WO2024172251A1 - 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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WO2024172251A1
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battery
case
flame
pack
module
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PCT/KR2023/018655
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장성환
김광모
성준엽
정혜미
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack including a battery module and a vehicle including the same, and more specifically, to a battery pack including a battery module capable of securing the stability of the battery module by preventing the propagation of flame or gas, and a vehicle including the same.
  • Nickel-cadmium batteries or hydrogen-ion batteries have been used as secondary batteries in the past, but recently, lithium secondary batteries are being widely used because they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, can be freely charged and discharged, have a very low self-discharge rate, and have a high energy density.
  • the lithium secondary battery mainly use lithium oxide and carbon material as positive and negative active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery comprises an electrode assembly in which positive and negative plates, each coated with the positive and negative active materials, are arranged with a separator between them, and an outer material, i.e., a battery case, that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte.
  • Lithium secondary batteries consist of a cathode, an anode, and a separator and an electrolyte interposed therebetween, and are divided into lithium secondary batteries (Lithium Ion Battery, LIB), lithium polymer batteries (Polymer Lithium Ion Battery, PLIB), etc., depending on which cathode active material and anode active material are used.
  • the electrodes of these lithium secondary batteries are formed by applying a cathode or anode active material to a current collector such as an aluminum or copper sheet, mesh, film, or foil, and then drying it.
  • various types of secondary batteries are provided with a housing that can protect the battery cells, and can be used in the form of a module in which a plurality of battery cells are stored.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional battery pack in which flame or gas is generated from one of a plurality of battery modules included in the battery pack and spreads to other battery modules.
  • a flame or gas generated from any battery module (1) among a plurality of battery modules is transmitted to neighboring battery modules (2, 3, 4) along the arrow A direction and the arrow B direction, and finally transmitted to the remaining battery modules (5, 6).
  • the battery module or battery pack may be damaged, burned, or explode due to a chain reaction of flame and gas to other battery modules, thereby compromising the stability of the battery module.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a battery pack including a battery module capable of discharging flame or gas generated in a battery cell in a preset direction to prevent it from spreading to a neighboring battery module, thereby ensuring the stability of the battery module and the battery pack, and a vehicle including the same.
  • a battery pack may be provided, including a plurality of battery modules, each of which includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and a module case in which the battery cell stack is accommodated and in which at least one moving port through which flame and gas move is formed; a pack case in which the plurality of battery modules are accommodated and in which an exhaust port is formed between the battery modules; and a flame and gas propagation prevention member disposed between the battery modules and the pack case and preventing propagation of flame or gas generated from the battery cells.
  • the module case includes an upper module case, a lower module case, and a side module case
  • the pack case includes an upper pack case, a lower pack case, and a side pack case
  • the flame gas propagation prevention member is interposed between the upper module case and the upper pack case to prevent the flame or the gas from propagating to another neighboring battery module.
  • the flame gas propagation prevention member may be placed only on some of the plurality of corners of the exterior of the upper module case.
  • the upper module case of the module case is formed in a square shape, and the flame gas propagation prevention member may be configured to be placed in a corner portion of the outer edge of the upper module case where a neighboring battery module is placed, and not placed in a corner portion where a neighboring battery module is not placed.
  • the moving member may be formed in the upper module case.
  • the flame gas propagation prevention member may be formed in a “ ⁇ ” shape.
  • the exhaust port may be formed in a portion where the flame gas propagation prevention member is not arranged.
  • the flame gas propagation prevention member can be in close contact with each of the upper module case and the upper pack case.
  • the flame gas propagation prevention member may be made of iron, stainless steel (SUS, Steel Use Stainless), mica, or glass fiber.
  • a vehicle including the above-described battery pack can be provided.
  • Embodiments of the present invention have the effect of preventing flames or gases generated in a battery cell from spreading to neighboring battery modules by discharging them in a preset direction, thereby ensuring the stability of the battery module and battery pack.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional battery pack in which flame or gas is generated from one of a plurality of battery modules included in the battery pack and spreads to other battery modules.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a plurality of battery modules in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a plurality of battery modules in FIG. 2, which are attached to the upper pack case of the battery pack.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 3.
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line B-B' of Figure 3.
  • each component or a specific part of the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. If it is judged that a specific description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such description is omitted.
  • 'joint' or 'connection' as used herein includes not only cases where one member and another member are directly joined or directly connected, but also cases where one member is indirectly joined or indirectly connected to another member through a connecting member.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a plurality of battery modules in a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which a plurality of battery modules in FIG. 2 are closely attached to an upper pack case of the battery pack
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 3.
  • the lower pack case and the side pack case are not illustrated and are omitted.
  • a battery pack (10) according to one embodiment of the present invention includes a battery module (100), a pack case (200), and a flame gas propagation prevention member (300).
  • a plurality of battery modules (100) are provided and arranged in various ways. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, they may be arranged in horizontal and vertical directions, but are not limited thereto.
  • a battery module (100) may be equipped with a battery cell stack (110, see FIG. 4) and a module case (120).
  • the battery cell stack (110) can be configured so that a plurality of battery cells are stacked.
  • the battery cells can have various structures, and further, the plurality of battery cells can be stacked in various ways.
  • the battery cell may have a structure in which multiple unit cells arranged in the order of positive plate-separator-negative plate or bi-cells arranged in the order of positive plate-separator-negative plate-separator-positive plate-separator-negative plate are stacked according to the battery capacity.
  • the battery cell may be provided with electrode leads.
  • the electrode leads are a type of terminal that is exposed to the outside and connected to an external device, and may be made of a conductive material.
  • the electrode leads may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may be positioned in opposite directions with respect to the longitudinal direction of the battery cell, or the positive electrode lead and the negative electrode lead may be positioned in the same direction with respect to the longitudinal direction of the battery cell.
  • the battery cell stack (110) may be provided with a plurality of cartridges (not shown) that accommodate battery cells.
  • Each cartridge (not shown) may be manufactured by injection molding of plastic, and a plurality of cartridges (not shown) having a storage section that can accommodate battery cells may be stacked.
  • a cartridge assembly in which a plurality of cartridges (not shown) are stacked may be provided with a connector element or a terminal element.
  • the connector element may include various forms of electrical connecting parts or connecting members for connection to, for example, a Battery Management System (BMS, not shown) that may provide data on the voltage or temperature of the battery cells.
  • BMS Battery Management System
  • the terminal element is a main terminal connected to the battery cell and includes a positive terminal and a negative terminal.
  • the terminal element is provided with a terminal bolt so that it can be electrically connected to the outside.
  • the battery cell can have various shapes.
  • a battery cell stack (110) is stored in a module case (120).
  • the module case (120) surrounds the battery cells and thereby protects the battery cells from external vibrations or shocks.
  • the module case (120) may be formed in a shape corresponding to the shape of the battery cell stack (110). For example, if the battery cell and the battery cell stack (110) are formed in a hexahedron with a square cross-section, the module case (120) may also be formed in a hexahedron shape corresponding thereto. However, the present invention is not limited thereto.
  • the module case (120) may include an upper module case (121), a lower module case (122), and a side module case (123).
  • the upper module case (121) of the module case (120) may be formed in a square shape.
  • a flame gas propagation prevention member (300) described later may be placed on some of the multiple corners outside the upper module case (121).
  • At least one moving part (126) through which flame and gas move is formed in the module case (120).
  • a plurality of moving parts (126) may be formed in the upper module case (121). That is, flame or gas generated from the battery cell moves to the outside of the module case (120) through the plurality of moving parts (126) formed in the upper module case (121).
  • the module case (120) can be manufactured by, for example, bending a metal plate, whereby the module case (120) can be manufactured as an integral part.
  • the joining process is simplified and simplified.
  • the module case (120) can be provided as a separate part and joined by welding, etc.
  • the material of the module case (120) is not limited to a metal material.
  • the pack case (200) may be configured to include, for example, an upper pack case (210), a lower pack case (220), and a side pack case (230).
  • an exhaust port (211) may be configured to be formed between a battery module (100), for example, an upper module case (121) of the battery module (100), and a pack case (200), for example, an upper pack case (210) of the pack case (200).
  • the flame gas propagation prevention member (300) is arranged between the battery module (100) and the pack case (200) and prevents the propagation of flame or gas generated from the battery cell.
  • the flame gas propagation prevention member (300) may be interposed between the upper module case (121) and the upper pack case (210).
  • the flame gas propagation prevention member (300) can be attached to each of the upper module case (121) and the upper pack case (210).
  • the flame gas propagation prevention member (300) may be made of iron, stainless steel (SUS, Steel Use Stainless), mica, or glass fiber, but is not limited thereto.
  • the flame gas propagation prevention member (300) can prevent flame or gas from propagating to another neighboring battery module (100).
  • the flame gas propagation prevention member (300) may be placed only on some of the multiple corners of the exterior of the upper module case (121).
