WO2025014329A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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LG Energy Solution Ltd
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    • 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.
  • lithium secondary batteries are receiving attention due to their advantages such as the fact that they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, are free to charge and discharge, have a very low self-discharge rate, and have 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 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 into a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the outer packaging material.
  • secondary batteries are widely used for driving or energy storage in not only small devices such as portable electronic devices but also medium and large devices such as electric vehicles and energy storage systems (ESS).
  • ESS electric vehicles and energy storage systems
  • These secondary batteries can be stored together in a module case while being electrically connected in multiple units to form a single battery module.
  • these battery modules can be connected in multiple units to form a single battery pack.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery module capable of immediately deploying a fire extinguishing agent when a thermal event occurs.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery module capable of minimizing the amount of extinguishing material remaining in a extinguishing tank when a thermal event occurs.
  • a battery module may include: a case providing an internal space; a plurality of battery cells positioned inside the case and stacked in a left-right direction; a digestion tank positioned between the plurality of battery cells and the case and providing an internal space; a digestion tube communicating with the digestion tank and extending in a left-right direction; a spray nozzle communicating with the digestion tube and protruding toward the plurality of battery cells; and a sealing member sealing the spray nozzle.
  • the digestive tube and the injection nozzle may be configured to be electrically insulating.
  • the sealing member may be configured to melt when a thermal event occurs.
  • the device may further include a pressurizing member positioned between the digestion tank and the case and configured to pressurize the digestion tank.
  • the above battery module may further include an elastic member positioned between the pressurizing member and the case.
  • the digestion tank may be configured to be foldable.
  • the digestion tank may include a rigid portion connected to the digestion tube; and a flexible portion combined with the rigid portion and made of a flexible material.
  • the pressurizing member may be configured to have a plate shape and be in surface contact with the digestion tank.
  • the digestive tube may include a first digestive tube positioned at the front side of the plurality of battery cells
  • the injection nozzle may include a first injection nozzle protruding toward the terrace portion of the plurality of battery cells.
  • the digestive tube may include a second digestive tube positioned above the plurality of battery cells, and the injection nozzle may include a second injection nozzle protruding toward the center of the plurality of battery cells.
  • the digestion tank may include: a first digestion tank positioned on the right side of the plurality of battery cells; and a second digestion tank positioned on the left side of the plurality of battery cells.
  • the spray nozzle includes a metal mesh provided at one end, and the sealing member can seal the metal mesh.
  • the injection nozzle is composed of a plurality of nozzles, and the sealing member can seal the plurality of nozzles.
  • a battery pack according to one aspect of the present invention comprises a battery module of the present invention.
  • a vehicle according to one aspect of the present invention comprises a battery module of the present invention.
  • thermal safety when a thermal event occurs in a battery module, thermal safety can be improved by immediately introducing a fire extinguishing agent.
  • the extinguishing agent can be introduced into the extinguishing tank so that the remaining extinguishing agent is minimized.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a drawing showing a part of the battery module of Fig. 1 in isolation.
  • Figure 3 is an enlarged view showing a portion of the configuration of Figure 2.
  • Fig. 4 is a drawing schematically showing a part of a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of Fig. 1.
  • FIG. 5 is a schematic drawing showing a part of a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of FIG. 1 when a thermal event occurs.
  • Fig. 6 is a drawing showing an example of a modified cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of Fig. 1.
  • FIG. 7 is a drawing showing an example of a deformation embodiment of a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of FIG. 1 when a thermal event occurs.
  • Fig. 8 is a drawing showing a modified example of some configurations of Fig. 2.
  • Fig. 9 is a drawing schematically showing an example of a modified cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of Fig. 1.
  • FIG. 10 is a drawing showing an injection nozzle of a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a drawing showing another embodiment of an injection nozzle of a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a drawing showing another embodiment of an injection nozzle of a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a drawing showing another embodiment of an injection nozzle of a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a drawing showing another embodiment of an injection nozzle of a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a partial configuration of the battery module of FIG. 1 in isolation.
  • a battery module according to an embodiment of the present invention may include a case (100), a battery cell (200), a digestion tank (300), a digestion tube (400), a spray nozzle (500), and a sealing member (700).
  • the case (100) can provide a space inside.
  • the case (100) can have a rectangular parallelepiped shape.
  • the case (100) can include a frame (120), a front cover (110), and a rear cover (130).
  • the frame (120) can have a rectangular parallelepiped shape with the front and the rear open.
  • the frame (120) can be composed of four side plates.
  • the frame (120), the front cover (110), and the rear cover (130) can be composed of a plurality of parts. The plurality of parts can be formed by fastening, joining, welding, attaching, or fixing to form the case (100).
  • the battery cell (200) may be located inside the case (100).
  • the battery cell (200) may be provided in multiple numbers, and the multiple battery cells (200) may be accommodated in the case (100). At this time, the battery cell (200) may mean a secondary battery.
  • the battery cell (200) may be a pouch-type battery cell (200).
  • the battery cell (200) may have a rectangular parallelepiped or pouch shape.
  • the multiple battery cells (200) may be stacked.
  • the multiple battery cells (200) may be stacked along the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the digestion tank (300) may be located inside the case (100).
