WO2023210931A1 - 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

Info

Publication number
WO2023210931A1
WO2023210931A1 PCT/KR2023/001314 KR2023001314W WO2023210931A1 WO 2023210931 A1 WO2023210931 A1 WO 2023210931A1 KR 2023001314 W KR2023001314 W KR 2023001314W WO 2023210931 A1 WO2023210931 A1 WO 2023210931A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
battery module
battery cells
compression pad
hollow portion
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/001314
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
윤현섭
양재훈
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 KR1020230009762A external-priority patent/KR20230151433A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202380012561.0A priority Critical patent/CN117581413A/zh
Priority to EP23764549.4A priority patent/EP4293800A1/en
Priority to JP2023557787A priority patent/JP2024521611A/ja
Publication of WO2023210931A1 publication Critical patent/WO2023210931A1/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
    • 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
    • H01M50/242—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 against vibrations, collision impact or swelling
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • 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
    • H01M10/65—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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • 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 module, a battery pack, and a vehicle including the same. More specifically, it relates to a battery module, a battery pack, and a vehicle including the same that are configured to ensure structural stability even when a thermal event occurs.
  • This application is a priority claim application for Korean Patent Application No. 10-2022-0050987 filed on April 25, 2022 and Korean Patent Application No. 10-2023-0009762 filed on January 25, 2023. , all contents disclosed in the specification and drawings of the application are incorporated by reference into this application.
  • lithium secondary batteries are in the spotlight for their advantages of free charging and discharging, very low self-discharge rate, and high energy density as they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries.
  • lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which the positive and negative electrode plates each coated with the positive and negative electrode active materials are disposed with a separator in between, and an exterior material that seals and stores the electrode assembly together with the electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case.
  • can-type secondary batteries can be further classified into cylindrical batteries and prismatic batteries depending on the shape of the metal can.
  • the pouch of the pouch-type secondary battery can be broadly divided into a lower sheet and an upper sheet covering it.
  • an electrode assembly formed by stacking and/or winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator is stored in the pouch.
  • the edges of the upper and lower sheets are sealed by heat fusion or the like.
  • the electrode tab drawn out from each electrode is coupled to an electrode lead, and an insulating film may be added to the electrode lead in contact with the sealing portion.
  • the pouch-type secondary battery can have the flexibility to be configured in various forms.
  • the pouch-type secondary battery has the advantage of being able to implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass.
  • the lithium secondary battery is made into a dense structure by overlapping or stacking a plurality of battery cells mounted on themselves or in a cartridge to provide high voltage and current, and then electrically connecting them into a battery module or battery pack. It is being used.
  • the present invention was conceived to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a battery module, a battery pack, and a vehicle including the same that are configured to ensure structural stability even when a thermal event occurs.
  • a battery module for achieving the above object includes a cell assembly including a plurality of battery cells and a heat shield disposed between the plurality of battery cells and having at least one hollow portion formed therein. Includes a compression pad assembly provided.
  • the compression pad assembly may be configured to be in close contact with battery cells facing each other in a stacking direction of the plurality of battery cells.
  • an air layer may be formed inside the at least one hollow portion.
  • the heat shield has the at least one hollow portion formed therein, and further includes a body portion disposed between the plurality of battery cells, and the body portion may be made of a metal material.
  • the thermal blocking portion is provided on both sides of the body portion in the stacking direction of the plurality of battery cells, and may further include a coating portion configured to block flame caused by thermal runaway of the cell assembly.
  • the compression pad assembly is provided on the coating portion in a stacking direction of the plurality of battery cells, It may further include a compression pad configured to come into close contact with a battery cell facing in the stacking direction of the plurality of battery cells.
  • the hollow portion may be formed inside the body portion to extend in at least one direction among the vertical direction and the stacking direction of the plurality of battery cells.
  • the hollow portion may be formed to extend within the body portion in a stacking direction of the plurality of battery cells and may be configured to contact the coating portion.
  • the battery module may further include a heat shielding member disposed between the compression pad and the battery cells facing the compression pad in the stacking direction of the plurality of battery cells.
  • the hollow portion is included in a single layer within the compression pad assembly.
  • the hollow portion extends along the longitudinal direction of the battery cell, and there are a plurality of hollow portions, and each hollow portion is included in the compression pad assembly while being spaced apart from each other.
  • the hollow portion has a regular arrangement with controlled size and spacing.
  • the coating portion includes a ceramic coating layer made of only an inorganic material and no organic material.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention includes at least one battery module according to an aspect of the present invention as described above.
  • a vehicle according to another aspect of the present invention includes at least one battery pack according to another aspect of the present invention as described above.
  • a compression pad assembly with an insulating material inside is disposed between battery cells, the spread of flame from a battery cell in which a thermal runaway phenomenon has occurred to an adjacent battery cell can be delayed. Accordingly, the structural stability of the battery module can be strengthened.
  • the thermal runaway, fire, or explosion may not spread to other adjacent battery cells. Therefore, it is possible to provide a battery module with improved safety against thermal runaway, fire, explosion, etc., that is, thermal safety, and a battery pack and vehicle including the same.
  • FIG. 1 is a diagram showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed view showing a portion of the battery module of FIG. 1 from the side.
  • FIG. 3 is a diagram showing the overall shape of the compression pad assembly provided in the battery module of FIG. 2.
  • Figure 4 is a side view of the compression pad assembly of Figure 3.
  • Figure 5 is a partially exploded perspective view of the compression pad assembly of Figure 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which the compression pad assembly of FIG. 4 blocks flames caused by thermal runaway of the cell assembly.
  • Figure 7 is a diagram showing a battery module according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram showing a battery module according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram showing a battery module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a diagram showing a battery module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a diagram showing a battery module according to a sixth embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a schematic diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a schematic diagram showing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a battery module 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a part of the battery module 10 in FIG. 1 in detail from the side
  • FIG. 3 is a view showing the battery module 10 in FIG. 2.
  • This is a diagram showing the overall shape of the compression pad assembly 300 provided at (10)
  • FIG. 4 is a diagram showing the compression pad assembly 300 of FIG. 3 from the side.
  • the Z-axis direction may refer to the vertical direction of the battery cell 110 perpendicular to both the X-axis and Y-axis directions.
  • the battery module 10 may include a cell assembly 100 and a compression pad assembly 300.
  • the cell assembly 100 may include a plurality of battery cells 110.
  • each battery cell 110 may refer to a secondary battery.
  • Each of the battery cells 110 may be provided as a pouch-shaped battery cell, a cylindrical battery cell, or a prismatic battery cell.
  • each of the battery cells 110 may be a pouch-type battery cell.
  • These battery cells 110 may be arranged in a stacked manner in one direction (X-axis direction).
  • the battery cell 110 may be a plate-shaped battery cell having a large area in the YZ plane.
  • the cell assembly 100 may be a collection of battery cells 110, which are pouch-type battery cells stacked with their wide sides facing each other.
  • the cell assembly 100 may be an assembly of battery cells 110 standing vertically (along the Z-axis direction) and stacked horizontally (along the X-axis direction). Pouch-type battery cells have the advantage of being easy to stack and have high energy density relative to their size and weight.
  • the battery cell 110 included in the battery module 10 according to the present invention is not limited to only pouch-type battery cells, and various types of secondary batteries known at the time of filing the present application may be employed.
  • the battery cell 110 When the battery cell 110 is a pouch-type battery cell, the battery cell 110 may be implemented in a form including an electrode assembly, a pouch, an electrode lead, and an insulating film (sealing tape).
  • the electrode assembly has a separator interposed between alternately and repeatedly stacked positive and negative electrode plates, and it is preferable that separators are located on the outermost surfaces of both sides for insulation.
  • the positive electrode plate consists of a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer coated on one side of the positive electrode collector, and a positive electrode uncoated area that is not coated with the positive electrode active material is formed at one end. This positive electrode uncoated area functions as a positive electrode tab. do.
  • the negative electrode plate consists of a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer coated on one or both sides of the negative electrode plate, and a negative electrode uncoated area that is not coated with the negative electrode active material is formed at one end.
  • This negative electrode non-coated area is a negative electrode non-coated area. Functions as a tab.
  • the separator is interposed between the positive and negative electrode plates to prevent direct contact between electrode plates with different polarities, but may be made of a porous material to enable the movement of ions between the positive and negative electrode plates using the electrolyte as a medium. there is.
  • the pouch may include two regions: a receiving portion that accommodates the electrode assembly, and a sealing portion that extends in the circumferential direction of the receiving portion and seals the pouch by heat-sealing the electrode lead in a state in which the electrode lead is pulled out. there is.
  • the electrode leads are a pair and are connected to the positive and negative electrode tabs of the electrode assembly, respectively, and are drawn out to the outside of the pouch.
  • a pair of electrode leads may have a structure that faces each other and protrudes from one end and the other end of the battery cell 110, respectively.
  • the electrode leads may protrude from both ends of the battery cell 110 in the longitudinal direction.
  • the compression pad assembly 300 may be disposed between a plurality of battery cells 110. These compression pad assemblies 300 may be disposed between all of the battery cells 110 or only between some of the battery cells 110 .
  • the compression pad assembly 300 is a plate-shaped member that stands vertically (along the Z-axis direction) and has a wide surface in the YZ plane, and faces the wide surface of the battery cell 110 to form a battery cell ( 110) can be placed among them.
  • the compression pad assembly 300 may be disposed between a plurality of battery cells 110 to suppress swelling that may occur in the cell assembly 100.
  • the compression pad assembly 300 may partially include an elastic material such as a shrinkable sponge.
  • an event such as thermal runaway may occur in a specific battery cell 110 inside the cell assembly 100.
  • flames, sparks, etc. may occur due to a thermal runaway phenomenon occurring in a specific battery cell 110. If this occurs, there is a risk that flames or sparks may spread to other battery cells 110 adjacent to a specific battery cell 110.