  • the flame gas propagation prevention member (300) may be configured to be placed in a corner portion of the outer edge of the upper module case (121) where a neighboring battery module (100) is placed, and not placed in a corner portion where a neighboring battery module (100) is not placed.
  • the flame gas propagation prevention member (300) may be formed in a “ ⁇ ” shape. However, if necessary, the flame gas propagation prevention member (300) may be placed at a corner portion where the neighboring battery module (100) is not placed.
  • an exhaust port (211) may be formed in a portion of the outer edge of the upper module case (121) where the flame gas propagation prevention member (300) is not positioned. That is, the exhaust port (211) may be formed between the upper module case (121) and the upper pack case (210).
  • FIGS. 2 and 3 Inside the pack case (200) of the battery pack (10), a plurality of battery modules (100) are arranged as shown in FIGS. 2 and 3. A moving part (126) through which flame or gas can move is formed in the upper module case (121) of the battery module (100).
  • a flame gas propagation prevention member (300) is adhered to some of the multiple corners outside the upper module case (121). That is, the flame gas propagation prevention member (300) is interposed between the upper module case (121) and the upper pack case (210) and adhered to them.
  • the flame gas propagation prevention member (300) can be in close contact with a plurality of corners of the outside of the upper module case (121) except for some of the other corners, as shown in FIG. 3.
  • an exhaust port (211) is formed in a portion where the flame gas propagation prevention member (300) is not placed between the upper module case (121) and the upper pack case (210).
  • a battery module (100) is not placed in the direction toward which the exhaust port (211) faces.
  • a vehicle (not shown) may include the battery pack (10) described above, and the battery pack (10) includes a battery module (100).
  • the battery pack (10) according to one embodiment of the present invention may be applied to a vehicle (not shown), for example, a vehicle (not shown) that is designed to use electricity, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the present invention relates to a battery pack including a battery module and a vehicle including the same, and is particularly applicable to industries related to secondary batteries.

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Abstract

배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체와, 배터리 셀 적층체가 수납되고, 화염 및 가스가 이동하는 적어도 하나의 이동구가 형성된 모듈 케이스가 각각 구비되는 복수의 배터리 모듈; 복수의 배터리 모듈이 수납되고, 배터리 모듈과의 사이에 배기구가 형성되는 팩 케이스; 및 배터리 모듈과 팩 케이스 사이에 배치되며, 배터리 셀로부터 발생한 화염 또는 가스의 전파를 방지하는 화염가스전파방지부재를 포함한다.

Description

배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 출원은 2023년 02월 13일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2023-0018965호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 화염 또는 가스의 전파를 방지하여 배터리 모듈의 안정성을 확보할 수 있는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 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 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이차 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다. 그리고, 다양한 종류의 이차 전지는 배터리 셀을 보호할 수 있는 하우징이 구비되며, 복수의 배터리 셀이 수납된 모듈 형태로 사용될 수 있다.
도 1은 종래 배터리 팩에서, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈 중 어느 하나의 배터리 모듈로부터 화염 또는 가스가 발생하여 다른 배터리 모듈로 전파되는 모습의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 복수의 배터리 모듈 중 임의의 배터리 모듈(1)로부터 발생된 화염 또는 가스가 화살표 A 방향 및 화살표 B 방향을 따라 이웃하는 배터리 모듈(2, 3, 4)로 전파되고, 최종적으로 나머지 배터리 모듈(5, 6)로 전파된다.
