KR101792820B1 - 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩 - Google Patents

파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR101792820B1
KR101792820B1 KR1020140185998A KR20140185998A KR101792820B1 KR 101792820 B1 KR101792820 B1 KR 101792820B1 KR 1020140185998 A KR1020140185998 A KR 1020140185998A KR 20140185998 A KR20140185998 A KR 20140185998A KR 101792820 B1 KR101792820 B1 KR 101792820B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery pack
battery cells
pack according
connecting member
Prior art date
Application number
KR1020140185998A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160076156A (ko
Inventor
이진수
남상봉
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020140185998A priority Critical patent/KR101792820B1/ko
Publication of KR20160076156A publication Critical patent/KR20160076156A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101792820B1 publication Critical patent/KR101792820B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은, 전극단자들이 형성되어 있고 인접하여 배열 또는 적층되어 있는 둘 이상의 판상형 전지셀들; 상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 직렬 연결하며, 적어도 하나의 전지셀이 팽창하여 전지셀의 두께가 제 1 두께 수준 이상일 때 단전을 위해 파단되는 파단 유도부가 형성되어 있는 단자 접속부재(terminal connecting member); 및 전지셀의 두께가 제 1 두께 수준 미만일 때 파단 유도부의 파단을 억제하기 위해 전지셀 팽창을 수용하도록 전지셀들 사이에 개재되어 있는 댐핑부재(damping member);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩에 관한 것이다.

Description

파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩 {Battery Pack Comprising Terminal Connecting Member with Breakable Portion and Damping Member}
본 발명은 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
최근 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있으며, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, PDA, 노트북 등의 모바일기기 뿐만 아니라 전기자전거(E-bike), 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.
휴대폰, 카메라 등의 소형 디바이스에는 주로 하나의 전지셀이 팩킹되어 있는 소형 전지팩이 사용되는 반면, 노트북, 전기자동차 등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지셀들을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지모듈이 팩킹되어 있는 중형 또는 대형 전지팩이 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 우수한 전기적 특성을 가지고 있지만, 안전성이 다소 낮은 문제점이 있다.
예를 들어, 리튬 이차전지는 과충전, 과방전, 고온에의 노출, 전기적 단락 등 비정상적인 작동 상태에서 전지의 구성요소들인 활물질, 전해질 등의 분해반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고, 이로 인해 전지셀이 팽창하는, 이른바 스웰링 현상이 일어날 수 있다. 스웰링 현상은 이러한 분해반응을 가속화시켜 열폭주 현상에 의한 전지셀의 폭발 및 발화를 초래하기도 한다.
따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과방전, 과전류 시 전류를 차단하는 보호회로, 온도 상승 시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element), 가스 발생에 따른 압력 상승 시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트 등의 안전 시스템이 구비되어 있다.
특히, 종래에는 스웰링 현상이 발생하더라도 전지팩의 안전성을 보장하기 위하여, 전지셀들의 부피가 팽창하면 물리적 변화에 의해 단전되는 전기적 연결부재에 대한 연구가 이루어진 바 있다.
다만, 이러한 전기적 연결부재를 사용하더라도 전지셀들이 일정 부피 이상으로 팽창 시 단전을 확실하게 담보하기 어렵다는 문제가 있었다.
이와 관련하여, 본 발명의 배경이 되는 기술은 일본 공개특허공보 특개2010-092833호(2010.04.22.)에 개시되어 있다.
또한, 전지셀은 비정상적인 작동상태가 아닌 정상적인 작동 상태일 때에도 일정한 팽창과 수축을 반복하는 바, 정상적인 범위 내에서 팽창 시에도 전지팩이 단전될 수 있어 작동 신뢰성에 문제가 될 수 있었다.
