의 전지 모듈 중 인접하는 전지 모듈 사이에 형성되는 전지 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방열 부재는 복수개 형성되고,
    상기 복수개의 방열 부재가 상기 전지 모듈의 측면 프레임과 접하는 면의 타면은 서로 마주보도록 형성되는 전지 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는,
    서로 연결되어 있는 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하되, 상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면이 서로 대면하도록 접혀 있는 프레임 부재;
    상기 제1 프레임의 외면에 부착되어 있는 제1 단열 부재;
    상기 제2 프레임의 외면에 부착되어 있는 제2 단열 부재;
    상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면 사이에 위치하는 중앙 단열 부재;
    상기 제1 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제1 열분산 부재; 및
    상기 제2 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제2 열분산 부재를 포함하는 전지 팩.
  12. 제1항에 따른 전지 팩을 포함하는 디바이스.
PCT/KR2022/005652 2021-04-27 2022-04-20 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 WO2022231202A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22796035.8A EP4195366A1 (en) 2021-04-27 2022-04-20 Battery pack and device including same
CN202280006495.1A CN116250116A (zh) 2021-04-27 2022-04-20 电池组和包括该电池组的装置
JP2023514131A JP2023540725A (ja) 2021-04-27 2022-04-20 電池パックおよびこれを含むデバイス
US18/025,383 US20240014460A1 (en) 2021-04-27 2022-04-20 Battery pack and device including the same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0054358 2021-04-27
KR20210054358 2021-04-27
KR10-2022-0047510 2022-04-18
KR1020220047510A KR20220147516A (ko) 2021-04-27 2022-04-18 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022231202A1 true WO2022231202A1 (ko) 2022-11-03

Family

ID=83848260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/005652 WO2022231202A1 (ko) 2021-04-27 2022-04-20 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240014460A1 (ko)
EP (1) EP4195366A1 (ko)
JP (1) JP2023540725A (ko)
CN (1) CN116250116A (ko)
WO (1) WO2022231202A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120102344A (ko) * 2011-03-08 2012-09-18 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
KR20160149576A (ko) * 2015-06-18 2016-12-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20170019041A (ko) * 2015-08-11 2017-02-21 주식회사 엘지화학 금속 팩 케이스와 열전도 부재를 포함하는 전지팩
KR20180029602A (ko) * 2016-09-13 2018-03-21 주식회사 엘지화학 배터리 팩
KR20180080614A (ko) * 2017-01-04 2018-07-12 현대자동차주식회사 전기자동차의 수냉식 배터리모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120102344A (ko) * 2011-03-08 2012-09-18 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
KR20160149576A (ko) * 2015-06-18 2016-12-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20170019041A (ko) * 2015-08-11 2017-02-21 주식회사 엘지화학 금속 팩 케이스와 열전도 부재를 포함하는 전지팩
KR20180029602A (ko) * 2016-09-13 2018-03-21 주식회사 엘지화학 배터리 팩
KR20180080614A (ko) * 2017-01-04 2018-07-12 현대자동차주식회사 전기자동차의 수냉식 배터리모듈

Also Published As

Publication number Publication date
US20240014460A1 (en) 2024-01-11
EP4195366A1 (en) 2023-06-14
CN116250116A (zh) 2023-06-09
JP2023540725A (ja) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020262832A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022080908A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021210771A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021221300A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021206383A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021206514A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021221340A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021221307A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022080754A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022149888A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022149896A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022039442A1 (ko) 단열 부재를 포함하는 배터리 모듈
WO2021246636A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021075688A1 (ko) 전지 모듈 및 이을 포함하는 전지 팩
WO2020251171A1 (ko) 전지 모듈, 그 제조 방법 및 전지 모듈을 포함하는 전지 팩
WO2020262819A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022211250A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022225168A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022149897A1 (ko) 전지 모듈, 이를 포함하는 전지팩 및 이의 제조 방법
WO2022154431A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022108145A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021221310A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021221296A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022231202A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022149885A1 (ko) 전지 모듈 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22796035

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023514131

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18025383

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022796035

Country of ref document: EP

Effective date: 20230306

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE