JP5580260B2 - バッテリ及びこれを利用したバッテリパック - Google Patents

Description

本発明の一実施例は、バッテリ及びこれを利用したバッテリパックに関するものである。

二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なって充電及び放電が可能な電池である。二次電池は、一つのバッテリセルがバックの形で包装された低容量電池の場合、携帯電話及びカムコーダのような携帯が可能な小型電池機器に使用されている。また、二次電池は、多数のバッテリセルが連結された大容量電池の場合、電気スクータ、ハイブリッド自動車、電気自動車などのモータ駆動用電源として広く使用されている。

二次電池は様々な形状で製造されており、代表的な形状としては円筒状及び角状が挙げられ、正、負極板の間にセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介在して形成された電極組立体と電解液を共にケースに受容し、ケースにキャッププレートを設置して構成される。もちろん、前記電極組立体には正極端子及び負極端子が連結され、これは前記キャッププレートを介して外部に露出及び突出される。

本発明の一実施例は、バスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）なしに複数のバッテリセルを直列及び／又は並列に連結することができるバッテリ及びこれを利用したバッテリパックを提供する。

本発明の一実施例によるバッテリは、ケースと、前記ケースに収納され、第１、２電極を含む電極組立体；と、前記第１電極に電気的に接続された第１端子と、前記第２電極に電気的に接続された第２端子と、を含み、前記第１端子及び前記第２端子は前記ケースを介して突出され、前記第１端子及び前記第２端子のうちいずれか一つは第１連結構造物及び第２連結構造物を有し、前記第１連結構造物及び前記第２連結構造物は、互いに異なる形態を有し、前記ケースのそれぞれ異なる領域に位置される。

前記ケースは底面及び側壁を有し、前記第１連結構造物は第１底端子部を含み、前記第２連結構造物は第１上部端子部を有し、前記第１底及び上部端子部は、前記ケースの前記底面を介して突出され、前記電極組立体は、前記ケースの前記底面に面する底面領域、前記底面の反対方向に面する上面領域及び前記側壁に面する側面領域を有し、前記底面領域及び上面領域は、前記側面領域より大きい。

前記電極組立体に具備された第１無地部に連結された第１集電部と、前記第１集電部から延長されると共に、前記第１底端子部が突出される第１底延長部と、前記第１集電部から延長されると共に、前記第１上部端子部が突出される第１上部延長部と、を更に含む。

前記電極組立体に具備された第２無地部に連結された第２集電部を更に含み、前記第１、２無地部は互いに離隔される。

前記第１上部端子部は第１電極組立体に連結され、前記第１底端子部は前記第１電極組立体に連結される。

前記上面領域及び前記底面領域はＸ方向及びＹ方向に配置され、前記電極組立体は前記Ｙ方向に巻き取られ、前記第１上部端子部及び前記第１底端子部は、Ｚ方向として前記対応する上面領域及び前記底面領域から延長される。

前記第１電極組立体に連結された第２底端子部と、前記第１電極組立体に連結された第２上部端子部と、を更に含み、前記第２底端子部及び前記第２上部端子部は、前記ケースを介して突出される。

前記第１底端子部及び前記第２底端子部は相補的な構造であり、前記第１上部端子部及び前記第２上部端子部も相補的な構造である。

前記電極組立体に具備された第２無地部に連結された第２集電部と、前記第２集電部から延長されると共に、前記第２底端子部が突出される第２底延長部と、前記第２集電部から延長されると共に、前記第２上部端子部が突出される第２上部延長部と、を更に含む。

前記第１連結構造物及び前記第２連結構造物は相補的な構造である。

前記双方的な構造は、プラグタイプ（ｐｌｕｇ ｔｙｐｅ）の構造及びリセプタクルタイプ（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ ｔｙｐｅ）の構造である。

本発明の他の実施例によるバッテリパックは、少なくとも二つのバッテリであり、それぞれのバッテリは、ケースと、前記ケースに収納され、第１、２電極を含む電極組立体と、前記第１電極に電気的に接続された第１端子と、前記第２電極に電気的に接続された第２端子と、を含み、前記第１端子及び前記第２端子は前記ケースを介して突出され、前記第１端子及び前記第２端子のうち、いずれか一つは第１連結構造物及び第２連結構造物を有し、前記第１連結構造物及び前記第２連結構造物は互いに異なる形態を有し、前記ケースのそれぞれ異なる領域に位置され、前記少なくとも二つのバッテリのうち、第１バッテリの少なくとも一つの第１連結構造物と、前記少なくとも二つのバッテリのうち、第２バッテリの少なくとも一つの第２連結構造物を含む。

前記第１連結構造物は第１底端子部を含み、前記第２連結構造物は第２上部端子部を含む。

前記電極組立体に連結され、前記ケースを介して突出された第２底端子部及び第２上部端子部を含み、前記第２底端子部及び前記第１底端子部は互いに異なる形態を有し、前記第２上部端子部及び前記第１上部端子部は互いに異なる形態を有する。

前記第１上部端子部及び前記第２上部端子部は相補的な構造であり、前記第１底端子部及び前記第２底端子部も相補的な構造である。

前記第１バッテリの第１上部端子部は前記第２バッテリの第１底端子部に直接接触し、前記第１バッテリの第２上部端子部は前記第２バッテリの第２底端子部に直接接触することで、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリは並列に連結される。

並列に連結された第１バッテリセットと、並列に連結された第２バッテリセットと、を更に含み、前記第１、２バッテリセットの対向する表面の第１、２端子部の一双の相補的な構造が直接接触することで、第１、２バッテリセットが直列に連結される。

