KR20190023917A - Cylindrical secondary battery module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 원통형 이차전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이차전지 셀의 내압 상승시 가스를 양극 단자측으로 용이하게 배출할 수 있는 원통형 이차전지 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical secondary battery module, and more particularly, to a cylindrical secondary battery module capable of easily discharging gas toward a positive terminal when an internal pressure of a secondary battery cell rises.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] As technology development and demand for mobile devices have increased, demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Conventionally, nickel-cadmium batteries or hydrogen ion batteries have been used as secondary batteries. However, The lithium secondary battery is free from charge and discharge, has a very low self-discharge rate, and has a high energy density.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 이차 전지 셀과, 이차 전지 셀을 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. The lithium secondary battery includes a secondary battery cell in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a sheathing material, that is, a battery case, for sealingly storing the secondary battery cell together with the electrolyte solution.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.The lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed therebetween, and an electrolyte. Depending on the type of the positive electrode active material and the negative electrode active material, a lithium ion battery (LIB), a lithium polymer battery , And PLIB). Typically, the electrodes of these lithium secondary batteries are formed by applying a positive electrode or a negative electrode active material to a current collector such as aluminum, copper sheet, mesh, film, or foil, followed by drying.
일반적으로, 이차 전지는 이차전지 셀이 수용되는 외장재의 형상에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류될 수 있다. Generally, the secondary battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, or a pouch type depending on the shape of the outer casing in which the secondary battery cell is accommodated.
원통형 이차전지는 복수의 이차전지 셀들을 직렬 또는 병렬 연결하여 이차전지 모듈 형태로 사용될 수 있다. 이때 원통형 이차전지를 사용하면 열이 발생하므로 방열이 필요하다. The cylindrical secondary battery can be used in the form of a secondary battery module by connecting a plurality of secondary battery cells in series or in parallel. In this case, when a cylindrical secondary battery is used, heat is generated and heat is required.
원통형 이차전지의 방열시 측면으로부터 방열하는 것보다 양극 단자와 음극 단자를 통해 방열하는 것이 보다 효과적이다. 하지만, 종래 원통형 이차전지의 양극 단자측에 방열부재를 설치하는 경우 방열부재가 양극 단자측을 막아버리므로 양극 단자측으로 가스를 배출하는 것이 용이하지 않다.It is more effective to radiate heat through the positive electrode terminal and the negative electrode terminal than to dissipate heat from the side surface when the cylindrical secondary battery is discharged. However, when the heat radiating member is provided on the cathode terminal side of the conventional cylindrical secondary battery, the heat radiating member blocks the cathode terminal side, so that it is not easy to discharge the gas to the cathode terminal side.
이에 대해 보다 상세히 설명하면, 예를 들어 리튬 이차전지가 대략 4.5V 이상으로 과충전되는 경우 양극 활물질의 분해반응이 일어나고, 음극에서 리튬 금속의 수지상(dendrite) 성장과, 전해액의 분해반응 등이 일어난다. More specifically, for example, when the lithium secondary battery is overcharged to about 4.5 V or more, decomposition reaction of the cathode active material occurs, dendrite growth of lithium metal occurs in the cathode, decomposition reaction of the electrolyte occurs, and the like.
이러한 과정에서 열이 수반되어 상기와 같은 분해반응과 다수의 부반응들이 급속히 진행되며, 급기야 전지의 발화 내지 폭발이 유발되기도 한다. 따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위해, 원통형 이차전지에는 전지의 비정상적인 작동시 전류를 차단하고 내압을 해소하기 위한 전류차단부재(Current Interruptive Device; CID)와 안전벤트(vent)가 전극조립체와 양극 단자측 상단 캡 사이의 공간에 장착되어 있다. 여기서, 안전벤트는 통상 이차 전지의 양극 단자측에 설치되며, 이차전지 내부의 압력 상승시 돌출되면서 파열되어 가스를 배기하도록, 즉, 전지의 비정상적인 작동시 안전벤트가 설치되어 있는 양극 단자측으로 가스가 배출된다.In this process, the decomposition reaction and the many side reactions proceed rapidly due to the heat accompanied by heat, which may lead to ignition or explosion of the battery. In order to solve this problem, a cylindrical secondary battery is provided with a current interrupting device (CID) and a safety vent for interrupting the current during abnormal operation of the battery and relieving the internal pressure, And is mounted in a space between the upper caps. Here, the safety vent is usually provided on the positive electrode terminal side of the secondary battery, and when the pressure inside the secondary battery rises, the safety vent is ruptured while being protruded to exhaust the gas, that is, .
