KR100993668B1

KR100993668B1 - 배터리 셀의 전극 접속 구조

Info

Publication number: KR100993668B1
Application number: KR1020080075424A
Authority: KR
Inventors: 요시로 시모야마
Original assignee: 현대자동차일본기술연구소; 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-11-10
Also published as: KR20100013759A

Abstract

본 발명은 배터리 셀의 전극 접속 구조에 관한 것으로서, 배터리 셀들이 배열된 상태에서 배터리 셀들의 상단부에 체결용 플레이트가 결합되되, 상기 체결용 플레이트에는 배터리 셀들의 전극이 삽입되어 관통하는 전극삽입용 홀이 형성되며, 상기 체결용 플레이트의 전극삽입용 홀에 각 배터리 셀의 전극이 관통 삽입된 뒤 이웃한 배터리 셀 간의 (+) 전극과 (-) 전극이 중첩되어 전기 접속된 상태에서 중첩된 두 전극이 상기 체결용 플레이트에 결합되어서 전기 접속상태가 유지되도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 접속 구조에 관한 것이다. 이러한 본 발명에서는 전극 간에 슬릿과 철부를 감합(勘合)한 뒤 용접해야 하는 종래의 전극 접속 구조에 비해 간단한 전극 구조 및 접속 방식을 적용하여 전극의 가공 및 설치공정이 용이해지는 것은 물론 작업공수 및 작업시간 축소, 제작비 절감 등의 장점이 있게 된다. 또한 전극 간 용접이 불필요하여 용접에 의한 전극 조립의 복잡성, 시간 과다, 제작비 증가의 문제점이 해결될 수 있다.

전기 차량, 배터리, 셀, 전극, 플레이트, 볼트, 돌기, 캡

Description

배터리 셀의 전극 접속 구조{Electrode connection structure of battery cell}

본 발명은 차량용 배터리 셀의 전극 접속 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조를 단순화하여 전극의 제작 및 설치, 연결 과정에서의 어려움을 해결하고, 작업공수 및 작업시간, 제작비의 축소가 가능해지는 배터리 셀의 전극 접속 구조에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 순수하게 전기모터를 사용하여 차량을 구동시키는 전기 차량이나 내연기관(엔진)과 전기모터로 차량을 구동시키는 하이브리드 차량에는 전기모터의 구동 전력을 제공하기 위한 고전압 배터리가 탑재된다.

또한 전기모터를 사용하여 차량을 구동시키는 연료전지 차량의 경우에도 연료전지만을 사용하는 것이 아니라 연료전지를 주동력원으로 사용하고 배터리를 보조동력원을 사용하는 연료전지-배터리 하이브리드 차량이 개발되고 있으며, 이는 연료전지와 배터리의 전력으로 전기모터가 작동하여 차량을 구동시킨다.

상기와 같이 하이브리드 차량이나 연료전지 차량에는 전기모터의 구동 전력을 제공하는 배터리가 탑재되고 있으며, 이러한 배터리는 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 접속한 하나의 유닛으로 제공되어 차량에 탑재된다.

즉, 하이브리드 차량이나 연료전지 차량 등의 전기 차량에 탑재되는 배터리 유닛은 (+) 전극과 (-) 전극에 의해 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀들로 구성되며, 개개의 배터리 셀들이 차량 운행 중 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 제공하도록 되어 있는 것이다.

이렇게 복수의 배터리 셀들로 하나의 배터리 유닛을 구성하기 위해서는 각 배터리 셀들에 (+) 전극과 (-) 전극을 구비하고 배터리 셀 간에 (+) 전극과 (-) 전극을 상호 접속시키는 구조가 필요하다.

배터리 셀의 전극 구조에 관한 선행 기술로서, 일본 공개특허 제2007-26907호에는 첨부한 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 'ㄱ' 형상의 돌출 전극(120,130,150,160)을 사용한 접속 구조가 개시되어 있다.

이를 설명하면, 배터리 유닛에서 이웃한 두 셀(110,140)은 (+) 전극(120,150)과 (-) 전극(130,160)을 결합하여 접속하는데, 도 2에 나타낸 바와 같이 한쪽 전극(120)의 단부에 3개의 슬릿(125)을 길게 형성하고, 이에 접속되는 상대 전극(160)의 단부에 상기 전극의 각 슬릿에 끼워져 결합될 수 있는 3개의 철부(凸部)(165)를 길게 형성한다.

