KR101909616B1 - 배터리 스페이서, 전기 코어 보호 어셈블리 및 파워 배터리 - Google Patents

배터리 스페이서, 전기 코어 보호 어셈블리 및 파워 배터리 Download PDF

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루시아 지앙
시차오 후
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Abstract

베터리 스페이서, 상기 베터리 스페이서를 구비하는 전기 코어 보호 어셈블리 및 파워 베터리가 제공된다. 베터리 스페이서는 스페이서 바디; 각각이 상기 스페이서 바디의 내부 면으로부터 돌출되며, 상기 스페이서 바디의 길이 방향으로 연장되며, 상기 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱(recessing)하여 형성되는 다수의 돌출부; 상기 스페이서 바디의 외부 면에서 형성되며, 각각이 상기 돌출부와 개별적으로 대응되며 상기 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱하여 형성되는 다수의 그루브; 및 상기 스페이서 바디의 외부 면에서 형성되며 상기 그루브로부터 연장되어 상기 스페이서 바디의 에지로 각각 연장되는 다수의 액체 가이딩 슬롯;을 구비한다.

Description

배터리 스페이서, 전기 코어 보호 어셈블리 및 파워 배터리{BATTERY SPACER, ELECTRIC CORE PROTECTION ASSEMBLY AND POWER BATTERY}
본원 출원은 2014년 7월 31일자로 중화인민공화국의 중국특허청에 제출한 중국특허출원 201410371126.X 및 201420427972.4의 우선권 및 그 이익을 주장하며, 그 출원의 전체 내용은 여기서 원용하도록 한다.
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 파워 배터리 기술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 스페이서, 상기 배터리 스페이서를 구비하는 전기 코어 보호 어셈블리 및 파워 배터리에 관한 것이다.
석유와 같은 비-재생 자원이 고갈되고 환경오염이 심각해짐에 따라, 사람들은 신규 에너지 차량에 더 관심을 가진다. 파워 배터리는 신규 에너지 차량의 핵심부품이다. 차량은 많은 조작성을 가지며, 종종 진동과 충격을 받을 수 있기 때문에, 파워 배터리의 안전 및 신뢰성에 대한 요구사항은 엄격하다.
관련 기술 분야에서, 파워 배터리는 일반적으로 다수의 층의 플렉스블 부재(flexible members)를 중첩함으로써 형성되는 다수의 전기 코어, 전해질, 배터리 커버 및 쉘을 포함한다. 전기 코어는 배터리 커버 및/또는 쉘과 절연된다.
최근, 전기 코어는 일반적으로 전극(애노드 및 캐소드 모두) 시트가 이의 폭 방향에서 코팅된 영역 및 비코팅된 영역을 구비하는 더 양호한 구조를 가지며, 세퍼레이터는 애노드 시트 및 캐소드 시트 사이에 배치되고, 애노드 시트 및 캐소드 시트의 코팅된 영역은 전기 코어를 얻기 위해 세퍼레이터에 대해 와인딩되며, 또한 비코팅된 영역은 큰 전류를 인출하도록 구성된 와인딩 탭을 형성하기 위해 와인딩되며, 그런 다음 전류를 인출하기 위해 와인딩 탭이 전극단에 용접되기 편리하도록 와인딩 탭의 중간부가 적층된다.
파워 배터리는 높은 캐패시티 및 큰 볼륨을 가지고, 각각의 전기 코어는 그 안에서 큰 볼륨을 갖는다. 한편, 각각의 전기 코어는 다수의 층의 플렉스블 부재에 의해 형성되기 때문에, 전기 코어는 이들이 전복되는 동안 쉽게 훼손된다. 배터리는 다수의 전기 코어를 포함하므로, 다수의 전기 코어들의 결합 및 배치는 어렵다. 배터리를 조립하는 동안, 특히 쉘이 전기 코어들에 대해 맞춰지는 동안, 전기 코어와 쉘의 벽 사이의 마찰이 전기 코어에 큰 훼손을 일으킬 수 있다. 배터리의 사용 시, 차량의 진동 및 흔들림은 쉘 내에서 전기 코어의 이동을 야기할 수 있고, 이는 전기 코어의 훼손을 야기할 수 있으므로, 배터리에 대한 숨겨진 안전상의 위험, 즉 전류 콜렉터(current collector)가 파손될 수 있고, 세퍼레이터가 수축될 수 있고, 전극 플레이트의 재료가 박리될 수 있고, 용접 지점이 충격에 의해 파괴될 수 있는 등의 문제점을 초래할 수 있다.
이를 고려하여, 본 개시내용은 관련기술에 존재하는 적어도 하나의 문제점, 예컨대 종래의 배터리 스페이서가 전기 코어를 안정되게 위치시키기 어려운 점을 해결하기 위한 것이다.
본 개시내용의 제1 관점의 실시예는 배터리 스페이서를 제공한다. 상기 배터리 스페이서는 스페이서 바디; 각각이 상기 스페이서 바디의 내부 면으로부터 돌출되며, 상기 스페이서 바디의 길이 방향으로 연장되며, 상기 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱(recessing)하여 형성되는 다수의 돌출부; 상기 스페이서 바디의 외부 면에서 형성되며, 각각이 상기 돌출부와 개별적으로 대응되며 상기 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱하여 형성되는 다수의 그루브; 및 상기 스페이서 바디의 외부 면에서 형성되며 상기 그루브로부터 연장되어 상기 스페이서 바디의 에지로 각각 연장되는 다수의 액체 가이딩 슬롯;을 구비한다.
