KR101905079B1 - 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는 전지 셀과 전지 셀로부터 인출되는 리드 탭을 포함하는 전지유닛과, 전지유닛을 지지하기 위한 것으로, 전지 셀이 지지되는 제1 지지부와 리드 탭이 지지되는 제2 지지부를 포함하는 프레임 케이스와, 리드 탭의 체결 홀을 관통하여 제2 지지부를 향하여 연장되는 체결 부재를 포함하고, 체결 홀은, 리드 탭의 제1 가장자리로부터 제1 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제1 체결 홀과, 리드 탭의 제2 가장자리로부터 제2 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제2 체결 홀을 포함한다.
본 발명에 의하면, 충, 방전경로의 전기저항이 감소하고, 효율이 개선된 이차전지가 제공된다.
본 발명에 의하면, 충, 방전경로의 전기저항이 감소하고, 효율이 개선된 이차전지가 제공된다.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 충, 방전이 가능한 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터와 같은 모바일 전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
본 발명의 일 실시형태는 충, 방전경로의 전기저항이 감소하고, 효율이 개선된 이차전지를 포함한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 이차전지는,
전지 셀과, 상기 전지 셀로부터 인출되는 리드 탭을 포함하는 전지유닛;
상기 전지유닛을 지지하기 위한 것으로, 상기 전지 셀이 지지되는 제1 지지부와, 상기 리드 탭이 지지되는 제2 지지부를 포함하는 프레임 케이스; 및
상기 리드 탭의 체결 홀을 관통하여 제2 지지부를 향하여 연장되는 체결 부재;를 포함하고,
상기 체결 홀은,
상기 리드 탭의 제1 가장자리로부터 제1 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제1 체결 홀과,
상기 리드 탭의 제2 가장자리로부터 제2 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제2 체결 홀을 포함한다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제1 폭이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계될 수 있다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제2 폭이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계될 수 있다.
예를 들어, 상기 이차전지는, 상기 제2 지지부와 리드 탭 사이에 개재되는 단자 부재를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 단자 부재는 상기 제2 지지부 상에 일체적으로 결합되어 있다.
예를 들어, 상기 제2 지지부와 단자 부재에는 서로에 대한 끼움 결합을 위한 고정용 돌기 및 고정 홀이 각각 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 리드 탭과 단자 부재는 서로 겹쳐지게 배치되며, 상기 체결 부재는 상기 리드 탭과 단자 부재를 상호 결합시킨다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 일면은 상기 단자 부재에 대해 접촉되고,
상기 리드 탭의 타면 상에는 홀더 케이스가 배치된다.
예를 들어, 상기 체결 부재는 상기 홀더 케이스 및 리드 탭을 연속적으로 관통하여 상기 단자 부재에 체결된다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지는,
전지 셀과, 상기 전지 셀로부터 인출되는 리드 탭을 포함하는 전지유닛;
상기 전지유닛을 지지하기 위한 것으로, 상기 전지 셀이 지지되는 제1 지지부와, 상기 리드 탭이 지지되는 제2 지지부를 포함하는 프레임 케이스;
상기 리드 탭과 제2 지지부 사이에 개재되는 것으로, 상기 제2 지지부 상에 고정된 단자 부재; 및
상기 리드 탭의 체결 홀을 관통하여 상기 단자 부재에 체결되는 체결 부재;를 포함한다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 체결 홀은,
상기 리드 탭의 제1 가장자리로부터 제1 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제1 체결 홀과,
상기 리드 탭의 제2 가장자리로부터 제2 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제2 체결 홀을 포함한다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제1 폭이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계될 수 있다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제2 폭이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계될 수 있다.
예를 들어, 상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제1 폭이 차지하는 비율 및 제2 폭이 차지하는 비율 각각은, 33.33% 이하로 설계될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폭(w1)과 리드 탭의 두께(t)는, w1 x t ≥ 3mm2 의 관계를 만족할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폭(w1)과, 리드 탭의 높이(h)는, w1 x h ≥ 310mm2 의 관계를 만족할 수 있다.
예를 들어, 상기 단자 부재는 상기 제2 지지부 상에 일체적으로 결합되어 있다.
예를 들어, 상기 제2 지지부와 단자 부재에는 서로에 대한 끼움 결합을 위한 고정용 돌기 및 고정 홀이 각각 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 단자 부재는 제2 지지부와 대면하는 제1 면과, 상기 제1 면과 다른 방향으로 연장되는 제2 면을 포함하는 블록 형태를 갖는다.
예를 들어, 상기 단자 부재의 제2 면에는 이웃한 이차전지와의 전기적인 연결을 위한 버스 바를 체결하기 위한 체결 홀이 형성된다.
본 발명에 의하면, 전지 셀로부터 생성된 전류를 외부로 유도하기 위한 리드 탭을 설계함에 있어, 리드 탭 상에 형성된 체결 홀의 형성위치를 최적화시킴으로써 충, 방전전류가 집중되는 리드 탭의 전기저항을 저감하고 리드 탭의 발열을 억제할 수 있으며, 궁극적으로는 충, 방전 효율이 개선된 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전지 팩을 도시한 분해 사시도들이다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1의 전지 팩에서 체결 홀의 구조를 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 전지 팩을 상방에서 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 리드 탭을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명과 대비되는 비교예와, 본 발명의 일 실시형태에서 리드 탭의 발열 상태를 측정한 결과이다.
도 8에는 리드 탭의 사시도가 도시되어 있다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1의 전지 팩에서 체결 홀의 구조를 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 전지 팩을 상방에서 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 리드 탭을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명과 대비되는 비교예와, 본 발명의 일 실시형태에서 리드 탭의 발열 상태를 측정한 결과이다.
도 8에는 리드 탭의 사시도가 도시되어 있다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 이차전지에 대해 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도들이다. 도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도면들을 참조하면, 상기 이차전지(190)는, 전지유닛(100)과, 상기 전지유닛(100)이 수용되는 프레임 케이스(150)를 포함한다.