前記第１、２バッテリセットの対向する表面の第１、２端子部の他双の相補的な構造の間に形成される絶縁体を更に含んで形成される。

前記第１、２バッテリセットの対向する表面の第１、２端子部の一双の相補的な構造は、第１、２バッテリセットの対向する表面上に形成される一つの相補的な構造である。

前記第１連結構造物及び前記第２連結構造物は相補的な構造である。

前記相補的な構造は、プラグタイプの構造及びリセプタクルタイプの構造を含む。

本発明の一実施例によるバッテリ及びこれを利用したバッテリパックは、多数のバッテリセルを、端子の有する連結構造物を用いることによって直列及び／又は並列に連結することができる。

本発明の一実施例によるバッテリを示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリを示す側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリのうち、カバーを除去した状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリを示す分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリを利用したバッテリパックの結合前後の状態を示す側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリを利用したバッテリパックの結合前後の状態を示す側面図である。 図５ｂの部分拡大断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリを利用したバッテリパックの結合前後の状態を示す側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリを利用したバッテリパックの結合前後の状態を示す側面図である。 図６ｂの部分拡大断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリパックの等価回路図である。 本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるよう、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

ここで、明細書全体を通して類似した構成及び動作を有する部分に対しては同じ図面符号を使用している。また、ある部分が他の部分と電気的に接続されているとすると、これは直接接続されている場合だけでなく、他の素子を間に挟んで接続されている場合も含む。

たとえ、「第１の」及び「第２の」などのような用語が多様な要素（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）、構造（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、領域（ｒｅｇｉｏｎ）、レイヤ（ｌａｙｅｒ）及び／又はセクション（ｓｅｃｔｉｏｎ）を説明するために使用されてもよいが、このような要素、構造、部品、領域、レイヤ及び／又はセクションは、このような用語によって限られることはないということを理解しなければならない。このような用語は、一つの要素、構造、部品、領域、レイヤから、他の要素、構造、部品、領域、レイヤ及び／又はセクションを区別するのに使用されるためである。

従って、以下で開示される第１の要素、構造、部品、領域、レイヤ及び／又はセクションは、第２の要素、構造、部品、領域、レイヤ及び／又はセクションから実施の形態の教示範囲を逸脱しない範囲内で互いに置き換えられて使用されてもよい。

「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「下（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上の（ａｂｏｖｅ）」、「上の（ｕｐｐｅｒ）」、「上の（ｔｏｐ）」のような空間的で相対的な用語は、いずれか一つの構成要素又は特徴と、他の構成要素又は特徴を容易に説明するために図面に示したように使用されてもよい。また、前記空間的で相対的な用語は、図面に示したように、その使用における装置の他の方向又は追加的な方向の説明に当たって、他の動作方向又は追加的な方向の説明に当たって他の動作を包括するように説明する役割を果たす。例えば、図面で装置が逆さまに示されているとしたら、他の構成要素又はレイヤの「下（ｂｅｌｏｗ）」又は「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」のように説明される構成要素又はレイヤは、他の構成要素又はレイヤの「上に（ａｂｏｖｅ）」と表現されてもよい。従って、「下（ｂｅｌｏｗ）」の例は、上下の両方向を全て意味してもよい。装置（他の方向又は９０度回転）及び空間的で相対的な説明はこれによって解釈される。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリを示す斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリを示す側面図である。図３は、本発明の一実施例によるバッテリのうち、カバーを除去した状態を示す斜視図である。図４は、本発明の一実施例によるバッテリを示す分解斜視図である。

図１乃至図４を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリ１００は、ケース１１０と、電極組立体１２０と、第１端子１３０と、第１絶縁ガスケット１４１、１４２と、第２端子１５０と、第２絶縁ガスケット１６１、１６２と、カバー１７０と、を含む。

前記ケース１１０は、大略四角形の底面１１１（例えば、Ｘ方向及びＹ方向に延長される）と、前記底面１１１から大略垂直上部方向（例えば、Ｚ方向）に切曲されて形成された四つの側壁１１２で形成されてもよい。ここで、前記四つの側壁１１２もまた大略四角形で形成され、互いに連結されている。また、前記底面１１１の面積がいずれか一つの側壁１１２の面積より相対的に大きく形成されている。このような底面１１１は、場合によって長辺領域と呼ばれ、前記側壁１１２は、場合によって短辺領域と呼ばれてもよい。また、前記ケース１１０のうち底面１１１には、後述する第１端子１３０及び第２端子１５０が貫通して下部方向に突出されるよう、第１貫通ホール１１１ａ及び第２貫通ホール１１１ｂが形成されている。更に、前記ケース１１０の底面１１１及び側壁１１２の内側の表面には、絶縁層（図示せず）が形成されてもよい。このような絶縁層は、ケース１１０と、後述する電極組立体１２０、第１端子１３０又は第２端子１５０が互いにショートされないようにする役割を果たす。更に詳しくは、前記絶縁層は、電解液と反応しないＥＰＤＭ（ｅｔｙｌｅｎｅ−ｐｒｐｙｌｅｎｅ ｄｉｅｎｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）ゴム、ＮＢＲ（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、ＩＩＲ（ｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅ−ｉｓｏｐｒｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、ブタジエンゴム、ＳＢＲ（ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）又はこれらのうち二つ以上の混合物で形成されるグループから選択されるいずれか一つであってもよいが、ここでその材質を限ることはない。

一方、前記ケース１１０は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレススチール、ニッケルがめっきされたスチール又はその等価物のうちから選択されたいずれか一つで形成され、ここでその材質を限ることはない。