  • the compression pad assembly 300 of the present invention may be provided with a heat shield 310 having at least one hollow portion S formed therein.
  • the hollow portion S may be provided with an insulating material to prevent heat transfer to the battery cells 110 disposed on both sides of the compression pad assembly 300. Due to this configuration, the spread of a flame generated from a specific battery cell 110 may be delayed by the compression pad assembly 300. Meanwhile, the insulation material will be described in more detail in the related description below.
  • the compression pad assembly 300 with an insulating material inside is disposed between the battery cells 110, so that the battery cell 110 adjacent to the battery cell 110 in which the thermal runaway phenomenon occurred ) may delay the spread of the flame. Accordingly, the structural stability of the battery module 10 can be strengthened.
  • the compression pad assembly 300 is provided with a hollow portion (S) to prevent heat transfer, it is possible to construct the compression pad assembly 300 capable of delaying the spread of flame in a compact structure without increasing the size compared to the prior art. You can.
  • the battery module 10 may further include a module case 500.
  • the module case 500 can accommodate the cell assembly 100 and the compression pad assembly 300 therein.
  • the module case 500 may be provided with an internal accommodation space to accommodate the cell assembly 100 and the compression pad assembly 300 therein.
  • the module case 500 may include a mono frame that is a square tube forming an opening open on both sides of the battery cell 110 in the longitudinal direction, and an end frame coupled to the opening of the mono frame. This mono frame has a very simple structure and has a space and shape suitable for accommodating the cell assembly 100 inside. It is easy to handle by simply pushing the cell assembly 100 through the opening, and it only has an end frame to open the opening. When blocked, assembly of the battery module 10 can be completed, which has the advantage of easy assembly.
  • the structure of the battery pack including the battery module 10 is simple and compact without becoming complicated and does not take up a lot of space, and the assembly of the battery module 10 can be easily performed, resulting in excellent fairness. can do.
  • the module case 500 includes a U-shaped frame composed of a bottom and two side walls to surround the lower surface and both sides of the cell assembly 100, an end plate coupled at the front and rear of the U-shaped frame, and the U It may include an upper plate coupled to the upper surface of the shaped frame.
  • the battery cell 110 is securely fixed even without using components such as a cell cartridge.
  • the design margin of the entire battery module increases, and it eliminates the problem that can occur during installation when the edges of the battery cells are inserted inside the cell cartridge. This can solve the problem of shock or vibration being transmitted to the corners of the battery cell.
  • the battery module 10 including the module case 500 and the battery pack including the same are excellent in protecting the battery cell 110 against external vibration, and are therefore advantageous for application to automobiles, etc., which are frequently exposed to external vibration. .
  • the battery module 10 is well cooled even in the height direction (Z-axis direction) of the battery module 10.
  • the compression pad assembly 300 may be configured to come into close contact with the battery cells 110 facing each other in the stacking direction of the plurality of battery cells 110 . Accordingly, the compression pad assembly 300 may be configured to effectively suppress a swelling phenomenon that may occur in the cell assembly 100 by being compressed when the battery cells 110 facing each other expand.
  • the compression pad assembly 300 since the compression pad assembly 300 is in close contact with the battery cells 110 facing each other, flame generated from a specific battery cell 110 can be transmitted to other parts of the battery module 10 (e.g., the module case 500). does not spread into the internal space, It can be reliably blocked by the hollow portion S of the heat shield 310 provided in the compression pad assembly 300.
  • the size of the side of the compression pad assembly 300 facing the battery cell 110 may be formed to correspond to the side of the battery cell 110 in the stacking direction.
  • an air layer may be formed inside the at least one hollow portion (S).
  • This air layer may function as an insulating material that can prevent heat transfer to the battery cells 110 disposed on both sides of the compression pad assembly 300. That is, the hollow portion S is not filled with a separate refrigerant or additional member. It utilizes the high insulation properties of the air layer without the need for a separate refrigerant circulation means or additional members.
  • the hollow part (S) does not attempt to cool, but rather blocks heat transfer. As a result, even if there is a temperature change of some of the battery cells 110 inside the battery module 10, heat transfer to the outside is blocked, and as a result, heat propagation to neighboring battery cells 110 is blocked, thereby causing a chain reaction of heat. The safety of the battery module 10 can be improved by preventing events from occurring.
  • a hollow portion (S) is formed inside the compression pad assembly 300 and an air layer for preventing heat transfer is formed within the hollow portion (S), so that an insulating material of liquid or solid material is used. Since it is not required, the manufacturing cost and overall weight of the compression pad assembly 300 can be reduced.
  • the heat shield 310 may further include a body portion 312.
  • the body portion 312 may have at least one hollow portion S formed therein and may be disposed between a plurality of battery cells 110 .
  • the body portion 312 may be made of a metal material. At this time, the body portion 312 may function as a main frame so that the overall structure of the compression pad assembly 300 can be maintained.
  • the body portion 312 may be made of aluminum (Al) or an aluminum alloy, but is not limited thereto. Additionally, the body portion 312 may be made of a metal material that is resistant to flames. If it is made of aluminum (Al) or an aluminum alloy, it is possible to obtain a body portion 312 that has excellent strength, is light, is resistant to heat, and can reliably block flame transfer.
  • the main frame of the compression pad assembly 300 is formed using the body portion 312 made of a metal material that is not easily flammable, Compared to a conventional configuration made only of materials such as PET or sponge, the structural stability of the compression pad assembly 300 can be relatively stably maintained even when a flame occurs due to thermal runaway of the battery cell 110.
  • the structural stability of the compression pad assembly 300 can be relatively stably maintained even when a flame occurs due to thermal runaway of the battery cell 110.
  • existing battery modules or battery packs do not have a structure to prevent heat conduction and radiation when an event such as thermal runaway propagation occurs, so the flame is transferred to neighboring battery cells or battery modules.
  • the battery module 10 of the present invention includes a compression pad assembly 300 including a heat shield 310 between neighboring battery cells 110 to ensure that flame is not transferred when an event such as thermal runaway propagation occurs. It can be prevented.
  • the body portion 312 of the present invention is not only provided with a hollow portion (S) inside to prevent heat transfer to the battery cells 110 disposed on both sides of the body portion 312, but also is resistant to flames. Since it is made of a metal material, it is possible to more reliably delay the spread of flame generated from a specific battery cell 110 to other adjacent battery cells 110. That is, the body portion 312 of the present invention can minimize the risk of chain ignition of the battery cells 110.
  • the compression pad is made of only materials such as PET or sponge without including the body portion 312, the compression pad is burned during heat transfer and the flame spreads inside the battery module. According to the present invention, it is possible to prevent flames from spreading inside the battery module 10 by including a body portion 312 that is resistant to flames.
  • the hollow portion S may extend along the longitudinal direction of the battery cell 110. Accordingly, the hollow portion S has a shape that extends in a direction parallel to the pair of electrode leads. In this embodiment, the hollow portion S extends along the protruding direction of the electrode lead, which generates relatively more heat in each battery cell 110, and thus has an excellent effect of blocking heat transfer between each battery cell 110.
  • each hollow part (S) may be included in the compression pad assembly 300 while being spaced apart from each other.
  • the hollow portion S may be included in a single layer within the compression pad assembly 300.
  • the thickness of the body portion 312 must be increased, so it is preferable to include the hollow portion S in a single layer.
  • the cross-sectional structure of the compression pad assembly 300 is such that a rectangular hollow portion S is contained in the middle of the body portion 312 in a single layer, and the shape and size of the hollow portion S
  • the spacing between (S) is constant.
  • the shape and size of the hollow portion (S) and the gap between the hollow portions (S) are suitable for preventing heat spread by increasing the volume occupied by the hollow portion (S) as much as possible while maintaining the rigidity of the body portion (312). can be adjusted.
  • the body portion 312 made of metal may include a hollow portion (S).
  • the body portion 312 may be manufactured by extrusion.
  • the body portion 312 By adding a protrusion that allows the plate to be extruded while forming a hollow portion in a mold for extruding a metal plate, the body portion 312 can be extruded in a plate shape and a hollow portion (S) can be formed therein.
  • the hollow portions (S) along the extrusion direction have an elongated extension shape, and neighboring hollow portions (S) are formed side by side along the extrusion direction.
  • the body portion 312 to be used in the present invention has a difference in that the hollow structure has a regular arrangement, and the size of the hollow portion S Since the hollow part (S) can be prepared while controlling the spacing between (S), precise control and management of the insulation effect is possible.
  • the hollow portion S extends in one direction along the extrusion direction and has both ends open, so the body portion 312 can be called a hollow metal material.
  • the size of the hollow portion (S) and the gap between the hollow portions (S) may be several millimeters, it can be said that the fine hollow portions (S) are densely formed.
  • the thickness D of the battery cells 110 of the body 312 in the stacking direction is 1.5-4 mm
  • the size of the hollow portion S and the distance between the hollow portions S are 0.3-2 mm.
  • the amount drawn out and molded compared to the input amount of molding material is If it is too little, there is a risk that the extrusion mold will be damaged as the pressure applied for extrusion increases as the thickness of the hollow metal material becomes thinner. Additionally, as the thickness of the hollow metal material becomes thinner, problems such as distorted shape of the molded product or uneven thickness may occur. Therefore, taking all of these problems into consideration, the size of the hollow portion (S) and the distance between the hollow portions (S) can be determined. Through variable control during extrusion manufacturing, the hollow portion (S) can be formed very densely. Therefore, there is an advantage that the thermal insulation effect is excellent.
  • FIG. 5 is a partially exploded perspective view of the compression pad assembly 300 of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing a state in which the compression pad assembly 300 of FIG. 4 blocks flames caused by thermal runaway of the cell assembly 100. .
  • the flame generated due to thermal runaway of the cell assembly 100 may be exemplarily marked as 'F'.
  • the heat shield 310 may further include a coating portion 314 .
  • the coating portion 314 is provided on both sides of the body portion 312 in the stacking direction of the plurality of battery cells 110, and may be configured to block flame caused by thermal runaway of the cell assembly 100.
  • the thermal barrier 310 may be provided in the form of a thermal barrier coating.
  • a heat blocking coating eg, an eco-friendly coating
  • the coating portion 314 may be a ceramic coating layer made of only an inorganic material and no organic material.
  • the ceramic coating layer is a refractory coating.
  • the previously known ceramic coating is an organic material (for example, fluoropolymer) that is coated with ceramic in the form of some additives.
  • an eco-friendly and high-performance ceramic coating layer is used because it contains no organic matter and ceramics are the main raw material.
  • the ceramic coating layer can be formed by applying a coating containing ceramic powder and curing it naturally or at a low temperature of around 200°C.