  • the digestion tank (300) may provide an internal space.
  • the digestion tank (300) may be located between the plurality of battery cells (200) and the case (100).
  • the digestion tank (300) may be located between the outermost battery cell (200) among the plurality of battery cells (200) and the side plate of the case (100).
  • the digestion member (600) may be accommodated or filled inside the digestion tank (300).
  • the digestion member (600) may be composed of a liquid.
  • the digestion member (600) may be composed of Novec 1230.
  • the digestive tube (400) may be communicated with the digestive tank (300).
  • the digestive tube (400) may be extended in the left-right direction, the Y-axis direction, or the stacking direction of a plurality of battery cells (200).
  • the spray nozzle (500) may be in communication with the digestive tract (400). Alternatively, the spray nozzle (500) may extend or protrude from the digestive tract (400). The spray nozzle (500) may protrude toward the plurality of battery cells (200). The spray nozzle (500) may be provided in plurality. Each spray nozzle (500) may protrude toward the plurality of battery cells (200). For example, the spray nozzle (500) may be provided to correspond one-to-one with the battery cells (200).
  • the sealing member (700) can seal the spray nozzle (500).
  • the sealing member (700) can seal or cover the spray port or end of the spray nozzle (500).
  • the sealing member (700) can be composed of a material such as paraffin.
  • the extinguishing member (600) when a thermal event occurs, the extinguishing member (600) can be injected into the battery cell (200).
  • the sealing member (700) can melt due to ignition particles such as venting gas or sparks.
  • the extinguishing member (600) filled in the extinguishing tank (300) can be injected through the injection nozzle (500) where the sealing member (700) is melted. Therefore, the extinguishing member (600) can be injected quickly without electrical or mechanical control, and heat propagation can be suppressed. As a result, the thermal safety of the battery module can be improved.
  • the digestive tube (400) and the injection nozzle (500) of the battery module may be configured to be electrically insulating.
  • the electrical stability of the battery module can be improved.
  • a sealing member (700) of a battery module may be configured to melt when a thermal event occurs. As the sealing member (700) melts, the nozzle or end of the spray nozzle (500) may be opened.
  • the sealing member (700) melts, thereby allowing the extinguishing member (600) to be introduced into the battery cell (200). Accordingly, the extinguishing member (600) can be quickly introduced without electrical or mechanical control, and heat propagation can be suppressed. As a result, the thermal safety of the battery module can be improved.
  • FIG. 3 is a drawing showing a part of the configuration of FIG. 2 in an enlarged manner.
  • FIG. 4 is a drawing showing a part of a cross-sectional configuration taken along the cutting line A-A' of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a drawing showing a part of a cross-sectional configuration taken along the cutting line A-A' of FIG. 1 when a thermal event occurs.
  • a battery module according to an embodiment of the present invention may further include a pressurizing member (800) positioned between the digestion tank (300) and the case (100) and configured to pressurize the digestion tank (300).
  • the pressurizing member (800) may pressurize the digestion tank (300) regardless of whether the sealing member (700) has melted.
  • the sealing member (700) seals the spray nozzle (500), even if the pressurizing member (800) pressurizes the digestion tank (300), the digestion member (600) may not be injected into the battery cell (200). On the other hand, if the sealing member (700) melts and the injection nozzle (500) opens due to a thermal event, the extinguishing member (600) can be injected into the battery cell (200) as the pressurizing member (800) pressurizes the extinguishing tank (300).
  • the extinguishing member (600) when a thermal event occurs, the extinguishing member (600) can be quickly introduced into the battery cell (200). Therefore, the extinguishing member (600) can be quickly introduced without electrical or mechanical control, and heat propagation can be suppressed. As a result, the thermal safety of the battery module can be improved.
  • a battery module according to an embodiment of the present invention may further include an elastic member (900) positioned between a pressure member (800) and a case (100).
  • the elastic member (900) may be positioned between the pressure member (800) and a side plate of the case (100).
  • the elastic member (900) may be a spring (900).
  • the spring (900) may be maintained in a compressed state between the pressure member (800) and the case (100). Accordingly, the restoring force of the spring (900) may act in a direction that pushes the pressure member (800) toward the digestion tank (300).
  • the elastic member (900) provides restoring force to the pressure member (800), so that the extinguishing member (600) can be quickly inserted into the battery cell (200).
  • the elastic member (900) can appropriately maintain the pressing force of the pressure member (800) even when the insertion of the extinguishing member (600) is initiated.
  • a digestion tank (300) of a battery module may include a rigid portion (311) connected to a digestion tube (400), and a flexible portion (312) coupled with the rigid portion (311) and made of a flexible material.
  • the rigid portion (311) and the flexible portion (312) may form an internal space of the digestion tank (300).
  • the flexible portion (312) may be fastened, attached, coupled, or fixed to the rigid portion (311).
  • the flexible portion (312) may be contracted or folded by a pressure member (800) and an elastic member (900). In addition, the flexible portion (312) may be contracted or folded as the digestion member (600) is introduced.
  • the flexible portion (312) can facilitate the insertion of the extinguishing member (600). As a result, the thermal safety of the battery module can be improved.
  • a pressurizing member (800) of a battery module may have a plate shape and be configured to be in surface contact with a digestion tank (300).
