KR20140057717A - 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩 - Google Patents

효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20140057717A
KR20140057717A KR1020120123177A KR20120123177A KR20140057717A KR 20140057717 A KR20140057717 A KR 20140057717A KR 1020120123177 A KR1020120123177 A KR 1020120123177A KR 20120123177 A KR20120123177 A KR 20120123177A KR 20140057717 A KR20140057717 A KR 20140057717A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery module
cell
unit
module according
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
KR1020120123177A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101561121B1 (ko
Inventor
성준엽
윤종문
강달모
박정민
공병오
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020120123177A priority Critical patent/KR101561121B1/ko
Publication of KR20140057717A publication Critical patent/KR20140057717A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101561121B1 publication Critical patent/KR101561121B1/ko
Assigned to 주식회사 엘지에너지솔루션 reassignment 주식회사 엘지에너지솔루션 권리의 전부이전등록 Assignors: 주식회사 엘지화학
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 단위셀로서 다수의 전지셀 또는 단위모듈들이 내장되어 있는 구조의 전지모듈로서, 단위셀들이 장착되는 카트리지들을 포함하고; 상기 카트리지들은 냉매가 단위셀들 사이의 이격 공간인 냉매 유로를 유동하면서 단위셀의 외면 중 적어도 일부 부위에 접촉하여 냉각을 이루는 접촉식 냉각 구조로 이루어져 있으며; 상기 냉매가 접촉하는 단위셀의 부위에 대해 단위셀의 나머지 부위를 격리시키도록 단위셀과 카트리지 사이에 제 1 실링부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩 {Middle or Large-sized Battery Pack Having Efficient Cooling Structure}
본 발명은 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단위셀로서 다수의 전지셀 또는 단위모듈들이 내장되어 있는 구조의 전지모듈로서, 단위셀들이 장착되는 카트리지들을 포함하고; 상기 카트리지들은 냉매가 단위셀들 사이의 이격 공간인 냉매 유로를 유동하면서 단위셀의 외면 중 적어도 일부 부위에 접촉하여 냉각을 이루는 접촉식 냉각 구조로 이루어져 있으며; 상기 냉매가 접촉하는 단위셀의 부위에 대해 단위셀의 나머지 부위를 격리시키도록 단위셀과 카트리지 사이에 제 1 실링부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈에 관한 것이다.
이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로도 주목받고 있다. 이러한 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
그러나, 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열이 발생하며, 충방전 과정에서 발생한 전지셀의 열이 효율적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지셀의 열화를 초래한다. 더욱이, 전지셀의 과열은 안전성 측면에서도 매우 심각할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 전지팩에는 전지팩의 최적 작동 조건을 달성하고 안전성을 향상시키는 냉각 시스템이 필수적으로 필요하게 된다.
이러한 냉각 시스템은 주로 냉매를 전지팩의 내부로 강제 순환시켜 전지셀로부터 열을 제거하는 방식, 즉, 전지팩을 구성하는 전지셀 또는 단위모듈의 표면에 대한 냉매의 접촉식 냉각 방식을 취하고 있다. 냉매로는 주로 공기와 같은 기체가 사용되므로, 전체적으로 접촉식 공냉 방식으로 이루어져 있다.
그러나, 종래의 냉각 시스템 구조는 외부의 고온의 환경에 노출되거나 또는 오작동 등에 의하여 전지셀 내부에 단락이 발생하면, 양극 계면에서 전해액의 분해 반응이 일어나게 되고 그로 인해 가스가 다량 발생하여 결국 내압의 증가로 전지케이스가 파열되어 전지셀 외부로 배출된다. 일반적으로 이러한 내부 가스는 일산화탄소 등과 같은 인체에 해로운 유독 성분을 포함하고 있으며, 전지셀로부터 배출된 가스와 전지팩 내부에 흐르는 냉매가 혼합되면 냉각 효율이 떨어짐과 동시에, 안전성에 관한 문제가 유발된다. 예를 들어, 차량의 경우, 전지셀에서 발생한 내부 가스가 냉매의 순환 과정에서 탑승 공간으로 유입되어 인체에 해를 초래할 수도 있다.