前記電極組立体１２０は、薄い板状又は膜状で形成された第１電極板１２１、セパレータ１２３、第２電極板１２２の積層体を巻き取るか重ねて形成してもよい（例えば、ジェリーロールバッテリ（図４参照）を形成するために、電極組立体はＹ方向に沿って巻き取られるか又は重なってもよい）。また、前記電極組立体１２０は、相対的に広い長辺領域が前記ケース１１０の底面１１１又は後述するカバー１７０に面する。また、前記電極組立体１１０は、相対的に狭い短辺領域が前記ケース１１０の四つの側壁１１２に面する。もちろん、前記長辺領域が前記短辺領域に比べ当然大きい。また、前記第１電極板１２１は負極として動作してもよく、前記第２電極板１２２は正極として動作してもよい。もちろん、その反対も可能である。言い換えると、前記のような第１電極板１２１及び第２電極板１２２は、極性を異なるようにして配置されてもよい。前記第１電極板１２１は、銅又はニッケルのような金属ホイルで形成された第１電極集電体に黒鉛又は炭素のような第１活物質を塗布することで形成されてもよく、第１活物質が塗布されない領域である第１無地部１２１ａを含んでもよい。前記第１無地部１２１ａは、第１電極板１２１と第１電極板の外部との間における電流の流れの通路となる。一方、本発明において、前記第１電極板１２１の材質を限ることはない。

前記第２電極板１２２は、アルミニウムのような金属ホイルで形成された第２電極集電体に遷移金属酸化物などの第２活物質を塗布することで形成されてもよく、第２活物質が塗布されない領域である第２無地部１２２ａを含んでもよい。前記第２無地部１２２ａは、第２電極板１２２と第２電極板の外部との間における電流の通路となる。一方、本発明において、前記第２電極板１２２の材質を限ることはない。

前記セパレータ１２３は第１電極板１２１と第２電極板１２２との間に位置され、ショートを防止したりリチウムイオンの移動を可能にする役割を果たし、ポリエチレンや、ポリプロプレンや、ポリエチレンとポリプロピレンの複合フィルムで形成されてもよい。一方、本発明において、前記セパレータ１２３の材質を限ることはない。

前記のような電極組立体１２０の両側端部には、第１電極板１２１と第２電極板１２２それぞれに電気的に接続される第１端子１３０及び第２端子１５０が結合される。

このような電極組立体１２０は、実質的に電解液と共に前記ケース１４０に収納される。前記電解液は、ＥＣ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＣ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＤＥＣ（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＥＭＣ（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＤＭＣ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）のような勇気溶媒に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４のようなリチウム塩で形成されてもよい。また、前記電解液は、液体、固体、又はゲル状であってもよい。

更に、上述したような電極組立体１２０は少なくとも一つ以上具備されてもよい。即ち、図４に示したように、二つの電極組立体１２０、１２０’が積層されて具備されてもよい。しかし、このような電極組立体１２０、１２０’の個数によって本発明が限られることはない。

前記第１端子１３０は、前記電極組立体１２０のうち第１電極板１２１と電気的に接続される。前記第１端子１３０は、銅、銅合金及びその等価物のうちいずれか一つで形成されてもよいが、本発明が前記材質に限られることはない。

更に詳しくは、前記第１端子１３０は、第１集電領域１３１と、一双の互いに離隔された第１延長領域１３２ａ、１３２ｂと、前記第１延長領域１３２ａ、１３２ｂにそれぞれ形成されて外側方向に延長された第１底端子部及び上部端子部１３３ａ、１３３ｂと、を含む。前記第１底端子部及び上部端子部１３３ａ、１３３ｂは、前記第１延長領域１３２ａ、１３２ｂから外側方向（例えば、Ｚ方向）に延長される。

前記第１集電領域１３１は、一定の長さを有する大略バーの形で形成されてもよく、前記電極組立体１２０の一側端部に突出された第１無地部１２１ａと連結される。実質的に、前記第１集電領域１３１は、前記第１無地部１２１ａに溶接されてもよい。特に、前記第１集電領域１３１の上面には、上部に位置された電極組立体１２０の第１無地部１２１ａが溶接されてもよく、前記第１集電領域１３１の下面には、下部に位置された電極組立体１２０の第１無地部１２１ａが溶接されてもよい。

前記一双の互いに離隔された第１延長領域１３２ａ、１３２ｂは、一定の面積を有する大略プレート状で形成されてもよく、前記第１集電領域１３１から大略バッテリセル１００の中央方向に一定の長さで延長されている。また、前記第１延長領域１３２ａ、１３２ｂは、前記電極組立体１２０の長辺領域に安着される。即ち、下部の電極組立体１２０’のうち下面にいずれか一つの第１延長領域１３２ａが安着され、上部の電極組立体１２０うち上面に他の一つの第１延長領域１３２ｂが安着される。

前記一双の第１底端子部及び第１上部端子部１３３ａ、１３３ｂは、前記それぞれの第１延長領域１３２ａ、１３２ｂから外側方向に突出されて形成される。特に、前記いずれか一つの第１底領域１３３ａは、前記ケース１１０を貫通する下部方向に延長され、他の一つの第１上部端子部１３３ｂは、前記カバー１７０を貫通する上部方向に延長されてもよい。

前記一双の第１底端子部及び第１上部端子部１３３ａ、１３３ｂは、相補的に結合される構造であってもよい。例えば、前記第１底端子部１３３ａは、大略プラグタイプ（ｐｌｕｇ ｔｙｐｅ）の構造であってもよく、前記第１上部端子部１３３ｂは、大略リセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）の構造であってもよい。