  • the pressurizing member (800) may be in surface contact with one side of the digestion tank (300).
  • the pressurizing member (800) may be in surface contact with a flexible portion (312) of the digestion tank (300).
  • the pressurizing member (800) may transmit the restoring force of the elastic member (900) to the flexible portion (312). While the sealing member (700) seals the spray nozzle (500), the flexible portion (312) may be maintained without deformation.
  • the pressurizing member (800) may fold, pressurize, move, or contract the flexible portion (312) toward the rigid portion (311).
  • the flexible portion (312) and the pressurizing member (800) can quickly and easily insert the extinguishing member (600).
  • the extinguishing member (600) can be inserted so that the remaining extinguishing member (600) in the extinguishing tank (300) is minimized.
  • the thermal safety of the battery module can be improved.
  • FIG. 6 is a drawing showing a modified embodiment of a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a drawing showing a modified embodiment of a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of FIG. 1 when a thermal event occurs.
  • a digestion tank (300) of a battery module may be configured to be foldable.
  • the digestion tank (300) may be configured to have a wrinkled structure.
  • the wrinkles of the digestion tank (300) may be maintained in an unfolded state.
  • the digestion member (600) is introduced, the wrinkles of the digestion tank (300) may be folded by the pressurizing member (800).
  • the digestion tank (300) can be easily folded or contracted.
  • the digestion member (600) can be inserted quickly and easily.
  • the thermal safety of the battery module can be improved.
  • FIG. 8 is a drawing showing a modified embodiment of a part of the configuration of FIG. 2.
  • a digestive tube (400) of a battery module may include a first digestive tube (410) positioned at the front side of a plurality of battery cells (200), and a spray nozzle (500) may include a first spray nozzle (510) protruding toward a terrace portion (201) of a plurality of battery cells (200).
  • the first digestive tube (410) and the first spray nozzle (510) may be positioned spaced apart from the battery cells (200).
  • the first spray nozzle (510) may be positioned adjacent to the terrace portion (201) of the battery cells (200).
  • the first injection nozzle (510) when a thermal event occurs, the first injection nozzle (510) may be exposed to venting gas or ignitable particles. As a result, the sealing member (700) may melt and the extinguishing member (600) may be sprayed.
  • the digestive tube (400) of the battery module may include a second digestive tube (420) positioned above a plurality of battery cells (200), and the spray nozzle (500) may include a second spray nozzle (520) protruding toward the upper central portion (202) of the plurality of battery cells (200).
  • the second digestive tube (420) and the second spray nozzle (520) may be positioned spaced apart from the battery cells (200).
  • the second spray nozzle (520) may be positioned adjacent to the upper terrace portion (201) of the battery cells (200).
  • the second injection nozzle (520) when a thermal event occurs, the second injection nozzle (520) may be exposed to venting gas or ignitable particles. As a result, the sealing member (700) may melt and the extinguishing member (600) may be sprayed.
  • a digestive tube (400) of a battery module includes a third digestive tube (430) positioned at the rear side of a plurality of battery cells (200), and a spray nozzle (500) may include a third spray nozzle (530) protruding toward a terrace portion (201) of a plurality of battery cells (200).
  • the third digestive tube (430) and the third spray nozzle (530) may be positioned spaced apart from the battery cells (200).
  • the third spray nozzle (530) may be positioned adjacent to the terrace portion (201) of the battery cells (200).
  • the first digestive tube (410), the second digestive tube (420), and the third digestive tube (430) may be collectively referred to as a digestive tube (400).
  • the first injection nozzle (510), the second injection nozzle (520), and the third injection nozzle (530) may be collectively referred to as the injection nozzle (500).
  • the third injection nozzle (530) may be exposed to venting gas or ignitable particles.
  • the sealing member (700) may melt and the extinguishing member (600) may be sprayed.
  • FIG. 9 is a drawing schematically illustrating a modified embodiment of a cross-sectional configuration taken along the cutting line A-A' of FIG. 1.
  • a digestion tank (300) of a battery module may include a first digestion tank (310) positioned on the right side of a plurality of battery cells (200), and a second digestion tank (320) positioned on the left side of the plurality of battery cells (200).
  • the first digestion tank (310) and the second digestion tank (320) may be communicated with each other through a digestion tube (400).
  • the first digestion tank (310) and the second digestion tank (320) may each be pressurized by a pressurizing member (800).
  • the filling amount of the extinguishing member (600) of the battery module can be increased.
  • the thermal safety of the battery module can be improved.
  • FIG. 10 is a drawing showing a spray nozzle (500) of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 (a) is a drawing showing a front view of the spray port of the spray nozzle (500)
  • FIG. 10 (b) is a drawing showing a side view of the spray nozzle (500).
  • the spray port or one end of the spray nozzle (500) of the battery module according to an embodiment of the present invention may be sealed with a sealing member (700).
  • the sealing member (700) may seal the spray port of the spray nozzle (500) and at least a portion of the side surface of the spray nozzle (500).
  • at least a portion of the sealing member (700) may be positioned inside the spray nozzle (500).
  • the sealing member (700) can stably seal the spray nozzle (500). As a result, the thermal safety of the battery module can be improved.