  • the heat shield 310 of the compression pad assembly 300 of the present invention includes a fire-resistant coating layer, and this fire-resistant coating layer is an eco-friendly ceramic coating layer that has been applied and hardened.
  • the coating agent may be a slurry obtained by mixing fine ceramic powders such as alumina and silica with water and an inorganic dispersant. It may further include inorganic oxides (K 2 O, BaO, etc.) that enable the formation of glass. However, this slurry does not contain organic solvents or organic binders. If it contains organic solvents and organic binders, heat resistance is low and the coating deteriorates over time after formation.
  • this slurry-type coating agent can be applied to the surface of the body portion 312 and cured to form a ceramic coating layer. Application may be performed using any method such as dip coating, spin coating, spray coating, or brushing. This slurry-type coating agent can be coated directly on metal to achieve low-temperature fusion, is environmentally friendly, is harmless to the human body, and has excellent corrosion resistance, wear resistance, and adhesion.
  • the ceramic coating layer can block flames above 1000°C. Accordingly, flame spread to neighboring battery modules can be blocked. Additionally, the ceramic coating layer can further improve the durability of the compression pad assembly 300 and the battery module 10.
  • the spread of the flame is initially delayed through the coating portion 314 to block the flame caused by thermal runaway of the cell assembly 100, and the body portion 312 and the body portion ( 312) Because the spread of the flame is secondarily delayed through the hollow part (S) provided inside, More effective delay in flame spread is possible.
  • the structural stability of the battery module 10 can be further secured by this implementation configuration.
  • the compression pad assembly 300 may further include a compression pad 320.
  • the compression pad 320 may be provided on the coating portion 314 in the stacking direction of the plurality of battery cells 110.
  • the compression pad 320 may be adhesively bonded to the surface of the coating portion 314.
  • the compression pad 320 may be made of an elastic material such as a sponge.
  • the compression pad 320 may be configured to be in close contact with the battery cells 110 facing each other in the stacking direction of the plurality of battery cells 110. Accordingly, the compression pad 320 may be configured to suppress a swelling phenomenon that may occur in the cell assembly 100.
  • the compression pad 320 may include a first pad 322 and a second pad 324.
  • the first pad 322 may be provided on the surface of the coating portion 314 provided on one side of the body portion 312 in the direction in which the plurality of battery cells 110 are stacked.
  • the first pad 322 may be configured to be in close contact with the battery cell 110 facing the plurality of battery cells 110 in the stacking direction.
  • the size of the side of the first pad 322 facing the battery cell 110 may be formed to correspond to the side of the battery cell 110 in the stacking direction.
  • the first pad 322 may be compressed when the battery cell 110 facing it expands.
  • the second pad 324 may be provided on the surface of the coating portion 314 provided on the other side of the body portion 312 in the direction in which the plurality of battery cells 110 are stacked.
  • the second pad 324 may be configured to be in close contact with the battery cell 110 facing the plurality of battery cells 110 in the stacking direction.
  • the size of the side of the second pad 324 facing the battery cell 110 may be formed to correspond to the side of the battery cell 110 in the stacking direction.
  • the second pad 324 may be compressed when the battery cell 110 facing it expands.
  • the thickness is about 3mm-4mm.
  • the compression pad assembly 300 of the present invention maintains the overall thickness at the level of 3mm-4mm, but is thicker than before. The effect of preventing the chain of heat propagation is excellent.
  • the thickness of each of the first pad 322 and the second pad 324 is about 0.5 mm
  • the thickness of the heat shield 310 including the coating portion 314 and the body portion 312 is 2 mm.
  • the overall thickness of the compression pad assembly 300 can be about 3mm-4mm.
  • the size of the hollow portion S in the stacking direction of the battery cells 110 may be about 1 mm.
  • the thickness and size are variable. However, the size of the hollow portion (S) is very small compared to the external size of the battery module 10, which is hundreds of mm x hundreds of mm. It should be understood that the scale is different from that of forming a flow path in the module case itself.
  • Figure 7 is a diagram showing the battery module 11 according to the second embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a diagram showing the battery module 12 according to the third embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a diagram showing the battery module 11 according to the third embodiment of the present invention. This is a diagram showing the battery module 13 according to the fourth embodiment.
  • the battery modules 11, 12, and 13 according to the second to fourth embodiments of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 7 to 9, Since it is similar to the battery module 10 of the previous embodiment, redundant description will be omitted for components that are substantially the same or similar to the previous embodiment, and the following will focus on differences from the previous embodiment.
  • the hollow portion S provided inside the body portion 312 is located in at least one of the vertical and stacking directions of the plurality of battery cells 110 within the body portion 312. It can be formed to extend in one direction.
  • the hollow portion S may be formed inside the body portion 312 by extending in the vertical direction of the plurality of battery cells 110. .
  • the size in the vertical direction may be larger than the hollow portion S shown in FIGS. 2 to 4.
  • the hollow portion S may be formed inside the body portion 312, extending in the stacking direction of the plurality of battery cells 110.
  • the size of the battery cell 110 in the stacking direction may be larger than the hollow portion S shown in FIGS. 2 to 4.
  • the hollow portion S is formed inside the body portion 312 by extending in both the vertical and stacking directions of the plurality of battery cells 110. It can be.
  • the volume of the hollow portion S formed inside the air layer can be made larger, so the cell assembly 100 ), the spread of flame due to thermal runaway can be formed more reliably.
  • FIG. 10 is a diagram showing the battery module 14 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the battery module 14 according to the present embodiment is similar to the battery module 10 of the previous embodiment, redundant description of components that are substantially the same or similar to the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, the previous embodiment will be described. Let's look at the differences between .
  • the hollow portion S provided inside the body portion 312 extends inside the body portion 312 in the stacking direction of the plurality of battery cells 110. It may be configured to contact the coating portion 314.
  • the hollow portion S with an air layer formed inside is configured to contact the coating portion 314, thereby minimizing heat transfer to the body portion 312 made of metal. can do.
  • the body portion 312 is resistant to flames as described above, but is made of a metal material and can transfer heat to the adjacent battery cell 110. Therefore, in the battery module 14 according to this embodiment, the hollow portion S is formed to extend in the stacking direction of the plurality of battery cells 110 and contact the coating portion 314, Heat transfer to the body portion 312 can be minimized. Accordingly, the spread of flame generated from a specific battery cell 110 to other adjacent battery cells 110 can be more reliably delayed.
  • FIG. 11 is a diagram showing the battery module 15 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the battery module 15 according to the present embodiment is similar to the battery module 10 of the previous embodiment, redundant description of components that are substantially the same or similar to the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, the previous embodiment will be described. Let's look at the differences between .
  • the battery module 15 shown in FIG. 11 may further include a heat shielding member 700.
  • the heat blocking member 700 may be disposed between the compression pad 320 and the battery cells 110 facing the compression pad 320 in the stacking direction of the plurality of battery cells 110.
  • This heat blocking member 700 may be configured to block flames caused by thermal runaway of the cell assembly 100.
  • the thermal barrier member 700 may be provided in the form of a thermal barrier coating.
  • a heat blocking coating agent eg, an eco-friendly coating agent
  • the spread of the flame is initially delayed through the heat blocking member 700 to block the flame caused by thermal runaway of the cell assembly 100,
  • the spread of the flame is secondarily delayed through the coating portion 314, Since the spread of the flame is thirdly delayed through the body portion 312 and the hollow portion (S) provided inside the body portion 312, more effective delay in the spread of the flame is possible.
  • the structural stability of the battery module 10 can be maintained more stably.
  • the heat blocking member 700 is disposed between the compression pad 320, which is a material vulnerable to flame, and the battery cell 110, thereby delaying the spread of flame to the compression pad 320, thereby protecting the compression pad assembly 300 from being exposed to flame. Structural stability can be further secured.
  • the battery module 10 according to the present invention may be composed of (10) battery packs. That is, the battery pack according to the present invention may include at least one battery module according to the present invention.
  • the battery pack according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles. That is, the vehicle according to the present invention may include at least one battery pack according to the present invention.
  • the battery module described above and the battery pack containing it can be applied to various devices. These devices are typically transportation means such as electric bicycles, electric cars, and hybrid cars, but the present invention is not limited thereto. These battery packs are suitable for use as battery packs for electric vehicles. Additionally, it can be used as an energy source for an electric power storage device (ESS).
  • ESS electric power storage device
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 800 according to an embodiment of the present invention includes at least one battery module 10 according to the previous embodiment and a pack packaging the at least one battery module 10. It may include a case 810. Instead of the battery module 10, the battery pack 800 may be configured to include at least one of the battery modules 11, 12, 13, 14, and 15.
  • the battery pack 800 includes various devices for controlling charging and discharging of the battery module 10, such as a BMS (Battery Management System), a current sensor, Fuses, etc. may be further included.
  • the BMS estimates the state of cells in the battery pack 800 and manages the battery pack 800 using the estimated state information.
  • state information of the battery pack 800 such as state of charge (SOC), state of health (SOH), maximum input/output power allowance, and output voltage, is estimated and managed. And, using this state information, the charging or discharging of the battery pack 800 can be controlled, and it is also possible to estimate the replacement time of the battery pack 800.
  • the battery modules 10 form a substantially rectangular parallelepiped shape and can be arranged in an orderly manner within the pack case 810, and each battery module 10 is connected so as to secure the power necessary for running the car 900. .
  • the pack case 810 is a container for fixedly storing the battery modules 10 and is a box in the shape of a rectangular parallelepiped. And, this pack case 810 can be placed in a predetermined location within the car 900.
  • the vehicle 900 may be an electric vehicle.
  • the battery pack 800 can be used as an electrical energy source to drive the vehicle 900 by providing driving force to the motor of the electric vehicle.
  • the battery pack 800 has a high nominal voltage of 100V or more.
  • the battery pack 800 may be charged or discharged by an inverter depending on the driving of the motor and/or internal combustion engine.
  • the battery pack 800 can be charged by a regenerative charging device combined with a brake.
  • the battery pack 800 may be electrically connected to the motor of the vehicle 900 through an inverter.
  • the battery pack 800 may be installed in other devices, instruments, and facilities, such as an electric power storage system (ESS) using secondary batteries, in addition to the above-mentioned automobile.
  • ESS electric power storage system
  • the battery pack 800 and the device, mechanism, and equipment equipped with the battery pack 800 include the battery module 10 described above, and the battery pack 800 described above. It is possible to implement devices, mechanisms, and equipment such as a battery pack 800 that has all the advantages of the module 10 and a car 900 equipped with the battery pack 800.

