JP7775339B2 - 冷却性能が強化されたバッテリーパック - Google Patents

Description

本発明はバッテリーパックに関するものであって、ある二次電池に熱暴走現象が発生したときに周辺の他の二次電池が連続的に過熱される熱伝播現象を効果的に抑制し得るバッテリーパックに関するものである。

本出願は、２０２２年４月２９日付の韓国特許出願第１０－２０２２－００５３３７０号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

二次電池は、一次電池とは異なって再充電が可能であり、また、小型および大容量化の可能性により近年多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発と需要が増加し、また、環境保護の時代的要求に合わせて浮上する電気自動車とエネルギー貯蔵システムなどにより、エネルギー源としての二次電池の需要はさらに急激に増加している。

二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池、円筒型電池、角型電池およびパウチ型電池に分類される。二次電池において電池ケースの内部に装着される電極組立体は、電極および分離膜の積層構造からなる充放電が可能な発電素子である。

二次電池は、長期間連続的な使用が要求されるため、充放電過程中に発生する熱を効果的に制御する必要がある。二次電池の冷却が円滑に行われない場合には、温度上昇が電流の増加を引き起こし、電流の増加が再び温度上昇の原因となる正帰還の連鎖反応が起こり、結局熱暴走（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｕｎａｗａｙ）の破局状態に至ることになる。

また、二次電池がモジュールやパックの形態として集団をなしている場合には、いずれか１つの二次電池に発生した熱暴走により周辺の他の二次電池が連続的に過熱される熱伝播（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）現象が起こることになる。さらに、過熱された二次電池から放出される可燃性ガスと加熱電極などの点火源により火災発生の危険が高いため、このような発火危険を抑制する必要がある。

韓国公開特許第１０－２０１７－００７０５４２号公報

本発明は、二次電池で発生した熱暴走による熱伝播現象を効果的に抑制および防止し得るバッテリーパックを提供することにその目的がある。

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、言及されない別の課題は、下記に記載された発明の説明から通常の技術者に明確に理解され得るであろう。

本発明は、バッテリーパックに関するものであって、一つの例において、パックケースと、上記パックケースの内部に収容された複数のバッテリーと、上記バッテリーの上方に位置し、冷却水が貯蔵されたヒートシンクと、上記ヒートシンクと上記複数のバッテリーをそれぞれ連通させる複数の供給通路と、上記複数の供給通路をそれぞれ密封し、上記バッテリーの熱暴走時に発生する熱によって溶融される複数のプラグと、を含む。

本発明の一実施形態において、上記バッテリーは、金属材質からなり、上記供給通路と連通する注水口を備えるケースと、上記ケース内に収容される複数の電池セルと、上記複数の電池セル間に配置された吸熱体と、を含む。

そして、上記吸熱体は、上記電池セルで発生する熱を吸収して気化する液体が含浸された吸収材と、上記吸収材を収容する外装材と、を含む。

本発明の一実施形態に従って、上記外装材は熱伝導性のパウチであり得、上記パウチは、上記吸収材に含浸された液体が気化して内圧が増加すると優先的に破断する脆弱部が備えられ得る。

ここで、上記吸収材は、高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）または高吸収性繊維（ＳＡＦ）を含む高吸収性マトリックスであり得る。

そして、上記プラグは、上記パウチの脆弱部が破断する前に溶融され得、また、上記注水口は上記吸熱体に向かって開口されたものであり得る。

そして、上記複数のバッテリー間には断熱材が配置され得る。

一方、本発明の他の実施形態によると、上記ヒートシンクは、互いに独立した第１ブロックと第２ブロックとを含み、上記複数の供給通路は、上記第１ブロックと上記複数のバッテリーをそれぞれ連通させる第１供給通路と、上記第２ブロックと上記複数のバッテリーをそれぞれ連通させる第２供給通路と、を含み、上記複数のプラグは、上記第１供給通路をそれぞれ密封する第１プラグと、上記第２供給通路をそれぞれ密封する第２プラグと、を含み、上記第１プラグの溶融点と第２プラグの溶融点は互いに異なるものであり得る。

