KR-102961021-B1 - Battery Pack

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수의 수용공간을 구비하는 팩 하우징;과, 상기 팩 하우징에 결합되며 복수의 상기 수용공간을 구획하는 격벽부재;와, 복수의 상기 수용공간에 각각 배치되는 팩 단위체;와, 상기 격벽부재와 접촉하며 상기 수용공간 또는 상기 팩 단위체를 덮는 제1 팩 커버; 및 상기 제1 팩 커버와 상기 팩 하우징을 덮는 제2 팩 커버;를 포함할 수 있고, 상기 팩 단위체는, 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 셀 그룹, 및 상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 열전파차단부재를 포함하고, 상기 열전파차단부재는 상기 복수의 셀 그룹을 격리할 수 있다.

Inventors

• 박병준
• 최하늘
• 한진수
• 황재일
• 강민송
• 정하철
• 고정운
• 구본석
• 윤자성
• 이정주
• 정준희
• 조세훈

Assignees

• 에스케이온 주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20210909

Claims (11)

1. 복수의 수용공간을 구비하는 팩 하우징; 상기 팩 하우징에 결합되며 복수의 상기 수용공간을 구획하는 격벽부재; 복수의 상기 수용공간에 각각 배치되는 팩 단위체; 상기 격벽부재와 접촉하며 상기 수용공간 또는 상기 팩 단위체를 덮는 제1 팩 커버; 및 상기 제1 팩 커버와 상기 팩 하우징을 덮는 제2 팩 커버;를 포함하고, 상기 팩 단위체는, 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 셀 그룹, 및 상기 복수의 배터리 셀 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 열전파차단부재를 포함하고, 상기 열전파차단부재는 상기 복수의 셀 그룹을 격리하며, 상기 제1 팩 커버는, 상기 적어도 하나 이상의 열전파차단부재와 접촉하여 상기 팩 단위체 내에서 상기 복수의 배터리 셀을 상호 격리하고, 상기 제1 팩 커버와 상기 적어도 하나 이상의 열전파차단부재의 접촉 영역은 상기 복수의 셀 그룹 사이에 위치하고, 상기 제2 팩 커버가 상기 팩 단위체와 대면하는 내면은, 상기 제1 팩 커버와 접촉하는 배터리 팩.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 팩 커버는, 상기 복수의 배터리 셀과 대면하는 영역이 평면인 배터리 팩.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 팩 커버는, 상기 열전파차단부재와 접촉하는 영역이 상기 열전파차단부재 방향으로 돌출된 배터리 팩.
6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 팩 커버는, 상기 복수의 배터리 셀과 대면하는 영역의 적어도 일부가 상기 복수의 배터리 셀과 접촉하는 배터리 팩.
7. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 팩 커버는, 상기 복수의 배터리 셀과 대면하는 내면의 적어도 일부가 상기 복수의 배터리 셀과 이격되어 상기 배터리 셀과의 사이에 벤팅유로를 형성하는 배터리 팩.
8. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전파차단부재는, 상기 제1 팩 커버를 관통하는 배터리 팩.
9. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀의 전극탭이 연결되는 버스바 조립체; 를 더 포함하는 배터리 팩.
10. 제9항에 있어서, 상기 버스바 조립체는, 상기 복수의 배터리 셀의 상기 전극탭이 연결되는 버스바 부재; 및 상기 버스바 부재를 지지하는 절연부재; 를 포함하는 배터리 팩.
11. 제9항에 있어서, 상기 팩 단위체의 전면과 후면에 위치하는 상기 복수의 배터리 셀에 대면하는 엔드 플레이트; 를 더 포함하는 배터리 팩.

Description

배터리 팩{Battery Pack} 본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 이차전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 비교적 소형인 휴대용 전자기기에서부터 중대형에 속하는 자동차 및 전력저장장치에 이르기까지 그 적용범위가 방대하다. 이차전지는 이차전지 셀의 형태로 이용될 수 있는데 상기 이차전지 셀은 외장재의 내부에 양극, 음극 및 분리막 적층체를 배치하고, 전해액을 채운 형태를 가진다. 이러한 이차전지 셀 다수를 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 형성하면 배터리의 용량 및 출력을 증대시킬 수 있다. 배터리 팩에 존재하는 다수의 이차전지 셀은 과충전되거나 열에 노출되거나 외부로부터 충격을 받는 등의 다양한 이벤트에 노출되어 있기 때문에 배터리 팩은 발화 또는 폭발의 위험성을 가지고 있다. 특히, 배터리 팩을 구성하는 어느 하나의 이차전지 셀에서 발화 또는 폭발이 일어난 경우, 그 이차전지 셀에 인접한 또 다른 이차전지 셀로 가스, 화염, 열 및 도전성 물질 중 적어도 어느 하나의 요소가 전파될 수 있다. 그러므로 발화 또는 폭발이 처음 시작된 이차전지 셀로부터 다른 이차전지 셀까지 가스, 화염, 열 및 도전성 물질 중 적어도 어느 하나의 요소가 전파되는 것을 최소화하거나 방지하는 것은 배터리 팩의 발화 또는 폭발 방지를 위해 매우 중요하다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팩 단위체의 부분 분해사시도이다. 도 3은 도 1의 A-A'이다. 도 4는 도 3의 일부를 확대하여 일부를 분해한 것이다. 도 5는 도 3의 일부 확대도이다. 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 도 3의 일부 확대도이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 도 3의 일부 확대도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 도 3의 일부 확대도이다. 본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. 또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다. 이하, 첨부된 도면에 도시된 X축은 배터리 셀의 적층방향에 수직한 방향에 나란한 방향이고, Y축은 배터리 셀의 적층방향에 나란한 방향이며, Z축은 배터리 셀의 높이방향에 나란한 방향이다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다. 도 1에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 수용공간(111)을 구비하는 팩 하우징(100), 상기 팩 하우징(100)에 수용되는 적어도 하나의 팩 단위체(200), 상기 팩 단위체(200) 또는 상기 팩 단위체(200)가 존재하는 수용공간(111)을 덮는 팩 커버(C)를 포함할 수 있다. 상기 팩 하우징(100)은 적어도 하나의 격벽부재(112)를 포함할 수 있고, 상기 격벽부재(112)를 통해 상기 수용공간(111)을 구획할 수 있다. 상기 격벽부재(112)는 단일 부재로 구비될 수도 있고, 복수의 격벽부재(112)를 팩 하우징(100)에 결합한 형태일 수도 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니다. 상기 격벽부재(112)에 의해 구획된 수용공간(111)에는 적어도 하나의 팩 단위체(200)가 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 상기 팩 단위체(200)는 복수로 구비될 수 있다. 그리고 상기 격벽부재(112)는 상기 수용공간(111)을 복수의 상기 팩 단위체(200)에 대응되는 개수만큼 구획할 수 있다. 상기 격벽부재(112)에 의해 복수의 공간으로 구획된 상기 수용공간(111)에는 복수의 팩 단위체(200) 각각이 수용될 수 있다. 다만, 수용공간(111)을 구획하는 개수, 격벽부재(112)의 채택 개수 및 상기 수용공간(111)에 존재하는 팩 단위체(200)의 개수는 본 발명에 의해 한정되는 바가 아니며, 요구되는 배터리 팩의 사양 등에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있다. 한편, 상기 팩 커버(C)는 상기 수용공간(111) 또는 상기 팩 단위체(200)를 덮도록 상기 팩 하우징(100) 및 상기 격벽부재(112) 중 적어도 어느 하나 이상에 결합될 수 있다. 상기 팩 커버(C)가 상기 수용공간(111) 또는 상기 팩 단위체(200)와 대면하는 영역의 적어도 일부가 상기 수용공간(111) 또는 상기 팩 단위체(200) 방향으로 돌출될 수 있다. 그리고 상기 팩 커버(C)의 돌출된 영역이 상기 팩 하우징(100) 및 상기 격벽부재(112) 중 적어도 어느 하나 이상에 접촉함으로써 복수의 상기 팩 단위체(200) 각각이 존재하는 공간 즉, 격벽부재(112)에 의해 구획된 공간이 상호 격리될 수 있다. 상호 격리된 팩 단위체(200) 간에는 물질 이동이 차단될 수 있는데, 상기 물질은 어느 하나의 팩 단위체(200)에서 열폭주(Thermal runaway) 현상, 발화, 폭발 등이 일어난 경우에 발생하는 물질 및 열폭주(Thermal runaway) 현상, 발화, 폭발 등에 의해 형성된 부산물 모두를 통틀어 이르는 말일 수 있다. 또한, 상기 격벽부재(112)는 그 내부가 비어있는 형태로 제공됨으로써 배터리 팩의 전체 중량을 감소시키는 것에 기여할 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니다. 본 발명의 일 실시 예에서 상기 팩 커버(C)는 제1 팩 커버(300) 및 제2 팩 커버(400)를 포함할 수 있다. 상기 제2 팩 커버(400)는 +Z 방향으로 상기 제1 팩 커버(300)의 상부에 존재하고, 상기 제1 팩 커버(300)에 접촉할 수 있다. 그리고 상기 제2 팩 커버(400)는 상기 제1 팩 커버(300), 상기 수용공간(111) 및 상기 팩 단위체(200) 중 적어도 어느 하나 이상을 덮을 수 있다. 상기 제2 팩 커버(400)는 상기 팩 하우징(100), 상기 격벽부재(112) 및 상기 제1 팩 커버(300) 중 적어도 어느 하나 이상에 볼팅, 용접, 본딩 등에 의해 결합될 수 있으나 그 방법이 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 팩 커버(400)는 제1 팩 커버(300)를 -Z 방향으로 가압할 수 있고, 상기 제1 팩 커버(300)를 팩 단위체(200) 방향으로 밀착시킴으로써 하나의 팩 단위체(200)가 존재하는 공간의 기밀성을 높이는 것에 기여할 수 있다. 또한 상기 제2 팩 커버(400)가 제1 팩 커버(300)를 가압하는 구조가 형성되므로 제1 팩 커버(300)를 팩 하우징(100)에 체결하는 구성 요소가 별도로 필요하지 않을 수 있다. 이는 배터리 팩(1000)의 구조를 간소화하는 것에 기여할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 제1 팩 커버(300)는 -Z 방향으로 상기 제2 팩 커버(400)의 하부에서 상기 팩 단위체(200) 또는 상기 수용공간(111)을 덮을 수 있다. 상기 제1 팩 커버(300)는 복수로 구비될 수 있고, 상기 팩 단위체(200)의 개수에 대응되는 개수만큼 구비될 수 있다. 상기 제1 팩 커버(300)와 상기 팩 단위체(200)는 일대일 대응될 수 있으며, 복수의 상기 팩 단위체(200) 각각은 복수의 상기 제1 팩 커버(300) 각각에 의해 덮일 수 있다. 상기 제1 팩 커버(300)는 +Z 방향으로 복수의 상기 팩 단위체(200)의 상부에 존재하며, 각각의 팩 단위체(200)의 상부를 덮어 하나의 팩 단위체(200)에 할당된 공간을 격리 또는 밀폐할 수 있다. 이에 따르면 하나의 팩 단위체(200)가 존재하는 상기 수용공간(111)의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 또한 이에 따르면 하나의 팩 단위체(200)에서 열폭주(Thermal runaway) 현상, 발화, 폭발 등이 일어난 경우, 또 다른 팩 단위체(200)로 열폭주 현상, 발화, 폭발이 전이되거나 이들로 인해 발생한 물질이 전파되는 것을 지연시키거나 최소화하거나 방지할 수 있다. 열폭주 현상, 발화, 폭발 등에 의해 발생한 물질은 일 예로는 화염, 가스 및 입자 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 가스는 전해액에 의해 발생한 가스 및 연소가스 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있고, 상기 입자는 연소물질 입자 및 배터리 팩을 구성하는 요소의 입자 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 열폭주 현상, 발화, 폭발 등에 의해 발생한 물질이 가스인 경우, 가스의 특성상 팩 단위체(200)의 +Z 방향으로 상부에 존재하는 경로를 통해 전파될 가능성이 높기 때문에 상기 제2 팩 커버를 팩 단위체(200)의 상부에 배치함으로써, 가스가 최초 발생된 팩 단위체(200)에서 다른 팩 단위체(200)로 전파되는 것을 지연시키거나 최소화하거나 방지할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시 예에서 상기 격벽부재(112)는 팩 단위체(200)와 대면하는 영역에 관통된 구멍인 제1 벤팅홀(112a)을 포함할 수 있고, 그 내부에 중공인 제1 중공부(112b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 벤팅홀(112a)로는 팩 단위체(200)에서 발생한 전해액에 의한 가스 및 연소가스 중 적어도 어느 하나 이상이 유입될 수 있다. 상기 제1 중공부(112b)는 X축에 평행한 방향 및 Y축에 평행한 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 격벽부재(112)의 내부에 존재할 수 있다. 본 발명의일 실시 예에서 Y축에 평행한 방향으로 존재하는 제1 중공부(112b)는 상기 제1 벤팅홀(112a) 및 팩 하우징(100)의 내부에 형성된 제2 중공부(110)와 연결될 수 있다. 상기 제2 중공부(110)는 X축에 평행한 방향 및 Y축에 평행한 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 상기 팩 하우징(100)의 내부에 존재할 수 있다. X축에 평행한 방향으로 존재하는 제2 중공부(110)는 전술한 바와 같이 격벽부