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KR102770329B1 - 흡수 부재를 포함한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 시스템 - Google Patents

흡수 부재를 포함한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 시스템 Download PDF

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KR102770329B1
KR102770329B1 KR1020200004377A KR20200004377A KR102770329B1 KR 102770329 B1 KR102770329 B1 KR 102770329B1 KR 1020200004377 A KR1020200004377 A KR 1020200004377A KR 20200004377 A KR20200004377 A KR 20200004377A KR 102770329 B1 KR102770329 B1 KR 102770329B1
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South Korea
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battery
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absorb
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이진규
길기문
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 2차 발화 내지 폭발의 위험성을 줄인 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 각각이 복수의 이차전지를 구비한 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리; 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성된 모듈 하우징; 및 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리 사이에 개재되고, 상기 모듈 하우징 내부로 공급된 소화액과 접촉할 경우, 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재를 포함한다.

Description

흡수 부재를 포함한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 시스템 {Battery Module Including Absorption Member, Battery Rack Including the Same and Power Storage System}
본 발명은 흡수 부재를 포함한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 발화 내지 폭발의 위험성을 줄인 배터리 팩에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지로 구성된 복수의 셀 어셈블리, 및 이러한 복수의 셀 어셈블리를 내부에 수용한 배터리 모듈 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 팩은, 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 외부 하우징을 구비하는 것이 일반적이었다. 한편, 최근 고용량의 배터리 팩이 수요가 높아지고 있다.
그러나, 종래기술의 배터리 팩 또는 배터리 랙은, 복수의 배터리 모듈을 구비하고, 각각의 배터리 모듈의 어느 하나의 셀 어셈블리가 발화 내지 열폭주가 발생될 경우, 인접한 다른 셀 어셈블리로 고온의 가스 또는 화염이 전달되어 다른 셀 어셈블리에도 화재나 열폭주가 연쇄적으로 일어나는 경우가 있어, 2차 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
예를 들면, 화재나 열폭주가 발생한 셀 어셈블리와 인접한 다른 셀 어셈블리로 열이 전달되지 않도록 열을 차단시킬 수 있는 기술 개발이 절실히 필요하다.
또한, 셀 어셈블리의 충방전에 따라 스웰링 현상이 발생될 수 있는데, 이러한 스웰링 현상과 함께 내부 부반응(가스)이 발생될 수 있어, 이러한 부반응을 저감 시킬 수 있는 기술이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 2차 발화 내지 폭발의 위험성을 줄인 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
각각이 복수의 이차전지를 구비한 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리;
상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성된 모듈 하우징; 및
상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리 사이에 개재되고, 상기 모듈 하우징 내부로 공급된 소화액과 접촉할 경우, 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재를 포함한다.
또한, 상기 흡수 부재는 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 합성 섬유를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 합성 섬유는 소화액을 흡수할 경우 부피 팽창이 일어나고,
상기 합성 섬유는 부피 팽창에 의해 상기 모듈 하우징 외벽의 내면과 접촉하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 이차전지는 파우치형 이차전지이고,
양 방향으로 길이가 탄성 변형되도록 구성된 탄성부, 및 상기 탄성부의 양 방향의 양 단부 각각이 결합되고 상기 셀 어셈블리의 팽창을 저지하도록 구성된 적어도 둘 이상의 가압판을 구비한 가압 부재를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 흡수 부재는 상기 적어도 둘 이상의 가압판 사이에 위치될 수 있다.