Landscapes

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

Abstract

열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 셀 어셈블리 및 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되고, 내부에 적어도 하나의 중공부가 형성된 열 차단부를 구비한 압축 패드 어셈블리를 포함한다.

Description

배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다. 본 출원은 2022년 4월 25일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2022-0050987호 및 2023년 1월 25일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2023-0009762호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 및/또는 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 상기 리튬 이차전지는, 고전압 및 고전류를 제공할 수 있도록 복수 개의 배터리 셀들을 그 자체 또는 카트리지 등에 장착한 상태로 중첩 내지 적층해 밀집 구조로 만든 후, 이를 전기적으로 연결한 배터리 모듈이나 배터리 팩으로 이용이 되고 있다.
이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 복수 개의 배터리 셀 중, 어느 하나의 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트가 다른 배터리 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 셀 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 다른 배터리 셀의 열적 이벤트로 이어져, 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 따라서, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있는 구성이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 셀 어셈블리 및 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되고, 내부에 적어도 하나의 중공부가 형성된 열 차단부를 구비한 압축 패드 어셈블리를 포함한다.
바람직하게는, 상기 압축 패드 어셈블리는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀들과 밀착되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 중공부 내부에는, 공기층이 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열 차단부는 내부에 상기 적어도 하나의 중공부가 형성되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 바디부를 더 포함하고, 상기 바디부는 금속 재질로 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열 차단부는 상기 바디부의 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서의 양 측면에 구비되고, 상기 셀 어셈블리의 열 폭주에 따른 화염을 차단하도록 구성된 코팅부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 압축 패드 어셈블리는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향으로 상기 코팅부에 구비되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀과 밀착되도록 구성된 압축 패드를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중공부는, 상기 바디부 내부에서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상하 방향 및 적층 방향 중 적어도 일 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 중공부는, 상기 바디부 내부에서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향으로 연장되어 형성되어 상기 코팅부에 맞닿도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서, 상기 압축 패드 및 상기 압축 패드와 마주하는 배터리 셀 사이에 배치되는 열 차단부재를 더 포함할 수 있다.
바람직한 일 예에서, 상기 중공부는 상기 압축 패드 어셈블리의 내부에 단층으로 포함된다.
다른 바람직한 일 예에서, 상기 중공부는 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 신장하고, 상기 중공부는 복수 개이며 각 중공부는 서로 이격된 채로 상기 압축 패드 어셈블리의 내부에 포함되어 있다.
또 다른 바람직한 일 예에서, 상기 중공부는 크기와 간격이 제어되어 규칙적인 배열을 가지고 있다.
또 다른 바람직한 일 예에서, 상기 코팅부는 유기물 없이 무기소재로만 이루어진 세라믹 코팅층을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 셀들 사이에 단열 소재가 내부에 구비된 압축 패드 어셈블리가 배치되므로, 열 폭주 현상이 발생한 배터리 셀과 인접한 배터리 셀로의 화염의 확산이 지연될 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 구조적 안정성이 강화될 수 있다.
또한, 압축 패드 어셈블리 내부에 열 전달 방지를 위한 중공부를 구비하므로, 종래에 비해 사이즈를 증가시키지 않고도 컴팩트한 구조로 화염 확산 지연이 가능한 압축 패드 어셈블리를 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압축 패드 어셈블리를 통해, 단위 모듈내 혹은 모듈 간의 열폭주 전이 이벤트 진행 억제 및 지연 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 어느 하나의 배터리 모듈 내에서 일부 배터리 셀에 열폭주나, 발화, 폭발 등이 발생하더라도 이것이 인접한 다른 배터리 모듈로 전달되지 않는다. 따라서, 복수 개의 배터리 셀들이 연쇄적으로 열폭주, 발화, 또는 폭발하는 일이 없어 2차 열폭주, 2차 화재나 폭발 등이 일어나지 않는다.
따라서, 본 발명에 따르면, 복수 개의 배터리 셀 중, 혹여 일부에서 열폭주, 또는 화재나 폭발이 발생되더라도, 인접한 다른 배터리 셀로 열폭주나, 화재, 폭발이 전파되지 않을 수 있다. 따라서, 열폭주, 화재, 폭발 등에 대한 안전성, 즉 열적 안전성을 향상시킨 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차를 제공할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 일부를 측면에서 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈에 구비된 압축 패드 어셈블리의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 압축 패드 어셈블리를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 압축 패드 어셈블리의 일부 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 압축 패드 어셈블리가 셀 어셈블리의 열 폭주에 따른 화염을 차단하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시하는 개략적인 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 도시하는 개략적인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈(10)의 일부를 측면에서 상세히 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 배터리 모듈(10)에 구비된 압축 패드 어셈블리(300)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 압축 패드 어셈블리(300)를 측면에서 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 후술되는 배터리 셀(110)의 적층 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY 평면) 상에서 수직된 배터리 셀(110)의 길이 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 배터리 셀(110)의 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 셀 어셈블리(100) 및 압축 패드 어셈블리(300)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(100)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들을 포함할 수 있다. 여기서 각각의 배터리 셀(110)은 이차전지를 의미할 수 있다. 상기 각각의 배터리 셀(110)은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 상기 각각의 배터리 셀(110)은 파우치형 전지셀일 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(110)은, 일 방향(X축 방향)에 대해 적층되게 배열될 수 있다.
배터리 셀(110)은 YZ 평면에 대면적을 가지는 판상형 전지셀일 수 있다. 그러한 경우, 셀 어셈블리(100)는 넓은 면이 서로 대면하게 적층된 파우치형 전지셀인 배터리 셀(110)들의 집합체일 수 있다. 셀 어셈블리(100)는 배터리 셀(110)들이 (Z축 방향을 따라) 수직하게 세워져 (X축 방향을 따라) 수평 방향으로 적층된 형태의 집합체일 수 있다. 파우치형 전지셀들은 크기와 중량에 비해 에너지 밀도가 높으면서 적층이 용이한 장점이 있다. 그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)에 포함되는 배터리 셀(110)은, 파우치형 전지셀로만 한정되는 것은 아니고 본원 출원 시점에 공지된 다양한 종류의 이차전지가 채용될 수 있다.
배터리 셀(110)이 파우치형 전지셀인 경우, 배터리 셀(110)은 전극 조립체와 파우치와 전극 리드 및 절연 필름(실링 테이프)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 상기 전극 조립체는, 교호적으로 반복 적층된 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 형태를 가지며, 양측 최 외각에는 절연을 위해 세퍼레이터가 각각 위치하는 것이 바람직하다.
상기 양극판은, 양극 집전체 및 그 일 면 상에 코팅되는 양극 활물질 층으로 이루어지며, 일 측 단부에는 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 양극 무지부 영역은 양극탭으로서 기능한다.
상기 음극판은, 음극 집전체 및 그 일 면 또는 양 면 상에 코팅되는 음극 활물질 층으로 이루어지며, 일 측 단부에는 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 음극 무지부 영역은 음극탭으로서 기능한다.
