KR101726298B1

KR101726298B1 - 발포제의 발포방향을 제어하는 이차 전지 모듈

Info

Publication number: KR101726298B1
Application number: KR1020150119780A
Authority: KR
Inventors: 김명훈
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: KR20170024463A

Abstract

본 발명은 이차 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전극 조립체 및 이를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 케이스의 내부에 소정 크기의 제1 발포백이 마련되고, 상기 제1 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 제1 발포백이 마련된 케이스 내면에, 발포시 상기 제1 발포백의 일부를 감싸도록 배치된 제1 프레임을 포함함으로써, 발포백의 발포에 의해 전지의 내부의 온도 상승에 따른 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 전지의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 발포 방향을 제어함으로써, 발포백에서 발포된 발포제가 전지의 전극 탭이나 벤팅부 등으로 발포되지 않도록하여 전지의 성능 저하 없이 효과적으로 전지 내부의 온도 상승을 제어할 수 있는 이차 전지 모듈에 관한 것이다.

Description

발포제의 발포방향을 제어하는 이차 전지 모듈{SECONDARY BATTERY MODULE FOR CONTROLLING FOAMING DIRECTION}

본 발명은 이차 전지 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0031158호(2014.03.12)에 개시되어 있다.

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대한민국 공개특허공보 제10-2014-0031158호(2014.03.12)

본 발명은 내부에 발포 방향이 제어된 발포백를 구비함으로써, 전지의 안정성을 향상시킨 이차 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전극 조립체 및 이를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 케이스의 내부에 소정 크기의 제1 발포백이 마련되고, 상기 제1 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 케이스 내부에, 발포시 상기 제1 발포백의 일부를 감싸도록 배치된 제1 프레임을 포함하는, 이차 전지 모듈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 제1 발포백은 발포제를 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 제1 프레임은 적어도 하나의 직선 또는 곡선 및 이들의 조합의 형태로 형성된 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 제1 프레임은 말단에 제1 발포백 측으로 꺽인 절곡부를 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 케이스의 일측에, 가스를 배출하기 위한 벤팅부를 더 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 케이스의 내부에, 상기 벤팅부와 이격되어 제2 발포백이 더 마련되고, 상기 제2 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 벤팅부와 제2 발포백 사이에 제2 프레임을 더 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 전극 조립체는 그 일부가 케이스 외부로 돌출된 전극탭을 포함하고, 상기 케이스 내부에, 상기 전극탭과 이격되어 제3 발포백이 더 마련되고, 상기 제3 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 전극탭과 제3 발포백 사이에 제3 프레임을 더 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 전극탭은 양극탭 및 음극탭이며, 상기 양극탭과 음극탭은 케이스에서 동일한 방향으로 돌출되는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 전극탭은 양극탭 및 음극탭이며, 상기 양극탭과 음극탭은 케이스에서 각각 반대 방향으로 돌출되는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈에 있어서, 상기 케이스는 복수 개이며, 각각의 케이스 사이의 적어도 한 곳에 제4 발포백이 더 마련되는 것이다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 내부에 발포백를 포함함으로써, 전지의 내부의 온도 상승에 따른 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 전지의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 발포백의 발포 방향을 제어하는 프레임을 구비함으로써, 발포백이 전지의 전극탭이나 벤팅부 등으로 발포되지 않도록하여 전지의 성능 저하 없이 효과적으로 전지 내부 온도 상승을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 종래 사용되던 단열막 대비 상대적으로 작은 크기의 발포백를 사용하므로, 단열막 대비 전지 내의 점유율이 낮아 공간 효율이 우수하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈에서 벤팅부를 포함하는 경우의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈에서 각 전극탭이 접합된 경우의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈에서 각 케이스 외부에 발포백을 포함하는 경우의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 따른 이차 전지 모듈을 첨부된 도 1 내지 5 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈(10)의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명에서 "모듈"이란, 전극 조립체 및 이를 수용하는 케이스를 포함하는 전지 셀 하나를 의미하며, 이외에도 상기 구조의 전지 셀이 복수 개로 결합된 형태(직렬 또는 병렬로 연결한 형태)를 모두 포함하는 개념이다(도 1 및 도 5 참조).