그리고, 상기 흡수 부재는,
상기 합성 섬유의 부피 팽창에 따른 외형의 변형을 가이드 하도록 구성된 가이드 판을 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 합성 섬유에는 상기 탄성부의 일부분이 관통되어 위치하도록 관통구가 형성되고,
상기 가압판에는 상기 탄성부의 일단 또는 타단이 삽입되도록 구성된 고정홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡수 부재는,
다공질이고 해면상을 가지며 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 다공질체; 및
상기 다공질체의 내부에 분포되어 위치되고 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 다수의 흡수 입자를 구비하는 구비할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 랙은, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈;
내부에 소화액이 수용된 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에 상기 소화액을 공급하도록 연결된 배관, 및 상기 배터리 모듈의 내부 가스가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 소화 탱크로부터 상기 소화액이 상기 배터리 모듈의 내부로 공급되도록 출구가 개방되는 소화 밸브를 구비한 소화 유닛을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 시스템은, 상기 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리 사이에 개재되고, 모듈 하우징 내부로 공급된 소화액과 접촉할 경우, 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재를 포함함으로써, 화재나 열폭주로 인해 배터리 모듈의 내부에 소화액이 공급될 경우, 흡수 부재가 소화액을 흡수하게 되는 바, 흡수 부재가 셀 어셈블리들 간의 열전달을 차단하는 단열 장벽을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 흡수 부재는 셀 어셈블리 간의 열 이동을 차단할 수 있다. 이에 따라, 하나의 셀 어셈블리 중, 일부 이차전지에서 화재나 열폭주가 발생되더라도, 인접한 다른 셀 어셈블리로 화재나 열 전파(Thermal Propagation)가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명은, 양 방향으로 길이가 탄성 변형되도록 구성된 탄성부, 및 탄성부의 양 방향의 양 단부 각각이 결합되고 셀 어셈블리의 팽창을 저지하도록 구성된 적어도 둘 이상의 가압판을 구비한 가압 부재를 더 포함함으로써, 상기 가압 부재에 의해 셀 어셈블리의 팽창을 효과적으로 저지할 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리의 부반응이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 본 발명은 가압 부재를 통해 셀 어셈블리의 사용 수명을 늘릴 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 흡수 부재는 적어도 둘 이상의 가압판 사이에 위치됨으로써, 흡수 부재는 가압판에 의해 직립된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 더욱이, 흡수 부재가 소화액을 흡수함에 따라 부피 팽창이 발생될 경우, 가압판이 열폭주를 일으킨 셀 어셈블리를 더욱 강한 힘으로 가압할 수 있어, 셀 어셈블리의 팽창을 효과적으로 저지할 수 있고, 열폭주의 진행을 저감 시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 소화액이 유입된 내부 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 합성 섬유가 소화액을 흡수한 전 모습과 후 모습을 개략적으로 나타내는 사진들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 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 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 이러한 도 3에서는 배터리 모듈(200)의 내부를 살펴보기 위해 모듈 하우징(210)의 상부 커버(212)를 제외시킨 배터리 모듈(200)의 모습을 나타냈다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100), 모듈 하우징(210), 및 흡수 부재(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 셀 어셈블리(100)는 전후 방향으로 서로 적층된 복수의 이차전지(110)를 포함할 수 있다. 상기 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 셀 어셈블리(100) 각각은 21개의 파우치형 이차전지(110)가 전후 방향(Y 방향)으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
특히, 이러한 파우치형 이차전지(110)는, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치(116)를 구비할 수 있다.
상기 각각의 이차전지(110)는, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 전후방향에 각각 위치하고, 상, 하, 좌, 우 방향에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게(Z 방향) 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차전지(110)는 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상, 하, 전, 후, 좌, 우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
여기서, 상기 파우치는 오목한 형태의 수용부가 형성되어 있는 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수용부에는 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 각각의 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치(116)의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 이차전지(110)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)가 형성된 좌우 방향(X 방향)의 단부 각각에 테라스부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체는, 전극활물질이 도포된 전극판과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(111a)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(111a)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치(116)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차전지(110)의 전극 단자, 예를 들면, 이차전지(110)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(111b)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(111b)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치(116)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차전지(110)의 전극 단자, 예를 들면 이차전지(110)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 도 1에서와 같이, F 방향으로 바로 보았을 때, 상기 양극 리드(111a)와 상기 음극 리드(111b)는, 이차전지(110)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향(X 방향)의 좌우 방향의 단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111a)는 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 일단부(좌측단)에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(111b)는 이차전지(110)의 중심을 기준으로 타단부(우측단)에 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)의 각각의 이차전지(110)는 양극 리드(111a)와 음극 리드(111b)가 좌우 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차전지(110)에서, 양극 리드(111a)와 음극 리드(111b) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(111)의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(111a) 및 상기 음극 리드(111b)는 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(111a) 및 상기 음극 리드(111b)는, 넓은 면이 전후 방향을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향(X 방향)으로 돌출될 수 있다.
여기서 수평 방향이란, 이차전지(110)를 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이 라고도 할 수 있다.
나아가, 상기 파우치형 이차전지(110)는, 충방전에 따라 부피가 팽창 수축할 수 있다. 즉, 복수의 이차전지(110)를 구비한 셀 어셈블리는(100) 충방전에 따라 전체 부피가 팽창 수축할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차전지(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지(110)가 채용될 수 있다.
또한, 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)는 전후 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 셀 어셈블리(100)는 전후 방향으로 배열되어 있고, 2개의 셀 어셈블리(100) 사이는 소정의 이격된 거리를 가질 수 있다.
