KR102075617B1 - 진동 내성을 가진 전지 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 진동 방지 구조를 가지는 셀 케이스로 셀 적층체가 감싸여진 전지 유닛을 개시한다. 상기 셀 케이스는 상부 커버와 하부 커버를 포함한다. 상기 상부 커버 또는 상기 하부 커버 중 어느 한 쪽의 바닥판에는 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역에 위치한 각 파우치 셀의 실링 라인과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역에 위치한 각 파우치 셀의 실링 라인을 천공하는 제1 내지 제4관통 네일 핀이 상기 셀 적층체를 향해 수직으로 돌출 연장된 것을 특징으로 한다.

Description

진동 내성을 가진 전지 유닛{Battery Unit Having Vibration Robustness}

본 발명은 파우치 타입의 전지 셀과 이를 감싸는 셀 케이스를 포함하는 전지 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스 내부에서 전지 셀이 진동되는 것을 방지할 수 있는 구조를 가진 전지 유닛에 관한 것이다.

최근 들어, 화석 연료의 고갈과 환경 오염의 문제 때문에 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같은 전기 구동 자동차의 수요가 증가하고 있다. 상기 전기 구동 자동차는 한번의 충전으로 수십 내지 수백 킬로미터를 운행할 수 있는 대용량의 전지 팩을 포함한다.

상기 전지 팩은 복수의 전지 유닛을 하나의 모듈로 집합시키고, 인접하는 전지 유닛들 사이를 전기적으로 직렬 연결한 구조를 가진다. 또한, 각 전지 유닛은 하나 이상의 전지 셀을 포함하는 셀 적층체를 셀 케이스로 감싼 구조를 가진다. 상기 셀 케이스는 적어도 내부에 수납된 각 전지 셀의 전극을 외부로 노출시키며, 노출된 전극은 인접하는 전지 유닛들 사이의 전기적 연결에 사용된다.

전기 구동 자동차가 운행되는 동안, 전지 팩에는 크고 작은 진동이 인가된다. 따라서, 각 전지 유닛에 포함된 전지 셀들도 상기 인가된 진동에 의해 계속 진동을 한다. 각 전지 셀이 반복적으로 움직이면, 전극을 통해 전지 셀 내부로 진동이 전파되므로 기계적 강도가 약한 요소들이 단선될 수 있다.

예를 들어, 파우치 셀은 수십 ㎛의 얇은 두께를 갖는 전극판에서 돌출된 전극 탭과 전극 리드가 용접되는데, 파우치 셀의 전극 리드에 진동이 계속 가해지면 용접 부위가 끊어지거나 용접 부위에 크랙이 생길 수 있다.

전지 팩에 가해지는 진동은 전지 팩이 설치되는 지지대에 방진 패드를 부착하면 완화할 수 있다. 그런데 방진 패드는 미세한 진동을 완화하는데 효과가 있고 진폭이 큰 진동은 완화하기 어렵다. 또한, 전지 팩 자체가 견고하게 고정되어 있어도 그 내부로는 진동이 계속 전파되므로 전지 팩의 방진 구조만 가지고는 전술한 문제를 해결하기 어렵다.

따라서, 본 발명자는 전지 팩 자체의 방진 구조를 설계하는 것과는 별개로 각 전지 유닛에 수납되어 있는 전지 셀 수준에서도 진동을 억제할 수 있는 방안이 필요하다는 것을 인식하였다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 전지 셀 수준에서도 진동을 효과적으로 완화할 수 있도록 셀 케이스의 구조가 개선된 전지 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동 내성을 가진 전지 유닛은, 네 변을 따라 실링 라인이 형성되고 서로 반대 극성을 가진 제1리드 및 제2리드가 외부로 돌출된 구조를 가진 하나 이상의 파우치 셀을 적층시킨 셀 적층체; 및 서로 결합되어 상기 셀 적층체가 안착되는 공간을 정의하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 셀 케이스를 구비하고, 상기 상부 커버 또는 상기 하부 커버 중 어느 한 쪽의 바닥판에는 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역에 위치한 각 파우치 셀의 실링 라인과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역에 위치한 각 파우치 셀의 실링 라인을 천공하는 제1 내지 제4관통 네일 핀이 상기 셀 적층체를 향해 수직으로 돌출 연장된 것을 특징으로 한다.