본 개시내용의 실시예에 따른 배터리 스페이서는 배터리의 동일한 단부에서 두 개 이상의 탭과 결합되는 사각형 구성을 갖는 리튬이온 2차 배터리에 이용되기에 특히 적합하다. 본 개시내용의 실시예에 따른 배터리 스페이서의 경우, 한편으로, 전기 코어에 결합되는 탭은 스페이서 바디의 내부면 상의 돌출부에 의해 보호 및 위치 결정될 수 있고, 다른 한편으로, 탭은 배터리 스페이서에 의해 쉘로부터 절연될 수 있으므로, 탭과 쉘 사이의 직접 접촉에 의해 야기되는 단락(short circuit) 문제점이 회피될 수 있고, 배터리의 안전성이 크게 향상될 수 있다.
한편, 스페이서 바디의 외부 면에서, 그리고 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱하여 형성된 다수의 그루브는 배터리 스페이서의 중량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 실제의 제조 공정에서, 배터리 스페이서가 배터리 내에 조립되고 액체 전해질이 주입된 후에, 액체 전해질은 배터리 스페이서와 쉘 사이의 영역 내로 흐르고, 특히 그루브 내에 모일 수 있다. 그루브 내에 상기 액체 전해질이 모이는 것을 회피하기 위해, 스페이서 바디의 외부 면에 형성되어 그루브로부터 스페이서 바디의 에지로 각각 연장되는 다수의 액체 안내 슬롯이 제공되고, 모인 액체 전해질이 상기 슬롯을 따라 흘러나감으로써, 액체 전해질의 이용을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 슬롯은 상기 스페이서 바디의 길이 방향으로 연장된다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 스페이서는 상기 그루브 내에 배치된 강화 플레이트를 더 구비한다.
일부 실시예에서, 상기 강화 플레이트는 상기 스페이서 바디의 횡 방향으로 배치되며, 내측에서 외측으로 하측 방향으로 비스듬하게 연장되는 상부 면과, 하부 면을 형성한다.
일부 실시예에서, 상기 강화 플레이트의 하부 면은 내측에서 외측으로 상측 방향으로 경사지게 연장된다.
강화 플레이트가 그루브 내에 위치되는 경우, 그루브는 다수의 독립적인 작은 캐비티로 분할되고, 액체 전해질이 캐비티 내에 극히 쉽게 모이게 된다. 그러나 강화 플레이트는 액체 전해질이 그루브 및 강화 플레이트의 표면들을 따라 그루브의 바닥(bottom)으로 흐르도록 하는데 이로우므로, 액체 전해질은 액체 가이딩 슬롯을 통해 흘러나갈 수 있다.
일부 실시예에서, 다수의 강화 플레이트는 각각의 그루브 내에 배치된다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 스페이서는 상기 스페이서 바디의 탑부(top)에 배치되며, 절연 부재와 스냅 결합(snap connection)을 통해 연결되도록 구성되는 연결 부재를 더 구비한다.
일부 실시예에서, 상기 연결 부재는 상기 스페이서 바디의 횡 방향으로 서로 대향하는 두 개의 스냅 치부(snap teeth)를 포함하며, 상기 두 개의 스냅 치부가 위치하는 평면은 상기 스페이서 바디의 외부 면과 직교한다.
상술한 스냅 치부를 이용하여, 배터리 스페이서는 절연 부재와 안정되게 고정될 수 있으므로, 전기 코어의 위치에 대한 안정성을 더 향상시킨다.
본 개시내용의 제2 관점에 대한 실시예는 전기 코어 보호 어셈블리를 제공한다. 상기 어셈블리는 본 개시내용의 상기 실시예에 따르는 배터리 스페이서; 및 상기 배터리 스페이서의 탑부와 스냅 결합으로 연결되는 절연 부재를 구비한다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 스페이서는 상기 탑부에 배치된 두 개의 스냅 치부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 두 개의 스냅 치부는 상기 스페이서 바디의 횡 방향에서 서로 대향되며, 상기 두 개의 스냅 치부가 위치하는 평면은 상기 스페이서 바디의 외부 면과 직교한다.
일부 실시예에서, 상기 절연 부재는 그 단부의 상부 면에 형성되고 서로 대향하는 두 개의 스냅 그루브를 포함하며, 상기 스냅 치부가 상기 스냅 그루브에 각각 스냅 결합되어서, 상기 배터리 스페이서가 상기 절연 부재와 상기 스냅 치부와 상기 스냅 그루브 사이의 스냅 결합 연결에 의해 연결된다.
배터리 스페이서는 배터리 스페이서와 절연 부재 사이의 상대운동 없이 절연 부재와 안정적으로 고정되어, 전기 코어의 위치 안정성을 더욱 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 스페이서 바디의 횡 방향에서 상기 스냅 그루브의 측벽 면의 적어도 일부는 아크 형상(arc shape)을 가지도록 구성되며, 상기 스페이서 바디의 횡 방향에서 외측 방향으로 돌출되고, 상기 스냅 치부는 상기 스냅 그루브의 형상과 매칭되는 형상을 가진다.
따라서, 절연 부재와 배터리 스페이서의 조립 시에, 스냅 치부는 스냅 그루브의 아크 형상의 표면에 의해 초기에서 위치 설정될 수 있음으로써, 조립 안정성뿐만 아니라, 조립 효율을 동시에 확보할 수 있다.