한편, 상기 모듈 하우징(210)은, 상기 셀 어셈블리(100)를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 하우징(210)은, 상부 커버(212), 베이스 플레이트(214), 전방 커버(215), 및 후방 커버(216)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트(214)는 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)를 상부에 탑재하도록 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)의 하면 크기보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 베이스 플레이트(214)는 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
또한, 상기 상부 커버(212)는 탑부(212a) 및 사이드부(212b)를 구비할 수 있다. 상기 탑부(212a)는 상기 셀 어셈블리(100)의 상부를 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다. 상기 사이드부(212b)는 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 양 측부를 커버하도록 상기 탑부(212a)의 좌우 방향의 양 단부로부터 하부 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
그리고, 상기 사이드부(212b)는 상기 베이스 플레이트(214)의 일부위와 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 커버(212)는 전후 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가진 탑부(212a)를 구비할 수 있다. 상기 상부 커버(212)는 상기 탑부(212a)의 좌우 방향의 양 단부 각각으로부터 하부 방향으로 연장된 2개의 사이드부(212b)가 구비될 수 있다. 나아가, 상기 2개의 사이드부(212b) 각각의 하단부는 상기 베이스 플레이트(214)의 좌우 방향의 양 단부와 결합되도록 구성될 수 있다. 이때, 결합 방식은 암수 결합 방식 또는 용접 결합 방식일 수 있다.
나아가, 상기 사이드부(212b)는 일부위에 이차전지(110)가 위치한 내측 방향으로 융기된 비딩부(B1)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 사이드부(212b)에는 내부 방향으로 내입된 비딩부(B1)가 8개 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 전방 커버(215)는 상기 복수의 이차전지(110)의 전방을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전방 커버(215)는 복수의 이차전지(110)의 전면의 크기 보다 큰 크기의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 플레이트 형상은 상하 방향으로 세워진 형태일 수 있다.
나아가, 상기 전방 커버(215)의 외주부의 일부위는 상기 베이스 플레이트(214)와 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 전방 커버(215)의 외주부의 하측 부위는 상기 베이스 플레이트(214)의 전단부와 결합될 수 있다. 나아가, 상기 전방 커버(215)의 외주부의 상측 부위는 상기 상부 커버(212)의 전단부와 결합될 수 있다. 여기서, 결합 방법은, 볼트 결합이 적용될 수 있다.
또한, 상기 후방 커버(216)는 상기 셀 어셈블리(100)의 후방을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 후방 커버(216)는 복수의 이차전지(110)의 후면의 크기 보다 큰 크기의 플레이트 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 후방 커버(216)의 외주부의 일부위는 상기 베이스 플레이트(214)와 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 후방 커버(216)의 외주부의 하측 부위는 상기 베이스 플레이트(214)의 전단부와 결합될 수 있다. 나아가, 상기 후방 커버(216)의 외주부의 상측 부위는 상기 상부 커버(212)의 후단부와 결합될 수 있다. 여기서, 결합 방법은 볼트 결합이 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(210)은 복수의 이차전지(110)를 외부의 충격으로부터 안정적으로 보호할 수 있는 구조를 가지고 있어, 배터리 모듈(200)의 외부 충격에 대한 안전성을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(100)의 충방전을 제어하도록 구성된 모듈 BMS(290)를 더 포함할 수 있다. 상기 모듈 BMS(290)는 배터리 모듈(200)의 온도, 및 전류를 감지하도록 다양한 센서와 전기 회로를 구비할 수 있다. 이러한 센서와 회로는 여기서는 도면에 나타내지 않았다.
한편, 상기 흡수 부재(220)는, 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100) 사이에 개재될 수 있다. 상기 흡수 부재(220)는 상기 모듈 하우징(210) 내부로 공급된 소화액과 접촉할 경우, 소화액을 흡수하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 흡수 부재(220)는 고흡수성 수지(super absorbent polymer), 또는 고흡수성 수지를 그물 형태로 방적하여 형성된 고흡수성 섬유(super absorbent fiber)를 구비할 수 있다.
여기서, 고흡수성 섬유는 초흡수제의 섬유로서 액체를 보유하는 능력을 가지며, 액체를 흡수하여 잘 흐르지 않게 한다. 또한 냄새가 없고, 방직 섬유의 형태이다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 사진들은, 고흡수성을 가진 합성 섬유가 물을 흡수하기 전의 모습과 물을 흡수한 모습을 보여주고 있다. 상기 합성 섬유는 물을 흡수할 경우, 그 부피가 증가될 수 있다.