도 1은 종래 원통형 이차전지 모듈의 정면에서 바라 본 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional cylindrical secondary battery module viewed from the front.
도 1을 참조하면, 종래 원통형 이차전지의 경우 양극 단자측(2)에 방열부재(3)가 설치되어 양극 단자(2)측이 완전히 막혀 있으므로, 이차전지(1) 내부의 압력이 상승하더라도 가스가 양극 단자(2)측으로 배출되지 않고 폭발하는 문제점이 있다.1, in the conventional cylindrical secondary battery, the
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이차전지 셀의 내압 상승시 가스를 양극 단자측으로 용이하게 배출할 수 있는 원통형 이차전지 모듈을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cylindrical secondary battery module capable of easily discharging gas toward a positive electrode terminal when an internal pressure of a secondary battery cell rises.
또한, 이차전지 셀 내부의 가스를 배출하여 이웃하는 이차전지 셀들의 연쇄 발화 내지 폭발을 방지할 수 있는 원통형 이차전지 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cylindrical rechargeable battery module capable of discharging a gas inside a rechargeable battery cell to prevent sequential ignition or explosion of neighboring rechargeable battery cells.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체 및 전해액이 수용되는 전지 케이스를 구비하는 복수의 원통형 이차전지 셀들; 상기 복수의 원통형 이차전지 셀들이 배치되는 셀 프레임; 및 상기 원통형 이차전지 셀의 양극 단자와의 사이에 미리 설정된 공간이 형성되도록 상기 셀 프레임에 결합되는 방열부재를 포함하는 원통형 이차전지 모듈이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery comprising: a plurality of cylindrical rechargeable battery cells having an electrode assembly and a battery case in which an electrolyte is accommodated; A cell frame in which the plurality of cylindrical secondary battery cells are arranged; And a heat dissipating member coupled to the cell frame such that a predetermined space is formed between the positive electrode terminal of the cylindrical secondary battery cell and the positive electrode terminal of the cylindrical secondary battery cell.
또한, 상기 방열부재는, 상기 셀 프레임에 결합되는 써멀 패드; 및 상기 써멀 패드에 결합되는 히트 싱크를 포함할 수 있다.The heat radiating member may include: a thermal pad coupled to the cell frame; And a heat sink coupled to the thermal pad.
그리고, 상기 써멀 패드는, 상기 원통형 이차전지 셀의 양극 단자가 상기 미리 설정된 공간으로 노출될 수 있도록 상기 양극 단자에 대응되는 위치에 노출공이 형성될 수 있다.The thermal pad may be formed with an exposure hole at a position corresponding to the positive electrode terminal so that the positive electrode terminal of the cylindrical rechargeable battery cell is exposed to the predetermined space.
또한, 상기 써멀 패드는 복수로 구비되고, 복수의 상기 써멀 패드는 미리 설정된 간격으로 상호 이격되도록 상기 셀 프레임에 각각 결합되며, 상기 양극 단자는 상기 복수의 써멀 패드의 상호 이격된 간격을 통해 상기 공간으로 노출될 수 있다.The plurality of thermal pads may be coupled to the cell frame such that the plurality of thermal pads are spaced apart from each other at predetermined intervals. The plurality of thermal pads are spaced apart from each other by a predetermined distance between the plurality of thermal pads. Lt; / RTI >
그리고, 상기 복수의 써멀 패드는 길이 방향으로 형성되는 직선 형상의 길이방향부재로 마련될 수 있다.The plurality of thermal pads may be a linear longitudinal member formed in the longitudinal direction.
또한, 상기 히트 싱크는 요철 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the heat sink may be formed in a concavo-convex shape.