본 발명에 따른 이차 전지 모듈(10)은 전극 조립체(100) 및 이를 수용하는 케이스(200)를 포함하며, 상기 케이스(200)의 내부에는 소정 크기의 발포백(300: 300(a), 300(b), 300(c)) 및 상기 발포백(300)의 발포 방향을 제어하기 위한 프레임(400: 400(a) 400(b), 400(c))을 포함한다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈(10)은 전지 내부 온도가 급격히 상승되는 경우(예를 들어, 전지 내부에 누적된 열에 의한 온도 상승 또는 케이스의 관통으로 인한 온도 상승 등), 발포백(300)에서 프레임(400)에 의해 제어된 방향으로 발포제를 발포시켜, 온도가 상승된 부분에서 열 전달을 차단하여 전지의 폭발을 미연에 방지할 수 있게 한다.

전극 조립체(100)

본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 이차 전지에 적용되는 통상적인 구조로서, 양극판, 음극판, 이들을 절연하기 위해 양극판과 음극판 사이에 개재된 분리막 및 양극판과 음극판 각각에 전기적으로 연결된 전극탭을 포함할 수 있다.

이들은 양극판, 분리막, 음극판이 순차로 배치되어 일방향으로 와인딩 되거나, 다수장의 양극판, 분리막, 음극판이 반복적으로 적층된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 양극판 및 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있으며, 상기 양극 활물질은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 본 발명이 리튬 이차 전지인 경우, 상기 양극 활물질은 리튬 계열의 활물질이며, 구체적으로는 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄,V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 리튬 망간 복합 산화물; 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 음극 활물질은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬과 다른 원소의 합금, 규소 또는 주석 등이 사용될 수 있다. 비결정질 탄소로는 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbead: MCMB), 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitch-based carbon fiber: MPCF) 등이 있다. 결정질 탄소로는 흑연계 재료가 있으며, 구체적으로는 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등이 있다. 리튬과 합금을 이루는 다른 원소로는 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 분리막은 소재는 절연 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 양극판과 음극판 사이에 이온이 통화할 수 있도록 다공성 막으로 구성되는 것이 바람직하며, 예를 들면, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 구체적으로 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다.

전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 름이나 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 또는 폴리비닐리덴 플로라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoridehexafluoropropylene) 공중합체 등의 고분자 필름일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이차 전지는 비수 전해액을 더 포함하는 것일 수 있으며, 상기 비수 전해액은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어진 전극 조립체에 주입하여 이차전지로 제조된다.

상기 비수 전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함하며, 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 유기 용매로는 대표적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 사용될 수 있다.

케이스(200)

본 발명의 일 구현예에 따른 케이스(200)는 내부에 상기 전극 조립체(100)를 수용하는 것으로서, 그 형상은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등의 형상일 수 있다

본 발명의 일 구현에예 따르면, 상기 케이스(200)의 내부(200(a))에는 제1 발포백(300(a))이 마련된다.

상기 케이스(200)에서 제1 발포백(300(a))이 마련되는 위치는 케이스 내부에서 열 전달을 효과적으로 차단하기 위한 위치라면 특별히 한정되지 않으며, 내부 어느 부분에도 형성될 수 있다.

상기 케이스(200)가 각형이나, 파우치형의 케이스 인 경우, 케이스(200) 내면 중 가장 큰 면적을 가지는 내면에 형성되는 것이 좋으며, 이 경우, 가장 넓은 부분에서 열 전달을 차단할 수 있게 되어 바람직하다.

또한, 상기 제1 발포백(300(a))은 전극탭이 형성되지 않은 내면에 형성되는 것이 좋으며, 이는 전극탭이 형성된 부분에서 발포백이 발포되는 경우, 전극의 전기적 접속을 방해할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 제1 발포백(300(a))은 벤팅부가 형성되지 않은 내면에 형성되는 것이 좋으며, 이는 벤팅부가 형성된 부분에서 발포백이 발포되는 경우, 가스 배출을 방해하여 케이스의 팽창을 가속화 시켜 전지의 안정성을 저하시킬 수 있기 때문이다.

케이스 내부 발포백 (300)

본 발명의 일 구현예에 따른 제1 발포백(300(a))은 전술한 바와 같이, 케이스(300) 내부에 마련되어 소정 조건 하에서 전지 내부의 열 전달을 차단시키는 역할을 한다.

상기 제1 발포백(300(a))은 전지 내부에 누적된 열에 의해 온도가 급격히 상승되거나 케이스의 관통으로 인해 온도가 급격이 상승되는 경우, 부피가 급격히 팽창하여 케이스 일 부분을 메우게 되며, 이에 따라, 상기 부분에서 전지의 다른 부분으로의 열 전달을 차단하는 단열막의 기능을 수행하게 된다.