여기서, 고흡수성 섬유는 자체 무게의 5백 내지 1천배 정도 무게의 소화액(물)을 흡수하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 합성 섬유의 부피는 적어도 3배 이상 팽창될 수 있다. 예를 들면, 상기 고흡수성 수지는, 전분계(澱紛系), 세르로스계, 또는 합성 폴리머계 소재를 구비할 수 있다.
여기서, 배터리 모듈(200)은 셀 어셈블리(100)의 화재 또는 열폭주가 발생될 경우, 배터리 모듈(200) 내부로 소화액이 공급되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화액은 탄산칼륨과 같은 무기염의 농후(濃厚)용액, 또는 물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 소화액은 물일 수 있다.
또한, 상기 흡수 부재(220)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전면 또는 후면과 대응되는 크기의 전면 또는 후면을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 흡수 부재(220)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전면을 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다. 즉, 정면에서 바라볼 경우, 상기 셀 어셈블리(100)는 상기 흡수 부재(220)에 의해 가려져 보이지 않을 정도의 크기일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100) 사이에 개재되고, 상기 모듈 하우징(210) 내부로 공급된 소화액과 접촉할 경우, 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재(220)를 포함함으로써, 화재나 열폭주로 인해 배터리 모듈(200)의 내부에 소화액이 공급될 경우, 상기 흡수 부재(220)가 소화액을 흡수할 수 있는 바, 상기 흡수 부재(220)가 셀 어셈블리(100)들 간의 열 전달을 차단하는 단열 장벽을 형성할 수 있다. 즉, 상기 흡수 부재(220)는 셀 어셈블리(100) 간의 열 이동을 차단할 수 있다. 이에 따라, 하나의 셀 어셈블리(100) 중, 일부 이차전지(110)에서 화재나 열폭주가 발생되더라도, 인접한 다른 셀 어셈블리(100)로 화재나 열 전파(Thermal Propagation)가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈(200)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
다시 도 2 및 도 3과 함께 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 흡수 부재(220)는 합성 섬유(222)를 구비할 수 있다. 상기 합성 섬유(222)는 직사각형의 패드 형태를 가질 수 있다. 상기 합성 섬유(222)의 전후면은 상기 셀 어셈블리(100)의 전면 또는 후면과 대응되는 크기일 수 있다. 상기 합성 섬유(222)는 소화액을 흡수할 경우, 부피 팽창을 일으켜 그 크기가 변형될 수 있다. 그리고, 상기 합성 섬유(222)는 가압에 따라 변형되는 탄성을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 합성 섬유(222)는 소화액을 흡수하도록 구성될 수 있다. 상기 합성 섬유(222)는 고흡수성 수지를 그물 형태로 방적하여 형성된 고흡수성 섬유(super absorbent fiber)를 구비할 수 있다. 여기서, 고흡수성 수지는 자체 무게의 5백 내지 1천배 정도 무게의 소화액(물)을 흡수하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 고흡수성 수지는 LG화학社의 고흡수성 수지 제품일 수 있다. 예를 들면, 상기 합성 섬유(222)는 아크릴산과 메틸 아크릴레이트 등을 원료로 하여 물에서 일괄적으로 중합 시킨 후, 중합된 고분자를 추출하고 그물 형태로 방적 시켜 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 흡수 부재(220)는 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 합성 섬유(222)를 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(200)의 내부에 소화액이 공급될 경우, 상기 흡수 부재(220)가 소화액을 흡수함으로써, 상기 흡수 부재(220)가 열을 차단하는 장벽을 형성할 수 있는 바, 셀 어셈블리(100) 간의 열 이동을 차단할 수 있다. 이에 따라, 하나의 셀 어셈블리(100) 중, 일부 이차전지(110)에서 화재나 열폭주가 발생되더라도, 인접한 다른 셀 어셈블리(100)로 화재나 열 전파(Thermal Propagation)가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈(200)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 배터리 모듈(200)은 가압 부재(260)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가압 부재(260)는 탄성부(262) 및 적어도 둘 이상의 가압판(266a, 266b)을 구비할 수 있다. 여기서, 탄성부(262)는 양 방향으로 길이가 탄성 변형되도록 구성된 부품일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 탄성부(262)는 양 방향으로 길이가 변동되도록 구성된 실린더(262a)를 구비할 수 있다. 상기 실린더(262a)는 중실축을 갖는 원통형 제1 기둥과 중공축을 갖는 원통형 제2 기둥을 가질 수 있다. 상기 실린더(262a)의 길이 방향의 양단은 각각의 가압판들(266a, 266b)과 결합되어 고정되도록 중실축과 중공축 보다 직경이 큰 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 기둥과 제2 기둥이 결합되어 실린더(262a)의 길이 방향의 길이가 작아질 수록 중공 내부의 내압이 커지어, 실린더(262a)가 길어지는 방향, 즉 축의 양 방향(길이 방향)으로 밀어내는 힘이 발생될 수 있다.