ここで、上記第１ブロックに貯蔵された液体は水であり、上記第１プラグの溶融点は、上記第２プラグの溶融点より低いものであり得る。

また、上記第１プラグは、上記パウチの脆弱部が破断する前に溶融されるものであり得る。

そして、上記第２ブロックに貯蔵された液体は添加剤が混合された水であり、上記添加剤は、水の表面張力を低下させる物質であるか、または消火薬剤であり得る。

また、上記第２プラグは、上記パウチの脆弱部が破断した後に溶融されるものであり得る。

そして、上記注水口は、上記第１供給通路と連通する第１注水口と、上記第２供給通路と連通する第２注水口と、を含み、上記第１注水口は、上記吸熱体に向かって開口されたものであり得る。

上記のような構成を有する本発明のバッテリーパックによると、普段急速充電のような温度上昇が多い環境でバッテリー外部に配置されたヒートシンクとバッテリー内部の吸熱体が速やかに熱を吸収および分散することにより熱暴走の発生を抑制し、高い温度上昇なしに性能および寿命を維持し得る。

また、本発明は、バッテリーに過熱が発生した場合に、ヒートシンク内部に貯蔵された冷却水を密封していた低融点のプラグが溶けてバッテリーケース内部の吸熱体に水を供給し、これにより、バッテリーの熱を吸収する吸熱体の破裂を遅らせながらより長時間バッテリーの熱を吸収することで、熱暴走の発生を抑制し得る。

また、本発明のバッテリーパックは、バッテリーに熱暴走が発生して火炎発生の危険が高まった場合には、機能性添加剤が含有された水を排出することにより、高温点火源による火災発生の危険を効果的に抑制し得る。

ただし、本発明によって得ることができる技術的効果は上述した効果に制限されず、言及されない別の効果は、下記に記載された発明の説明から通常の技術者に明確に理解され得るであろう。

本明細書に添付される下記の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述される発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの分解斜視図である。 図１の「Ａ－Ａ」切断線に沿った断面図である。 ケース内に収容された電池セル間に配置された吸熱体を図示した図面である。 ヒートシンクに貯蔵された冷却水がバッテリー内部に注水される状態を図示した図面である。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックに備えられるヒートシンクを図示した図面である。 図５のヒートシンクとバッテリーとの結合構造を図示した図面である。 第２プラグが溶融されてヒートシンクに貯蔵された液体がバッテリー内部に注水される状態を図示した図面である。

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有し得るので、特定の実施形態を以下に詳細に説明する。

しかしながら、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解されるべきである。

本発明において、「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。

また、本発明において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あると記載された場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あると記載された場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本出願において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。

本発明はバッテリーパックに関するものであって、一つの例において、本発明のバッテリーパックは、パックケースと、上記パックケースの内部に収容された複数のバッテリーと、上記バッテリーの上方に位置し、冷却水が貯蔵されたヒートシンクと、上記ヒートシンクと上記複数のバッテリーをそれぞれ連通させる複数の供給通路と、上記複数の供給通路をそれぞれ密封し、上記バッテリーの熱暴走時に発生する熱によって溶融される複数のプラグと、を含む。

本発明の一実施形態において、上記バッテリーは、金属材質からなり、上記供給通路と連通する注水口を備えるケースと、上記ケース内に収容される複数の電池セルと、上記複数の電池セル間に配置された吸熱体と、を含む。

このような本発明のバッテリーパックは、普段急速充電のような温度上昇が多い環境でバッテリー外部に配置されたヒートシンクとバッテリー内部の吸熱体が速やかに熱を吸収および分散することにより熱暴走の発生を抑制し、高い温度上昇なしに性能および寿命を維持し得る。

また、本発明は、バッテリーに過熱が発生した場合に、ヒートシンク内部に貯蔵された冷却水を密封していた低融点のプラグが溶けてバッテリーケース内部の吸熱体に水を供給し、これにより、バッテリーの熱を吸収する吸熱体の破裂を遅らせながらより長時間バッテリーの熱を吸収することで、熱暴走の発生を抑制し得る。