이에 따라, 다른 배터리 모듈로의 화염과 가스의 연쇄 반응에 의해 배터리 모듈 내지 배터리 팩이 손상 내지 전소되거나, 폭발하게 되어 배터리 모듈의 안정성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배터리 셀에서 생성된 화염 또는 가스를 미리 설정된 방향으로 배출하여 이웃하는 배터리 모듈로의 전파를 방지하고, 이에 의해 배터리 모듈과 배터리 팩의 안정성을 확보할 수 있는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체와, 상기 배터리 셀 적층체가 수납되고, 화염 및 가스가 이동하는 적어도 하나의 이동구가 형성된 모듈 케이스가 각각 구비되는 복수의 배터리 모듈; 상기 복수의 배터리 모듈이 수납되고, 상기 배터리 모듈과의 사이에 배기구가 형성되는 팩 케이스; 및 상기 배터리 모듈과 상기 팩 케이스 사이에 배치되며, 상기 배터리 셀로부터 발생한 화염 또는 가스의 전파를 방지하는 화염가스전파방지부재를 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모듈 케이스는 상부 모듈 케이스와, 하부 모듈 케이스 및 측면 모듈 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는 상부 팩 케이스와, 하부 팩 케이스 및 측면 팩 케이스를 포함하며, 상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스와 상기 상부 팩 케이스 사이에 개재되어 상기 화염 또는 상기 가스가 이웃하는 다른 배터리 모듈로 전파되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스 외부의 복수의 모서리 중 일부에만 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모듈 케이스의 상기 상부 모듈 케이스는 사각형 형상으로 형성되고, 상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스 외부의 모서리 중 이웃하는 배터리 모듈이 배치된 모서리 부분에는 배치되고, 이웃하는 배터리 모듈이 배치되지 않은 모서리 부분에는 배치되지 않도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이동구는 상기 상부 모듈 케이스에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화염가스전파방지부재는 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 배기구는 상기 화염가스전파방지부재가 배치되지 않은 부분에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스와 상기 상부 팩 케이스 각각에 밀착될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화염가스전파방지부재는 철, 스테인리스스틸(SUS, Steel Use Stainless), 운모(mica) 또는 글래스 파이버(glass fiber)로 제작될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 배터리 셀에서 생성된 화염 또는 가스를 미리 설정된 방향으로 배출하여 이웃하는 배터리 모듈로의 전파를 방지하고, 이에 의해 배터리 모듈과 배터리 팩의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 배터리 팩에서, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈 중 어느 하나의 배터리 모듈로부터 화염 또는 가스가 발생하여 다른 배터리 모듈로 전파되는 모습의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수의 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 복수의 배터리 모듈이 배터리 팩의 상부 팩 케이스에 밀착된 모습을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'을 따라 바라본 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B'을 따라 바라본 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수의 배터리 모듈을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 복수의 배터리 모듈이 배터리 팩의 상부 팩 케이스에 밀착된 모습을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A'을 따라 바라본 단면도이고, 도 5는 도 3의 B-B'을 따라 바라본 단면도이다. 도 3 및 도 5의 경우 하부 팩 케이스와 측면 팩 케이스가 도시되지 않고 생략되어 있다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100)과, 팩 케이스(200)와, 화염가스전파방지부재(300)를 포함한다.
배터리 모듈(100)은 복수개 구비되어 다양한 방식으로 배열된다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에서와 같이, 가로 방향과 세로 방향으로 배열될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리 모듈(100)에는 배터리 셀 적층체(110, 도 4 참조)와, 모듈 케이스(120)가 구비될 수 있다.
배터리 셀 적층체(110)는 복수의 배터리 셀이 적층되도록 구성될 수 있다. 배터리 셀은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 또한, 복수의 배터리 셀은 다양한 방식으로 적층될 수 있다.
배터리 셀은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀에는 전극 리드가 구비될 수 있다. 전극 리드는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다. 전극 리드는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다.
양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다.
배터리 셀 적층체(110)는 배터리 셀을 수납하는 복수의 카트리지들(미도시)이 구비될 수 있다. 각각의 카트리지(미도시)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀을 수납할 수 있는 수납부가 형성된 복수의 카트리지들(미도시)이 적층될 수 있다. 복수의 카트리지들(미도시)이 적층된 카트리지 조립체에는 커넥터 요소 또는 단자 요소가 구비될 수 있다.
커넥터 요소는, 예를 들어, 배터리 셀의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다.
그리고, 단자 요소는 배터리 셀에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함한다. 단자 요소는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 셀은 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 모듈 케이스(120)에는 배터리 셀 적층체(110)가 수납된다. 모듈 케이스(120)는 배터리 셀들을 둘러싸며 이에 의해 외부의 진동이나 충격으로부터 배터리 셀들을 보호한다.
모듈 케이스(120)는 배터리 셀 적층체(110)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀과 배터리 셀 적층체(110)가 그 단면이 사각형인 육면체 형상으로 마련되는 경우 모듈 케이스(120)도 이에 대응되도록 육면체 형상으로 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 모듈 케이스(120)는 상부 모듈 케이스(121)와, 하부 모듈 케이스(122)와, 측면 모듈 케이스(123)를 포함할 수 있다. 그리고, 예를 들어, 모듈 케이스(120)의 상부 모듈 케이스(121)는 사각형 형상으로 형성될 수 있다.
상부 모듈 케이스(121) 외부의 복수의 모서리 중 일부에는 후술하는 화염가스전파방지부재(300)가 배치될 수 있다.