또한, 상기 탄성부(262)는 상기 실린더(262a)를 감싸도록 구성된 스프링(262b)을 더 구비할 수 있다. 상기 스프링(262b)은 상기 실린더(262a)의 중실축과 중공축을 감싸도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 스프링(262b)은 실린더(262a)의 직경이 큰 양단부에 의해 실린더(262a)의 축 방향의 중심으로 가압될 수 있다. 즉, 상기 스프링(262b)은 상기 실린더(262a)의 길이 변화에 따라 스프링(262b)의 탄성 방향의 길이가 변경되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 실린더(262a)에 구비된 스프링(262b)은 실린더(262a)의 길이가 줄어들 경우, 실린더(262a)의 양단부에 의해 가압되어 탄성 수축될 수 있다. 상기 스프링(262b)은 상기 실린더(262a)가 길어지는 방향으로 탄성힘을 발생시키도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 가압판들(266a, 266b)은 폴리카보네이트 또는 ABS 소재를 구비할 수 있다. 상기 적어도 둘 이상의 가압판들(266a, 266b)은 상기 탄성부(262)의 양 방향의 양 단부 각각이 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 탄성부(262)의 실린더(262a)의 양 단부 각각이 적어도 둘 이상의 가압판들(266a, 266b)에 결합될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가압 부재(260)는 합성 섬유(222) 기준으로 전방에 위치한 제1 가압판(266a)과 후방에 위치한 제2 가압판(266b)을 구비할 수 있다. 상기 탄성부(262)의 실린더(262a)의 일단은 상기 제1 가압판(266a)과 결합되고 상기 실린더(262a)의 타단은 상기 제2 가압판(266b)과 결합되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 가압판들(266a, 266b) 각각에는 상기 탄성부(262)의 일단 또는 타단이 삽입되도록 구성된 고정홈(H2)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가압판(266a) 및 제2 가압판(266b) 각각에는 9개의 고정홈(H2)이 형성될 수 있다. 상기 탄성부(262)의 실린더(262a)의 일단이 상기 제1 가압판(266a)의 고정홈(H2)에 삽입되어 고정되고 상기 실린더(262a)의 타단이 상기 제2 가압판(266b)의 고정홈(H2)에 삽입되어 고정되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 가압판들(266a, 266b) 각각은 상기 셀 어셈블리(100)의 팽창을 저지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 가압판들(266a, 266b)은 상기 셀 어셈블리(100)의 일면을 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가압 부재(260)는 상기 2개의 셀 어셈블리(100) 사이에 개재될 수 있다. 상기 2개의 셀 어셈블리(100)가 부피 팽창이 발생될 경우, 상기 가압 부재(260)의 제1 가압판(266a)은 전방에 위치한 셀 어셈블리(100)의 후면을 전방으로 가압하고, 상기 제2 가압판(266b)은 후방에 위치한 셀 어셈블리(100)의 전면을 후방으로 가압할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 양 방향으로 길이가 탄성 변형되도록 구성된 탄성부(262), 및 상기 탄성부(262)의 양 방향의 양 단부 각각이 결합되고 상기 셀 어셈블리(100)의 팽창을 저지하도록 구성된 적어도 둘 이상의 가압판들(266a, 266b)을 구비한 가압 부재(260)를 더 포함함으로써, 상기 가압 부재(260)에 의해 셀 어셈블리(100)의 팽창을 효과적으로 저지할 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리(100)의 부반응이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 본 발명은 가압 부재(260)를 통해 셀 어셈블리(100)의 사용 수명을 늘릴 수 있다.
한편, 다시 도 5와 함께 도 6을 참조하면, 상기 흡수 부재(220)는 상기 적어도 둘 이상의 가압판들(266a, 266b) 사이에 위치될 수 있다. 예를 들면, 상기 흡수 부재(220)의 합성 섬유(222)의 전면은 상기 제1 가압판(266a)의 후면과 대면하고 상기 흡수 부재(220)의 합성 섬유(222)의 후면은 상기 제2 가압판(266b)의 전면과 대면하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 흡수 부재(220)는 상기 적어도 둘 이상의 가압판들(266a, 266b) 사이에 위치됨으로써, 상기 흡수 부재(220)는 상기 가압판들(266a, 266b)에 의해 직립된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 더욱이, 상기 흡수 부재(220)가 소화액을 흡수함에 따라 부피 팽창이 발생될 경우, 상기 가압판들(266a, 266b)이 열폭주를 일으킨 셀 어셈블리(100)를 더욱 강한 힘으로 가압할 수 있어, 셀 어셈블리(100)의 팽창을 효과적으로 저지할 수 있고, 열폭주의 진행을 저감 시킬 수 있다.