따라서, 단위전지에서 발생하는 가스가 냉매의 순환 과정에서 탑승 공간으로 유입되거나, 냉매 유로를 따라 흐르는 냉매가 가스와 서로 혼합되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 전지팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 단위셀들 사이에 냉매 유로가 형성되도록 이격된 상태로 카트리지에 장착시키고 카트리지와 단위셀들 사이의 냉매 유로의 경계면을 실링(sealing)하여 냉매 유로와 가스 배출 구조를 완전히 분리시킴으로써, 전지셀 내에서 발생되는 가스가 차량 등의 실내로 역류되는 것을 방지할 수 있는 구조의 전지모듈을 개발하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단위셀들이 장착된 카트리지 사이의 이격 공간에 냉매가 유동하도록 하는 접촉식 냉각 구조로 구성함으로써, 전지셀 내에서 발생하는 가스가 차량 등의 실내로 역류되는 것을 방지할 수 있는 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전지모듈에서 발생하는 가스와 냉매 유로를 따라 흐르는 냉매가 서로 혼합되는 것을 근본적으로 차단함으로써, 수명과 안전성이 향상된 중대형 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
단위셀로서 다수의 전지셀 또는 단위모듈들이 내장되어 있는 구조의 전지모듈로서,
단위셀들이 장착되는 카트리지들을 포함하고;
상기 카트리지들은 냉매가 단위셀들 사이의 이격 공간인 냉매 유로를 유동하면서 단위셀의 외면 중 적어도 일부 부위에 접촉하여 냉각을 이루는 접촉식 냉각 구조로 이루어져 있으며;
상기 냉매가 접촉하는 단위셀의 부위에 대해 단위셀의 나머지 부위를 격리시키도록 단위셀과 카트리지 사이에 제 1 실링부재가 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은 단위셀들이 장착된 카트리지의 사이에 냉매 유로 구조를 적용하여 차량 탑재시, 냉매의 접촉식 냉각 방식에 의한 냉매 유로와 전지셀에서 발생되는 가스가 서로 분리되도록 구성함으로써, 냉각 효율의 향상 뿐만 아니라, 전지셀 내부에서 발생된 가스가 차량 등의 실내로 역류되는 것을 방지하여 운전자의 안전을 확보할 수 있다.
상기 전지셀은 충방전이 가능한 이차전지이면 특별히 제한되지는 않으며, 바람직하게는 니켈-수소 이차전지 또는 리튬 이온을 매개로 하는 리튬 이차전지일 수 있으며, 하나의 예로서, 전지셀은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 판상형 전지셀일 수 있으며, 상기 판상형 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 전지셀이다.
상기 '니켈-수소 이차전지'는 양극에 니켈, 음극에 수소흡장합금, 전해질로 알카리 수용액을 사용한 이차전지로서 단위부피당 에너지 밀도가 니켈-카드뮴전지에 비해 2배에 가까우며, 니켈-카드뮴전지보다 고용량화가 가능하고 과방전 및 과충전에 잘 견딜 수 있으며, 단위부피당 용량이 크므로, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 에너지원으로 바람직할 수 있다.
또한, 상기 '리튬 이차전지'는, 예를 들어, 양극 활물질로 LiCoO2 등의 금속 산화물과 음극 활물질로 탄소 재료 등을 사용하며, 음극과 양극 사이에 다공성 고분자 분리막을 위치시키고, LiPF6 등의 리튬염을 함유한 비수성 전해액을 넣어서 제조하게 된다. 충전시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소 층으로 삽입이 되고, 방전시에는 반대로 탄소 층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온이 이동하는 매질의 역할을 하며, 에너지 밀도와 작동 전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하기 때문에, 다양한 전자제품, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 에너지원으로 바람직할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 내장한 후 외주면을 열융착 실링한 구조일 수 있다. 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 전지셀을 '파우치형 전지셀'로 칭하기도 한다.
이러한 전지셀들은 둘 또는 그 이상의 단위로 합성수지 또는 금속 소재의 고강도 커버부재에 감싸인 구조로 하나의 단위모듈을 구성할 수 있는 바, 상기 고강도 커버부재는 기계적 강성이 낮은 전지셀을 보호하면서 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화를 억제하여 전지셀의 실링부위가 분리되는 것을 방지하여 준다. 따라서, 궁극적으로 더욱 안전성이 우수한 중대형 전지모듈의 제조가 가능해진다.
따라서, 상기 단위모듈은 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고 적층 구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 전지셀들의 전극단자 부위를 제외한 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성되는 구조일 수 있다. 이러한 전지모듈의 구체적인 예로는, 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-0045444호를 들 수 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위모듈은, 둘 또는 그 이상의 전지셀들 및 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 셀 커버를 포함하는 구조일 수 있다.