상기 전지유닛(100)은, 예를 들어, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 상기 전지유닛(100)은 전지 셀(110)과, 상기 전지 셀(110)과 전기적으로 연결되며 전지 셀(100)로부터 인출되는 리드 탭(120)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 전지 셀(110)은, 예를 들어, 양극판(111), 세퍼레이터(113) 및 음극판(112)을 차례대로 겹쳐 형성한 전극 조립체를 포함할 수 있으며, 고출력 고용량의 전지 셀(110)을 제공하기 위해 다수 장의 양극판(111), 세퍼레이터(113) 및 음극판(112)이 적층될 수 있다. 이렇게 세퍼레이터(113)를 개재하여 양극판(111) 및 음극판(112)이 적층된 전극 조립체는 파우치(118) 내에 밀봉된다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 양극판(111)은 양극 집전체의 표면에 양극 활물질을 도포하여 형성될 수 있으며, 상기 음극판(112)은 음극 집전체의 표면에 음극 활물질을 도포하여 형성될 수 있다.
상기 양극판(111) 및 음극판(112) 각각에는 전극 탭(115)이 전기적으로 연결될 수 있다. 서로에 대해 적층된 양극판(111) 및 음극판(112)으로부터 인출되는 전극 탭(115)들은 서로 중첩되고, 서로 밀집된 형태의 전극 탭(115)들은 리드 탭(120)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 전극 탭(115)과 리드 탭(120)은 초음파 융착 등의 방법으로 결속될 수 있다.
상기 리드 탭(120)은 전지 셀(110)의 외부 인터커넥션을 형성하며, 전지 셀(110)로부터 외부로 전류를 유도하도록 전지 셀(110)로부터 인출된다. 예를 들어, 상기 리드 탭(120)은 그 일부가 파우치(118)의 외부로 인출되며, 절연성을 확보하기 위해 파우치(118)와의 사이에 절연부재(119)가 개재될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 리드 탭(120)은 전도성이 우수한 금속소재로 형성될 수 있고, 니켈, 알루미늄, 구리 등과 같은 금속소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 탭(120)은 서로 다른 극성을 갖는 제1, 제2 리드 탭(121,122)을 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2 리드 탭(121,122)은 각각 전지 셀(110)의 양극판(111) 및 음극판(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전지 셀(110)은 리드 탭(120)을 통하여 외부부하 또는 외부전원공급장치와 전기적으로 연결된다. 즉, 전지 셀(110)의 충, 방전전류는 리드 탭(120)을 경유하여 외부부하로 인출되거나 또는 외부전원공급장치로부터 입력된다.
상기 리드 탭(120)에는 충, 방전전류가 집중되므로, 가급적 전기저항을 낮추는 것이 충, 방전효율의 측면에서 바람직하다. 따라서, 상기 리드 탭(120)은 전기저항이 낮은 금속소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 니켈, 알루미늄, 구리 등의 금속소재로 형성될 수 있다.
상기 리드 탭(120)에는 단자 부재(160)와의 전기접속을 위한 체결 홀(125)이 형성될 수 있다. 상기 체결 홀(125)은 리드 탭(120)의 가장자리로부터 소정간격으로 이격된 위치에 형성될 수 있다. 상기 체결 홀(125)은 리드 탭(120)의 양편 가장자리로부터 이격된 위치에 쌍을 이루어 형성될 수 있다.
상기 전지유닛(100)은 프레임 케이스(150) 상에 조립되며, 프레임 케이스(150)에 의해 지지된다. 상기 전지유닛(100)과 프레임 케이스(150)는 서로 마주하는 방향으로 대면되게 조립된다.
상기 프레임 케이스(150)는 전지 셀(110)을 수용하고 이를 지지하기 위한 제1 지지부(151)와, 상기 전지 셀(110)로부터 인출된 리드 탭(120)을 수용하고 이를 지지하기 위한 제2 지지부(152)를 포함한다.
상기 프레임 케이스(150)는 외부충격으로부터 전지유닛(100)을 보호하는 기능과 함께, 전지유닛(100)의 충, 방전동작에 수반되는 작동 열을 외부로 방출시키는 방열판의 기능을 겸할 수 있다. 이를 위해 상기 제1 지지부(151)는 기계적 강성을 가지면서도 열전도성이 우수한 금속소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄 등으로 형성될 수 있다.
제1 지지부(151)는 전체적으로 평판 플레이트 형상으로 마련될 수 있으며, 전지 셀(110)을 감싸도록 양편 가장자리에는 절곡된 형상의 리브(151b)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 지지부(151)는 판 상의 본체부(151a)와, 상기 본체부(151a)의 양편에서 날개를 형성하는 리브(151b)를 포함할 수 있으며, 상기 리브(151b)는 본체부(151a)로부터 절곡되어 본체부(151a)와 함께 일체적으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 지지부(151)의 본체부(151a)는 전지 셀(110)의 주된 면, 즉, 도면에서 상하 양면 중에서 하면을 지지하며, 상기 리브(151b)는 전지 셀(110)의 측면을 덮도록 측면 방향을 따라 연장될 수 있다. 상기 제1 지지부(151)는 전지 셀(110)을 포위하여 둘러싸는 구조를 취함으로써 상대적으로 강성이 떨어지는 전지 셀(110)을 보호하고, 외부 환경으로부터 절연화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 케이스(150)의 제1 지지부(151)는 전기 전도성이 우수한 알루미늄 등의 금속 소재로 형성될 수 있으며, 아노다이징(anodizing) 등의 표면 처리를 통하여 절연화될 수 있다.
상기 리브(151b) 상에는 스페이서(170)가 형성될 수 있다. 상기 스페이서(170)는 프레임 케이스(150)의 사출 성형시에, 프레임 케이스(150)와 함께 일체적으로 형성될 수 있다. 상기 스페이서(170)는 절연성 수지 소재로 형성될 수 있고, 예를 들어, PPS 등의 고분자 수지 소재로 형성될 수 있으며, 고분자 수지 소재의 사출 성형물로 제공될 수 있다. 상기 스페이서(170)는 프레임 케이스(150)의 제1 지지부(151)와 함께 성형될 수 있으며, 예를 들어, 이종 소재 간의 사출 성형을 이용하여 금속 소재의 제1 지지부(151)와, 수지 소재의 스페이서(170)가 복합된 형태의 프레임 케이스(150)가 얻어질 수 있다.