또한, 상기 세퍼레이터는 양극판과 음극판 사이에 개재되어 서로 다른 극성을 갖는 전극판끼리 직접 접촉되는 것을 방지하되, 양극판과 음극판 사이에서 전해질을 매개체로 하여 이온의 이동이 가능하도록 하기 위해 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 파우치는 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부 및 상기 수용부의 둘레 방향으로 연장되어 상기 전극 리드가 외부로 인출된 상태로 열융착되어 실링됨으로써 상기 파우치를 밀봉시키는 실링부, 이렇게 두 영역을 포함할 수 있다.
상기 전극 리드는 한 쌍으로서, 각각 상기 전극 조립체의 양극탭 및 음극탭과 연결되어 상기 파우치의 외측으로 인출된다. 한 쌍의 전극 리드는 서로 대향하여, 배터리 셀(110)의 일단부와 다른 일단부로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 전극 리드는 배터리 셀(110)의 길이 방향 양 단부에 각각 돌출되어 있을 수 있다.
상기 압축 패드 어셈블리(300)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들 사이에 배치될 수 있다. 이러한 압축 패드 어셈블리(300)는, 각각의 배터리 셀(110) 사이에 모두 배치될 수도 있고, 일부 배터리 셀(110) 사이에만 배치될 수도 있다. 예를 들어, 상기 압축 패드 어셈블리(300)는 (Z축 방향을 따라) 수직하게 세워지고 YZ 평면에 넓은 면을 가지는 판상 형태의 부재로서 상기 배터리 셀(110)의 넓은 면에 대면하여 배터리 셀(110)들 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압축 패드 어셈블리(300)는 복수 개의 배터리 셀(110)들 사이에 배치되어 셀 어셈블리(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 억제하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 압축 패드 어셈블리(300)는, 수축이 가능한 스폰지 등과 같이 탄성을 갖는 소재를 일부 포함할 수 있다.
한편, 본 발명과 같은 배터리 모듈(10)에서는, 상기 셀 어셈블리(100) 내부에 있는 특정 배터리 셀(110)에서 열 폭주 현상과 같은 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 특정 배터리 셀(110)에서 발생된 열 폭주 현상에 따라 화염이나 스파크 등이 발생하게 되면, 특정 배터리 셀(110)과 인접한 다른 배터리 셀(110)로 화염이나 스파크 등이 전이될 위험성이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 압축 패드 어셈블리(300)는, 내부에 적어도 하나의 중공부(S)가 형성된 열 차단부(310)를 구비할 수 있다. 이 때, 상기 중공부(S)에는, 압축 패드 어셈블리(300)의 양측에 배치된 배터리 셀(110)로의 열 전달을 방지하기 위한 단열 소재가 구비될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 특정 배터리 셀(110)에서 발생된 화염은, 압축 패드 어셈블리(300)에 의해 확산이 지연될 수 있다. 한편, 상기 단열 소재에 대해서는 후술되는 관련 설명에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(110)들 사이에 단열 소재가 내부에 구비된 압축 패드 어셈블리(300)가 배치되므로, 열 폭주 현상이 발생한 배터리 셀(110)과 인접한 배터리 셀(110)로의 화염의 확산이 지연될 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(10)의 구조적 안정성이 강화될 수 있다.
또한, 압축 패드 어셈블리(300) 내부에 열 전달 방지를 위한 중공부(S)를 구비하므로, 종래에 비해 사이즈를 증가시키지 않고도 컴팩트한 구조로 화염 확산 지연이 가능한 압축 패드 어셈블리(300)를 구성할 수 있다.
한편, 상기 배터리 모듈(10)은, 모듈 케이스(500)를 더 포함할 수 있다. 이러한 상기 모듈 케이스(500)는, 셀 어셈블리(100) 및 압축 패드 어셈블리(300)를 내부에 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(500)에는 상기 셀 어셈블리(100) 및 압축 패드 어셈블리(300)를 내부에 수용하기 위한 내부 수용 공간이 마련될 수 있다. 상기 모듈 케이스(500)는 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측으로 개방되는 개구를 형성하는 사각관체인 모노 프레임과, 상기 모노 프레임의 개구에 결합되는 엔드 프레임을 포함할 수 있다. 이러한 모노 프레임은 매우 단순한 구조이면서 내부에 셀 어셈블리(100)를 수용하기 적합한 공간 및 형태를 가지며, 개구를 통해 셀 어셈블리(100)를 밀어 넣기만 하면 되어 취급이 용이하고, 엔드 프레임을 가지고 개구만 막으면 배터리 모듈(10) 조립을 완료할 수 있기에 조립이 용이한 이점을 가진다. 따라서, 이러한 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩의 구조가 복잡해지지 않고 공간을 많이 차지하지 않으면서, 간단하고 콤팩트하고, 배터리 모듈(10)의 조립이 용이하게 수행될 수 있어, 공정성이 우수할 수 있다. 다른 예로 상기 모듈 케이스(500)는 셀 어셈블리(100)의 하면과 양쪽 측면을 감싸도록 바닥면과 2개의 측벽으로 구성된 U자형 프레임과, 상기 U자형 프레임의 전후방에서 결합되는 엔드 플레이트와, 상기 U자형 프레임의 상면에 결합되는 상부 플레이트를 포함할 수 있다. 이러한 모듈 케이스(500)에서는 셀 카트리지와 같은 부품을 사용하지 않아도 배터리 셀(110)의 고정이 확실하다. 종래처럼 셀 카트리지가 배터리 셀의 모서리를 끼워 눌러 고정하는 구조가 아니어도 되므로 전체 배터리 모듈의 설계의 여유도가 증가하며, 기존에 배터리 셀의 모서리가 셀 카트리지 내부에 끼워질 때 장착 시 발생할 수 있는 충격이나 진동 등이 배터리 셀의 모서리로 전달되는 문제를 해결할 수 있다. 이러한 모듈 케이스(500)를 포함하는 배터리 모듈(10) 및 이를 포함하는 배터리 팩은 외부 진동에 대하여 배터리 셀(110)을 보호하는 효과가 탁월하므로 외부 진동에 수시로 노출되는 자동차 등에 적용하기에 유리하다. 한편, 배터리 셀이 셀 카트리지 형태의 부품에 담겨 적층되는 구조에서는 셀 카트리지 형태의 부품의 존재로 인해 냉각 작용이 거의 없거나 배터리 셀의 면 방향으로만 진행될 수 있고, 배터리 모듈의 높이 방향으로는 냉각이 잘 되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 배터리 모듈(10)의 높이 방향(Z축 방향)으로도 냉각이 잘 이루어진다.
이하, 전술한 압축 패드 어셈블리(300)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 상기 압축 패드 어셈블리(300)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀(110)들과 밀착되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 압축 패드 어셈블리(300)는, 마주하는 배터리 셀(110)들의 팽창시 압축됨으로써, 셀 어셈블리(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 효과적으로 억제하도록 구성될 수 있다.
또한, 압축 패드 어셈블리(300)가, 마주하는 배터리 셀(110)들과 밀착되므로, 특정 배터리 셀(110)에서 발생된 화염이 배터리 모듈(10)의 다른 부분(예: 모듈 케이스(500)의 내부 공간)으로 확산되지 않고, 압축 패드 어셈블리(300) 내에 구비된 열 차단부(310)의 중공부(S)에 의해 확실히 차단될 수 있다. 일 실시예에서, 압축 패드 어셈블리(300)에서 배터리 셀(110)과 마주하는 면의 크기는, 상기 배터리 셀(110)의 적층 방향에서의 측면과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상 및 열 폭주 현상에 따른 배터리 모듈(10) 내에서의 화염 확산을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 중공부(S) 내부에는, 공기층이 형성될 수 있다. 이러한 공기층은, 압축 패드 어셈블리(300)의 양측에 배치된 배터리 셀(110)로의 열 전달을 방지할 수 있는 단열 소재로 기능할 수 있다. 즉, 중공부(S)는 별도의 냉매나 추가 부재가 채워지지 않는 것이다. 별도의 냉매 순환 수단이나 추가 부재가 필요없이 공기층의 높은 단열성을 이용하는 것이다. 중공부(S)에 의해 냉각을 꾀하는 것이 아니라 열 전이를 차단하는 것이다. 이것에 의해 배터리 모듈(10) 내부에서 일부 배터리 셀(110)의 온도 변화가 있는 경우에도 외부로의 전열을 차단하고, 그 결과, 이웃하는 배터리 셀(110)로의 열 전파를 차단하여 연쇄적인 열적 이벤트가 발생하는 것을 방지해 배터리 모듈(10)의 안전성을 향상시킬 수가 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 압축 패드 어셈블리(300)의 내부에 중공부(S)를 형성하고 중공부(S) 내에 열 전달 방지를 위한 공기층을 구성하므로, 액체 또는 고체 소재의 단열 소재가 요구되지 않아 압축 패드 어셈블리(300)의 제조 비용 및 전체적인 무게를 절감할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 상기 열 차단부(310)는, 바디부(312)를 더 포함할 수 있다.
상기 바디부(312)는, 내부에 적어도 하나의 중공부(S)가 형성되고, 복수 개의 배터리 셀(110)들 사이에 배치될 수 있다.
또한, 바디부(312)는, 금속 재질로 구비될 수 있다. 이 때, 상기 바디부(312)는 압축 패드 어셈블리(300)의 전체적인 구조가 유지될 수 있도록 메인 프레임으로서 기능할 수 있다. 일례로서, 상기 바디부(312)는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 바디부(312)는 화염에 잘 타지 않는 금속 재질일 수 있다. 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 구성하면, 강도가 우수하고 가벼우며 열에 강하고 화염 전이를 확실하게 차단할 수 있는 바디부(312)를 얻을 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 화염에 잘 타지 않는 금속 재질의 바디부(312)를 이용하여 압축 패드 어셈블리(300)의 메인 프레임을 구성하므로, PET, 스폰지 등의 소재만으로 이루어진 종래 구성에 비해 배터리 셀(110)의 열 폭주에 따른 화염 발생시에도 압축 패드 어셈블리(300)의 구조적 안정성을 비교적 안정적으로 유지할 수 있다. 다시 말해 기존에 알려진 배터리 모듈이나 배터리 팩에서는 외부 혹은 내부로 열 전도에 의해 이웃하는 배터리 셀간 또는 이웃하는 배터리 모듈간 열폭주 확산되는 문제가 있다. 다시 말해 기존의 배터리 모듈이나 배터리 팩에서는 열폭주 전파 등의 이벤트 발생시 열전도 및 복사를 막아 주는 구조가 구비되지 않아, 이웃하는 배터리 셀이나 배터리 모듈로 화염이 전이되는 구조이다. 본 발명의 배터리 모듈(10)은 이웃하는 배터리 셀(110) 사이에 열 차단부(310)를 포함하는 압축 패드 어셈블리(300)를 포함함으로써 열폭주 전파 등의 이벤트 발생시 화염이 전이되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바디부(312)는 내부에 바디부(312)의 양측에 배치된 배터리 셀(110)로의 열 전달을 방지하기 위한 중공부(S)가 구비될 뿐만 아니라 화염에 잘 타지 않는 금속 재질로 구성되므로, 특정 배터리 셀(110)에서 발생된 화염이 인접한 다른 배터리 셀(110)로 확산되는 것을 보다 확실하게 지연시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 바디부(312)는 배터리 셀(110)들의 연쇄 발화 위험성을 최소화할 수 있다.