그리고, 상기 히트 싱크는, 상기 써멀 패드와 접촉되도록 형성되는 돌출부; 및 상기 써멀 패드의 상기 노출공에 대응되는 부분에 공간을 마련하기 위해 그루브가 형성되도록 상기 돌출부에 결합되는 결합부를 포함할 수 있다.The heat sink may include: a protrusion formed to be in contact with the thermal pad; And a coupling portion coupled to the protrusion such that a groove is formed to provide a space at a portion corresponding to the exposure hole of the thermal pad.
또한, 상기 써멀 패드는 복수로 구비되고, 복수의 상기 써멀 패드는 미리 설정된 간격으로 상호 이격되며, 상기 복수의 써멀 패드는 길이 방향으로 형성되는 직선 형상의 길이방향부재로 마련되고, 상기 돌출부는 상기 써멀 패드의 형상에 대응되도록 직선 형상의 길이방향부재로 마련되어 상기 써멀 패드에 접촉할 수 있다.The plurality of thermal pads may be spaced apart from each other at a predetermined interval. The plurality of thermal pads may be formed of a linear longitudinal member formed in a longitudinal direction, And can be brought into contact with the thermal pad by being provided as a linear longitudinal member corresponding to the shape of the thermal pad.
그리고, 상기 미리 설정된 공간에 설치되는 소화부재를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a fire extinguishing unit installed in the predetermined space.
또한, 상기 소화부재는, 상기 방열부재의 내부의 상측에 설치되는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 수용되는 소화물질을 포함할 수 있다.In addition, the fire extinguishing member may include a case installed on the upper side of the inside of the heat radiating member; And a fire extinguishing material accommodated in the case.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 원통형 이차전지 모듈을 포함하는 이차전지팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 원통형 이차전지 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a secondary battery pack including the above-described cylindrical secondary battery module, and further, an automobile including the cylindrical secondary battery module may be provided.
본 발명의 실시예들은, 이차전지 셀의 내압 상승시 방열부재와 이차전지 셀의 양극 단자 사이에 형성된 공간으로 가스를 용이하게 배출할 수 있는 효과가 있다.The embodiments of the present invention have an effect that the gas can be easily discharged into the space formed between the heat radiating member and the positive electrode terminal of the secondary battery cell when the internal pressure of the secondary battery cell rises.
또한, 이차전지 셀 내부의 가스를 양극 단자측으로 배출하여 하나의 이차전지 셀에서 가스 분출이 발생되더라도 이웃하는 다른 이차전지 셀들에서는 연쇄 발화 내지 폭발이 방지될 수 있는 효과가 있다.In addition, even if gas is ejected from one secondary battery cell by discharging the gas inside the secondary battery cell to the anode terminal side, chaotic ignition or explosion can be prevented in other neighboring secondary battery cells.
도 1은 종래 원통형 이차전지 모듈의 정면에서 바라 본 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 개략적인 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 개략적인 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 정면에서 바라 본 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈에서 원통형 이차전지 셀의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 정면에서 바라 본 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional cylindrical secondary battery module viewed from the front.
2 is a schematic partial perspective view of a cylindrical rechargeable battery module according to a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic partial cross-sectional view of a cylindrical rechargeable battery module according to a first embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of the cylindrical rechargeable battery module according to the first embodiment of the present invention, viewed from the front.