상기 스페이서(170)는, 도 1에 도시된 바와 같은 이차전지(190)를 하나의 조립 단위로 하여, 다수의 이차전지(190)들이 전기적으로 결속된 전지 모듈(미도시) 구조에서, 적층방향으로 이웃한 이차전지(190)들 사이에 소정의 여유 공간을 확보하기 위한 목적에 기여할 수 있다. 예를 들어, 상기 스페이서(170)의 높이(h)는 전지 셀(110)의 두께(t)보다 크게 설계될 수 있다.
보다 구체적으로, 고 출력, 고 용량의 전지 모듈을 제공하기 위해서는, 프레임 케이스(150) 상에 지지된 전지 셀(110)을 하나의 단위로 하여, 상기 전지 셀(110)들이 서로 나란하게 적층되며 직렬/병렬로 전기적으로 결속됨으로써 전지 모듈을 형성할 수 있다. 이때, 전지 셀(110)을 둘러싸는 스페이서(170)에 의해 서로에 대해 적층된 다수의 전지 셀(110)들 간에는 소정의 여유 공간이 확보될 수 있으며, 적층방향으로 이웃한 전지 셀(110)들은 여유 공간을 개재하여 적층될 수 있다. 이러한 여유 공간을 통하여 충, 방전 동작 중에 발생될 수 있는 전지 셀(110)의 스웰링(swelling)이 허용될 수 있으며, 여유 공간을 통하여 전지 셀(110)의 열기가 배출됨으로써 전지 셀(110)의 방열이 촉진될 수 있다.
상기 제1 지지부(151)에는 방열목적의 벤트 홀(151`)이 형성될 수 있다. 상기 벤트 홀(151`)을 통하여 유입된 저온의 공기를 이용하여, 전지 셀(110)의 충, 방전동작에 따른 작동 열을 소산시킬 수 있다.
상기 제1 지지부(151)는 외부로 개방된 형태로 형성되며, 이에 따라, 제1 지지부(151)에 수용된 전지 셀(110)의 주된 면 중 상면(110a)은 외부로 노출되고, 전지 셀(110)에서 발생된 작동 열은 그대로 외부로 방출될 수 있다. 즉, 상기 제1 지지부(151)의 본체부(151a)는 전지 셀(110)의 주된 면 중 하면을 통하여 전지 셀(110)을 지지하고, 제1 지지부(151)의 리브(151b)는 전지 셀(110)의 측면을 덮어 보호하는 한편으로, 전지 셀(110)의 상면(110a)은 그대로 외부로 노출되게 형성된다는 것이다.
상기 제2 지지부(152)는 전지 셀(110)로부터 인출된 리드 탭(120)을 수용한다. 상기 제2 지지부(152)는 단자 부재(160)를 개재하여 리드 탭(120)을 수용하며, 상기 제2 지지부(152)와 리드 탭(120) 사이에는 단자 부재(160)가 개재된다. 예를 들어, 체결 부재(181)가 리드 탭(120)를 관통하여 단자 부재(160)에 결합됨으로써 리드 탭(120) 및 단자 부재(160)가 서로에 대해 결속될 수 있다. 이를 위해 상기 단자 부재(160)의 체결 홀(165)에는 체결 부재(181)와의 결합을 위한 나선형 홈(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 제2 지지부(152)에는 체결 부재(181)의 관통을 위한 체결 홀(155)이 형성될 수 있으며, 상기 체결 홀(155)은 리드 탭(120) 및 단자 부재(160)의 체결 홀(125,165)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 제2 지지부(152)는 외부환경으로부터 단자 부재(160)를 절연시키고, 전기적인 단락을 방지하기 위해 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, PPS 등의 고분자 수지소재로 형성될 수 있고, 고분자 수지소재의 사출 성형물로 제공될 수 있다. 상기 제2 지지부(152)는 상기 제1 지지부(151)와 함께 이종 재질 간의 사출 성형을 통하여 일체적으로 형성될 수 있다. 이종 재질 간의 사출 성형을 통하여, 금속 계열의 제1 지지부(151)와, 수지 계열의 제2 지지부(152)가 일체적으로 성형된 프레임 케이스(150)가 얻어질 수 있다.
상기 단자 부재(160)는 제2 지지부(152) 상에 고정될 수 있다. 상기 단자 부재(160)와 제2 지지부(152) 간의 고정에 관하여, 상기 단자 부재(160)는 제2 지지부(152) 상에 일체적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 단자 부재(160)는 제2 지지부(152)의 성형시에 제2 지지부(152)와 함께 일체화될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 지지부(152)는 사출성형에 따라 형성될 수 있고, 제2 지지부(152)의 사출성형시, 사출성형 틀(미도시) 내에 단자 부재(160)를 함께 배치하고 원소재 페이스트(미도시)를 주입시킴으로써 원소재 페이스트의 경화와 함께 단자 부재(160)와 일체적으로 형성된 제2 지지부(152)가 얻어질 수 있다.
상기 단자 부재(160)에는 제2 지지부(152)와의 결합을 위한 고정 홀(166)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단자 부재(160)의 고정 홀(166) 내에는 제2 지지부(152)에서 돌출된 고정용 돌기(156)가 끼워짐으로써 단자 부재(160)와 제2 지지부(152)를 일체화시킨다. 상기 고정용 돌기(156)는 제2 지지부(152)의 사출 성형시 원소재 페이스트가 단자 부재(160)의 고정 홀(166) 내부로 주입됨으로써 형성될 수 있다.
한편, 단자 부재(160) 상에 형성된 고정 홀(166)은 체결 홀(165)과 인접한 위치에 형성될 수 있으며, 필요에 따라 하나 이상 다수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 각 체결 홀(165)의 양편으로 고정 홀(166)이 쌍을 이루어 형성될 수 있다. 그리고, 고정 홀(166)과 대응되는 제2 지지부(152) 상에는 고정용 돌기(156)가 마련될 수 있으며, 상기 고정용 돌기(156)는 체결 홀(155)의 양편으로 쌍을 이루어 형성될 수 있다.
