KR20120048937A - Battery module and lithium secondary battery pack comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방열특성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 리튬이차 전지팩에 관한 것이다.
The present invention relates to a battery module having improved heat dissipation and a lithium secondary battery pack including the same.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지밀도 및 작동전압이 높고 수명특성이 우수한 리튬이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 또한, 리튬이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 환경오염 및 지구온난화 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 큰 주목을 받고 있으며 일부 상용화 단계에 있다.
Due to the development of technology and increasing demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density, high operating voltage and excellent life characteristics are energy sources for various mobile devices as well as various electronic products. Widely used. In addition, the lithium secondary battery has attracted great attention as an energy source for electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are proposed as alternatives to solve the environmental pollution and global warming problems of conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. Are in the process of being commercialized.
상기 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력, 대용량의 필요성으로 인해 다수의 단위셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용되고 있다. 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스의 수용공간 및 출력 등과 직접적 관련성이 있으므로, 제조업체들은 고출력을 담보하면서도 소형화, 경량화가 가능한 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있는 실정이다.
In medium and large devices such as electric vehicles and hybrid electric vehicles, battery modules in which a plurality of unit cells are electrically connected due to the need for high output and large capacity are used. Since the size and weight of the battery module are directly related to the accommodation space and output of the medium and large devices, manufacturers are trying to manufacture a battery module capable of miniaturization and light weight while ensuring high output.
한편, 이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 길이 대비 작은 폭을 가지며 무게 또한 가벼운 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.
On the other hand, secondary batteries are classified into cylindrical batteries, rectangular batteries and pouch-type batteries according to the external and internal structural characteristics, and among them, pouch-type batteries that can be stacked with a high degree of integration, have a small width to length, and are light in weight are of particular interest. I am getting it.
충방전이 가능한 다수의 단위셀을 포함하고 있는 전지모듈에 있어서, 가장 문제가 되는 사항 중 하나는 안전성이다. 전지모듈의 안전성 문제는 발열, 외부충격 등에 의한 모듈 구성요소들의 열화 및 내부단락 등으로부터 유발된다.In the battery module including a plurality of unit cells capable of charging and discharging, one of the most problematic items is safety. The safety problem of the battery module is caused by deterioration and internal short circuit of module components due to heat generation, external shock, and the like.
즉, 다수의 단위셀을 적층하면 높은 충적도를 가지지만 충방전시 발생하는 열을 제거하는 것이 어렵다는 단점이 있으며, 방열이 제대로 이루어지지 못하고 축적되면 전지의 열화가 초래되어 수명이 저하될 뿐 아니라 안전성이 크게 훼손될 수 있다. 특히, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 전원과 같이 고속 충방전 특성이 요구되는 전지에서는 순간적으로 고출력을 제공하는 과정에서 많은 발열이 수반되므로 효과적인 방열의 필요성이 더욱 크다.
In other words, stacking a plurality of unit cells has a high degree of charge, but it is difficult to remove the heat generated during charging and discharging, and if the heat dissipation is not properly achieved and accumulates, the battery deteriorates and the life is not only reduced. Safety can be greatly compromised. In particular, a battery that requires high-speed charging and discharging characteristics, such as a power source of an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, requires a lot of heat generation in the process of providing high power instantaneously, so the need for effective heat dissipation is greater.
전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재는 각형 전지와 달리 고분자 수지층을 포함하고 있는데, 이러한 고분자 수지층의 재질들은 대부분 열전도성이 낮아 전지 내부에서 발생한 열을 빠르게 외부로 방출할 수 없고, 외부충격에 약해 안전성 확보를 위해서는 추가적인 구성물을 필요로 한다. The laminate sheet exterior material of the pouch type battery widely used in the battery module includes a polymer resin layer, unlike the rectangular battery. Most of the polymer resin layer materials have a low thermal conductivity, so that heat generated inside the battery can be quickly released to the outside. It is not vulnerable to external shocks and requires additional components to ensure safety.
또한, 파우치형 전지에서는 수분 및 가스 차단을 위해 라미네이트 시트에 알루미늄(Al) 등의 금속층을 포함시키고 있는데, 상기 금속층은 고분자 수지층에 비하여 고가의 재료를 요구하므로 전체적인 전지의 제조단가가 상승하는 문제점이 있다.
In addition, the pouch-type battery includes a metal layer such as aluminum (Al) in the laminate sheet to block water and gas, and the metal layer requires an expensive material as compared to the polymer resin layer, thereby increasing the overall manufacturing cost of the battery. There is this.
이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2001-297741호에서는 각각의 전지 사이에 열전도성이 우수한 금속 집열판을 개재하고, 집열판에 부착되어 있는 열파이프를 전지팩 케이스의 외면에 설치되어 있는 방열부재와 연결하여 전지팩 내부의 열을 방출하는 구조에 대한 기술을 개시하고 있다. In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-297741 uses a metal heat collecting plate having excellent thermal conductivity between each battery, and connects a heat pipe attached to the heat collecting plate with a heat radiating member provided on the outer surface of the battery pack case. To disclose a structure for releasing heat inside a battery pack.