前記第１絶縁ガスケット１４１は、前記プラグ状の第１底端子部１３３ａを大略包むと同時に、前記ケース１１０に具備された第１貫通ホール１１１ａを貫通する。従って、前記第１底端子部１３３ａと前記ケース１１０は電気的に絶縁される。更に、このような第１絶縁ガスケット１４１は、前記下部に位置された電極組立体１２０’の下面（長辺領域）に密着される。
前記第１絶縁ガスケット１４２は、前記リセプタクル状の第１上部端子部１３３ｂを包むと同時に、前記カバー１７０に具備された第１貫通ホール１７０ａを貫通する。従って、前記第１上部端子部１３３ｂと前記カバー１７０は電気的に絶縁される。更に、このような第１絶縁ガスケット１４２は、前記上部に位置された電極組立体１２０の上面（長辺領域）に密着される。

前記第２端子１５０は、前記電極組立体１２０のうち第２電極板１２２と電気的に接続される。前記第２端子１５０は、アルミニウム、アルミニウム合金及びその等価物のうちから少なくともいずれか一つで形成されてもよいが、本発明でそれを限ることはない。

更に詳しくは、前記第２端子１５０は、第２集電領域１５１と、一双の互いに離隔された第２延長領域１５２ａ、１５２ｂと、前記第２延長領域１５２ａ、１５２ｂにそれぞれ形成され、外側方向に延長された第２底端子部及び第２上部端子部１５３ａ、１５３ｂと、を含む。このような第２底端子部及び第２上部端子部１５３ａ、１５３ｂは、前記第２延長領域１５２ａ、１５２ｂからＺ方向である外側方向に延長される。

前記第２集電領域１５１は、一定の長さを有する大略バーの形で形成されてもよく、前記電極組立体１２０の他側端部に突出された第２無地部１２２ａと連結される。実質的に、前記第２集電領域１５１は、前記第２無地部１２２ａに溶接されてもよい。即ち、前記第２集電領域１５１の上面には、上部に位置された電極組立体１２０の第２無地部１２２ａが溶接されてもよく、前記第２集電領域１５１の下面には、下部に位置された電極組立体１２０’の第２無地部１２２ａが溶接されてもよい。

前記一双の互いに離隔された第２延長領域１５２ａ、１５２ｂは、一定の面積を有する大略プレート状で形成されてもよく、前記第２集電領域１５１から大略バッテリセル１００の中央方向に一定の長さで延長されている。また、前記第２延長領域１５２ａ、１５２ｂは、前記電極組立体１２０の長辺領域に安着される。即ち、下部の電極組立体１２０’のうち下面にいずれか一つの第２延長領域１５２ａが安着され、上部の電極組立体１２０のうち上面の他の一つの第２延長領域１５２ｂが安着される。

前記一双の第２底端子部及び第２上部端子部１５３ａ、１５３ｂは、前記それぞれの第２延長領域１５２ａ、１５２ｂからＺ方向である外側方向に突出されて形成される。特に、前記いずれか一つの第２底端子部１５３ａは、前記ケース１１０を貫通するＺ方向である下部方向に延長され、他の一つの第２上部端子部１５３ｂは、前記カバー１７０を貫通するＺ方向である上部方向に延長されてもよい。

前記一双の第２底端子部及び第２上部端子部１５３ａ、１５３ｂは、相補的な構造を有してもよい。更に詳しくは、前記第２底端子部１５３ａは、大略リセプタクルタイプの構造を有してもよく、前記第２上部端子部１５３ｂは、大略プラグタイプの構造を有してもよい。更に、前記第１底端子部及び第２底端子部１３３ａ、１５３ｂは、相補的な結合構造を有してもよく、前記第１上部端子部及び第２上部端子部１３３ｂ、１５３ｂもまた、互いに相補的な結合構造を有してもよい。

前記第２絶縁ガスケット１６１は、前記リセプタクル状の第２底端子部１５３ａを大略包むと同時に、前記ケース１１０に具備された第２貫通ホール１１１ｂを貫通する。従って、前記第２底端子部１５３ａと前記ケース１１０は電気的に絶縁される。更に、このような第２絶縁ガスケット１６１は、前記下部に位置された電極組立体１２０’の下面（長辺領域）に密着される。

前記第２絶縁ガスケット１６２は、前記プラグ状の第２上部端子部１５３ｂを大略包むと同時に、前記カバー１７０に具備された第２貫通ホール１７０ｂを貫通する。従って、前記第２上部端子部１５３ｂと前記カバー１７０は電気的に絶縁される。更に、このような第２絶縁ガスケット６２は、前記上部に位置された電極組立体１２０の上面（長辺領域）に密着される。

前記カバー１７０は、大略四角い板状で形成され、前記ケース１１０を塞ぐ。即ち、前記カバー１７０の四つの辺と前記ケース１１０に形成された四つの側壁１１２が互いにレーザ溶接されて結合される。従って、前記ケース１１０と前記カバー１７０によって前記電極組立体１２０、第１端子１３０、第１絶縁ガスケット１４１、１４２、第２端子１５０、第２絶縁ガスケット１６１、１６２及び電解液（図示せず）が密封される。また、前記カバー１７０には、前記第１端子１３０及び第２端子１５０が貫通結合される第１貫通ホール１７０ａ及び第２貫通ホール１７０ｂが形成されている。もちろん、前記第１貫通ホール１７０ａには第１絶縁ガスケット１４２が、前記第２貫通ホール１７０ｂには第２絶縁ガスケット１６２が介在される。また、前記ケース１１０は、前記電極組立体１２０に面する下面に絶縁層（図示せず）が形成されてもよい。このような絶縁層は、カバー１７０と前記電極組立体１２０、第１端子１３０又は第２端子１５０とが互いにショートされないようにする。更に、このような絶縁層は、電解液と反応しないＥＰＤＭゴム、ＮＢＲ、ＩＩＲ、ブタシエンゴム、ＳＢＲ又はこれらのうち二つ以上の混合物で形成されるグループから選択されたいずれか一つであってもよいが、ここでその材質を限ることはない。前記カバー１７０は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレススチール、ニッケルがめっきされたスチール及びその等価物から選択されたいずれか一つで形成され、ここでその材質を限ることはない。