그리고, 모듈 케이스(120)에는 화염 및 가스가 이동하는 적어도 하나의 이동구(126)가 형성된다. 도 2를 참조하면, 복수의 이동구(126)는 상부 모듈 케이스(121)에 형성될 수 있다. 즉, 배터리 셀로부터 발생된 화염 또는 가스가 상부 모듈 케이스(121)에 형성된 복수의 이동구(126)를 통해 모듈 케이스(120) 외부로 이동한다.
또한, 모듈 케이스(120)는 예를 들어, 금속 재질의 플레이트를 절곡하여 제조될 수 있으며, 이에 의해, 모듈 케이스(120)는 일체형으로 제조될 수 있다. 모듈 케이스(120)가 일체형으로 제조되는 경우 결합 공정이 간단해지고 단순화되는 효과가 있다. 또는 모듈 케이스(120)가 분리형으로 마련되어 용접 등에 의해 결합될 수도 있다. 다만, 모듈 케이스(120)의 재질이 금속 재질에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 팩 케이스(200)에는 복수의 배터리 모듈(100)이 수납된다. 팩 케이스(200)는 예를 들어, 상부 팩 케이스(210)와, 하부 팩 케이스(220)와, 측면 팩 케이스(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 배터리 모듈(100), 예를 들어 배터리 모듈(100)의 상부 모듈 케이스(121)와, 팩 케이스(200), 예를 들어, 팩 케이스(200)의 상부 팩 케이스(210) 사이에 배기구(211)가 형성되도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 모듈 케이스(120)에 형성된 이동구(126)를 통해 모듈 케이스(120) 외부로 이동한 화염 또는 가스는 배기구(211)를 통해 팩 케이스(200) 외부로 완전히 배출(도 3의 화살표 X 참조)될 수 있다.
즉, 도 3에서 모듈 케이스(120)에 형성된 이동구(126)를 통해 모듈 케이스(120) 외부(도 3에서는 상측)로 이동한 화염 또는 가스는 화염가스전파방지부재(300)에 막혀 화염가스전파방지부재(300)가 배치된 방향으로 이동하지 못하고, 화염가스전파방지부재(300)가 배치되지 않은 배기구(211)를 통해 화살표 X 방향으로 배출된다.
화염가스전파방지부재(300)는 배터리 모듈(100)과 팩 케이스(200) 사이에 배치되며, 배터리 셀로부터 발생한 화염 또는 가스의 전파를 방지한다. 예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 화염가스전파방지부재(300)는 상부 모듈 케이스(121)와 상부 팩 케이스(210) 사이에 개재될 수 있다.
그리고, 화염가스전파방지부재(300)는 상부 모듈 케이스(121)와 상부 팩 케이스(210) 각각에 밀착될 수 있다.
여기서, 화염가스전파방지부재(300)는 철, 스테인리스스틸(SUS, Steel Use Stainless), 운모(mica) 또는 글래스 파이버(glass fiber)로 제작될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 의해, 화염가스전파방지부재(300)는 화염 또는 가스가 이웃하는 다른 배터리 모듈(100)로 전파되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 화염가스전파방지부재(300)는 상부 모듈 케이스(121) 외부의 복수의 모서리 중 일부에만 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 예를 들어 설명하면, 모듈 케이스(120)의 상부 모듈 케이스(121)가 사각형 형상으로 형성되는 경우, 화염가스전파방지부재(300)는 상부 모듈 케이스(121) 외부의 모서리 중 이웃하는 배터리 모듈(100)이 배치된 모서리 부분에는 배치되고, 이웃하는 배터리 모듈(100)이 배치되지 않은 모서리 부분에는 배치되지 않도록 구성될 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 화염가스전파방지부재(300)는 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 필요에 따라 이웃하는 배터리 모듈(100)이 배치되지 않은 모서리 부분에 화염가스전파방지부재(300)가 배치될 수도 있다.
그리고, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상부 모듈 케이스(121) 외부의 모서리 중 화염가스전파방지부재(300)가 배치되지 않은 부분에 배기구(211)가 형성될 수 있다. 즉, 배기구(211)는 상부 모듈 케이스(121)와 상부 팩 케이스(210) 사이에 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 구성 및 작용효과에 대해 설명한다.
배터리 팩(10)의 팩 케이스(200) 내부에는 도 2 및 도 3에서와 같이 복수의 배터리 모듈(100)이 배치된다. 배터리 모듈(100)의 상부 모듈 케이스(121)에는 화염 또는 가스가 이동할 수 있는 이동구(126)가 형성된다.
