KR101155916B1 - 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전지 모듈은 용이하게 제작될 수 있도록, 일면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들과 상기 케이스의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스 사이에 설치된 실링층을 포함하고, 상기 케이스의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 의하여 덮여진다.
이차 전지, 케이스, 실링층, 개스킷, 장착 홈

Description

전지 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극군이 삽입되는 케이스의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 대용량의 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지 모듈로 구성된다.
또한, 하나의 이차 전지 모듈은 통상 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
종래의 이차 전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군과 전극군이 내장되는 공간을 구비하는 케이스, 케이스를 밀폐하며 단자가 삽입되는 단자 홀이 형성된 캡 플레이트, 전극군과 전기적으로 연결되며, 단자 홀에 삽입되어 케이스의 외측으로 돌출되는 단자를 포함한다.
기존의 이차전지 중에서 특히, 리튬이온전지는 소형의 모마일용 전지로서 활용되며 주로 소형의 금속 캔 또는 필름형 파우치 외장재를 이용하며 외부와 전지 내부의 격리를 위하여 각각 용접 또는 융착을 통하여 견고한 실링 구조를 유도하고 있다. 하지만, 전기자동차류 (HEV, PHEV, EV 등) 또는 전력저장용 등의 중대형 전지로 개발 될 경우 기존의 소형 전지 기준으로는 대전류, 고전압의 중대형 전지 시스템을 구성하기에 적합하지 못하여 이의 개선이 필요하다.
대용량 전지 시스템의 개발에 있어 전지의 관리는 단일 셀 개념을 벗어나 수십 Ah 또는 수백 Ah 용량 이상의 전지 모듈로 시스템의 관리가 타당하다. 기존의 소형 전지로 대용량 전지 시스템을 구성할 경우 셀 수의 증가로 시스템 구성 및 시스템의 관리에 어려움이 있고 가격적인 부담이 증가한다.
따라서, 중대형 전지 시스템을 구축하기 위한 전지 모듈 구성이 용이하며 신뢰성이 높은 전지 외장이 필요하다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 필요를 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용이하게 제작할 수 있는 전지 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 일면에 개방된 개구가 형성된 케이 스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들과 상기 케이스의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스 사이에 설치된 실링층을 포함하고, 상기 케이스의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 의하여 덮여진다.
상기 케이스는 전극군이 내장되는 장착 홈과 상기 개구부의 외측으로 연장되어 이웃하는 이차 전지의 케이스와 접하는 상부 플랜지를 구비할 수 있으며, 상기 상부 플랜지에는 이웃하는 이차 전지들을 지지하는 고정부재 삽입되는 홀이 형성될 수 있다.
또한, 이웃하는 이차 전지의 상부 플랜지 사이에는 상기 상부 플랜지 사이를 지지하며, 상기 고정부재가 관통하는 스페이서가 설치될 수 있으며, 상기 스페이서는 탄성을 갖는 부재로 이루어질 수 있다.
상기 상부 플랜지에는 상기 장착 홈과 접하는 부분에 실링층이 삽입되는 단차부가 형성될 수 있으며, 상기 케이스는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 형성된 단차부에 삽입되어 상기 실링층과 접하는 하부 플랜지를 구비할 수 있다.
상기 실링층은 개스킷으로 이루어질 수 있으며, 상기 개스킷은 원형, 사각형, 파형 중에서 선택되는 어느 하나의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 개스킷은 중공형 단면을 갖는 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 개스킷은 한면 또는 양면에 돌기를 구비할 수 있다.
상기 개스킷은 지지체와 상기 지지체의 표면에 피복되며 상기 지지체보다 더 큰 탄성을 갖는 폴리머층을 포함할 수 있으며, 상기 장착 홈은 바닥이 개구보다 더 작은 면적을 갖도록 경사지게 형성되며, 상기 장착 홈의 개구와 이웃하는 케이스의 장착 홈 외면 사이에는 실링층이 형성될 수 있다.