그리고 셀(110,140) 간에 전극(120,160)을 서로 결합할 때 상기 각 슬릿(125)에 해당 철부(165)를 정확히 끼워 조립한 뒤 도 3에서와 같이 철부와 슬릿 의 가장자리를 용접하여 완전히 고정한다.

그러나 이러한 구조에서는 모든 철부(165)들이 해당 슬릿(125)에 정확히 끼워져 용접되어야 하는바, 이를 위해 슬릿(125)과 철부(165)들이 해당 전극에서 정확한 위치에 가공되어야 한다.

따라서, 복수의 슬릿들과 철부들을 각각 규정된 위치에 정확히 가공하는데 작업공정상의 어려움(위치 결정 작업의 어려움)이 있고, 작업공수 및 작업시간 과다, 제작비 과다 등의 문제점이 있다. 특히, 슬릿과 철부를 프레스 가공할 때 각각의 프레스 금형이 필요하므로 2종의 프레스 금형이 필요하다.

또한 각 슬릿과 철부들을 용접해야 하는 어려움이 있으며, 용접으로 인한 조립공정의 복잡성, 시간 과다, 제작비 증가의 문제점이 있다.

이와 더불어 (+) 전극 및 (-) 전극이 셀 본체로부터 상측 외곽으로 돌출된 구조이므로 도전성의 외부 물체와 접촉할 가능성이 높다. 또한 단락이나 발화의 위험성이 있으며, 전기 안전상의 신뢰성이 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 배터리 셀 간의 전극 접속 구조를 단순화하여 전극의 제작 및 설치, 연결 과정에서의 어려움을 해결하고, 작업공수 및 작업시간, 제작비의 축소가 가능해지는 방안을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 배터리 셀 간의 전극 접속 구조에서 전극이 외부의 도전성 물체와 접촉되는 것을 방지하여 단락이나 발화의 위험성이 해소될 수 있고, 전기안전상의 신뢰성이 향상될 수 있는 방안을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,

배터리 유닛을 구성하는 각 배터리 셀의 상단에 (+) 전극과 (-) 전극이 각각 상방 돌출되게 설치되고,

배터리 셀들이 배열된 상태에서 배터리 셀들의 상단부에 체결용 플레이트가 결합되되, 상기 체결용 플레이트에는 배터리 셀들의 전극이 삽입되어 관통하는 전극삽입용 홀이 형성되며,

상기 체결용 플레이트의 전극삽입용 홀에 각 배터리 셀의 전극이 관통한 뒤 이웃한 배터리 셀 간의 (+) 전극과 (-) 전극이 상호 중첩되어 접속된 상태에서, 중첩된 두 전극이 상기 체결용 플레이트에 결합되어 접속상태가 유지되도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 접속 구조를 제공한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 배터리 셀의 전극 접속 구조에서는 전극 간에 슬릿과 철부를 감합(勘合)한 뒤 용접해야 하는 종래의 전극 접속 구조에 비해 간단한 전극 구조 및 접속 방식을 적용하여 전극의 가공 및 설치공정이 용이해지는 것은 물론 조립성 향상, 작업공수 및 작업시간 축소, 제작비 절감 등의 장점이 있게 된다.

또한 전극 간 용접이 불필요하여 용접에 의한 전극 조립의 복잡성, 시간 과다, 제작비 증가의 문제점이 해결될 수 있다.

특히, 종래의 경우 슬릿과 철부를 프레스 가공할 때 각각의 프레스 금형이 필요하므로 2종의 프레스 금형이 필요하나, 본 발명에서는 각 전극에 볼트 홀 또는 돌기삽입용 홀만 프레스 가공하면 되므로 프레스 금형 1종만이 필요하다.