以下、添付の図面を参照して本発明のバッテリーパック１０の具体的な実施形態について詳細に説明する。参考として、以下の説明で使用される相対的な位置を指定する前後や上下左右の方向は発明の理解を助けるためのものであり、特に定義がない限り図面に図示された方向を基準とする。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１０の分解斜視図であり、図２は、図１の「Ａ－Ａ」切断線に沿った断面図である。

図面に図示されたように、本発明のバッテリーパック１０は、パックケース１００と、パックケース１００内に収容された複数のバッテリー２００とを含む。パックケース１００は、「∪」断面形状のメインケース１１０と、メインケース１１０の開放面に結合する上面ケース１２０と、一対のサイドケース１３０とからなっている。バッテリー２００は角型二次電池であって、正極と負極の電極端子が上面に共に配置されている一方向二次電池が例示されている。

そして、パックケース１００の内部には、バッテリー２００の上方に配置されるヒートシンク３００が備えられる。すなわち、パックケース１００の上面ケース１２０とバッテリー２００の上面との間にヒートシンク３００が配置される。ヒートシンク３００は、バッテリー２００で発生した熱を吸収するために、その内部に冷却水を貯蔵している。参考として、本発明の第１実施形態では、ヒートシンク３００内に冷却水が貯蔵された構造で説明しているが、変形された実施形態として、外部から供給された冷却水がヒートシンク３００を循環した後に排出される構造で具現することも可能である。

ヒートシンク３００と複数のバッテリー２００との間には、これらを互いに連通させる複数の供給通路３３０が備えられる。供給通路３３０の数量は、バッテリー２００の数量と少なくとも同一の数量とされ、すべてのバッテリー２００はヒートシンク３００と連結される。供給通路３３０は、別途の部材、例えば、供給通路３３０が形成されたプレートで備えられるか、またはヒートシンク３００の底面自体に一体に形成され得る。図示された第１実施形態では、ヒートシンク３００の底面を貫通するホールの形態として供給通路３３０が設けられている。

複数の供給通路３３０にはそれぞれプラグ３４０が結合され、ヒートシンク３００内の冷却水を密封する。プラグ３４０は、予め設定された温度で溶融される材質で作られる。例えば、プラグ３４０は、１００℃程度の温度で溶融される材質で作られることができる。これにより、供給通路３３０を密封するプラグ３４０は、バッテリー２００の熱暴走時に発生する熱によって溶融され、プラグ３４０が溶融されることによりヒートシンク３００内の冷却水は下方のバッテリー２００側に排出される。

ヒートシンク３００から排出された冷却水は過熱されたバッテリー２００を冷却するが、本発明のバッテリーパック１０は、このような冷却効果を高めるためにバッテリー２００内に冷却水を直接注水するように構成される。このために、バッテリー２００は、供給通路３３０と連通する注水口２１２を備える金属材質のケース２１０と、ケース２１０内に収容される複数の電池セル２２０と、複数の電池セル２２０の間に配置された吸熱体２３０とを含む。

ここで、ケース２１０に収納された電池セル２２０はパウチセルであって、電極組立体と電解液はパウチセル内に密封されている。したがって、ケース２１０内部に直接冷却水を注水しても電池セル２２０の作動には何の影響もなく、むしろ電池セル２２０の外面に直接冷却水が接触することで、バッテリー２００の冷却効果は大きく上昇する。

そして、図示された実施形態において、ケース２１０内には２つの電池セル２２０が収納されており、複数の電池セル２２０の間には吸熱体２３０が配置されている。吸熱体２３０は、電池セル２２０で発生する熱を吸収する役割を果たす。

本発明の第１実施形態において、吸熱体２３０は、電池セル２２０で発生する熱を吸収して気化する液体が含浸された吸収材２３６と、液体を吸収貯蔵した吸収材２３６を収容する外装材２３２とを含む。液体を吸収材２３６に含浸した状態で吸熱体２３０を構成すれば、液体の漏れの恐れなしにケース２１０の内部に設置し得るようになる。

本発明は、吸熱体２３０の性能を強化するために、液体を含浸した吸収材２３６を高吸収性ポリマー（Ｓｕｐｅｒ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｐｏｌｙｍｅｒ、ＳＡＰ）または高吸収性繊維（Ｓｕｐｅｒ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｆｉｂｅｒ、ＳＡＦ）を含む高吸収性マトリックスで構成し得る。