그러나, 상기 구조의 전지팩은 열파이프와 방열부재를 연결하는 부위의 단면적이 작으므로 전지팩 케이스 내부의 열을 방열부재로 효율적으로 전달되지 못하고, 방열을 위한 추가적인 구성물로 인하여 전체 전지팩의 구조가 복잡해지며, 공간을 많이 차지하는 단점이 있다.
However, since the cross-sectional area of the portion connecting the heat pipe and the heat dissipation member is small, the battery pack of the above structure does not efficiently transfer heat inside the battery pack case to the heat dissipation member. Is complicated and takes up a lot of space.
따라서, 간단한 구조를 통해서도 우수한 방열특성을 나타낼 수 있고, 외부충격 특성을 향상시킬 수 있으며, 기존 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재에서 금속층을 배제할 수 있는 전지모듈에 대한 개발이 필요한 시점이다.
Therefore, it is time to develop a battery module capable of exhibiting excellent heat dissipation characteristics through a simple structure, improving external impact characteristics, and excluding a metal layer from a laminate sheet exterior material of a conventional pouch type battery.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전지모듈케이스 내부에 열전도성 방열부재가 일체화된 상태로 포함됨과 더불어 상기 모듈케이스가 완전 밀봉된 것을 특징으로 하는 전지모듈을 개발하고, 이 경우 간단한 구조를 통해 단위셀들로부터 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있으며 금속층이 포함된 고가의 라미네이트 시트 외장재를 저가의 고분자 수지 필름만으로 대체할 수 있도록 한다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a battery module, characterized in that the module case is completely sealed and included in a state in which the heat conductive heat dissipation member is integrated inside the battery module case and In this case, it is possible to effectively remove the heat generated from the unit cells through a simple structure and to replace the expensive laminate sheet packaging material containing a metal layer with only a low-cost polymer resin film.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 셀 외장재, 상기 셀 외장재에 내장되는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체, 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되도록 셀 외장재의 외부에 형성된 전극단자를 포함하는 단위셀; 상기 단위셀이 수납되며, 단위셀로부터 발생한 열을 제거하도록 내부는 열전도성 방열부재가 일체화된 상태로 구획되는 모듈케이스를 포함하는 전지모듈이 제공된다.In order to solve the above problems, in the present invention, a unit including a cell packaging material, an electrode assembly having a cathode / separator / cathode structure embedded in the cell packaging material, an electrode terminal formed on the outside of the cell packaging material to be electrically connected to the electrode assembly. Cell; The unit cell is accommodated, and a battery module including a module case which is partitioned in a state in which a thermally conductive heat dissipation member is integrated to remove heat generated from the unit cell is provided.
상기 단위셀은 상기 방열부재로 구획되는 공간에 적어도 하나 이상 수납된다.At least one unit cell is accommodated in a space partitioned by the heat dissipation member.
상기 모듈케이스는 단위셀이 수납되도록 적어도 일면이 개구되며, 그 개구된 부분은 실링패널에 의해 밀봉된다. At least one surface of the module case is opened to accommodate the unit cell, and the opened portion is sealed by a sealing panel.
상기 전지모듈은 단위셀과 단위셀 간 그리고 단위셀과 외부단자와의 전기적 연결을 위한 단자 어셈블리를 포함하며, 상기 단자 어셈블리는 단위셀의 전극단자와 연결되도록 모듈케이스에 고정 결합되는 어셈블리 몸체와, 상기 단위셀과 전기적으로 연결되도록 어셈블리 몸체의 일측에 돌출되는 입출력단자를 포함한다.The battery module includes a terminal assembly for the electrical connection between the unit cell and the unit cell and between the unit cell and the external terminal, the terminal assembly is an assembly body fixedly coupled to the module case to be connected to the electrode terminal of the unit cell; It includes an input and output terminal protruding on one side of the assembly body to be electrically connected to the unit cell.
상기 모듈케이스의 밀봉을 위해 단자 어셈블리는 모듈케이스에 용접된다.The terminal assembly is welded to the module case for sealing the module case.
상기 셀 외장재는 열융착되는 내부 수지층 및 외부 수지층을 포함할 수 있고, 또한 내부 수지층과 외부 수지층 사이에 금속층이 더 포함될 수 있다.The cell packaging material may include an inner resin layer and an outer resin layer that are thermally fused, and a metal layer may be further included between the inner resin layer and the outer resin layer.
상기 전극단자들은 일방향 또는 양방향으로 형성되며, 상기 전극단자들은 상기 전지모듈의 한 면 또는 두 면에서 직렬 또는 병렬로 전기적 연결된다.The electrode terminals are formed in one direction or in both directions, and the electrode terminals are electrically connected in series or in parallel on one or two surfaces of the battery module.
상기 방열부재와 단위셀은 상호 접촉하도록 배치된다.The heat dissipation member and the unit cell are disposed to contact each other.
상기 방열부재와 모듈케이스는 서로 동일 재질의 열전도성 소재로 이루어지며, 특히 상기 방열부재 및 모듈케이스는 금속 또는 카본 소재로 이루어진다.
The heat dissipation member and the module case are made of a thermally conductive material of the same material, in particular, the heat dissipation member and the module case is made of a metal or carbon material.