상기 제1 발포백(300(a))은 열이나 충격에 의해 부피가 팽창하는 발포제(blowin agent) 그 자체, 또는 내부에 발포제, 발포성 액체를 포함하는 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 발포백(300(a))이 내부에 발포제, 발포성 액체를 포함하는 형태인 경우에도 전술한 것과 동일한 방법으로 열 전달을 차단하게 된다.

상기 제1 발포백(300(a))의 크기는 특별히 한정되지 않으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 발포백(300(a))이 케이스의 내면(200(a))에 마련되는 경우, 상기 케이스의 내면(200(a))의 면적보다 작은 것일 수 있다. 이는 상기 제1 발포백(300(a))은 발포되어 그 부피가 팽창하게 되므로 케이스의 내면(200(a))의 면적보다 작은 경우라도 효과적으로 전지의 일 면을 메울 수 있기 때문이다.

또한, 종래 전지 내부에 발생한 열의 전달을 막기 위해 케이스의 일 면과 동일한 크기의 단열막 등을 사용하였는데, 본 발명에 따른 이차 전지 모듈(10)은 단열막 대비 상대적으로 작은 크기의 발포백을 사용하게 되므로 전지 내의 점유율이 낮아 공간 효율 또한 우수한 장점이 있다.

본 발명에서 사용 가능한 발포제의 성분은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산리튬, 탄산암모늄, 벤젠설포닐히드라지드, 톨루엔설포닐히드라지드, 세미카바지드, 카바지드, 아조비스포름아미드, 아조비스이소부티로니트릴 및 디아조아미노벤젠 등을 들 수 있으며, 이외에도, 100 내지 120℃에서 질소 및 이산화탄소를 분출 시키며 팽창하는 소재라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.

케이스 내부 프레임(400)

본 발명의 일 구현예에 따른 제1 프레임(400(a))은 발포시 상기 제1 발포백(300(a))의 발포 방향을 제어하는 역할을 하는 것으로서, 케이스 내부(200(a))에, 발포시 상기 제1 발포백(300(a))의 일부를 감싸도록 배치된다.

상기 제1 프레임(400(a))은 케이스 내부(200(a))에서 제1 발포백(300(a))과 인접한 위치에 고정된 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제1 발포백(300(a))의 발포시 상기 제1 프레임(400(a))에 의해 가로 막히지 않은 방향으로 발포제가 발포되게 된다.

상기 제1 프레임(400(a))의 배치 위치는 특별히 한정되지 않으나, 발포제가 전지의 전극탭이나 벤팅부 등으로 발포되지 않도록 적정 방향으로 배치될 수 있으며, 이 경우, 전지의 성능 저하 없이 효과적으로 전지 내부 열을 차단할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 전극 모듈이 벤팅부를 구비하는 경우에 상기 발포백이 발포되어 벤팅부를 덮게 되는 경우, 기체의 유출을 막아 셀 내부의 팽창을 가속화시켜, 전지의 안정성을 저하시킬 수 있는데, 본 발명은 발포백의 발포 방향성을 제어할 수 있으므로, 벤팅부와 인접한 위치에 발포제가 배치되는 경우라도, 상기 벤팅부와 발포제 사이에 상기 프레임을 구비하는 경우, 이러한 문제를 방지할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 구현에예 따른 이차 전지 모듈(10)의 단면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 도 2를 참고하면, 상기 제1 프레임(400(a))은 발포시 상기 제1 발포백(300(a))의 방향성을 제어하기 위해 상기 제1 발포백(300(a))의 일부를 감싸도록 배치되며, 상기 제1 발포백(300(a))이 발포되는 경우 상기 제1 프레임(400(a))과 대향하는 방향으로 발포가 진행될 수 있게 된다(도 2 참고)).

상기 제1 프레임(400(a))의 크기는 그 기능을 수행할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면, 상기 제1 프레임(400(a))은 상기 제1 발포백(300(a))의 두께보다 두껍게 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 제1 발포백(300(a))이 발포되어 부피가 커지는 경우에도 효과적으로 발포 방향을 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 제1 프레임(400(a))의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 적어도 하나의 직선 또는 곡선 및 이들의 조합의 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 직선, ㄱ자, ㄴ자, ㄷ자의 형태로 형서될 수 있다. 상기 제1 발포백(300(a))은 상기 프레임(400(a))에 의해 가로막히지 않는 부분으로 발포가 진행되게 된다.

