KR102116188B1 - Battery pack for energy storage system - Google Patents

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KR102116188B1 KR1020180136200A KR20180136200A KR102116188B1 KR 102116188 B1 KR102116188 B1 KR 102116188B1 KR 1020180136200 A KR1020180136200 A KR 1020180136200A KR 20180136200 A KR20180136200 A KR 20180136200A KR 102116188 B1 KR102116188 B1 KR 102116188B1
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황만용
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신흥에스이씨주식회사
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Abstract

본 발명은 에너지저장용 배터리팩에 관한 것으로, 스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 전도도가 높고 발열특성을 갖는 Al소재의 터미널 및 제1버스바 및 제2버스바로 이루어지고, 제1버스바에 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀에 직접 레이저용접을 통해 접합되는 접합부를 포함하는 버스바와; 버스바에서 연장된 터미널과; 상기 배터리셀의 일단부를 수용하는 삽입홀이 구비된 셀홀더를 포함하는 것을 특징으로 하며, 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 효과가 있다.The present invention relates to a battery pack for energy storage, a battery pack comprising a plurality of battery cells made of a cylindrical steel material and a bus bar that electrically connects the electrode terminals of the battery cells, having high conductivity and heat generation characteristics. A bus bar comprising a terminal of an Al material and a first bus bar and a second bus bar, and including a junction connected to a plurality of battery cells arranged in series and parallel to the first bus bar via laser welding; A terminal extending from the bus bar; It characterized in that it comprises a cell holder having an insertion hole for accommodating one end of the battery cell, securing the expandability of the battery pack and packaging the battery pack module by various bonding, bolting, inserting, etc. It fundamentally prevents electrical contact resistance, which inevitably occurs at multiple connection points, and solves the problem of low charge / discharge efficiency and reduced durability due to balance damage or hot spots caused by non-uniform contact resistance, thereby providing vibration resistance and operation of the battery pack. It has the effect of ensuring stability.

Description

에너지저장용 배터리팩{Battery pack for energy storage system}Battery pack for energy storage system

본 발명은 에너지저장용 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 내구성과 작동안정성을 보장하는 에너지저장용 배터리팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack for energy storage, more specifically to secure the expandability of the battery pack and packaging the battery pack module with various bonding, bolting, inserting, etc., inevitably occurs at a number of connection points generated thereby The battery pack for energy storage that fundamentally prevents electrical contact resistance and solves the problem of low charge and discharge efficiency and reduced durability due to balance damage or hot spots caused by non-uniform contact resistance. will be.

통상적으로 충전 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 대용량 전력 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다.Unlike primary batteries that cannot be charged, secondary batteries that can be charged and discharged are actively researched through the development of high-tech fields such as digital cameras, cellular phones, laptop computers, power tools, electric bicycles, electric vehicles, hybrid vehicles, and large-capacity power storage devices. Is in progress.

특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하므로 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.In particular, lithium secondary batteries have high energy density per unit weight and can be rapidly charged compared to other secondary batteries such as lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries. Is going on.

리튬 이차전지는 작동 전압이 36V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다.Lithium secondary batteries have a working voltage of 36V or higher and are used as power sources for portable electronic devices, or multiple batteries are connected in series or parallel to be used in high-power electric vehicles, hybrid vehicles, power tools, electric bicycles, power storage devices, UPS, etc. do.

여기서, 원통형 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함하는데, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비하고, 전해액은 리튬 이온을 포함하는 경우가 많으며, 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극탭을 각각 구비할 수 있다.Here, the cylindrical secondary battery includes an electrode assembly and an electrolyte, and the electrode assembly includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and the electrolyte solution often includes lithium ions, and the positive electrode plate and negative electrode plate of the electrode assembly are electrode tabs that are drawn out. Each may be provided.

전극 조립체는 케이싱의 내부에 수납되고, 케이싱의 외부로는 전극 단자가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The electrode assembly is accommodated inside the casing, and an electrode terminal may be exposed outside the casing. The electrode tab may be drawn out of the electrode assembly and electrically connected to the electrode terminal.

이러한 이차전지를 복수개 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 팩이 형성될 수 있는데, 배터리 팩에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들이 전기적으로 상호 연결될 수 있고, 이웃하는 이차 전지들의 전극 단자들이 버스 바, 부스플레이트에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.A plurality of such secondary cells may be stacked horizontally or vertically to form a battery pack. Secondary cells stacked adjacent to each other in the battery pack may be electrically connected to electrode terminals, and electrode terminals of neighboring secondary cells may be connected to a bus bar, It can be electrically connected by a booth plate.