본 개시내용의 제3 관점에 대한 실시예는 파워 배터리를 제공한다. 상기 파워 배터리는 쉘; 상기 쉘 내에 배치되며, 그 단부에 탭을 가지는 다수의 전기 코어; 및 본 개시내용의 상기 실시예에 따르는 배터리 스페이서를 포함하며, 상기 배터리 스페이서는 상기 탭과 상기 쉘 사이에 위치하며, 상기 탭은 인접한 돌출부 사이에 형성되는 위치 결정 영역 내에 수용됨으로써, 상기 탭은 상기 인접한 돌출부에 의해 유지되고 위치된다.
일부 실시예에서, 상기 다수의 전기 코어는 상기 쉘 내에서 나란하게 배치된다.
일부 실시예에서, 상기 탭은 와인딩 탭(winding tab)으로 구성되며, 상기 위치 결정 영역은 상기 와인딩 탭의 형상과 매칭되는 형상을 가진다.
본 개시내용의 제4 관점에 대한 실시예는 파워 배터리를 제공한다. 상기 파워 배터리는 쉘; 상기 쉘 내에 배치되며, 그 단부에서 탭을 가지는 다수의 전기 코어; 상기 쉘 내에 상기 다수의 전기 코어를 패키징하도록 구성되는 커버 어셈블리; 및 본 개시내용의 상기 실시예에 따르는 전기 코어 보호 어셈블리,를 포함하며, 상기 절연 부재는 상기 커버 어셈블리와 다수의 전기 코어 사이에 위치되며, 상기 배터리 스페이서는 상기 탭 및 상기 쉘 사이에 위치되며, 상기 탭은 인접한 돌출부 사이에 형성되는 위치 영역 내에 수용되어, 상기 인접한 돌출부에 의해 유지되고 위치된다.
일부 실시예에서, 상기 다수의 전기 코어는 상기 쉘 내에서 나란하게 배치된다.
일부 실시예에서, 상기 커버 어셈블리는 제1 전극단 및 제2 전극단을 포함하며, 상기 파워 배터리는, 상기 절연 부재를 통해 관통되어 상기 제1 전극단을 상기 탭과 연결하는 제1 커넥터, 및 상기 절연 부재를 통해 관통되어 상기 제2 전극단을 상기 탭과 연결하는 제2 커넥터를 더 포함한다.
본 개시내용의 실시예의 추가적인 관점 및 이점은 이하의 설명에서 부분적으로 제공되거나, 이하의 설명으로부터 부분적으로 명백해지거나 또는 본 개시내용의 실시예에 대한 실행으로부터 습득될 것이다.
본 개시내용의 이들 및 기타 관점과 효과는 도면과 함께 이하의 설명으로부터 명백해지고 또한 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 배터리 스페이서의 전면 사시도이다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 배터리 스페이서의 후면 사시도이다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 배터리 스페이서의 절단면 사시도이다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 배터리 스페이서와 전기 코어의 결합관계를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 전기 코어 보호 어셈블리의 절연 부재의 부분 사시도이다.
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 전기 코어 보호 어셈블리의 결합관계를 나타내는 사시도이다.
본 개시내용의 실시예가 상세하게 언급될 것이다. 첨부 도면들을 참조하여 여기에서 기술된 실시예는 설명적이고 예시적이며, 본 개시내용을 일반적으로 이해하기 위해 사용된다. 실시예는 본 실시내용을 제한하기 위해 해석될 수 없다.
명세서에서, 구체적이거나 다르게 한정되지 않은 경우라면, "길이", "폭", "상부", "하부", "탑부", "바닥", "내부", "외부" 및 그의 파생어와 같은 위치 또는 위치 관계를 나타내기 위해 사용된 용어들은, 도 1 또는 도 2에서 기술되거나 나타난 것과 같은 위치 또는 위치 관계를 가리키는 것으로 해석되어야 한다. 관련 용어들은 기술의 편의를 위해 사용된 것이고, 본 개시내용이 특정의 위치에서 구성되거나 작동되어야 할 것을 요구하는 것이 아니다. 본 개시내용의 기술에서, 구체적이거나 다르게 한정되어 있지 않다면, "다수의"는 두 개 또는 두 개 이상을 의미한다.
본 개시내용의 기술에서, 구체적이거나 다르게 한정되어 있지 않다면, "결합되는", "실장되는", "연결되는"과 같은 용어는 영구 결합, 분리 가능한 결합, 또는 완전한 결합과 같이 광범위하게 이해되어야 하는데 주의해야 한다. 당업자들은 특정 상황에 따라 본 개시내용에서 특정 의미를 이해하여야 한다.
게다가, "제1" 및 "제2"와 같은 용어들은 여기에서 기술의 목적으로 사용되고, 상대적으로 중요하거나 현저한 것을 나타내거나 암시하는 의도가 있는 것이 아니다.
본 개시내용의 실시예에 따른 배터리 스페이서가 이하에서 상세하게 논의될 것이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 배터리 스페이서(1)는 스페이서 바디(15), 다수의 돌출부(11), 다수의 그루브(10) 및 다수의 액체 가이딩 슬롯(12)을 포함한다. 각 돌출부(11)는 스페이서 바디(15)의 내부 면으로부터 돌출되고, 스페이서 바디(15)의 길이 방향으로 연장되며, 스페이서 바디(15)의 외부 면의 일부를 리세싱(recessing)하여 형성된다. 다수의 그루브(10)는 스페이서 바디(15)의 외부 면에 형성되며, 각각의 그루브는 돌출부(11)와 각각 대응하며, 스페이서 바디(15)의 외부 면의 일부를 리세싱하여 형성된다. 다수의 액체 가이딩 슬롯(12)은 스페이서 바디(15)의 외부 면에 형성되고, 그루브(10)에서 스페이서 바디(15)의 에지까지 각각 연장된다.