상기 제1 프레임(400(a))은 그 말단에 제1 발포백(300(a)) 측으로 꺾인 절곡부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 절곡부에 의해 발포제가 제1 프레임(400(a))의 외부로 크게 벗어나지 않게 되어, 발포 방향을 보다 효과적으로 제어할 수 있게 된다(도 2 참고)).

벤팅부 (500)

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈(10)은 케이스(200)의 일측에 가스를 배출하기 위한 벤팅부(500)를 더 구비할 수 있다(도 3 참고).

상기 벤팅부(500)는 전지 내부에 발생된 가스를 전지 외부로 방출하여 전지 내압을 효과적으로 감소시켜 전지의 안정성을 향상시키기 위한 구성으로, 그 배치 위치는 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 벤팅부(500)와 이격되어 제2 발포백(300(b))이 더 마련될 수 있으며, 이 경우, 상기 제2 발포백(300(b))의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 벤팅부(500)와 제2 발포백 사이(300(b))에 제2 프레임(400(b))이 배치된다.

이 경우, 상기 제2 발포백(300(b))의 발포시에 제2 프레임(400(b))이 발포 방향을 제어하여 발포제가 벤팅부(500)를 덮지 않도록하여, 벤팅부(500)에서 가스가 용이하게 방출되고 동시에 전지 내부의 열을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

상기 제2 발포백(300(b))은 상기 제1 발포백(300(a))과 동일한 소재 및 형상이 적용될 수 있으며, 상기 제2 프레임(400(b)) 역시 제1 프레임(400(a))과 동일한 소재 및 형상이 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈(10)에서, 상기 전극 조립체(100)의 전극탭(600)은 그 일부가 케이스(200)의 외부로 돌출된 형태일 수 있다(도 4 참조).

이 경우, 상기 케이스 내부(100)에, 상기 전극탭(600)과 이격되어 제3 발포백(300(c))이 더 마련될 수 있으며, 이 경우, 상기 제3 발포백(300(c))의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 전극탭(600)과 제3 발포백 사이(300(c))에 제3 프레임(400(c))이 배치된다.

이 경우, 상기 제3 발포백(300(c))의 발포시에 제3 프레임(400(c))이 발포 방향을 제어하여 발포제가 전극탭(600)을 덮지 않도록 하여, 전극탭(600)의 전기적 접속을 방해하지 않고 동시에 전지 내부의 열을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

상기 제3 발포백(300(c))은 상기 제1 발포백(300(a)) 및 제2 발포백(300(b)) 동일한 소재 및 형상이 적용될 수 있으며, 상기 제3 프레임(400(b)) 역시 제1 프레임(400(a)) 및 제1 프레임(400(a))과 동일한 소재 및 형상이 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 전극 조립체(100)에 접합된 전극탭(600)은 양극탭(600(a)) 및 음극탭(600(b))을 포함하는 것으로서, 상기 양극탭(600(a)) 및 음극탭(600(b))은 케이스(200)에서 동일한 방향으로 돌출되는 것일 수 있으며(도 4의 (a) 참조), 또 다른 구현예에 따르면, 상기 양극탭(600(a))과 음극탭(600(b))은 각각 케이스(200)에서 반대 방향으로 돌출되는 것일 수 있다(도 4의 (b) 참조).

본 발명에서, 상기 제1 발포백(300(a)), 제2 발포백(300(b)) 및 제3 발포백(300(b))은 케이스(200)의 내부에 형성되는 발포백이며, 제1 프레임(400(a)), 제2 프레임(400(b)) 및 제3 발포백(400(c))도 케이스(200)의 내부에 형성되는 프레임(400)이다.

케이스 외부 발포백 (400)

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지 모듈(10)의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 5를 참고하면, 이차 전지 모듈(10)은 복수 개의 케이스(100)를 포함하며, 각각의 케이스(100) 사이의 적어도 한 곳에 제4 발포백(700)이 마련된 것일 수 있다.

상기 제4 발포백(700)은 케이스(100)의 외부에서 각 케이스(100) 간의 열 전달을 제어하기 위해 배치되는 것으로서, 케이스 내부 발포백(300)과 동일하게, 전지 내부에 누적된 열에 의해 온도가 급격히 상승되거나 케이스의 관통으로 인해 온도가 급격이 상승되는 경우, 부피가 급격히 팽창하여 전지의 일 부분을 메우게 된다.