  • FIG. 11 is a drawing showing another embodiment of a spray nozzle (500) of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 (a) is a drawing showing a front view of a spray port of the spray nozzle (500)
  • FIG. 11 (b) is a drawing showing a side view of the spray nozzle (500).
  • the spray nozzle (500) of the battery module according to an embodiment of the present invention may include protrusions (502) formed on the inside.
  • at least a portion of the sealing member (700) may be positioned inside the spray nozzle (500) and may be coupled, attached, or fixed to the protrusions (502).
  • the bonding force between the sealing member (700) and the spray nozzle (500) can be increased.
  • the sealing member (700) can stably seal the spray nozzle (500).
  • FIG. 12 is a drawing showing another embodiment of a spray nozzle (500) of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 (a) is a drawing showing a front view of a spray port of the spray nozzle (500)
  • FIG. 12 (b) is a drawing showing a side view of the spray nozzle (500).
  • the spray nozzle (500) according to an embodiment of the present invention may be composed of a plurality of nozzles. Each of the plurality of nozzles may include protrusions (502) formed on the inside.
  • the sealing member (700) may seal all of the plurality of nozzles. At least a portion of the sealing member (700) may be positioned inside the plurality of nozzles, and may be coupled, attached, or fixed to the protrusions (502).
  • the sealing member (700) since the injection ports of the plurality of nozzles are formed small, the bonding force between the sealing member (700) and the plurality of nozzles can be increased. As a result, the sealing member (700) can stably seal the plurality of nozzles.
  • FIG. 13 is a drawing showing another embodiment of a spray nozzle (500) of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 (a) is a drawing showing a front view of a spray port of the spray nozzle (500)
  • FIG. 13 (b) is a drawing showing a side view of the spray nozzle (500).
  • the spray nozzle (500) of the battery module according to an embodiment of the present invention includes a metal mesh (501) provided at one end, and a sealing member (700) can seal the metal mesh (501). At least a portion of the sealing member (700) can be positioned inside the spray nozzle (500) and can be coupled, attached, or fixed to the metal mesh (501).
  • the bonding force between the sealing member (700) and the spray nozzle (500) can be increased.
  • the sealing member (700) can stably seal the spray nozzle (500).
  • FIG. 14 is a drawing showing another embodiment of a spray nozzle (500) of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 (a) is a drawing showing a front view of a spray port of the spray nozzle (500)
  • FIG. 14 (b) is a drawing showing a side view of the spray nozzle (500).
  • the spray nozzle (500) of the battery module according to an embodiment of the present invention may be provided with a plurality of holes (503) at one end.
  • a sealing member (700) may seal the plurality of holes (503). At least a portion of the sealing member (700) may be positioned inside the spray nozzle (500) and may be coupled, attached, or fixed to the plurality of holes (503).
  • the bonding force between the sealing member (700) and the spray nozzle (500) can be increased.
  • the sealing member (700) can stably seal the spray nozzle (500).
  • the battery pack according to the present invention may include the battery module according to the present invention described above.
  • the battery pack according to the present invention may further include various other components in addition to the battery module according to the present invention described above, for example, components of a battery pack known at the time of application of the present invention, such as a BMS, a bus bar, a pack case, a relay, a current sensor, etc.
  • the automobile according to the present invention may include the battery module according to the present invention described above.
  • the battery module according to the present invention may be applied to automobiles such as electric automobiles or hybrid automobiles.
  • the automobile according to the present invention may further include various other components included in the automobile, such as a body, a motor, a control device such as an ECU (electronic control unit), etc., in addition to the battery module.

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Abstract

배터리 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스 내부에 위치하고 좌우 방향으로 적층되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 위치하고 내부 공간을 제공하는 소화 탱크; 상기 소화 탱크와 연통되고 좌우 방향으로 연장되는 소화관; 상기 소화관과 연통되고 상기 복수의 배터리 셀을 향해 돌출되는 분사노즐; 그리고, 상기 분사노즐을 실링시키는 밀봉부재를 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2023년 7월 12일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2023-0090626호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 로봇, 전기 자동차 등의 상용화가 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 이차 전지는 다수가 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 형태로, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈이 다수 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
그런데, 이와 같이 다수의 이차 전지(배터리 셀) 또는 다수의 배터리 모듈이 좁은 공간에 밀집되어 있는 경우, 열적 이벤트에 취약할 수 있다. 특히, 어느 하나의 배터리 셀에서 열폭주(thermal runaway) 등의 이벤트가 발생하는 경우, 고온의 가스나 화염, 열 등이 생성될 수 있다. 만일, 이러한 가스나 화염, 열 등이 동일한 배터리 모듈 내에 포함된 다른 배터리 셀로 전달되는 경우, 열 전파(thermal propagation)와 같은 폭발적인 연쇄 반응 상황이 나타날 수 있다. 그리고, 이러한 연쇄 반응은, 해당 배터리 모듈에서 화재나 폭발 등의 사고를 일으키는 것은 물론이고, 다른 배터리 모듈에 대해서도 화재나 폭발 등을 유발할 수 있다.