상기 바닥은 외면은 이웃하는 케이스의 장착 홈에 삽입될 수 있으며, 상기 전극군은 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 양극과 음극 중 어느 하나의 전극은 케이스의 바닥과 전기적으로 연결되고, 다른 전극은 이웃하는 케이스의 하면과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 모듈은 대향하는 양면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들과, 상기 케이스들 사이에 설치되어 상기 이차 전지의 개구를 덮는 개스킷을 포함한다.
상기 케이스는 내부에 공간이 형성된 중공형 바들이 이어져 형성될 수 있으며, 상기 개스킷의 가장자리에는 돌기가 형성되고 상기 케이스의 표면에는 상기 개스킷에 형성된 돌기가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 모듈을 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 일부 이차 전지에서 이상이 발생할 경우, 이차 전지의 교체 및 보수가 용이하다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동 일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(30)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 전극군(10)과, 전극군(10)이 내장되는 케이스(20)와, 전극군(10)과 전기적으로 연결되는 양극 단자(31), 음극 단자(32)를 포함한다. 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(30)는 리튬-이온 이차 전지를 예로서 설명한다.
양극(11)은 양극 집전체에 양극 활물질이 도포된 구조로 이루어지고, 음극(12)은 음극 집전체에 음극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다. 전극군(10)은 띠 형상의 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재한 후, 권취하여 형성된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극군(10)은 복수 개의 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
케이스(20)는 전극군(10)이 내장되는 장착 홈(25)과 장착 홈(25)의 상단에서 외측으로 확장된 상부 플랜지(23)을 포함한다. 장착 홈(25)은 대략 사각형의 단면을 가지며, 케이스(20)의 중앙에 배치된다. 케이스(20)는 판 형상으로 이루어지는 바, 장착 홈(25)은 판 상의 케이스를 굴곡시켜서 형성된다.
상부 플랜지(23)는 장착 홈(25)의 둘레를 따라 이어져 형성되며 상부 플랜지(23)의 모서리에는 체결 홀(27)이 형성된다. 또한 상부 플랜지(23)는 장착 홈(25)과 접하는 부분에 개스킷(35)이 삽입되는 단차부(24)를 갖는다. 단차부(24)는 상부 플랜지(23)에서 바닥을 향하여 오목하게 함몰된 구조로 이루어지며 단차부(24)의 바닥은 상부 플랜지(23)보다 낮고 장착 홈(25)의 바닥보다 높게 형성된다.
단차부(24)는 장착 홈(25)의 둘레를 따라 이어져 형성되며, 고리 형상의 개스킷(35)이 단차부에 삽입된다. 이러한 개스킷(35)은 탄성을 갖는 재질로 이루어지며 케이스(20) 사이를 밀폐하는 실링층이 된다. 양극 단자(31)와 음극 단자(32)는 개스킷(35)을 관통하여 외측으로 돌출된다.
본 실시예에서는 실링층으로서 단차부에 개스킷(35)이 설치된 것으로 예시하고 있으나 본 발명이 이에 재한되는 것은 아니며, 개스킷(35) 이외에 접착제층이 설치될 수도 있다.
한편, 케이스(20)의 바닥에는 바닥에서 외측으로 확장된 하부 플랜지(28)가 형성된다. 하부 플랜지(28)는 케이스(20) 바닥의 둘레를 따라 이어져 형성되며, 상부 플랜지(23)와 평행하게 배치된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 적층 배열된 복수 개의 이차 전지들(30)과 이차 전지들(30)의 최외측에 설치된 엔드 플레이트(51, 52), 및 이차 전지(30)의 케이스(20)와 엔드 플레이트(51, 52)를 관통하여 체결된 고정부재(45)를 포함한다.
이차 전지들(30)은 일측 이차 전지(30)의 단차부(24)에 타측 이차 전지의 하 부 플랜지(28)가 삽입된 구조로 적층되며 이 때, 하부 플랜지(28)는 개스킷(35)과 맞닿는다.
