KR20240173388A - Battery Pack - Google Patents
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Abstract
내부에 수용공간을 형성하도록 바닥 프레임, 사이드 프레임 및 커버를 포함하며, 상기 커버와 상기 바닥 프레임이 제1 방향으로 이격되어 배치된 팩 하우징; 상기 수용공간에 수용되며, 복수의 냉각 플레이트와 복수의 배터리 셀이 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 적층된 적어도 하나의 셀 적층체;를 포함하며, 각각의 셀 적층체는 각각의 냉각 플레이트와 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 제2 방향으로 교번하여 적층되어 형성되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 바닥 프레임 사이에는 각각의 배터리 셀에서 발생한 가스가 유동 가능하도록 에어 갭이 형성되는 배터리 팩을 제공한다.The present invention provides a battery pack comprising: a pack housing including a bottom frame, a side frame, and a cover to form an accommodation space therein, wherein the cover and the bottom frame are spaced apart in a first direction; at least one cell stack accommodated in the accommodation space, wherein a plurality of cooling plates and a plurality of battery cells are stacked in a second direction perpendicular to the first direction; wherein each cell stack is formed by alternately stacking each cooling plate and at least one battery cell in the second direction, and an air gap is formed between the at least one battery cell and the bottom frame so that gas generated from each battery cell can flow.
Description
본 발명은 복수개의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팩 하우징의 바닥 프레임을 통하여 가스 배출을 수행할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack including a cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and more particularly, to a battery pack capable of performing gas discharge through a bottom frame of a pack housing.
이차전지는 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기자동차와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.Secondary batteries, unlike primary batteries, can be charged and discharged, and can be applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, laptops, hybrid cars, and electric cars. Secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.
이차전지는 파우치형(pouched type) 배터리 셀이나 캔형(can type) 배터리 셀로 제조될 수 있다. 파우치형 배터리 셀은 유연성이 있는 파우치의 내부에 전극 조립체를 수용한 구조를 갖는다. 캔형 배터리 셀은 강성이 있는 케이싱의 내부에 전극조립체를 수용한 구조로서 원통형 배터리 셀이나 각형 배터리 셀로 구성될 수 있다.Secondary batteries can be manufactured as pouch-type battery cells or can-type battery cells. A pouch-type battery cell has a structure in which an electrode assembly is accommodated inside a flexible pouch. A can-type battery cell has a structure in which an electrode assembly is accommodated inside a rigid casing and can be composed of a cylindrical battery cell or a square battery cell.
복수의 배터리 셀은 전기적으로 연결되어 사용된다. 이때, 복수의 배터리 셀은 적층된 형태의 셀 적층체를 형성하여 모듈 하우징 내부에 배치되어 배터리 모듈을 이루게 된다. 복수의 배터리 모듈은 팩 하우징 내부에 배치되어 배터리 팩을 구성할 수 있다.A plurality of battery cells are electrically connected and used. At this time, the plurality of battery cells are arranged inside a module housing to form a cell stack in a stacked form to form a battery module. A plurality of battery modules can be arranged inside a pack housing to form a battery pack.
최근에는 셀 적층체를 직접 팩 하우징 등에 배치하는 구성이 제안된 바 있다. 그러나, 파우치형 배터리 셀은 캔형 배터리 셀과 달리 외부 포장재(파우치)가 유연성 재질로 형성되어 외부 충격에 취약하므로 파우치형 배터리 셀로 구성된 셀 적층체를 직접 팩 하우징에 설치한 경우 안전성 확보에 어려움이 있다. Recently, a configuration has been proposed in which the cell stack is placed directly in a pack housing, etc. However, unlike can-type battery cells, the external packaging material (pouch) of pouch-type battery cells is formed of a flexible material and is vulnerable to external impact, so it is difficult to ensure safety when a cell stack composed of pouch-type battery cells is directly installed in a pack housing.
특히, 종래의 배터리 팩은 팩 하우징의 하부를 냉각유로로 사용하고 있는데, 이 경우 팩 하우징의 하부 강성이 저하되는 문제점이 있다.In particular, conventional battery packs use the lower part of the pack housing as a cooling path, but in this case, there is a problem of reduced rigidity of the lower part of the pack housing.
본 발명(disclosure)은 일 측면(aspect)으로서, 배터리 셀에서 발생한 가스를 원활하게 배출할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention (disclosure) aims, in one aspect, at providing a battery pack capable of smoothly discharging gas generated from a battery cell.
또한, 본 발명은 일 측면으로서 배터리 팩의 강성을 증가시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to provide a battery pack capable of increasing the rigidity of the battery pack as one aspect.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서 냉각효율을 증대시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.And, as one aspect, the present invention aims to provide a battery pack capable of increasing cooling efficiency.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 내부에 수용공간을 형성하도록 바닥 프레임, 사이드 프레임 및 커버를 포함하며, 상기 커버와 상기 바닥 프레임이 제1 방향으로 이격되어 배치된 팩 하우징; 상기 수용공간에 수용되며, 복수의 냉각 플레이트와 복수의 배터리 셀이 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 적층된 적어도 하나의 셀 적층체;를 포함하며, 각각의 셀 적층체는 각각의 냉각 플레이트와 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 제2 방향으로 교번하여 적층되어 형성되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 바닥 프레임 사이에는 각각의 배터리 셀에서 발생한 가스가 유동 가능하도록 에어 갭이 형성되는 배터리 팩을 제공한다.In one aspect to achieve at least some of the above objects, the present invention provides a battery pack, comprising: a pack housing including a bottom frame, a side frame, and a cover to form an accommodation space therein, wherein the cover and the bottom frame are spaced apart in a first direction; at least one cell stack accommodated in the accommodation space, wherein a plurality of cooling plates and a plurality of battery cells are stacked in a second direction perpendicular to the first direction; wherein each cell stack is formed by alternately stacking each cooling plate and at least one battery cell in the second direction, and an air gap is formed between the at least one battery cell and the bottom frame so that gas generated from each battery cell can flow.
실시예들에서, 상기 냉각 플레이트의 바닥면은 상기 배터리 셀의 최하측보다 상기 바닥 프레임을 향해 상기 제1 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.In embodiments, the bottom surface of the cooling plate may have a shape extending in the first direction toward the bottom frame from the lowest side of the battery cell.
실시예들에서, 상기 에어 갭은 상기 제1 방향으로 1mm 이상 20mm 이하의 높이를 가질 수 있다.In embodiments, the air gap may have a height of 1 mm or more and 20 mm or less in the first direction.
실시예들에서, 상기 배터리 셀은 인접하는 냉각 플레이트 및 인접하는 배터리 셀과 접착부재에 의해 고정될 수 있다. 이에 따라, 셀 적층체는 복수의 배터리 셀과 복수의 냉각 플레이트가 결합된 상태로 상기 팩 하우징에 배치될 수 있다. 상기 접착부재는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 열전도성 접착제(thermal adhesive), 열전도성 그리스(thermal grease), 열전도성 에폭시, 방열 패드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In embodiments, the battery cell may be fixed to the adjacent cooling plate and the adjacent battery cell by an adhesive member. Accordingly, the cell stack may be arranged in the pack housing in a state in which a plurality of battery cells and a plurality of cooling plates are combined. The adhesive member may include at least one of a thermally conductive adhesive having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or more, a thermally conductive grease, a thermally conductive epoxy, and a heat-dissipating pad.
실시예들에서, 상기 접착부재의 두께는 0.5mm 이상 3mm 이하일 수 있다.In embodiments, the thickness of the adhesive material may be 0.5 mm or more and 3 mm or less.
실시예들에서, 상기 바닥 프레임은 상기 에어 갭과 연통되어 상기 에어 갭의 가스를 배출하는 적어도 하나의 가스배출홀과, 각각의 가스배출홀을 통해 유입된 가스가 유동하는 가스유로를 포함할 수 있다. 상기 바닥 프레임은 상기 가스배출홀이 형성된 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트와의 사이에서 상기 가스유로를 형성하는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.In embodiments, the floor frame may include at least one gas discharge hole communicating with the air gap to discharge gas in the air gap, and a gas path through which gas introduced through each gas discharge hole flows. The floor frame may include a first plate having the gas discharge hole formed therein, and a second plate forming the gas path between the first plate and the second plate.
실시예들에서, 상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.In embodiments, the first plate may have a greater thickness than the second plate.
실시예들에서, 상기 바닥 프레임은 상기 가스유로를 통해 유동하는 가스를 상기 팩 하우징의 외부로 배출하는 벤팅유닛을 포함할 수 있다.In embodiments, the floor frame may include a venting unit that discharges gas flowing through the gas passage to the outside of the pack housing.
실시예들에서, 상기 셀 적층체의 상부면과 상기 커버 사이에는 상기 셀 적층체의 상부면과 상기 커버 사이의 공간 중 적어도 일부에 채워지는 충전부재가 배치될 수 있다. 상기 충전부재는 상기 셀 적층체와 상기 커버를 고정시킬 수 있다.In embodiments, a filler member may be arranged between the upper surface of the cell stack and the cover to fill at least a portion of the space between the upper surface of the cell stack and the cover. The filler member may secure the cell stack and the cover.
실시예들에서, 상기 충전부재는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 열전도성 접착제를 포함할 수 있다.In embodiments, the filling material may include a thermally conductive adhesive having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or greater.
실시예들에서, 상기 냉각 플레이트는 다공성 구조를 포함하거나, 냉각매체가 유동하는 유동공간을 포함할 수 있다.In embodiments, the cooling plate may include a porous structure or a flow space through which a cooling medium flows.
실시예들에서, 상기 바닥 프레임에는 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 최하측 중 일부분을 지지하는 지지부재가 배치될 수 있다.In embodiments, the bottom frame may have a support member disposed thereon that supports a portion of a lowermost side of at least one battery cell.
실시예들에서, 상기 배터리 셀은 파우치형 이차전지 또는 각형 이차전지를 포함할 수 있다.In embodiments, the battery cell may include a pouch-shaped secondary battery or a square secondary battery.
실시예들에서, 상기 배터리 셀은 전극조립체가 수용되는 셀 바디부와, 상기 전극조립체를 밀봉하도록 상기 셀 바디부의 둘레 중 적어도 일부에 배치되는 실링부와, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결되는 전극리드를 포함하며, 상기 실링부는 상기 전극리드가 외부로 노출되는 영역에 형성된 제1 실링부와, 상기 전극리드가 배치되지 않은 영역에 형성된 제2 실링부를 포함하며, 상기 셀 적층체는 상기 제2 실링부가 상기 바닥 프레임을 향하도록 배치될 수 있다.In embodiments, the battery cell includes a cell body portion in which an electrode assembly is accommodated, a sealing portion arranged on at least a portion of a periphery of the cell body portion to seal the electrode assembly, and an electrode lead electrically connected to the electrode assembly, wherein the sealing portion includes a first sealing portion formed in an area where the electrode lead is exposed to the outside and a second sealing portion formed in an area where the electrode lead is not arranged, and the cell stack can be arranged such that the second sealing portion faces the bottom frame.
실시예들에서, 상기 에어 갭은 상기 셀 바디부의 하부면과 상기 바닥 프레임 사이, 또는 상기 제2 실링부와 상기 바닥 프레임 사이에 형성될 수 있다. 상기 셀 바디부의 하부면과 상기 바닥 프레임 사이의 높이는 1mm 이상 20mm 이하의 값을 갖거나, 상기 제2 실링부와 상기 바닥 프레임 사이의 높이는 1mm 이상 15mm 이하의 값을 가질 수 있다.In embodiments, the air gap may be formed between the lower surface of the cell body and the floor frame, or between the second sealing portion and the floor frame. The height between the lower surface of the cell body and the floor frame may have a value of 1 mm or more and 20 mm or less, or the height between the second sealing portion and the floor frame may have a value of 1 mm or more and 15 mm or less.
실시예들에서, 상기 배터리 셀은 전극조립체를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱의 하부면에 배치되는 가스배출밸브를 포함하며, 상기 에어 갭은 상기 케이싱의 하부면과 상기 바닥 프레임 사이에 형성될 수 있다.In embodiments, the battery cell includes a casing that accommodates the electrode assembly and a gas exhaust valve disposed on a lower surface of the casing, and the air gap can be formed between the lower surface of the casing and the bottom frame.