바디부(312)를 포함하지 않고 PET, 스폰지 등의 소재만으로 압축 패드를 구성한다면 열전달시 이러한 압축 해드는 전소되어 화염이 배터리 모듈 내부에서 확산되고 만다. 본 발명에 따르면 화염에 잘 타지 않는 바디부(312)를 포함함으로써 화염이 배터리 모듈(10) 내부에서 확산되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 금속 재질의 바디부(312) 내부에 공기층이 형성된 중공부(S)가 형성되므로, 압축 패드 어셈블리(300)의 제조 비용 및 전체적인 무게를 절감할 수 있다.
중공부(S)는 배터리 셀(110)의 길이 방향을 따라 신장할 수 있다. 따라서, 중공부(S)는 한 쌍의 전극 리드와 나란한 방향으로 신장하는 형태가 된다. 본 실시예에서, 중공부(S)는 각 배터리 셀(110)에서 상대적으로 발열이 심한 전극 리드의 돌출 방향을 따라 신장하게 되므로 각 배터리 셀(110)간의 열 전이를 차단하는 효과가 우수하다.
중공부(S)가 복수 개인 경우 각 중공부(S)는 서로 이격된 채로 압축 패드 어셈블리(300)의 내부에 포함될 수 있다. 특히 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 중공부(S)는 압축 패드 어셈블리(300)의 내부에 단층으로 포함될 수 있다. 배터리 모듈(10)의 에너지 밀도를 더욱 증가시키려면 압축 패드 어셈블리(300)의 두께를 감소시킬 필요가 있다. 압축 패드 어셈블리(300)의 필요 강도를 유지하면서 중공부(S)가 다층으로 포함이 되려면 바디부(312)의 두께가 증가되어야 하므로 단층으로 포함됨이 바람직하다.
도시한 예에서, 이러한 압축 패드 어셈블리(300)의 단면 구조는 직사각형 중공부(S)가 단층으로 바디부(312)의 중간에 포함되어 있는 것으로, 중공부(S)의 모양과 크기와 중공부(S)간의 간격이 일정하다. 바디부(312)의 강성은 유지하면서 가능한 한 중공부(S)가 차지하는 부피를 크게 하여 열 전파 방지를 도모하기에 적합하도록, 중공부(S)의 모양과 크기와 중공부(S)간의 간격을 조절할 수 있다.
금속 재질의 바디부(312)에 중공부(S)가 포함되도록 하기 위하여, 바디부(312)는 압출 제조될 수 있다. 금속 재질의 플레이트를 압출하는 몰드에 중공부를 형성하면서 플레이트를 압출할 수 있도록 하는 돌출부를 추가하여, 플레이트 형상으로 바디부(312)를 압출하면서 그 내부에 중공부(S)를 형성할 수가 있다. 압출 방향을 따라 중공부(S)는 길쭉한 연장 형상을 가지게 되며, 이웃하는 중공부(S)끼리는 압출 방향을 따라 나란하게 형성된다. 메탈 폼과 같이 중공 구조가 무질서하게 존재하는 경우에 비하여, 본 발명에서 이용하려는 상기 바디부(312)는 중공 구조의 규칙적인 배열을 가지게 되는 차이가 있고, 중공부(S)의 크기와 중공부(S)끼리의 간격 등을 제어하면서 중공부(S)를 마련할 수 있기 때문에 단열 효과의 정밀한 제어 및 관리가 가능하다.
바디부(312)를 압출 제조하면, 중공부(S)는 압출 방향을 따라 일 방향으로 신장하며 그 양단이 오픈된 형태를 가져, 이러한 바디부(312)는 금속 중공 소재라고 부를 수 있다.
중공부(S)의 크기와 중공부(S)끼리의 간격은 수 mm 수준일 수 있으므로 미세한 중공부(S)가 조밀하게 형성되어 있다고 할 수 있다. 예를 들어 바디부(312)의 배터리 셀(110)의 적층 방향으로의 두께(D)를 1.5-4mm로 하면서 중공부(S)의 크기와 중공부(S)끼리의 간격이 0.3-2mm가 되게 하면 바디부(312)를 얇고 가볍게 하면서도 강성을 확보할 수 있고 주어진 공간 내에 중공부(S)를 가급적 많이 포함하게 되어 단열 효과를 극대화할 수 있다.
배터리 모듈(10)의 에너지 밀도를 더욱 증가시키려면 바디부(312)의 두께를 감소시킬 필요가 있지만, 얇은 두께의 금속 중공 소재를 압출 성형하는 경우, 성형 재료의 투입량 대비 인출되어 성형되는 양이 너무 적고, 금속 중공 소재의 두께가 얇아질수록 압출을 위해 인가되는 압력이 증가함에 따라 압출 금형이 손상될 우려가 있다. 또한, 금속 중공 소재의 두께가 얇아질수록 성형품의 형태가 틀어지거나 두께가 균일하지 못한 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 모두 고려하여 중공부(S)의 크기와 중공부(S)끼리의 간격을 정할 수 있다. 압출 제조시의 변수 조절을 통해, 중공부(S)를 매우 조밀하게 형성할 수 있게 된다. 따라서, 단열 효과가 우수하다는 장점이 있다.
도 5는 도 4의 압축 패드 어셈블리(300)의 일부 분해 사시도이고, 도 6은 도 4의 압축 패드 어셈블리(300)가 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하는 상태를 나타낸 도면이다. 이 때, 상기 도 6에서 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따라 발생된 화염은 예시적으로 'F'와 같이 표기될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 열 차단부(310)는, 코팅부(314)를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅부(314)는, 바디부(312)의 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서의 양 측면에 구비되고, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 열 차단부(310)는, 열 차단 코팅(thermal barrier coating)의 형태로 구비될 수 있다. 이를 위해, 열 차단부(310)에는 열 차단 코팅제(예: 친환경 코팅제)가 도포되거나 부착될 수 있다.
바람직한 예로, 상기 코팅부(314)는 유기물 없이 무기소재로만 이루어진 세라믹 코팅층일 수 있다. 세라믹 코팅층은 내화 코팅이다. 기존에 알려진 세라믹 코팅은 유기물(예를 들어 불소수지)에 세라믹이 일부 첨가제 형태로 들어가는 것을 코팅하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에서는 유기물이 없고 세라믹이 주원료라서 친환경이고 고성능인 세라믹 코팅층을 이용하도록 한다. 세라믹 코팅층은 세라믹 분말이 포함된 코팅제를 도포하여 자연 경화 혹은 200℃ 내외 저온 경화시켜 형성할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 압축 패드 어셈블리(300)의 열 차단부(310)에 내화 코팅층을 포함하게 되며, 이러한 내화 코팅층은 도포 경화된 친환경 세라믹 코팅층이라는 것이다.
코팅제는 알루미나, 실리카 등의 세라믹 미분말과 물, 무기 분산제 등을 배합하여 슬러리화한 것일 수 있다. 유리질을 형성할 수 있도록 하는 무기산화물(K2O, BaO 등)도 더 포함할 수 있다. 하지만 이 슬러리는 유기용제 및 유기결합제를 함유하지 않는다. 유기용제 및 유기결합제를 함유하는 경우 내열성이 낮고, 코팅 형성 후 시간이 지남에 따라 변질된다. 본 발명에서는, 이러한 슬러리 타입 코팅제를 바디부(312)의 표면에 도포하고 경화시켜 세라믹 코팅층을 형성할 수 있다. 도포는 딥코팅법(dip coating), 스핀 코팅법(spin coating), 스프레이 용사 코팅법(spray coating), 브러시법(brushing) 등 어떠한 방법으로 해도 무방하다. 이러한 슬러리 타입 코팅제는 금속에 직접 코팅하여 저온 융착이 가능하며, 친환경적이고 인체에 무해하며, 내부식성, 내마모성 및 부착성이 우수하다.
세라믹 코팅층은 1000 ℃ 이상의 화염을 차단할 수 있다. 이에 따라 이웃하는 배터리 모듈로의 화염 전파를 차단할 수 있다. 또한, 세라믹 코팅층은 압축 패드 어셈블리(300) 나아가 배터리 모듈(10)의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하기 위한 코팅부(314)를 통해 1차적으로 화염의 확산을 지연시키고, 바디부(312) 및 바디부(312) 내부에 구비된 중공부(S)를 통해 2차적으로 화염의 확산을 지연시키므로, 보다 효과적인 화염 확산의 지연이 가능하다. 또한, 이러한 실시 구성에 의해 배터리 모듈(10)의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
또한, 상기 압축 패드 어셈블리(300)는, 압축 패드(320)를 더 포함할 수 있다.
상기 압축 패드(320)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향으로 코팅부(314)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 압축 패드(320)는 코팅부(314)의 표면에 접착 방식으로 결합될 수 있다. 일례로서, 압축 패드(320)는, 스폰지 등과 같이 탄성을 갖는 소재로 구성될 수 있다.
또한, 압축 패드(320)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀(110)과 밀착되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 압축 패드(320)는, 셀 어셈블리(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 억제하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 압축 패드(320)는, 제 1 패드(322) 및 제 2 패드(324)를 포함할 수 있다.
제 1 패드(322)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서의 바디부(312)의 일측면에 구비된 코팅부(314)의 표면에 구비될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 패드(322)는 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀(110)과 밀착되도록 구성될 수 있다. 이 때, 제 1 패드(322)의 배터리 셀(110)과 마주하는 면의 크기는, 상기 배터리 셀(110)의 적층 방향에서의 측면과 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 패드(322)는, 마주하는 배터리 셀(110)의 팽창시 압축될 수 있다.
제 2 패드(324)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서의 바디부(312)의 타측면에 구비된 코팅부(314)의 표면에 구비될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 패드(324)는 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀(110)과 밀착되도록 구성될 수 있다. 이 때, 제 2 패드(324)의 배터리 셀(110)과 마주하는 면의 크기는, 상기 배터리 셀(110)의 적층 방향에서의 측면과 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 패드(324)는, 마주하는 배터리 셀(110)의 팽창시 압축될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염의 확산을 지연시킴과 동시에 셀 어셈블리(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 억제할 수 있으므로, 배터리 모듈(10)의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