따라서, 전지셀이 일정한 범위 내에서 팽창 시에는 전지팩이 단선되지 않도록 작동 신뢰성을 제공하고, 전지셀이 일정 부피를 초과하여 팽창 시에는 전지팩의 단선을 담보하여 안전성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 파단 유도부가 형성되어 있는 단자 접속부재 및 전지셀들 사이에 개재되어 있는 댐핑부재를 포함하는 경우, 상기 종래기술의 문제점을 일거에 해결할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 전극단자들이 형성되어 있고 인접하여 배열 또는 적층되어 있는 둘 이상의 판상형 전지셀들; 상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 직렬 연결하며, 적어도 하나의 전지셀이 팽창하여 전지셀의 두께가 제 1 두께 수준 이상일 때 단전을 위해 파단되는 파단 유도부가 형성되어 있는 단자 접속부재(terminal connecting member); 및 전지셀의 두께가 제 1 두께 수준 미만일 때 파단 유도부의 파단을 억제하기 위해 전지셀 팽창을 수용하도록 전지셀들 사이에 개재되어 있는 댐핑부재(damping member);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 전지셀들의 정상적인 작동범위에 해당하는 제 1 두께 수준 미만으로 팽창 시에는, 댐핑부재에 의해 확보된 전지셀들 사이의 공간에 의해 단자 접속부재에는 힘이 작용하지 않는 바 전지팩의 작동 신뢰성을 확보할 수 있다.
반면에, 전지셀들이 비정상적인 작동에 의해, 제 1 두께 수준 이상으로 팽창 시에는, 단자 접속부재에 장력이 작용하게 되고, 이러한 장력은 파단 유도부에 집중되어 전지팩의 단전을 담보할 수 있고, 따라서, 전지팩의 폭발 및 발화를 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 판상형 전지셀들은 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 적층되어 있고, 상대적으로 좁은 면에 양극단자 및 음극단자가 위치하는 구조일 수 있다.
상기 판상형 전지셀들은 전극단자들이 동일한 방향에 위치하도록 적층될 수 있고, 이러한 방식으로 적층되는 경우, 단자 접속부재를 이용하여 전지셀들을 전기적으로 연결하는 것이 용이하다.
또한, 상기 판상형 전지셀들은 상대적으로 좁은 일면에 전극단자들 중 하나가 위치하고 그것의 대향면에 나머지 전극단자가 위치하는 구조일 수 있고, 상세하게는, 상기 판상형 전지셀들은 적층 방향을 기준으로 음극단자 및 양극단자가 교번 배열되는 구조일 수 있다.
이러한 방식으로 전지셀들이 적층되는 경우, 단자 접속부재를 이용하여 인근에 위치한 음극단자와 양극단자 사이의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있어, 전지셀들의 직렬 연결에 더욱 효율적이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 파단 유도부의 수직 단면적은 단자 접속부재의 나머지 부위의 수직 단면적보다 좁을 수 있다.
상기 전지셀들이 팽창하여 단자 접속부재에 장력이 작용할 때, 단자 접속부재에는 전체적으로 일정한 장력이 미치게 되고, 따라서, 상대적으로 단면적이 좁은 파단 유도부가 파단되게 된다. 전지팩 내에서 전지셀들은 직렬로 연결되어 있으므로, 여러 단자 접속부재들 중 하나라도 파단되면, 전지팩의 기계적 단선에 의해 작동이 중지되어 열폭주 현상을 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 파단 유도부의 수직 단면적은 단자 접속부재의 나머지 부위의 수직 단면적 대비 30 내지 80% 크기일 수 있으며, 상세하게는 40 내지 70% 크기일 수 있다.
상기 파단 유도부의 수직 단면적이 30% 미만인 경우에는 파단 유도부의 인장강도가 낮아 전지팩의 정상적인 사용 시에도 파단될 수 있고, 또한, 파단 유도부의 전기저항이 높아져 전지의 정상 작동 상태에서 전력손실이 크다는 문제가 있으며, 80% 초과인 경우에는 전지셀에 스웰링이 발생하더라도 단자 접속부재의 파단을 담보하기 어렵고 신속한 단전이 어려우므로 바람직하지 않다.
상기 파단 유도부의 형상은 단자 접속부재의 폭이 좁아진 구조, 또는 단자 접속부재의 두께가 줄어든 구조, 또는 단자 접속부재에 관통구가 천공되어 있는 구조일 수 있고, 상기 조건의 적절한 수직 단면적을 얻기 위해 만입부와 관통구를 함께 포함할 수도 있다.