高吸収性マトリックスは、多孔質または繊維質で毛細管現象を発現することにより多量の液体を吸収することが可能であり、高吸収性繊維は高吸収性樹脂を加工して不織布のような繊維の形態に製造し得る。

本発明において、高吸収性樹脂およびそれより製造される高吸収性繊維の具体的な種類は特に制限されず、流体、特に水に対する吸収能力に優れたものであれば制限なく使用し得る。本発明では、高吸収性樹脂の例として、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸塩グラフト重合体、デンプン、架橋されたカルボキシメチル化セルロース、アクリル酸共重合体、加水分解されたデンプン－アクリルニトリルグラフト共重合体、デンプン－アクリル酸グラフト共重合体、鹸化ビニルアセテート－アクリル酸エステル共重合体、加水分解されたアクリロニトリル共重合体、加水分解されたアクリルアミド共重合体、エチレン－無水マレイン酸共重合体、イソブチレン－無水マレイン酸共重合体、ポリビニルスルホン酸、ポリビニルホスホン酸、ポリビニルリン酸、ポリビニル硫酸、スルホン化ポリスチレン、ポリビニルアミン、ポリジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアリルグアニジン、ポリジメチルジアリルアンモニウムヒドロキシド、四級化ポリスチレン誘導体、グアニジン－変性ポリスチレン、四級化ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリビニルグアニジンおよびこれらの混合物からなる群から選択される１つ以上が挙げられ、好ましくは架橋化されたポリアクリル酸塩、架橋化されたポリアクリル酸および架橋化されたアクリル酸共重合体からなる群から選択される１つ以上が挙げられるが、これらに制限されるものではない。

本発明において、高吸収性樹脂として使用されるアクリル酸共重合体の種類は特に制限されないが、好ましくはアクリル酸単量体とマレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－（メタ）アクリロイルエタンスルホン酸、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、およびスチレンスルホン酸からなる群から選択される１つ以上の共単量体を含む共重合体であり得る。

本発明において高吸収性樹脂は、水に対する吸収量が１０ｇ／ｇ～５００ｇ／ｇ、好ましくは５０ｇ／ｇ～２００ｇ／ｇであり得るが、これに制限されるものではない。すなわち、高吸収性樹脂１ｇあたり水１０ｇ～５００ｇ、好ましくは５０ｇ～２００ｇを吸収し得る。

本発明では、高吸収性樹脂の水に対する吸収量が多いほど冷却効果の持続時間を向上させることができるが、５００ｇ／ｇを超えると高吸収性樹脂の流動性が増加し、形態を維持しにくいので、効果的な冷却を発揮することができず、１０ｇ／ｇ未満であると冷却効果の持続時間が短すぎて非効率的であり得る。

そして、本発明の第１実施形態において、吸熱体２３０の外装材２３２は熱伝導性のパウチ２３２’であり得、また、パウチ２３２’は、吸収材２３６に含浸された液体が気化して内圧が増加すると優先的に破断する脆弱部２３４が備えられ得る。

吸収材２３６に多量に含浸されている液体は、電池セル２２０で発生する熱を吸収し、その温度が沸点を超えると気化する。液体から気体への相変化による体積増加により、吸収材２３６を密封するパウチ２３２’には内圧が作用することになる。

ここで、パウチ２３２’には、吸収材２３６に含浸された液体が気化して内圧が増加すると優先的に破断する脆弱部２３４が備えられる。外装材２３２であるパウチ２３２’は、柔軟なラミネートシートを用いて製造され得る。

ラミネートシートは、アルミニウム薄膜層と、アルミニウム薄膜層の内側に形成された内部樹脂層と、アルミニウム薄膜層の外側に形成された外部樹脂層とを含む３層以上の構造であり得る。例えば、内部樹脂層は、無延伸ポリプロピレン（ｃａｓｔｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＣＰＰ）またはポリプロピレン（ＰＰ）であり得、外部樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンであり得る。