또한, 본 발명에서는 상술한 전지모듈을 포함하는 리튬이차 전지팩이 제공된다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery pack including the battery module described above.
상기 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되며, 상기 중대형 디바이스는 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric Golf Cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템이 적용된다.
The battery pack is used as a power source for a medium and large device, and the medium and large device includes a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric Golf Carts; Electric trucks; Electric commercial vehicles or power storage systems are applied.
본 발명은 방열부재와 모듈케이스를 일체화시킴으로써, 간단한 구조를 통해 충방전시에 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있고, 파우치형 전지의 외부충격 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention has an advantage that by integrating the heat dissipation member and the module case, it is possible to effectively remove the heat generated during charging and discharging through a simple structure, and to improve the external impact characteristics of the pouch-type battery.
또한, 전지모듈케이스를 완전 밀봉된 구조로 형성함으로써, 기존 파우치형 라미네이트 시트 외장재의 필수적 구성요소인 금속층 자체를 배제할 수 있는 이점이 있다.In addition, by forming the battery module case in a completely sealed structure, there is an advantage that can be excluded the metal layer itself, which is an essential component of the existing pouch-type laminate sheet packaging material.
아울러, 전지모듈에 있어서 종래의 복잡한 기계적 체결 및 전기적 접속작업을 단순화할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in the battery module can simplify the conventional complex mechanical fastening and electrical connection work.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지모듈을 도시한 분해 사시도.1 is an exploded perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 전지모듈 및 이차전지에 대한 바람직한 실시예를 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the battery module and the secondary battery of the present invention will be described.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 둘 또는 그 이상의 파우치형 단위셀들 및 상기 파우치형 단위셀들을 수납하는 모듈케이스를 포함하며, 상기 파우치형 단위셀은 라미네이트 시트의 셀 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 상기 셀 외장재의 외부로 형성된 전극단자들과 연결된 상태로 내장되어 있고, 상기 모듈케이스 내부에 열전도성 방열부재가 일체화된 상태로 포함되어 상기 전지모듈의 충방전시 상기 모듈케이스 자체가 파우치형 단위셀로부터 발생한 열을 제거할 수 있고, 상기 모듈케이스는 완전 밀봉된 것을 특징으로 하는 것이다.
As shown in FIG. 1, a battery module according to the present invention includes two or more pouch-type unit cells and a module case for accommodating the pouch-type unit cells, wherein the pouch-type unit cell is a cell exterior material of a laminate sheet. An electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is embedded in a state connected to electrode terminals formed outside of the cell exterior material, and a thermally conductive heat dissipation member is integrated in the module case to charge the battery module. When discharging, the module case itself may remove heat generated from the pouch-type unit cell, and the module case may be completely sealed.
전지모듈(특히, 중대형 전지모듈)을 구성하는 단위셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 작동 과정에서 필연적으로 많은 열이 발생하는바, 이러한 열이 효율적으로 제거되지 않으면 단위셀의 열화를 촉진하고 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수도 있다.Since the unit cells constituting the battery module (especially the medium-large battery module) are composed of secondary batteries capable of charging and discharging, inevitably a lot of heat is generated during the operation process, the unit cell deterioration if such heat is not removed efficiently And in some cases may ignite or explode.
이러한 문제를 해결하기 위해 일반적 전지모듈에서는 열교환 매체 유로의 형성을 위해 단위셀들을 소정 거리만큼 이격된 상태로 적층하여 구성하고 이러한 이격된 공간으로 공기를 유동('공냉식')시키거나, 방열판 등 추가적인 열전도성 부재를 포함시킴으로써 단위셀들의 과열을 방지하고 있다.In order to solve this problem, a general battery module is configured by stacking unit cells spaced apart by a predetermined distance to form a heat exchange medium flow path, and flows air ('air-cooled') to such spaces, or adds a heat sink. By including a thermally conductive member, overheating of the unit cells is prevented.
그러나, 상기 공냉식 냉각은 사실상 충분한 방열 효과를 발휘하지 못하는 실정이고, 별도의 유로 확보가 필요하므로 전지모듈의 크기 증가를 유발하는 요인 중 하나가 된다. 반면, 추가적인 열전도성 부재를 별도로 포함시키는 경우 전체 전지모듈의 부피 및 중량이 커지고, 구조 또한 복잡해져서 전지의 소형화, 경량화를 추구하는 업계의 현 추세에 부합하지 않게 된다.
However, the air-cooled cooling is in fact not exhibiting sufficient heat dissipation effect, and since it is necessary to secure a separate flow path, it becomes one of the factors causing an increase in the size of the battery module. On the other hand, if the additional thermally conductive member is included separately, the volume and weight of the entire battery module are increased, and the structure is also complicated, so that it does not meet the current trend of the industry in pursuit of miniaturization and light weight of the battery.