실시예들에서, 상기 수용공간은 격벽에 의해 복수의 분할공간으로 구획되며, 각각의 셀 적층체는 각각의 분할공간에 배치될 수 있다.In the embodiments, the receiving space is divided into a plurality of partition spaces by partition walls, and each cell stack can be placed in each partition space.
다른 측면으로서, 본 발명은, 내부에 수용공간을 형성하도록 바닥 프레임, 사이드 프레임 및 커버를 포함하며, 상기 커버와 상기 바닥 프레임이 제1 방향으로 이격되어 배치된 팩 하우징; 및 상기 수용공간에 수용되며, 복수의 냉각 플레이트와 복수의 배터리 셀이 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 적층된 적어도 하나의 셀 적층체;를 포함하며, 각각의 셀 적층체는 상기 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 바닥 프레임으로부터 상기 제1 방향으로 이격된 상태로 상기 팩 하우징에 배치되도록 구성되는 배터리 팩을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a battery pack, comprising: a pack housing including a bottom frame, a side frame, and a cover to form an accommodation space therein, the cover and the bottom frame being arranged spaced apart in a first direction; and at least one cell stack accommodated in the accommodation space, the cell stack including a plurality of cooling plates and a plurality of battery cells stacked in a second direction perpendicular to the first direction, wherein each cell stack is configured such that the at least one battery cell is arranged in the pack housing spaced apart from the bottom frame in the first direction.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 셀에서 발생한 가스를 팩 하우징의 외부로 원활하게 배출할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.According to one embodiment of the present invention having such a configuration, the effect of smoothly discharging gas generated from a battery cell to the outside of the pack housing can be obtained.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 팩의 강성을 증가시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 팩 하우징 하부의 강성이 증가되므로 배터리 팩을 셀-투-팩(cell-to-pack; CTP) 구조뿐만 아니라, 셀-투-샤시(cell-to-chassis; CTC) 구조, 셀-투-바디(cell-to-body; CTB) 구조로도 적용할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, it is possible to obtain an effect of increasing the rigidity of the battery pack. In particular, since the rigidity of the lower part of the pack housing is increased, it is possible to obtain an effect of applying the battery pack not only to a cell-to-pack (CTP) structure but also to a cell-to-chassis (CTC) structure and a cell-to-body (CTB) structure.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 팩의 냉각효율을 증대시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.And, according to one embodiment of the present invention, the effect of increasing the cooling efficiency of the battery pack can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 팩의 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 집합체의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 집합체의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 사용되는 배터리 셀의 일 예를 도시한 사시도.
도 5는 도 2의 I-I'선에 따른 셀 적층체의 단면도.
도 6은 도 5의 "A" 부분에 대한 확대도
도 7 및 도 8은 각각 도 6에 도시된 셀 적층체의 변형예를 도시한 단면도.
도 9는 도 6에 도시된 셀 적층체의 변형예를 도시한 단면도.
도 10은 도 1의 II-II' 선에 따른 배터리 팩의 단면도.
도 11은 도 10의 변형예를 도시한 단면도.
도 12는 도 1의 III-III' 선에 따른 단면도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩의 분해 사시도.
도 14는 도 13의 IV-IV' 선에 따른 단면도.
도 15는 본 발명의 셀 적층체에 제공되는 배터리 셀의 다른 예를 도시한 사시도. Figure 1 is an exploded perspective view of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the battery assembly illustrated in Figure 1.
Figure 3 is an exploded perspective view of the battery assembly illustrated in Figure 2.
Figure 4 is a perspective view showing an example of a battery cell used in the present invention.
Fig. 5 is a cross-sectional view of a cell stack along line I-I' of Fig. 2.
Figure 6 is an enlarged view of part “A” of Figure 5.
Figures 7 and 8 are cross-sectional views each showing a modified example of the cell stack illustrated in Figure 6.
Fig. 9 is a cross-sectional view showing a modified example of the cell stack shown in Fig. 6.
Fig. 10 is a cross-sectional view of a battery pack along line II-II' of Fig. 1.
Fig. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of Fig. 10.
Fig. 12 is a cross-sectional view taken along line III-III' of Fig. 1.
Figure 13 is an exploded perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Fig. 14 is a cross-sectional view taken along line IV-IV' of Fig. 13.
FIG. 15 is a perspective view showing another example of a battery cell provided in the cell stack of the present invention.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Before going into the detailed description of the present invention, it should be noted that the terms or words used in this specification and claims described below should not be interpreted as being limited to their usual or dictionary meanings, and should be interpreted as meanings and concepts that conform to the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to describe his own invention in the best way. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations illustrated in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, and it should be understood that there may be various equivalents and modified examples that can replace them at the time of filing this application.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. At this time, it should be noted that the same components in the attached drawings are indicated by the same symbols as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components in the attached drawings are exaggerated, omitted, or schematically depicted, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 팩(100)의 분해 사시도이다.Figure 1 is an exploded perspective view of a battery pack (100) according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 팩(100)은 팩 하우징(160)과, 적어도 하나의 셀 적층체(110)를 포함할 수 있다. 셀 적층체(110)는 팩 하우징(160)에 수용될 수 있다. 이때, 셀 적층체(110)는 배터리 집합체(105)를 형성한 후 팩 하우징(160)에 수용될 수 있다. 배터리 집합체(105)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.Referring to FIG. 1, a battery pack (100) according to one embodiment of the present invention may include a pack housing (160) and at least one cell stack (110). The cell stack (110) may be accommodated in the pack housing (160). At this time, the cell stack (110) may be accommodated in the pack housing (160) after forming a battery assembly (105). The battery assembly (105) will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
팩 하우징(160)은 적어도 하나의 셀 적층체(110)를 수용하는 공간을 형성할 수 있다. 팩 하우징(160)의 내부에는 수용공간(165)이 형성될 수 있다. 팩 하우징(160)은 바닥 프레임(170), 사이드 프레임(161) 및 커버(163)를 포함할 수 있다. 팩 하우징(160)은 커버(163)와 바닥 프레임(170)이 제1 방향(Z)으로 이격되어 배치되고, 커버(163)와 바닥 프레임(170) 사이에는 수용공간(165)이 형성될 수 있다.The pack housing (160) can form a space that accommodates at least one cell stack (110). An accommodation space (165) can be formed inside the pack housing (160). The pack housing (160) can include a bottom frame (170), a side frame (161), and a cover (163). The pack housing (160) can be arranged such that the cover (163) and the bottom frame (170) are spaced apart from each other in a first direction (Z), and an accommodation space (165) can be formed between the cover (163) and the bottom frame (170).
바닥 프레임(170)은 셀 적층체(110)의 하부를 지지하도록 구성될 수 있다. 바닥 프레임(170)은 적어도 하나의 가스배출홀(173)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 가스배출홀(173)은 바닥 프레임(170)의 지지면(170a)에 형성될 수 있다. 각각의 가스배출홀(173)은 셀 적층체(110)에서 배출된 가스를 바닥 프레임(170)의 외부로 배출할 수 있다. 바닥 프레임(170)의 지지면(170a)에는 복수의 가스배출홀(173)이 형성될 수 있다. 복수의 가스배출홀(173)은 서로 이격된 상태로 배치되며 원 형상을 가질 수 있다. 다만, 가스배출홀(173)의 형상 및 배치구조는 도 1에 도시된 구조로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가스배출홀(173)은 슬릿 형상, 타원 형상, 또는 사각형 등 다각 형상을 갖는 것도 가능하다. The floor frame (170) may be configured to support the lower portion of the cell stack (110). The floor frame (170) may include at least one gas discharge hole (173). At least one gas discharge hole (173) may be formed on a support surface (170a) of the floor frame (170). Each gas discharge hole (173) may discharge gas discharged from the cell stack (110) to the outside of the floor frame (170). A plurality of gas discharge holes (173) may be formed on the support surface (170a) of the floor frame (170). The plurality of gas discharge holes (173) may be arranged spaced apart from each other and may have a circular shape. However, the shape and arrangement structure of the gas discharge holes (173) are not limited to the structure illustrated in FIG. 1. For example, the gas discharge holes (173) may also have a polygonal shape such as a slit shape, an oval shape, or a square shape.
가스배출홀(173)로 유입된 가스는 바닥 프레임(170)에 형성된 가스유로(도 10의 174)를 유동한 후 적어도 하나의 벤팅유닛(175)을 통해 팩 하우징(160)의 외부로 배출될 수 있다. 팩 하우징(160)에는 적어도 하나의 벤팅유닛(175)이 배치될 수 있다. 적어도 하나의 벤팅유닛(175)은 바닥 프레임(170)에 배치될 수 있으나, 벤팅유닛(175)의 배치 위치 및 개수는 다양한 변경이 가능하다. 벤팅유닛(175)은 개방된 홀로 이루어질 수도 있다. 이와는 달리, 벤팅유닛(175)은 가스의 압력이 설정압력보다 높은 경우에 개방되는 벤팅밸브를 포함하는 것도 가능하다. The gas introduced into the gas discharge hole (173) may flow through the gas path (174 of FIG. 10) formed in the bottom frame (170) and then be discharged to the outside of the pack housing (160) through at least one venting unit (175). At least one venting unit (175) may be arranged in the pack housing (160). At least one venting unit (175) may be arranged in the bottom frame (170), but the arrangement position and number of the venting units (175) may be variously changed. The venting unit (175) may be formed as an open hole. Alternatively, the venting unit (175) may also include a venting valve that opens when the pressure of the gas is higher than the set pressure.
사이드 프레임(161)은 바닥 프레임(170)의 테두리에서 제1 방향(Z)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 도 1에서 사이드 프레임(161)은 플레이트 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 사이드 프레임(161)의 형상이나 구조는 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 사이드 프레임(161)은 강성 증대를 위하여 복수의 플레이트가 서로 결합된 형상을 가질 수 있다. 사이드 프레임(161)은 바닥 프레임(170)과 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사이드 프레임(161)은 바닥 프레임(170)과 별도로 제작된 후 용접 등 공지의 결합방법에 의해 결합될 수 있다.The side frame (161) may have a shape extending in the first direction (Z) from the edge of the floor frame (170). In FIG. 1, the side frame (161) is illustrated as having a plate shape, but the shape or structure of the side frame (161) may be variously changed. For example, the side frame (161) may have a shape in which a plurality of plates are joined to each other to increase rigidity. The side frame (161) may be formed integrally with the floor frame (170), but is not limited thereto. For example, the side frame (161) may be manufactured separately from the floor frame (170) and then joined by a known joining method such as welding.
커버(163)는 사이드 프레임(161)의 상부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(163)는 사이드 프레임(161)과 볼트 체결에 의해 결합될 수 있다. 다만, 커버(163)와 사이드 프레임(161)의 결합방식은 이에 한정되는 것은 아니다. 커버(163)는 바닥 프레임(170)과 사이드 프레임(161)에 의해 형성되는 수용공간(165)을 덮을 수 있다. 도 1에서 커버(163)는 플레이트 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 커버(163)의 형상이나 구조는 다양한 변경이 가능하다. The cover (163) can be coupled to the upper part of the side frame (161). For example, the cover (163) can be coupled to the side frame (161) by bolt fastening. However, the coupling method of the cover (163) and the side frame (161) is not limited thereto. The cover (163) can cover the receiving space (165) formed by the bottom frame (170) and the side frame (161). In Fig. 1, the cover (163) is illustrated as having a plate shape, but the shape or structure of the cover (163) can be changed in various ways.
팩 하우징(160)은 수용공간(165)을 복수의 분할공간으로 구획하는 격벽(167)을 포함할 수 있다. 각각의 분할공간에는 셀 적층체(110)가 배치될 수 있다. 각각의 셀 적층체(110)는 배터리 조립체로 조립된 후 분할공간에 배치될 수 있다.The pack housing (160) may include a partition wall (167) that divides the receiving space (165) into a plurality of divided spaces. A cell stack (110) may be placed in each divided space. Each cell stack (110) may be placed in a divided space after being assembled into a battery assembly.