パウチ２３２’の脆弱部２３４は、パウチ２３２’の密封強度を局部的に下げることによって液体の気化に伴う内圧増加により優先的に破断する。パウチ２３２’は、吸収材２３６を包むラミネートシートの縁を熱融着することによって密封処理されるが、脆弱部２３４は、熱融着強度を周辺より意図的に低くする方式で形成され得る。例えば、周辺より厚さを薄くするか、ノッチを形成して強度を下げるか、または耐久性を維持するアルミニウム薄膜層を局部的に除去することによって脆弱部２３４が形成され得る。

パウチ２３２’に脆弱部２３４が備えられることにより、電池セル２２０に熱暴走現象が発生して過熱される場合に、パウチ２３２’内の吸収材２３６に含浸された液体が熱を吸収して気化し、気化したガスの内圧が一定の圧力以上に上昇すると、パウチ２３２’の脆弱部２３４が破断して気体を噴出する。吸熱体２３０から噴出された気体は、過熱された電池セル２２０から放出される可燃性ガスと加熱電極などの点火源を冷却し火炎を抑制することで、火災の危険を大きく減らす。

本発明の一実施形態において、吸収材２３６に含浸された液体は水であり得る。水は、容易に入手し得る液体の中で比熱と潜熱が最も大きい物質に該当する。したがって、吸収材２３６に含まれる水は、気化する前から始まり気体に相変化する過程中に吸収する熱量が多いため、吸熱体２３０に適用するのに適している。

このように、パウチ２３２’に脆弱部２３４が備えられると、高温が持続する危急状況で速やかな冷却と消火効果まで発揮し得る。しかしながら、吸熱体２３０が破断して溜まっていた気体が一時に噴出すると、吸熱体２３０はその機能をほとんど失う。したがって、吸熱体２３０の吸熱機能ができるだけ長く維持されることがバッテリー２００、さらにバッテリーパック１０の安全のために好ましい。

このために、本発明のバッテリーパック１０は、ヒートシンク３００と注水口２１２との間の供給通路３３０を閉塞するプラグ３４０がパウチ２３２’の脆弱部２３４が破断する前に溶融されるように構成し得る。例えば、吸熱体２３０内部の液体が水であれば、水が完全に沸騰する前の約９０℃～１００℃程度の温度でプラグ３４０が溶けるように設計することにより、ヒートシンク３００の冷却水がパウチ２３２’を冷却するようにし得る。

パウチ２３２’の冷却により液体の沸騰が遅れ、したがって、吸熱体２３０が破断してその機能を失うまでの時間が遅れる。すなわち、ヒートシンク３００の冷却水は、電池セル２２０を冷却すると同時に吸熱体２３０も共に冷却することになり、これにより、熱暴走をもはや制御し得ない電池セル２２０の破局を効果的に遅らせることができる。

電池セル２２０とその間に配置された吸熱体２３０の即刻的な冷却のために、ケース２１０に備えられた注水口２１２は、吸熱体２３０に向かって開口しているように配置し得る。そして、複数のバッテリー２００の間には、断熱材４００、例えば、雲母などの断熱材４００を配置することにより、隣接するバッテリー２００間の熱伝達を遮断することが、熱暴走が周辺に伝播されて拡散する現象、すなわち、熱伝播現象を防止するのに有利であり得る。また、パックケース１００の底面にはヒートシンク３００と類似した冷却パッド４１０が備えられ、バッテリー２００の冷却を強化することもできる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係るバッテリーパック１０に備えられるヒートシンク３００を図示した図面であり、図６は、図５のヒートシンク３００とバッテリー２００との結合構造を図示した図面である。

本発明の第２実施形態は、ヒートシンク３００、供給通路３３０、およびプラグ３４０の構成において上述した第１実施形態と異なる。以下では、第２実施形態の特徴的な構成を中心に説明し、第１実施形態と重複する構成については詳細な説明を省略する。