図５ａ及び図５ｂは、本発明の一実施例によるバッテリを利用したバッテリパック２００に結合前後の状態を示す側面図であり、図５ｃは、図５ｂの部分拡大断面図である。

図５ａ及び図５ｂに示したように、多数のバッテリセル１００がバスバーなしに並列及び／又は直列に電気的に接続されてもよい。一例に、図５ａ及び図５ｂに示したように、左側の四つのバッテリセル１００Ｌが並列で連結されてもよく、右側の四つのバッテリセル１００Ｒが並列に連結されてもよく、また、左側のバッテリセル１１０Ｌ及び右側のバッテリセル１００Ｒが互いに直列に連結されてもよい。

更に詳しく説明すると、左側の四つのバッテリセル１００Ｌのうち、いずれか一つのバッテリセルに形成された第１底端子部１３３ａが隣接した他のバッテリセルに形成された第１上部端子部１３３ｂに結合される。また、一つのバッテリセルに形成された第２底端子部１５３ａが隣接した他のバッテリセルに形成された第２上部端子部１５３ｂに結合される。このような方式で、四つの左側のバッテリセル１００Ｌが並列に連結される。

また、右側の四つのバッテリセル１００Ｒのうち、第１底端子部１３３ａが隣接した他のバッテリセルに形成された第１上部端子部１３３ｂに結合される。また、一つのバッテリセルに形成された第２底端子部１５３ａが隣接した他のバッテリセルに形成された第２上部端子部１５３ｂに結合される。このような方式で、四つのバッテリセル１００Ｒが並列に連結される。

更に、左側のバッテリセル１００Ｌと右側のバッテリセル１００Ｒは互いに直列に連結されるが、互いに連結されるバッテリセルの向かい合うたった一双の端子結合領域のみが結合されることができる。例えば、左側のバッテリセル１００Ｌうち最も右側にあるバッテリセルに形成されたたった一つの第２上部端子部１３３ｂと、右側のバッテリセル１００Ｒのうち最も左側にあるバッテリセルに形成された第１上部端子部１５３ｂのみが電気的に接続される。図５ｃに示したように、絶縁体２１０が左側のバッテリセル１００Ｌのうち最も右側にあるバッテリセルの他の第１上部端子部１５３ｂと、右側のバッテリセル１００Ｒのうち最も左側にあるバッテリセルの他の第１上部端子部１３３ｂとの間に介在されてもよい。ここで、前記絶縁体は、通常の絶縁性接着剤、絶縁性フィルム、絶縁性テープ及びその等価物から選択されたいずれか一つであってもよく、その材質を限ることはない。このようにして、多数の左側のバッテリセル１００Ｌと多数の右側のバッテリセル１００Ｒが直列に連結される。

図６ａ及び図６ｂは、本発明の一実施例によるバッテリを利用したバッテリパック３００の結合前後の状態を示す側面図であり、図６ｃは、図６ｂの部分拡大断面図である。

図６ａ及び図６ｂに示したように、バッテリパック３００において、多数のバッテリセルがバスバーを使用せずに互いに直列及び／又は並列に連結されることができる。一例に、図６ａ及び図６ｂに示したように、四つの左側のバッテリセル１００Ｌ’が並列に連結され、右側の四つのバッテリセル１００Ｒ’が並列に連結されてもよい。更に、左側のバッテリセル１００Ｌ’及び右側のバッテリセル１００Ｒ’は、互いに直列に連結されてもよい。

図６ａ、図６ｂ及び図６ｃに示したように、左側のバッテリセル１００Ｌ’のうち最も右側に位置されたバッテリセルに形成された第２上部端子部１３３ｂと、左側のバッテリセル１００Ｒ’のうち最も左側に位置されたバッテリセルに形成された第１上部端子部１５３ｂが接続される。しかし、左側のバッテリセル１００Ｌ’のうち最も右側にあるバッテリセルの一側面に第２上部端子部は形成されず、右側のバッテリセル１００Ｒ’のうち最も左側にあるバッテリセルの一側面に第２上部端子部もまた形成されていない。このようにして、端子が電気的接続を防ぐための絶縁体２１０（図５ｃ参照）なしに多数の左側のバッテリセル１００Ｌ’と多数の右側のバッテリセル１００Ｒ’が直列に連結されることができる。

図７は、本発明の一実施例によるバッテリパックの等価回路図である。図７に示したように、図５ｂ及び図６ｂに示したバッテリパックは、左側の四つのバッテリセルが並列連結され、右側の四つのバッテリセルが並列連結されており、前記左側のバッテリセル及び前記右側のバッテリセルが直列に連結された回路と同じである。

本発明の一実施例は、このような連結構造以外にも多様な形態の電気的接続関係を有するバッテリパックが可能であり、これまで説明したバッテリセルの連結関係に本発明が限られることはない。

図８は、本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す順序図である。図８に示したように、本発明によるバッテリセルの製造方法は、電極組立体と端子を連結するステップＳ１と、ケースに電極組立体と端子を受容するステップＳ２と、電解液を注入するステップＳ３と、カバー結合ステップＳ４と、を含む。

図９ａ乃至図９ｄは、本発明の一実施例によるバッテリセルの製造方法を示す斜視図である。図９ａに示したように、電極組立体と端子を連結するステップＳ１では、少なくとも一つの電極組立体１２０を用意し、前記電極組立体１２０に第１端子１３０及び第２端子１５０を電気的に接続する。