또한, 상기 합성 섬유(222)에는 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 상기 관통구(H1)는 상기 탄성부(262)의 일부분이 관통되어 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 합성 섬유(222)에는 9개의 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 상기 9개의 관통구(H1)에는 상기 9개의 탄성부(262) 각각이 삽입되도록 구성될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 소화액이 유입된 내부 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 흡수 부재(220)의 합성 섬유(222)가 상기 모듈 하우징(210) 외벽의 내면과 접촉하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 흡수 부재(220)는 상기 합성 섬유(222)가 부피 팽창에 의해 상기 모듈 하우징(210) 외벽의 내면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 셀 어셈블리(100)의 이차전지(110) 중, 적어도 일부가 화재나 열폭주가 발생되어, 상기 배터리 모듈(200) 내부로 소화액(물)이 유입될 경우, 상기 흡수 부재(220)의 합성 섬유(222)가 상기 소화액을 흡수하고 흡수된 만큼 부피 팽창을 일으켜 변형될 수 있다. 상기 합성 섬유(222)는 부피 팽창에 의해 상기 모듈 하우징(210) 외벽의 내면과 접촉될 정도로 변형될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 흡수 부재(220)의 합성 섬유(222)의 상단은 상기 모듈 하우징(210)의 상부 커버(212)의 내면과 접촉될 수 있다.
또한, 상기 셀 어셈블리(100)의 화재나 열폭주가 발생되어, 상기 모듈 하우징(210)이 가열될 경우, 상기 모듈 하우징(210)의 외벽의 내면과 접촉된 합성 섬유(222)에 의해 상기 흡수 부재(220)가 흡수한 소화액을 기화 시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수 부재(220)는 상기 모듈 하우징(210)을 소화액의 기화열을 발생시켜, 상기 모듈 하우징(210)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 고온의 모듈 하우징(210)에 의해 인접한 다른 배터리 모듈(200)의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있는 바, 열폭주가 발생된 배터리 모듈(200)과 인접한 다른 배터리 모듈(200)로 열폭주가 전파되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4와 함께 도 7을 참고하면, 도 7의 배터리 모듈(200)은, 상기 흡수 부재(220)가 가이드 판(250)을 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 판(250)은 상기 합성 섬유(222)의 부피 팽창에 따른 변형을 가이드 하도록 구성될 수 있다. 상기 가이드 판(250)은 상기 합성 섬유(222)의 좌측면 및 우측면 각각에 밀착되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡수 부재(220)는 합성 섬유(222)를 기준으로 좌측에 위치한 제1 가이드 판(250) 및 우측에 위치한 제2 가이드 판(250)을 구비할 수 있다. 상기 제1 가이드 판(250)은 가압판들(266a, 266b)과 상기 합성 섬유(222)의 좌측면의 일부에 결합되도록 위치될 수 있다. 상기 제2 가이드 판(250)은 가압판들(266a, 266b)과 상기 합성 섬유(222)의 우측면의 일부에 결합되도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 가이드 판(250)들은 상기 합성 섬유(222)의 부피 팽창이 발생될 경우, 좌우측으로 팽창되는 것을 저지하여, 상기 합성 섬유(222)가 상부 방향으로 팽창되는 것을 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 흡수 부재(220)는 상기 합성 섬유(222)의 부피 팽창에 따른 외형의 변형을 가이드 하도록 구성된 가이드 판(250)을 더 구비함으로써, 상기 합성 섬유(222)의 부피 팽창에 따라 상기 합성 섬유(222)가 상기 모듈 하우징(210)과 접촉하거나 인접한 셀 어셈블리(100)에 가압힘을 전달할 수 있도록 상기 합성 섬유(222)의 변형을 유도할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 화재시 열전파를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3과 함께 도 8을 참조하면, 도 8의 배터리 모듈(200)은, 흡수 부재(220)가 다공질체를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 다공질체(280)는 모세관 현상을 이용해 상기 소화액을 흡수하도록 구성될 수 있다. 상기 다공질체(280)는 다공질이고 해면상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 다공질체(280)는 스펀지일 수 있다.