여기서, 상부 모듈 케이스(121) 외부의 복수의 모서리 중 일부에는 화염가스전파방지부재(300)가 밀착된다. 즉, 화염가스전파방지부재(300)는 상부 모듈 케이스(121)와 상부 팩 케이스(210) 사이에 개재되어 밀착된다.
이와 같은 구조에 의해 화염가스전파방지부재(300)는 도 3에서와 같이, 상부 모듈 케이스(121) 외부의 복수의 모서리 중 일부를 제외하고 나머지 다른 복수의 모서리에 밀착될 수 있다.
그리고, 상부 모듈 케이스(121)와 상부 팩 케이스(210) 사이에서 화염가스전파방지부재(300)가 배치되지 않은 부분에는 배기구(211)가 형성된다. 여기서, 배기구(211)가 향하는 방향에는 배터리 모듈(100)이 배치되지 않는다.
즉, 배터리 모듈(100) 내의 배터리 셀로부터 화염 또는 가스가 발생하고, 배터리 모듈(100)의 이동구(126)를 통해 화염 또는 가스가 배터리 모듈(100) 외부로 이동 후 배기구(211)를 통해 배출되더라도, 화염 또는 가스는 다른 배터리 모듈(100)로 전파되지 않는다.
이에 의해 배터리 모듈(100)과 배터리 팩(10)의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 팩(10)을 포함할 수 있으며, 배터리 팩(10)에는 배터리 모듈(100)이 포함된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 수 있다.
이상에서 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.
본 발명은 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 특히, 이차 전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체와, 상기 배터리 셀 적층체가 수납되고, 화염 및 가스가 이동하는 적어도 하나의 이동구가 형성된 모듈 케이스가 각각 구비되는 복수의 배터리 모듈;
    상기 복수의 배터리 모듈이 수납되고, 상기 배터리 모듈과의 사이에 배기구가 형성되는 팩 케이스; 및
    상기 배터리 모듈과 상기 팩 케이스 사이에 배치되며, 상기 배터리 셀로부터 발생한 화염 또는 가스의 전파를 방지하는 화염가스전파방지부재를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는 상부 모듈 케이스와, 하부 모듈 케이스 및 측면 모듈 케이스를 포함하고,
    상기 팩 케이스는 상부 팩 케이스와, 하부 팩 케이스 및 측면 팩 케이스를 포함하며,
    상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스와 상기 상부 팩 케이스 사이에 개재되어 상기 화염 또는 상기 가스가 이웃하는 다른 배터리 모듈로 전파되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스 외부의 복수의 모서리 중 일부에만 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 상기 상부 모듈 케이스는 사각형 형상으로 형성되고, 상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스 외부의 모서리 중 이웃하는 배터리 모듈이 배치된 모서리 부분에는 배치되고, 이웃하는 배터리 모듈이 배치되지 않은 모서리 부분에는 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동구는 상기 상부 모듈 케이스에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화염가스전파방지부재는 "ㄷ"자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 화염가스전파방지부재가 배치되지 않은 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 화염가스전파방지부재는 상기 상부 모듈 케이스와 상기 상부 팩 케이스 각각에 밀착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화염가스전파방지부재는 철, 스테인리스스틸(SUS, Steel Use Stainless), 운모(mica) 또는 글래스 파이버(glass fiber)로 제작되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013246920A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Tigers Polymer Corp 電池冷却構造
KR20160132143A (ko) * 2011-10-10 2016-11-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
CN112531246A (zh) * 2019-08-31 2021-03-19 比亚迪股份有限公司 电池托盘、动力电池包及车辆
KR20220118063A (ko) * 2021-02-18 2022-08-25 에스케이온 주식회사 배터리 팩
EP4123807A1 (en) * 2021-07-23 2023-01-25 SK On Co., Ltd. Battery pack case and battery pack including the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160132143A (ko) * 2011-10-10 2016-11-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
JP2013246920A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Tigers Polymer Corp 電池冷却構造
CN112531246A (zh) * 2019-08-31 2021-03-19 比亚迪股份有限公司 电池托盘、动力电池包及车辆
KR20220118063A (ko) * 2021-02-18 2022-08-25 에스케이온 주식회사 배터리 팩
EP4123807A1 (en) * 2021-07-23 2023-01-25 SK On Co., Ltd. Battery pack case and battery pack including the same

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