한편, 상기 냉매는, 예를 들어, 공기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 단위셀은 판상형 구조로 이루어져 있고, 상기 카트리지는 단위셀들의 외주면 형상에 대응하는 장방형의 프레임 구조로 이루어진 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 단위셀들은 이들 사이에 냉매 유로가 형성되도록 이격된 상태로 카트리지의 양측에 장착되어 있으며, 상기 카트리지에는 냉매 유로에 대응하는 위치에 냉매 유통구들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.
경우에 따라서, 상기 단위셀들과 상기 카트리지는 일체로 형성될 수도 있다.
하나의 바람직한 예로서, 상기 카트리지와 단위셀들 사이에는 냉매 유로의 경계면에 제 1 실링부재가 장착되어 있는 구조일 수 있으며, 상기 제 1 실링부재는 냉매 유로의 경계면을 따라 장착되는 폐쇄형의 선형부재가 바람직하다.
따라서, 제 1 실링부재에 의해 냉매의 유동 공간이 확보되고, 상기 카트리지에 의해 단위셀들 상호간의 격리 상태가 유지될 수 있다.
또한, 상기 전지모듈의 양측에는 최외측 단위셀들을 고정하기 위한 한 쌍의 앤드 카트리지들을 추가로 포함하는 구조일 수 있다.
상기 카트리지들에는 하나 이상의 체결공이 천공되어 있고, 상기 체결공에 삽입된 체결부재에 의해 카트리지들이 상호 결합되어 있는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예로서, 상기 카트리지들 사이에는 제 2 실링부재가 장착되어 있는 구조일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 제 2 실링부재는 하나 이상의 개구를 포함하고 있으며, 상기 개구는 단위셀의 전극단자에 대응하는 위치에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈 둘 이상이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩과, 상기 전지모듈 또는 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩 또는 디바이스는 소망하는 출력 및 용량에 따라 전지모듈들을 조합하여 제조될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이러한 디바이스의 구조 및 제조 방법 역시 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 단위셀과 단위셀이 장착되는 카트리지와의 사이에 실링부재를 장착하여 냉매 유로를 형성시킴으로써, 전지모듈 내에서 발생하는 가스와 냉매 유로를 따라 흐르는 냉매가 서로 혼합되는 것을 차단하여 전지모듈 내에서 발생하는 가스가 차량 등의 실내로 역류되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 추가적인 부재나 비용 없이 독립적으로 냉매 유로를 분리하는 구성에 의해, 간접적으로 방향성을 갖는 냉매 배출 구조를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치형 전지셀의 사시도이다;
도 2는 도 1의 전지셀 2개가 장착될 셀 커버의 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈이 체결되는 모습의 사시도이다;
도 4는 도 3의 전지모듈이 결합된 모습의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위모듈의 정면도이다;
도 6은 도 4의 'A-A'의 단면도이다;
도 7은 도 6의 B 부분의 부분 확대도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 파우치형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 단위모듈의 구성을 위해 도 1의 전지셀 2개가 장착될 셀 커버가 사시도로서 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지셀(50)은 두 개의 전극리드(51, 52)가 서로 대향하여 전지 본체(53)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(54)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(55)과 상단부 및 하단부(56, 57)를 부착시킴으로써 전지셀(50)이 만들어진다.
외장부재(54)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양 측면(55)과 상단부 및 하단부(56, 57)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양 측면(55)은 상하 외장부재(54)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(56)와 하단부(57)에는 전극리드(51, 52)가 돌출되어 있으므로 전극리드(51, 52)의 두께 및 외장부재(54) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(51, 52)와의 사이에 필름상의 실링부재(58)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
셀 커버(100)는 도 1에서와 같은 파우치형 전지셀(도시하지 않음) 2개를 내장하며 그것의 기계적 강성을 보완할 뿐만 아니라 모듈 케이스(도시하지 않음)에 대한 장착을 용이하게 하는 역할을 한다. 상기 전지셀들은 그것의 일측 전극단자들이 직렬로 연결된 후 절곡되어 상호 밀착된 구조로 셀 커버(100)의 내부에 장착된다.