상기 단자 부재(160)는 리드 탭(120)과 전기적인 접속을 이루며, 프레임 케이스(150) 내외 간에 충, 방전전류를 중계하는 기능을 한다. 예를 들어, 전지 셀(110)에서 생성된 전류는 리드 탭(120)을 경유하고, 리드 탭(120)과 전기적으로 연결되어 있는 단자 부재(160)를 통하여 이차전지(190)의 외부로 인출될 수 있다.
상기 단자 부재(160)는 리드 탭(120)과 포개어진 상태로 면 접촉을 이루며, 단자 부재(160)와 리드 탭(120)의 대응되는 위치에 형성된 체결 홀(125,165)을 관통하고, 단자 부재(160)의 체결 홀(165)에 결합되는 체결 부재(181)에 의해 리드 탭(120) 및 단자 부재(160)가 서로에 대해 밀착될 수 있다.
이때, 상기 체결 부재(181)는 리드 탭(120)을 관통하여 단자 부재(160)에 결합됨으로써, 리드 탭(120) 및 단자 부재(160)가 서로에 대해 결속될 수 있다.
상기 단자 부재(160)는 전도성이 우수한 니켈, 구리, 알루미늄 등의 금속소재로 형성될 수 있으며, 대략 장방형의 금속블록 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단자 부재(160)는 니켈 도금된 구리 블록의 형태로 형성될 수 있다.
상기 단자 부재(160)에는 리드 탭(120)과의 결속을 위한 체결 홀(165)이 형성될 수 있다. 상기 단자 부재(160)의 체결 홀(165)은 리드 탭(120)의 체결 홀(125)과 대응되는 위치에 형성된다. 상기 단자 부재(160)와 리드 탭(120)의 결속에 관하여, 예를 들어, 단자 부재(160)와 리드 탭(120)을 서로 겹쳐지게 배치하고, 단자 부재(160)와 리드 탭(120)의 서로 대응되는 위치에 형성된 체결 홀(125,165)을 관통하도록 체결 부재(181,182)를 끼워 조립하고, 예를 들어, 체결 부재(181)가 단자 부재(160)의 체결 홀(165)에 결합됨으로써 단자 부재(160)와 리드 탭(120)이 결속될 수 있다.
상기 단자 부재(160)와 리드 탭(120) 간의 결속은, 프레임 케이스(150)와 전지유닛(100) 간의 결합과 동시에 이루어질 수 있다. 즉, 프레임 케이스(150)와 전지유닛(100)을 서로 대면하게 배치하되, 제1 지지부(151)와 전지 셀(110)이 서로 마주하도록, 그리고, 제2 지지부(152)와 리드 탭(120)이 서로 마주하도록 프레임 케이스(150)과 전지유닛(100)을 배치한다.
상기 제2 지지부(152)는 단자 부재(160)를 개재하여 리드 탭(120)과 마주하게 배치되며, 예를 들어, 상기 제2 지지부(152) 상에 단자 부재(160)가 이미 고정된 상태로, 단자 부재(160)와 리드 탭(120)이 서로 대면되게 배치될 수 있다. 그리고, 체결 부재(181)가 단자 부재(160)에 결합됨으로써 단자 부재(160) 및 리드 탭(120)을 결속시킨다. 이때, 상기 체결 부재(181)가 리드 탭(120)을 관통하여 단자 부재(160)에 체결됨으로써 전지 유닛(100)과 프레임 케이스(150)가 함께 결속될 수 있다.
환언하면, 단자 부재(160)와 리드 탭(120) 간의 결속을 통하여, 단자 부재(160)가 고정된 프레임 케이스(150)와 리드 탭(120)이 고정된 전지유닛(100) 간의 결합이 함께 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명은 예시된 바에 한정되지 않으며, 예를 들어, 프레임 케이스(150)과 전지유닛(100) 간의 결합을 위한 별도의 결합구조가 마련될 수도 있음은 물론이다.
상기 체결 부재(181)로는 단자 부재(160)와 리드 탭(120)에 형성된 체결 홀(125,165)을 관통하여 끼워질 수 있는 여하의 체결 구조가 모두 적용될 수 있으며, 나사 결합을 위한 볼트 구조가 예시될 수 있다. 상기 체결 부재(181)는 단자 부재(160)의 체결 홀(165)에 형성된 나선형 홈(미도시)과 나사 결합을 이룰 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 체결 부재(181)와 동축으로 결합 부재(182)가 배치될 수 있으며, 상기 체결 부재(181)와 결합 부재(182)는 볼트-너트 구조로 이루어질 수 있다.
대용량 고출력의 중대형 전지에서는 단자 부재(160)와 리드 탭(120)을 포함하는 접속부의 두께가 증가될 필요가 있고, 이에 따라, 열 융착에 의한 접합보다는 체결 부재(181)에 의한 기계적 체결이 보다 유리하게 적용될 수 있다. 열 융착에 의한 접합방식에서는 고출력 열원이 요구되고, 접합강도의 미달과 불균일한 산포 등의 문제가 야기되며, 융착 가능한 두께에도 한계가 있기 때문이다. 이에, 상기 체결 부재(181)는 이들 리드 탭(120) 및 단자 부재(160)를 기계적인 방식으로 결속하는 것이면 충분하고, 볼트 구조나 나사 구조로 제한될 필요는 없다.
도 1을 참조하면, 리드 탭(120)의 일면, 예를 들어, 저면은 단자 부재(160)와 면 접촉을 이루며, 체결 부재(181)의 체결 압력에 따라 리드 탭(120)은 단자 부재(160)에 대해 강제되며 서로에 대해 밀접하게 접촉된다. 이때, 상기 리드 탭(120)의 타면, 예를 들어, 상면에는 홀더 케이스(130)가 덧대어 질 수 있다.
상기 홀더 케이스(130)는 리드 탭(120), 단자 부재(160) 등의 통전 부재가 외부로 노출되지 않도록 하며, 이들 통전 부재가 외부로 노출되지 않도록 외부 환경으로부터 절연시킴으로써 외부 환경에 의한 전기적인 간섭을 배제하기 위한 목적에 기여할 수 있다.