5 is a partial cross-sectional view of a cylindrical rechargeable battery cell in a cylindrical rechargeable battery module according to a first embodiment of the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical rechargeable battery module according to a second embodiment of the present invention, viewed from the front.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 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 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each element or a specific part constituting the element is exaggerated, omitted or schematically shown for convenience and clarity of description. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the following description, it is to be understood that the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.The term " bond " or " connection, " as used herein, is intended to encompass a case in which one member and another member are directly or indirectly connected, And the like.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 개략적인 부분 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 개략적인 부분 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 정면에서 바라 본 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈에서 원통형 이차전지 셀의 부분 단면도이다.FIG. 2 is a schematic partial perspective view of a cylindrical secondary battery module according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a cylindrical secondary battery module according to a first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a cylindrical secondary battery cell in a cylindrical secondary battery module according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a cylindrical secondary battery cell according to a first embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈(10)은, 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들과, 셀 프레임(200)과, 방열부재(300)를 포함한다.2 to 5, a cylindrical
원통형 이차전지 셀(100)은, 도 5를 참조하면, 전극 조립체(110), 예를 들어 젤리-롤 형태의 전극 조립체(110)와, 전극 조립체(110)와 함께 전해액이 수용되는 원통형의 전지 케이스(120)와, 전지 케이스(120)의 예를 들어 상부에 형성된 양극 단자(121)와, 전지 케이스(120)의 예를 들어 하부에 형상된 음극 단자(122, 도 4 참조)를 포함한다.5, the cylindrical
전극 조립체(110)는 양극(111)과 음극(113) 사이에 세퍼레이터(112)가 개재된 상태로 적층되어 젤리-롤 형태로 감긴 구조일 수 있으며, 양극(111)에는 양극 리드(미도시)가 부착되어 전지 케이스(120)의 예를 들어 상부의 양극 단자(121)에 접속되고, 음극(113)에는 음극 리드(미도시)가 부착되어 전지 케이스(120)의 예를 들어 하부의 음극 단자(122)에 접속된다. 그리고 전극 조립체(110)의 중심부에는 원통형의 센터핀(미도시)이 삽입될 수 있다. 이러한 센터핀(미도시)은 전극 조립체(110)를 고정 및 지지하고, 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로 기능할 수 있다.The
전지 케이스(120) 내부, 예를 들어, 탑캡(130)의 하부에는 전지 케이스(120) 내부의 압력 상승에 의해 파열되어 가스를 배출시키기 위한 안전벤트(미도시)와, 탑캡(130)과 안전벤트(미도시) 사이에 개재된 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient element) 형태의 안전소자(미도시)와, 상부 일측이 안전벤트(미도시)에 접촉되고 하부 일측이 전극 조립체(110)의 양극 리드(미도시)에 연결된 전류차단부재(미도시)가 구비될 수 있다.A safety vent (not shown) for discharging the gas by rupture due to a pressure rise inside the