또한, 상기 다공질체(280)는 다수의 흡수 입자(285)를 내부에 수용되도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 다수의 흡수 입자(285)는 고흡수성 수지일 수 있다. 상기 고흡수성 수지는 자체 무게의 5백 내지 1천배 정도 무게의 소화액(물)을 흡수하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 고흡수성 수지는 다수의 흡수 입자(285) 형태로 구비될 수 있다. 상기 고흡수성 수지는 물을 흡수할 경우, 부피가 적어도 3배 이상 팽창될 수 있다. 예를 들면, 상기 고흡수성 수지는, 전분계(澱紛系), 세르로스계, 또는 합성 폴리머계 소재를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 다수의 흡수 입자(285)는 상기 다공질체(280) 내부에 분포되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 다공질체(280)는, 소화액과 접촉될 경우, 소화액을 흡수하여 내부에 수용된 다수의 흡수 입자(285)에 소화액을 전달되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 다공질체(280)는 상기 가압판들(266a, 266b) 사이에 개재되도록 구성될 수 있다. 상기 다공질체(280)는 상기 가압판들(266a, 266b) 각각의 전후면과 대응되는 크기의 전후면을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 흡수 부재(220)는 다공질이고 해면상을 가지며 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 다공질체(280) 및 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 다수의 흡수 입자를 더 구비함으로써, 상기 흡수 부재(220)가 상기 소화액을 흡수하는 속도를 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수 부재(220)가 신속히 상기 둘 이상의 셀 어셈블리(100) 사이의 열전달을 차단할 수 있다. 궁극적으로, 본 발명은 셀 어셈블리(100)들 간의 화재나 열폭주가 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(100)의 충방전을 제어하도록 구성된 모듈 BMS(290)를 더 포함할 수 있다. 상기 모듈 BMS(290)는 배터리 모듈(200)의 온도, 및 전류를 감지하도록 다양한 센서와 전기 회로를 구비할 수 있다. 이러한 센서와 회로는 여기서는 도면에 나타내지 않았다.
한편, 상기 버스바 어셈블리(270)는, 적어도 하나 이상의 버스바(272), 및 상기 버스바(272)를 탑재하는 적어도 하나 이상의 버스바 프레임(276)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바(272)는 전기 전도율이 우수한 구리, 니켈, 알루미늄 등의 금속을 포함하는 합금일 수 있다. 상기 버스바(272)는 상기 복수의 이차전지(110)를 전기적으로 상호 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 버스바(272)는 상기 전극 리드(111)의 일부분이 접촉하도록 구성될 수 있다. 상기 버스바(272)는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(272)는 전후 방향 및 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(276)은 전기 절연성 재료를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바 프레임(276)은 플라스틱 재료를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 플라스틱 재료는 폴리염화 비닐일 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)은 4개의 버스바 어셈블리(270)를 포함할 수 있다. 상기 버스바 어셈블리(270)는 상기 셀 어셈블리(100)의 좌측 및 우측 각각에 위치될 수 있다. 4개의 버스바 어셈블리(270) 각각은 4개의 버스바(272), 및 상기 4개의 버스바(272)를 외측에 탑재하고 있는 버스바 프레임(276)을 구비할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(400)은, 적어도 하나 이상의 배터리 랙(300)을 포함할 수 있다. 상기 둘 이상의 배터리 랙(300)은 일방향으로 배열되도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(300)은 적어도 하나 이상의 상기 배터리 모듈(200), 및 소화 유닛(320)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 랙(300)은 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)을 내부에 수용하는 랙 케이스(310)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 소화 유닛(320)은, 소화 탱크(322), 배관(323), 및 소화 밸브(325)를 구비할 수 있다.
먼저, 상기 소화 탱크(322)는, 내부에 소화액(보이지 않음)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화 탱크(322)의 용량은 59 L일 수 있고, 상기 압축 가스는 8 bar의 질소일 수 있으며, 상기 소화액은 40 L의 물일 수 있다. 여기서, 소화액으로 물을 사용할 경우, 상기 배터리 모듈(200)의 내부에 분무로 했을 때는 소화 냉각 효과와 함께 열차단 작용이 있기 때문에 특히, 열폭주로 인한 고온의 가스 및 화염이 발생된 경우, 열 전파(Thermal Propagation)를 방지하는데 효과적이다. 이로 인해, 복수의 배터리 모듈(200) 사이로 화재나 열폭주가 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 배관(323)은, 상기 소화 탱크(322)로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각으로 상기 소화액을 공급하도록 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 배관(323)은 물에 부식되지 않은 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 배관(323)은 스테인리스 스틸을 구비할 수 있다. 상기 배관(323)은 일단이 상기 소화 탱크(322)의 토출구(321)와 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 배관(323)은 타단은 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각의 내부까지 연장된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 배관(323)은, 상기 소화 탱크(322)의 소화액이 토출되는 토출구(321)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배관(323)은 상기 소화 탱크(322)의 토출구(321)와 연결된 배관(323)일 수 있다.