본 개시내용의 일 실시예에서, 배터리 스페이서(1)는 사각 형상(square configuration)으로 배터리에서 사용될 수 있고, 스페이서 바디(15)의 내부 면에서 돌출된 돌출부(11)는 배터리 내에서 와인딩 전기 코어(2, winding electric core)의 와인딩 탭(21, winding tab)을 위치시키는데 사용될 수 있다.
관련 기술의 당업자에게 알려진 것과 같이, 애노드 시트와 캐소드 시트는 애노드 시트 또는 캐소드 시트의 길이 방향으로 그 측부(side)에 대해서 서로 얼라인되고(aligned), 애노드 시트 및 캐소드 시트에서 전극 물질이 없는 탭 영역(다시 말해, 코팅되지 않은 영역)을 노출하기 위해, 애노드 시트 또는 캐소드 시트의 폭 방향으로 엇갈린다(staggered). 게다가, 세퍼레이터(separator)는 애노드 시트와 캐소드 시트 사이에 배치되며, 애노드 시트와 캐소드 시트는 와인딩 전기 코어를 형성하기 위해 세퍼레이터에 대해 와인딩되며, 애노드 시트에서 전극 물질을 가진 부분(다시 말해, 코팅된 영역)은 캐소드 시트에서 전극 물질을 가진 부분(다시 말해, 코팅된 영역)에 의해 완벽하게 덮인다. 그런 다음 전극 물질이 없는 탭 영역(다시 말해, 전기 코어의 일단에서 와인딩된 코팅되지 않은 애노드 시트 및 전기 코어의 타단에서 와인딩된 코팅되지 않은 캐소드 시트)의 중간부는 애노드 탭과 캐소드 탭을 각각 얻기 위해 가압된다. 애노드 탭과 캐소드 탭은 와인딩 탭이며, 전기 코어의 양 단부에서의 아크 구조는 일반적으로 탭의 에지 파손을 피하거나 전기 코어의 아크 에지 상에서 가압 충격을 감소하기 위해 전이 영역으로 보유된다.
본 개시내용의 실시예들에서, 적어도 하나의 위치 결정 영역(16)은 탭(21)을 수용하기 위해 돌출부(11) 사이에 형성된다. 배터리 스페이서(1)가 사용될 때, 각각의 탭(21)은 위치 결정 영역(16)에서 유지된다. 따라서, 돌출부(11)의 길이는 인접한 돌출부(11) 사이에 형성된 위치 결정 영역(16)이 탭(21)을 수용하고 위치 결정할 수 있는 한 제한되지 않는다. 관련 기술의 당업자는 돌출부(11)의 길이 및 다른 탭의 사이즈에 따르는 인접한 돌출부(11) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 상기 배터리 스페이서(1)는 배터리의 동일 단부에서 탭(21)과 결합하는 사각 형상(square configuration)을 가지는 배터리에 사용되는 것이 특히 적합하다. 쉘과 탭(21) 사이의 접촉 및 전도를 피하기 위해, 탭(21)은 본 개시내용의 실시예들에 따른 배터리 스페이서(1)에 의해 쉘로부터 절연된다. 위에서 언급한 바와 같이, 그루브(10)는 스페이서 바디(15)의 외부 면의 일부를 리세싱(recessing)하고 돌출부(11)에 대응되도록 함으로써 스페이서 바디(15)의 외부 면에 형성되며, 그루브(10)는 블라인드 그루브(blind groove)일 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시내용의 실시예들에서, 배터리 스페이서(1)의 내측 및 외측은 격리된다. 따라서, 배터리 스페이서(1)를 가진 배터리가 조립된 후 액체 전해질이 주입될 때, 배터리 스페이서(1)의 외측의 액체 전해질이 배터리 스페이서(1)의 내측으로 자유롭게 유입하는 것은 어렵고, 액체 전해질이 배터리 스페이서(1)의 그루브(10)에서 모이는 것은 극히 쉽다. 게다가, 액체 가이딩 슬롯(12)는 스페이서 바디(15)의 외부 면에 형성되고, 액체 전해질의 통로가 되기 위해 그루브(10)에서 스페이서 바디(15)의 에지까지 연장되며, 그루브(10)에서 모인 액체 전해질은 액체 가이딩 슬롯(12)을 따라 유출될 수 있어서, 배터리 내에서 액체 전해질의 국부적으로 모이는 것을 피할 수 있다. 게다가, 액체 가이딩 슬롯(12)의 수는 제한이 없고, 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
여러 실시예에서, 액체 가이딩 슬롯(12)은 스페이서 바디(15)의 길이 방향으로 연장될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에서, 그루브(10)의 강도를 향상시키기 위해, 배터리 스페이서(1)는 그루브(10) 내에 배치된 강화 플레이트(13)를 더 포함할 수 있다. 다수의 강화 플레이트(13)가 있을 수 있고, 관련 기술의 당업자는 실제 응용예들에 따라 강화 플레이트(13)의 개수 및 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 향상된 강도를 구현하기 위한 전제 하에서, 강화 플레이트(13)의 수는 적절하게 감소될 수 있으며, 그리하여 배터리 스페이서(1)의 무게를 줄일 수 있다.