한편, 실시예에 의한 팩 하우징(160)은 차량의 샤시나 바디에 장착되는 구조를 가질 수 있으나,이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 셀 적층체(110)를 차량의 샤시에 직접 장착하는 셀-투-샤시(cell-to-chassis; CTC) 구조 또는 복수의 셀 적층체(110)를 차량의 차체에 직접 장착하는 셀-투-바디(cell-to-body; CTB) 구조의 경우, 팩 하우징(160)은 차량의 샤시 또는 바디 중 일부를 구성할 수도 있다.Meanwhile, the pack housing (160) according to the embodiment may have a structure mounted on the chassis or body of the vehicle, but is not limited thereto. For example, in the case of a cell-to-chassis (CTC) structure in which a plurality of cell laminates (110) are directly mounted on the chassis of the vehicle, or a cell-to-body (CTB) structure in which a plurality of cell laminates (110) are directly mounted on the body of the vehicle, the pack housing (160) may also constitute a part of the chassis or body of the vehicle.
팩 하우징(160)은 금속과 같이 열 전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 팩 하우징(160)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 팩 하우징(160)은 강성을 확보하기 위하여 강철(steel) 또는 강철 합금을 포함할 수 있다.The pack housing (160) may be made of a material having high thermal conductivity, such as metal. For example, the pack housing (160) may include aluminum or an aluminum alloy. Alternatively, the pack housing (160) may include steel or a steel alloy to ensure rigidity.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 집합체(105)의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 배터리 집합체(105)의 분해 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of the battery assembly (105) illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery assembly (105) illustrated in FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 집합체(105)는 복수의 배터리 셀(120)이 적층된 셀 적층체(110)와, 버스바 조립체(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the battery assembly (105) may include a cell stack (110) in which a plurality of battery cells (120) are stacked, and a busbar assembly (150).
셀 적층체(110)는 복수의 냉각 플레이트(130)와 복수의 배터리 셀(120)을 포함할 수 있다. 복수의 냉각 플레이트(130)와 복수의 배터리 셀(120)은 제1 방향(Z)에 수직한 제2 방향(X)으로 적층될 수 있다. 셀 적층체(110)는 냉각 플레이트(130)와 적어도 하나의 배터리 셀(120)이 제2 방향(X)으로 교번하여 적층되어 형성될 수 있다. 서로 이웃하는 냉각 플레이트(130) 사이에는 하나 또는 복수의 배터리 셀(120)이 배치될 수 있다. The cell stack (110) may include a plurality of cooling plates (130) and a plurality of battery cells (120). The plurality of cooling plates (130) and the plurality of battery cells (120) may be stacked in a second direction (X) perpendicular to the first direction (Z). The cell stack (110) may be formed by alternately stacking cooling plates (130) and at least one battery cell (120) in the second direction (X). One or a plurality of battery cells (120) may be arranged between adjacent cooling plates (130).
셀 적층체(110)는 냉각 플레이트(130)가 외부로 노출된 상태를 가질 수 있다. 냉각 플레이트(130)는 제2 방향(X)을 기준으로 셀 적층체(110)의 양측에 배치될 수 있다. 셀 적층체(110)의 최외각에 배치된 냉각 플레이트(130)는 배터리 셀(120)을 외부로부터 보호할 수 있다.The cell stack (110) may have a state in which the cooling plate (130) is exposed to the outside. The cooling plate (130) may be arranged on both sides of the cell stack (110) based on the second direction (X). The cooling plate (130) arranged at the outermost side of the cell stack (110) may protect the battery cell (120) from the outside.
접착부재(140)는 배터리 셀(120)과 냉각 플레이트(130) 또는 서로 이웃하는 배터리 셀(120)들을 서로 고정할 수 있다. 각각의 배터리 셀(120)은 인접하는 냉각 플레이트(130) 및 인접하는 배터리 셀(120)과 접착부재(140)에 의해 고정될 수 있다. 이에 따라, 셀 적층체(110)는 복수의 배터리 셀(120)과 복수의 냉각 플레이트(130)가 결합된 상태를 이룰 수 있다. 셀 적층체(110)는 복수의 배터리 셀(120)과 복수의 냉각 플레이트(130)가 결합된 상태로 팩 하우징(160)의 수용공간(165)에 배치될 수 있다.The adhesive member (140) can fix the battery cell (120) and the cooling plate (130) or the adjacent battery cells (120) to each other. Each battery cell (120) can be fixed to the adjacent cooling plate (130) and the adjacent battery cell (120) by the adhesive member (140). Accordingly, the cell stack (110) can form a state in which a plurality of battery cells (120) and a plurality of cooling plates (130) are combined. The cell stack (110) can be placed in the receiving space (165) of the pack housing (160) in a state in which a plurality of battery cells (120) and a plurality of cooling plates (130) are combined.
접착부재(140)는 배터리 셀(120)에서 발생한 열을 냉각 플레이트(130)에 전달할 수 있도록 열전도성 재질을 포함할 수 있다. 열전달 성능을 향상시키기 위하여 접착부재(140)는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 재질을 포함할 수 있다. 접착부재(140)의 높은 열전도성으로 인하여 배터리 셀(120)에서 발생한 열은 접착부재(140)를 통해 냉각 플레이트(130)로 용이하게 전달될 수 있다. 접착부재(140)는 열전달이 잘 이루어지도록 하기 위하여 열전도성 접착제(thermal adhesive), 열전도성 그리스(thermal grease), 열전도성 에폭시, 방열 패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 접착부재(140)는 배터리 셀(120)과 냉각 플레이트(130) 사이 또는 서로 이웃하는 배터리 셀(120) 사이에 액상 또는 겔(gel) 상태로 도포되거나 패드 형태로 배치될 수 있다. 접착부재(140)의 종류, 재질 및 배치방법은 공지기술에 따라 다양한 변경이 가능하다.The adhesive member (140) may include a thermally conductive material so as to transfer heat generated from the battery cell (120) to the cooling plate (130). In order to improve heat transfer performance, the adhesive member (140) may include a material having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or more. Due to the high thermal conductivity of the adhesive member (140), heat generated from the battery cell (120) may be easily transferred to the cooling plate (130) through the adhesive member (140). The adhesive member (140) may be configured to include at least one of a thermally conductive adhesive, a thermally conductive grease, a thermally conductive epoxy, and a heat-dissipating pad so as to ensure good heat transfer. As an example, the adhesive member (140) may be applied in a liquid or gel state between the battery cell (120) and the cooling plate (130) or between adjacent battery cells (120), or may be placed in the form of a pad. The type, material, and placement method of the adhesive member (140) may be changed in various ways according to known technology.
접착부재(140)의 두께는 0.5mm 이상 3mm 이하일 수 있다. 접착부재(140)의 두께가 3mm를 초과하여 커지면 배터리 셀(120)의 냉각 시 열 저항으로 작용할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 팩의 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 따라서, 접착부재(140)의 두께는 열 저항의 감소 및 배터리 팩의 에너지 밀도 개선을 위하여 3mm 이하의 값을 가질 수 있다. 또한, 접착부재(140)의 두께가 0.5mm 미만의 작은 값을 가지면, 접착부재(140)를 액상 또는 겔(gel) 상태로 도포할 때 접착제가 도포되지 않은 영역이 발생하거나 접착제의 도포량이 균일하지 않을 수 있다. 또한, 접착부재(140)의 두께가 얇으면 배터리 셀(120)과 냉각 플레이트(130) 사이의 접착 성능 및/또는 배터리 셀(120)과 이와 인접한 배터리 셀(120) 사이의 접착 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 접착부재(140)의 두께는 접착부재(140)의 안정적인 배치 및/또는 접착 성능을 고려하여 0.5mm 이상의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the adhesive member (140) may be 0.5 mm or more and 3 mm or less. If the thickness of the adhesive member (140) exceeds 3 mm, it may act as thermal resistance when cooling the battery cell (120) and may also reduce the energy density of the battery pack. Therefore, the thickness of the adhesive member (140) may have a value of 3 mm or less in order to reduce the thermal resistance and improve the energy density of the battery pack. In addition, if the thickness of the adhesive member (140) is small, less than 0.5 mm, when the adhesive member (140) is applied in a liquid or gel state, an area where the adhesive is not applied may occur or the amount of the adhesive applied may not be uniform. In addition, if the thickness of the adhesive member (140) is thin, the adhesive performance between the battery cell (120) and the cooling plate (130) and/or the adhesive performance between the battery cell (120) and the adjacent battery cell (120) may be reduced. Therefore, the thickness of the adhesive member (140) may be 0.5 mm or more in consideration of stable placement and/or adhesive performance of the adhesive member (140).
버스바 조립체(150)는 전기 전도성을 갖는 적어도 하나의 버스바(151)와 전기 절연성의 지지 플레이트를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 버스바(151)는 배터리 셀(120)의 전극리드(125)를 전기적으로 연결하여 배터리 셀(120) 사이의 직렬 및/또는 병렬 연결구조를 구현할 수 있다. 지지 플레이트는 버스바(151)와 배터리 셀(120) 사이에 배치되어 버스바(151)를 지지할 수 있다. 버스바(151)를 보호하기 위하여 버스바(151)에 대향하는 부분에 외측 플레이트가 배치될 수 있다. The busbar assembly (150) may include at least one busbar (151) having electrical conductivity and an electrically insulating support plate. The at least one busbar (151) may electrically connect electrode leads (125) of battery cells (120) to implement a series and/or parallel connection structure between the battery cells (120). The support plate may be arranged between the busbar (151) and the battery cell (120) to support the busbar (151). An outer plate may be arranged on a portion facing the busbar (151) to protect the busbar (151).
도 4는 본 발명에 사용되는 배터리 셀(120)의 일 예를 도시한 사시도이다. 도 4를 참조하면, 배터리 셀(120)은 일 예로서 파우치형(pouched type) 이차전지를 포함할 수 있다. Fig. 4 is a perspective view illustrating an example of a battery cell (120) used in the present invention. Referring to Fig. 4, the battery cell (120) may include, as an example, a pouched type secondary battery.
배터리 셀(120)은 전극조립체(127)가 수용되는 셀 바디부(122)와, 전극조립체(127)를 밀봉하도록 셀 바디부(122)의 둘레 중 적어도 일부에 배치되는 실링부(123)와, 전극조립체(127)에 전기적으로 연결되는 전극리드(125)를 포함할 수 있다The battery cell (120) may include a cell body portion (122) in which an electrode assembly (127) is accommodated, a sealing portion (123) arranged on at least a portion of the periphery of the cell body portion (122) to seal the electrode assembly (127), and an electrode lead (125) electrically connected to the electrode assembly (127).
배터리 셀(120)은 외장재(casing)를 형성하는 파우치(121) 내에 전극조립체(127)가 수용된 형태로 구성될 수 있다. 전극조립체(127)는 다수의 전극판과 전극탭을 포함하며 파우치(121) 내에 수납된다. 여기서, 전극판은 양극판과 음극판으로 구성되며, 전극조립체(127)는 양극판과 음극판의 넓은 면이 서로 마주보도록 한 상태에서 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 형태로 구성될 수 있다. 다수의 양극판과 다수의 음극판에는 각각 전극탭이 구비되며, 전극탭은 서로 동일한 극성끼리 접촉하여 동일한 극성의 전극리드(125)에 연결될 수 있다. The battery cell (120) may be configured in a form in which an electrode assembly (127) is accommodated in a pouch (121) forming an outer casing. The electrode assembly (127) includes a plurality of electrode plates and electrode tabs and is accommodated in the pouch (121). Here, the electrode plates are configured of a positive electrode plate and a negative electrode plate, and the electrode assembly (127) may be configured in a form in which the positive and negative electrode plates are laminated with a separator interposed therebetween so that wide surfaces of the positive and negative electrode plates face each other. The plurality of positive and negative electrode plates are each provided with electrode tabs, and the electrode tabs may be connected to electrode leads (125) of the same polarity by contacting each other with the same polarity.
파우치(121)는 셀 바디부(122)와 실링부(123)를 포함할 수 있다. 셀 바디부(122)는 용기 형태로 형성되어 내부에 전극조립체(127) 및 전해액이 수용되는 공간을 제공한다. The pouch (121) may include a cell body portion (122) and a sealing portion (123). The cell body portion (122) is formed in a container shape and provides a space in which an electrode assembly (127) and an electrolyte are accommodated inside.
실링부(123)는 파우치(121)의 일부가 접합되어 셀 바디부(122)의 둘레를 밀봉하는 부분이다. 실링부(123)는 용기 형태로 형성되는 셀 바디부(122)에서 외부로 확장되는 플랜지 형태로 형성되며, 셀 바디부(122)의 둘레 중 적어도 일부를 따라 배치된다. 실링부(123)의 형성을 위한 파우치(121)의 접합에는 열융착 방식이 이용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The sealing portion (123) is a portion where a part of the pouch (121) is joined to seal the perimeter of the cell body portion (122). The sealing portion (123) is formed in a flange shape that extends outward from the cell body portion (122) formed in the shape of a container, and is arranged along at least a part of the perimeter of the cell body portion (122). A heat-melting method may be used for joining the pouch (121) to form the sealing portion (123), but is not limited thereto.