더욱이, 상기 소화 밸브(325)는, 상기 배터리 모듈(200)의 내부 가스(공기)가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 소화 탱크(322)로부터 상기 소화액이 상기 배터리 모듈(200)의 내부로 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 소화 밸브(325)는 소정 온도 이상의 배터리 모듈(200) 내부로 상기 소화액이 주입될 수 있도록 출구가 개방되도록 구성될 수 있다. 상기 소화 밸브(325)는 상기 소화 유닛(320)으로부터 신호를 받아 밸브의 개방과 폐쇄를 컨트롤할 수 있는 능동형 밸브일 수 있다. 더욱 구제적으로, 상기 능동형 밸브는, 제어 밸브, 전동 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 공압 밸브 등일 수 있다.
더욱이, 상기 능동형 밸브는 상기 소화 탱크(322)로부터 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승된 배터리 모듈(200)로 소화액을 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 능동형 밸브는, 배터리 모듈(200)의 내부 온도가 소정 온도 이상이 될 경우, 탑 플레이트 아래에 위치한 제어부(350)에서 감지하여 제어부(350)에 의해 능동적으로 개방되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제어부(350)는 복수의 배터리 모듈(200) 중, 가장 상부에 위치한 배터리 모듈(200) 상에 위치될 수 있다.
상기 소화 유닛(320)은 제어부(350)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(350)는 온도 감지 센서로부터 소정 온도 이상의 온도가 감지될 경우, 상기 능동형 밸브가 개방되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(350)는 상기 능동형 밸브를 제어하는 신호를 송신할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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.
200: 배터리 모듈 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지 210: 모듈 하우징
220: 흡수 부재 222: 합성 섬유
250: 가이드 판
260: 가압 부재 262, 266: 탄성부, 가압판
270: 버스바 어셈블리 272, 276: 버스바, 버스바 프레임
H1: 관통구 H2: 고정홈
가이드판
280: 다공질체 285: 흡수 입자
320: 소화 유닛 325: 소화 밸브
322: 소화 탱크 323: 배관
300: 배터리 랙 400: 전력 저장 시스템

Claims (10)

  1. 각각이 복수의 이차전지를 구비한 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리;
    상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성된 모듈 하우징; 및
    상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리 사이에 개재되고, 상기 모듈 하우징 내부로 공급된 소화액과 접촉할 경우, 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재
    를 포함하고,
    상기 흡수 부재는 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 합성 섬유를 구비하며,
    상기 합성 섬유는 소화액을 흡수할 경우 부피 팽창이 일어나고,
    상기 합성 섬유는 부피 팽창에 의해 상기 모듈 하우징 외벽의 내면과 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지는 파우치형 이차전지이고,
    양 방향으로 길이가 탄성 변형되도록 구성된 탄성부, 및 상기 탄성부의 양 방향의 양 단부 각각이 결합되고 상기 셀 어셈블리의 팽창을 저지하도록 구성된 적어도 둘 이상의 가압판을 구비한 가압 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 흡수 부재는 상기 적어도 둘 이상의 가압판 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 흡수 부재는,
    상기 합성 섬유의 부피 팽창에 따른 외형의 변형을 가이드 하도록 구성된 가이드 판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 합성 섬유에는 상기 탄성부의 일부분이 관통되어 위치하도록 관통구가 형성되고,
    상기 가압판에는 상기 탄성부의 일단 또는 타단이 삽입되도록 구성된 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡수 부재는,
    다공질이고 해면상을 가지며 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 다공질체; 및
    상기 다공질체의 내부에 분포되어 위치되고 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 다수의 흡수 입자
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 또는 제4항 내지 제8항 중, 어느 한 항에 따른 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
    내부에 소화액이 수용된 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에 상기 소화액을 공급하도록 연결된 배관, 및 상기 배터리 모듈의 내부 가스가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 소화 탱크로부터 상기 소화액이 상기 배터리 모듈의 내부로 공급되도록 출구가 개방되는 소화 밸브를 구비한 소화 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제9항에 따른 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
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