기존에 PET, 스폰지 등의 소재만으로 이루어진 압축 패드를 사용하는 경우 그 두께가 3mm-4mm 정도라고 하는 경우에, 본 발명의 압축 패드 어셈블리(300)는 전체 두께를 3mm-4mm 수준으로 유지하면서도 종래 대비 열 전파 연쇄 진행 방지 효과가 탁월하다. 예를 들어, 제 1 패드(322)와 제 2 패드(324)의 각 두께는 0.5mm 정도로 하고, 코팅부(314)와 바디부(312)를 포함하는 열 차단부(310)의 두께는 2mm-3mm 정도로 하여 압축 패드 어셈블리(300) 전체 두께를 3mm-4mm 정도로 할 수 있다. 이 때 중공부(S)의 배터리 셀(110)의 적층 방향으로의 크기는 1mm 정도로 할 수 있다. 여기서의 두께와 크기는 가변적이다. 다만 중공부(S)의 크기는 배터리 모듈(10)의 외관 크기가 수백 mm x 수백 mm에 달하는 점에 비하면 매우 작은 수치이다. 모듈 케이스 자체에 유로를 형성하는 경우의 스케일과는 다른 차원임을 이해해야 할 것이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 모듈(11)을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 모듈(12)을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈(13)을 나타낸 도면이다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명되는 본 발명의 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈(11, 12, 13)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 바디부(312)의 내부에 구비된 중공부(S)는, 바디부(312) 내부에서, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 상하 방향 및 적층 방향 중 적어도 일 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 배터리 모듈(11)에서와 같이, 중공부(S)는, 바디부(312) 내부에서, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 다시 말해 도 2 내지 4에서 도시한 중공부(S)에 비하여 상하 방향으로의 크기가 더 클 수 있다는 것이다.
또한, 도 8에 도시된 배터리 모듈(12)에서와 같이, 중공부(S)는, 바디부(312) 내부에서, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 다시 말해 도 2 내지 4에서 도시한 중공부(S)에 비하여 배터리 셀(110)의 적층 방향으로의 크기가 더 클 수 있다는 것이다.
또한, 도 9에 도시된 배터리 모듈(13)에서와 같이, 중공부(S)는, 바디부(312) 내부에서, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 상하 방향 및 적층 방향 모두에 대해 연장되어 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈(11, 12, 13)의 경우, 공기층이 내부에 형성된 중공부(S)의 부피를 더 크게 형성할 수 있으므로, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염의 확산을 보다 더 확실하게 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 모듈(14)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 10에 도시된 배터리 모듈(14)에 따르면, 바디부(312)의 내부에 구비된 중공부(S)는, 바디부(312) 내부에서, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향으로 연장되어 형성되어 코팅부(314)에 맞닿도록 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)의 경우, 공기층이 내부에 형성된 중공부(S)가 코팅부(314)에 맞닿도록 구성되므로, 금속 재질의 바디부(312)에 열이 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
즉, 바디부(312)는 전술한 바와 같이 화염에 잘 타지 않으나, 금속 재질로 구성되어 인접한 배터리 셀(110)로 열을 전달할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)에서는, 중공부(S)가 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향으로 연장되어 형성되어 코팅부(314)에 맞닿도록 구성함으로써, 바디부(312)에 열이 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 특정 배터리 셀(110)에서 발생된 화염이 인접한 다른 배터리 셀(110)로 확산되는 것을 보다 확실하게 지연시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 배터리 모듈(15)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(15)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 11에 도시된 배터리 모듈(15)은, 열 차단부재(700)를 더 포함할 수 있다.
상기 열 차단부재(700)는, 복수 개의 배터리 셀(110)들의 적층 방향에서, 압축 패드(320) 및 압축 패드(320)와 마주하는 배터리 셀(110) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 열 차단부재(700)는, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 열 차단부재(700)는, 열 차단 코팅(thermal barrier coating)의 형태로 구비될 수 있다. 앞선 실시예와 같이, 열 차단부재(700)에는 열 차단 코팅제(예: 친환경 코팅제)가 도포되거나 부착될 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(15)의 경우, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하기 위한 열 차단부재(700)를 통해 1차적으로 화염의 확산을 지연시키고, 코팅부(314)를 통해 2차적으로 화염의 확산을 지연시키고, 바디부(312) 및 바디부(312) 내부에 구비된 중공부(S)를 통해 3차적으로 화염의 확산을 지연시키므로, 보다 효과적인 화염 확산의 지연이 가능하다. 또한, 이러한 실시 구성에 의해 배터리 모듈(10)의 구조적 안정성을 더 안정적으로 유지할 수 있다.
그리고, 열 차단부재(700)는 화염에 취약한 소재인 압축 패드(320)와 배터리 셀(110) 사이에 배치되므로, 압축 패드(320)에 화염이 확산되는 것을 지연시킴으로써 압축 패드 어셈블리(300)의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은 (10)배터리 팩으로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 전기 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
앞에서 설명한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단이 대표적이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이러한 배터리 팩은 전기 자동차용 배터리 팩으로 활용되기 적합하다. 또한, 전력 저장 장치(ESS)의 에너지원으로 사용될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시하는 개략적인 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(800)은 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(810)를 포함할 수 있다. 배터리 모듈(10) 대신에 배터리 모듈(11, 12, 13, 14, 15) 중의 어느 하나를 적어도 하나 포함하여 배터리 팩(800)을 구성할 수도 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(800)은, 이러한 배터리 모듈(10)과 팩 케이스(810) 이외에 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다. BMS는 배터리 팩(800) 내의 셀들의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리 팩(800)을 관리한다. 예컨대, 배터리 팩(800)의 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리 팩(800) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리 팩(800)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리 팩(800)의 교체 시기 추정도 가능하다.
배터리 모듈(10)은, 거의 직육면체 상태를 이루어, 팩 케이스(810) 안에 정연하게 늘어놓을 수 있고 각 배터리 모듈(10)은, 자동차(900)의 주행에 필요한 전력을 확보할 수 있도록 접속되어 있다.
팩 케이스(810)는 배터리 모듈(10)들을 고정 수납하는 용기이며, 직육면체 상태의 상자이다. 그리고, 이 팩 케이스(810)는 자동차(900) 내의 소정의 위치에 배설될 수 있다.
바람직하게, 자동차(900)는 전기 자동차일 수 있다. 배터리 팩(800)은 전기 자동차의 모터에 구동력을 제공하여 자동차(900)를 구동시키는 전기 에너지원으로 사용될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(800)은 100V 이상의 높은 공칭 전압을 가진다.
배터리 팩(800)은 모터 및/또는 내연 기관의 구동에 따라 인버터에 의해 충전되거나 방전될 수 있다. 배터리 팩(800)은 브레이크(brake)와 결합된 회생충전 장치에 의해 충전될 수 있다. 배터리 팩(800)은 인버터를 통해 자동차(900)의 모터에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 배터리 팩(800)은 상기 자동차 이외에도 이차전지를 이용하는 전력 저장 장치(ESS) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 배터리 팩(800)과 자동차(900)와 같은 상기 배터리 팩(800)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(800) 및 이러한 배터리 팩(800)을 구비하는 자동차(900) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 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.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
[부호의 설명]
10, 11, 12, 13, 14, 15 : 배터리 모듈
100 : 셀 어셈블리
110 : 배터리 셀
300 : 압축 패드 어셈블리
310 : 열 차단부
S : 중공부
312 : 바디부
314 : 코팅부
320 : 압축 패드
700 : 열 차단부