하부 플랜지(28)와 개스킷(35)이 밀착되면 이차 전지(30) 사이를 안정적으로 밀봉할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 덮개 플레이트를 설치할 필요가 없으므로 무게를 감소시킬 수 있다.
고정부재(45)는 케이스들(20)의 체결 홀(27)과 엔드 플레이트(51, 52)를 관통하여 설치된다. 고정부재(45)는 일측에 헤드부(47)가 형성된 연결봉(46)과 연결봉(46)에 체결된 너트(48)를 포함한다. 고정부재(45)는 케이스들(20)을 가압하여 개스킷(35)에 압력이 작용하도록 하며, 이에 따라 상부 플랜지(23)와 개스킷(35), 및 이웃하는 이차 전지의 하부 플랜지가 밀착되어 밀봉된다.
한편, 케이스(20)의 상부 플랜지(23) 사이에는 스페이서(41)가 설치되는 바, 스페이서(41)는 연결봉(46)이 삽입될 수 있도록 중공 형상으로 이루어진다. 또한, 개스킷(35)에 충분한 압력이 작용할 수 있도록 스페이서(41)는 상부 플랜지(23) 사이의 간격보다 더 작은 높이로 형성될 수 있다. 스페이서(41)의 길이가 상부 플랜지(23)의 간격보다 수mm 내지 수cm 정도 작게 형성되면 개스킷(35)에 충분한 압력을 적용하면서도 케이스(20)가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스페이서(41)는 금속으로 이루어지거나, 소정의 강도를 갖는 탄성체로 이루어질 수 있다.
엔드 플레이트(51, 52)는 전지 모듈(100)의 상부와 하부에 각각 두 개가 설치되며, 일측에 설치된 엔드 플레이트(52)는 케이스(20)의 바닥에 밀착되고, 타측에 설치된 엔드 플레이트(51)는 케이스(20)의 개구를 덮는다.
케이스(20)의 개구에 결합된 엔드 플레이트(51)는 케이스(20)의 단차부(24)에 삽입되는 덮개 돌기(51a)를 갖는다. 이 덮개 돌기(51a)는 개스킷(35)과 밀착되어 제일 상부에 위치하는 케이스(20)를 밀봉하는 역할을 한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 케이스(20)에 덮개를 설치하지 아니하고, 개스킷(35)과 케이스들(20)의 결합에 의하여 이차 전지(30)를 용이하게 밀봉할 수 있다. 이에 따라 전지 모듈(100)의 부피 및 무게가 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 제작이 용이하고 생산비가 감소된다. 또한, 일부 이차 전지(30)에서 이상이 발생할 경우, 이차 전지(30)의 교체 및 보수가 용이하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 케이스를 도시한 평면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하면 도 4a에 도시된 바와 같이 케이스(61)는 원형의 단면을 갖도록 형성될 수 있으며 도 4b에 도시된 바와 같이 케이스(62)는 타원형의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 케이스를 도시한 평면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 케이스와 개스킷을 도시한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 케이스(120)는 전극군이 삽입되는 장착 홈(125)과 장착 홈(125)의 상부에서 측방향으로 연장된 상부 플랜지(123), 및 장착 홈(125)의 바닥에서 측방향으로 연장된 하부 플랜지(128)를 포함한다. 장착 홈(125)은 상부를 향하여 개방된 구조로 이루어진다.
장착 홈(125)과 상부 플랜지(123) 사이에는 단차부(124)가 형성되며, 단차 부(124)의 모서리에는 장착 홈(125)의 안쪽으로 확장되어 주변보다 더 넓게 이루어진 모서리 확장부(129)가 형성된다. 이 모서리 확장부(129)에는 고정부재가 삽입되는 체결 홀(127)이 형성되어 있다.