이러한 배터리팩의 예로서 대한민국 공개특허공보 제2016-111457호을 들어 보면, 도 8에서 볼 수 있듯이, 에너지 저장 시스템은, 여기에서 2개의 전지들이 나타나 있는 에너지 저장 요소들의 상호 연결된 어레이를 포함하며, 전지들은, 한쌍의 대향하는 크램셸(상단 크램셸(104) 및 하단 크램셸(106))에 의해 (예를 들면, 특정 토크 값으로) 제자리에 물리적으로 고정 및 유지된다. 예를 들면, 크램셸들은 각 전지의 각각의 단부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 다른 실시예에서, 전지들은, 전지들간에 인터리브되는 구조 등의 다른 기술에 의해 고정될 수 있다.As an example of such a battery pack, for example, Republic of Korea Patent Publication No. 2016-111457, as can be seen in Figure 8, the energy storage system includes an interconnected array of energy storage elements in which two cells are represented, They are physically held and held in place (eg, with a specific torque value) by a pair of opposing clamshells (top clamshell 104 and bottom clamshell 106). For example, cramshells have openings that expose each end of each cell. In other embodiments, the cells can be secured by other techniques, such as a structure interleaved between cells.

여기에서, 플렉시블 인쇄 회로(108)는, 전지(102)의 전기 단자들을 그 위에 가로 놓여 연결한다. 이 실시예에서, 플렉시블 인쇄 회로는, 플렉시블 하단 절연층(112)과 플렉시블 상단 절연층(112) 사이에 플렉시블 전도층(110)이 개재되게 되는 3개의 층을 포함한다. 전도층은, 구리 등의 균일한 금속층일 수 있고, 절연층은 균일한 폴리이미드층(예를 들면, Kapton(등록상표) 재료)일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 다른 재료가 상술한 재료 대신에 또는 그와 조합되어 사용될 수 있다.Here, the flexible printed circuit 108 lays and connects the electrical terminals of the battery 102 thereon. In this embodiment, the flexible printed circuit includes three layers in which the flexible conductive layer 110 is interposed between the flexible lower insulating layer 112 and the flexible upper insulating layer 112. The conductive layer may be a uniform metal layer such as copper, and the insulating layer may be a uniform polyimide layer (for example, Kapton (registered trademark) material). In other embodiments, one or more other materials may be used in place of or in combination with the materials described above.

여기에서, 전지(102)는 일 단부에 단자들을 갖는 평탄한 상단을 갖는 재충전 가능한 배터리 전지의 일종이다. 특히, 각 전지는 중앙의 양극 단자(116) 및 둘레의 환상(環狀)의 음극 단자(118)를 갖는다. 예를 들면, 환상의 음극단자는, 전지의 길이를 따라 연장되고 전지의 다른 단부(즉, 이 예에서는 하단 단부)를 형성하는 전지의 메인 하우징(예를 들면, 전지 캔)의 일부이거나, 그 위에 장착될 수 있다.Here, the cell 102 is a type of rechargeable battery cell having a flat top with terminals at one end. In particular, each cell has a central positive terminal 116 and a peripheral annular negative terminal 118. For example, the annular negative terminal is part of the battery's main housing (eg, battery can) that extends along the length of the battery and forms the other end of the battery (ie, the lower end in this example), or It can be mounted on.

플렉시블 인쇄 회로(108)의 패터닝은 하단 절연층(112)에 다이 컷영역(120)을 형성해서, 전도층(110)의 노출된 부분들을 전기 접촉 가능하게, 예를 들면 전지(들)의 단자들에의 선택적 연결을 가능하게 하다. 여기에서, 상단 절연층(114)의 다이 컷 영역(122)은, 전도층(110)의 노출된 부분이, 장치와 상호 작용하는 전도층의 부분과 접합될 하지층(예를 들면, 전지(102)의 단자) 사이의 전기 기계적 연결을 형성하는 장치를 수용하게 할 수 있다. 전기적 접합을 만드는 데에는, 복수의 여러 유형의 장치 및 기술의 어느 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 여기에 서 스폿 용접(124)으로, 개개의 전지의 각 단자에 전도층(110)의 부분들을 접합한다.The patterning of the flexible printed circuit 108 forms a die cut region 120 in the lower insulating layer 112 so that exposed portions of the conductive layer 110 can be electrically contacted, for example, terminals of the battery (s) Enable selective connection to the field. Here, the die cut region 122 of the upper insulating layer 114, the exposed layer of the conductive layer 110, the base layer to be bonded to the portion of the conductive layer that interacts with the device (for example, the battery ( 102) terminal). In making electrical junctions, any of a number of different types of devices and techniques can be used. For example, here, by spot welding 124, portions of the conductive layer 110 are bonded to each terminal of each cell.