이에, 본 발명은 모듈케이스(10) 자체가 방열 기능을 수행할 수 있도록 상기 모듈케이스(10) 내부에 열전도성 방열부재(20)를 일체화된 상태로 포함시킨 것이다. 즉, 본 발명에 적용되는 모듈케이스(10)는 그 내부로 셀을 투입하기 위해 도면상 상면과 하면 또는 그 중 어느 일면만 개구된 육면체 형상으로 이루어지며, 그 내부에는 소정 간격을 두고 복수의 열전도성 방열부재(20)가 개재되어 모듈케이스(10) 내부를 복수의 영역으로 구획하도록 구성된다.Thus, the present invention includes the thermally conductive
따라서, 전지의 충방전시 양극활물질과 음극활물질 사이에서 이온이 흡장/방출될 때 발생되는 열을 상기 열전도성 방열부재(20)가 흡수하고, 이렇게 흡수된 열은 상기 열전도성 방열부재(20)와 일체로 연결된 모듈케이스(10)를 통해 외부로 방출된다. 본 발명에 의할 경우 종래처럼 별도의 부재를 추가할 필요가 없어, 단순하고 콤팩트한 구조의 전지모듈을 제공할 수 있다.
Therefore, the heat conductive
또한, 본 발명에 있어서의 방열부재(20)는 단위셀(S)들 사이에 배치되어 방열 기능을 수행함과 동시에 파우치형 단위셀에 가해지는 외력을 막는 구조물 역할도 함께 수행하는 것이다. 따라서, 고분자 수지층을 포함한 라미네이트 시트 외장재로 구성되어 원통형 내지 각형 전지보다 외력에 약한 문제를 지닌 파우치형 전지의 외부충격 특성을 간단한 구조를 가진 모듈케이스(10) 하나의 부품만으로 보완할 수 있다.
In addition, the
본 발명에서 상기 단위셀은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 리튬이차전지, 니켈-수소(Ni-MH)이차전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd)이차전지 등을 들 수 있으나, 그 중에서도 중량 대비 고출력을 제공하는 리튬이차전지가 바람직하게 사용될 수 있다.
In the present invention, the unit cell is not particularly limited as long as it is a secondary battery capable of charging and discharging. For example, a lithium secondary battery, a nickel-hydrogen (Ni-MH) secondary battery, a nickel-cadmium (Ni-Cd) secondary battery, etc. may be mentioned. Among them, a lithium secondary battery that provides a high output by weight is preferably used. Can be.
또한, 본 발명에서의 단위셀은 파우치형 단위셀로서, 라미네이트 시트의 셀 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 상기 셀 외장재의 외부로 형성된 전극단자들과 연결된 상태로 내장되어 있는 것이다. In addition, the unit cell in the present invention is a pouch-type unit cell, the electrode assembly of the anode / separator / cathode structure is embedded in the cell packaging material of the laminate sheet connected to the electrode terminals formed to the outside of the cell packaging material.
즉, 상기 셀 외장재의 외부로 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 전극단자(양극단자 및 음극단자)가 돌출되어 있다. 상기 전극단자들은 도면상 상기 셀 외장재의 상측 또는 하측에서 일방향으로만 돌출 형성될 수도 있고, 상측 및 하측 모두에서 양방향으로 돌출 형성될 수도 있다. 구체적으로, 상기 전극단자들은 육면체 전지모듈의 한 면 또는 두 면에서 직렬 또는 병렬로 전기적 연결되며, 최종 양/음극 단자가 전지모듈의 외부로 연결되는 구조이다. 한편, 본 발명에서는 외장재의 상측 또는/및 하측으로 전극단자가 돌출된 상태를 일예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 외장재의 좌측 또는/및 우측으로 전극단자가 돌출될 수도 있음은 물론이다.
That is, electrode terminals (anode terminals and cathode terminals) electrically connected to the electrode assembly protrude to the outside of the cell packaging material. The electrode terminals may protrude in one direction only from the upper side or the lower side of the cell packaging material in the drawing, or protrude in both directions from both the upper side and the lower side. Specifically, the electrode terminals are electrically connected in series or in parallel on one or two surfaces of the hexahedron battery module, and the final positive / cathode terminals are connected to the outside of the battery module. Meanwhile, in the present invention, the state in which the electrode terminals protrude to the upper side and / or the lower side of the exterior member is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the electrode terminals may protrude to the left side and / or the right side of the exterior member. .
상기 셀 외장재는 통상적인 경우처럼, 열융착을 위한 내부 수지층, 차단성 금속층 및 내구성 향상을 위한 외부 수지층을 모두 포함할 수 있지만, 후술하는 바와 같이 본 발명에 있어서는 완전 밀봉된 모듈케이스(10) 자체가 종래의 차단성 금속층 역할을 대신 수행할 수 있는바, 상기 셀 외장재에 있어 금속층을 생략한 채 내부 수지층 및 외부 수지층만으로 구성할 수 있는 이점이 있다.
The cell shell member may include all of an inner resin layer for thermal fusion, a barrier metal layer, and an outer resin layer for improving durability, as in a conventional case, but in the present invention, as described below, a fully sealed module case 10 ) Itself can perform the role of the conventional barrier metal layer, there is an advantage that can be composed of only the inner resin layer and the outer resin layer without the metal layer in the cell packaging material.