ここで、前記第１端子１３０は、第１集電領域１３１と、一双の互いに離隔された第１延長領域１３２ａ、１３２ｂと、前記第１延長領域１３２ａ、１３２ｂにそれぞれ形成されて外側方向に延長される第１端子部１３３ａ、１３３ｂと、で形成される。前記第１端子１３０のうち、第１集電領域１３１が電極組立体１２０のうち第１電極板１２１から延長された第１無地部１２１ａに電気的に接続される。即ち、第１無地部１２１ａが第１集電領域１３１に溶接される。

また、前記第２端子１５０は、第２集電領域１５１と、一双の互いに離隔された第２延長領域１５２ａ、１５２ｂと、前記第２延長領域１５２ａ、１５２ｂにそれぞれ形成されて外側方向に延長された第２端子部１５３ａ、１５３ｂで形成される。前記第２端子１５０のうち、第２集電領域１５１が電極組立体１２０のうち第２電極板１２２から延長された第２無地部１２２ａに電気的に接続される。即ち、第２無地部１２２ａが第２集電領域１５１に溶接される。

図９ｂに示したように、ケースに電極組立体と端子を受容するステップＳ２では、底面１１１と四つの側壁１１２で形成されたケース１１０に前記電極組立体１２０、第１端子１３０及び第２端子１５０が受容される。もちろん、前記第１端子１３０のうち一双の第１端子部１３３ａ、１３３ｂに第１絶縁ガスケット１４１、１４２が結合され、前記第２端子１５０のうち一双の第２端子部１５３ａ、１５３ｂに第２絶縁ガスケット１６１、１６２が結合される。更に、電極組立体１２０の下部に位置された第１端子部１３３ａ、第１絶縁ガスケット１４１そして第２端子部１５３ａ、第２絶縁ガスケット１６１がケース１１０の底面１１１に具備された第１貫通ホール１１１ａ及び第２貫通ホール１１１ｂにそれぞれ結合される。

図９ｃに示したように、電解液を注入するステップＳ３では、電解液注入ツール４１０によって一定量の電解液１８０がケース１１０に注入される。一方、このような電解液は、既に電極組立体に含浸された状態で提供されてもよい。従って、このような場合には電解液の注入工程を省略されてもよい。更に、前記電解液注入工程は、後述するカバー結合ステップＳ４の後に行われてもよい。もちろん、この場合にはケース１１０又はカバー１７０に既に別途のオープニング（ｏｐｅｎｉｎｇ）（図示せず）が形成され、前記オープニングを介して電解液が注入されてもよい。更に、電解液が注入された後、前記オープニングはプラグ（図示せず）で閉鎖される。

図９ｄに示したように、カバー結合ステップＳ４では、カバー１７０がケース１１０で塞がれる。この際、電極組立体１２０の上部に位置された第１端子部１３３ｂ、第１絶縁ガスケット１４２そして第２端子部１５３ｂ、第２絶縁ガスケット１６２が、カバー１７０に形成された第１貫通ホール１７０ａ及び第２貫通ホール１７０ｂにそれぞれ結合される。

更に、レーザ溶接ツール５１０によるレーザビーム５１１が、前記カバー１７０の四つの周縁と、ケース１１０に具備された四つの側壁１１２が成す境界を溶接することで、前記カバー１７０が前記ケース１１０に結合される。

もちろん、このようなレーザ溶接ツール以外にも、例えば、超音波溶接ツールが利用されてもよい。更に、別途に接着剤を介して、前記ケース１１０に前記カバー１７０が結合されてもよい。しかし、ここで前記ケース１１０とカバー１７０の結合方法を限ることはない。

図１０ａ及び図１０ｂは、本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。

図１０ａに示したように、本発明の他の実施例によるバッテリ４００ｃは、大略円筒状であってもよい。一例に、前記バッテリ４００ｃは、大略円筒状のケース４１０と、第１一側端子部及び第１他側端子部４３３ａ、４３３ｂと、第２一側端子部及び第２他側端子部４５３ａ、４５３ｂを含む。

ここで、前記第１一側端子部及び第１他側端子部４３３ａ、４３３ｂは同じ第１極性（例えば、負極）を有すると共に、互いに異なる形をし、互いに異なる位置に形成されてもよい。例えば、前記第１一側端子部４３３ａはプラグの形態をし、前記第１他側端子部４３３ｂはリセプタクルの形態をする。そして、前記プラグ及び前記リセプタクルは相補的な構造であってもよい。また、前記第１一側端子部４３３ａ及び前記第１他側領域４３３ｂは、互いに反対領域に位置されてもよい。

また、前記第２一側端子部及び第２他側端子部４５３ａ、４５３ｂもまた、同じ極性（例えば、正極）を有すると共に、互いに異なる形をし、互いに異なる位置に形成されてもよい。例えば、前記第２一側端子部４５３ａはリセプタクルの形態をし、前記第２他側端子部４５３ｂはプラグの形態をする。そして、前記リセプタクル及び前記プラグは相補的な構造であってもよい。また、前記第２一側端子部４５３ａ及び前記第２他側領域４５３ｂは、互いに反対領域に位置されてもよい。

ここで、前記第１一側端子部４３３ａ及び第２一側端子部４５３ｂは相補的な構造であると共に、同じ方向に向かって形成されてもよい。また、前記第１他側端子部４３３ｂ及び前記第２他側端子部４５３ｂもまた相補的な構造であると共に、同じ方向に向かって形成されてもよい。

図１０ｂに示したように、本発明の他の実施例によるバッテリパック４００ｐは、上述した多数のバッテリ４００ｃが直列又は並列に連結されて形成されてもよい。図面では、多数のバッテリ４００ｃが直列に連結された形態で示されている。例えば、いずれか一つのバッテリの第１一側端子部４３３ａが、他のバッテリの第２一側端子部４５３ａに機構的及び電気的に結合されてもよい。また、前記他のバッテリの第２他側端子部４５３ｂが、更に他のバッテリの第１他側端子部４３３ｂに機構的及び電気的に結合されてもよい。このような方式で多数のバッテリが直列に連結され、バッテリパック４００ｐを形成してもよい。

図１１ａ及び図１１ｂは、本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。

図１１ａに示したように、本発明の他の実施例によるバッテリ５００ｃは、大略四角（正四角及び直四角）柱状であってもよい。一例に、前記バッテリ５００ｃは、大略四角柱状のケース５１０と、第１一側端子部及び第１他側端子部５３３ａ、５３３ｂと、第２一側端子部及び第２他側端子部５３３ａ、５３３ｂを含む。

ここで、前記第１一側端子部及び第１他側端子部５３３ａ、５３３ｂは同じ第１極性（例えば、負極）を有すると共に、互いに異なる形をし、互いに異なる位置に形成されてもよい。例えば、前記第１一側端子部５３３ａ及び前記第１他側端子部５３３ｂは互いに異なる面に位置されてもよい。即ち、前記第１一側端子部５３３ａが形成された面と、前記第１他側端子部５３３ｂが形成された面は、大略直角を形成してもよい。

また、前記第２一側端子部及び第２他側端子部５５３ａ、５５３ｂもまた、同じ第２極性（例えば、正極）を有すると共に、互いに異なる形をし、互いに異なる位置に形成されてもよい。例えば、前記第２一側端子部５５３ａ及び前記第２他側端子部５５３ｂは互いに異なる面に位置されてもよい。即ち、前記第２一側端子部５５３ａが形成された面と、前記第２他側端子部５５３ｂが形成された面は、大略直角を形成してもよい。

図１１ｂに示したように、本発明の他の実施例によるバッテリパック５００ｐは、上述した多数のバッテリ５００ｃが直接及び並列に連結されて形成されてもよい。例えば、いずれか一つのバッテリの第１一側端子部５３３ａが、他のバッテリの第２一側端子部５５３ａ機構的及び電気的に結合されてもよい。また、前記他のバッテリの第２他側端子部５５３ｂが、更に他のバッテリの第１他側端子部５３３ｂに機構的又は電気的に結合されてもよい。

図１２ａ及び図１２ｂは、本発明の他の実施例によるバッテリの斜視図及びバッテリの結合状態を示す図である。

図１２ａ及び図１２ｂに示したように、本発明の他の実施例によるバッテリ６００ｃは、薄い角状の電池の形態であってもよい。実質的に、このようなバッテリ６００ｃは図１に示したバッテリ１００と類似しているが、ただ端子部において差異がある。即ち、バッテリ６００ｃはケース６１０の一面に一側端子部６３３が形成され、ケース６１０の他面に他側端子部６５３が形成される。

ここで、前記一側端子部６３３及び他側端子部６５３はそれぞれ異なる極性を有すると共に、互いに異なる形をする。例えば、前記一側端子部６３３は正極であり、他側端子部６５３は負極であってもよい。また、前記一側端子部６３３はプラグの形態であり、前記他側端子部６５３はリセプタクルの形態であってもよい。即ち、前記一側端子部６３３と前記他側端子部６５３は、相補的な構造であってもよい。

図１２ｂに示したように、本発明の他の実施例によるバッテリパック６００ｐは、上述した多数のバッテリ６００ｃが直接に連結されて形成されてもよい。例えば、いずれか一つのバッテリの一側端子部６３３が他のバッテリの他側端子部６５３に機構的及び電気的に結合されてもよい。また、前記他のバッテリの一側端子部６３３が更に他のバッテリの他側端子部６５３に機構的及び電気的に結合されてもよい。このような方式で多数のバッテリが直列に連結され、バッテリパック６００ｐを形成してもよい。

本発明を要約及び検討すると、本発明の実施の形態によるバッテリ及びこれを利用したバッテリパックは、バスバーを使用する代わりにケースを介して突出された端子に連結された第１連結構造物及び第２連結構造物によって直列及び／又は並列に連結される多数のバッテリセルを有することができる。このような連結構造物は互いに異なる形態を有し、また、ケースの互いに異なる領域に位置される。例えば、第１連結構造及び第２連結構造はケースの同じ側面に位置するか、ケースの対向する側面に位置するか、又はケースの直角の側面に位置される。

また、本発明の実施の形態によるバッテリ及びこれを利用したバッテリパックは、電極組立体でスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が起こりうる領域が端子によって直接加圧されることで、電極組立体の密着性が向上され、バッテリパックのスウェリングを抑えることができる。

一方、ここで説明されたバッテリ及びその製造方法は一例に過ぎず、このようなバッテリ及びその製造方法で本発明が限定されることはない。例えば、バッテリセルには、安全ベント、過充電防止装置、ヒューズなどのような多様な安全装置が付け加えられてもよい。更に、バッテリセルに具備されたプラグ及びリセプタクル状の端子はここに示されていない多様な形態に変形されてもよく、本発明がこのような端子の形態を限ることはない。

上述したことは、本発明によるバッテリ及びこれを利用したバッテリパックを実施するための一つの実施の形態に過ぎないものであり、本発明は上述した実施の形態に限らず、後述する特許請求の範囲で請求するように、本発明の要旨を逸脱することなく、該当発明の属する分野における通常の知識を有するものであれば、誰でも多様な変形実施が可能な範囲にまで本発明の技術的精神があると言える。