本発明の第２実施形態において、ヒートシンク３００は、互いに独立した第１ブロック３１０と第２ブロック３２０とを含む。すなわち、ヒートシンク３００の内部は、互いに分離された２つの領域に分かれている。そして、バッテリー２００の内部と連通する複数の供給通路３３０は、第１ブロック３１０と複数のバッテリー２００をそれぞれ連通させる第１供給通路３３１と、第２ブロック３２０と複数のバッテリー２００をそれぞれ連通させる第２供給通路３３２とを含む。

また、複数のプラグ３４０は、第１供給通路３３１をそれぞれ密封する第１プラグ３４１と、第２供給通路３３２をそれぞれ密封する第２プラグ３４２とを含み、ここで第１プラグ３４１の溶融点と第２プラグ３４２の溶融点は互いに異なる。

ここで、ヒートシンク３００の第１ブロック３１０と第２ブロック３２０に収容された液体は互いに異なるものであり得る。例えば、上述した第１実施形態と同様に、第１ブロック３１０に貯蔵された液体は水であり、第１プラグ３４１の溶融点は第２プラグ３４２の溶融点より低い。また、第１プラグ３４１は、パウチ２３２’の脆弱部２３４が破断する前に溶融される。これにより、第１プラグ３４１の溶融によって第１ブロック３１０から排出された水がパウチ２３２’を冷却することで吸熱体２３０の作動を延長させる。

これに対して、第２ブロック３２０に貯蔵された液体は添加剤が混合された水であり、添加剤は水の表面張力を低下させる物質であるか、または消火薬剤であり得る。このような添加剤は水の消火機能を強化するためのものである。水の表面張力を低下させる物質としては、湿潤剤や界面活性剤が例として挙げられ、水の表面張力が低くなると水の浸透効果が上昇することで、加熱電極や発火粒子などの点火源に対する消火効果が強化される。

消火薬剤は、それ自体が消火機能を発揮する薬剤を通称するものであって、現在商用化している各種粉末消火薬剤や液体消火液剤などが適用され得る。例えば、商品名Ｆ－５００ ＥＡ（製造元：ＨＡＺＡＲＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ，ＩＮＣ．）の消火薬剤が水に添加され得る。

図７は、第２プラグ３４２が溶融されてヒートシンク３００に貯蔵された液体がバッテリー２００の内部に注水される状態を図示した図面である。第２プラグ３４２の溶融点は第１プラグ３４１より高いが、特に第２プラグ３４２は、パウチ２３２’の脆弱部２３４が破断した後に溶融されることが好ましいと言える。例えば、第２プラグ３４２は、吸熱体２３０の内部で生成された後に脆弱部２３４が破断して噴出する過熱蒸気の温度で溶融される材質で作られることができる。

吸熱体２３０の脆弱部２３４が破断する状況は、第１ブロック３１０から供給された水によってももはや吸熱体２３０を冷却することができず、吸熱体２３０内部の蒸気圧が限界に到達する高温雰囲気が持続する状況であって、電池セル２２０は、このような高温雰囲気で燃焼や爆発が発生する可能性が高い。

したがって、このような危急状況に対応するために、第２ブロック３２０内には添加剤が混合された水を貯蔵し、第２プラグ３４２はパウチ２３２’の脆弱部２３４が破断した後に溶融されるようにすることで、吸熱体２３０の機能喪失後に起こり得る火災を消火し得るように構成したのが本発明の第２実施形態である。

そして、第１実施形態と同様に、バッテリー２００の注水口２１２は、第１供給通路３３１と連通する第１注水口２１３と、第２供給通路３３２と連通する第２注水口２１４とを含み、第１注水口２１３は、吸熱体２３０に向かって開口されて吸熱体２３０を即刻的に冷却することになる。第２注水口２１４は、吸熱体２３０に向かって開口される必要性が相対的に低く、効果的な消火のために、第２注水口２１４は電池セル２２０に向かうように開口されることが好ましいと言える。

以上、図面と実施形態などにより本発明をより詳細に説明した。しかしながら、本明細書に記載された図面または実施形態などに記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。