강화 플레이트(13)는 어느 방향으로도 배치될 수 있지만, 스페이서 바디(15)의 횡 방향이 바람직하다.
본 개시내용의 실시예들에서, 강화 플레이트(13)를 그루브(10) 내에 각각 배치함으로써, 각각의 그루브(10)는 다수의 독립적인 작은 캐비티로 나뉘어지므로, 그루브(10) 즉, 다수의 독립된 작은 캐비티에서 액체 전해물이 모일 가능성이 크게 증가한다. 본 개시내용의 일 실시예에서, 각각의 강화 플레이트(13)는 내측에서 외측으로 하측 방향으로 경사지게 연장되는 상부 면을 가진다. 따라서, 강화 플레이트(13)의 상부 면으로 떨어진 액체 전해질은 상부 면을 따라 그루브(10)의 개구로 흐를 수 있고, 그런 다음 중력의 작용 하에서 하측 방향으로 흐르며, 이는 어느 정도까지 액체 전해질이 모일 가능성을 줄일 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예에서, 각각의 강화 플레이트(13)는 내측에서 외측으로 상측 방향으로 경사지게 연장되는 하부 면을 구비한다. 따라서, 각각의 강화 플레이트(13)는 전체적으로 사다리꼴 또는 삼각형 횡단면을 가질 수 있고, 각각의 강화 플레이트(13)의 두께는 내측에서 외측으로 감소한다. 따라서, 중력의 작용 하에서, 제1 강화 플레이트(13)의 상부 면 상에 떨어진 액체 전해질은 하측 방향으로 경사지게 연장되는 상부 면을 따라 외측 방향으로, 제1 강화 플레이트(13)의 에지로 흐를 수 있으며, 에지에서 제1 강화 플레이트(13)의 하부면으로 흐르며, 그런 다음 상측 방향으로 경사지게 연장되는 하부 면을 따라 내측 방향으로, 그루브(10)의 내측 벽으로 흐르며, 그리고 그루브(10)의 내측 벽을 따라 제1 강화 플레이트(13)와 인접한 제2 강화 플레이트(13)의 상부 면으로 더 흐른다. 상기의 방식에서, 액체 전해질은 그루브(10)의 하부 단부까지 아래 방향으로 연속적으로 흐르며, 그런 다음 그루브(10)의 하부 단부와 연통하는 액체 가이딩 슬롯(12)을 통해 유출되므로, 그루브(10) 내의 액체 전해질이 모이는 것을 피할 수 있다.
본 개시내용의 실시예들에 따르는 배터리 스페이서(1)는 탭(21)이 그 자신의 이동에 의해 발생하는 훼손으로부터 탭(21)을 보호하기 위해 탭(21)을 위치 결정하는데 이용되므로, 배터리의 성능을 향상할 수 있다. 배터리 스페이서(1)는 일반적으로 절연 부재(3)와 함께 조립되며, 사용 시 쉘 내에 배치된다. 본 개시내용의 일 실시예에서, 배터리(1)와 절연 부재(3) 사이의 상대 운동(relative movement)에 기인한 전기 코어(2)와 탭(21)의 훼손을 방지하기 위해, 배터리 스페이서(1)는 스페이서 바디(15)의 탑부에 배치되며, 절연 부재(3)와 스냅 결합을 통하여 연결되는데 이용되는 결합 부재를 더 포함한다.
위에서 언급한 결합 부재는 절연 부재(3)를 배터리 스페이서(1)에 결합시키는 데 이용되며, 이는 임의의 일반적인 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 스냅 치부(14, snap teeth)가 배터리 스페이서(1)의 탑부에 제공되며, 절연 부재(3)는 스냅 치부(14)에 각각 매칭되는 하나 이상의 스냅 그루브(31)를 포함하거나; 하나 이상의 스냅 치부(14)가 절연 부재(3)에 제공되며, 배터리 스페이서(1)는 그 탑부에 스냅 그루브(31)를 포함하며, 스냅 그루브(31)는 스냅 치부(14)에 각각 매칭된다.
본 개시내용의 실시예에서, 연결 부재는 스페이서 바디(15)의 횡 방향으로 서로 대응하는 두 개의 스냅 치부(14)를 포함하며, 두 개의 스냅 치부(14)가 위치되는 평면은 스페이서 바디(15)의 외부 면과 직교한다.
상술한 스냅 치부(14)을 이용하여, 배터리 스페이서(1)는 절연 부재(3)와 안정적으로 결합될 수 있으므로, 배터리 스페이서(1)와 절연 재료(3) 사이의 상대 운동에 기인한 전기 코어(2)와 탭(21)의 훼손을 피할 수 있으며, 또한 전기 코어의 위치 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 또한 전기 코어 보호 어셈블리를 제공한다. 상기 어셈블리는 절연 부재(3) 및 본 개시내용의 상술한 실시예들에 따르는 배터리 스페이서(1)를 포함할 수 있다. 절연 부재(3)는 스냅 결합을 통해 배터리 스페이서(1)의 탑부에 결합된다.