일 측면에 따르면, 상기 하부 커버의 바닥판의 외측 표면에는 비드 구조가 국소적으로 융기되어 있을 수 있다. 또한, 상기 상부 커버의 바닥판의 외측 표면에도 비드 구조가 국소적으로 융기되어 있을 수 있다.

선택적으로, 상기 하부 커버 및 상기 하부 커버 중 어느 한 쪽의 바닥판에는 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀의 첨부가 삽입되는 제1 내지 제4첨두 삽입부가 구비될 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 셀 적층체에 포함된 각 파우치 셀의 제1 및 제2리드는, 상기 셀 적층체의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출될 수 있다.

이 경우, 상기 상부 커버의 상측 부분과 상기 하부 커버의 상측 부분 중에서 상기 제1코너 영역 및 상기 제2코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제1리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스되고, 상기 상부 커버의 하측 부분과 상기 하부 커버의 하측 부분 중에서 상기 제3코너 영역 및 상기 제4코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제2리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다.

상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 스냅 핏 방식으로 결합된 것임을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.

또 다른 측면에 따르면, 상기 상부 커버의 바닥판의 가장 자리에는 상기 하부 커버를 향해 상부 테두리 벽이 돌출 연장되고, 상기 하부 커버의 바닥판의 가장 자리에는 상기 상부 커버를 향해 하부 테두리 벽이 돌출 연장될 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 테두리 벽의 단부와 상기 하부 테두리 벽의 단부 중 일측에는 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기들이 형성되고, 다른 측에는 상기 스냅 핏 돌기들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈들이 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀은 원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있다.

선택적으로, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀은 조면화된 표면을 가지거나, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀에 의해 관통된 실링 라인의 관통 홀 주변에 핫 멜트 접착제가 도포될 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 전지 유닛은, 상기 제1 내지 제4코너 영역에 각각 삽입되어 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀에 의해 관통되는 실링 라인의 뒷면을 지지하는 관통 지지 부재를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 관통 지지 부재는, 관통되는 실링 라인의 뒷면을 지지하는 관통 지지판을 상기 셀 적층체에 포함된 파우치 셀의 수만큼 포함할 수 있다.

이 때, 상기 관통 지지판은 상기 실링 라인의 관통 부위를 노출시키며, 상기 관통 부위를 통과하는 관통 네일 핀을 가이드하는 가이드 공을 포함하는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 관통 지지 부재는, 상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이를 가로지르며 연장된 베이스 판과, 상기 베이스 판의 양쪽 단부로부터 수직으로 연장되어 상기 상부 커버의 바닥판과 상기 하부 커버의 바닥판을 각각 접촉하는 상부 커버 접촉판 및 하부 커버 접촉판을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 상부 커버 접촉판과 상기 하부 커버 접촉판은 관통 네일 핀이 통과되는 지점에 형성된 관통공을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 파우치 셀을 셀 케이스 내에서 견고하게 고정할 수 있으므로, 진동이 셀 케이스에 인가되더라도 파우치 셀이 움직이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 유닛의 상부 평면도이다.
도 2는 도 1의 셀 케이스를 구성하는 상부 커버와 하부 커버의 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 조립체를 구성하는 파우치 셀의 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 단면을 취한 단면도이다.
도 6은 도 1의 B-B' 선을 따라 단면을 취한 단면도이다.
도 7은 도 1의 C-C' 선을 따라 단면을 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버와 하부 커버가 결합될 때, 관통 네일 핀에 의해 파우치 셀의 실링 부위가 천공되면서 셀 케이스 내부에 견고하게 고정되는 과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 9는 관통 네일 핀에 의해 천공된 파우치 셀의 실링 부위에 접착제가 도포된 다른 실시예를 도시한 부분 단면도이다.
도 10은 관통 네일 핀의 표면이 조면 처리된 다른 실시예를 도시한 부분 사시도이다.
도 11은 관통 네일 핀이 파우치 셀의 실링 부위를 관통할 때 실링 부위를 지지하는 관통 지지 부재의 실시예를 도시한 사시도이다.
도 12는 관통 지지 부재가 셀 적층체의 제1 내지 제4코너 영역에 삽입되는 과정을 도시한 도면이다.
도 13은 관통 지지 부재가 제1 내지 제4코너 영역에 삽입된 상태에서 관통 네일 핀에 의해 파우치 셀의 실링 부위가 관통되는 과정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버와 하부 커버의 스냅 핏 결합 구조를 보여주는 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버와 하부 커버의 결합 부분에 포함된 형상 정합 구조를 보여주는 부분 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 유닛(10)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 셀 케이스(11)를 구성하는 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b)의 사시도이고, 도 3은 도 1의 전지 유닛(10)에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 셀 케이스(11)에 의해 수납되는 파우치 셀(20)의 사시도이고, 도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 단면을 취한 단면도이고, 도 6은 도 1의 B-B'선을 따라 단면을 취한 단면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 유닛(10)은 셀 적층체(12)와 상부 커버(11a) 및 하부 커버(11b)로 구성된 셀 케이스(11)를 포함한다. 상기 셀 적층체(12)는 상하 방향으로 적층된 2개의 파우치 셀(20)을 포함하나, 본 발명은 파우치 셀(20)의 수에 의해 한정되지 않는다. 즉, 상기 셀 적층체(12)는 하나 또는 3개 이상의 파우치 셀(20)을 포함할 수 있다.

상기 파우치 셀(20)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)와 전해질이 파우치 필름(21)으로 이루어진 포장재에 의해 밀봉된 이차 전지를 말한다. 상기 파우치 필름(21)은 알루미늄 박막의 한 쪽면에는 열접착성이 있는 수지 필름(변성 폴리올레핀 등)을 코팅하고, 나머지 한면에는 내구성이 좋은 수지 필름(나일론 등)을 코팅한 구조를 가진다. 상기 파우치 셀(20)은 가장자리가 열융착에 의해 실링되어 있으므로 네 변을 따라 실링 라인을 가진다.

상기 전극 조립체(22)는 분리막을 사이에 두고 음극판과 양극판이 라미네이팅된 단위 셀들이 다공성 절연막을 사이에 두고 적층된 구조를 가진다. 상기 전극 조립체(22)는 띠 형태의 단위 셀을 한 방향으로 말아 놓은 젤리 롤 구조, 또는 띠 형태의 다공성 절연막 위에 단위 셀들을 배열한 후 다공성 절연막과 단위 셀들을 함께 접은 스택 폴딩 구조를 가질 수 있다.

상기 파우치 셀(20)은 외부로 노출된 제1리드(23) 및 제2리드(24)를 포함한다. 상기 제1리드(23) 및 상기 제2리드(24)는 서로 반대 극성을 가진다. 상기 제1리드(23)가 양극 리드일 경우, 상기 제1리드(23)는 상기 전극 조립체(22)에 포함된 양극판들로부터 연장된 전극 탭들과 용접된다. 또한, 상기 제2리드(24)가 음극 리드일 경우, 상기 제2리드(24)는 상기 전극 조립체(22)에 포함된 음극판들로부터 연장된 전극 탭들과 용접된다.

상기 제1리드(23) 및 상기 제2리드(24)는 실링 테이프(25)를 통해 파우치 필름(21)과 접합될 수 있다. 상기 실링 테이프(25)는 금속 재질의 제1리드(23) 및 제2리드(24)와 파우치 필름(21)의 열융착층 사이에 개재되어 접착력을 향상시킨다.

상기 파우치 셀(20)은 본 발명이 속한 기술 분야에 널리 알려진 리튬 폴리머 파우치 셀일 수 있는데, 본 발명은 상기 파우치 셀(20)의 구체적인 종류에 의해 한정되지 않는다.

상기 셀 적층체(12)를 구성하는 상기 파우치 셀(20)은, 도 1의 B-B'선에 따른 단면도인 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2리드(23, 24)가 돌출되지 않은 사이드 측의 실링 라인(26)이 수직으로 절곡된다. 또한, 상기 절곡된 실링 라인(26)은, 상부 커버(11a) 및 하부 커버(11b)가 결합되었을 때, 셀 케이스(11)의 내측 벽에 밀착된다.

바람직하게, 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는 서로 결합하여 그 사이에 상기 셀 적층체(12)가 안착되는 공간을 정의한다.

도 2를 참조하면, 상기 하부 커버(11b)는, 바닥판(111b)과 이것의 가장 자리로부터 상기 상부 커버(11a)를 향해 수직으로 연장된 하부 테두리 벽(112b)을 포함한다. 여기서, 상기 하부 테두리 벽(112b)은 적어도 상기 셀 적층체(12)의 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 외부로 노출될 수 있도록 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 연장되는 방향에 위치한 벽의 일부가 개방될 수 있다.

유사하게, 상기 상부 커버(11a)는, 바닥판(111a)과 이것의 가장자리로부터 상기 하부 커버(11b)를 향해 수직으로 연장된 상부 테두리 벽(112a)을 포함한다. 여기서, 상기 상부 테두리 벽(112a)은 적어도 상기 셀 적층체(12)의 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 외부로 노출될 수 있도록 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 연장되는 방향에 위치한 벽의 일부가 개방될 수 있다.

상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는, 셀 적층체(12)를 구성하는 각 파우치 셀(20)의 진동을 방지 내지 완화시키기 위한 구성을 포함한다.

도 7은 도 1의 C-C'선을 따라 단면을 취한 단면도로서, 상기 셀 케이스(11)의 각 코너 부분에 공통적으로 도입된 진동 방지 구조를 보다 구체적으로 보여준다.

도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 상부 커버(11a)는, 상기 바닥판(111a)으로부터 상기 셀 적층체(12)를 향해 수직으로 돌출 연장된 구조를 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)을 구비한다. 여기서, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)의 단면은 원형 또는 다각형일 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2관통 네일 핀(14a, 14b)은 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)가 결합될 때 그 사이에 협지된 상기 셀 적층체(12) 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역(13a, 13b)을 향해 돌출 연장된 각 파우치 셀(20)의 실링 라인을 관통한다.

또한, 상기 제3 및 제4관통 네일 핀(14c, 14d)은 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)가 결합될 때 그 사이에 협지된 상기 셀 적층체(12) 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역(13c, 13d)을 향해 돌출 연장된 각 파우치 셀(20)의 실링 라인을 관통한다.

상기 하부 커버(11b)는, 진동 방지 구조의 일환으로서, 바닥판(111b)의 코너들 상에 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)의 첨두가 각각 삽입되어 안착되는 홈이 형성된 제1 내지 제4첨부 삽입부(15a, 15b, 15c, 15d)를 선택적으로 구비할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2코너 영역(13a, 13b)은, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 적층체(12)의 적층 방향에서 보았을 때 상측의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분을 말한다. 또한, 상기 제3 및 제4코너 영역(13c, 13d)은 셀 적층체(12)의 적층 방향에서 보았을 때 하측의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분을 말한다.

상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b) 사이에 셀 적층체(12)가 개재된 상태에서 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b)가 서로 결합될 때, 상기 셀 적층체(12)의 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)을 통해 돌출 연장된 각 파우치 셀(20)의 실링 라인을 관통한 후 제1 내지 제4첨두 삽입부(15a, 15b, 15c, 15d)에 1:1로 각각 안착된다. 이로써, 각 파우치 셀(20)이 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)에 의해 견고하게 고정된다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀들(14a, 14b, 14c, 14d)과 상기 제1 내지 제4첨두 삽입부들(15a, 15b, 15c, 15d)이 구비되는 커버의 위치는 스위칭되어도 무방하다.

즉, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀들(14a, 14b, 14c, 14d)은 하부 커버(11b)에 구비되고, 상기 제1 내지 제4첨두 삽입부들(15a, 15b, 15c, 15d)은 상부 커버(11a)에 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 각 파우치 셀(20)이 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)에 의해 고정되므로, 외부에서 인가된 진동이 셀 케이스(11)에 인가되더라도 각 파우치 셀(20)이 셀 케이스(11) 내부에서 진동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 각 파우치 셀(20) 내부에서 전극 탭들과 리드 사이의 용접 부위가 단선되거나 용접 부위에 크랙이 생기는 종래기술의 문제를 방지할 수 있다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 파우치 셀(20)의 진동 방지 효과를 보다 증진시키기 위해 관통 네일 핀에 의해 천공된 실링 라인의 주변에 접착제(29), 예컨대 핫 멜트 접착제가 도포될 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 화학적 식각 또는 샌드 블라스트 공법 등을 통해 조면화된 표면, 즉 거칠기가 증가된 표면을 가질 수 있다. 이러한 조면화된 표면은 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)에 의해 관통된 실링 라인 부분에서 마찰력을 증가시켜 관통 네일 핀의 표면을 따라 상기 관통된 실링 라인 부분이 유동하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전지 유닛(10)은, 상기 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)에서 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)에 의해 실링 라인이 관통될 때 관통을 용이하게 하는 관통 지지 부재를 더 포함할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 관통 지지 부재(30)의 사시도이고, 도 12는 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)에 관통 지지 부재(30)가 각각 삽입되는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 13은 관통 지지 부재(30)의 기능을 설명하기 위한 단면도이다.

도 11을 참조하면, 상기 관통 지지 부재(30)는, 베이스 판(31), 상기 베이스 판(31)의 양쪽 단부에서 수직으로 돌출된 상부 커버 접촉판(32) 및 하부 커버 접촉판(33), 그리고 상기 상부 커버 접촉판(32)과 상기 하부 커버 접촉판(33) 사이에서 상기 베이스 판(31)으로부터 수직으로 돌출 연장된 복수의 관통 지지판(34)을 포함한다.

도 11 및 도 13을 참조하면, 상기 상부 커버 접촉판(32)과 상기 하부 커버 접촉판(33)은 상부 커버(11a) 및 하부 커버(11b)가 서로 결합될 때, 상부 커버(11a)의 바닥판(111a)과 하부 커버(11b)의 바닥판(111b)에 각각 접촉한다.

상기 하부 커버 접촉판(33)은 하부 커버(11b)에 구비된 첨두 안착부(15a)가 정렬되어 삽입되는 관통공(36)을 가진다. 또한, 각 관통 지지판(34)은 관통 네일 핀(14a)에 의해 관통이 이루어지는 실링 라인의 아래면을 지지한다. 각 관통 지지판(34)과 상기 상부 커버 접촉판(33)은 관통 네일 핀에(14a) 의해 실링 라인이 관통될 지점에 관통 네일 핀(14a)이 통과될 수 있는 가이드 공(37)들을 포함한다. 상기 관통 지지판(34)의 수는 셀 조립체(12)에 포함된 파우치 셀(20)의 수에 대응된다.

상기 관통 지지 부재(30)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)에 각각 삽입될 수 있다. 이 상태에서, 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b)가 결합되면, 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)이 대응되는 실링 라인을 관통시킬 때 각 관통 지지판(34)이 관통될 실링 라인을 지지한다. 따라서, 제1 내지 제4관통 네일 핀(14a, 14b, 14c, 14d)을 이용한 관통 작업이 보다 수월하게 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 커버(11a)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 그 바닥판(111a)의 외측 표면이 국소적으로 융기된 비드 구조(16a)를 가질 수 있다. 유사하게, 상기 하부 커버(11b)도, 그 바닥판(111b)의 외측 표면이 국소적으로 융기된 비드 구조(16b)를 가질 수 있다.

상기 비드 구조(16a, 16b)는 상기 전지 유닛(10)을 적층시켜 대용량의 전지 팩을 구성할 때 인접하는 전지 유닛(10)들 사이에 공기가 흐를 수 있는 유로를 정의하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 셀 적층체(12)에 포함된 각 파우치 셀(20)의 제1 및 제2리드(24)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 셀 적층체(12)의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출될 수 있다. 하지만, 각 파우치 셀(20)의 제1 및 제2리드(23, 24)가 한 쪽 방향으로 돌출되는 것도 가능하다.

바람직하게, 상기 상부 커버(11a)의 상측 부분과 상기 하부 커버(11b)의 상측 부분 중에서 상기 제1코너 영역(13a) 및 상기 제2코너 영역(13b) 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀(20)의 제1리드(23)를 외부로 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다.

또한, 상기 상부 커버(11a)의 하측 부분과 상기 하부 커버(11b)의 하측 부분 중에서 상기 제3코너 영역(13c) 및 상기 제4코너 영역(13d) 사이에 있는 부분도 각 파우치 셀(20)의 제2리드(24)를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다.

한편, 각 파우치 셀(20)의 제1 및 제2리드(23, 24)가 한 쪽 방향으로 돌출된 경우, 상기 상부 커버(11a) 및 상기 하부 커버(11b)의 상측 또는 하측 중에서 제1 리드들 및 제2리드(24)들이 돌출된 쪽에만 리세스 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 커버(11a) 및 상기 하부 커버(11b)의 상측에만 리세스 구조가 있거나, 반대로 상기 상부 커버(11a) 및 상기 하부 커버(11b)의 하측에만 리세스 구조가 있을 수 있다. 물론, 상기 리세스 구조가 없는 경우도 본 발명의 범주에 포함될 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

상기 상부 커버(11a)의 상부 테두리 벽(112a)과 상기 하부 커버(11b)의 하부 테두리 벽(112b)은 스냅 핏 방식으로 결합될 수 있다.

즉, 상부 테두리 벽(112a)의 단부에는, 도 2 및 도 14에 도시된 바와 같이, 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기(17)들이 구비될 수 있다. 또한, 하부 테두리 벽(112b)의 단부에는 상기 스냅 핏 돌기(17)들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈(18)들이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 스냅 핏 돌기(17)들과 상기 스냅 핏 홈(18)들의 위치는 서로 스위칭되어도 무방하다. 즉, 상기 하부 테두리 벽(112b)의 단부에 스냅 핏 돌기(17)들이 구비되고, 상기 상부 테두리 벽(112a)의 단부에 스냅 핏 홈(18)들이 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 테두리 벽(112a)의 단부와 상기 하부 테두리 벽(112b)의 단부에는 스냅 핏 결합이 이루어지는 위치를 제외하고 형상 정합 구조를 가질 수 있다.

일 예로, 상부 테두리 벽(112a)의 단부에는, 도 2 및 도 15에 도시된 바와 같이, 돌기 라인(19)이 구비될 수 있고, 상기 하부 테두리 벽(112b)의 단부에는 상기 돌기 라인(19)과 형상이 정합되는 홈 라인(20)이 구비될 수 있다. 물론, 상기 돌기 라인(19)과 상기 홈 라인(20)의 위치는 바뀌어도 무방하다.

상술한 실시 예들에서, 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는 금속 재질 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는 기계적 강성을 확보하고 냉각 성능을 향상시키기 위해 바닥판(111a, 111b)에 인서트 사출된 금속판을 더 포함할 수 있다. 또한, 진동 방지 구조로 도입된 구성요소들은 그 재질이 금속 또는 플라스틱일 수 있으며, 상부 커버(11a) 또는 하부 커버(11b)와 일체로 사출되거나 별도로 제작되어 상부 커버(11a) 또는 하부 커버(11b)에 접합될 수 있다.

상술한 전지 유닛(10)은 대용량의 전지 팩을 구성하는데 사용될 수 있다. 즉, 복수의 전지 유닛(10)을 일 방향으로 적층시킨 후 볼트, 클랩핑, 용접 등으로 인접하는 전지 유닛(10)들을 기계적으로 고정한 후, 인접하는 전지 유닛(10)들의 전극 리드들을 전기적으로 연결함으로써 대용량의 전지 팩을 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 전지 유닛(10)은 바람직하게는 전기 구동 자동차의 대용량 전지 팩에 포함될 수 있다. 하지만, 상기 전지 유닛(10)은 다른 용도 예컨대 대용량 전력 저장 장치나 무인 동력 비행기 등에 포함되는 전지 팩에도 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전지 유닛(10)이 포함되는 전지 팩의 종류에 의해 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서, 상부, 하부, 상측, 하측, 좌측 및 우측이라는 용어는 상대적인 위치를 지시하는 용어이다. 따라서, 구성요소를 보는 관점이 달라지면, 상대적인 위치를 지시하는 용어도 변경된 관점에 따라서 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명은 상대적인 위치를 지시하는 용어에 의해 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.

이상에서 본 출원은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 출원은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 출원의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (15)

1. 네 변을 따라 실링 라인이 형성되고 서로 반대 극성을 가진 제1리드 및 제2리드가 외부로 돌출된 구조를 가진 하나 이상의 파우치 셀을 적층시킨 셀 적층체; 및
   서로 결합되어 상기 셀 적층체가 안착되는 공간을 정의하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 셀 케이스를 구비하고,
   상기 상부 커버의 바닥판에는 상기 하부 커버를 향해 상기 상부 커버가 결합될 때 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역에 위치한 각 파우치 셀의 실링 라인과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역에 위치한 각 파우치 셀의 실링 라인을 직접적으로 천공하는 제1 내지 제4관통 네일 핀이 상기 셀 적층체를 향해 수직으로 돌출 연장되고,
   상기 하부 커버의 바닥판에는 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀의 첨부가 삽입되는 제1 내지 제4첨두 삽입부가 구비되고,
   상기 제1 내지 제4관통 네일 핀은 상기 상부 커버의 바닥판으로부터 상기 제1 내지 제4첨부 삽입부까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부 커버의 바닥판의 외측 표면에는 비드 구조가 국소적으로 융기된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부 커버의 바닥판의 외측 표면에는 비드 구조가 국소적으로 융기된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 셀 적층체에 포함된 각 파우치 셀의 제1 및 제2리드는, 상기 셀 적층체의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출되고,
   상기 상부 커버의 상측 부분과 상기 하부 커버의 상측 부분 중에서 상기 제1코너 영역 및 상기 제2코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제1리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스되고,
   상기 상부 커버의 하측 부분과 상기 하부 커버의 하측 부분 중에서 상기 제3코너 영역 및 상기 제4코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제2리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 스냅 핏 방식으로 결합된 것임을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 상부 커버의 바닥판의 가장 자리에는 상기 하부 커버를 향해 상부 테두리 벽이 돌출 연장되고,
   상기 하부 커버의 바닥판의 가장 자리에는 상기 상부 커버를 향해 하부 테두리 벽이 돌출 연장되고,
   상기 상부 테두리 벽의 단부와 상기 하부 테두리 벽의 단부 중 일측에는 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기들이 형성되고, 다른 측에는 상기 스냅 핏 돌기들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내지 제4관통 네일 핀은 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내지 제4관통 네일 핀의 표면은 조면화 처리가 된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4관통 네일 핀에 의해 관통된 실링 라인의 관통 홀 주변에 핫 멜트 접착제가 도포된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4코너 영역에 각각 삽입되어 상기 제1 내지 제4관통 네일 핀에 의해 관통되는 실링 라인의 뒷면을 지지하는 관통 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 관통 지지 부재는, 관통되는 실링 라인의 뒷면을 지지하는 관통 지지판을 상기 셀 적층체에 포함된 파우치 셀의 수만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 관통 지지판은 상기 실링 라인의 관통 부위를 노출시키며, 상기 관통 부위를 통과하는 관통 네일 핀을 가이드하는 가이드 공을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 관통 지지 부재는, 상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이를 가로지르며 연장된 베이스 판과, 상기 베이스 판의 양쪽 단부로부터 수직으로 연장되어 상기 상부 커버의 바닥판과 상기 하부 커버의 바닥판을 각각 접촉하는 상부 커버 접촉판 및 하부 커버 접촉판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 상부 커버 접촉판과 상기 하부 커버 접촉판은 관통 네일 핀이 통과되는 지점에 형성된 관통공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.

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