１００：バッテリセル
１１０：ケース
１１１：底面
１１１ａ：第１貫通ホール
１１１ｂ：第２貫通ホール
１１２：側壁
１２０：電極組立体
１２１：第１電極板
１２１ａ：第１無地部
１２２：第２電極板
１２２ａ：第２無地部
１２３：セパレータ
１３０：第１端子
１３１：第１集電領域
１３２：第１延長領域
１３３：第１端子部
１４１、１４２：第１絶縁ガスケット
１５０：第２端子
１５１：第２集電領域
１５２：第２延長領域
１５３：第２端子部
１６１、１６２：第２絶縁ガスケット
１７０：カバー
１７０ａ：第１貫通ホール
１７０ｂ：第２貫通ホール

Claims (16)

1. 底面、側壁、および前記底面に対向する上面を有するケースと、
   前記ケースに収納され、第１電極及び第２電極を含む電極組立体と、
   前記第１電極に電気的に接続された第１端子と、
   前記第２電極に電気的に接続された第２端子と、を含み、
   前記第１端子は、前記ケースの前記上面を介して突出される第１上部端子部および前記ケースの底面を介して突出される第１底端子部を有し、
   前記第２端子は、前記ケースの前記底面を介して突出される第２底端子部および前記ケースの上面を介して突出される第２上部端子部を有し、
   前記第１上部端子部及び第２上部端子部は互いに異なる形態を有し、前記ケースのそれぞれ異なる領域に位置されることを特徴とするバッテリ。
2. 前記電極組立体は、前記ケースの前記底面に面する底面領域と、前記底面の反対側に面する上面領域及び前記側壁に面する側面領域と、を有し、前記底面領域及び前記上面領域は、前記側面領域より大きいことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ。
3. 前記第１端子は、
   前記電極組立体に具備された第１無地部に連結される第１集電部と、
   前記第１集電部から延長されると同時に、前記第１底端子部が突出される第１底延長部と、
   前記第１集電部から延長されると同時に、前記第１上部端子部が突出される第１上部延長部を更に含んで形成されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ。
4. 前記第２端子は、前記電極組立体に具備された第２無地部に連結される第２集電部を更に含み、
   前記第１、２無地部は、互いに離隔されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ。
5. 前記第１上部端子部は前記電極組立体に連結され、前記第１底端子部は、前記電極組立体に連結されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ。
6. 前記上面領域及び前記底面領域はＸ方向及びＹ方向に配置され、
   前記電極組立体は前記Ｙ方向の巻回軸周りに巻き取られ、
   前記第１上部端子部及び前記第１底端子部は、前記上面領域及び前記底面領域における、前記Ｘ方向上の同一位置、かつ、前記Ｙ方向上の同一位置から延長されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ。
7. 前記第１底端子部及び前記第２底端子部は相補的な構造であり、
   前記第１上部端子部及び前記第２上部端子部も相補的な構造であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ。
8. 前記第２端子は、
   前記電極組立体に具備された第２無地部に連結される第２集電部と、
   前記第２集電部から延長されると同時に、前記第２底端子部が突出される第２底延長部と、
   前記第２集電部から延長されると同時に、前記第２上部端子部が突出される第２上部延長部と、を更に含んで形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ。
9. 前記相補的な構造は、プラグタイプ（ｐｌｕｇ ｔｙｐｅ）の構造及びリセプタクルタイプ（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ ｔｙｐｅ）の構造であることを特徴とする請求項７に記載のバッテリ。
10. 少なくとも二つのバッテリを含み、それぞれのバッテリは、
    底面、側壁、および前記底面に対向する上面を有するケースと、
    前記ケースに収納され、第１電極、第２電極を含む電極組立体と、
    前記第１電極に電気的に接続された第１端子と、
    前記第２電極に電気的に接続された第２端子と、を含み、
    前記第１端子は、前記ケースの前記上面を介して突出される第１上部端子部および前記ケースの底面を介して突出される第１底端子部を有し、
    前記第２端子は、前記ケースの前記底面を介して突出される第２底端子部および前記ケースの上面を介して突出される第２上部端子部を有し、
    前記第１上部端子部及び第２上部端子部は互いに異なる形態を有し、前記ケースのそれぞれ異なる領域に位置され、
    前記少なくとも二つのバッテリの各々の、前記第１上部端子部および前記第２上部端子部、または、前記第１底端子部および前記第２底端子部の少なくともいずれかが、前記少なくとも二つのバッテリのうちの他のバッテリの前記第１上部端子部および前記第２上部端子部、または、前記第１底端子部および前記第２底端子部と結合することを特徴とするバッテリパック。
11. 前記第２底端子部及び前記第１底端子部は互いに異なる形態を有することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリパック。
12. 前記第１上部端子部及び前記第２上部端子部は相補的な構造であり、
    前記第１底端子部及び前記第２底端子部も相補的な構造であることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリパック。
13. 第１バッテリの第１上部端子部は、第２バッテリの第１底端子部に直接接触し、
    前記第１バッテリの第２上部端子部は、前記第２バッテリの第２底端子部に直接接触することで、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリは並列に連結されることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
14. 並列に連結された第１バッテリセットと、
    並列に連結された第２バッテリセットと、を更に含み、
    前記第１、２バッテリセットの対向する表面における第１、２端子の一双の相補的な構造が直接接触することで、前記第１、２バッテリセットが直列に連結されることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリパック。
15. 前記第１、２バッテリセットの対向する表面における第１、２端子の他双の相補的な構造の間に形成される絶縁体を更に含んで形成されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。
16. 前記相補的な構造は、プラグタイプの構造及びリセプタクルの構造を含むことを
    特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。

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