１０：バッテリーパック
１００：パックケース
１１０：メインケース
１２０：上面ケース
１３０：サイドケース
２００：バッテリー
２１０：ケース
２１２：注水口
２１３：第１注水口
２１４：第２注水口
２２０：電池セル
２３０：吸熱体
２３２：外装材
２３２’：パウチ
２３４：脆弱部
２３６：吸収材
３００：ヒートシンク
３１０：第１ブロック
３２０：第２ブロック
３３０：供給通路
３３１：第１供給通路
３３２：第２供給通路
３４０：プラグ
３４１：第１プラグ
３４２：第２プラグ
４００：断熱材
４１０：冷却パッド

Claims (9)

1. パックケースと、
   前記パックケースの内部に収容された複数のバッテリーと、
   前記バッテリーの上方に位置し、冷却水が貯蔵されたヒートシンクと、
   前記ヒートシンクと前記複数のバッテリーとをそれぞれ連通させる複数の供給通路と、
   前記複数の供給通路それぞれを密封し、前記バッテリーの熱暴走時に発生する熱によって溶融される複数のプラグと、
   を含み、
   前記バッテリーは、
   金属材質からなり、前記供給通路と連通する注水口を備えるケースと、
   前記ケースの内部に収容される複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルの間に配置された吸熱体と、
   を含み、
   前記吸熱体は、
   前記電池セルで発生する熱を吸収することによって気化する液体が含浸された吸収材と、
   前記吸収材を収容する外装材と、
   を含み、
   前記外装材は熱伝導性のパウチであり、
   前記パウチは、前記吸収材に含浸された液体が気化することによって内圧が増加すると優先的に破断する脆弱部を備えており、
   前記プラグは、前記パウチの脆弱部が破断する前に溶融される、バッテリーパック。
2. 前記注水口は、前記吸熱体に向かって開口されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. パックケースと、
   前記パックケースの内部に収容された複数のバッテリーと、
   前記バッテリーの上方に位置し、冷却水が貯蔵されたヒートシンクと、
   前記ヒートシンクと前記複数のバッテリーとをそれぞれ連通させる複数の供給通路と、
   前記複数の供給通路それぞれを密封し、前記バッテリーの熱暴走時に発生する熱によって溶融される複数のプラグと、
   を含み、
   前記バッテリーは、
   金属材質からなり、前記供給通路と連通する注水口を備えるケースと、
   前記ケースの内部に収容される複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルの間に配置された吸熱体と、
   を含み、
   前記吸熱体は、
   前記電池セルで発生する熱を吸収することによって気化する液体が含浸された吸収材と、
   前記吸収材を収容する外装材と、
   を含み、
   前記外装材は熱伝導性のパウチであり、
   前記パウチは、前記吸収材に含浸された液体が気化することによって内圧が増加すると優先的に破断する脆弱部を備えており、
   前記ヒートシンクは、互いに独立した第１ブロックと第２ブロックとを含み、
   前記複数の供給通路は、前記第１ブロックと前記複数のバッテリーそれぞれとを連通させる第１供給通路と、前記第２ブロックと前記複数のバッテリーそれぞれとを連通させる第２供給通路と、を含み、
   前記複数のプラグは、前記第１供給通路をそれぞれ密封する第１プラグと、前記第２供給通路をそれぞれ密封する第２プラグと、を含み、
   前記第１プラグの溶融点と第２プラグの溶融点は互いに異なる、バッテリーパック。
4. 前記第１ブロックに貯蔵された液体は、水であり、
   前記第１プラグの溶融点は、前記第２プラグの溶融点より低い、請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記第１プラグは、前記パウチの脆弱部が破断する前に溶融される、請求項３に記載のバッテリーパック。
6. 前記第２ブロックに貯蔵された液体は、添加剤が混合された水であり、
   前記添加剤は、水の表面張力を低下させる物質であるか、または消火薬剤である、請求項３に記載のバッテリーパック。
7. 前記第２プラグは、前記パウチの脆弱部が破断した後に溶融される、請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記注水口は、前記第１供給通路と連通する第１注水口と、前記第２供給通路と連通する第２注水口と、を含み、
   前記第１注水口は、前記吸熱体に向かって開口されている、請求項３に記載のバッテリーパック。
9. 前記吸収材は、高吸収性ポリマーまたは高吸収性繊維を含む高吸収性マトリックスである、請求項１に記載のバッテリーパック。