하나의 예에서, 상기 파단 유도부의 형상은 단자 접속부재에 하나 또는 둘 이상의 관통구들이 천공되어 있는 구조일 수 있고, 이 때, 상기 관통구의 형상은, 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 평면상으로 원형 또는 다각형일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 파단 유도부의 형상은 단자 접속부재의 폭이 좁아진 구조 또는 단자 접속부재의 한쪽 또는 양쪽 측면에 만입부가 형성되어있는 구조일 수 있다.
이 때, 상기 만입부의 형상은 노치형(notch type), 사각형, 라운드형 일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 상세하게는, 노치형(notch type)일 수 있다.
한편, 상기 파단 유도부가 파단되는 제 1 두께 수준은 전지셀 하나의 두께를 기준으로 105 내지 115%의 범위에서 설정될 수 있고, 상세하게는 106 내지 114%일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전지셀은 일반적인 사용 중에도 팽창과 수축을 반복하며, 정상적인 작동 시에는 전지셀 하나의 두께를 기준으로 5% 미만으로 팽창하는 것이 일반적이므로, 상기 제 1 두께 수준을 초과하는 경우에는 비정상적인 작동상태, 즉, 스웰링이 발생한 것으로 보고 전지팩의 작동을 중단시키는 것이 바람직하다.
따라서, 전지셀들의 두께가 5% 미만으로 팽창하는 경우에는, 상기 파단 유도부가 파단되지 않도록 작동 신뢰성을 담보할 수 있어야 하며, 본 발명에 따르면, 전지셀들 사이에 개재되어 있는 댐핑부재에 의해 전지셀들의 팽창을 수용할 수 있는 공간을 형성하여 이러한 목적을 달성할 수 있다.
상세하게는, 상기 댐핑부재의 두께를 조절하여 이와 같은 공간을 형성할 수 있고, 이는, 상기 댐핑부재의 형상에 따라 다소 차이가 있을 수 있지만, 예를 들어 상기 댐핑부재의 두께는 전지셀 하나의 두께를 기준으로 5 내지 15%일 수 있고, 상세하게는 6 내지 14%일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 댐핑부재는 전지셀들 사이의 공간에서 외주 부위에 위치하는 둘 이상의 탄성 스페이서들일 수 있다.
동일한 댐핑부재를 사용하는 경우, 전지셀들 사이의 공간에서 내부에 위치하는 것보다 외주부위에 댐핑부재를 위치시키는 것이, 전지셀들의 팽창을 수용할 수 있는 공간을 더 많이 확보할 수 있어 효과적이다.
하나의 예에서, 상기 탄성 스페이서들은 칩(chip) 형상의 4개의 스페이서들로 구성되어 있고, 상기 4개의 스페이서들은 전지셀들 사이의 공간에서 엣지 부위들에 각각 위치할 수 있다. 이 경우, 스페이서들이 차지하는 부피가 상대적으로 작으므로, 전지셀들 사이의 공간을 최대한 확보할 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 탄성 스페이서들은 바(bar) 형상의 제 1 스페이서와 제 2 스페이서로 구성되어 있고, 상기 제 1 스페이서와 제 2 스페이서는 전지셀들 사이의 공간에서 상호 대면하는 외주 부위들에 위치할 수 있다. 이 경우, 4개의 스페이서를 사용하는 경우에 비해, 조립공정이 간소화되고, 전지팩의 사용 중에 스페이서가 정위치에서 이탈할 가능성도 낮으며, 전지셀들 사이의 공간도 충분히 확보할 수 있는 장점이 있다.
이와 달리, 상기 댐핑부재는 전지셀들 사이의 공간에서 외주 부위에 위치하는 하나의 탄성 프레임일 수 있다. 이 경우, 전지셀 사이에 하나의 댐핑부재만 위치시키면 되므로 조립이 간편하고, 전지팩의 사용 중에 댐핑부재가 정위치에서 이탈할 가능성이 낮으므로 안정적이다.