또한, 본 실시예에서 실링부(123)는 전극리드(125)가 외부로 노출되는 영역에 형성된 제1 실링부(123a)와, 전극리드(125)가 배치되지 않은 영역에 형성된 제2 실링부(123b)를 포함할 수 있다. 전극리드(125)의 일부는 파우치(121)의 외부로 노출될 수 있다. 전극리드(125)가 인출되는 위치에서 전극리드(125)는 절연필름(126)에 의해 적어도 일면이 덮인 상태를 가질 수 있다. 절연필름(126)은 제1 실링부(123a)의 밀봉도를 높이고 동시에 전극리드(125)와 파우치(121) 사이의 전기적 절연상태를 확보할 수 있도록 한다.In addition, in this embodiment, the sealing portion (123) may include a first sealing portion (123a) formed in an area where the electrode lead (125) is exposed to the outside, and a second sealing portion (123b) formed in an area where the electrode lead (125) is not placed. A part of the electrode lead (125) may be exposed to the outside of the pouch (121). At a location where the electrode lead (125) is pulled out, the electrode lead (125) may have at least one surface covered by an insulating film (126). The insulating film (126) increases the sealing degree of the first sealing portion (123a) and at the same time secures an electrical insulation state between the electrode lead (125) and the pouch (121).
일 실시예로서, 파우치(121)는 한 장의 외장재(casing)로 형성될 수 있다. 즉, 한 장의 외장재에 하나 또는 두 개의 수납부를 포밍하여 형성한 후, 수납부들이 하나의 공간{즉, 셀 바디부(122)}을 형성하도록 외장재를 접어 파우치(121)를 완성할 수 있다. As an example, the pouch (121) may be formed from a single casing. That is, one or two storage portions may be formed by forming them on a single casing, and then the casing may be folded so that the storage portions form one space (i.e., cell body portion (122)) to complete the pouch (121).
일 실시예로서, 셀 바디부(122)는 사각 형상으로 형성될 수 있다. 실링부(123)는 셀 바디부(122)의 둘레 중 외장재가 중첩되는 부분에 형성될 수 있다. 그러나, 외장재가 접히는 면(129)에는 실링부(123)를 형성할 필요가 없다. 따라서, 도 4에 도시된 실시예에서 실링부(123)는 셀 바디부(122)의 외곽에 형성되되, 셀 바디부(122)의 세 면에만 구비될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 실시예에서 셀 바디부(122)의 외곽 중 어느 한 면(129)에는 실링부(123)가 배치되지 않을 수 있다. As an example, the cell body part (122) may be formed in a square shape. The sealing part (123) may be formed at a portion of the perimeter of the cell body part (122) where the outer material overlaps. However, there is no need to form the sealing part (123) on the surface (129) where the outer material folds. Therefore, in the embodiment illustrated in FIG. 4, the sealing part (123) may be formed on the outer surface of the cell body part (122), but may be provided on only three surfaces of the cell body part (122). That is, in the embodiment illustrated in FIG. 4, the sealing part (123) may not be arranged on any surface (129) of the outer surface of the cell body part (122).
일 실시예로서, 전극리드(125)는 배터리 셀(120)의 길이방향(Y) 양측에 서로 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 배터리 셀(120)의 길이방향 일측에는 제1 극성(예를 들어, 양극)의 전극리드(125)가 배치되고, 길이방향 타측에는 제2 극성(예를 들어, 음극)의 전극리드(125)가 배치될 수 있다. 2개의 전극리드(125)는 서로 다른 변에 형성된 실링부(123)에 배치될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 실시예에서, 실링부(123)는 전극리드(125)가 배치되는 2개의 제1 실링부(123a), 그리고 전극리드(125)가 배치되지 않는 1개의 제2 실링부(123b)를 포함할 수 있다. 제2 실링부(123b)는 파우치(121)의 하면에 형성될 수 있다. 제2 실링부(123b)가 제1 방향(Z) 하측을 향해 배치되는 경우 배터리 셀(120)의 최하측(128)은 제2 실링부(123b)로 이루어질 수 있다. As an example, the electrode leads (125) may be arranged on opposite sides of the longitudinal direction (Y) of the battery cell (120). An electrode lead (125) of a first polarity (e.g., a positive electrode) may be arranged on one longitudinal side of the battery cell (120), and an electrode lead (125) of a second polarity (e.g., a negative electrode) may be arranged on the other longitudinal side. The two electrode leads (125) may be arranged in sealing portions (123) formed on different sides. Accordingly, in the embodiment illustrated in FIG. 4, the sealing portion (123) may include two first sealing portions (123a) in which the electrode leads (125) are arranged, and one second sealing portion (123b) in which the electrode leads (125) are not arranged. The second sealing portion (123b) may be formed on the lower surface of the pouch (121). When the second sealing portion (123b) is positioned toward the lower side in the first direction (Z), the lowermost side (128) of the battery cell (120) can be formed by the second sealing portion (123b).
한편, 본 발명의 실시예에 사용되는 파우치(121)는 도 4에 도시된 바와 같이 한 장의 외장재를 접어 3면에 실링부(123)가 형성되는 3면 실링구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 2장의 외장재를 겹쳐 셀 바디부(122)를 형성하고, 셀 바디부(122) 둘레의 4면 모두에 실링부(123)가 형성되는 4면 실링구조를 갖는 것도 가능하다. Meanwhile, the pouch (121) used in the embodiment of the present invention is not limited to a three-sided sealing structure in which a single sheet of outer material is folded to form a sealing portion (123) on three sides as shown in Fig. 4. For example, it is also possible to have a four-sided sealing structure in which two sheets of outer material are folded to form a cell body portion (122) and sealing portions (123) are formed on all four sides around the cell body portion (122).
또한 본 실시예의 배터리 셀(120)은 실링부(123)의 접합 신뢰성을 높이고 실링부(123)가 차지하는 부피를 최소화하기 위해, 실링부(123)는 적어도 한 번 접힌 형태로 형성될 수 있다. 스프링 백(spring back) 현상에 의하여 제2 실링부(123b)가 펴지지 않도록 제2 실링부(123b)에는 적어도 하나의 테이프(T)가 부착될 수 있다.In addition, in order to increase the bonding reliability of the sealing portion (123) and minimize the volume occupied by the sealing portion (123), the battery cell (120) of the present embodiment may be formed in a form in which the sealing portion (123) is folded at least once. At least one tape (T) may be attached to the second sealing portion (123b) to prevent the second sealing portion (123b) from unfolding due to the spring back phenomenon.
이와 같이 구성되는 배터리 셀(120)은 충전 및 방전이 가능한 리튬 이온(Li-ion) 전지 또는 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 등 공지의 이차전지로 구성될 수 있다.The battery cell (120) configured in this manner may be configured as a known secondary battery, such as a lithium ion (Li-ion) battery or a nickel metal hydride (Ni-MH) battery that can be charged and discharged.
한편, 도 4에서는 배터리 셀(120)의 일 예로서 파우치형 이차전지에 대해 설명하였지만, 본 발명의 실시예는 배터리 셀(120)로서 각형 이차전지(도 15 참조)의 사용을 배제하는 것은 아니다.Meanwhile, in FIG. 4, a pouch-type secondary battery is described as an example of a battery cell (120), but the embodiment of the present invention does not exclude the use of a square secondary battery (see FIG. 15) as a battery cell (120).
도 5는 도 2의 I-I'선에 따른 셀 적층체(110)의 단면도이고, 도 6은 도 5의 "A" 부분에 대한 확대도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of a cell stack (110) along line I-I' of FIG. 2, and FIG. 6 is an enlarged view of portion "A" of FIG. 5.
도 5 및 도 6을 참조하면, 셀 적층체(110)는 복수의 냉각 플레이트(130)와 복수의 배터리 셀(120)이 제2 방향(X)으로 적층될 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6, the cell stack (110) may include a plurality of cooling plates (130) and a plurality of battery cells (120) stacked in a second direction (X).
셀 적층체(110)는 냉각 플레이트(130)와 적어도 하나의 배터리 셀(120)이 제2 방향(X)으로 교번하여 적층된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각 플레이트(130) 사이에는 적어도 하나의 배터리 셀(120)이 배치될 수 있다. The cell stack (110) may have a shape in which cooling plates (130) and at least one battery cell (120) are alternately stacked in the second direction (X). For example, at least one battery cell (120) may be placed between cooling plates (130).
냉각 플레이트(130)는 셀 적층체(110)의 외측에 배치될 수 있다. 셀 적층체(110)의 외측에 배치된 냉각 플레이트(130)는 셀 적층체(110)의 내측에 배치된 배터리 셀(120)을 외부로부터 보호할 수 있다.The cooling plate (130) may be placed on the outside of the cell stack (110). The cooling plate (130) placed on the outside of the cell stack (110) may protect the battery cell (120) placed on the inside of the cell stack (110) from the outside.
배터리 셀(120)은 인접하는 냉각 플레이트(130) 및/또는 인접하는 배터리 셀(120)과 접착부재(140)에 의해 고정될 수 있다. 또한, 냉각 플레이트(130)는 인접하는 배터리 셀(120)과 접착부재(140)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 접착부재(140)는 냉각 플레이트(130)와 배터리 셀(120) 사이, 또는 배터리 셀(120)과 인접하는 배터리 셀(120) 사이에 배치될 수 있다. 접착부재(140)는 배터리 셀(120)이 고정된 상태를 유지할 수 있는 접착력을 가질 수 있다. 셀 적층체(110)는 복수의 배터리 셀(120)과 복수의 냉각 플레이트(130)가 결합된 상태로 팩 하우징(도 1의 160)의 수용공간(도 1의 165)에 배치될 수 있다.The battery cell (120) may be fixed by an adjacent cooling plate (130) and/or an adjacent battery cell (120) and an adhesive member (140). In addition, the cooling plate (130) may be fixed by an adjacent battery cell (120) and an adhesive member (140). That is, the adhesive member (140) may be placed between the cooling plate (130) and the battery cell (120), or between the battery cell (120) and an adjacent battery cell (120). The adhesive member (140) may have an adhesive force that can maintain the battery cell (120) in a fixed state. The cell stack (110) may be placed in an accommodation space (165 of FIG. 1) of a pack housing (160 of FIG. 1) in a state in which a plurality of battery cells (120) and a plurality of cooling plates (130) are combined.
접착부재(140)는 열전도성 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(120)에서 발생한 열은 접착부재(140)를 통해 냉각 플레이트(130)에 전달될 수 있다. 또한, 2개의 냉각 플레이트(130) 사이에 복수의 배터리 셀(120)이 배치되는 경우, 냉각 플레이트(130)에서 상대적으로 멀리 배치된 배터리 셀(120)에서 발생한 열은 접착부재(140)를 통해 냉각 플레이트(130)에 상대적으로 가까운 배터리 셀(120)을 거친 후 냉각 플레이트(130)로 전달될 수 있다. 2개의 냉각 플레이트(130) 사이에 2개의 배터리 셀(120)이 배치되는 경우, 각각의 배터리 셀(120)에서 발생하는 열은 각각의 배터리 셀(120)과 인접하여 배치된 냉각 플레이트(130)로 전달될 수 있다.The adhesive member (140) may include a thermally conductive material. Accordingly, heat generated from the battery cell (120) may be transferred to the cooling plate (130) through the adhesive member (140). In addition, when a plurality of battery cells (120) are arranged between two cooling plates (130), heat generated from a battery cell (120) that is arranged relatively far from the cooling plate (130) may be transferred to the cooling plate (130) after passing through the battery cell (120) that is relatively close to the cooling plate (130) through the adhesive member (140). When two battery cells (120) are arranged between two cooling plates (130), heat generated from each battery cell (120) may be transferred to the cooling plate (130) that is arranged adjacent to each battery cell (120).