단차부(124)에 모서리 확장부(129)가 형성됨에 따라 단차부(124)의 아래에 위치하는 장착 홈(125)은 네 곳의 모서리가 안쪽으로 돌출된 형상으로 이루어진다. 단차부(124)에는 이웃하는 케이스(120)의 하부 플랜지(128)가 삽입되는 바, 하부 플랜지(128)의 모서리에도 체결 홀(128a)이 형성된다.
또한, 단차부(124)에는 개스킷(130)이 삽입되는데, 개스킷(130)은 사각 고리형상으로 이루어지며, 모서리에는 주변보다 넓게 이루어진 모서리 확장부(135)가 형성된다. 모서리 확장부(135)에는 고정부재가 삽입되는 체결 홀(132)이 형성된다.
이에 따라 지지부재는 개스킷(130)과 단차부(124), 및 하부 플랜지(128)를 관통하여 체결될 수 있다.
본 실시예와 같이 체결 홀(127)을 상부 플랜지(123)가 아닌 단차부(124)에 형성하면 상부 플랜지(123)를 작게 형성하여 전지 모듈의 부피를 감소시킬 수 있다.
또한, 단차부(124)는 장착 홈(125)과 상부 플랜지(123)에 연결되어 있으므로 상부 플랜지(123)에 비하여 변형이 작게 발생하고 이에 따라 고정부재로부터 작용하는 가압력을 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 가압력이 집중되는 모서리에서 개스킷이 넓게 형성되므로 작용하는 가압력을 안정적으로 분산시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제1 실시예와 변형예에 따른 개스킷을 도시한 절개 사시도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이 개스킷(35)은 사각형의 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 도 6b에 도시된 바와 같이 개스킷(151)은 원형의 단면을 갖도록 형성될 수도 있다. 또한, 도 6c에 도시된 바와 같이 개스킷(152)은 내부가 비어 있는 중공 형상으로 이루어지고 상면에 돌기(152a)가 형성된 구조로 이루어질 수 있으며, 도 6d에 도시된 바와 같이 개스킷(153a)은 사각형의 판 형상으로 이루어지고, 상면과 하면에 돌기(153a)가 형성된 구조로 이루어질 수 있다. 개스킷(153)에 형성된 돌기(153a)는 개스킷(153)의 길이 방향을 따라 이어져 형성된다.
또한, 도 6e에 도시된 바와 같이 개스킷(154)은 주름판 형상으로 이루어질 수 있으며, 도 6f에 도시된 바와 같이 개스킷(155)은 내부에 금속 또는 폴리머의 단단한 재질로 이루어진 지지체(155a)와 지지체(155a)의 표면에 도포되며 지지체(155a)보다 더 큰 탄성을 갖는 폴리머층(155b)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(200)은 케이스(220)와 케이스(220) 내에 삽입된 전극군(210)을 포함하는 이차 전지들(230)과, 이차 전지들(230) 사이에 개재된 개스킷(235), 및 적층 배열된 이차 전지들(230)의 최외측에 배치된 엔드 플레이트들(241, 242), 및 케이스(220)와 엔드 플레이트들(241, 242)을 관통하여 설치된 고정부재(250)를 포함한다.
전극군(210)은 복수 개의 양극(211)과 음극(212)이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어지며, 양극과 음극에서 활물질층이 형성되지 않은 무지부는 전극군의 반대측 단부에 각각 형성된다. 또한, 양극(211) 및 음극(212)에는 단자(261, 262)가 전기적으로 연결되어 개스킷(235)을 관통하여 케이스(220)의 반대측으로 각각 돌출된다. 본 실시예에서는 단자가 개스킷을 관통하여 돌출된 것으로 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 단자(261, 262)는 케이스(220)에 형성된 구멍을 통해서 외측으로 돌출될 수도 있다.
케이스(220)는 전극군(210)이 장착되는 장착 홈(227)과 장착 홈(227)의 상부에서 측방향으로 연장된 상부 플랜지(221), 및 장착 홈(227)의 바닥에서 측방향으로 연장된 하부 플랜지(223)를 포함한다. 장착 홈(227)은 상부를 향하여 개방된 구조로 이루어진다.