이와 더불어 전극 접속 부위에 캡을 씌우는 구조에서는 조립시나 조립 후에 외부의 도전성 물체와 접촉할 가능성이 배제되고, 단락이나 발화의 위험성이 해결되는 동시에 제품의 안전성 및 전기 안전상의 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 배터리 셀 전극을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 배터리 셀 전극을 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이, 배터리 유닛을 구성하는 각 배터리 셀(10)의 상단에 플레이트 형상의 전극(12,13) 2개씩을 각각 상방 돌출되게 설치한다. 여기서, 각 배터리 셀(10)의 두 전극(12,13) 중 하나는 (+) 전극으로 사용되고, 나머지 다른 하나는 (-) 전극으로 사용된다. 이때, 배터리 유닛을 구성하도록 일정 간격을 두고 전후로 배열되는 전체 배터리 셀들의 배치 구조에서, 배터리 셀(10)의 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)은 각각 전체 배터리 셀들의 전후 배열방향을 따라 배터리 셀들의 상측에서 일렬로 배치되며, 이웃한 두 배터리 셀(10)에서 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)은 반대로 위치된다. 즉, 전체 배터리 셀(10)들이 일정 간격으로 배열된 상태일 때 셀 상단의 좌측과 우측에서 각각 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)이 교대로 배열되는 것이다. 그리고, 각 전극(12,13)은 볼트가 삽입되어 관통할 수 있는 볼트 홀(12a,13a)이 형성된 구조로 구비된다.

또한 배터리 유닛을 구성하는 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 직렬 접속하기 위해서는, 전체 배터리 셀(10)들을 일정 간격을 두고 배치한 뒤, 이웃한 두 배터리 셀 간에 서로 근접하게 위치되는 두 전극(12,13)을 전기적으로 접속시켜야 한다. 이때, 상호 접속되는 이웃한 두 배터리 셀(10) 중에 한쪽 배터리 셀의 전극은 (+) 전극(12)이 되고, 상기 (+) 전극(12)에 접속되는 다른 쪽 배터리 셀의 전극은 (-) 전극(13)이 된다.

예컨대, 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이, 하나의 배터리 셀(도 4의 경우 도 면상 제일 앞쪽에 배치되고 도 5의 경우 제일 하측에 배치되는 배터리 셀)(10)에서 좌측이 (+) 전극(12)이라면 우측은 (-) 전극(13)이 되고, 그 후방의 배터리 셀에서는 좌측이 (-) 전극(13)이고 우측이 (+) 전극(12)이 되는바, 전체 배터리 셀들의 전기적인 직렬 접속을 위해 이웃한 두 배터리 셀(10)의 바로 앞뒤로 위치되는 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)이 서로 접속되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 전체 배터리 셀들에서 이웃한 배터리 셀 간에 (+) 전극과 (-) 전극을 교대로 결합하되, 결합 작업의 용이화를 도모하기 위해서 전극삽입용 홀을 형성한 체결용 플레이트를 사용한다.

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 체결용 플레이트를 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극 접속 구조를 도시한 평면도이며, 도 8은 도 7에서 선 'B-B'를 따라 취한 단면도이다.

도 7에서는 도 6의 체결용 플레이트(20)의 A 부분(원으로 표시함)에 전극이 접속된 구조를 보여주고 있으며, 도 8에서는 체결용 플레이트(20)만을 선 'B-B'를 따라 단면하여 도시하였다.

우선, 배터리 셀(10)들이 일정 간격을 두고 배치된 상태에서 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)을 전기적으로 상호 접속하기 위해 체결용 플레이트(20)가 사용되는데, 상기 체결용 플레이트(20)는 전기 절연재인 수지를 소재로 사용하여 성형 제작되며, 일정 간격으로 배열된 배터리 셀(10)들의 상단부에 결합된다.

그 구조를 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 체결용 플레이트(20)에서 배터리 셀(10)들의 전극 위치를 고려하여 전극삽입용 홀(21)이 일정 간격을 두고 좌, 우측의 각 열을 따라 형성되며, 2개의 전극삽입용 홀(21)마다 하나씩의 볼트 체결홀(22)이 형성된다.

상기 볼트 체결홀(22)은 두 전극삽입용 홀(21) 사이에 형성되며, 바람직하게는 체결용 플레이트(20)를 성형할 때 각 볼트 체결홀(22)의 위치에 금속재의 너트(23b)를 인서트시켜 고정한다.