상술한 바와 같이, 배터리 스페이서(1) 및 절연 부재(3) 사이의 스냅 결합은 다수의 방법 및 구조로 실현될 수 있다. 본 개시내용의 실시예에서, 배터리 스페이서(1)는 그 상부에 두 개의 스냅 치부(14)를 포함한다. 두 개의 스냅 치부(14)는 서로 대향하며 스페이서 바디(15)의 횡 방향으로 배치되며, 두 개의 스냅 치부(14)가 위치되는 평면은 스페이서 바디(15)의 외부 면과 직교한다. 절연 부재(3)는 두 개의 스냅 그루브(31)를 포함하며, 두 개의 스냅 그루브(31)는 절연 부재(13)의 단부의 상부 면에 형성되며, 서로 대향한다. 스냅 치부(14)는 스냅 그루브(31)에 각각 끼워져서, 배터리 스페이서(1)는 스냅 치부(14)와 스냅 그루브(31) 사이의 스냅 결합 연결에 의해 절연 부재(3)와 연결된다.
이와 같은 방식으로, 스냅 결합을 통해 서로 연결되는 배터리 스페이서(1) 및 절연 부재(3)는 절연 부재(3)의 길이 및 횡 방향에서, 그리고 배터리 스페이서(1)의 길이 방향으로 연장된 하측 방향에서 제한되어, 배터리 스페이서(1) 및 절연 부재(3) 사이의 상대적인 안정성을 크게 확보할 수 있다.
본 실시내용의 일 실시예에서, 스페이서 바디(15)의 횡 방향에서 스냅 그루브(31)의 측벽 면의 적어도 일부는 아크 형상을 가지도록 구성되고 스페이서 바디(15)의 횡 방향에서 외측 방향으로 돌출되며, 스냅 치부(14)는 스냅 그루브(31)의 형상과 매칭되는 형상을 가진다. 상기의 구조를 이용하여, 절연 부재(3)와 배터리 스페이서(1)를 조합할 때, 스냅 치부(14)는 우선 스냅 그루브(31)의 아크 형상의 면에 의하여 위치될 수 있고, 이는 조립의 안정성을 확보할 뿐만 아니라 동시에 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
본 개시내용의 실시예들은 또한 파워 배터리를 제공한다. 파워 배터리는 쉘, 다수의 전기 코어(2) 및 본 개시내용의 상기 실시예들에 따르는 배터리 스페이서(1)를 포함한다. 다수의 전기 코어(2)는 상기 쉘 내에 배치되며 그 단부에서 탭(21)을 가진다. 배터리 스페이서(1)는 탭(21)과 쉘 사이에 위치되며, 탭(21)은 인접한 돌출부(11) 사이에 형성되는 위치 결정 영역(16) 내에 수용됨으로써 탭(21)은 상기 인접한 돌출부(11)에 의해 유지되고 위치될 수 있다.
일부 실시예에서, 전기 코어들(2)은 쉘 내에서 나란하게 배치된다.
일부 실시예에서, 탭(21)은 와인딩 탭(winding tab)으로 구성된다. 인접한 돌출부(11) 사이에 형성되는 위치 결정 영역(16)은 와인딩 탭의 형상과 매칭되는 형상을 가지므로 탭(21)은 더 좋게 위치될 수 있다.
상술한 전기 코어 보호 어셈블리에 기초하여, 본 개시내용의 실시예들은 또한 파워 배터리를 제공한다. 파워 배터리는 쉘, 다수의 전기 코어(2), 커버 어셈블리 및 본 개시내용의 상기 실시예에 따르는 전기 코어 보호 어셈블리를 포함한다. 다수의 전기 코어(2)는 쉘 내에 배치되며 그 단부에서 탭을 가진다. 커버 어셈블리는 쉘 내에 다수의 전기 코어(2)를 패키징하도록 형성된다. 절연 부재(3)는 커버 어셈블리 및 다수의 전기 코어(2) 사이에 위치되며, 배터리 스페이서(1)는 탭(21) 및 쉘 사이에 위치되며, 탭(21)은 배터리 스페이서(1)의 인접한 돌출부(11) 사이에 형성되는 위치 결정 영역(16) 내에 수용되어, 인접한 돌출부(11)에 의해 유지되고 위치된다.
일부 실시예에서, 전기 코어(2)는 쉘 내에 나란하게 배치된다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리는 임의의 일반적인 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 커버 어셈블리는 제1 전극단 및 제2 전극단을 포함하며, 파워 배터리는 제1 커넥터와 제2 커넥터를 더 포함하며, 제1 커넥터는 제1 전극단을 탭(21)과 연결하기 위하여 절연 부재(3)를 통해 관통되며, 제2 커넥터는 제2 전극단을 탭(21)과 연결하기 위하여 절연 부재(3)를 통해 관통된다.
배터리 스페이서(1) 및 본 개시내용의 바람직한 실시예들에 따르는 전기 코어 보호 어셈블리는 도 1 내지 도 6을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 스페이서(1)는 일반적으로 개구된 탑부 및 개구된 내측 벽을 가진 프레임이다. 세 개의 그루브(10)는 스페이서 바디(15)의 외부 면의 일부를 리세싱함으로써 상기 스페이서 바디(15)의 외부 면에 형성되며, 세 개의 돌출부(11)는 스페이서 바디(15)의 내부 면 상에 대응되도록 형성된다. 세 개의 돌출부(11)는 배터리 스페이서(1)의 스페이서 바디(15)의 길이 방향으로 연장된다. 각각의 돌출부(11)의 길이는 전기 코어(2)의 와인딩 탭(21)의 가압부(pressed portion)의 길이와 매칭되며, 인접한 돌출부(11) 사이의 거리는 상기 전기 코어(2)의 와인딩 탭(21)의 가압부의 두께와 매칭된다. 위치 결정 영역(16)은 인접한 돌출부(11) 사이에 형성됨으로써, 전기 코어(2)의 탭(21)은 위치 결정 영역(16)에서 수용되고 위치된다.