상기 댐핑부재는 전지셀 사이의 공간을 확보하는 역할 외에도, 전지팩에 외력이 가해질 때 전지셀들에 전달되는 충격을 완화하는 역할을 할 수 있고, 따라서, 상기 댐핑부재가 탄성을 가지는 경우 이러한 효과를 극대화 할 수 있다.
상기 댐핑부재는, 전지셀들에 전달되는 충격을 완화할 수 있도록 일정한 탄성을 가지는 소재이면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 합성 고분자, 천연 고분자, 천연 고무, 및 합성 고무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 판상형 전지셀들은 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치를 포함하는 파우치형 전지셀 또는 금속 캔을 포함하는 각형 전지셀일 수 있고, 상세하게는 각형 전지셀 일 수 있다.
각형 전지셀의 경우 케이스가 상대적으로 덜 유연하므로 외부의 충격을 잘 흡수하지 못하는 바, 탄성을 가지는 댐핑부재에 의한 충격 완화 효과가 더 클 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지팩은 전지셀들을 내부에 수납하는 팩 케이스를 더 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 상세하게는, 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
이러한 리튬 이차전지의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 모바일 디바이스, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하여, 전지셀이 일정한 두께 범위 내에서 팽창 시에는 전지팩이 단선되지 않도록 작동 신뢰성을 제공하고, 전지셀이 일정 두께를 초과하여 팽창 시에는 전지팩의 단선을 담보하여 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 판상형 전지셀의 구조를 모식적으로 나타낸 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 구조를 모식적으로 나타낸 사시도이다;
도 3은 도 2의 전지팩에 대한 분해 사시도이다;
도 4는 도 2의 전지팩에 스웰링이 발생하여 단자 접속부재가 파단된 모습을 모식적 나타낸 사시도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 구조를 모식적으로 나타낸 정면도이다;
도 6 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 접속부재의 모식도들이다;
도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 댐핑부재를 포함하는 전지팩의 분해 사시도들이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 일반적인 판상형 전지셀의 구조를 모식적으로 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 판상형 전지셀(110)은 상면과 하면이 상대적으로 넓고, 측면들이 상대적으로 좁은 구조를 가지고 있다. 판상형 전지셀(110)의 좌측면에는 양극단자(115)가 위치하고 있고, 우측면에는 음극단자(116)가 위치하고 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 모식적으로 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지팩에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전지팩(500)은 판상형 전지셀들(110, 120), 단자 접속부재(200) 및 댐핑부재들(300)을 포함하고 있다.
판상형 전지셀들(110, 120)은 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 적층되어 있고, 상대적으로 좁은 면에 전극단자들(115, 116, 125, 126)이 위치하고 있다.
구체적으로, 제 1 판상형 전지셀(110)의 양극단자(115)는 좌측면에 위치하고 있으며, 그 대향면인 우측면에는 음극단자(116)가 위치하고 있고, 제 2 판상형 전지셀(120)의 양극단자(125)는 우측면에 위치하고 있으며, 그 대향면인 좌측면에는 음극단자(126)가 위치하고 있어, 결과적으로, 판상형 전지셀들(110, 120)은 적층 방향을 기준으로 음극단자들(116, 126) 및 양극단자들(115, 125)이 교번 배열되어 있다.
이와 같은 구조로 판상형 전지셀들(110, 120)이 적층되어 있어서, 단자 접속부재(200)를 이용하여 제 1 판상형 전지셀(110)의 양극단자(115)와 제 2 판상형 전지셀(120)의 음극단자(126)를 접속시킴으로써, 전지셀들(110, 120)을 직렬 연결하기 용이하다.
단자 접속부재(200)에는 수직 단면적이 상대적으로 좁은 파단 유도부(205)가 형성되어 있고, 전지셀들(110, 120) 중 적어도 하나가 제 1 두께 수준 이상으로 팽창할 때, 파단 유도부(205)가 파단되어 단전을 유도하는 바, 전지팩(500)의 폭발 및 발화를 방지할 수 있다.