도 4에는 홀더 케이스(130)의 보다 상세한 도면이 도시되어 있는데, 홀더 케이스(130)의 저면 측 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 홀더 케이스(130)의 외측 부분은 절연성 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 홀더 케이스(130)의 외측 부분을 형성하는 커버 부재(130a)는 절연성 수지 소재로 형성될 수 있다.
한편, 상기 홀더 케이스(130)는 단자 부재(160)와 리드 탭(120)이 형성하는 접속부의 전기적 접속상태를 강화시킴으로써 접속부의 전기 저항을 줄이고, 궁극적으로 충, 방전 효율을 향상시키기 위한 목적에 기여할 수 있다. 예를 들어, 상기 홀더 케이스(130)는 리드 탭(120)을 단자 부재(160)에 대해 강제하는 균일한 면 압력을 제공할 수 있고, 이를 통하여 리드 탭(120)과 단자 부재(160) 간의 결속력을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 탭(120)은 단자 부재(160)와 홀더 케이스(130) 사이에서 샌드위치 형태로 밀착될 수 있으며, 이들 사이에서 협착되며 이들과 견고한 전기적 결속을 형성할 수 있다.
상기 홀더 케이스(130)는 추가적인 도통 영역을 제공함으로써 충, 방전 전류의 전기 저항을 감소시킬 수 있다. 이를 위해 상기 홀더 케이스(130)의 리드 탭(120)과 대면 접촉하는 내측 부분은 도전성 플레이트(130b)로 이루어질 수 있으며, 상기 도전성 플레이트(130b)는 전기 전도성이 우수한 금속 소재로 형성될 수 있다. 상기 홀더 케이스(130)는 제1, 제2 리드 탭(121,122)에 각각 결합되도록 좌우 양편의 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 홀더 케이스(130)는 평판 형태로 형성될 수 있으며, 체결 부재(181)의 관통을 위한 체결 홀(135)을 포함할 수 있다. 상기 홀더 케이스(130)의 체결 홀(135)은 리드 탭(120)의 체결 홀(125)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 홀더 케이스(130)에는 단자 부재(160)와 리드 탭(120)을 결속시키는 체결 부재(181)가 함께 관통하도록 끼워질 수 있으며, 동일한 체결 부재(181)에 의해 상기 단자 부재(160)와 리드 탭(120) 및 홀더 케이스(160)가 모두 결속될 수 있다. 즉, 동일한 체결 부재(181)가 홀더 케이스(130)와, 리드 탭(120)을 관통하여 단자 부재(160)에 체결됨으로써 전지 팩(190)의 조립작업이 단순화될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 전지 팩(190)을 직립 자세로 도시한 사시도이다. 다만, 동 도면에서 홀더 케이스(130)의 도시는 생략되었다. 도면을 참조하면, 프레임 케이스(150)의 제2 지지부(152)에는 단자 부재(160)가 결합되는데, 예를 들어, 단자 부재(160)의 일면(도면에서 상면)이 노출되도록 제2 지지부(152)에 결합될 수 있다.
상기 단자 부재(160)의 노출된 상면에는 다수의 이차전지(190)들을 서로 전기적으로 결속시킴으로써 대용량 고출력의 중대형 전지를 구성하기 위한 구조로서, 버스 바(미도시)가 배치될 수 있으며, 상기 단자 부재(160)의 상면에는 버스 바(미도시)의 체결 홀(128)이 형성될 수 있다. 상기 단자 부재의 상면에는 이차전지(190)들의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)나 외부기기(미도시)와의 신호 및 전원의 전송경로를 형성하기 위한 관통 홀(129)이 형성될 수도 있다.
상기 단자 부재(160)는 블록 형태로 형성되는데, 보다 구체적으로, 상기 제2 지지부(152)와 대면하는 제1 면과, 제1 면과 다른 방향으로 연장되는 제2 면(상기 단자 부재 160의 상면에 해당)을 포함하는 블록 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 단자 부재(160)의 제2 면에는 버스 바의 체결 홀(128)이나 신호 및 전원의 전송경로를 형성하기 위한 관통 홀(129)이 형성될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 리드 탭(120)을 보다 상세히 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 전지 셀(110)로부터 인출된 리드 탭(120)에는 체결 홀(125)이 형성되는데, 상기 체결 홀(125)을 통하여 리드 탭(120)과 단자 부재(160)가 일체적으로 결속된다.
상기 체결 홀(125)은 제1, 제2 리드 탭(121,122)에서 대칭적인 위치와 구조로 형성될 수 있으므로, 이하에서는 제1 리드 탭(121)의 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명될 체결 홀(125)에 관한 기술적 사항은 제1, 제2 리드 탭(121,122)의 양편에 모두 적용될 수 있으며, 대안으로 제1, 제2 리드 탭(121,122) 중 어느 한 리드 탭(121,122)에 대해서만 적용될 수도 있다.
상기 리드 탭(120)은 전지 셀(110)의 충, 방전전류의 패스를 형성하며, 전지 셀(110)에서 생성된 전류의 흐름은 리드 탭(120)을 경유하고, 리드 탭(120)과 전기적으로 연결되어 있는 단자 부재(160)를 통하여 외부로 인출된다. 따라서, 전체 충, 방전경로의 전기저항을 줄이기 위해, 리드 탭(120)과 단자 부재(160) 간에는 긴밀한 접촉이 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 리드 탭(120)과 단자 부재(160)의 대면하는 영역 중 일부가 서로에 대해 들뜨게 되면, 충, 방전전류는 접촉이 양호한 다른 영역으로 집중되고, 전류집중에 의한 저항 열의 축적 및 이에 따른 연쇄적인 전기저항의 증가로 이어질 수 있으며, 궁극적으로 충, 방전효율을 떨어뜨리게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 체결 홀(125)은 리드 탭(120)의 제1 가장자리(e1)로부터 제1 폭(w1) 만큼 이격된 제1 체결 홀(125a)과, 제2 가장자리(e2)로부터 제2 폭(w2) 만큼 이격된 제2 체결 홀(125b)을 포함할 수 있다.