더욱이, 전기 자동차와 같은 중대형 배터리 팩의 경우, 출력 및/또는 용량 증대를 위해 많은 수의 배터리 셀과 배터리 모듈이 포함되어 열적 연쇄 반응에 대한 위험성은 더욱 커질 수 있다. 뿐만 아니라, 전기 자동차 등에 탑재된 배터리 팩의 경우, 주변에 운전자 등과 같은 사용자가 존재할 수 있다. 따라서, 특정 배터리 모듈에서 발생한 열적 이벤트가 적절하게 제어되지 못하고 연쇄 반응이 발생할 경우, 큰 재산상 피해는 물론이고 인명 피해까지 야기될 수 있다.
따라서, 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 소화부재의 투입과 같은 즉각적인 조치가 필요하다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 열적 이벤트 발생 시, 즉각적으로 소화부재를 투입할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 열적 이벤트 발생 시, 소화 탱크에 남아있는 소화부재를 최소화 할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스 내부에 위치하고 좌우 방향으로 적층되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 위치하고 내부 공간을 제공하는 소화 탱크; 상기 소화 탱크와 연통되고 좌우 방향으로 연장되는 소화관; 상기 소화관과 연통되고 상기 복수의 배터리 셀을 향해 돌출되는 분사노즐; 그리고, 상기 분사노즐을 실링시키는 밀봉부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소화관과 상기 분사노즐은, 전기적으로 절연성을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 밀봉부재는, 열적 이벤트 발생 시 녹도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크와 상기 케이스 사이에 위치하고, 상기 소화 탱크를 가압하도록 구성된 가압 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 가압 부재와 상기 케이스 사이에 위치하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크는, 폴딩 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크는, 상기 소화관과 연결되는 강성부; 그리고, 상기 강성부와 결합되고, 플렉서블한 재질로 구성되는 유연부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 부재는, 플레이트 형상을 가지고 상기 소화 탱크와 면 접촉되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 소화관은, 상기 복수의 배터리 셀의 전방 측에 위치하는 제1 소화관을 포함하고, 상기 분사노즐은, 상기 복수의 배터리 셀의 테라스부를 향해 돌출되는 제1 분사 노즐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 소화관은, 상기 복수의 배터리 셀의 상측에 위치하는 제2 소화관을 포함하고, 상기 분사노즐은, 상기 복수의 배터리 셀의 중앙부를 향해 돌출되는 제2 분사 노즐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크는: 상기 복수의 배터리 셀의 우측에 위치하는 제1 소화 탱크; 그리고, 상기 복수의 배터리 셀의 좌측에 위치하는 제2 소화 탱크를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐은, 일단에 구비되는 금속 메쉬를 포함하고, 상기 밀봉부재는, 상기 금속 메쉬를 실링시킬 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐은, 복수의 노즐로 구성되고, 상기 밀봉부재는, 상기 복수의 노즐을 실링시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자동차는 본 발명의 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 모듈에서 열적 이벤트 발생 시, 즉각적으로 소화부재를 투입하여 열적 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소화 탱크에 잔여 소화 부재가 최소화 되도록 소화부재를 투입할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 일부 구성을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 열적 이벤트 발생 시, 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 열적 이벤트 발생 시, 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2의 일부 구성에 대한 변형 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 변형 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 케이스(100), 배터리 셀(200), 소화 탱크(300), 소화관(400), 분사 노즐(500) 그리고 밀봉 부재(700)를 포함할 수 있다.
케이스(100)는 내부에 공간을 제공할 수 있다. 케이스(100)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(100)는 프레임(120), 프런트 커버(110) 및 리어 커버(130)를 포함할 수 있다. 프레임(120)은 전방과 후방이 개방된 직육면체 형상일 수 있다. 프레임(120)은 4개의 사이드 플레이트로 구성될 수 있다. 프레임(120), 프런트 커버(110) 및 리어 커버(130)는 복수의 파트로 구성될 수 있다. 복수의 파트는 체결, 결합, 용접, 부착 또는 고정됨으로써 케이스(100)를 형성할 수 있다.
배터리 셀(200)은 케이스(100)의 내부에 위치할 수 있다. 배터리 셀(200)은 복수로 구비될 수 있고, 복수의 배터리 셀(200)은 케이스(100)에 수용될 수 있다. 이 때, 배터리 셀(200)은 이차전지를 의미할 수 있다. 그리고 배터리 셀(200)은 파우치형 배터리 셀(200)일 수 있다. 배터리 셀(200)은 직육면체 또는 파우치 형상을 가질 수 있다. 복수의 배터리 셀(200)은 적층될 수 있다. 복수의 배터리 셀(200)은 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 적층될 수 있다.
소화 탱크(300)는 케이스(100)의 내부에 위치할 수 있다. 소화 탱크(300)는 내부 공간을 제공할 수 있다. 소화 탱크(300)는 복수의 배터리 셀(200)과 케이스(100)의 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(300)는 복수의 배터리 셀(200) 중 최외곽 배터리 셀(200)과 케이스(100)의 사이드 플레이트 사이에 위치할 수 있다. 소화 부재(600)는 소화 탱크(300)의 내부에 수용 또는 충진될 수 있다. 소화 부재(600)는 액체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 부재(600)는 Novec 1230으로 구성될 수 있다.