또한, 전지팩(500)이 정상 작동 시에 전지셀들(110, 120)이 제 1 두께 수준 미만으로 팽창 및 수축 할 때에는, 파단 유도부(205)의 파단을 억제하기 위해서 전지셀들(110, 120)의 팽창을 수용하도록 전지셀들(110, 120) 사이에 댐핑부재(300)를 개재하여 일정한 공간을 형성하고 있다.
원기둥 칩 형상의 댐핑부재(300)는 전지셀들(110, 120) 사이의 공간에서 외주 부위에 위치하며, 구체적으로, 4개의 댐핑부재들(300)이 전지셀들(110, 120) 사이의 공간에서 엣지 부위들에 각각 위치하고 있다.
제 1 두께 수준은 전지셀 하나의 두께를 기준으로 105 내지 115%에 해당하는 두께이므로, 이러한 조건을 만족하기 위해서, 댐핑부재(300)의 두께(h2)는 전지셀(110) 하나의 두께(h1)를 기준으로 5 내지 15%일 수 있다.
도 4에는 도 2의 전지팩(500)에 스웰링이 발생하여 단자 접속부재(200)가 파단된 모습을 모식적으로 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
도 2와 비교하여 도 4를 참조하면, 전지셀들(110, 120)에 스웰링이 발생하여 부피가 팽창되어 있고, 그에 따라 전지셀들(110, 120)의 두께(H)가 과도하게 증가하여 제 1 두께 수준을 초과하였다.
댐핑부재(300)에 의해 확보된 공간에 전지셀들(110, 120)의 팽창이 모두 수용되지 못하고, 파단 유도부(205)가 파단되어 단자 접속부재(200)가 2개 부분들(201, 202)로 분리되었고, 결과적으로 제 1 판상형 전지셀(110)의 양극단자(115)와 제 2 판상형 전지셀(120)의 음극단자(126)의 전기적 연결이 해제되어, 전지팩(500)이 단전되었다.
한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩을 모식적으로 나타낸 정면도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 전지팩(500a)은 판상형 전지셀들(110, 120, 130, 140), 원기둥 칩 형상의 댐핑부재(300), 전극단자들(115, 116, 125, 126, 135, 136, 145, 146) 및 단자 접속부재들(200, 210, 220)을 포함하고 있다.
판상형 전지셀들(110, 120, 130, 140)은 적층 방향을 기준으로 음극단자들(116, 126, 136, 146) 및 양극단자들(115, 125, 135, 145)이 교번 배열되도록 적층되어 있어서, 단자 접속부재들(200, 210, 220)에 의한 전지셀들(110, 120, 130, 140)의 직렬 연결이 용이하다.
제 1 단자 접속부재(200)에 의해 제 1 판상형 전지셀(110)의 양극단자(115)와 제 2 판상형 전지셀(120)의 음극단자(126)이 전기적으로 접속되어 있고, 제 2 단자 접속부재(210)에 의해 제 2 판상형 전지셀(120)의 양극단자(125)와 제 3 판상형 전지셀(130)의 음극단자(136)가 전기적으로 접속되어 있으며, 제 3 단자 접속부재(220)에 의해 제 3 판상형 전지셀(130)의 양극단자(135)와 제 4 판상형 전지셀(140)의 음극단자(146)가 전기적으로 접속되어 있으므로, 전지팩(500a) 내부에서 전지셀들(110, 120, 130, 140)이 직렬 연결되어 있다. 제 1 판상형 전지셀(110)의 음극단자(116)와 제 4 판상형 전지셀(140)의 양극단자(145)는 BMS(battery management system, 도시하지 않음) 또는 외부 디바이스와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 각각의 전지셀들(110, 120, 130, 140) 사이의 공간에서, 윈기둥 칩 형상의 댐핑부재들(300)이 엣지 부위들에 위치하고 있다.
