KR-20260060652-A - BATTERY PACK

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Abstract

예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 팩 하우징 내부에서 제1 방향으로 배열된 복수의 배터리 셀들; 상기 복수의 배터리 셀들의 사이에 개재되고, 각각의 상기 복수의 배터리 셀들의 높이보다 더 큰 높이를 갖는 복수의 분리기들; 및 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 복수의 분리기들의 상부에 배치되고, 베이스 및 상기 베이스로부터 돌출되어 각각의 상기 복수의 분리기들을 수용하는 복수의 수용부들을 포함하는 상부 커버;를 포함할 수 있다. 상기 상부 커버는, 열가소성 케이스; 및 상기 열가소성 케이스 내의 소화 약제를 포함할 수 있다.

Inventors

이정훈
정혜미
김광모
이주형

Assignees

주식회사 엘지에너지솔루션

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241025

Claims (12)

팩 하우징 내부에서 제1 방향으로 배열된 복수의 배터리 셀들; 상기 복수의 배터리 셀들의 사이에 개재되고, 각각의 상기 복수의 배터리 셀들의 높이보다 더 큰 높이를 갖는 복수의 분리기들; 및 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 복수의 분리기들의 상부에 배치되고, 베이스 및 상기 베이스로부터 돌출되어 각각의 상기 복수의 분리기들을 수용하는 복수의 수용부들을 포함하는 상부 커버를 포함하고, 상기 상부 커버는, 열가소성 케이스; 및 상기 열가소성 케이스 내의 소화 약제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 소화 약제는 이산화탄소, 비활성 가스, 할로겐화 화합물, 및 비전도성 고체 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 케이스의 용융 온도는 100℃ 이상 200℃ 이하인 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 베이스는 상기 복수의 배터리 셀들과 수직 방향에서 중첩되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제4항에 있어서, 상기 베이스의 하면은 각각의 상기 배터리 셀들의 상면으로부터 수직 방향에서 이격되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 각각의 상기 배터리 셀들의 하면은, 각각의 상기 복수의 분리기들의 하면과 수직 방향에서 동일한 레벨에 위치하고, 각각의 상기 배터리 셀들의 상면은, 각각의 상기 복수의 분리기들의 상면보다 수직 방향에서 더 낮은 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 제1 방향에서 인접한 상기 복수의 분리기들 사이에서, 상기 복수의 배터리 셀들과 상기 베이스 사이에 밀폐 공간들이 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 바텀 플레이트; 상기 바텀 플레이트에 연결되고, 상기 바텀 플레이트에 수직한 사이드 플레이트들; 및 각각의 상기 사이드 플레이트들과 연결되고, 상기 바텀 플레이트와 수직 방향에서 이격된 탑 플레이트를 포함하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상기 팩 하우징의 내부 공간에 수용되고, 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 복수의 분리기들은, 상기 모듈 프레임의 내부 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제8항에 있어서, 상기 탑 플레이트는 복수의 홀들을 포함하고, 각각의 상기 복수의 홀들은 상기 베이스와 수직 방향에서 중첩되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제9항에 있어서, 상기 베이스는 상기 복수의 배터리 셀들과 수직 방향에서 중첩되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 상부 커버의 두께는 균일한 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 상부 커버의 두께는 0.5mm 이상 1.0mm 이하인 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK} 본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차 전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다. 모빌리티용 이차 전지가 강조되는 현재의 트렌드에서, 이차 전지 기술 개발의 주된 방향은 생산비용 절감과 및 안전성의 제고이다. 이차 전지는 BEV의 제조 원가에서 가장 큰 비중을 차지한다. 따라서, 내연기관 차량 대비 BEV의 점유율의 상승에 가장 중요한 요소는 이차 전지의 생산 비용이다. 생산 비용의 절감은, 원재료의 절감, 생산 공정의 스텝 수의 감축 및 택트 타임의 절감을 동해 달성될 수 있다. 이차 전지의 안전성은 모빌리티 탑승자의 생명과 직결되므로, 매우 중요하다. 이차 전지의 안전성 제고를 위한 주요 과제는 배터리 팩의 냉각 솔루션의 제공이다. 도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 단면도이다. 도 2 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 확대 단면도들이다. 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 단면도이다. 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 확대 단면도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다. (제1 실시예) 도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩(100)을 나타내는 단면도이다. 도 2 내지 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩(100)을 나타내는 확대 단면도들이다. 도 2는 도 1의 P1을 확대 도시한 것이다. 도 3은 도 1의 P2를 확대 도시한 것이다. 도 4 및 도 5는 각각 도 1의 P3를 확대 도시한 것이다. 도 4는 정상 상태에서의 배터리 팩(100)을 도시하고, 도 5는 화재 발생 상태에서의 배터리 팩(100)을 도시한다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113), 복수의 분리기들(120), 상부 커버(130), 모듈 프레임(140), 및 팩 하우징(150)을 포함할 수 있다. 배터리 셀들(111, 112, 113)은 팩 하우징(150)의 내부 공간에 수용될 수 있다. 배터리 셀들(111, 112, 113)은 X 방향으로 적층될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113) 각각은 양방향 셀들일 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113) 각각의 양극 단자는 각각의 일단에 배치되고, 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113)의 각각의 음극 단자는 각각의 타단에 배치될 수 있다. 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여, 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113) 각각이 단방향 셀인 실시예에 용이하게 도달할 수 있을 것이다. 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113) 각각은 전극 어셈블리, 전해액 및 이들을 커버하는 케이스를 포함한다. 상기 케이스는, 파우치 케이스 또는 각형 케이스일 수 있다. 파우치 케이스는 알루미늄 라미네이트 시트를 포함할 수 있다. 각형 케이스는 알루미늄 등과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다. 각형 케이스는 사각기둥 형상을 가질 수 있다. 케이스에 내장되는 전극 어셈블리는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함할 수 있다. 전극 어셈블리는 조립 형태에 따라 젤리 롤 타입 및 스택 타입 중 어느 하나일 수 있다. 젤리 롤 타입의 전극 어셈블리는 양극, 음극 및 그들 사이에 개재된 분리막의 권취 구조를 포함할 수 있다. 스택 타입의 전극 어셈블리는 순차로 적층된 복수의 양극들, 복수의 음극들 및 그들 사이에 개재된 복수의 분리막들을 포함할 수 있다. 분리기들(120)은 배터리 셀들(111, 112, 113)을 분리할 수 있다. 분리기들(120) 각각은 배터리 셀들(111, 112, 113)의 사이에 개재되거나, 배터리 셀들(111, 112, 113) 중 X 방향에서 가장 바깥 쪽 배터리 셀들과 접하도록 배치될 수 있다. 분리기들(120) 각각은 일 측면 또는 양 측면에서 인접한 배터리 셀들(111, 112, 113)과 접할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113) 및 복수의 분리기들(120)은 셀 스택을 이룰 수 있다. 복수의 분리기들(120)은 압축성 물질을 포함할 수 있다. 복수의 분리기들(120)은 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113)의 스웰링을 흡수할 수 있다. 복수의 분리기들(120)은 열적 장벽(thermal barrier)일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 분리기들(120) 각각은 높은 용융 온도 및 낮은 열 전도율을 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 분리기들(120) 각각은 세라믹 및 코팅된 유리 물질과 같이 난연성 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 분리기들(120)은 열 폭주 이벤트가 발생하는 경우, 화재 억제 물질(fire retarding material) 및 소화 약제(fire extinguishing agent)를 방출하도록 구성될 수도 있다. 분리기들(120) 각각은 상면(120TS) 및 하면(120BS)을 포함할 수 있다. 배터리 셀들(111) 각각은 상면(111TS) 및 하면(111BS)을 포함할 수 있다. 배터리 셀들(112) 각각은 상면(112TS) 및 하면(112BS)을 포함할 수 있다. 배터리 셀들(113) 각각은 상면(113TS) 및 하면(113BS)을 포함할 수 있다. 분리기들(120) 각각의 Z 방향을 따른 높이는, 배터리 셀들(111, 112, 113) 각각의 Z 방향을 따른 높이보다 더 클 수 있다. 분리기들(120) 각각의 하면(120BS)은, 배터리 셀들(111, 112, 113)의 하면들(111BS, 112BS, 113BS) 각각과 Z 방향에서 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 분리기들(120) 각각의 상면(120TS)은 배터리 셀들(111, 112, 113)의 상면들(111TS, 112TS, 113TS) 각각보다 더 높은 레벨에 위치할 수 있다. 분리기들(120) 각각의 하면(120BS), 배터리 셀들(111) 각각의 하면(111BS), 배터리 셀들(112) 각각의 하면(112BS), 및 배터리 셀들(113)의 각각의 하면(113BS)은 모듈 프레임(140)의 바텀 플레이트(141)의 상면 상에 있을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 셀들(111, 112, 113)과 바텀 플레이트(141) 사이에는 실리콘 등의 레진 층이 더 포함될 수 있다. 배터리 셀들(111, 112, 113)과 바텀 플레이트(141) 사이의 레진 층은, 외부의 물리적 충격을 흡수하여 배터리 셀들(111, 112, 113)을 보호할 수 있다. 상부 커버(130)는 배터리 셀들(111, 112, 113)과 분리기들(120)의 Z 방향에서의 상부에 위치할 수 있다. 상부 커버(130)는 배터리 셀들(111, 112, 113)과 Z 방향에서 중첩될 수 있다. 상부 커버(130)는 베이스(131), 및 베이스(131)로부터 Z 방향으로 돌출되는 복수의 수용부들(132)을 포함할 수 있다. 베이스(131)는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113)의 상면들(111TS, 112TS, 113TS)로부터 Z 방향으로 이격될 수 있다. 각각의 수용부들(132)은 각각의 분리기들(120)을 수용할 수 있다. 수용부들(132) 각각은, 분리기들(120) 각각의 제1 측면(120SS1)의 일부, 상면(120TS), 및 제2 측면(120SS2)의 일부와 접할 수 있다. 상부 커버(130)의 수용부들(132) 각각은 탑 플레이트(143)의 하면에 접할 수 있다. 상부 커버(130)는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113)과 탑 플레이트(143) 사이에 개재될 수 있다. 베이스(131)의 하면과 배터리 셀들(111) 각각의 상면(111TS) 사이에는 밀폐 공간(145)이 있을 수 있다. 베이스(131)의 하면과 배터리 셀들(112) 각각의 상면(112TS) 사이에는 밀폐 공간(146)이 있을 수 있다. 베이스(131)의 하면과 배터리 셀들(113) 각각의 상면(113TS) 사이에는 밀폐 공간(147)이 있을 수 있다. 밀폐 공간들(145, 146, 147)은 X 방향에서 분리기들(120)에 의해 서로 분리될 수 있다. 밀폐 공간들(145, 146, 147)은 서로 연결되어 있지 않을 수 있다. 상부 커버(130)는 케이스(130C) 및 소화 약제(130A)를 포함할 수 있다. 소화 약제(130A)는 케이스(130C)의 내부 공간에 수용될 수 있다. 케이스(130C)는 베이스(131) 및 복수의 수용부들(132