결국, 배터리 셀(10)들의 전극(12,13)을 전기적으로 접속하기 위해서는, 도 7과 도 8에 나타낸 바와 같이, 배터리 셀들이 일정 간격을 두고 배열된 상태에서 각 셀들의 전극(12,13)을 체결용 플레이트(20)의 전극삽입용 홀(21)에 관통 삽입하는 방식으로 셀(10)들과 체결용 플레이트(20)를 조립한 후, 상호 접속되는 이웃한 두 배터리 셀(10)들의 전극, 즉 한쪽 배터리 셀의 (+) 전극(12)과 다른 쪽 배터리 셀의 (-) 전극(13)을 두 전극의 볼트 홀(12a,13a)이 일치되도록 절곡시켜 중합한다. 이후 볼트(23a)를 두 전극(12,13)의 볼트 홀(12a,13a)에 관통시켜 플레이트(20)의 볼트 체결홀(22)에 체결함으로써 셀(10)들의 상호 접속되는 두 전극(12,13)을 압착 및 전기 접속상태로 체결용 플레이트(20)에 체결 및 고정한다. 이때, 체결용 플레이트(20)의 볼트 체결 위치에 너트(23b)가 인서트된 구조라면 볼트(23a)가 체결용 플레이트(20)의 너트(23b)에 체결되면서 두 전극(12,13)을 접촉시킨 상태로 고정하게 된다.

본 발명에서 체결용 플레이트(20)는 전기 절연재인 수지로 제작되므로 일정 간격으로 배열된 전체 배터리 셀(10)들에서 전위가 다른 전극들이 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다.

또한 체결용 플레이트(20)의 성형시 볼트 체결 위치에 너트(23b)를 인서트시켜 제작하는 경우, 볼트(23a)를 너트(23b)에 체결할 수 있기 때문에 높은 체결 토크를 확보하는 것이 가능해지고, 볼트의 헐거움 발생이 방지될 수 있다.

첨부한 도 9는 체결용 플레이트가 배터리 셀들에 조립된 상태에서 이웃한 두 배터리 셀의 (+) 전극과 (-) 전극이 상호 접속된 상태의 평면도로서, 이웃한 배터리 셀(10) 간에 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)을 교대로 결합하되, 상호 접속되는 두 전극(12,13)을 중합시킨 뒤 볼트(23a)를 체결용 플레이트(20)에 체결함으로써 두 전극이 전기 접속상태로 완전히 고정되게 된다. 이때, 체결용 플레이트(20)는 전극(12,13) 간 결합을 용이하게 하는 것은 물론 이웃한 배터리 셀(10)의 두 전극(12,13)을 전기 접속상태로 고정하여 전체 배터리 셀들의 위치를 고정 및 지지하는 역할을 하고, 또한 볼트(23a)와의 압착 체결력으로 양측의 전극(12,13) 간 전기 접속상태를 유지하는 역할을 하게 된다.

첨부한 도 10은 본 발명에 따른 제2실시예의 전극 접속 구조를 도시한 측면도로서, 체결용 플레이트의 일부를 단면하여 도시하였다.

도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)들이 접촉하는 체결용 플레이트(20)의 하면에 셀(10)의 상단부가 끼워져 안착될 수 있는 홈(24)을 형성한다. 이와 같이 체결용 플레이트(20)의 셀 측 표면에 홈(24)을 형성하여 각 셀(10)의 상단부가 끼워져 조립되도록 함으로써 셀의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다. 나머지의 전극 간 접속 구조, 즉 볼트를 전극에 관통시켜 체결용 플레이트에 체결함으로써 전극 간을 전기 접속상태로 고정하는 구조는 도 8의 실시예와 동일하다.

한편, 첨부한 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 전극 접속 구조를, 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 전극 접속 구조를 도시한 단면도로서, 각각 플레이트를 단면하여 도시하였다.

우선, 도 11의 실시예는 볼트를 사용하지 않는 전극 접속 구조의 예로서, 전극(12,13)의 각 접속위치에 캡(27)을 구비한 체결용 플레이트(20)를 사용하고 있다.

기본적으로 체결용 플레이트(20)에는 배터리 셀(10)의 각 전극(12,13)이 삽입되어 관통할 수 있는 전극삽입용 홀(21)이 형성되고, 각 전극 접속위치에서는 상기 전극삽입용 홀(21)을 관통한 이웃한 두 배터리 셀(10)의 두 전극(12,13)이 'ㄱ' 형상이 되도록 직각으로 절곡된 뒤 서로 중합되어 결합되는 전극접속공간부(25)가 형성된다.

상기 전극접속공간부(25)는 체결용 플레이트(20)의 외측면(도면상 상면)에 플레이트를 관통한 전극(12,13)이 넣어질 수 있는 소정 크기의 홈 형상의 공간으로 형성되며, 전극접속공간부(25)의 저면에는 전극체결용 돌기(26)가 돌출 형성된다.