이러한 원통형 이차전지 셀(100)은 정상적인 작동조건에서 전극 조립체(110)의 양극(111)이 양극 리드(미도시), 전류차단부재(미도시), 안전벤트(미도시) 및 안전소자(미도시)를 경유하여 탑캡(130)에 연결되어 통전될 수 있다. 그러나, 원통형 이차전지 셀(100)의 과충전 또는 원통형 이차전지 셀(100)을 충전 및 방전하는 과정에서 이차 전지 셀 내부에 가스가 발생하는 경우 내압이 증가할 수 있으며, 이 경우 안전벤트(미도시)가 파단 내지 파열되면서 전지 케이스(120) 내부의 가스가 탑캡(130)측으로 이동한다. 그리고, 가스의 압력에 의해 양극 단자(121)에 결합된 탑캡(130)이 분리될 수 있다. 여기서, 탑캡(130)은 전지 케이스(120) 내부에 발생된 가스의 압력에 의해 분리되도록 마련된다.The cylindrical
한편, 복수의 원통형 이차전지 셀(100)은 다양한 방식에 의해 직렬 내지 병렬 연결되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 음극 단자(122) 각각에 버스 바와 같은 메탈 플레이트가 연결되어 직렬 내지 병렬 연결될 수 있다.Meanwhile, the plurality of cylindrical
셀 프레임(200)은 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들이 각각 배치되도록 다양한 형상과 재질로 마련된다. 셀 프레임(200)은 소정의 강성을 유지하기 위해 메탈 재질을 사용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 셀 프레임(200)은 상측과 하측 중 적어도 하나에서 방열부재(300)와 접촉된다.The
방열부재(300)는 셀 프레임(200)의 상측과 하측 중 적어도 하나에 결합될 수 있다. 즉, 방열부재(300)는 양극 단자(121)측에서 셀 프레임(200)에 결합될 수 있고, 또는 음극 단자(122)측에서 셀 프레임(200)에 결합될 수도 있으며, 또는 양극 단자(121)측과 음극 단자(122)측 모두에서 셀 프레임(200)에 결합될 수도 있다. 여기서, 셀 프레임(200)에 배치된 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 방열부재(300) 사이에는 미리 설정된 소정의 공간(400)이 형성된다. 이와 같이 방열부재(300)와 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121) 사이에 공간(400)을 형성하는 이유는, 어느 하나의 이차전지 셀의 내부에서 가스가 발생하는 경우 상기 가스가 상기 미리 설정된 공간(400)으로 용이하게 배출되어 다른 이차전지 셀들이 연쇄적으로 폭발하지 않도록 하기 위함이다. 이에 대해 상세히 설명하면, 종래 원통형 이차전지(도 1 참조)에서와 같이 양극 단자(2)측에 방열부재(3)가 설치되어 양극 단자(2)가 완전히 막혀 있는 경우 복수의 이차전지(1) 중 하나에서 가스가 발생하여 내압이 상승하면, 방열부재(3)에 의해 막혀있는 상측, 즉 양극 단자(2)측으로 가스가 이동하지 못하고 이차전지(1)의 양측면을 가압하면서 폭발할 수 있는데, 이 경우 폭발한 이차전지(1)의 양측면에 배치된 다른 이차전지(1)들까지 연쇄적으로 폭발할 위험이 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈(10)은 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 방열부재(300) 사이에 미리 설정된 소정의 공간(400)이 형성되어 있으므로, 양극 단자(121)측은 방열부재(300)에 의해 완전히 막혀있는 것이 아니다. 따라서, 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들 중 어느 하나의 원통형 이차전지 셀(100) 내부에서 가스가 발생하는 경우 상기 가스가 양극 단자(121)측으로 이동하여 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 방열부재(300) 사이의 공간(400)으로 용이하게 배출될 수 있다. 이에 의해, 가스가 원통형 이차전지 셀(100)의 양측면을 가압하거나 폭발하지 않으며, 따라서, 가스가 발생한 원통형 이차전지 셀(100)의 양측면에 배치된 다른 이차전지 셀들도 폭발하지 않으므로, 이웃하는 다른 이차전지 셀들의 연쇄 발화 내지 폭발을 방지할 수 있다.The
방열부재(300)는 써멀 패드(310)와, 히트 싱크(320)를 포함할 수 있다. 이하, 써멀 패드(310)와, 히트 싱크(320)에 대해 설명한다.The
써멀 패드(310)는 셀 프레임(200)에 결합될 수 있다. 써멀 패드(310)는 히트 싱크(320)와 셀 프레임(200) 사이에 개재될 수 있다. 그리고, 써멀 패드(310)는 열전도성 재질로 구성되어 히트 싱크(320)와 셀 프레임(200) 사이에서 열을 전달할 수 있다. 예를 들어, 써멀 패드(310)는 셀 프레임(200)의 하부에 결합되어 음극 단자(122)를 통해 방열하도록 마련될 수 있고, 또는 써멀 패드(310)는 셀 프레임(200)의 상부에 결합되어 양극 단자(121)를 통해 방열하도록 마련될 수 있다. The
써멀 패드(310)는 접착제를 통해 히트 싱크(320)와 셀 프레임(200)에 고정될 수 있다. 이에 의해 써멀 패드(310)의 유동이 방지되며, 써멀 패드(310)와 히트 싱크(320) 사이의 공기층 또는 써멀 패드(310)와 셀 프레임(200) 사이의 공기층이 제거되거나 감소되어 상호 간 열전달 효율을 높일 수 있다. The
써멀 패드(310)는 탄성 재질의 탄성체를 포함할 수 있다. 이에 의해 써멀 패드(310)와 히트 싱크(320) 사이의 밀착성 또는 써멀 패드(310)와 셀 프레임(200) 사이의 밀착성을 향상시켜 이들 사이의 열전달 효율이 높아지도록 할 수 있다. 또한, 원통형 이차전지 모듈(10)에 충격이 가해지는 경우 써멀 패드(310)가 충격을 흡수할 수도 있다. The