액체 가이딩 슬롯(12)은 배터리 스페이서(1)의 스페이서 바디(15)의 외부 면에 형성된다. 액체 가이딩 슬롯(12)은 스페이서 바디(15)의 외부 면의 중간에 위치되는 그루브(10)의 하측 단부에서 배터리 스페이서(1)의 스페이서 바디(15)의 하부 에지로 하측 방향으로 연장된다.
다수의 강화 플레이트(13)는 세 개의 그루브(10) 각각에 배치된다. 그리고 다수의 강화 플레이트(13)는 배터리 스페이서(1)에서 스페이서 바디(15)의 횡 방향으로 배치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 강화 플레이트(13)는 대체로 사다리꼴의 또는 삼각형의 횡단면을 가지며, 각각의 강화 플레이트의 두께는 내측에서 외측으로 감소된다. 더욱이, 각각의 강화 플레이트(13)는 내측에서 외측으로 하측 방향으로 경사지게 연장되는 상부 면 및 내측에서 외측으로 상측 방향으로 경사지게 연장되는 외부 면을 갖는다. 배터리 스페이서(1)는 그 상부에 두 개의 스냅 치부(14)를 포함하며, 두 개의 스냅 치부(14)는 서로 대향되며, 배터리 스페이서(1)에서 스페이서 바디(15)의 횡 방향으로 배치되고, 두 개의 스냅 치부(14)들이 위치되는 평면은 스페이서 바디(15)의 외부 면과 직교한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 전기 코어(2)는 나란하게 배치된다. 각각의 전기 코어(2)는 와인딩 전기 코어로 구성되며, 이들의 단부에서 탭(21)을 가진다. 탭(21)은 와인딩 탭으로 구성되고, 그 양 단부에서 아크 형상을 가지는 전이 영역들(22)을 각각 갖는다.
배터리 스페이서(1)와 다수의 전기 코어(2)를 조립할 때, 나란히 배치되는 전기 코어(2)의 탭(21)은 배터리 스페이서(1) 내에서 돌출부(11)에 의해 형성된 위치 결정 영역(16)에 삽입되고, 돌출부(11)에 의해 유지되고 위치된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 바람직한 실시예들에 따른 전기 코어 보호 어셈블리에서, 절연 부재(3)는 배터리 스페이서(1)에 결합되도록 구성되는 이들의 단부의 상부 면에서 서로 대향하는 두 개의 스냅 그루브(31)를 포함한다. 스냅 그루브(31)는 절연 부재(3)의 상부 면의 일부를 리세싱(recessing)함으로써 형성된다.
스페이서 바디(15)의 횡 방향에서 스냅 그루브(31)의 측벽 면의 적어도 일부는 아크 형상을 가지도록 구성되며 스페이서 바디(15)의 횡 방향에서 외측 방향으로 돌출된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 스페이서(1)의 탑부(top)에 배치되는 스냅 치부(14)는 스냅 그루브(31)와 매칭되는 형상을 가진다.
스냅 치부(14)는 스냅 그루브(31)로 끼워져서 절연 부재(3)가 배터리 스페이서(1)에 고정될 수 있다.
본 개시내용의 상기 실시예들에 따른 배터리 스페이서(1)를 이용하면, 한편으로, 전기 코어(2)의 탭(21)은 그 자신의 이동에 기인한 훼손으로부터 전기 코어(2)를 보호하기 위하여 효과적으로 위치될 수 있으며, 다른 한편으로, 액체 전해질이 배터리 스페이서(1) 내에서 모이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 한편, 배터리 스페이서(1)는 절연 부재(3)와 안정적으로 고정되기 때문에, 전기 코어(2)는 배터리 스페이서(1)와 절연 부재(3) 사이의 상대적인 이동에 기인한 훼손으로부터 보호될 수 있다.
이 명세서 전반에 걸쳐 언급된, "실시예", "일부 실시예", "하나의 실시예", "다른 실시예", "예시", "구체적인 예시", 또는 "일부 예시"는 실시예 또는 예시에 관계하여 기술된 특별한 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된다. 따라서, 이 명세서 전체를 통해서 다양한 곳에서, "일부 실시예에서", "하나의 실시예에서", "일 실시예에서", "다른 실시예에서", "일 예시에서", "구체적인 예시에서", 또는 "일부 예시에서"라고 하는 구(phases)의 존재는 본 개시내용의 동일한 실시예 또는 예시를 반드시 인용하는 것은 아니다. 게다가, 특별한 특징, 구조, 재료 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들 또는 예시들에서 임의의 적절한 방법으로 결합될 수 있다.
설명적인 실시예들이 보여지고 기술되었다고 하더라도, 변화, 치환 및 수정 모두 청구항의 범위에 속하는 것이며, 그들의 균등물은 개시내용의 정신 및 원칙으로부터 벗어나지 않고 실시예에서 만들어질 수 있는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다.