이렇게 체결 홀(125)이 리드 탭(120)의 양편으로 쌍을 이루어 형성됨으로써 체결 부재(181)에 의한 체결 압력이 비교적 균일하게 리드 탭(120)에 가해질 수 있고, 이에 따라 리드 탭(120)이 단자 부재(160)에 대해 대체로 균일한 면압으로 밀착될 수 있다. 만일, 리드 탭(120)에 단일 체결 홀(120)이 형성될 경우, 중앙의 체결 홀(125)을 통하여 가해지는 체결 부재(181)의 압력은 리드 탭(120)의 전체 면에 대해 균일한 면압을 제공할 수 없고, 특히, 리드 탭(120)의 가장자리가 단자 부재(190)에 대해 밀착되지 못하고, 단자 부재(160)로부터 들뜨게 되는 현상이 발생될 수 있다. 이는 리드 탭(120)과 단자 부재(160)가 형성하는 접속부의 전기 저항을 증가시키는 원인이 된다.
제1, 제2 체결 홀(125a,125b)의 형성위치는, 리드 탭(120)의 제1, 제2 가장자리(e1,e2)로부터 이격된 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)으로 나타낼 수 있으며, 상기 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)은 체결 홀(125)의 형성위치에 관한 설계변수를 제공한다.
리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서, 제1 폭(w1)이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계되는 것이 바람직하다. 환언하면, 제1 폭(w1)과, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 간의 상대적인 비율은 1:8 이하로 설계되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)을 80mm 라고 할 때, 제1 폭(wt)은 10mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하고, 일 예로서, 제1 폭(w1)이 15.75mm로 형성되면, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서 제1 폭(w1)이 차지하는 비율은 대략 19.69% 이며, 제1 폭(w1)과, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 간의 상대적인 비율은 1:5.08 정도가 된다.
유사하게, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서 제2 폭(w2)이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계되는 것이 바람직하다. 환언하면, 제2 폭(w2)과, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 간의 상대적인 비율은 1:8 이하로 설계되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)을 80mm 라고 할 때, 제2 폭(w2)은 10mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하고, 일 예로서, 제2 폭(w2)이 15.75mm로 형성되면, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서 제2 폭(w2)이 차지하는 비율은 대략 19.69% 이며, 제2 폭(w2)과 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 간의 상대적인 비율은 1:5.08 정도가 된다.
이것은 체결 홀(125)이 제1, 제2 가장자리(e1,e2)로 치우치게 형성될 경우, 제1 폭 내지 제3 폭(w1, w2, w3)에 걸쳐서 체결 부재(181)의 체결 압력이 불균일하게 되므로, 예를 들어, 리드 탭(120)이 중앙부분에서 들뜨게 됨으로써 리드 탭(120)과 단자 부재(160) 간의 전기 저항이 증가하게 되기 때문이다.
예를 들어, 리드 탭(120)의 제1, 제2 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)이 이격되는 제1 폭(w1) 또는 제2 폭(w2)의 상대적인 비율이 12.5% 미만으로 설계되면, 체결 홀(125)이 가장자리로 치우치게 형성된다는 것을 의미하고, 체결력이 가장자리로 집중되는 결과, 리드 탭(120)의 중앙부분이 단자 부재(160)에 대해 밀착되지 못하고 들뜨게 될 수 있다.
이렇게 리드 탭(120)의 중앙부분에서 들뜸 현상이 발생되면, 해당 부분에서 리드 탭(120)이 단자 부재(160)와 밀착되지 못하므로, 전기저항이 증가하게 되고, 충, 방전효율이 떨어지게 된다.
상기의 고려로부터, 체결 홀(125)의 형성위치에 관한 설계변수로서, 체결 홀(125)이 리드 탭(120)의 제1, 제2 가장자리(e1,e2)로부터 이격되는 제1 폭(w1) 또는 제2 폭(w2)은, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)에 대해, 12.5% 이상으로 설계되는 것이 바람직하다.
환언하면, 제1 체결 홀(125a)의 형성위치는, 리드 탭(120)의 제1 가장자리(e1)로부터 이격된 제1 폭(w1)과, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)에 대한 상대적인 비율로 나타낼 수 있고, 제1 폭(w1)과, 전체 폭(wt)의 상대적인 비율은 1:8 이하로 설계될 수 있다.
유사하게, 제2 체결 홀(125b)의 형성위치는, 리드 탭(120)의 제2 가장자리로(e2)부터 이격된 제2 폭(w2)과, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)에 대한 상대적인 비율로 나타낼 수 있고, 제2 폭(w2)과, 전체 폭(wt)의 상대적인 비율은 1:8 이하로 설계될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 상기 체결 홀(125)이 가장자리(e1,e2)로 치우치지 않도록 체결 홀(125)의 형성위치에 관한 설계사양을 제공함으로써, 리드 탭(120)의 중앙부분이 단자 부재(160) 상에 밀착될 수 있고, 리드 탭(120)과 단자 부재(160)가 균일한 면압으로 서로에 대해 밀착될 수 있다.
다른 측면에서 살펴보면, 상기 리드 탭(120)은 충, 방전전류의 패스를 형성하며, 전지 셀(110)로부터 인출되는 방전전류와, 전지 셀(110)을 향하여 입력되는 충전전류는 리드 탭(120)을 경유하게 되므로, 상기 리드 탭(120)에는 충, 방전전류가 집중될 수 있다.
상기 리드 탭(120)을 통하여 흐르는 전류의 흐름은 체결 홀(125)을 기준으로 제1 폭 내지 제3 폭(w1, w2, w3)을 통하여 흐르게 되며, 예를 들어, 리드 탭(120)의 제1 단면(A1)을 통하여 유입된 전류의 흐름은, 제2 단면(A2)에서 제1 폭 내지 제3 폭(w1, w2, w3)으로 분기된 흐름을 형성하며 제3 단면(A3)을 통하여 외부로 빠져 나갈 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 체결 홀(125a,125b)의 형성으로 제2 단면(A2)에서는 전류 밀도가 증가되고, 집중적인 발열이 생길 수 있다.