써멀 패드(310)는 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)가 미리 설정된 공간(400)으로 노출될 수 있도록 양극 단자(121)에 대응되는 위치에 노출공(311)이 형성될 수 있다. 여기서, 노출공(311)이 형성되는 방식은 다양하다. 써멀 패드(310)에 원통형 이차전지 셀(100)의 형상에 대응되는 원형의 구멍을 형성할 수도 있고, 도 2 및 도 3에서와 같이 써멀 패드(310)가 길이 방향으로 형성되는 직선 형상의 길이방향부재이고, 복수의 직선 형상의 써멀 패드(310a, 310b)가 미리 설정된 간격으로 상호 이격되도록 셀 프레임(200)에 각각 결합되어 복수의 써멀 패드(310a, 310b) 사이에 형성된 간격을 통해 노출공(311)이 형성될 수도 있다. 그리고, 복수의 써멀 패드(310a, 310b)에 의해 노출공(311)이 형성되면, 양극 단자(121)는 노출공(311), 예를 들어 복수의 직선 형상의 써멀 패드(310a, 310b)의 상호 이격된 간격을 통해 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 방열부재(300) 사이의 미리 설정된 공간(400)으로 노출될 수 있다. The
히트 싱크(320)는 써멀 패드(310)에 결합될 수 있다. 히트 싱크(320)는 써멀 패드(310)를 통해 원통형 이차전지 셀(100)로부터 전달되는 열을 외부로 방출시킨다. 히트 싱크(320)는 공지된 다양한 구조와 형상을 가질 수 있으며, 히트 싱크(320)의 구조와 작용은 이미 널리 알려져 있으므로 히트 싱크(320)의 구조 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략한다.The
히트 싱크(320)는 요철 형상으로 형성될 수 있다. 이를 위해 히트 싱크(320)는 예를 들어, 돌출부(321)와, 결합부(322)를 포함할 수 있다. 돌출부(321)는 써멀 패드(310)와 접촉될 수 있다. 그리고, 결합부(322)는 써멀 패드(310)의 노출공(311)에 대응되는 부분에 공간(400)을 마련하기 위해 그루브가 형성되도록 돌출부(321)에 결합될 수 있다(도 4 참조). 즉, 어느 하나의 원통형 이차전지 셀(100)로부터 발생된 가스는 안전벤트(미도시)를 통해 양극 단자(121)측으로 이동 후 써멀 패드(310)의 노출공(311), 예를 들어 복수의 직선 형상의 써멀 패드(310)의 상호 이격된 간격을 통해 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 방열부재(300) 사이의 미리 설정된 소정의 공간(400), 즉, 돌출부(321)와 결합부(322)에 의해 형성된 그루브측으로 이동할 수 있다. 이에 의해 원통형 이차전지 셀(100) 내부에서 발생된 가스를 양극 단자(121)측으로 용이하게 배출할 수 있을 뿐만 아니라 이웃하는 다른 이차전지 셀들에서 발생할 수 있는 연쇄 발화 내지 폭발을 방지할 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이 써멀 패드(310)가 길이 방향으로 형성되는 직선 형상의 길이방향부재이고, 복수의 직선 형상의 써멀 패드(310a, 310b)가 미리 설정된 간격으로 상호 이격되도록 셀 프레임(200)에 각각 결합되어 복수의 써멀 패드(310a, 310b) 사이에 형성된 간격을 통해 노출공(311)이 형성되는 경우, 돌출부(321)는 써멀 패드(310)의 형상에 대응되도록 직선 형상의 길이방향부재로 마련되어 써멀 패드(310)에 접촉할 수 있다. The
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the cylindrical
도 2 내지 도 5를 참조하면, 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들은 셀 프레임(200)에 배치된다. 그리고, 양극 단자(121)측에는 써멀 패드(310)와 히트 싱크(320)가 구비된 방열부재(300)가 양극 단자(121)와 사이에 소정 공간(400)을 형성하도록 셀 프레임(200)에 결합된다. 그리고, 복수의 원통형 이차전지 셀(100)들 중 어느 하나의 원통형 이차전지 셀(100) 내부에 가스가 발생되더라도 상기 가스는 양극 단자(121)측을 통해 방열부재(300)와 양극 단자(121) 사이의 소정 공간(400)으로 배출되므로 양측면에 배치된 다른 원통형 이차전지 셀(100)들은 폭발하지 않는다.2 to 5, a plurality of cylindrical
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈의 정면에서 바라 본 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical rechargeable battery module according to a second embodiment of the present invention, viewed from the front.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈(10)의 작용 및 효과에 대해 설명하되, 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 모듈(10)에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.Hereinafter, the operation and effect of the cylindrical
본 발명의 제2 실시예의 경우 소화부재(500)가 더 구비된다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다.The second embodiment differs from the first embodiment in that the
어느 하나의 원통형 이차전지 셀(100)에서 내압이 발생하거나 또는 과열되어 폭발하거나 발화에 의해 화재의 원인이 되기도 하는데, 이와 같이 어느 하나의 원통형 이차전지 셀(100)이 발화되는 경우 이를 소화시킬 수 있도록 원통형 이차전지 셀(100)의 양극 단자(121)와 방열부재(300) 사이의 미리 설정된 소정의 공간(400)의 히트 싱크(320)에는 소화부재(500)가 설치될 수 있다. In any one of the cylindrical