본 발명에 있어서 상기 열전도성 방열부재(20)는 상기 모듈케이스(10) 내부에 위치하면서 상기 모듈케이스(10)와 일체화된 것이다.In the present invention, the heat conductive
상기 방열부재(20)는 모듈케이스(10) 최초 제작 시부터 모듈케이스(10)를 이루는 일부분으로서 일체화되어 제작될 수도 있고, 일단 모듈케이스(10)를 제작한 후 방열부재(20)를 삽입한 다음, 용접 등의 방법을 통해 상기 모듈케이스(10)와 일체화시킬 수도 있다.
The
상기 방열부재(20)로는 열전도성이 우수한 소재라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 열전도성과 기계적 강도가 다른 소재들에 비해 높은 금속 또는 카본 소재로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 열전도성과 기계적 강도는 높으면서 전기전도성은 낮은 소재를 채택함으로써, 방열특성 및 외부충격 특성은 높게 유지하면서 동시에 절연성을 향상시켜 전지모듈의 전기적 안전성을 더욱 높일 수 있다.As the
또한, 본 발명에 있어서 상기 방열부재(20)와 상기 모듈케이스(10)는 일체화되어 방열기능을 수행하는 것이므로, 양자 모두 열전도성 소재이어야 한다. 바람직하게는, 같은 재질의 열전도성 소재로 형성하여 양 부재에 걸쳐 균일한 열전달이 이루어지도록 한다. 이러한 방열부재(20) 및 모듈케이스(10)의 재질은 모든 금속 또는 카본소재가 가능하지만, 열전도성, 가공성, 용접성 등을 고려하였을 때 SUS계열 또는 Al계열이 사용되는 것이 바람직하다.
In addition, in the present invention, since the
한편, 상기 방열부재는 단위셀들의 열을 원활하게 방출시키고 더불어 모듈케이스 내를 구획할 수 있다면 판상형, 메쉬형 등 그 형상에 제한은 없다. 또한, 상기 방열부재(20)의 크기가 너무 크면 전지모듈의 부피 및 중량이 증가하고, 반대로 너무 작으면 방열특성이 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 방열부재(20)의 크기는 단위셀들의 열을 효과적으로 흡수하여 배출할 수 있는 적정한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
On the other hand, the heat dissipation member is not limited to its shape, such as plate-shaped, mesh-type, as long as it can smoothly discharge the heat of the unit cells and partition the inside of the module case. In addition, if the size of the
상기 파우치형 단위셀들은 상기 방열부재(20)로 구획되는 공간에 하나 또는 그 이상 수납될 수 있다. 바람직하게는 상기 방열부재(20)로 구획되는 공간에 상기 단위셀을 하나씩만 수납함으로써, 각 단위셀에서 발생하는 열을 신속하게 제거함과 더불어 특정 단위셀들만 과열되어 단위셀들간 온도 편차가 발생하는 것을 방지하도록 한다.
One or more pouch-type unit cells may be stored in a space partitioned by the
또한, 상기 파우치형 단위셀은 상기 방열부재(20)와 접하도록 수납하는 것이 방열 효과 향상 측면에서 바람직하다. 상기 단위셀과 방열부재(20)가 과도하게 이격되어 있을 경우 전지모듈의 부피가 커지고, 공기의 낮은 열전도도(약 0.02 W/mㆍK)로 인해 단위셀 내부에서 발생한 열이 외부로 원활하게 전달되지 못할 수 있다.
In addition, the pouch-type unit cell is preferably accommodated in contact with the
한편, 본 발명에 있어서의 모듈케이스(10)는 완전 밀봉된 것을 특징으로 한다. 즉, 라미네이트 시트 외장재에 수납된 전극조립체로 이루어진 파우치형 단위셀을, 2차적으로 포장하는 역할을 하는 부재인 모듈케이스(10)의 상측 또는 하측의 개구된 부분에 실링패널(40)을 용접 결합함으로써 완전히 밀봉하는 것이다. 실링패널(40)에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명한다.On the other hand, the
이로써, 종래 수분 및 가스가 전극조립체로 유입 내지 유출되는 것을 막기 위한 차단층으로서, 라미네이트 시트 외장재에 필수적으로 포함되었던 알루미늄 등의 금속층을 배제할 수 있게 된다.As a result, as a barrier layer for preventing inflow or outflow of water and gas into the electrode assembly, a metal layer such as aluminum, which is essentially included in the laminate sheet exterior material, can be excluded.
즉, 모듈케이스(10) 자체가 수분 및 가스의 차단층 역할을 대신 수행함으로써 종래의 값비싼 라미네이트 시트 외장재를 저렴한 가격의 고분자 수지 필름으로 대체할 수 있으며, 단위셀 또한 가볍게 제조할 수 있다. 또한, 전지모듈 외부로부터 전지모듈 내부로 수분 등의 이물질이 침투되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.
That is, the
다수의 단위셀들을 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다. 더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 내지 디바이스의 공간상의 한계 측면에서 바람직하지 않으며, 차량 등과 같이 한정된 내부공간에 효율적으로 장착되기 위해서는 더욱 콤팩트한 구조의 중대형 전지모듈이 요구된다.In the case of constructing a medium-large battery module using a plurality of unit cells, a process of assembling these members is very complicated because many members are generally required for their mechanical fastening and electrical connection. Moreover, space is required for joining, welding, soldering, etc. a plurality of members for mechanical fastening and electrical connection, thereby increasing the size of the entire system. This increase in size is not desirable in view of the space limitation of the device or device in which the medium and large battery modules are mounted, and a medium and large battery module having a more compact structure is required to be efficiently mounted in a limited internal space such as a vehicle.