도 6 내지 도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 접속부재의 구조를 모식적으로 나타낸 평면도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 도 6 및 도 7에는 단자 접속부재(200, 200a)의 양쪽 측면에 만입부가 형성되어 있는 구조가 도시되어 있고, 구체적으로, 도 6의 단자 접속부재(200)에는 만입부의 형상이 노치형인 파단 유도부(205)가 형성되어 있고, 도 7의 단자 접속부재(200a)에는 만입부의 형상이 사각형인 파단 유도부(205a)가 형성되어 있다.
도 8의 단자 접속부재(200b)에는 원형의 관통구가 2개 천공되어 있는 파단 유도부(205b)가 형성되어 있다.
도 9의 단자 접속부재(200c)에는 양쪽 측면에 라운드형인 만입부를 포함하고, 중앙에 원형인 관통구가 천공되어 있는 파단 유도부(205c)가 형성되어 있다.
도 10에는 단자 접속부재(200d)의 수직 단면도가 도시되어 있고, 파단 유도부(205d)의 형상이 단자 접속부재(200d)의 다른 부위에 비해 두께가 줄어든 구조를 나타내고 있다.
도 11 및 도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 댐핑부재를 포함하는 전지팩의 분해 사시도가 각각 모식적으로 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 전지팩(500b)은 2개의 판상형 전지셀들(110, 120) 및 바(bar) 형상의 댐핑부재들(300b)을 포함하고 있으며, 구체적으로, 2개의 전지셀들(110, 120) 사이의 공간에서 2개의 바 형상의 댐핑부재들(300b) 중 하나는 정면측의 외주 부위에 위치하고, 다른 하나는 배면측의 외주 부위에 위치하고 있다.
도 12를 참조하면, 전지팩(500c)은 2개의 판상형 전지셀들(110, 120) 및 사각 프레임 형상의 댐핑부재(300c)를 포함하고 있으며, 구체적으로, 사각 프레임 형상의 댐핑부재(300c)는 2개의 전지셀들(110, 120) 사이의 공간에서 외주 부위에 위치하고 있으며, 이러한 외주 부위에 대응되는 크기를 가지고 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 전극단자들이 형성되어 있고 인접하여 배열 또는 적층되어 있는 둘 이상의 판상형 전지셀들;
    상기 전지셀들의 전극단자들을 전기적으로 직렬 연결하며, 적어도 하나의 전지셀이 팽창하여 전지셀의 두께가 제 1 두께 수준 이상일 때 단전을 위해 파단되는 파단 유도부가 형성되어 있는 단자 접속부재(terminal connecting member); 및
    전지셀의 두께가 제 1 두께 수준 미만일 때 파단 유도부의 파단을 억제하기 위해 전지셀 팽창을 수용하도록 전지셀들 사이에 개재되어 있는 댐핑부재(damping member);
    를 포함하고,
    상기 제 1 두께 수준은 전지셀 하나의 두께를 기준으로 105 내지 115%이며,
    상기 댐핑부재는 전지셀들 사이의 공간에서 외주 부위에 위치하는 둘 이상의 탄성 스페이서들이거나, 또는 하나의 탄성 프레임인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀들은 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 적층되어 있고, 상대적으로 좁은 면에 양극단자 및 음극단자가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀들은 상대적으로 좁은 일면에 전극단자들 중 하나가 위치하고, 그것의 대향면에 나머지 전극단자가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀들은 적층 방향을 기준으로 음극단자 및 양극단자가 교번 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀들은 파우치형 전지셀 또는 각형 전지셀이고, 상세하게는 각형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 파단 유도부의 수직 단면적은 단자 접속부재의 나머지 부위의 수직 단면적보다 좁은 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 파단 유도부의 수직 단면적은 단자 접속부재의 나머지 부위의 수직 단면적 대비 30 내지 80% 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 파단 유도부의 형상은 단자 접속부재의 폭이 좁아진 구조, 또는 단자 접속부재의 두께가 줄어든 구조, 또는 단자 접속부재에 관통구가 천공되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 파단 유도부의 형상은 단자 접속부재의 폭이 좁아진 구조 또는 단자 접속부재의 한쪽 또는 양쪽 측면에 만입부가 형성되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 만입부의 형상은 노치형(notch type)인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 스페이서들은 바(bar) 형상의 제 1 스페이서와 제 2 스페이서로 구성되어 있고, 상기 제 1 스페이서와 제 2 스페이서는 전지셀들 사이의 공간에서 상호 대면하는 외주 부위들에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 스페이서들은 칩(chip) 형상의 4개의 스페이서들로 구성되어 있고, 상기 4개의 스페이서들은 전지셀들 사이의 공간에서 엣지 부위들에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑부재의 두께는 전지셀 하나의 두께를 기준으로 5 내지 15%인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑부재는 합성 고분자, 천연 고분자, 천연 고무, 및 합성 고무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전지셀들을 내부에 수납하는 팩 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 1 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 디바이스는 모바일 디바이스, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020140185998A 2014-12-22 2014-12-22 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩 KR101792820B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140185998A KR101792820B1 (ko) 2014-12-22 2014-12-22 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140185998A KR101792820B1 (ko) 2014-12-22 2014-12-22 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160076156A KR20160076156A (ko) 2016-06-30