소화관(400)은 소화 탱크(300)와 연통될 수 있다. 소화관(400)은 좌우 방향, Y축 방향, 또는 복수의 배터리 셀(200)의 적층 방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
분사 노즐(500)은 소화관(400)과 연통될 수 있다. 또는, 분사 노즐(500)은 소화관(400)으로부터 연장되거나 돌출될 수 있다. 분사 노즐(500)은 복수의 배터리 셀(200)을 향해 돌출될 수 있다. 분사 노즐(500)은 복수로 구비될 수 있다. 각각의 분사 노즐(500)은 복수의 배터리 셀(200)을 향해 돌출될 수 있다. 예를 들어, 분사 노즐(500)은 배터리 셀(200)과 일대일 대응되도록 구비될 수 있다.
밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)을 실링시킬 수 있다. 밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)의 분사구 또는 단부를 실링 또는 커버할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 부재(700)는 파라핀과 같은 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트 발생 시, 소화 부재(600)가 배터리 셀(200)로 투입될 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스 또는 스파크와 같은 발화성 입자로 인해, 밀봉 부재(700)가 녹을 수 있다. 이로 인해, 소화 탱크(300)에 충진된 소화 부재(600)가 밀봉 부재(700)가 녹은 분사 노즐(500)을 통해 분사될 수 있다. 따라서, 전기적 또는 기계적인 제어에 의하지 않고 소화 부재(600)가 빠르게 투입될 수 있고, 열 전파가 억제될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화관(400)과 분사 노즐(500)은 전기적으로 절연성을 갖도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈의 전기적 안정성이 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 밀봉 부재(700)는 열적 이벤트 발생 시 녹도록 구성될 수 있다. 밀봉 부재(700)가 녹음으로써, 분사 노즐(500)의 분사구 또는 단부가 개방될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트 발생 시, 밀봉 부재(700)가 녹음으로써 소화 부재(600)가 배터리 셀(200)로 투입될 수 있다. 따라서, 전기적 또는 기계적인 제어에 의하지 않고 소화 부재(600)가 빠르게 투입될 수 있고, 열 전파가 억제될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 3은 도 2의 일부 구성을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 4는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5는 열적 이벤트 발생 시, 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 소화 탱크(300)와 케이스(100) 사이에 위치하고, 소화 탱크(300)를 가압하도록 구성된 가압 부재(800)를 더 포함할 수 있다. 가압 부재(800)는 밀봉 부재(700)가 녹았는지 여부와 무관하게 소화 탱크(300)를 가압할 수 있다. 밀봉 부재(700)가 분사 노즐(500)을 실링하는 동안은 가압 부재(800)가 소화 탱크(300)를 가압하더라도 소화 부재(600)가 배터리 셀(200)로 투입되지 않을 수 있다. 반면, 열적 이벤트로 인해 밀봉 부재(700)가 녹고 분사 노즐(500)이 오픈된 경우, 가압 부재(800)가 소화 탱크(300)를 가압함에 따라 소화 부재(600)가 배터리 셀(200)로 투입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트 발생 시, 소화 부재(600)가 신속하게 배터리 셀(200)로 투입될 수 있다. 따라서, 전기적 또는 기계적인 제어에 의하지 않고 소화 부재(600)가 빠르게 투입될 수 있고, 열 전파가 억제될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 가압 부재(800)와 케이스(100) 사이에 위치하는 탄성 부재(900)를 더 포함할 수 있다. 탄성 부재(900)는 가압 부재(800)와 케이스(100)의 사이드 플레이트 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(900)는 스프링(900)일 수 있다. 스프링(900)은 가압 부재(800)와 케이스(100) 사이에서 압축상태로 유지될 수 있다. 이로 인해, 스프링(900)의 복원력은 가압 부재(800)를 소화 탱크(300)를 향해 밀어내는 방향으로 작용할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 탄성 부재(900)는 가압 부재(800)에 복원력을 제공하여, 소화 부재(600)를 신속하게 배터리 셀(200)로 투입될 수 있다. 또한, 탄성 부재(900)는 소화 부재(600)의 투입이 개시되어도 가압 부재(800)의 가압력을 적절하게 유지할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화 탱크(300)는 소화관(400)과 연결되는 강성부(311) 그리고, 강성부(311)와 결합되고, 플렉서블한 재질로 구성되는 유연부(312)를 포함할 수 있다. 강성부(311)와 유연부(312)는 소화 탱크(300)의 내부 공간을 형성할 수 있다. 