따라서 본 발명에서는, 상기 모듈케이스(10)의 상측에는 외부단자와 연결될 수 있도록 하나의 단자 어셈블리(assembly,30)가 결합될 수 있다.Therefore, in the present invention, one
구체적으로, 본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위해 모듈케이스(10)에 수납된 파우치형 단위셀간 및 파우치형 단위셀과 외부단자와의 연결이 하나의 단자 어셈블리(30)에 의해 이루어지도록 한다. 모듈케이스(10) 바디에 단위셀들을 삽입하고, 단위셀간 연결 및 외부단자와의 연결은 이미 결합된 하나의 단자 어셈블리를 통해 이루어지도록 하면 종래의 번거롭던 기계적 체결 및 전기적 접속 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있다. 따라서, 단자 어셈블리(30)는 모듈케이스(10)의 상면에 안착 결합될 수 있는 몸체를 가지며, 이 몸체의 일측에는 외부단자와의 연결을 위한 입출력단자(31)가 돌출된다.Specifically, in order to solve the above problem, the connection between the pouch-type unit cell and the pouch-type unit cell and the external terminal accommodated in the
그리고, 상기 단자 어셈블리(30)의 상측과 모듈케이스(10)의 하측에는 별도의 실링패널(40)이 결합되고, 각각의 실링패널(40)은 모듈케이스 바디와 단자 어셈블리 몸체에 용접 등의 방법을 통해 실링됨으로써 본 발명에 따른 완전 밀봉된 모듈케이스(10)를 형성할 수 있다.
In addition, a
한편, 본 발명은 상기와 같은 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩에 관한 것이다.On the other hand, the present invention relates to a lithium secondary battery pack comprising a battery module as described above.
특히, 본 발명에 따른 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것이 적합하다. 중대형 전지팩의 경우 고출력, 대용량의 성능 확보를 위해 다수의 단위셀들이 적층되어 사용되는바, 이러한 전지팩을 구성하는 전지모듈들은 안전성의 확보를 위해 더욱 높은 방열 효율성이 요구되기 때문이다.In particular, the battery pack according to the present invention is preferably used as a power source for medium and large devices. In the case of medium and large battery packs, a plurality of unit cells are stacked and used to secure high output and high capacity, because battery modules constituting such battery packs require higher heat dissipation efficiency to secure safety.
상기 중대형 디바이스의 구체적인 예로는, 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric Golf Cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있다.Specific examples of the medium-large device include a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric Golf Carts; Electric trucks; Electric commercial vehicles or electric power storage systems.
중대형 전지팩의 구체적인 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 관한 설명을 생략하도록 한다.
Since the specific structure and manufacturing method of the medium-large battery pack are known in the art, description thereof will be omitted herein.
이하, 실시예를 참고하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
실시예Example 1 One
내부 수지층(폴리에틸렌 필름), 금속층(Al), 및 외부 수지층(나일론 필름)을 적층하여 셀 외장재를 제조한 후, 그 일측에 딥 드로잉을 통해 수납부를 형성하고 타측을 덮개의 형태로 절곡하였다.After fabricating a cell packaging material by laminating an inner resin layer (polyethylene film), a metal layer (Al), and an outer resin layer (nylon film), an accommodating part was formed on one side through deep drawing and the other side was bent in the form of a cover. .
다음으로, 드라이 룸에서 스택형 전극조립체 4개를 상기 셀 외장재에 각각 전극단자가 일방향으로 형성되도록 수납하고, 1M LiPF6 카보네이트계 전해액을 주입한 후, 셀 외장재의 외주면을 열융착함으로써 4개의 파우치형 단위셀을 제조하였다.
Next, four stacked electrode assemblies are housed in the dry cell in such a way that the electrode terminals are formed in one direction, the 1M LiPF 6 carbonate electrolyte is injected, and the four outer pouches are thermally fused to each other. A mold unit cell was prepared.
다음으로, Al 재질로 된 모듈케이스에 이와 일체화된 것으로서 같은 재질로 이루어진 방열부재를 구비하여, 모듈케이스 내부가 4개의 공간으로 구획되도록 한 후, 상기 제조된 4개의 단위셀을 상기 방열부재와 밀착되도록 각 공간에 하나씩 수납하였다.(이때 4개의 단위셀의 전극단자들은 육면체 전지모듈의 한 면에서만 돌출되도록 같은 방향으로 수납하였다.)
to the next, The module case made of Al is provided with a heat dissipation member made of the same material as integrated therein, and the inside of the module case is partitioned into four spaces, and then the four unit cells manufactured are in close contact with the heat dissipation member. (The electrode terminals of the four unit cells were stored in the same direction so as to protrude only from one side of the hexahedron battery module.)