또한 상기 체결용 플레이트(20)의 외측면에는 상기 전극접속공간부(25)를 개폐할 수 있는 캡(27)이 일체로 성형되며, 상기 체결용 플레이트(20)의 외측면에서 체결용 플레이트와 연결되는 캡(27)의 일측단 위치에 힌지 홈(27a)을 형성하여, 상기 캡(27)이 힌지 홈(27a)을 중심으로 회전하면서 체결용 플레이트(20)의 전극접속공간부(25)를 개폐할 수 있는 구조가 되도록 한다.

또한 상기 캡(27)의 타측단에는 라운드진(rounded) 끼움단(27b)을 돌출 형성 하고, 상기 끼움단(27b)이 접촉하게 되는 체결용 플레이트(20)의 전극접속공간부(25) 일측단을 따라서는 상기 캡(27)의 끼움단(27b)이 전극접속공간부(25) 안쪽으로 넣어진 상태에서 캡이 바깥쪽으로 열리지 않게 상기 끼움단(27b)이 억지끼움 후 걸리어 고정되는 라운드진 걸림단(27c)이 형성된다.

이와 함께 각 전극(12,13)에는 상기 전극접속공간부(25)의 저면에 형성한 돌기(26)가 관통 삽입될 수 있는 돌기삽입용 홀(12b,13b)이 형성된다.

결국, 접속 과정을 살펴보면, 이웃한 두 배터리 셀(10)의 전극, 즉 한쪽 셀의 (+) 전극(12)과 다른 쪽 셀의 (-) 전극(13)을 체결용 플레이트(20)의 이웃한 두 전극삽입용 홀(21)에 각각 삽입한 뒤, 하나의 전극접속공간부(25)에 넣어진 두 전극(12,13)을 'ㄱ' 형상으로 절곡시킨다. 이때 절곡된 두 전극(12,13)의 돌기삽입용 홀(12b,13b)에 전극접속공간부(25)의 돌기(26)가 끼워지도록 두 전극을 중합한 뒤, 캡(27)을 힌지 홈(27a)을 중심으로 회전시켜 전극접속공간부(25)를 완전히 닫아준다.

이와 같이 캡(27)을 닫아주게 되면, 캡이 전극접속공간부(25)의 상면을 닫은 상태로 체결용 플레이트(20)에 억지끼움되는데, 이때 캡(27)의 끼움단(27b)이 전극접속공간부(25)의 걸림단(27c)에 억지끼움 형태로 끼워져 고정되며, 걸림단(27c)에 끼움단(27b)이 바깥방향으로 걸리면서 캡(27)은 닫은 상태를 유지하게 된다.

또한 상기와 같은 캡(27)의 억지끼움 고정상태에서 캡이 전극(12,13)을 상측에서 압박하게 되고, 이러한 캡(27)의 압박력이 가해지면서 캡은 상호 중첩된 상태로 돌기(26)에 끼워진 두 전극(12,13)을 상측에서 하측으로 누르게 되어, 전 극(12,13) 상호 간 압착이 이루어지게 하는 동시에 전기 접속상태를 유지시킨다.

본 발명에서 상기 체결용 플레이트(20)는 제1실시예와 마찬가지로 전기 절연성의 수지로 성형 제작되며, 이때 전극접속공간부(25)의 캡(27)이 일체로 성형되어 제작된다.

상기와 같이 전극 접속 구조를 캡(27)으로 덮어 커버링하는 경우에는 전극 등을 포함한 통전부위가 공구 등의 외부 도전체에 접촉되어 단락되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 도 12의 실시예에서는 체결용 플레이트(20)의 전극삽입용 홀(21)의 형상을 소정 곡률의 라운드(round) 형상으로 형성하고, 캡(27)의 내면 형상도 전극의 형상에 매칭되는 라운드 형상으로 형성한다. 또한 체결용 플레이트(20)의 외측면(도면상 상면)에 전극체결용 돌기(26)가 돌출 형성된다.

이때, 상기 캡(27)은 도 11에 도시된 제3실시예와 마찬가지로 체결용 플레이트(20)에 일체 형성되는 것이 실시 가능하나, 도 12에 도시된 바와 같이 체결용 플레이트(20)와는 별도로 제작하여 조립하는 것도 가능하다. 즉, 돌기(26)에 두 전극(12,13)이 끼워진 상태에서 체결용 플레이트(20)의 외측면에 전극(12,13)을 커버링할 수 있는 별도의 캡(27)을 씌어 고정하는 것이다.

또한 상기 캡(27)이 체결용 플레이트(20)에 고정될 수 있도록 캡의 가장자리부에는 걸림턱 역할의 끼움단(27d)을 돌출 형성하고, 상기 체결용 플레이트(20)의 외측면에는 상기 캡(27)의 가장자리부가 삽입될 수 있는 캡 끼움홈(28a)을 형성하며, 상기 캡 끼움홈(28a)의 내측면에는 상기 캡(27)의 가장자리부가 끼워지면 캡의 끼움단(27d)이 삽입된 뒤 바깥방향으로 걸리도록 된 걸림단(28b)을 형성한다.

결국, 접속 과정을 살펴보면, 이웃한 두 배터리 셀(10)의 전극, 즉 한쪽 셀의 (+) 전극(12)과 다른 쪽 셀의 (-) 전극(13)을 체결용 플레이트(20)의 이웃한 두 전극삽입용 홀(21)에 각각 삽입한 뒤, 두 전극을 라운드 형상으로 구부려준다. 물론, 미리 전극(12,13)을 라운드 형상으로 제작한 뒤 전극삽입용 홀(21)에 삽입할 수도 있는바, 본 실시예에서는 전극삽입용 홀(21)이 라운드 형상으로 되어 있기 때문에, 제1 내지 제3실시예와 같이 전극(12,13)을 'ㄱ' 형상이 되도록 직각으로 구부리는 과정 없이 쉽게 조립이 가능해진다. 여기서, 두 전극(12,13)의 돌기삽입용 홀(12b,13b)에 체결용 플레이트(20)의 돌기(26)가 끼워지도록 두 전극을 중합한 뒤, 그 상측으로 캡(27)을 씌워 완전히 닫아준다.

이와 같이 캡(27)을 닫아주게 되면, 끼움단(27d)과 걸림단(28b) 간 결합에 의해 캡이 체결용 플레이트(20)에 억지끼움되는데, 이때 캡(27)의 끼움단(27d)이 체결용 플레이트(20)의 걸림단(28b)에 억지끼움 형태로 끼워져 고정되며, 걸림단(28b)에 끼움단(27d)이 걸리면서 캡(27)은 닫은 상태를 유지하게 된다.

또한 상기와 같은 캡(27)의 억지끼움 고정시에 캡이 전극(12,13)을 상측에서 압박하게 되고, 이러한 캡(27)의 압박력이 가해지면서 캡은 상호 중첩된 상태로 돌기(26)에 끼워진 두 전극(12,13)을 상측에서 하측으로 누르게 되어, 전극 상호 간 압착이 이루어지게 하는 동시에 전기 접속상태를 유지시킨다.

상기와 같이 전극삽입용 홀(21)의 형상을 라운드 형상으로 개선하면 셀(10)의 전극(12,13)과 체결용 플레이트(20)의 조립이 용이해지며, 또한 전극 접속 구조 를 캡(27)으로 덮어 커버링하므로 전극 등을 포함한 통전부위가 공구 등의 외부 도전체에 접촉되어 단락되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 첨부한 도 13은 본 발명의 전극 접속 구조에서 배터리 셀의 전극 크기와 전극삽입용 홀의 크기를 달리하여 제작한 체결용 플레이트의 실시예를 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 각 배터리 셀(10)에서 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)의 폭을 다르게 할 수 있으며, 또한 각 배터리 셀(10)의 전극 폭을 (+) 전극(12) 및 (-) 전극(13)에 따라 달리한 만큼 체결용 플레이트(20)의 전극삽입용 홀(21a,21b)도 전극(12,13)의 폭에 맞추어 (+) 전극 및 (-) 전극에 따라 차이가 나게 할 수 있다.

예컨대, 각 배터리 셀(10)에서 (+) 전극(12)의 폭(ℓ1)을 (-) 전극(13)의 폭(ℓ2)에 비해 크게 할 수 있으며(ℓ1>ℓ2), 각 전극(12,13)이 삽입되어 관통하게 되는 체결용 플레이트(20)의 전극삽입용 홀(21a,21b)도 전극(12,13)의 폭에 맞게 (+) 전극용 홀(21a)의 길이(L1)를 (-) 전극용 홀(21b)의 길이(L2)에 비해 길게 하는 것이다(L1>L2). 물론, 배터리 셀(10)의 각 전극(12,13)이 해당 전극삽입용 홀(21a,21b)에 삽입될 수 있도록 체결용 플레이트(20)의 (+) 전극용 홀(21a)의 길이(L1)는 셀(10)의 (+) 전극(12)의 폭(ℓ1)보다 크게(L1>ℓ1), 그리고 체결용 플레이트(20)의 (-) 전극용 홀(21b)의 길이(L2)는 셀의 (-) 전극(13)의 폭(ℓ2)보다 크게 형성함이 타당하다(L2>ℓ2).

상기와 같이 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)의 폭을 각각 다른 치수로 제작하고, 전극을 삽입하는 체결용 플레이트(20)의 전극삽입용 홀(21a,21b)도 (+) 전극과 (-) 전극의 폭에 매칭되게 그 길이를 다른 치수로 형성하게 되면, 셀(10)들의 (+) 전극(12)과 (-) 전극(13)을 교대로 배치할 때 오조립하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 특정한 실시예에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예가 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 배터리 셀의 전극 접속 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 배터리 셀 전극을 도시한 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 배터리 셀 전극을 도시한 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 체결용 플레이트를 도시한 평면도,

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극 접속 구조를 도시한 평면도,

도 8은 도 7에서 선 'B-B'를 따라 취한 단면도,

도 9는 체결용 플레이트가 배터리 셀들에 조립된 상태에서 이웃한 두 배터리 셀의 (+) 전극과 (-) 전극이 상호 접속된 상태의 평면도,

도 10은 본 발명에 따른 제2실시예의 전극 접속 구조를 도시한 측면도,

도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 전극 접속 구조를 도시한 단면도,

도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 전극 접속 구조를 도시한 단면도,

도 13은 본 발명의 전극 접속 구조에서 배터리 셀의 전극 크기와 전극삽입용 홀의 크기를 달리하여 제작한 체결용 플레이트의 실시예를 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배터리 셀 12 : (+) 전극

13 : (-) 전극 12a, 12b : 볼트 홀

20 : 체결용 플레이트 21 : 전극삽입용 홀

23a : 볼트 23b : 너트

24 : 홈 25 : 전극접속공간부

26 : 전극 체결용 돌기 27 : 캡

Claims

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배터리 유닛을 구성하는 각 배터리 셀의 상단에 (+) 전극과 (-) 전극이 각각 상방 돌출되게 설치되고,

배터리 셀들이 배열된 상태에서 배터리 셀들의 상단부에 체결용 플레이트가 결합되되, 상기 체결용 플레이트에는 배터리 셀들의 전극이 삽입되어 관통하는 전극삽입용 홀이 형성되며,

상기 체결용 플레이트의 전극삽입용 홀에 각 배터리 셀의 전극이 관통한 뒤 이웃한 배터리 셀 간의 (+) 전극과 (-) 전극이 상호 중첩되어 접속된 상태에서, 중첩된 두 전극이 상기 체결용 플레이트에 결합되어 접속상태가 유지되고,

상기 각 배터리 셀의 전극에 돌기삽입용 홀이 형성되고,

상기 체결용 플레이트에는 (+) 전극과 (-) 전극이 중첩된 상태에서 두 전극의 돌기삽입용 홀에 끼워지는 전극체결용 돌기가 돌출 형성되며,

상기 두 전극의 돌기삽입용 홀에 상기 체결용 플레이트의 전극체결용 돌기가 끼워진 상태에서, 중첩된 두 전극 간에 압착 및 접속상태가 유지되도록 전극을 눌러주는 동시에 커버링하는 캡이 상기 체결용 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 접속 구조.
청구항 6에 있어서,

상기 전극삽입용 홀을 관통한 이웃한 두 배터리 셀의 두 전극이 중첩된 상태로 넣어지는 전극접속공간부가 상기 체결용 플레이트의 외측면에 형성되고, 상기 전극접속공간부의 저면에 상기 전극체결용 돌기가 돌출 형성되며, 상기 캡이 상기 전극접속공간부를 덮도록 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 접속 구조.
청구항 6에 있어서,

상기 체결용 플레이트의 전극삽입용 홀의 형상이 라운드(round) 형상으로 형성되고, 상기 캡의 내면 형상도 전극의 형상에 매칭되는 라운드 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 접속 구조.
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