유연부(312)는 강성부(311)에 체결, 부착, 결합 또는 고정될 수 있다. 유연부(312)는 가압 부재(800)와 탄성 부재(900)에 의해 수축 또는 폴딩될 수 있다. 또한, 유연부(312)는 소화 부재(600)가 투입됨에 따라 수축 또는 폴딩될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 유연부(312)는 소화 부재(600)의 투입을 용이하게 할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 가압 부재(800)는 플레이트 형상을 가지고 소화 탱크(300)와 면 접촉되도록 구성될 수 있다. 가압 부재(800)는 소화 탱크(300)의 일 측과 면 접촉될 수 있다. 또한, 가압 부재(800)는 소화 탱크(300)의 유연부(312)에 면 접촉될 수 있다. 가압 부재(800)는 탄성 부재(900)의 복원력을 유연부(312)에 전달할 수 있다. 밀봉 부재(700)가 분사 노즐(500)을 실링하고 있는 동안, 유연부(312)는 변형 없이 유지될 수 있다. 열적 이벤트가 발생된 경우, 분사 노즐(500)이 오픈되고, 가압 부재(800)는 유연부(312)를 강성부(311)를 향해 폴딩, 가압, 이동 또는 수축시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 유연부(312)와 가압 부재(800)는 소화 부재(600)의 투입을 신속하고 용이하게 할 수 있다. 또한, 소화 탱크(300)에 잔여 소화 부재(600)가 최소가 되도록 소화 부재(600)가 투입될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 6은 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 7은 열적 이벤트 발생 시, 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화 탱크(300)는 폴딩 가능하도록 구성될 수 있다. 소화 탱크(300)는 주름진 구조로 구성될 수 있다. 소화 부재(600)가 소화 탱크(300)에 충진된 경우, 소화 탱크(300)의 주름이 펴진 상태로 유지될 수 있다. 소화 부재(600)가 투입되는 경우, 가압 부재(800)에 의해 소화 탱크(300)의 주름이 폴딩될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 소화 탱크(300)의 폴딩 또는 수축이 용이하게 이루어질 수 있다. 이로 인해, 소화 부재(600)의 투입이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 8은 도 2의 일부 구성에 대한 변형 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화관(400)은 복수의 배터리 셀(200)의 전방 측에 위치하는 제1 소화관(410)을 포함하고, 분사 노즐(500)은 복수의 배터리 셀(200)의 테라스부(201)를 향해 돌출되는 제1 분사 노즐(510)을 포함할 수 있다. 제1 소화관(410) 및 제1 분사 노즐(510)은 배터리 셀(200)과 이격되게 위치할 수 있다. 제1 분사 노즐(510)은 배터리 셀(200)의 테라스부(201)에 인접하도록 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트 발생 시, 제1 분사 노즐(510)은 벤팅 가스나 발화성 입자에 노출될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)가 녹을 수 있고, 소화 부재(600)가 분사될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화관(400)은 복수의 배터리 셀(200)의 상측에 위치하는 제2 소화관(420)을 포함할 수 있고, 분사 노즐(500)은 복수의 배터리 셀(200)의 상측 중앙부(202)를 향해 돌출되는 제2 분사 노즐(520)을 포함할 수 있다. 제2 소화관(420) 및 제2 분사 노즐(520)은 배터리 셀(200)과 이격되게 위치할 수 있다. 제2 분사 노즐(520)은 배터리 셀(200)의 상측 테라스부(201)에 인접하도록 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트 발생 시, 제2 분사 노즐(520)은 벤팅 가스나 발화성 입자에 노출될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)가 녹을 수 있고, 소화 부재(600)가 분사될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화관(400)은 복수의 배터리 셀(200)의 후방 측에 위치하는 제3 소화관(430)을 포함하고, 분사 노즐(500)은 복수의 배터리 셀(200)의 테라스부(201)를 향해 돌출되는 제3 분사 노즐(530)을 포함할 수 있다. 제3 소화관(430) 및 제3 분사 노즐(530)은 배터리 셀(200)과 이격되게 위치할 수 있다. 제3 분사 노즐(530)은 배터리 셀(200)의 테라스부(201)에 인접하도록 위치할 수 있다. 또한, 제1 소화관(410), 제2 소화관(420) 및 제3 소화관(430)을 통칭하여 소화관(400)이라고 칭할 수 있다. 또한, 제1 분사 노즐(510), 제2 분사 노즐(520) 및 제3 분사 노즐(530)을 통칭하여 분사 노즐(500)이라고 칭할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트 발생 시, 제3 분사 노즐(530)은 벤팅 가스나 발화성 입자에 노출될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)가 녹을 수 있고, 소화 부재(600)가 분사될 수 있다.