셀 커버(100)는 상호 결합 방식의 한 쌍의 부재들(110, 120)로 구성되어 있으며, 고강도 금속 판재로 이루어져 있다. 셀 커버(100)의 좌우 양단에 인접한 외면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 단차(130)가 형성되어 있으며, 상단과 하단에도 역시 동일한 역할을 하는 단차(140)가 형성되어 있다. 또한, 셀 커버(100)의 상단과 하단에는 폭방향으로 고정부(150)가 형성되어 있어서, 모듈 케이스(도시하지 않음)에 대한 장착을 용이하게 한다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈이 체결되는 모습의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전지모듈이 결합된 모습의 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위모듈의 정면도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 전지모듈(200)은 다수개의 전지셀(50)의 외면을 감싸는 한 쌍의 셀 커버(100)로 이루어지는 단위셀(300), 단위셀(300)이 양측에 장착되는 카트리지(210) 및 최외측의 단위셀(300)에 장착되는 앤드 카트리지(220)들을 포함하여 구성되어 있다.
전지모듈(200)은 2개의 전지셀(50)들이 내장되어 있는 다수개의 단위셀(300)들을 포함하여 구성되어 있다.
카트리지(210)는 단위셀(300)의 셀 커버(100) 일측면이 외측에서 관찰 가능하도록 개방되어 있고, 단위셀(300)이 3개의 카트리지(210)의 양측에 수직으로 각각 장착된 상태에서 최외측에는 한 쌍의 앤드 카트리지(220)가 추가적으로 장착되어 있다.
카트리지(210)의 양측에 장착된 단위셀(300)들은 상호 이격된 상태로 장착되어 냉매가 유동할 수 있는 냉매 유로가 형성되어 있고, 카트리지(210)의 상측면과 하측면의 냉매 유로에 대응하는 부위에는 냉매의 방향을 안내하는 다수개의 냉매 유통구(230)가 형성되어 있다.
카트리지(210)와 단위셀(300)들의 상기 냉매 유로의 경계면에는 냉매유로를 외부와 격리시키도록 제 1 실링부재(250)가 장착되어 있고, 카트리지(210) 상호간의 접촉면에는 제 2 실링부재(260)가 각각 장착되어 있다.
카트리지(210)의 모서리 부분에는 카트리지(210) 상호간의 체결을 위한 체결공(211)이 형성되어 있고, 제 2 실링부재(260)에는 단위셀(300)의 전극단자에 대응하는 부위에 개구(261)가 형성되어 있으므로, 전극단자 부위의 간섭없이 별도의 체결부재(도시하지 않음)가 체결공(211)에 삽입됨으로써, 카트리지(210) 상호간에 조립이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6에는 도 4의 A-A'의 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 B 부분의 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1 내지 도 5와 함께 참조하면, 2 개의 전지셀들(50)의 외면을 감싸는 한 쌍의 셀 커버(100)로 이루어지는 단위셀(300) 및 단위셀(300)이 양측에 장착되는 다수개의 카트리지(210)를 포함하여 구성되어 있다.
이하에서는 카트리지(210)의 사이로 냉매가 유동하는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
카트리지(210)의 상부면에는 냉매 유통구(230)가 형성되어 있고, 냉매 유통구(230)가 형성된 부위에 대응하는 위치인 이격 공간으로 냉매('공기')가 유동한다. 이러한 구조에서, 카트리지(210)의 양측면에 장착된 단위셀(100)의 일측면은 외부로 노출되어 있으므로, 냉매가 단위셀(100)의 노출된 일측면에 직접 접촉하며 하측 방향('화살표 방향')으로 유동하면서 냉각이 이루어진다.