다음으로, 상기 수납된 단위셀간 및 단위셀과 외부단자와의 연결이 한번에 이루어지도록 하나의 단자 어셈블리를 제조한다. 이때 단자 어셈블리에는 모든 단위셀의 전극단자가 삽입될 수 있는 단자홀이 형성되어 있으며, 삽입된 단위셀의 전극단자는 단자 어셈블리에 이미 구성되어 있는 버스 바(도시 생략)와의 체결을 통해 직렬 또는 병렬로 연결되고, 버스 바는 단자 어셈블리의 외부로 돌출된 입출력단자와도 기 연결되어 있다. 그 후 단자 어셈블리를 상기 전극단자들이 형성된 부분에 결합한 다음, 케이스 바디와 용접하여 모듈케이스가 완전 밀봉된 구조의 전지모듈을 제조하였다.
Next, one terminal assembly is manufactured so that the received unit cells and the unit cells and the external terminals are connected at once. At this time, the terminal assembly is formed with a terminal hole into which the electrode terminals of all the unit cells can be inserted, and the electrode terminals of the inserted unit cells are connected in series or in parallel by fastening with a bus bar (not shown) that is already configured in the terminal assembly. The bus bar is also connected to the input / output terminals protruding out of the terminal assembly. Thereafter, the terminal assembly was coupled to a portion where the electrode terminals were formed, and then welded to the case body to manufacture a battery module having a completely sealed module case.
실시예Example 2 2
셀 외장재에 있어서 금속층(Al)을 뺀 것을 제외하고는, 실시예 1과 같다.
Except for removing the metal layer (Al) in the cell packaging material is the same as in Example 1.
비교예Comparative example
내부 수지층(폴리에틸렌 필름), 금속층(Al), 및 외부 수지층(나일론 필름)을 적층하여 셀 외장재를 제조한 후, 그 일측에 딥 드로잉을 통해 수납부를 형성하고 타측을 덮개의 형태로 절곡하였다.After fabricating a cell packaging material by laminating an inner resin layer (polyethylene film), a metal layer (Al), and an outer resin layer (nylon film), an accommodating part was formed on one side through deep drawing and the other side was bent in the form of a cover. .
다음으로, 드라이 룸에서 스택형 전극조립체 4개를 상기 셀 외장재에 각각 전극단자가 일방향으로 형성되도록 수납하고, 1M LiPF6 카보네이트계 전해액을 주입한 후, 셀 외장재의 외주면을 열융착함으로써 4개의 파우치형 단위셀을 제조하였다.
Next, four stacked electrode assemblies are housed in the dry cell in such a way that the electrode terminals are formed in one direction, the 1M LiPF 6 carbonate electrolyte is injected, and the four outer pouches are thermally fused to each other. A mold unit cell was prepared.
다음으로, Al 재질로 된 실시예 1과 같은 크기의 모듈케이스 내에 상기 제조된 4개의 단위셀을 동일 거리만큼 이격된 상태로 수납하여, 공기 유로가 형성되도록 하였다. Next, the four unit cells manufactured above were housed in the module case of the same size as that of the first embodiment of Al and spaced apart by the same distance to form an air flow path.
다음으로, 상기 4개 단위셀들의 전극단자들 각각을 버스 바를 이용하여 전기적으로 연결한 후, 상기 버스 바가 최종적으로 외부 입출력 단자와 연결되도록 하여, 전지모듈을 제조하였다.(이때 모듈케이스는 완전 밀봉된 구조가 아니었다.)
Next, after electrically connecting each of the electrode terminals of the four unit cells using a bus bar, the bus bar was finally connected to an external input / output terminal, thereby manufacturing a battery module. It wasn't a structure.)
실험예Experimental Example
상기 실시예와 비교예에서 제조된 전지모듈에 대해 1C-rate로 만충전한 후 셀 내부 온도가 동일해지도록 충분한 시간 동안 기다린 후 2C-rate의 전류로 만방전하는 조건으로 충방전을 실시한 다음, 4개 단위셀들의 평균온도 변화를 방전시작과 함께 시간에 따라 측정하였다.(비교예의 경우는 상기 이격된 공간으로 공기를 유동시켜 방열을 실시하였다.)
After fully charging the battery modules manufactured in the above Examples and Comparative Examples with 1 C-rate and waiting for a sufficient time for the internal temperature of the cells to be the same, charging and discharging were performed under conditions that were fully discharged with a current of 2 C-rate. The average temperature change of the unit cells was measured over time with the start of discharging. (In the case of the comparative example, heat was radiated by flowing air into the space.)
상기 표 1에서 보듯이, 실시예의 경우 모듈케이스와 일체화된 방열부재를 포함함으로써 비교예보다 우수한 방열특성을 나타내고 셀 내부의 온도를 균일하게 제어할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 간단한 구조만으로도 단위셀에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있어, 궁극적으로 전지의 수명 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.As shown in Table 1, in the case of the embodiment it can be seen that by including a heat dissipation member integrated with the module case exhibits excellent heat dissipation characteristics than the comparative example and can uniformly control the temperature inside the cell. That is, it was confirmed that only a simple structure can effectively release heat generated in the unit cell to the outside, thereby ultimately improving battery life and safety.
또한, 본 발명은 모듈케이스가 완전 밀봉된 결과, 파우치형 전지의 라미네이트 시트 외장재에 있어 금속층을 배제하더라도(실시예 2) 수분 및 가스 차단성이 보장되는 반면, 비교예의 경우는 모듈케이스가 밀봉되어 있지 않아 차단성 금속층이 반드시 필요하게 된다. In addition, the present invention as a result of the module case is completely sealed, even if the metal layer is excluded in the laminate sheet exterior material of the pouch-type battery (Example 2), water and gas barrier properties are guaranteed, whereas in the comparative example the module case is sealed There is no barrier metal layer necessarily.
더불어, 실시예의 경우 단위셀간 및 단위셀과 외부단자와의 연결이 하나의 어셈블리 부품으로 형성된 단자를 통해 한번에 이루어지므로, 개별적, 순차적으로 전기적 연결을 수행하는 비교예의 경우보다 작업 용이성이 월등하였다.In addition, in the embodiment, since the connection between the unit cells and the unit cell and the external terminal is made at one time through a terminal formed of one assembly component, the workability is superior to that of the comparative example in which the electrical connection is performed individually and sequentially.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all the technologies within the equivalent range The spirit will be construed as being included in the scope of the invention.
10 ; 모듈케이스
20 ; 방열부재
30 ; 단자 어셈블리
31 ; 입출력단자
40 ; 실링패널
S ; 셀10; Module case
20; Heat dissipation member
30; Terminal assembly
31; I / O terminal
40; Sealing panel
S; Cell
Claims (16)
상기 단위셀이 수납되며, 내부는 열전도성 방열부재가 일체화된 상태로 구획되는 모듈케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
A unit cell including a cell sheathing material, an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure embedded in the cell sheathing material, and an electrode terminal formed on an exterior of the cell sheathing material so as to be electrically connected to the electrode assembly;
The unit cell is accommodated, the battery module, characterized in that it comprises a module case partitioned in a state in which the thermally conductive heat dissipation member is integrated.
상기 단위셀은 상기 방열부재로 구획되는 공간에 적어도 하나 이상 수납되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
And at least one unit cell is accommodated in a space partitioned by the heat dissipation member.
상기 모듈케이스는 단위셀이 수납되도록 적어도 일면이 개구되며, 그 개구된 부분은 실링패널에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The module case is at least one surface is opened so that the unit cell is accommodated, the battery module, characterized in that the opening is sealed by a sealing panel.
상기 전지모듈은 단위셀과 단위셀 간 그리고 단위셀과 외부단자와의 전기적 연결을 위한 단자 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The battery module comprises a terminal assembly for the electrical connection between the unit cell and the unit cell and between the unit cell and the external terminal.
상기 단자 어셈블리는 단위셀의 전극단자와 연결되도록 모듈케이스에 고정 결합되는 어셈블리 몸체와, 상기 단위셀과 전기적으로 연결되도록 어셈블리 몸체의 일측에 돌출되는 입출력단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 4, wherein
The terminal assembly includes an assembly body fixedly coupled to the module case so as to be connected to the electrode terminal of the unit cell, and an input / output terminal protruding on one side of the assembly body to be electrically connected to the unit cell.
상기 모듈케이스의 밀봉을 위해 단자 어셈블리는 모듈케이스에 용접되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method according to claim 5,
Battery module characterized in that the terminal assembly is welded to the module case for sealing the module case.
상기 셀 외장재는 열융착되는 내부 수지층 및 외부 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The cell packaging material includes a battery module, characterized in that it comprises an inner resin layer and an outer resin layer that is heat-sealed.
상기 셀 외장재는 내부 수지층과 외부 수지층 사이에 금속층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 7, wherein
The cell packaging material further comprises a metal layer between the inner resin layer and the outer resin layer.
상기 전극단자들은 일방향 또는 양방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The electrode terminal is a battery module, characterized in that formed in one direction or both directions.
상기 전극단자들은 상기 전지모듈의 한 면 또는 두 면에서 직렬 또는 병렬로 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The electrode terminal is a battery module, characterized in that the electrical connection in series or in parallel on one or two sides of the battery module.
상기 방열부재와 단위셀은 상호 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
And the heat dissipation member and the unit cell are disposed to contact each other.
상기 방열부재와 모듈케이스는 서로 동일 재질의 열전도성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The heat dissipation member and the module case is a battery module, characterized in that made of a thermally conductive material of the same material.
상기 방열부재 및 모듈케이스는 금속 또는 카본 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The method of claim 1,
The heat dissipation member and the module case is a battery module, characterized in that made of metal or carbon material.
A lithium secondary battery pack comprising a battery module according to any one of claims 1 to 13.
상기 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩.
The method of claim 14,
The battery pack is a lithium secondary battery pack, characterized in that used as a power source for medium and large devices.
상기 중대형 디바이스는 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric Golf Cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 리튬이차 전지팩.
16. The method of claim 15,
The medium-to-large size device includes a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric Golf Carts; Electric trucks; Lithium secondary battery pack, characterized in that the electric commercial vehicle or power storage system.
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Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
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