1: 배터리 스페이서(battery spacer)
2: 전기 코어(electric core)
3: 절연 부재(insulating member)
10: 배터리 스페이서의 그루브(groove of the battery spacer)
11: 돌출부(protrusion)
12: 액체 가이딩 슬롯(liquid guiding slot)
13: 강화 플레이트(reinforcing plate)
14: 스냅 치부(snap tooth)
15: 스페이서 바디(spacer body)
16: 위치 결정 영역(positioning area)
21: 탭(tab)
22: 전이영역(transition area)
31: 스냅 그루브(snap groove)

Claims (19)

  1. 스페이서 바디;
    각각이 상기 스페이서 바디의 내부 면으로부터 돌출되며, 상기 스페이서 바디의 길이 방향으로 연장되며, 상기 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱(recessing)하여 형성되는 다수의 돌출부;
    상기 스페이서 바디의 외부 면에서 형성되며, 각각이 상기 돌출부와 개별적으로 대응되며 상기 스페이서 바디의 외부 면의 일부를 리세싱하여 형성되는 다수의 그루브; 및
    상기 스페이서 바디의 외부 면에서 형성되며 상기 그루브로부터 연장되어 상기 스페이서 바디의 에지로 각각 연장되는 다수의 액체 가이딩 슬롯;을 포함하는 배터리 스페이서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 스페이서 바디의 길이 방향으로 연장되는 배터리 스페이서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그루브 내에 배치되는 강화 플레이트를 더 포함하는 배터리 스페이서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강화 플레이트는 상기 스페이서 바디의 횡 방향으로 배치되며, 내측에서 외측으로 하측 방향으로 경사지게 연장되는 상부 면과, 하부 면을 형성하는 배터리 스페이서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강화 플레이트의 하부 면은 내측에서 외측으로 상측 방향으로 경사지게 연장되는 배터리 스페이서.
  6. 제3항에 있어서,
    다수의 강화 플레이트는 각각의 그루브 내에 배치되는 배터리 스페이서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 바디의 탑부(top)에 배치되며, 절연 부재와 스냅 결합(snap connection)을 통해 연결되도록 구성되는 연결 부재를 더 포함하는 배터리 스페이서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 스페이서 바디의 횡 방향으로 서로 대향하는 두 개의 스냅 치부(snap teeth)를 포함하며, 상기 두 개의 스냅 치부가 위치하는 평면은 상기 스페이서 바디의 외부 면과 직교하는 배터리 스페이서.
  9. 제1항에 따르는 배터리 스페이서;
    상기 배터리 스페이서의 탑부와 스냅 결합으로 연결되는 절연 부재;를 포함하는 전기 코어 보호 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 스페이서는 상기 탑부에 배치되는 두 개의 스냅 치부를 포함하는 전기 코어 보호 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 두 개의 스냅 치부는 상기 스페이서 바디의 횡 방향에서 서로 대향되며, 상기 두 개의 스냅 치부가 위치하는 평면은 상기 스페이서 바디의 외부 면과 직교하는 전기 코어 보호 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연 부재는 그 단부의 상부 면에 형성되고 서로 대향하는 두 개의 스냅 그루브를 포함하며,
    상기 스냅 치부가 상기 스냅 그루브에 각각 스냅 결합되어서, 상기 배터리 스페이서가 상기 절연 부재와 상기 스냅 치부와 상기 스냅 그루브 사이의 스냅 결합 연결에 의해 연결되는 전기 코어 보호 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스페이서 바디의 횡 방향에서 상기 스냅 그루브의 측벽 면의 적어도 일부는 아크 형상(arc shape)을 가지도록 구성되며, 상기 스페이서 바디의 횡 방향에서 외측 방향으로 돌출되고, 상기 스냅 치부는 상기 스냅 그루브의 형상과 매칭되는 형상을 가지는 전기 코어 보호 어셈블리.
  14. 쉘;
    상기 쉘 내에 배치되며, 그 단부에 탭을 가지는 다수의 전기 코어; 및
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르는 배터리 스페이서를 포함하며,
    상기 배터리 스페이서는 상기 탭과 상기 쉘 사이에 위치하며, 상기 탭은 인접한 돌출부 사이에 형성되는 위치 결정 영역 내에 수용됨으로써, 상기 탭은 상기 인접한 돌출부에 의해 유지되고 위치되는 파워 배터리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 다수의 전기 코어는 상기 쉘 내에서 나란하게 배치되는 파워 배터리.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 탭은 와인딩 탭(winding tab)으로 구성되며, 상기 위치 결정 영역은 상기 와인딩 탭의 형상과 매칭되는 형상을 가지는 파워 배터리.
  17. 쉘;
    상기 쉘 내에 배치되며, 그 단부에서 탭을 가지는 다수의 전기 코어;
    상기 쉘 내에 상기 다수의 전기 코어를 패키징하도록 구성되는 커버 어셈블리; 및
    제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따르는 전기 코어 보호 어셈블리를 포함하며,
    상기 절연 부재는 상기 커버 어셈블리와 다수의 전기 코어 사이에 위치되며, 상기 배터리 스페이서는 상기 탭 및 상기 쉘 사이에 위치되며, 상기 탭은 인접한 돌출부 사이에 형성되는 위치 영역 내에 수용되어, 상기 인접한 돌출부에 의해 유지되고 위치되는 파워 배터리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다수의 전기 코어는 상기 쉘 내에서 나란하게 배치되는 파워 배터리.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 커버 어셈블리는 제1 전극단 및 제2 전극단을 포함하며,
    상기 파워 배터리는, 상기 절연 부재를 통해 관통되어 상기 제1 전극단을 상기 탭과 연결하는 제1 커넥터, 및 상기 절연 부재를 통해 관통되어 상기 제2 전극단을 상기 탭과 연결하는 제2 커넥터를 더 포함하는 파워 배터리.
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