Claims (15)

  1. 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 셀 어셈블리; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되고, 내부에 적어도 하나의 중공부가 형성된 열 차단부를 구비한 압축 패드 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축 패드 어셈블리는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀들과 밀착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중공부 내부에는,
    공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 차단부는,
    내부에 상기 적어도 하나의 중공부가 형성되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 바디부를 더 포함하고,
    상기 바디부는,
    금속 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열 차단부는,
    상기 바디부의 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서의 양 측면에 구비되고, 상기 셀 어셈블리의 열 폭주에 따른 화염을 차단하도록 구성된 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압축 패드 어셈블리는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향으로 상기 코팅부에 구비되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서 마주하는 배터리 셀과 밀착되도록 구성된 압축 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 중공부는,
    상기 바디부 내부에서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상하 방향 및 적층 방향 중 적어도 일 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 중공부는,
    상기 바디부 내부에서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향으로 연장되어 형성되어 상기 코팅부에 맞닿도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서, 상기 압축 패드 및 상기 압축 패드와 마주하는 배터리 셀 사이에 배치되는 열 차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중공부는 상기 압축 패드 어셈블리의 내부에 단층으로 포함된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 중공부는 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 신장하고, 상기 중공부는 복수 개이며 각 중공부는 서로 이격된 채로 상기 압축 패드 어셈블리의 내부에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 중공부는 크기와 간격이 제어되어 규칙적인 배열을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 코팅부는 유기물 없이 무기소재로만 이루어진 세라믹 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
PCT/KR2023/001314 2022-04-25 2023-01-27 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 WO2023210931A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380012561.0A CN117581413A (zh) 2022-04-25 2023-01-27 电池模块、电池组和包括该电池组的车辆
EP23764549.4A EP4293800A1 (en) 2022-04-25 2023-01-27 Battery module, batery pack and vehicle comprising same
JP2023557787A JP2024521611A (ja) 2022-04-25 2023-01-27 バッテリーモジュール、バッテリーパック及びこれを含む自動車

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220050987 2022-04-25
KR10-2022-0050987 2022-04-25
KR10-2023-0009762 2023-01-25
KR1020230009762A KR20230151433A (ko) 2022-04-25 2023-01-25 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023210931A1 true WO2023210931A1 (ko) 2023-11-02

Family

ID=88020754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/001314 WO2023210931A1 (ko) 2022-04-25 2023-01-27 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4293800A1 (ko)
JP (1) JP2024521611A (ko)
WO (1) WO2023210931A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06283216A (ja) * 1993-03-26 1994-10-07 Ngk Insulators Ltd 高温電池用断熱容器
JP2011096536A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両
KR20200065295A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 (주)메트로텍 배터리 모듈의 다중 적층 구조에 냉각 도구를 구비하는 배터리 팩
US20200411818A1 (en) * 2018-02-27 2020-12-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery module
KR20220023191A (ko) * 2020-08-20 2022-03-02 주식회사 엘지에너지솔루션 단열 부재를 포함하는 배터리 모듈
KR20220050987A (ko) 2019-10-23 2022-04-25 제트카베 그룹 게엠베하 자동차용 광 모듈
KR20230009762A (ko) 2021-07-09 2023-01-17 (주)스틸브로 벽걸이 거치대 고정장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06283216A (ja) * 1993-03-26 1994-10-07 Ngk Insulators Ltd 高温電池用断熱容器
JP2011096536A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両
US20200411818A1 (en) * 2018-02-27 2020-12-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery module
KR20200065295A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 (주)메트로텍 배터리 모듈의 다중 적층 구조에 냉각 도구를 구비하는 배터리 팩
KR20220050987A (ko) 2019-10-23 2022-04-25 제트카베 그룹 게엠베하 자동차용 광 모듈
KR20220023191A (ko) * 2020-08-20 2022-03-02 주식회사 엘지에너지솔루션 단열 부재를 포함하는 배터리 모듈
KR20230009762A (ko) 2021-07-09 2023-01-17 (주)스틸브로 벽걸이 거치대 고정장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP4293800A1 (en) 2023-12-20
JP2024521611A (ja) 2024-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017160029A1 (ko) 배터리 모듈
WO2017104878A1 (ko) 배터리 팩
WO2019245214A1 (ko) 이차 전지 및 버스바를 포함한 배터리 모듈
WO2022149896A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022080754A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021071056A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2023090949A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2023210931A1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022149897A1 (ko) 전지 모듈, 이를 포함하는 전지팩 및 이의 제조 방법
WO2021071057A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022225191A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2024034870A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2024019414A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20230151433A (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2024014926A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2024019514A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2023211126A1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2023200146A1 (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
WO2022225271A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2024019399A1 (ko) 배터리 팩, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 자동차
WO2024019416A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2024005581A1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2024053839A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2023059110A1 (ko) 배터리 모듈
WO2024117431A1 (ko) 배터리 서브 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023557787

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023764549

Country of ref document: EP

Effective date: 20230912

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380012561.0

Country of ref document: CN