열전달 성능을 향상시키기 위하여 접착부재(140)는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 재질을 포함할 수 있다. 접착부재(140)는 열전도성 접착제(thermal adhesive), 열전도성 그리스(thermal grease), 열전도성 에폭시, 방열 패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 접착부재(140)는 배터리 셀(120)과 냉각 플레이트(130) 사이 또는 서로 이웃하는 배터리 셀(120) 사이에 액상 또는 겔(gel) 상태로 도포되거나 패드 형태로 배치될 수 있다. 접착부재(140)의 종류, 재질 및 배치방법은 공지기술에 따라 다양한 변경이 가능하다.In order to improve heat transfer performance, the adhesive member (140) may include a material having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or more. The adhesive member (140) may be configured to include at least one of a thermal adhesive, a thermal grease, a thermally conductive epoxy, and a heat dissipation pad. As an example, the adhesive member (140) may be applied in a liquid or gel state between the battery cell (120) and the cooling plate (130) or between adjacent battery cells (120), or may be arranged in a pad form. The type, material, and arrangement method of the adhesive member (140) may be variously changed according to the known technology.
냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수는 배터리 셀(120)의 냉각 성능, 접착부재(140)가 배터리 셀(120)을 고정하는 힘, 셀 적층체(110)의 에너지 밀도를 고려하여 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 배터리 셀(120)의 냉각 성능을 향상시키기 위해서는 냉각 플레이트(130)의 개수를 증가시킬 필요가 있다. 예를 들어, 냉각 플레이트(130)는 2개의 배터리 셀(120) 마다 배치될 수 있다. The number of battery cells (120) arranged between cooling plates (130) can be changed in various ways in consideration of the cooling performance of the battery cells (120), the force with which the adhesive member (140) fixes the battery cells (120), and the energy density of the cell stack (110). For example, in order to improve the cooling performance of the battery cells (120), it is necessary to increase the number of cooling plates (130). For example, the cooling plates (130) can be arranged every two battery cells (120).
셀 적층체(110)에 제공되는 배터리 셀(120)은 셀 바디부(122)의 하부면(122a)에 실링부(123)가 형성될 수 있다. 셀 바디부(122)의 하부면(122a)에는 제2 실링부(123b)가 배치될 수 있다. 배터리 셀(120)이 3면 실링 구조를 갖는 경우 배터리 셀(120)의 상부면(129)에는 실링부(123)가 배치되지 않을 수 있다. 셀 적층체(110)에서 배터리 셀(120)의 상부면(129)과 냉각 플레이트(130)의 상부면(132)은 동일한 평면을 형성할 수 있다. 다만, 셀 적층체(110)는 배터리 셀(120)의 상부면(129)과 냉각 플레이트(130)의 상부면(132) 중 어느 하나가 더 돌출된 형상을 갖는 것도 가능하다. The battery cell (120) provided in the cell stack (110) may have a sealing portion (123) formed on the lower surface (122a) of the cell body portion (122). A second sealing portion (123b) may be arranged on the lower surface (122a) of the cell body portion (122). When the battery cell (120) has a three-sided sealing structure, the sealing portion (123) may not be arranged on the upper surface (129) of the battery cell (120). In the cell stack (110), the upper surface (129) of the battery cell (120) and the upper surface (132) of the cooling plate (130) may form the same plane. However, the cell stack (110) may also have a shape in which either the upper surface (129) of the battery cell (120) or the upper surface (132) of the cooling plate (130) protrudes more.
배터리 셀(120)이 파우치형 이차전지로 이루어진 경우, 이벤트 상황에서 배터리 셀(120)의 내부압력이 증가하면 배터리 셀(120)의 실링부가 벌어지거나 변형될 수 있다. 이벤트 상황에서 배터리 셀(120)의 가스배출은 통상적으로 배터리 셀(120)의 실링부를 통해 이루어질 수 있다. If the battery cell (120) is made of a pouch-type secondary battery, the sealing portion of the battery cell (120) may be opened or deformed when the internal pressure of the battery cell (120) increases in an event situation. Gas discharge from the battery cell (120) in an event situation can typically occur through the sealing portion of the battery cell (120).
냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)은 바닥 프레임(도 1 및 도 10의 170)의 지지면(도 1 및 도 10의 170a)에 의해 지지될 수 있다. 냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)은 배터리 셀(120)의 하부로 연장된 형상을 가질 수 있다. 냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)이 바닥 프레임(170)에 놓이면 적어도 하나의 배터리 셀(120)과 바닥 프레임(170) 사이에는 에어 갭(115)이 형성될 수 있다. 에어 갭(115)은 각각의 배터리 셀(120)에서 발생한 가스가 유동 가능한 공간을 제공한다. 에어 갭(115)은 가스가 유동할 수 있도록 개방된 공간으로 이루어질 수 있다. 에어 갭(115)은 셀 적층체(110)의 하부에 형성될 수 있다. 제2 실링부(123b)가 에어 갭(115)을 향하도록 제2 실링부(123b)를 셀 적층체(110)의 하부에 배치하는 경우, 이벤트 상황에서 발생한 가스는 에어 갭(115)으로 배출될 수 있다.The bottom surface (131) of the cooling plate (130) may be supported by the support surface (170a of FIG. 1 and FIG. 10) of the bottom frame (170 of FIG. 1 and FIG. 10). The bottom surface (131) of the cooling plate (130) may have a shape that extends to the bottom of the battery cell (120). When the bottom surface (131) of the cooling plate (130) is placed on the bottom frame (170), an air gap (115) may be formed between at least one battery cell (120) and the bottom frame (170). The air gap (115) provides a space in which gas generated from each battery cell (120) can flow. The air gap (115) may be formed as an open space in which the gas can flow. The air gap (115) may be formed at the bottom of the cell stack (110). When the second sealing portion (123b) is placed at the bottom of the cell stack (110) so that the second sealing portion (123b) faces the air gap (115), gas generated in an event situation can be discharged to the air gap (115).
냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)은 배터리 셀(120)의 셀 바디부(122)보다 바닥 프레임(도 1의 170)을 향해 제1 방향(Z)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 에어 갭(115)은 냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)이 이루는 평면과 셀 바디부(122)의 하부면(122a) 사이의 공간으로 이루어질 수 있다. The bottom surface (131) of the cooling plate (130) may have a shape that extends in the first direction (Z) toward the bottom frame (170 in FIG. 1) more than the cell body portion (122) of the battery cell (120). The air gap (115) may be formed as a space between the plane formed by the bottom surface (131) of the cooling plate (130) and the lower surface (122a) of the cell body portion (122).
에어 갭(115)의 높이는 가스가 유동할 수 있는 개방된 공간의 높이로 정의될 수 있다. 에어 갭(115)의 최대높이(H)는 냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)이 셀 바디부(122)의 하부면(122a)보다 돌출된 길이에 대응할 수 있다. 일 예로서, 에어 갭(115)의 최대높이(H)는 1mm 이상 20mm 이하의 값을 가질 수 있다. 에어 갭(115)의 최대높이(H)가 1mm 미만이면 가스가 유동하기 어려워지며, 20mm를 초과하면 셀 적층체(110)의 에너지 밀도가 극히 감소할 수 있다.The height of the air gap (115) may be defined as the height of an open space through which gas can flow. The maximum height (H) of the air gap (115) may correspond to the length by which the bottom surface (131) of the cooling plate (130) protrudes beyond the lower surface (122a) of the cell body portion (122). As an example, the maximum height (H) of the air gap (115) may have a value of 1 mm or more and 20 mm or less. If the maximum height (H) of the air gap (115) is less than 1 mm, it becomes difficult for the gas to flow, and if it exceeds 20 mm, the energy density of the cell stack (110) may be greatly reduced.
냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)은 배터리 셀(120)의 최하측(128)보다 바닥 프레임(도 1 및 도 10의 170)을 향해 제1 방향(Z)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 배터리 셀(120)의 하부에 제2 실링부(123b)가 배치되는 경우, 배터리 셀(120)의 최하측(128)은 제2 실링부(123b)에 해당할 수 있다. 에어 갭(115)은 냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)과 배터리 셀(120)의 최하측(128) 사이의 공간에도 형성될 수 있다. 일 예로서, 냉각 플레이트(130)의 바닥면(131)과 배터리 셀(120)의 최하측(128) 사이의 높이(H1)는 1mm 이상 15mm 이하의 값을 가질 수 있다.The bottom surface (131) of the cooling plate (130) may have a shape that extends in the first direction (Z) toward the bottom frame (170 of FIG. 1 and FIG. 10) from the bottommost side (128) of the battery cell (120). When the second sealing portion (123b) is arranged at the bottom of the battery cell (120), the bottommost side (128) of the battery cell (120) may correspond to the second sealing portion (123b). The air gap (115) may also be formed in the space between the bottom surface (131) of the cooling plate (130) and the bottommost side (128) of the battery cell (120). As an example, the height (H1) between the bottom surface (131) of the cooling plate (130) and the bottommost side (128) of the battery cell (120) may have a value of 1 mm or more and 15 mm or less.
이와 같이, 에어 갭(115)은 셀 바디부의 하부면과 바닥 프레임(170)의 지지면(도 1 및 도 10의 170a) 사이에 형성되거나, 배터리 셀(120)의 최하측(128)(예를 들어, 제2 실링부)과 바닥 프레임(170)의 지지면(170a) 사이에 형성될 수 있다.In this way, the air gap (115) may be formed between the lower surface of the cell body and the support surface (170a of FIG. 1 and FIG. 10) of the bottom frame (170), or may be formed between the lowermost side (128) of the battery cell (120) (e.g., the second sealing portion) and the support surface (170a) of the bottom frame (170).
도 7 및 도 8은 각각 도 6에 도시된 셀 적층체의 변형예를 도시한 단면도이다.Figures 7 and 8 are cross-sectional views each showing a modified example of the cell stack illustrated in Figure 6.
도 7에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(130)는 복수의 내부공간(133)이 형성된 다공성 구조를 가질 수 있다. 냉각 플레이트(130)가 다공성 구조를 갖는 경우 냉각 플레이트(130)의 내부 표면적이 증가할 수 있다. 이에 따라 냉각 플레이트(130)를 통한 냉각 성능이 향상될 수 있다. 냉각 플레이트(130)는 압출 공정에 의해 제조될 수 있다. 내부공간(133)은 냉각 플레이트(130)의 길이 방향을 따라 연장된 형상을 가질 수 있다. 압출 공정을 사용하는 경우, 냉각 플레이트(130)의 내부에 복수의 내부공간(133)을 용이하게 형성할 수 있다.As shown in FIG. 7, the cooling plate (130) may have a porous structure in which a plurality of internal spaces (133) are formed. When the cooling plate (130) has a porous structure, the internal surface area of the cooling plate (130) may increase. Accordingly, the cooling performance through the cooling plate (130) may be improved. The cooling plate (130) may be manufactured by an extrusion process. The internal spaces (133) may have a shape extending along the longitudinal direction of the cooling plate (130). When an extrusion process is used, a plurality of internal spaces (133) may be easily formed inside the cooling plate (130).
도 8에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(130)는 내부에 냉각매체(냉매)가 유동할 수 있는 유동공간(134)을 포함할 수 있다. 이에 따라 배터리 셀(120)로부터 냉각 플레이트(130)에 전달된 열은 유동공간(134)을 유동하는 냉각매체로 전달되어 배터리 셀(120)의 냉각이 이루어질 수 있다. 냉각매체는 공기와 같은 기체뿐만 아니라 냉각수와 같은 액체를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the cooling plate (130) may include a flow space (134) in which a cooling medium (coolant) may flow therein. Accordingly, heat transferred from the battery cell (120) to the cooling plate (130) may be transferred to the cooling medium flowing in the flow space (134), thereby cooling the battery cell (120). The cooling medium may include not only a gas such as air, but also a liquid such as coolant.
도 8에 도시된 냉각 플레이트(130)는 내부에 하나의 유동공간(134)이 형성되는 형상을 도시하고 있으나, 유동공간(134)의 형상 및 개수는 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 유동공간(134)은 도 7에 도시된 내부공간(133)과 유사한 형상 또는 배치를 갖는 것도 가능하다.The cooling plate (130) illustrated in Fig. 8 shows a shape in which one flow space (134) is formed inside, but the shape and number of the flow spaces (134) can be changed in various ways. For example, the flow space (134) can also have a shape or arrangement similar to the internal space (133) illustrated in Fig. 7.
도 9는 도 6에 도시된 셀 적층체의 변형예를 도시한 단면도이다.Fig. 9 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the cell stack illustrated in Fig. 6.
냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수는 배터리 셀(120)의 냉각 성능, 접착부재(140)가 배터리 셀(120)을 고정하는 힘, 셀 적층체(110)의 에너지 밀도를 고려하여 다양한 변경이 가능하다. 셀 적층체(110)의 에너지 밀도를 증가시키기 위해서는 냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수를 증가시킬 수 있지만, 이 경우 배터리 셀(120)의 냉각이 충분하지 않을 수 있다. 특히, 냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수가 증가하면 냉각 플레이트(130)로부터 멀리 배치된 배터리 셀(120)과 가까이 배치된 배터리 셀(120) 사이의 냉각 성능에 차이가 발생하여 배터리 셀(120)의 온도 편차가 커질 수 있다. 이러한 점을 고려하여 냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수는 1 내지 10개로 구성될 수 있다. 또한, 냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수는 1 내지 8개, 1 내지 6개, 1 내지 4개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(130) 사이에는 4개의 배터리 셀(120)이 배치될 수 있다. 다만, 냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는 배터리 셀(120)의 개수는 전술한 개수로 한정되는 것은 아니며, 10개를 초과하는 것도 가능하다. 한편, 냉각 플레이트(130)로부터 멀리 배치된 배터리 셀(120)에서 발생한 열은 열 전도성 충전부재(도 1의 180)를 통해 외부로 배출되는 것도 가능하다.The number of battery cells (120) arranged between the cooling plates (130) can be changed in various ways in consideration of the cooling performance of the battery cells (120), the force with which the adhesive member (140) fixes the battery cells (120), and the energy density of the cell stack (110). In order to increase the energy density of the cell stack (110), the number of battery cells (120) arranged between the cooling plates (130) can be increased, but in this case, the cooling of the battery cells (120) may not be sufficient. In particular, when the number of battery cells (120) arranged between the cooling plates (130) increases, a difference in cooling performance occurs between battery cells (120) arranged far from the cooling plates (130) and battery cells (120) arranged close to the cooling plates (130), which may increase the temperature deviation of the battery cells (120). In consideration of this, the number of battery cells (120) arranged between the cooling plates (130) may be configured to be 1 to 10. In addition, the number of battery cells (120) arranged between the cooling plates (130) may be 1 to 8, 1 to 6, or 1 to 4. For example, as shown in FIG. 9, 4 battery cells (120) may be arranged between the cooling plates (130). However, the number of battery cells (120) arranged between the cooling plates (130) is not limited to the above-described number, and may exceed 10. Meanwhile, heat generated in battery cells (120) arranged far from the cooling plates (130) may also be discharged to the outside through a heat-conductive charging member (180 in FIG. 1).
도 10은 도 1의 II-II' 선에 따른 배터리 팩(100)의 단면도이고, 도 11은 도 10의 변형예를 도시한 단면도이다. FIG. 10 is a cross-sectional view of a battery pack (100) along line II-II' of FIG. 1, and FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 10.
도 10 및 도 11을 참조하면, 배터리 팩(100)은 팩 하우징(160)의 수용공간(165)에 복수의 배터리 집합체(105)를 수용할 수 있다. 각각의 배터리 집합체(105)는 셀 적층체(110)를 포함하며, 각각의 셀 적층체(110)는 복수의 냉각 플레이트(130)와 복수의 배터리 셀(120)이 제2 방향(X)으로 적층된 형상을 가질 수 있다. 배터리 셀(120)은 인접한 냉각 플레이트(130) 및/또는 인접한 배터리 셀(120)과 접착부재(140)에 의해 고정될 수 있다. 팩 하우징(160)은 사이드 프레임(161), 커버(163) 및 바닥 프레임(170)을 포함할 수 있다. 팩 하우징(160)은 수용공간(165)을 복수의 구획하는 격벽(167)을 포함할 수 있으며, 각각의 수용공간(165)에는 배터리 집합체(105)가 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11, the battery pack (100) can accommodate a plurality of battery assemblies (105) in the accommodation space (165) of the pack housing (160). Each battery assemblies (105) includes a cell stack (110), and each cell stack (110) can have a shape in which a plurality of cooling plates (130) and a plurality of battery cells (120) are stacked in a second direction (X). The battery cells (120) can be fixed to adjacent cooling plates (130) and/or adjacent battery cells (120) by an adhesive member (140). The pack housing (160) can include a side frame (161), a cover (163), and a bottom frame (170). The pack housing (160) may include a partition wall (167) that divides a plurality of receiving spaces (165), and a battery assembly (105) may be placed in each receiving space (165).
각각의 셀 적층체(110)는 적어도 하나의 배터리 셀(120)이 바닥 프레임(170)으로부터 제1 방향(Z)으로 이격된 상태로 팩 하우징(160)에 배치될 수 있다. 각각의 셀 적층체(110)는 수용공간(165)에 수용되며, 바닥 프레임(170)의 지지면(170a)에 지지될 수 있다. 냉각 플레이트(130)는 바닥 프레임(170)의 지지면(170a)과 접촉하여 지지면(170a)에 의해 지지될 수 있다. 셀 적층체(110)와 바닥 프레임(170) 사이에는 에어 갭(115)이 형성될 수 있다. 에어 갭(115)은 바닥 프레임(170)의 지지면(170a)과 배터리 셀(120)의 하부면 사이에 형성될 수 있다. 각각의 배터리 셀(120)에서 발생한 가스는 에어 갭(115)을 통해 유동할 수 있다.Each cell stack (110) may be arranged in the pack housing (160) with at least one battery cell (120) spaced apart from the bottom frame (170) in the first direction (Z). Each cell stack (110) may be accommodated in the receiving space (165) and supported by the support surface (170a) of the bottom frame (170). The cooling plate (130) may be in contact with the support surface (170a) of the bottom frame (170) and supported by the support surface (170a). An air gap (115) may be formed between the cell stack (110) and the bottom frame (170). The air gap (115) may be formed between the support surface (170a) of the bottom frame (170) and the lower surface of the battery cell (120). Gas generated from each battery cell (120) may flow through the air gap (115).
바닥 프레임(170)은 가스배출홀(173)과 가스유로(174)를 포함할 수 있다. 가스배출홀(173)은 에어 갭(115)과 연통되도록 바닥 프레임(170)에 형성될 수 있다. 가스배출홀(173)은 에어 갭(115)과 연통되어 에어 갭(115)의 가스를 배출할 수 있다. 각각의 가스배출홀(173)을 통해 유입된 가스는 가스유로(174)를 통해 유동할 수 있다. 가스유로(174)를 유동하는 가스는 적어도 하나의 벤팅유닛(도 1 및 도 12의 175)을 통해 팩 하우징(160)의 외부로 배출될 수 있다. The floor frame (170) may include a gas discharge hole (173) and a gas path (174). The gas discharge hole (173) may be formed in the floor frame (170) so as to be in communication with the air gap (115). The gas discharge hole (173) may be in communication with the air gap (115) to discharge gas in the air gap (115). Gas introduced through each gas discharge hole (173) may flow through the gas path (174). The gas flowing through the gas path (174) may be discharged to the outside of the pack housing (160) through at least one venting unit (175 of FIG. 1 and FIG. 12).
바닥 프레임(170)은 제1 플레이트(171)와 제2 플레이트(172)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(171)는 에어 갭(115)에 대향하여 배치되며, 가스배출홀(173)은 제1 플레이트(171)에 형성될 수 있다. 제2 플레이트(172)는 제1 플레이트(171)에 결합될 수 있다. 가스유로(174)는 제1 플레이트(171)와 제2 플레이트(172) 사이에 형성될 수 있다. 제2 플레이트(172)는 에어 갭(115)과 반대되는 방향에서 제1 플레이트(171)에 결합될 수 있다.The floor frame (170) may include a first plate (171) and a second plate (172). The first plate (171) may be positioned opposite the air gap (115), and a gas discharge hole (173) may be formed in the first plate (171). The second plate (172) may be coupled to the first plate (171). A gas path (174) may be formed between the first plate (171) and the second plate (172). The second plate (172) may be coupled to the first plate (171) in a direction opposite to the air gap (115).
바닥 프레임(170)은 팩 하우징(160)에서 배터리 셀(120)을 지지할 뿐만 아니라, 팩 하우징(160)의 전체적인 강성을 증대시키기 위하여 충분한 두께를 가질 수 있다. 바닥 프레임(170)은 충분한 강성을 가질 수 있도록 적어도 일부분이 스테인리스 스틸(SUS) 재질을 포함할 수 있다. 바닥 프레임(170)이 스테인리스 스틸(SUS) 재질을 포함하는 경우 고온의 가스로 인하여 바닥 프레임(170)이 쉽게 용융되거나 변형되는 현상을 감소시킬 수 있다. 다만, 바닥 프레임(170)의 재질은 스테인리스 스틸(SUS)로 한정되는 것은 아니며, 강성 확보 및 내열성 등을 고려하여 다양한 변경이 가능하다.The floor frame (170) may have a sufficient thickness not only to support the battery cells (120) in the pack housing (160), but also to increase the overall rigidity of the pack housing (160). At least a portion of the floor frame (170) may include a stainless steel (SUS) material so as to have sufficient rigidity. When the floor frame (170) includes a stainless steel (SUS) material, the phenomenon in which the floor frame (170) is easily melted or deformed due to high-temperature gas can be reduced. However, the material of the floor frame (170) is not limited to stainless steel (SUS), and various changes may be made in consideration of securing rigidity and heat resistance.
바닥 프레임(170)이 제1 플레이트(171)와 제2 플레이트(172)를 포함하는 경우, 셀 적층체(110)를 직접적으로 지지하는 제1 플레이트(171)는 강성 확보를 위해 제2 플레이트(172)보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 제2 플레이트(172)는 가스유로(174)를 형성하기 위하여 제1 플레이트(171)에 부착되므로, 제1 플레이트(171)에 비해 작은 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(171)는 2 내지 10mm의 두께를 가질 수 있고, 제2 플레이트(172)는 제1 플레이트(171) 두께의 0.2 내지 0.8배의 두께를 가질 수 있다. When the floor frame (170) includes a first plate (171) and a second plate (172), the first plate (171) that directly supports the cell stack (110) may have a greater thickness than the second plate (172) to secure rigidity. Since the second plate (172) is attached to the first plate (171) to form a gas path (174), it may have a smaller thickness than the first plate (171). For example, the first plate (171) may have a thickness of 2 to 10 mm, and the second plate (172) may have a thickness of 0.2 to 0.8 times the thickness of the first plate (171).
제2 플레이트(172)는 가스유로(174)를 형성하기 위하여 제1 플레이트(171)와 이격된 제1 부분(172a)과, 제1 플레이트(171)에 부착되는 제2 부분(172b)을 포함할 수 있다. 제2 플레이트(172)의 제2 부분(172b)은 용접 등 공지의 접합수단에 의해 제1 플레이트(171)에 결합될 수 있다. The second plate (172) may include a first portion (172a) spaced apart from the first plate (171) to form a gas passage (174), and a second portion (172b) attached to the first plate (171). The second portion (172b) of the second plate (172) may be joined to the first plate (171) by a known joining means such as welding.
제2 플레이트(172)의 제1 부분(172a)은 가스유로(174)를 형성하게 된다. 팩 하우징(160)의 수용공간(165)은 격벽(167)에 의해 복수의 분할공간으로 구획될 수 있다. 격벽(167)에 의해 구획되는 각각의 분할공간에는 적어도 하나의 가스유로(174)가 연결될 수 있다. 각각의 분할공간에 연통된 가스유로(174)는 인접한 분할공간에 연통된 가스유로(174)와 서로 구획될 수 있다. 즉, 격벽(167) 일측에 배치된 분할공간에서 발생한 가스가 유동하는 가스유로(174)는 인접한 분할공간에서 발생한 가스가 유동하는 가스유로(174)와 서로 분리된 구조를 가질 수 있다. 따라서, 어느 하나의 셀 적층체(110)의 배터리 셀(120)에서 발생한 가스는 인접한 수용공간(분할공간)(165)에 연통된 가스유로(174)를 거치지 않고 외부로 배출될 수 있다. The first part (172a) of the second plate (172) forms a gas path (174). The receiving space (165) of the pack housing (160) can be divided into a plurality of divided spaces by a partition wall (167). At least one gas path (174) can be connected to each divided space divided by the partition wall (167). The gas path (174) connected to each divided space can be separated from the gas path (174) connected to the adjacent divided space. That is, the gas path (174) through which gas generated in the divided space arranged on one side of the partition wall (167) flows can have a structure that is separated from the gas path (174) through which gas generated in the adjacent divided space flows. Accordingly, gas generated from a battery cell (120) of one cell stack (110) can be discharged to the outside without passing through a gas path (174) connected to an adjacent receiving space (divided space) (165).