KR101792820B1 true KR101792820B1 (ko) 2017-11-01

Family

ID=56352655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140185998A KR101792820B1 (ko) 2014-12-22 2014-12-22 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101792820B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10714736B2 (en) 2018-08-29 2020-07-14 International Business Machines Corporation Battery pack system with integrated battery disconnect mechanism

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102201344B1 (ko) 2017-05-26 2021-01-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102452406B1 (ko) 2018-03-26 2022-10-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩
PT3782837T (pt) 2019-01-09 2022-11-25 Byd Co Ltd Conjunto de bateria, veículo e dispositivo de armazenamento de energia
KR20200113845A (ko) * 2019-03-26 2020-10-07 주식회사 엘지화학 버스 바 모듈과 그 제조 방법
GB2589073A (en) * 2019-11-05 2021-05-26 Dyson Technology Ltd Battery pack
CN110828746B (zh) * 2020-01-13 2020-07-10 比亚迪股份有限公司 一种电池包和电动车

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006185709A (ja) 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd 二次電池及びそれを用いた組電池
KR100881641B1 (ko) 2005-05-10 2009-02-04 주식회사 엘지화학 안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩
JP2010092833A (ja) * 2008-09-09 2010-04-22 Toyota Motor Corp 蓄電装置
KR101072955B1 (ko) 2009-08-14 2011-10-12 에스비리모티브 주식회사 전지 모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006185709A (ja) 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd 二次電池及びそれを用いた組電池
KR100881641B1 (ko) 2005-05-10 2009-02-04 주식회사 엘지화학 안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩
JP2010092833A (ja) * 2008-09-09 2010-04-22 Toyota Motor Corp 蓄電装置
KR101072955B1 (ko) 2009-08-14 2011-10-12 에스비리모티브 주식회사 전지 모듈

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10714736B2 (en) 2018-08-29 2020-07-14 International Business Machines Corporation Battery pack system with integrated battery disconnect mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160076156A (ko) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101792820B1 (ko) 파단 유도부가 형성된 단자 접속부재 및 댐핑부재를 포함하는 전지팩
JP5575761B2 (ja) 安全性を改良した中型又は大型バッテリーパック
US10236482B2 (en) Battery module of improved safety and battery pack containing the same
JP5192049B2 (ja) 安全性を改良したバッテリーモジュール及びそれを含む中または大型バッテリーパック
CN109844996B (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组和车辆
US10205153B2 (en) Battery cell assembly of enhanced safety and battery module comprising the same
KR101255171B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
JP7034405B2 (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
JP7027638B2 (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
KR102341404B1 (ko) 배터리 모듈
KR20160141209A (ko) 배터리 팩
KR101279789B1 (ko) 배터리
KR102505094B1 (ko) 이차전지 및 이차전지모듈
KR102267056B1 (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR101307386B1 (ko) 전지팩 안전장치
KR102442164B1 (ko) 안전 장치 및 탄성 부재를 포함하는 전지팩
CN114556681B (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
KR102308168B1 (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant