KR102002039B1 - 배터리 셀 및 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치형 셀 내부의 양극판 및 음극판의 일부를 전기저항으로 형성하여 이를 외부에 스위치로 연결할 수 있도록 하거나, 파우치 내부에 발열 저항체를 형성하여 양극판 및 음극판에 각각 연결하고 이를 외부에 스위치로 연결할 수 있도록 하여, 파우치형 셀을 직접 내부에서 가열할 수 있어 저온 시동시 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 셀 및 배터리 모듈 {Battery cell and battery module}
본 발명은 파우치형 셀의 파우치 내부에서 전극체를 직접 가열할 수 있도록 하여, 저온 시동성 및 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다. 그리고 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
그리고 이차전지는 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수개의 배터리 셀을 적층시킨 후 전기적으로 병렬 또는 직렬로 연결하여 모듈 형태로 제작된다. 이때, 배터리 셀은 반복적인 충전 및 방전에 의해 많은 열이 발생되므로 공냉식 또는 수냉식으로 열을 냉각할 수 있도록 냉각장치가 구성되며, 겨울철 및 온도가 낮은 지역에서 사용될 경우 배터리 셀의 온도가 낮아지면 전해액의 비중이 작아짐에 따라 출력 전력이 감소되어 초기 시동성 및 성능이 저하되므로 이를 방지하기 위해 배터리 셀을 가열할 수 있는 가열장치가 구성된다.
여기에서 배터리 셀을 가열하기 위한 종래의 가열장치는 배터리 셀들이 다수개가 적층되어 구성되는 배터리 모듈에 형성된다. 즉, 배터리 셀 외부에 가열수단이 형성되어 배터리 셀을 가열하게 된다. 일례로 나란히 적층되는 배터리 셀들 사이에 판상형의 발열체를 각각 개재하거나, 배터리 셀들이 수용되는 배터리 모듈의 케이스 외측에 발열체를 결합하여 배터리 셀을 가열하도록 구성되어 있다.
그런데 상기한 바와 같이 판상의 발열체를 배터리 셀들 사이에 각각 개재하여 가열하는 경우, 배터리 셀들과 발열체의 두께에 의해 적층되는 부피가 증가하므로 배터리 모듈의 컴팩트한 구성이 어렵고 배터리 셀을 빠르게 가열하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 배터리 모듈의 케이스 외측에 발열체를 결합하여 가열하는 경우, 케이스 및 외부 장치들이 함께 가열되어 열이 분산되므로 배터리 셀을 빠르게 가열할 수 없는 문제점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 미국공개특허(20120107665)인 "HEATER AND BATTERY UNIT PROVIDED THEREWITH(히터가 설치된 배터리 유닛)"이 개시되어 있다.
US 20120107665 A1 (2012.05.03.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 파우치형 셀 내부의 양극판 및 음극판의 일부를 전기저항으로 형성하여 이를 외부에 스위치로 연결할 수 있도록 하거나, 파우치 내부에 저항체를 형성하여 양극판 및 음극판에 각각 연결하고 이를 외부에 스위치로 연결할 수 있도록 하여, 파우치형 셀을 직접 내부에서 가열할 수 있어 저온 시동성 및 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 셀은, 나란하게 번갈아 적층되는 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판 사이에 각각 개재되는 분리막을 포함하는 전극체; 상기 전극체를 감싸 밀봉하는 파우치; 상기 파우치의 내부에 충전되는 전해질; 및 상기 파우치의 내부에 구비되며, 상기 전극체의 양극판 및 음극판에 양단이 연결되되 상기 파우치의 외부에 구비되는 스위치에 의해 작동이 제어되는 발열 저항체; 를 포함하되, 상기 양극판 및 음극판은 테두리를 따라 슬리팅(절단)되어 형성되는 절개부의 바깥쪽이 상기 발열 저항체로 형성된다.
또한, 상기 발열 저항체는 상기 양극판 또는 음극판에 연결되는 브릿지가 형성된다.
또한, 상기 발열 저항체는 양극판 및 음극판의 테두리 전체에 형성된다.
또한, 상기 전극체는 양극판 및 음극판의 테두리에 돌출탭이 형성되어, 상기 발열 저항체는 상기 돌출탭에 연결된다.
또한, 상기 돌출탭의 일부가 파우치의 외부로 노출되도록 형성된다.
그리고 본 발명의 배터리 셀은, 나란하게 번갈아 적층되는 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판 사이에 각각 개재되는 분리막을 포함하는 전극체; 상기 전극체를 감싸 밀봉하는 파우치; 상기 파우치의 내부에 충전되는 전해질; 및 상기 파우치의 내부 및 전극체의 테두리 외측에 구비되며, 상기 전극체의 양극판 및 음극판에 양단이 연결되되 상기 파우치의 외부에 구비되는 스위치에 의해 작동이 제어되는 발열 저항체; 를 포함한다.
또한, 상기 발열 저항체는 전극체의 테두리 전체를 감싸도록 형성된다.
또한, 상기 발열 저항체는 전극체의 양극판의 일측에 형성된 전극탭 및 음극판의 일측에 형성된 음극탭에 양단이 연결된다.
또한, 상기 전극체는 양극판 및 음극판의 테두리에 돌출탭이 형성되어, 상기 발열 저항체는 상기 돌출탭에 연결된다.
그리고 본 발명의 배터리 모듈은, 상기 배터리 셀이 다수개가 적층되어 형성되고, 상기 배터리 셀의 발열 저항체는 각각의 스위치에 연결되며, 상기 스위치들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 상기 배터리 셀들의 발열 저항체의 작동이 각각 제어된다.
또한, 상기 배터리 셀의 외부에 구비되며, 상기 각각의 배터리 셀에 전압센싱라인으로 연결되는 전압조절 스위치 및 외부 저항을 더 포함하며, 상기 전압조절 스위치들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 상기 전압조절 스위치의 작동이 각각 제어된다.
본 발명의 배터리 셀은 파우치 내부 구비되어 양극판 및 음극판과 연결되도록 형성된 저항체에 의해 직접 내부에서 셀을 가열할 수 있으므로, 배터리 셀을 빠르게 가열할 수 있어 저온 시동성 및 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 발명의 배터리 모듈은 다수개의 배터리 셀이 적층되도록 형성될 때, 적층되는 부피를 증가시키지 않으므로 배터리 모듈을 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 다수개의 배터리 셀이 적층 형성되는 배터리 모듈에서, 배터리 셀에 각각 연결된 스위치들을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 작동을 제어하여 배터리 셀들 각각의 온도 및 전압을 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 개념도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 4는 도 1의 변형된 실시예를 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 개념도.
도 6 및 도 7은 도 5의 변형된 실시예를 나타낸 개념도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 개념도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 개념도, 분해사시도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(1000)은, 나란하게 번갈아 적층되는 양극판(110)과 음극판(120), 및 양극판(110)과 음극판(120) 사이에 각각 개재되는 분리막(130)을 포함하는 전극체(100); 전극체(100)를 감싸 밀봉하는 파우치(200); 파우치(200)의 내부에 충전되는 전해질(300); 및 파우치(200)의 내부에 구비되며, 전극체(100)의 양극판(110) 및 음극판(120)에 양단이 연결되되 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치(500)에 의해 작동이 제어되는 발열 저항체(400); 를 포함하되, 양극판(110) 및 음극판(120)은 테두리를 따라 슬리팅(절단)되어 형성되는 절개부(140)의 바깥쪽이 발열 저항체(400)로 형성된다.
우선, 배터리 셀(1000)은 파우치(200)의 내부에 전극체(100) 및 전해질(300) 이 수용되어 밀봉된다. 전극체(100)는 다수개의 양극판(110)과 음극판(120)이 나란하게 번갈아 적층 형성되며, 양극판(110)과 음극판(120) 사이에 각각 분리막(130)이 개재된다. 이때, 양극판(110)은 알루미늄 박판(aluminum foil)로 형성되어 양면에 양극 활물질이 도포되며, 양극 활물질은 외부 도선으로부터 전자를 받아 환원되는 리튬코발트옥사이드(LiCoO2) 재질이 될 수 있다. 그리고 음극판(120)은 구리 박판(copper foil)으로 형성되어 양면에 음극 활물질이 도포되며, 음극 활물질은 흑연(carbon) 재질로 형성되어 흑연이 산화되면서 외부 도선으로 전자를 방출할 수 있도록 구성된다. 또한, 분리막(130)은 양극판(110)과 음극판(120)의 단락을 방지하되 이온은 통과할 수 있도록 다공성 막으로 형성되며, 전해질(300)은 양극과 음극간의 이온의 이동을 가능하게 하는 중간 매체로서 액체(liquid), 겔(gel) 또는 고체(solid) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 전극체(100)는 양극판(110)과 음극판(120)의 전기적인 단락을 방지하기 위해 양극판(110)과 음극판(120)들 사이 및 최외곽에 배치되는 양극판(110) 및 음극판(120)의 외측에 분리막(130)이 개재되어 밀착될 수 있다. 그리고 전해질(300)은 파우치(200) 내부에 충전되어 양극판(110)과 음극판(120) 사이의 분리막(130)을 통과해 이온이 전달되도록 구성된다. 또한, 전극체(100)는 적층된 양극판(110)들의 일측에 돌출 형성되는 양극탭(111)들 및 적층된 음극판(120)들의 일측에 돌출 형성되는 음극탭(121)에 각각 전극 리드(150)가 연결되어, 파우치(200)의 외부로 한 쌍의 전극 리드(150)가 인출되도록 형성된다.
그리하여 양극판(110)의 양극 활물질과 음극판(120)의 음극 활물질의 전위차에 의해 전자가 이동되어 전기(전류)를 발생시킨다. 이때, 방전시에 전자는 음극판(120)에 연결되는 외부 도선을 통해 음극에서 양극으로 이동하고, 전자를 잃은 리튬이온은 전해질(300)을 통해 음극에서 양극으로 이동하게 된다. 그리고 충전시에는 외부에서 전기가 공급되어 전자는 도선을 통해 양극에서 음극으로 이동하고, 전자를 잃은 리튬이온은 전해질을 통해 양극에서 음극으로 이동하여 음극 활물질인 흑연의 층구조 사이에 저장된다.
여기에서 파우치(200)의 내부에 구비되며, 전극체(100)의 양극판(110) 및 음극판(120)에 양단이 연결되되, 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치(500)에 의해 작동이 제어되는 발열 저항체(400)가 형성된다.
이때, 발열 저항체(400)는 양극판(110) 및 음극판(120)의 일부가 되며, 보다 상세하게는 양극판(110) 및 음극판(120)의 테두리를 따라 슬리팅(절단)되어 형성되는 절개부(140)의 바깥쪽이 상기 발열 저항체(400)로 형성된다. 즉, 도 1 및 도 2와 같이 양극판(110) 및 음극판(120)의 테두리부 내측에 슬롯 형태의 절개부(140)가 형성되어, 이 절개부(140)의 외측에 가늘게 형성된 부분이 발열 저항체(400)가 된다. 이와 같이 형성되는 발열 저항체(400)는 양극판(110) 및 음극판(120)에 연결된 상태로 프레싱, 슬리팅 등의 방법을 이용하여 일체형으로 제조될 수 있다. 그리고 양극판(110)에 형성된 발열 저항체(400) 및 음극판(120)에 형성된 발열 저항체(400)는 각각 연결 라인(420)을 통해 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치(500)와 연결되어, 스위치(500)의 작동에 의해 통전되어 발열 저항체(400)가 가열될 수 있도록 구성된다.
그리하여 스위치(500)가 ON상태가 되면, 전극체(100)가 방전되는 과정과 같이 전해질(300)을 통해 이온이 이동하면서 연결 라인(420)에 전류가 흐르게 되어, 발열 저항체(400)가 가열되고 이에 따라 전극체(100)가 가열될 수 있다.
이와 같이 파우치(200) 내부에 수용되는 전극체(100)의 양극판(110) 및 음극판(120)의 일부를 발열 저항체(400)로 형성하여, 파우치(200)의 내부에 발열 저항체(400)가 형성되므로, 양극판 및 음극판과 연결되도록 형성된 저항체에 의해 직접 내부에서 셀을 가열하여 배터리 셀을 빠르게 가열할 수 있어 저온 시동성 및 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래에는 배터리 셀 사이에 필름형태의 발열판을 부착하여 가열하는 경우에, 발열판을 코팅처리해야 하므로 제조비용이 증가하나, 본 발명에서는 코팅처리가 필요 없어 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
그리고 발열 저항체(400)와 연결되어 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치와 연결되도록 하는 연결 라인(420)은, 발열 저항체(400)와 연결되는 부분이 발열 저항체(400)의 중간에 연결되도록 하는 것이 바람직하며, 이는 연결 라인(420)에 연결되어 양측으로 형성되는 발열 저항체(400)의 저항의 크기를 동일하게 하여, 균일하게 전극체(100)를 가열할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 발열 저항체(400)는 양극판(110) 또는 음극판(120)에 연결되는 브릿지(410)가 형성될 수 있다. 즉, 양극판(110) 및 음극판(120)을 프레싱 또는 슬리팅하여 극판(110,120)의 테두리 내측에 절개부(140)를 형성하여, 절개부(140) 외측이 발열 저항체(400)가 되도록 형성하되, 발열 저항체(400)가 극판(110,120)과 추가적으로 연결되도록 브릿지(410)를 형성하는 것이다. 그리하여 발열 저항체(400)가 극판(110,120)에 고정된 상태로 충분한 강도를 유지할 수 있어 제조가 용이하며, 발열 저항체(400) 중간에 일부가 단락되더라도 브릿지(410)에 의해 극판(110,120)과 연결된 부분은 발열 저항체(400)의 역할을 할 수 있다.
또한, 발열 저항체(400)는 양극판(110) 및 음극판(120)의 테두리 전체에 형성될 수 있다. 즉, 도 4와 같이 양극판(110) 및 음극판(120)에 형성된 양극탭(111) 또는 음극탭(121)을 제외한 나머지 테두리 전체를 발열 저항체(400)로 형성함으로써, 전극체(100)의 테두리 외측을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 전극체(100)를 전체적으로 균일하고 빠르게 가열할 수 있다.
또한, 전극체(100)는 양극판(110) 및 음극판(120)의 테두리에 돌출탭(112,122)이 형성되어, 발열 저항체(400)는 돌출탭(112,122)에 연결될 수 있다. 이는 양극판(110) 및 음극판(120)을 제조할 때 돌출탭(112,122)이 형성된 상태로 제조되어, 발열 저항체(400)의 일측에 돌출탭(112,122)이 형성되도록 제조될 수 있다. 그리하여 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치(500)와 연결되는 연결 라인(420)을 돌출탭(112,122)에 용이하게 연결할 수 있다.
이때, 돌출탭(112,122)의 일부가 파우치(200)의 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 즉, 돌출탭(112,122)이 파우치(200) 내부에 형성되면 연결 라인(420)을 돌출탭(112,122)에 연결한 후 연결 라인(420)이 파우치(200) 외부로 노출되도록 파우치를 밀봉해야하므로, 돌출탭(112,122)을 파우치(200)의 외부로 노출되도록 한 후 파우치(200)를 밀봉하여 연결 라인(420)을 돌출탭(112,122)에 연결하기 용이하게 할 수 있다. 그리고 양극판(110) 및 음극판(120)은 다수개가 적층되어 형성되므로, 양극탭(111) 및 음극탭(121)에 연결되어 파우치(200)의 외부로 노출되는 전극 리드(150)와 같이 돌출탭(112,122)들도 각각 별도의 저항 리드를 연결한 후 저항 리드가 파우치(200)의 외부로 노출되도록 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀(1000)은, 나란하게 번갈아 적층되는 양극판(110)과 음극판(120), 및 양극판(110)과 음극판(120) 사이에 각각 개재되는 분리막(130)을 포함하는 전극체(100); 전극체(100)를 감싸 밀봉하는 파우치(200); 파우치(200)의 내부에 충전되는 전해질(300); 및 파우치(200)의 내부 및 전극체(100)의 테두리 외측에 구비되며, 전극체(100)의 양극판(110) 및 음극판(120)에 양단이 연결되되 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치(500)에 의해 작동이 제어되는 발열 저항체(400); 를 포함한다.
이는 전자의 실시예의 구성과 유사하나 전극체(100)를 구성하는 양극판(110) 및 음극판(120)의 일부가 발열 저항체(400)로 형성되는 것이 아니며, 양극판(110) 및 음극판(120)에 연결되도록 별도의 발열 저항체(400)가 형성되는 것이다. 그리고 발열 저항체(400)는 양극판(110)과 음극판(120)에 양단이 연결되되, 파우치(200)의 외부에 구비되는 스위치(500)에 의해 작동이 제어되어 전극체(100)를 가열할 수 있도록 구성된다.
그리하여 양극판(110), 음극판(120) 및 분리막(130)들을 적층하여 전극체(100)를 형성한 후, 전극체(100)의 양극탭(111)과 음극탭(121)에 발열 저항체(400)를 연결하고 전극체(100)의 테두리 외측에 발열 저항체(400)가 구비되도록 하여 전극체(100)를 직접 가열하도록 형성될 수 있다.
이때, 발열 저항체(400)는 양극판(110) 및 음극판(120)에 각각 형성될 수도 있고, 양극판(110) 또는 음극판(120) 중 어느 하나에만 형성될 수도 있으며, 양극판(110)과 음극판(120)이 적층되어 형성되는 전극체(100)의 테두리 외측에 하나만 형성될 수도 있다.
또한, 발열 저항체(400)는 전극체(100)의 테두리 전체를 감싸도록 형성될 수 있다. 즉, 전자의 실시예와 같이 양극판(110) 및 음극판(120)에 형성된 양극탭(111) 또는 음극탭(121)을 제외한 나머지 테두리 전체를 발열 저항체(400)로 감싸는 형태로 형성되어, 전극체(100)를 전체적으로 균일하고 빠르게 가열할 수 있다.
또한, 발열 저항체(400)는 전극체(100)의 양극판(110)의 일측에 형성된 양극탭(111) 및 음극판(120)의 일측에 형성된 음극탭(121)에 양단이 연결될 수 있다. 즉, 발열 저항체(400)는 양극판(110) 및 음극판(120)의 테두리에 연결될 수도 있으나, 양극판(110)의 양극탭(111) 및 음극판(120)의 음극탭(121)에 연결하면 발열 저항체(400)의 연결을 용이하게 할 수 있다.
또한, 전극체(100)는 양극판(110) 및 음극판(120)의 테두리에 돌출탭(112,122)이 형성되어, 발열 저항체(400)는 돌출탭(112,122)에 연결될 수 있으며, 돌출탭(112,122)의 일부가 파우치(200)의 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 즉, 도 6과 같이 양극판(110) 및 음극판(120)을 제조할 때 돌출탭(112,122)이 형성된 상태로 제조되어 돌출탭(112,122)에 발열 저항체(400)를 용이하게 연결할 수 있다.
그리고 도 6과 같이 양극판(110) 및 음극판(120)의 일측에 형성되는 양극탭(111) 또는 음극탭(121)은 극판(110,120)의 상측에 형성될 수도 있으며, 도 7과 같이 양극판(110)의 좌측 및 음극판(120)의 우측에 형성되어, 전극체(100)의 전극 리드(150)가 파우치(200)의 양측으로 노출되도록 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(2000)은, 배터리 셀(1000)이 다수개가 적층되어 형성되고, 배터리 셀(1000)의 발열 저항체(400)는 각각의 스위치(500)에 연결되며, 스위치(500)들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 배터리 셀(1000)들의 발열 저항체(400)의 작동이 각각 제어될 수 있다.
즉, 도 8과 같이 배터리 셀(1000)들이 적층되어 전기적으로 직렬로 연결되도록 배터리 모듈(2000)이 형성되고, 배터리 셀(1000)의 외부 또는 배터리 모듈(2000)의 외부에 배터리 셀(1000)에 각각 연결되는 스위치(500)가 형성된다. 그리고 스위치(500)들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 배터리 셀(1000)들의 발열 저항체(400)의 작동이 각각 제어될 수 있다.
그리하여 배터리 셀(1000) 내부에는 발열 저항체(400)가 형성되므로, 다수개의 온도센서를 이용하여 배터리 셀(1000)들의 각각의 온도를 측정하고 스위치(500)들을 각각 제어하면 배터리 셀(1000)들 각각의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.
그리고 본 발명의 배터리 모듈은 다수개의 배터리 셀이 적층되도록 형성될 때, 적층되는 부피(두께)를 증가시키지 않으므로 배터리 모듈을 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 배터리 셀(1000)의 외부에 구비되며, 각각의 배터리 셀에 전압센싱라인으로 연결되는 전압조절 스위치 및 외부 저항을 더 포함하며, 전압조절 스위치들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 전압조절 스위치(620)의 작동이 각각 제어될 수 있다.
즉, 도 9와 같이 배터리 셀(1000)에 형성된 발열 저항체(400)와 연결되는 연결 라인(420)과는 별도로, 각각의 배터리 셀(1000)에 전압센싱라인(610)으로 전압조절 스위치(620)와 외부 저항(600)이 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, 전압조절 스위치(620)들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 전압조절 스위치(620)의 작동이 각각 제어될 수 있다.
그리하여 배터리 셀(1000)들의 전압이 다를 경우 각각의 배터리 셀(1000)에 연결된 전압조절 스위치(620)를 작동시켜 배터리 셀(1000)들의 전압을 균일하게 조절할 수 있다. 이때, 여름철과 같이 온도가 높을 때 전압조절 스위치(620)들을 작동시켜 외부 저항(600)을 통해 일부 전압이 높은 배터리 셀(1000)의 전압을 낮출 수 있으며, 겨울철과 같이 온도가 낮을 때에는 스위치(500)들을 작동시켜 배터리 셀(1000) 내부에 형성되는 발열 저항체(400)를 통해 일부 전압이 높은 배터리 셀(1000)의 전압을 낮추면서 동시에 온도가 낮은 배터리 셀(1000)을 가열하여 성능을 향상시킬 수도 있다.
그리하여 다수개의 배터리 셀이 적층 형성되는 배터리 모듈에서, 배터리 셀에 각각 연결된 스위치들을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 작동을 제어하여 배터리 셀들 각각의 온도 및 전압을 제어할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 배터리 셀
100 : 전극체
110 : 양극판
111 : 양극탭 112 : 돌출탭
120 : 음극판
121 : 음극탭 122 : 돌출탭
130 : 분리막 140 : 절개부
150 : 전극 리드
200 : 파우치
300 : 전해질
400 : 발열 저항체
410 : 브릿지 420 : 연결 라인
500 : 스위치
600 : 외부 저항
610 : 전압센싱라인 620 : 전압조절 스위치
2000 : 배터리 모듈

Claims (11)

  1. 번갈아 적층되는 양극판과 음극판, 및 상기 양극판과 음극판 사이에 각각 개재되는 분리막을 포함하는 전극체;
    상기 전극체를 감싸 밀봉하는 파우치;
    상기 파우치의 내부에 충전되는 전해질; 및
    상기 파우치의 내부에 구비되며, 상기 전극체의 양극판 또는 음극판에 양단이 연결되되 상기 파우치의 외부에 구비되는 스위치에 의해 작동이 제어되는 발열 저항체; 를 포함하되,
    상기 양극판 또는 음극판은 테두리를 따라 슬리팅(절단)되어 형성되는 절개부의 바깥쪽이 상기 발열 저항체로 형성되며,
    상기 스위치가 ON 상태가 되면, 상기 파우치 내 이온이 전해질을 통해 음극판에서 양극판으로 이동하면서 발열 저항체가 가열되는 것에 의해 전극체가 가열되는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열 저항체는 상기 양극판 또는 음극판에 연결되는 브릿지가 형성되는 배터리 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열 저항체는 양극판 및 음극판의 테두리 전체에 형성되는 배터리 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극체는 양극판 및 음극판의 테두리에 돌출탭이 형성되어, 상기 발열 저항체는 상기 돌출탭에 연결되는 배터리 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출탭의 일부가 파우치의 외부로 노출되도록 형성되는 배터리 셀.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 배터리 셀이 다수개가 적층되어 형성되고, 상기 배터리 셀의 발열 저항체는 각각의 스위치에 연결되며, 상기 스위치들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 상기 배터리 셀들의 발열 저항체의 작동이 각각 제어되는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 외부에 구비되며, 상기 각각의 배터리 셀에 전압센싱라인으로 연결되는 전압조절 스위치 및 외부 저항을 더 포함하며, 상기 전압조절 스위치들은 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되어 상기 전압조절 스위치의 작동이 각각 제어되는 배터리 모듈.
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