개스킷(235)은 상부 플랜지(221)의 상면에 접하여 배치되는 바, 상부 플랜지(221)를 따라 이어져 형성되며, 내측 단부가 굴곡되어 장착 홈(227)에 삽입된다.
상부 플랜지(221), 하부 플랜지(223) 및, 개스킷(235)에는 고정부재(150)가 관통하는 체결 홀(235a, 223a)이 형성된다. 이차 전지들(230)의 케이스(220)는 적층 배열되는데, 이웃하는 이차 전지(230)의 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(223)는 개스킷(235)을 사이에 두고 적층된다. 또한 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(223) 사이에는 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(223)를 지지하는 스페이서(231)가 설치되며, 스페이서(231)는 고정부재(250)가 관통할 수 있도록 중공 형상으로 이루어진다.
고정부재(250)는 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(223), 개스킷(235), 스페이서(231) 및 엔드 플레이트들(241, 242)을 관통하여 설치되어 이차 전지들(230)을 가압한다. 본 실시예에 따른 고정부재(250)는 상기한 제1 실시예의 고정부재와 동일한 구조로 이루어지므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 이웃하는 이차 전지(230)의 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(223)가 개스킷(235)을 사이에 두고 밀착되므로 이차 전지들(230)이 안정적으로 밀봉될 수 있을 뿐만 아니라 전지 모듈(200)의 체결 및 조립이 용이해진다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(300)은 케이스(320)와 케이스(320) 내에 삽입된 전극군(310)을 포함하는 이차 전지들(330)과, 이차 전지들(330) 사이에 개재된 개스킷(335), 및 적층 배열된 이차 전지들의 최외측에 배치된 엔드 플레이트들(341, 342), 및 케이스(320)와 엔드 플레이트들(341, 342)을 관통하여 설치된 고정부재(350)를 포함한다.
전극군(310)은 복수 개의 양극(311)과 음극(312)이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어지며, 양극과 음극에서 활물질층이 형성되지 않은 무지부는 전극군의 반대측 단부에 각각 형성된다.
음극(312)은 케이스(320)의 바닥 내면과 전기적으로 연결되며, 양극(311)은 이웃하는 케이스(320)의 바닥 외면과 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 양극(311)과 음극(312)이 케이스(320)에 직접 용접으로 접합되나, 본 발명이 이에 제 한되는 것은 아니며, 양극(311)과 음극(312)이 리드 탭을 매개로 케이스(320)에 접합될 수도 있다.
본 실시예와 같이 양극(311) 또는 음극(312)이 케이스(320)에 전기적으로 연결되면 케이스(320)를 적층하는 것 만으로도 이차 전지들(330)을 직렬로 연결할 수 있다.
케이스(320)는 전극군(310)이 장착되는 장착 홈(325)과 장착 홈(325)의 상부에서 측방향으로 연장된 상부 플랜지(321)를 포함한다. 장착 홈(325)은 상부를 향하여 개방된 구조로 이루어진다. 장착 홈(325)은 바닥으로 갈수록 단면적이 감소하여 개구가 바닥보다 넓게 형성된다. 이에 따라 장착 홈(325)의 종단면은 대략 사다리꼴 형상을 이루며 케이스(320)가 적층 배열될 때, 일측 케이스(320)의 장착 홈(325) 바닥이 타측 케이스(320)의 장착 홈(325)에 삽입된다.
장착 홈들(325) 사이에는 개스킷(335)이 설치되며, 상부에 위치하는 장착 홈(325)이 아래로 이동할수록 케이스 사이는 더욱 밀착된다. 개스킷(335)은 케이스(320) 사이를 밀봉할 뿐만 아니라 케이스(320) 사이를 절연하는 역할을 한다.