상기 제4 발포백(700)의 소재 및 형상은 전술한 제1 내지 3의 발포백(300)과 동일한 소재 및 형상이 적용될 수 있으며, 다만, 제4 발포백(700)은 케이스(100) 외부에 형성되게 되므로, 그 크기는 케이스 내부의 발포백(300) 보다 클 수 있다.

또한, 이 경우, 상기 제4 발포백(700)의 발포 방향을 제어하기 위해 케이스(100) 외부에 제4 프레임(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 그 배치 위치는 특별히 한정되지 않으며, 전지의 성능을 저해시키지 않는 범위 내에서 적정 위치가 선정될 수 있다.

상기 제4 프레임의 소재 및 형상은 전술한 제1 내지 3의 프레임(400)과 동일한 소재 및 형상이 적용될 수 있으며, 다만, 상기 제4 프레임은 케이스(100) 외부에 형성되게 되므로, 그 크기는 케이스 내부의 프레임(400) 보다 클 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 전술한 구조로 형성됨으로써, 전지의 내부의 온도 상승에 따른 폭발의 위험성을 미연에 차단하여 전지의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 발포 방향을 제어함으로써, 발포제가 전지의 전극 탭이나 벤팅부 등으로 발포되지 않도록하여 전지의 성능 저하 없이 효과적으로 전지 내부의 온도 상승을 제어할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등의 전기차; 이-바이크(E-bike) 또는 이-스쿠터(Escooter) 등의 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 및 전기 상용차 등의 중대형 디바이스 전원으로 사용 가능하다.

본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

10 : 이차 전지 모듈
100 : 전극 조립체
200 : 케이스
200(a), 200(b), 200(c) : 케이스 내면
300((300(a), 300(b), 300(c))) : 케이스 내부 발포백
400(300(a), 300(b), 300(c)): 케이스 내부 프레임
500 : 벤팅부
600 : 전극탭
600(a) : 양극탭 600(b) : 음극탭
700 : 케이스 외부 발포백

Claims

전극 조립체 및 이를 수용하는 케이스를 포함하는 이차 전지 모듈에 있어서,
상기 케이스의 내부에 마련된 소정 크기의 제1 발포백;
상기 케이스에 위치되고, 이차 전지 내에 발생된 가스를 배출하기 위한 벤팅부; 및
상기 제1 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 제1 발포백의 일부를 감싸도록 배치된 제1 프레임을 포함하고,
상기 제1 발포백의 발포에 의해 상기 벤팅부의 상기 가스 배출이 차단되는 것이 방지되도록, 상기 제1 프레임에 의해 제어된 상기 발포 방향은 상기 제1 프레임에 대향하는 방향으로 되는, 이차 전지 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 발포백은 발포제를 포함하는, 이차 전지 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 프레임은 적어도 하나의 직선 또는 곡선 및 이들의 조합의 형태로 형성된, 이차 전지 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 프레임은 말단에 제1 발포백 측으로 꺽인 절곡부를 포함하는, 이차 전지 모듈.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 케이스의 내부에, 상기 벤팅부와 이격되어 제2 발포백이 더 마련되고, 상기 제2 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 벤팅부와 제2 발포백 사이에 제2 프레임을 더 포함하는, 이차 전지 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 전극 조립체는 그 일부가 케이스 외부로 돌출된 전극탭을 포함하고, 상기 케이스 내부에, 상기 전극탭과 이격되어 제3 발포백이 더 마련되고, 상기 제3 발포백의 발포 방향을 제어하기 위해, 상기 전극탭과 제3 발포백 사이에 제3 프레임을 더 포함하는, 이차 전지 모듈.
청구항 7에 있어서, 상기 전극탭은 양극탭 및 음극탭이며,
상기 양극탭과 음극탭은 케이스에서 동일한 방향으로 돌출되는 것인, 이차 전지 모듈.
청구항 7에 있어서, 상기 전극탭은 양극탭 및 음극탭이며,
상기 양극탭과 음극탭은 케이스에서 각각 반대 방향으로 돌출되는 것인, 이차 전지 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 케이스는 복수 개이며,
각각의 케이스 사이의 적어도 한 곳에 제4 발포백이 더 마련되는, 이차 전지 모듈.