여기서, 단위셀(100)과 카트리지(210) 사이에는 냉매가 접촉하는 단위셀(100)의 부위에 대해 단위셀(100)의 나머지 부위를 격리시키는 제 1 실링부재(250)가 장착되어 있으므로, 냉매가 유동하는 과정에서 카트리지(210)와 단위셀(100)들 사이의 냉매 유로 경계면 부위로 냉매가 유입되는 것이 근본적으로 차단된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 단위셀로서 다수의 전지셀 또는 단위모듈들이 내장되어 있는 구조의 전지모듈로서,
    단위셀들이 장착되는 카트리지들을 포함하고;
    상기 카트리지들은 냉매가 단위셀들 사이의 이격 공간인 냉매 유로를 유동하면서 단위셀의 외면 중 적어도 일부 부위에 접촉하여 냉각을 이루는 접촉식 냉각 구조로 이루어져 있으며;
    상기 냉매가 접촉하는 단위셀의 부위에 대해 단위셀의 나머지 부위를 격리시키도록 단위셀과 카트리지 사이에 제 1 실링부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 니켈-수소 이차전지 또는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단위모듈은,
    둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및
    전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 셀 커버;
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 공기인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 판상형 구조로 이루어져 있고, 상기 카트리지는 단위셀들의 외주면 형상에 대응하는 장방형의 프레임 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 단위셀들은 이들 사이에 냉매 유로가 형성되도록 이격된 상태로 카트리지의 양측에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 카트리지에는 냉매 유로에 대응하는 위치에 냉매 유통구들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 카트리지와 단위셀들 사이에는 냉매 유로의 경계면에 제 1 실링부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 실링부재는 냉매 유로의 경계면을 따라 장착되는 폐쇄형의 선형부재인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈의 양측에는 최외측 단위셀들을 고정하기 위한 한 쌍의 앤드 카트리지들을 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지들에는 하나 이상의 체결공이 천공되어 있고, 상기 체결공에 삽입된 체결부재에 의해 카트리지들이 상호 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지들 사이에는 제 2 실링부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 실링부재는 하나 이상의 개구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 개구는 단위셀의 전극단자에 대응하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 하나 또는 둘 이상 포함하는 것으로 구성되어 있는 전지팩.
  17. 제 16 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020120123177A 2012-11-01 2012-11-01 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩 Active KR101561121B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120123177A KR101561121B1 (ko) 2012-11-01 2012-11-01 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120123177A KR101561121B1 (ko) 2012-11-01 2012-11-01 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140057717A true KR20140057717A (ko) 2014-05-14
KR101561121B1 KR101561121B1 (ko) 2015-10-19

Family

ID=50888267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120123177A Active KR101561121B1 (ko) 2012-11-01 2012-11-01 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101561121B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016171345A1 (ko) * 2015-04-22 2016-10-27 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20160148323A (ko) * 2015-06-16 2016-12-26 주식회사 엘지화학 전지 팩
US10170806B2 (en) 2016-07-13 2019-01-01 Hyundai Motor Company Battery cooling system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273195B1 (ko) * 2017-12-27 2021-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 개선된 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016171345A1 (ko) * 2015-04-22 2016-10-27 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈
US10381694B2 (en) 2015-04-22 2019-08-13 Lg Chem, Ltd. Cooling device for battery cell and battery module comprising the same
KR20160148323A (ko) * 2015-06-16 2016-12-26 주식회사 엘지화학 전지 팩
US10461286B2 (en) 2015-06-16 2019-10-29 Lg Chem, Ltd. Battery pack
US10170806B2 (en) 2016-07-13 2019-01-01 Hyundai Motor Company Battery cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
KR101561121B1 (ko) 2015-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101803958B1 (ko) 효율적인 냉각 구조의 전지팩 케이스
KR101615928B1 (ko) 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩
KR100876458B1 (ko) 신규한 구조의 전지 카트리지와 그것을 포함하고 있는개방형 전지 모듈
KR101307992B1 (ko) 높은 효율성의 냉각 구조를 포함하는 전지모듈
EP3136497B1 (en) Battery module including water cooling structure
KR101615941B1 (ko) 냉매 및 배기 가스의 혼합을 방지하는 구조를 포함하는 전지모듈
KR102002350B1 (ko) 전지모듈 어셈블리
KR101106111B1 (ko) 효율적인 냉각 및 배기 구조의 중대형 전지팩
KR101588251B1 (ko) 냉매 및 배기 가스의 혼합을 방지하는 구조를 포함하는 전지모듈
US20170309870A1 (en) Multicavity Battery Module
KR101543477B1 (ko) 전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩
KR20140024579A (ko) 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법
CN109301378B (zh) 用于软包电池的接片冷却
KR101481198B1 (ko) 전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩
KR20210125850A (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR102117076B1 (ko) 전지모듈의 어셈블리
KR101561121B1 (ko) 효율적인 냉각 구조의 중대형 전지팩
KR101731957B1 (ko) 냉각 효율이 향상된 전지모듈
KR20220049870A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR101898292B1 (ko) 전지팩 어셈블리
KR101527352B1 (ko) 펄스 형태의 핀을 포함하는 전지모듈
KR20260037819A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20250028660A (ko) 더미 전지셀
CN122003770A (zh) 电池组和包括该电池组的车辆
KR20140053657A (ko) 이차전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R17-oth-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R14-asn-PN2301

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 9

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 10

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 11

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-U10-U11-OTH-PR1001 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 11