상부 플랜지(321)에는 고정부재(350)가 삽입되는 체결 홀이 형성되는 바, 체결 홀을 관통하여 고정부재(350)가 삽입되며, 고정부재(350)는 전지 모듈(300)의 최외측에 설치된 엔드 플레이트들(341, 342)을 관통하여 체결된다.
한편, 이웃하는 이차 전지(330)의 상부 플랜지들(321) 사이에는 상부 플랜지들(321)을 지지하는 스페이서(331)가 설치되며, 스페이서(331)는 고정부재(350)가 삽입될 수 있도록 중공 형상으로 이루어진다.
제일 위쪽에 설치된 엔드 플레이트(341)에는 양극이 용접으로 부착되는 탭(343)이 설치되며, 제일 아래에 설치된 엔드 플레이트(342)에는 음극이 용접으로 부착되는 탭(343)이 설치된다. 이에 따라 엔드 플레이트들(341, 342)을 통해서 전류를 외부로 전달할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 케이스를 도시한 절개 사시도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(400)은 케이스(420)와 케이스(420) 내에 삽입된 전극군(410)을 포함하는 이차 전지들(430)과, 이차 전지들(430) 사이에 개재된 개스킷(430), 및 적층 배열된 이차 전지들(430)의 최외측에 배치된 엔드 플레이트들(441, 442), 및 케이스(420)와 엔드 플레이트들(441, 442)을 관통하여 설치된 고정부재(450)를 포함한다.
전극군(410)은 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 개재한 후, 감겨져 형성되며, 케이스(420)의 중앙에 형성된 공간에 삽입 배치된다.
케이스(420)는 상부와 하부가 개방되어 대략 사각 링 형상으로 이루어진다. 케이스(420)는 내부에 공간이 형성된 중공형 바들이 이어져 형성되는데, 이 공간으로 냉각 매체를 공급하여 케이스(420)를 냉각시킬 수 있다. 이에 따라 케이스(420) 내부에서 발생한 신속하게 외부로 배출할 수 있다. 케이스(420)의 상면과 하면에는 개스킷(430)의 돌기(432)가 끼워지는 홈(425)이 형성된다.
개스킷(430)은 케이스들(420) 사이에 배치되어 케이스(420)를 밀봉하며, 대략 사각판 형상으로 일워진다. 개스킷(430)의 상면과 하면 가장자리에는 개스 킷(430)의 둘레방향으로 이어진 돌기(432)가 형성된다. 개스킷(430)의 상면과 하면에는 두 개의 돌기(432)가 형성되며 돌기들(432)은 평행하게 배치된다.
돌기들(432)은 케이스(420)의 홈(425)에 삽입되며, 고정부재(455)에 의하여 가압될 때, 케이스와 개스킷이 밀착되어 케이스를 밀봉한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 케이스를 도시한 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 케이스를 도시한 평면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 케이스와 개스킷을 도시한 사시도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제1 실시예와 변형예에 따른 개스킷을 도시한 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 케이스를 도시한 절개 사시도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10: 전극군 100: 전지 모듈
11: 양극 12: 음극
13: 세퍼레이터 20: 케이스
23: 상부 플랜지 24: 단차부
25: 장착 홈 27: 체결 홀
28: 하부 플랜지 30: 이차 전지
31: 양극 단자 32: 음극 단자
35: 개스킷 41: 스페이서
45: 고정부재 51, 52: 엔드 플레이트

Claims (19)

  1. 일면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들;
    상기 케이스의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스 사이에 설치된 실링층;
    을 포함하고,
    상기 케이스의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 의하여 덮여지며,
    상기 케이스에는 상기 실링층이 삽입되는 단차부가 형성되며,
    상기 케이스는 상기 전극군이 내장되는 장착 홈과 상기 개구의 외측으로 연장되어 이웃하는 이차 전지의 케이스와 접하는 상부 플랜지를 구비하고,
    상기 단차부는 상기 상부 플랜지에서 상기 장착 홈과 접하는 부분에 형성되며, 상기 실링층은 개스킷으로 이루어진 전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 플랜지에는 이웃하는 이차 전지들을 지지하는 고정부재 삽입되는 체결 홀이 형성된 전지 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    이웃하는 이차 전지의 상부 플랜지 사이에는 상기 상부 플랜지 사이를 지지하며, 상기 고정부재가 관통하는 스페이서가 설치된 전지 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 스페이서는 탄성을 갖는 부재로 이루어진 전지 모듈.
  6. 삭제
  7. 일면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들;
    상기 케이스의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스 사이에 설치된 실링층;
    을 포함하고,
    상기 케이스의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 의하여 덮여지며,
    상기 케이스에는 상기 실링층이 삽입되는 단차부가 형성되며,
    상기 케이스는 상기 전극군이 내장되는 장착 홈과 상기 개구의 외측으로 연장되어 이웃하는 이차 전지의 케이스와 접하는 상부 플랜지를 구비하고,
    상기 단차부는 상기 상부 플랜지에서 상기 장착 홈과 접하는 부분에 형성되며,
    상기 케이스는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 형성된 상기 단차부에 삽입되어 상기 실링층과 접하는 하부 플랜지를 갖는 전지 모듈.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 개스킷은 원형, 사각형, 파형 중에서 선택되는 어느 하나의 단면을 갖는 전지 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 개스킷은 중공형 단면을 갖는 갖는 전지 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 개스킷은 한면 또는 양면에 돌기를 갖는 전지 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 개스킷은 지지체와 상기 지지체의 표면에 피복되며 상기 지지체보다 더 큰 탄성을 갖는 폴리머층을 포함하는 전지 모듈.
  13. 일면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들;
    상기 케이스의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스 사이에 설치된 실링층;
    을 포함하고,
    상기 케이스의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 의하여 덮여지며,
    상기 케이스는 전극군이 내장되는 장착 홈과 상기 개구의 외측으로 연장되어 이웃하는 이차 전지의 케이스와 접하는 상부 플랜지를 갖고,
    상기 장착 홈은 바닥이 상기 개구보다 더 작은 면적을 갖도록 경사지게 형성되며, 상기 장착 홈의 개구와 이웃하는 케이스의 장착 홈 외면 사이에는 실링층이 형성된 전지 모듈.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 장착 홈의 바닥은 이웃하는 이차 전지의 장착 홈에 삽입된 전지 모듈.
  15. 일면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하는 이차 전지들;
    상기 케이스의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스 사이에 설치된 실링층;
    을 포함하고,
    상기 케이스의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스에 의하여 덮여지며,
    상기 전극군은 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 양극과 음극 중 어느 하나의 전극은 케이스의 바닥과 전기적으로 연결되고, 다른 전극은 이웃하는 케이스의 하면과 전기적으로 연결된 전지 모듈.
  16. 대향하는 양면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하며 적층 배열된 이차 전지들; 및
    상기 케이스들의 개구 사이에 설치되어 상기 케이스의 개구를 덮으며 판형상으로 이루어진 개스킷;
    을 포함하며,
    상기 케이스는 내부에 공간이 형성된 중공형 바(bar)로 이루어진 전지 모듈.
  17. 삭제
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 중공형 바의 내부 공간으로 냉각 매체가 공급되는 전지 모듈.
  19. 대향하는 양면에 개방된 개구가 형성된 케이스와 상기 케이스의 내부에 삽입된 전극군을 포함하며 적층 배열된 이차 전지들; 및
    상기 케이스들의 개구 사이에 설치되어 상기 케이스의 개구를 덮으며 판형상으로 이루어진 개스킷;
    을 포함하며,
    상기 개스킷의 가장자리에는 돌기가 형성되고 상기 케이스의 표면에는 상기 개스킷에 형성된 돌기가 삽입되는 홈이 형성된 전지 모듈.
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