만일 제1, 제2 체결 홀(125a,125b)이 상대적으로 리드 탭(120)의 가장자리 쪽으로 치우치게 형성된다면, 리드 탭(120)의 가장자리로부터 체결 홀(125a,125b)까지의 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)이 협소하게 제한되는 결과, 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)에서 전류 밀도가 증가하여 집중적인 발열로 이어질 수 있고, 제1 폭(w1) 및/또는 제2 폭(w2)이 열 용융되어 끊어지는 이른바, 써멀 퓨즈(thermal fuse) 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 제1, 제2 체결 홀(125a,125b)의 형성위치가 리드 탭(120)의 가장자리로 치우치지 않도록 설계되는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서 제1 폭(w1)이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계되는 것이 바람직하며, 유사하게, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서 제2 폭(w2)이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계되는 것이 바람직하다.
도 7a 및 도 7b에는 본 발명과 대비되는 비교예와, 본 발명의 실시예에서 리드 탭(120)의 발열 상태를 측정한 결과가 각각 도시되어 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 도 6에 표시된 도면번호를 참조하여, 비교예와 본 발명의 실시예를 대상으로 한 발열 측정 결과에 대해 설명하기로 한다.
비교예와 본 발명의 실시예에서는, 리드 탭(120) 상에 형성되는 체결 홀(125)의 형성위치만 상이하며 나머지 다른 구조는 동일하고, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)도 80mm로 동일하다.
비교예에서는, 리드 탭(120)의 양편 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)이 이격되는 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)은 8mm로 설계된다. 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 80mm를 고려하면, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서, 양편 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)이 이격되는 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)이 차지하는 비율은 10%가 된다.
본 발명의 실시예에서는, 리드 탭(120)의 양편 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)이 이격되는 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)은 15.75mm로 설계된다. 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 80mm를 고려하면, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서, 양편 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)이 이격되는 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)이 차지하는 비율은 19.69%가 된다.
도 7a 및 도 7b에 나타낸 실험에서는 서로 다른 방전속도(1C, 2C)로 방전을 수행하면서 방전 용량(discharge capacity)의 변화에 따른 리드 탭(120)의 온도를 측정하였다. 방전속도의 증가에 따라 리드 탭(120)을 경유하는 방전전류의 흐름이 증가하므로, 리드 탭(120)의 온도가 상승하는 추세를 보이게 된다. 또한 동일한 방전속도 하에서는 방전 용량(discharge capacity)의 증가에 따라 리드 탭(120)의 온도가 상승하는 추세를 보이게 된다.
동일한 방전속도로, 동일한 방전 용량(discharge capacity)에 도달한 시점에서, 리드 탭(120)의 온도를 비교하면, 본 발명의 실시예에서의 온도가 비교예 보다 낮다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 2C의 방전속도로 40000mAh의 방전 용량에 도달한 시점을 고려할 때, 비교예에서 리드 탭(120)의 온도는 대략 34.16℃(도 7a), 그리고, 본 발명의 실시예에서 리드 탭(120)의 온도는 대략 31.25℃ 이다(도 7b).
이러한 실험 결과로부터 동일한 방전조건 하에서, 체결 홀(125)의 형성위치가 달라짐에 따라 리드 탭(120)의 발열 정도에 차등을 보이는 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt) 중에서, 양편 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)이 이격되는 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)이 차지하는 비율이 12.5% 이상이 되도록, 체결 홀(125)의 형성위치를 조절함으로써 리드 탭(120)의 발열을 줄일 수 있고, 충, 방전패스의 저항을 감소시키고 전체 충, 방전효율을 높일 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 리드 탭(120)의 가장자리(e1,e2)로부터 체결 홀(125)까지의 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2)의 상한 값에 대해 살펴보기로 한다. 만일 제1 폭(w1)이, 전체 폭(wt)의 1/3 보다 커지면, 체결 홀(125)이 중앙위치에 치우치게 됨으로써, 리드 탭(120)의 가장자리 부분에서 들뜸이 발생될 수 있다. 마찬가지로, 만일 제2 폭(w2)이, 전체 폭(wt)의 1/3 보다 커지면, 체결 홀(125)이 중앙위치에 치우치게 됨으로써, 리드 탭(120)의 가장자리 부분에서 들뜸이 발생될 수 있다.
예를 들어, 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2) 각각이 전체 폭(wt)의 1/3 보다 증가하면, 체결 홀(125)의 직경을 고려할 때, 체결 홀(125) 간의 제3 폭(w3)은 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2) 보다 협소하게 제한되고, 이는 체결 홀(125)이 상대적으로 중앙위치에 치우치게 형성됨을 의미한다. 따라서, 상기 제1 폭(w1) 및 제2 폭(w2) 각각은, 리드 탭(120)의 전체 폭(wt)의 1/3, 그러니까 전체 폭(wt)의 33.33% 이하로 설계되는 것이 바람직하다.
도 8에는 리드 탭(120)의 사시도가 도시되어 있다. 동 도면에는 리드 탭(120)의 가장자리 부분에 대한 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 리드 탭(120)의 체결 홀(125)에 끼워지는 체결 부재(181)에 의해 리드 탭(120)은, 단자 부재(160)에 대해 밀착된다. 여기서, 리드 탭(120)의 가장자리 부분을 통과하는 전류는, 제1 방향(z1)을 따라 리드 탭(120)과 전지 셀(110) 간의 전류흐름과, 제2 방향(z2)을 따라 리드 탭(120)과 단자 부재(160) 간의 전류흐름을 포함할 수 있다.
제1 방향(z1)의 전류흐름은, 제1 폭(w1)과 리드 탭(120)의 두께(t)를 양변으로 하는 단면적을 통하여 흐를 수 있다. 리드 탭(120)의 충, 방전시 발열상태를 측정한 결과로부터, 제1 폭(w1)은 10mm 이상으로 설계되며, 리드 탭(120)의 두께(t)는 0.3mm 이상으로 설계되는 것이 바람직하다. 이때, 제1 폭(w1)과 리드 탭(120)의 두께(t)를 양변으로 하는 단면적은 3mm2 이상이 된다. 즉, 제1 폭(w1)과 리드 탭(120)의 두께(t)는, w1 x t ≥ 3mm2 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 리드 탭의 제1 폭(w1)은, w1 ≥ 3/t 로 설계될 수 있다.