각각의 수용공간(165)에는 적어도 하나의 가스유로(174)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 각각의 수용공간(165)에 하나의 가스유로(174)가 연결될 수 있다. 이와는 달리, 도 11에 도시된 바와 같이 각각의 수용공간(165)에 복수의 가스유로(174)가 연결되는 것도 가능하다. 하나의 수용공간(165)에 복수의 가스유로(174)가 연결되는 경우 제2 플레이트(172)의 제2 부분은 가스배출홀(173)이 형성되지 않은 위치에서 제1 플레이트(171)에 접합될 수 있다. At least one gas path (174) may be connected to each receiving space (165). For example, as illustrated in FIG. 10, one gas path (174) may be connected to each receiving space (165). Alternatively, as illustrated in FIG. 11, multiple gas paths (174) may be connected to each receiving space (165). When multiple gas paths (174) are connected to one receiving space (165), the second part of the second plate (172) may be joined to the first plate (171) at a location where the gas discharge hole (173) is not formed.
종래의 배터리 팩은 팩 하우징의 하부를 냉각유로로 사용하고 있는데, 이 경우 팩 하우징의 하부 강성이 저하되는 문제점이 있다. 그러나, 실시예에 의하면 팩 하우징의 하부에 냉각유로를 배치하지 않고 배터리 셀의 측면에 냉각 플레이트(130)를 배치함으로써 팩 하우징(160)의 강성이 증대될 수 있다. 즉, 실시예에 의하면, 팩 하우징(160)의 바닥 프레임(170)은 충분한 두께를 가지며 냉각유로를 갖지 않으므로 바닥 프레임(170)의 강성이 증대될 수 있다. 셀 적층체(110)를 지지하는 제1 플레이트(171)의 두께를 크기 하고 제2 플레이트(172)는 단지 가스유로(174)를 형성할 수 있는 정도의 두께를 갖는 것이 가능하다.Conventional battery packs use the lower part of the pack housing as a cooling path, but in this case, there is a problem that the rigidity of the lower part of the pack housing is reduced. However, according to an embodiment, the rigidity of the pack housing (160) can be increased by arranging the cooling plate (130) on the side of the battery cell instead of arranging the cooling path at the lower part of the pack housing. That is, according to the embodiment, the bottom frame (170) of the pack housing (160) has a sufficient thickness and does not have a cooling path, so that the rigidity of the bottom frame (170) can be increased. It is possible to increase the thickness of the first plate (171) that supports the cell stack (110) and the second plate (172) only have a thickness that can form a gas path (174).
셀 적층체(110)의 상부면과 커버(163) 사이에는 셀 적층체(110)의 상부면과 커버(163) 사이의 공간 중 적어도 일부에 채워지는 충전부재(180)가 배치될 수 있다. 충전부재(180)는 배터리 셀(120)에서 발생한 가스 및/또는 화염이 셀 적층체(110)의 상부면과 커버(163) 사이의 공간으로 유동하는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 배터리 셀(120)에서 발생하는 가스 및/또는 화염은 셀 적층체(110)와 바닥 프레임(170) 사이에 형성된 에어 갭(115)으로 배출된 후 가스배출홀(173)과 가스유로(174)를 거쳐 배터리 팩(100) 외부로 배출될 수 있다.Between the upper surface of the cell stack (110) and the cover (163), a filling member (180) may be arranged to fill at least a portion of the space between the upper surface of the cell stack (110) and the cover (163). The filling member (180) may prevent gas and/or flame generated from the battery cell (120) from flowing into the space between the upper surface of the cell stack (110) and the cover (163). Accordingly, the gas and/or flame generated from the battery cell (120) may be discharged through the air gap (115) formed between the cell stack (110) and the bottom frame (170) and then discharged to the outside of the battery pack (100) through the gas discharge hole (173) and the gas path (174).
충전부재(180)는 셀 적층체(110)와 커버(163)를 고정시키는 접착력을 가질 수 있다. 충전부재(180)는 셀 적층체(110)가 팩 하우징(160)의 내부에서 고정된 상태를 유지하도록 기능할 수 있다. 배터리 셀(120)은 제2 방향(X)에서 접착부재(140)에 의해 인접하는 배터리 셀(120) 및/또는 냉각 플레이트(130)와 고정된 상태를 유지하고 배터리 셀(120)의 상부면은 커버(163)에 고정될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(120)의 하부면과 바닥 프레임(170) 사이에 에어 갭(115)이 형성되는 경우에도 배터리 셀(120)은 팩 하우징(160) 내부에서 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.The charging member (180) may have an adhesive force that fixes the cell stack (110) and the cover (163). The charging member (180) may function to maintain the cell stack (110) in a fixed state inside the pack housing (160). The battery cell (120) may be maintained in a fixed state with an adjacent battery cell (120) and/or a cooling plate (130) by the adhesive member (140) in the second direction (X), and the upper surface of the battery cell (120) may be fixed to the cover (163). Accordingly, even when an air gap (115) is formed between the lower surface of the battery cell (120) and the bottom frame (170), the battery cell (120) may be maintained in a stably fixed state inside the pack housing (160).
충전부재(180)는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 재질을 포함할 수 있다. 배터리 셀(120)에서 발생한 열은 충전부재(180)를 통해 커버(163)로 전달될 수 있으며, 금속 등과 같이 열전도성 재질의 커버(163)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 열전달 성능을 향상시키기 위하여 충전부재(180)는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 재질을 포함할 수 있다. 충전부재(180)는 열전도성 접착제(thermal adhesive), 열전도성 그리스(thermal grease), 열전도성 에폭시, 방열 패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 충전부재(180)는 배터리 셀(120)과 커버(163) 사이에 액상 또는 겔(gel) 상태로 도포되거나 패드 형태로 배치될 수 있다. 충전부재(180)의 종류, 재질 및 배치방법은 공지기술에 따라 다양한 변경이 가능하다.The charging member (180) may include a material having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or more. Heat generated from the battery cell (120) may be transferred to the cover (163) through the charging member (180) and may be released to the outside through the cover (163) made of a thermally conductive material such as metal. In order to improve heat transfer performance, the charging member (180) may include a material having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or more. The charging member (180) may be configured to include at least one of a thermally conductive adhesive, a thermally conductive grease, a thermally conductive epoxy, and a heat dissipation pad. As an example, the charging member (180) may be applied in a liquid or gel state between the battery cell (120) and the cover (163), or may be placed in the form of a pad. The type, material, and arrangement method of the charging member (180) can be changed in various ways according to the known technology.
도 12는 도 1의 III-III' 선에 따른 단면도이다.Fig. 12 is a cross-sectional view taken along line III-III' of Fig. 1.
도 12를 참조하면, 바닥 프레임(170)은 제1 플레이트(171)와 제2 플레이트(172)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(171)는 팩 하우징(160)의 수용공간(165)과 연통하는 가스배출홀(173)이 설치되고, 제1 플레이트(171)와 제2 플레이트(172) 사이에는 가스유로(174)가 배치될 수 있다. 가스유로(174)는 적어도 하나의 벤팅유닛(175)과 연결될 수 있다. 따라서, 셀 적층체(110)에서 배출된 가스는 가스배출홀(173), 가스유로(174)를 통과한 후 벤팅유닛(175)을 통해 팩 하우징(160)의 외부로 배출될 수 있다. 벤팅유닛(175)은 개방된 홀로 이루어질 수도 있다. 이와는 달리, 벤팅유닛(175)은 가스의 압력이 설정압력보다 높은 경우에 개방되는 벤팅밸브를 포함하는 것도 가능하다. Referring to FIG. 12, the bottom frame (170) may include a first plate (171) and a second plate (172). The first plate (171) may be provided with a gas discharge hole (173) communicating with the receiving space (165) of the pack housing (160), and a gas path (174) may be arranged between the first plate (171) and the second plate (172). The gas path (174) may be connected to at least one venting unit (175). Accordingly, gas discharged from the cell stack (110) may pass through the gas discharge hole (173) and the gas path (174) and then be discharged to the outside of the pack housing (160) through the venting unit (175). The venting unit (175) may also be formed of an open hole. Alternatively, the venting unit (175) may include a venting valve that opens when the gas pressure is higher than the set pressure.
다음으로 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩(100)에 대해 설명한다. Next, a battery pack (100) according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩(100)의 분해 사시도이고, 도 14는 도 13의 IV-IV' 선에 따른 단면도이다.FIG. 13 is an exploded perspective view of a battery pack (100) according to another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line IV-IV' of FIG. 13.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 배터리 팩(100a)은 지지부재(176)를 포함한다는 점을 제외하고는, 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 배터리 팩(100)과 동일한 구성을 가질 수 있다.As shown in FIGS. 13 and 14, the battery pack (100a) may have the same configuration as the battery pack (100) described with reference to FIGS. 1 to 12, except that it includes a support member (176).
도 13 및 도 14에 도시된 배터리 팩(100a)은 바닥 프레임(170)에 적어도 하나의 배터리 셀(120)의 최하측(도 5의 128) 중 일부분을 지지하는 지지부재(176)가 배치될 수 있다. The battery pack (100a) illustrated in FIGS. 13 and 14 may have a support member (176) positioned on the bottom frame (170) to support a portion of at least one battery cell (120) on the lowermost side (128 in FIG. 5).
배터리 셀(120)은 접착부재(140)에 의해 인접한 배터리 셀(120) 또는 인접한 냉각 플레이트(130)에 고정되고, 냉각 플레이트(130)는 바닥 프레임(170)에 의해 지지될 수 있다. 그러나, 셀 적층체(110)는 에어 갭(115)이 형성된 부분에서 배터리 셀(120)이 바닥 프레임(170)과 이격된 상태가 된다. 따라서, 배터리 셀(120)의 중량에 의해 적어도 하나의 배터리 셀(120)이 중력 방향(하측 방향)으로 처지는 현상이 발생할 수 있다. 배터리 셀(120)의 처짐 현상을 방지하기 위하여 바닥 프레임(170)에는 지지부재(176)가 배치될 수 있다. 지지부재(176)는 적어도 하나의 배터리 셀(120)의 최하측(도 5의 128) 중 일부분을 지지할 수 있다. The battery cell (120) is fixed to an adjacent battery cell (120) or an adjacent cooling plate (130) by an adhesive member (140), and the cooling plate (130) may be supported by the bottom frame (170). However, in the cell stack (110), the battery cell (120) is spaced apart from the bottom frame (170) at a portion where an air gap (115) is formed. Therefore, a phenomenon in which at least one battery cell (120) sags in the direction of gravity (downward direction) due to the weight of the battery cell (120) may occur. In order to prevent the sagging of the battery cell (120), a support member (176) may be arranged on the bottom frame (170). The support member (176) may support a portion of the lowest side (128 of FIG. 5) of at least one battery cell (120).
지지부재(176)는 바닥 프레임(170)으로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다. 지지부재(176)는 셀 적층체(110)와 바닥 프레임(170) 사이의 공간 중 일부에 배치될 수 있다. 배터리 셀(120)에서 배출된 가스의 유동이 용이하도록 지지부재(176)는 바닥 프레임(170)에 서로 이격된 상태로 배치된 복수의 돌기로 구성될 수 있다. 지지부재(176)는 서로 이격된 복수의 돌기가 복수의 열을 이루어 배치된 구조를 가질 수 있다. 따라서, 배터리 셀(120)에서 배출된 가스는 지지부재(176) 사이의 공간을 통해 에어 갭(115)에서 유동한 후 가스배출홀(173) 및 가스유로(174)를 거쳐 외부로 배출될 수 있다.The support member (176) may have a shape protruding from the floor frame (170). The support member (176) may be arranged in a part of the space between the cell stack (110) and the floor frame (170). In order to facilitate the flow of gas discharged from the battery cell (120), the support member (176) may be configured with a plurality of protrusions spaced apart from each other on the floor frame (170). The support member (176) may have a structure in which a plurality of protrusions spaced apart from each other are arranged in a plurality of rows. Accordingly, the gas discharged from the battery cell (120) may flow through the air gap (115) through the space between the support members (176) and then be discharged to the outside through the gas discharge hole (173) and the gas path (174).