도 9는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 변형 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 소화 탱크(300)는 복수의 배터리 셀(200)의 우측에 위치하는 제1 소화 탱크(310) 그리고, 복수의 배터리 셀(200)의 좌측에 위치하는 제2 소화 탱크(320)를 포함할 수 있다. 제1 소화 탱크(310)와 제2 소화 탱크(320)는 소화관(400)을 통해 연통될 수 있다. 제1 소화 탱크(310)와 제2 소화 탱크(320)는 각각 가압 부재(800)에 의해 가압될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈의 소화 부재(600) 충진량이 증가될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)을 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)는 분사 노즐(500)의 분사구를 정면에서 바라본 도면, 도 10의 (b)는 분사 노즐(500)을 측면에서 바라본 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)의 분사구 또는 일 단은 밀봉 부재(700)로 실링될 수 있다. 밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)의 분사구 및 분사 노즐(500)의 측면의 적어도 일부를 실링할 수 있다. 그리고 밀봉 부재(700)의 적어도 일부는 분사 노즐(500)의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열적 이벤트가 발생하지 않는 한, 밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)을 안정적으로 실링시킬 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 열적 안전성이 향상될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 11의 (a)는 분사 노즐(500)의 분사구를 정면에서 바라본 도면, 도 11의 (b)는 분사 노즐(500)을 측면에서 바라본 도면이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)은 내측에 형성된 요철(502)을 포함할 수 있다. 그리고 밀봉 부재(700)의 적어도 일부는 분사 노즐(500)의 내부에 위치할 수 있고, 요철(502)에 결합, 부착 또는 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 밀봉 부재(700)와 분사 노즐(500)의 결합력이 증가될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)을 안정적으로 실링시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 12의 (a)는 분사 노즐(500)의 분사구를 정면에서 바라본 도면, 도 12의 (b)는 분사 노즐(500)을 측면에서 바라본 도면이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 분사 노즐(500)은 복수의 노즐로 구성될 수 있다. 그리고 복수의 노즐은 각각 내측에 형성된 요철(502)을 포함할 수 있다. 밀봉 부재(700)는 복수의 노즐을 모두 실링시킬 수 있다. 그리고 밀봉 부재(700)의 적어도 일부는 복수의 노즐의 내부에 위치할 수 있고, 요철(502)에 결합, 부착 또는 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 노즐의 분사구가 작게 형성됨으로써, 밀봉 부재(700)와 복수의 노즐의 결합력이 증가될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)는 복수의 노즐을 안정적으로 실링시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 13의 (a)는 분사 노즐(500)의 분사구를 정면에서 바라본 도면, 도 13의 (b)는 분사 노즐(500)을 측면에서 바라본 도면이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)은 일단에 구비되는 금속 메쉬(501)를 포함하고, 밀봉 부재(700)는 금속 메쉬(501)를 실링시킬 수 있다. 그리고 밀봉 부재(700)의 적어도 일부는 분사 노즐(500)의 내부에 위치할 수 있고, 금속 메쉬(501)에 결합, 부착 또는 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 밀봉 부재(700)와 분사 노즐(500)의 결합력이 증가될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)을 안정적으로 실링시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 14의 (a)는 분사 노즐(500)의 분사구를 정면에서 바라본 도면, 도 14의 (b)는 분사 노즐(500)을 측면에서 바라본 도면이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분사 노즐(500)은 일단에 복수의 홀(503)이 구비될 수 있다. 밀봉 부재(700)는 복수의 홀(503)을 실링시킬 수 있다. 그리고 밀봉 부재(700)의 적어도 일부는 분사 노즐(500)의 내부에 위치할 수 있고, 복수의 홀(503)에 결합, 부착 또는 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 밀봉 부재(700)와 분사 노즐(500)의 결합력이 증가될 수 있다. 이로 인해, 밀봉 부재(700)는 분사 노즐(500)을 안정적으로 실링시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈 이외에 다른 다양한 구성요소, 예를 들면, BMS나 버스바, 팩 케이스, 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 모듈 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소, 예를 들어, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 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.
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.

Claims (15)

  1. 내부 공간을 제공하는 케이스;
    상기 케이스 내부에 위치하고 좌우 방향으로 적층되는 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 위치하고 내부 공간을 제공하는 소화 탱크;
    상기 소화 탱크와 연통되고 좌우 방향으로 연장되는 소화관;
    상기 소화관과 연통되고 상기 복수의 배터리 셀을 향해 돌출되는 분사노즐; 그리고,
    상기 분사노즐을 실링시키는 밀봉부재를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 소화관과 상기 분사노즐은,
    전기적으로 절연성을 갖도록 구성되는 배터리 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 밀봉부재는,
    열적 이벤트 발생 시 녹도록 구성되는 배터리 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 소화 탱크와 상기 케이스 사이에 위치하고, 상기 소화 탱크를 가압하도록 구성된 가압 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가압 부재와 상기 케이스 사이에 위치하는 탄성 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 소화 탱크는,
    폴딩 가능하도록 구성되는 배터리 모듈.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 소화 탱크는,
    상기 소화관과 연결되는 강성부; 그리고,
    상기 강성부와 결합되고, 플렉서블한 재질로 구성되는 유연부를 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 가압 부재는,
    플레이트 형상을 가지고 상기 소화 탱크와 면 접촉되도록 구성되는 배터리 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 소화관은,
    상기 복수의 배터리 셀의 전방 측에 위치하는 제1 소화관을 포함하고,
    상기 분사노즐은,
    상기 복수의 배터리 셀의 테라스부를 향해 돌출되는 제1 분사 노즐을 포함하는 배터리 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 소화관은,
    상기 복수의 배터리 셀의 상측에 위치하는 제2 소화관을 포함하고,
    상기 분사노즐은,
    상기 복수의 배터리 셀의 중앙부를 향해 돌출되는 제2 분사 노즐을 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 소화 탱크는:
    상기 복수의 배터리 셀의 우측에 위치하는 제1 소화 탱크; 그리고,
    상기 복수의 배터리 셀의 좌측에 위치하는 제2 소화 탱크를 포함하는 배터리 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 분사 노즐은,
    일단에 구비되는 금속 메쉬를 포함하고,
    상기 밀봉부재는,
    상기 금속 메쉬를 실링시키는 배터리 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 분사 노즐은,
    복수의 노즐로 구성되고,
    상기 밀봉부재는,
    상기 복수의 노즐을 실링시키는 배터리 모듈.
  14. 제1 항 내지 제10 중 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제1 항 내지 제10 중 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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