한편, 제2 방향(z2)의 전류흐름은 제1 폭(w1)과 리드 탭(120)의 높이(h)를 양변으로 하는 단면적을 통하여 흐를 수 있다. 리드 탭(120)의 충, 방전시 발열상태를 측정한 결과로부터, 제1 폭(w1)은 10mm 이상으로 설계되며, 리드 탭(120)의 높이(h)는 31mm 이상으로 설계되는 것이 바람직하다. 이때, 제1 폭(w1)과 리드 탭(120)의 높이(h)를 양변으로 하는 단면적은 310mm2이상이 된다. 즉, 제1 폭(w1)과 리드 탭(120)의 높이(h)는, w1 x h ≥ 310mm2 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 리드 탭(120)의 제1 폭(w1)은, w1 ≥ 310/h 로 설계될 수 있다.
이상에서, 도 8을 참조하여, 리드 탭(120)의 제1 폭(w1)에 대해 설명된 기술적 사항은, 리드 탭(120)의 제2 폭(w2)에 대해서도 사실상 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 상기 제2 폭(w2)과 리드 탭(120)의 두께(t)는, w2 x t ≥ 3mm2 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 폭(w2)과 리드 탭의 높이(h)는, w2 x h ≥ 310mm2 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 전지유닛 110: 전지 셀
110a: 전지 셀의 상면 111: 양극판
112: 음극판 113: 세퍼레이터
115: 전극 탭 118: 파우치
119: 절연부재 120: 리드 탭
121: 제1 리드 탭 122: 제2 리드탭
125,135,155,165: 체결 홀 125a: 제1 체결 홀
125b: 제2 체결 홀 130: 도전성 플레이트
150: 프레임 케이스 151`: 벤트 홀
151: 프레임 케이스의 제1 지지부 152: 프레임 케이스의 제2 지지부
152a: 리브 156: 고정용 돌기
160: 단자 부재 166: 고정 홀
181: 체결 부재 e1: 리드 탭의 제1 가장자리
e2: 리드 탭의 제2 가장자리 w1: 리드 탭의 제1 폭
w2: 리드 탭의 제2 폭 wt: 리드 탭의 전체 폭
110a: 전지 셀의 상면 111: 양극판
112: 음극판 113: 세퍼레이터
115: 전극 탭 118: 파우치
119: 절연부재 120: 리드 탭
121: 제1 리드 탭 122: 제2 리드탭
125,135,155,165: 체결 홀 125a: 제1 체결 홀
125b: 제2 체결 홀 130: 도전성 플레이트
150: 프레임 케이스 151`: 벤트 홀
151: 프레임 케이스의 제1 지지부 152: 프레임 케이스의 제2 지지부
152a: 리브 156: 고정용 돌기
160: 단자 부재 166: 고정 홀
181: 체결 부재 e1: 리드 탭의 제1 가장자리
e2: 리드 탭의 제2 가장자리 w1: 리드 탭의 제1 폭
w2: 리드 탭의 제2 폭 wt: 리드 탭의 전체 폭
Claims (20)
- 전지 셀과, 상기 전지 셀로부터 인출되는 리드 탭을 포함하는 전지유닛;
상기 전지유닛을 지지하기 위한 것으로, 상기 전지 셀이 지지되는 제1 지지부와, 상기 리드 탭이 지지되는 제2 지지부를 포함하는 프레임 케이스;
상기 리드 탭과 제2 지지부 사이에 개재되는 것으로, 상기 제2 지지부 상에 고정된 단자 부재; 및
상기 리드 탭의 단자 부재와 반대되는 편에 배치되는 것으로, 리드 탭과 마주하는 내측의 도전성 플레이트와, 외측의 절연성 커버 부재를 포함하는 홀더 케이스; 및
상기 홀더 케이스 및 리드 탭의 체결 홀을 관통하여 상기 단자 부재에 체결되는 체결 부재;를 포함하되,
상기 단자 부재는 상기 리드 탭의 일면에 도전성 접촉되며,
상기 홀더 케이스의 도전성 플레이트는 리드 탭의 타면에 도전성 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단자 부재는 상기 제2 지지부 상에 일체적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제5항에 있어서,
상기 제2 지지부와 단자 부재에는 서로에 대한 끼움 결합을 위한 고정용 돌기 및 고정 홀이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제1항에 있어서,
상기 리드 탭과 단자 부재는 서로 겹쳐지게 배치되며, 상기 체결 부재는 상기 리드 탭과 단자 부재를 상호 결합시키는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 체결 부재는 상기 홀더 케이스 및 리드 탭을 연속적으로 관통하여 상기 단자 부재에 체결되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리드 탭의 체결 홀은,
상기 리드 탭의 제1 가장자리로부터 제1 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제1 체결 홀과,
상기 리드 탭의 제2 가장자리로부터 제2 폭 만큼 이격된 위치에 형성된 제2 체결 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제11항에 있어서,
상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제1 폭이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제12항에 있어서,
상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제2 폭이 차지하는 비율은 12.5% 이상으로 설계되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제11항에 있어서,
상기 리드 탭의 전체 폭 중에서, 상기 제1 폭이 차지하는 비율과 제2 폭이 차지하는 비율 각각은, 33.33% 이하로 설계되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제11항에 있어서,
상기 제1 폭(w1)과 리드 탭의 두께(t)는,
w1 x t ≥ 3mm2 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제11항에 있어서,
상기 제1 폭(w1)과, 리드 탭의 높이(h)는,
w1 x h ≥ 310mm2 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단자 부재는 제2 지지부와 대면하는 제1 면과, 상기 제1 면과 다른 방향으로 연장되는 제2 면을 포함하는 블록 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제19항에 있어서,
상기 단자 부재의 제2 면에는 이웃한 이차전지와의 전기적인 연결을 위한 버스 바를 체결하기 위한 체결 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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