한편, 도 1 내지 도 3, 도 5, 도 10 내지 도 14에 도시된 실시예에서 셀 적층체(110)는 파우치형 이차전지를 포함하는 것으로 설명하였다. 다만, 다른 실시예로서, 셀 적층체(110)에 포함되는 배터리 셀(120)은 파우치형 이차전지 대신에 각형 이차전지를 포함하는 것도 가능하다. Meanwhile, in the embodiments illustrated in FIGS. 1 to 3, 5, and 10 to 14, the cell stack (110) has been described as including a pouch-type secondary battery. However, as another embodiment, the battery cell (120) included in the cell stack (110) may include a square secondary battery instead of a pouch-type secondary battery.
도 15는 본 발명의 셀 적층체(110)에 제공되는 배터리 셀(120a)의 다른 예를 도시한 사시도이다. FIG. 15 is a perspective view showing another example of a battery cell (120a) provided in the cell stack (110) of the present invention.
각형 이차전지로 이루어지는 배터리 셀(120a)은 전극조립체(122a)와 전해액이 내부에 수용된 케이싱(121a)과, 케이싱(121a)의 외부로 노출되는 복수의 전극단자(전극리드)(125a)를 포함할 수 있다. 케이싱(121a)은 길이 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 케이싱(121a)의 길이 방향 양단 중 적어도 하나에는 전극단자(125a)가 위치할 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(120a)은 2개의 전극단자(125a)가 서로 반대 방향을 향하도록 배치되는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 전극단자(125a)의 배치 위치나 개수는 다양한 변경이 가능하다.A battery cell (120a) composed of a square secondary battery may include an electrode assembly (122a) and a casing (121a) containing an electrolyte therein, and a plurality of electrode terminals (electrode leads) (125a) exposed to the outside of the casing (121a). The casing (121a) may have a shape extending in the longitudinal direction. An electrode terminal (125a) may be positioned at at least one of the longitudinal ends of the casing (121a). As illustrated in FIG. 15, the battery cell (120a) may have a structure in which two electrode terminals (125a) are arranged to face opposite directions. However, the arrangement positions and numbers of the electrode terminals (125a) may be variously changed.
배터리 셀(120a)은 케이싱(121a)의 내부에서 발생한 가스를 케이싱(121a)의 외부로 배출하는 가스배출밸브(124a)를 포함할 수 있다. 가스배출밸브(124a)는 케이싱(121a)의 하부면에 배치될 수 있다. The battery cell (120a) may include a gas discharge valve (124a) that discharges gas generated inside the casing (121a) to the outside of the casing (121a). The gas discharge valve (124a) may be arranged on the lower surface of the casing (121a).
도 15에 도시된 배터리 셀(120a)은 도 1 내지 도 3, 도 5, 도 10 내지 도 14에 도시된 셀 적층체(110)를 구성할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀(120a)의 하부면은 바닥 프레임(도 1의 170)의 지지면(도 1의 170a)으로부터 이격된 상태로 배치될 수 있다. 즉, 배터리 셀(120a)과 바닥 프레임(170) 사이에는 각각의 배터리 셀(120a)에서 발생한 가스가 유동 가능하도록 에어 갭(도 5의 115)이 형성될 수 있다. 에어 갭(115)은 케이싱(121a)의 하부면과 바닥 프레임(170)의 지지면(170a) 사이에 형성될 수 있다. The battery cell (120a) illustrated in FIG. 15 may constitute the cell stack (110) illustrated in FIGS. 1 to 3, FIG. 5, and FIGS. 10 to 14. In this case, the lower surface of the battery cell (120a) may be arranged spaced apart from the support surface (170a of FIG. 1) of the bottom frame (170 of FIG. 1). That is, an air gap (115 of FIG. 5) may be formed between the battery cell (120a) and the bottom frame (170) so that gas generated from each battery cell (120a) may flow. The air gap (115) may be formed between the lower surface of the casing (121a) and the support surface (170a) of the bottom frame (170).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within a scope that does not depart from the technical spirit of the present invention described in the claims.
예를 들어, 전술한 실시예에서 일부의 구성요소를 삭제하여 실시될 수 있고, 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수도 있다.For example, the above-described embodiments may be implemented by deleting some of the components, and the embodiments may be implemented in combination with each other.
100... 배터리 팩
105... 배터리 집합체
110... 셀 적층체
115... 에어 갭
120, 120a... 배터리 셀
130... 냉각 플레이트
140... 접착부재
150... 버스바 조립체
160... 팩 하우징
170... 바닥 프레임
180... 충전부재100...
110...
120, 120a...
140... Adhesive 150... Busbar assembly
160...
180... No charging
Claims (19)
상기 수용공간에 수용되며, 복수의 냉각 플레이트와 복수의 배터리 셀이 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 적층된 적어도 하나의 셀 적층체;
를 포함하며,
각각의 셀 적층체는 각각의 냉각 플레이트와 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 제2 방향으로 교번하여 적층되어 형성되며,
상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 바닥 프레임 사이에는 각각의 배터리 셀에서 발생한 가스가 유동 가능하도록 에어 갭이 형성되는 배터리 팩.A pack housing comprising a bottom frame, a side frame and a cover to form an accommodation space therein, wherein the cover and the bottom frame are spaced apart from each other in a first direction;
At least one cell stack accommodated in the above-described accommodation space, wherein a plurality of cooling plates and a plurality of battery cells are stacked in a second direction perpendicular to the first direction;
Including,
Each cell stack is formed by alternately stacking each cooling plate and at least one battery cell in the second direction,
A battery pack in which an air gap is formed between at least one battery cell and the bottom frame to allow gas generated from each battery cell to flow.
상기 냉각 플레이트의 바닥면은 상기 배터리 셀의 최하측보다 상기 바닥 프레임을 향해 상기 제1 방향으로 연장된 형상을 갖는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack in which the bottom surface of the cooling plate has a shape extending in the first direction toward the bottom frame from the lowest side of the battery cell.
상기 에어 갭은 상기 제1 방향으로 1mm 이상 20mm 이하의 높이를 갖는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack wherein the air gap has a height of 1 mm or more and 20 mm or less in the first direction.
상기 배터리 셀은 인접하는 냉각 플레이트 및 인접하는 배터리 셀과 접착부재에 의해 고정되는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack in which the above battery cells are fixed to adjacent cooling plates and adjacent battery cells by adhesive members.
상기 접착부재는 열전도율이 0.3 W/(m·K) 이상인 열전도성 접착제(thermal adhesive), 열전도성 그리스(thermal grease), 열전도성 에폭시, 방열 패드 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 팩.In paragraph 4,
A battery pack wherein the adhesive material includes at least one of a thermally conductive adhesive, a thermally conductive grease, a thermally conductive epoxy, and a heat-dissipating pad having a thermal conductivity of 0.3 W/(m K) or more.
상기 접착부재의 두께는 0.5mm 이상 3mm 이하인 배터리 팩.In paragraph 4,
A battery pack wherein the thickness of the above adhesive material is 0.5 mm or more and 3 mm or less.
상기 바닥 프레임은 상기 에어 갭과 연통되어 상기 에어 갭의 가스를 배출하는 적어도 하나의 가스배출홀과, 각각의 가스배출홀을 통해 유입된 가스가 유동하는 가스유로를 포함하는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack in which the floor frame is connected to the air gap and includes at least one gas discharge hole for discharging gas in the air gap, and a gas path through which gas introduced through each gas discharge hole flows.
상기 바닥 프레임은 상기 가스배출홀이 형성된 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트와의 사이에서 상기 가스유로를 형성하는 제2 플레이트를 포함하는 배터리 팩.In Article 7,
A battery pack wherein the bottom frame includes a first plate having the gas discharge hole formed therein, and a second plate forming the gas path between the first plate and the second plate.
상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트보다 더 큰 두께를 갖는 배터리 팩.In Article 8,
A battery pack wherein the first plate has a greater thickness than the second plate.
상기 바닥 프레임은 상기 가스유로를 통해 유동하는 가스를 상기 팩 하우징의 외부로 배출하는 벤팅유닛을 포함하는 배터리 팩.In Article 7,
A battery pack wherein the above floor frame includes a venting unit that discharges gas flowing through the gas passage to the outside of the pack housing.
상기 셀 적층체의 상부면과 상기 커버 사이에는 상기 셀 적층체의 상부면과 상기 커버 사이의 공간 중 적어도 일부에 채워지는 충전부재가 배치되는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack in which a filling material is arranged between the upper surface of the cell stack and the cover, filling at least a portion of the space between the upper surface of the cell stack and the cover.
상기 충전부재는 상기 셀 적층체와 상기 커버를 고정시키는 배터리 팩.In Article 11,
The above charging member is a battery pack that fixes the cell stack and the cover.
상기 냉각 플레이트는 다공성 구조를 포함하거나, 냉각매체가 유동하는 유동공간을 포함하는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack wherein the cooling plate includes a porous structure or a flow space through which a cooling medium flows.
상기 바닥 프레임에는 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 최하측 중 일부분을 지지하는 지지부재가 배치되는 배터리 팩.In the first paragraph,
A battery pack in which a support member is arranged on the bottom frame to support a portion of the lowermost side of at least one battery cell.
상기 배터리 셀은 전극조립체가 수용되는 셀 바디부와, 상기 전극조립체를 밀봉하도록 상기 셀 바디부의 둘레 중 적어도 일부에 배치되는 실링부와, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결되는 전극리드를 포함하며,
상기 실링부는 상기 전극리드가 외부로 노출되는 영역에 형성된 제1 실링부와, 상기 전극리드가 배치되지 않은 영역에 형성된 제2 실링부를 포함하며,
상기 셀 적층체는 상기 제2 실링부가 상기 바닥 프레임을 향하도록 배치된 배터리 팩.In the first paragraph,
The above battery cell includes a cell body portion in which an electrode assembly is accommodated, a sealing portion arranged on at least a portion of the periphery of the cell body portion to seal the electrode assembly, and an electrode lead electrically connected to the electrode assembly.
The above sealing portion includes a first sealing portion formed in an area where the electrode lead is exposed to the outside, and a second sealing portion formed in an area where the electrode lead is not placed.
A battery pack in which the above cell stack is arranged such that the second sealing portion faces the bottom frame.
상기 에어 갭은 상기 셀 바디부의 하부면과 상기 바닥 프레임 사이, 또는 상기 제2 실링부와 상기 바닥 프레임 사이에 형성되는 배터리 팩.In Article 15,
A battery pack wherein the air gap is formed between the lower surface of the cell body and the bottom frame, or between the second sealing portion and the bottom frame.
상기 배터리 셀은 전극조립체를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱의 하부면에 배치되는 가스배출밸브를 포함하며,
상기 에어 갭은 상기 케이싱의 하부면과 상기 바닥 프레임 사이에 형성되는 배터리 팩.In the first paragraph,
The above battery cell includes a casing that accommodates an electrode assembly and a gas discharge valve arranged on a lower surface of the casing.
A battery pack in which the air gap is formed between the lower surface of the casing and the bottom frame.
상기 수용공간은 격벽에 의해 복수의 분할공간으로 구획되며,
각각의 셀 적층체는 각각의 분할공간에 배치되는 배터리 팩.
In the first paragraph,
The above-mentioned accommodation space is divided into multiple partitions by bulkheads.
A battery pack in which each cell stack is placed in its own partition space.
상기 수용공간에 수용되며, 복수의 냉각 플레이트와 복수의 배터리 셀이 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 적층된 적어도 하나의 셀 적층체;
를 포함하며,
각각의 셀 적층체는 상기 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 바닥 프레임으로부터 상기 제1 방향으로 이격된 상태로 상기 팩 하우징에 배치되도록 구성되는 배터리 팩.
A pack housing comprising a bottom frame, a side frame and a cover to form an accommodation space inside, wherein the cover and the bottom frame are spaced apart in a first direction; and
At least one cell stack accommodated in the above-described accommodation space, wherein a plurality of cooling plates and a plurality of battery cells are stacked in a second direction perpendicular to the first direction;
Including,
A battery pack wherein each cell stack is configured such that at least one battery cell is arranged in the pack housing spaced apart from the bottom frame in the first direction.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20230605 |
|
| PG1501 | Laying open of application |