여기서, 소화부재(500)는 케이스(510)와, 소화물질(520)을 포함할 수 있다. 케이스(510)는 방열부재(300)의 내부의 상측에 설치될 수 있다. 그리고, 케이스(510)는 플렉시블한 형태로 구성될 수 있고, 또한, 고온이나 고압에서 파열될 수 있는 재질로 마련될 수 있다. 예를 들어, 케이스(510)는 튜브 또는 파우치로 마련될 수 있다. 소화물질(520)은 케이스(510) 내부에 수용되며, 원통형 이차전지 셀(100)에서 발열이 발생하는 경우 케이스(510)가 파열되고 소화물질(520)이 분출되어 발열이 발생한 곳을 소화시킬 수 있다. 여기서, 소화물질(520)은 고체, 액체, 기체 또는 분말 등을 포함하는 다양한 물질일 수 있다. 즉, 소화물질(520)은 고온 물질에 접촉하여 열을 전달하여 온도를 낮추거나 또는 산소 제공을 차단하여 화염을 제거할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 소화물질(520)은 노벡을 포함하여 구성될 수 있다.Here, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 이차전지 팩(미도시)은, 이러한 이차전지 모듈 이외에, 이러한 이차전지 모듈을 수납하기 위한 케이스(510), 이차전지 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, the secondary battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention may include at least one secondary battery module according to an embodiment of the present invention as described above. In addition to the secondary battery module, the secondary battery pack (not shown) may include a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 이차전지 모듈 또는 이차전지 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 이차전지 팩(미도시)에는 상기 이차전지 모듈이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 수 있다.Meanwhile, the vehicle (not shown) according to an embodiment of the present invention may include the above-described secondary battery module or a secondary battery pack (not shown), and the secondary battery pack . The secondary battery module according to an embodiment of the present invention may be applied to a vehicle (not shown) such as an electric vehicle or a hybrid vehicle .
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
10 : 원통형 이차전지 모듈 100 : 원통형 이차전지 셀
110 : 전극 조립체 111 : 양극
112 : 세퍼레이터 113 : 음극
120 : 전지 케이스 121 : 양극 단자
122 : 음극 단자 130 : 탑캡
200 : 셀 프레임 300 : 방열부재
310 : 써멀 패드 311 : 노출공
320 : 히트 싱크 321 : 돌출부
322 : 결합부 400 : 공간
500 : 소화부재 510 : 케이스
520 : 소화물질10: Cylindrical secondary battery module 100: Cylindrical secondary battery cell
110: electrode assembly 111: positive electrode
112: separator 113: cathode
120: Battery case 121: Positive electrode terminal
122: negative terminal 130: top cap
200: cell frame 300: heat radiation member
310: Thermal pad 311: Exposure ball
320: heat sink 321: protrusion
322: engaging portion 400: space
500: fire extinguishing member 510: case
520: Extinguishing material
Claims (12)
상기 복수의 원통형 이차전지 셀들이 배치되는 셀 프레임; 및
상기 원통형 이차전지 셀의 양극 단자와의 사이에 미리 설정된 공간이 형성되도록 상기 셀 프레임에 결합되는 방열부재를 포함하는 원통형 이차전지 모듈.A plurality of cylindrical rechargeable battery cells having an electrode assembly and a battery case in which an electrolyte solution is accommodated;
A cell frame in which the plurality of cylindrical secondary battery cells are arranged; And
And a heat dissipating member coupled to the cell frame such that a predetermined space is formed between the positive electrode terminal of the cylindrical secondary battery cell and the positive electrode terminal of the cylindrical secondary battery cell.
상기 방열부재는,
상기 셀 프레임에 결합되는 써멀 패드; 및
상기 써멀 패드에 결합되는 히트 싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.The method according to claim 1,
The heat-
A thermal pad coupled to the cell frame; And
And a heat sink coupled to the thermal pad.
상기 써멀 패드는, 상기 원통형 이차전지 셀의 양극 단자가 상기 미리 설정된 공간으로 노출될 수 있도록 상기 양극 단자에 대응되는 위치에 노출공이 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein the thermal pad is formed with an exposure hole at a position corresponding to the positive electrode terminal so that the positive electrode terminal of the cylindrical rechargeable battery cell is exposed in the predetermined space.
상기 써멀 패드는 복수로 구비되고, 복수의 상기 써멀 패드는 미리 설정된 간격으로 상호 이격되도록 상기 셀 프레임에 각각 결합되며,
상기 양극 단자는 상기 복수의 써멀 패드의 상호 이격된 간격을 통해 상기 공간으로 노출되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.The method of claim 3,
The plurality of thermal pads are respectively coupled to the cell frame so as to be spaced apart from each other at predetermined intervals,
Wherein the positive terminal is exposed to the space through spaced apart intervals of the plurality of thermal pads.
상기 복수의 써멀 패드는 길이 방향으로 형성되는 직선 형상의 길이방향부재로 마련되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of thermal pads are provided as a linear longitudinal member formed in the longitudinal direction.
상기 히트 싱크는 요철 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.The method of claim 3,
Wherein the heat sink is formed in a concavo-convex shape.
상기 히트 싱크는,
상기 써멀 패드와 접촉되도록 형성되는 돌출부; 및
상기 써멀 패드의 상기 노출공에 대응되는 부분에 공간을 마련하기 위해 그루브가 형성되도록 상기 돌출부에 결합되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.The method according to claim 6,
The heat sink
A protrusion formed to be in contact with the thermal pad; And
And a coupling portion coupled to the protrusion so that a groove is formed to provide a space at a portion corresponding to the exposed hole of the thermal pad.
상기 써멀 패드는 복수로 구비되고, 복수의 상기 써멀 패드는 미리 설정된 간격으로 상호 이격되며, 상기 복수의 써멀 패드는 길이 방향으로 형성되는 직선 형상의 길이방향부재로 마련되고,
상기 돌출부는 상기 써멀 패드의 형상에 대응되도록 직선 형상의 길이방향부재로 마련되어 상기 써멀 패드에 접촉하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.8. The method of claim 7,
The plurality of thermal pads are spaced apart from each other at a predetermined interval, and the plurality of thermal pads are provided as a linear longitudinal member formed in a longitudinal direction,
Wherein the protruding portion is provided as a linear longitudinal member so as to correspond to the shape of the thermal pad and contacts the thermal pad.
상기 미리 설정된 공간에 설치되는 소화부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.The method according to claim 1,
And a fire extinguishing unit installed in the predetermined space.
상기 소화부재는,
상기 방열부재의 내부의 상측에 설치되는 케이스; 및
상기 케이스 내부에 수용되는 소화물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 모듈.10. The method of claim 9,
The fire extinguishing member
A case installed above the inside of the heat radiation member; And
And a fire extinguishing material accommodated in the case.
An automobile comprising the cylindrical rechargeable battery module according to any one of claims 1 to 10.
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