이러한 에너지 저장 시스템은, 단순히 하나의 예를 들면, 전기 자동차에서 추진 에너지원으로서 구현될 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템에서 다수의 전지들이 상호 연결되어 차량을 작동시키는 어레이(예를 들면, 배터리 팩)를 형성할 수 있다.Such an energy storage system can be implemented simply as, for example, a propulsive energy source in an electric vehicle. That is, in the energy storage system, a plurality of cells may be interconnected to form an array (eg, a battery pack) that operates a vehicle.

그러나, 이러한 구조의 배터리 팩은 일체형 모듈로서 신뢰성을 확보에는 도움이 될 수 있으나, 플렉시블 본딩처리, 부스플레이트 본딩, 배터리 셀 고정본딩 등 다수의 연결점을 구비하고 있는 관계로 팩 자체의 강성이 증가하게 되어서 모듈내 확장성이 부족한 문제가 있었다.However, the battery pack of this structure is an integrated module and may help to secure reliability, but the rigidity of the pack itself increases because it has a number of connection points such as flexible bonding processing, booth plate bonding, and battery cell fixed bonding. As a result, there was a problem of insufficient scalability in the module.

대한민국 공개특허공보 제2016-111457호Republic of Korea Patent Publication No. 2016-111457

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 배터리팩을 제공하는 데 목적이 있다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to secure the expandability of the battery pack and package the battery pack module with various bonding, bolting, inserting, etc., thereby inducing the electrical contact resistance inevitably generated at a plurality of connection points. It aims to provide a battery pack that fundamentally prevents and solves the problem of low charge and discharge efficiency and reduced durability due to balance damage or hot spots caused by non-uniform contact resistance, thereby ensuring vibration resistance and operational stability.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, The present invention is a means for achieving the above object,

스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀과, 상기 배터리셀들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 전도도가 높고 발열특성을 갖는 Al소재의 터미널 및 제1버스바 및 제2버스바로 이루어지고, 제1버스바에 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀에 직접 레이저용접을 통해 접합되는 접합부를 포함하는 버스바와; 버스바에서 연장된 터미널과; 배터리셀의 일단부를 수용하는 삽입홀이 구비된 셀홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩을 제공한다.In a battery pack comprising a plurality of battery cells made of a cylindrical cylinder made of steel, and a bus bar for electrically connecting the electrode terminals of the battery cells, a terminal and a first bus bar made of Al and having high conductivity and heat generation characteristics. A bus bar made of 2 bus bars, and including a junction connected to a plurality of battery cells arranged in series and parallel to the first bus bar through laser welding; A terminal extending from the bus bar; It provides a battery pack for energy storage, characterized in that it comprises a cell holder with an insertion hole for receiving one end of the battery cell.

본 발명의 버스바는, 배터리의 전극단자에 대향되어 접합되는 접합부를 구비하고, 상기 접합부는 버스바로부터 이격되어, 완충다리로 연결되는 단위통전부를 복수개 구비하는 제1버스바 및 상기 제1버스바의 상부에 구비되되 제1버스바와 부분적으로 접촉되며 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 형상을 이루는 제2버스바를 포함하는 것을 특징으로 한다.The bus bar of the present invention has a first bus bar and a first bus bar having a junction part facing the electrode terminal of the battery and being joined, the junction part being spaced apart from the bus bar, and having a plurality of unit conducting parts connected to a buffer leg. It is provided on the upper portion of the bus bar, but is characterized in that it comprises a second bus bar which is partially in contact with the first bus bar and has a shape to have an open preventing property due to vibration.

본 발명의 제1버스바와 제2버스바는 대칭적으로 배치되어, 복수개의 배터리셀을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 한다.The first bus bar and the second bus bar of the present invention are arranged symmetrically, characterized in that the battery module to be fixed through a plurality of battery cells.

본 발명의 제1버스바와 제2버스바는 대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 한다.The first bus bar and the second bus bar of the present invention are arranged symmetrically, characterized in that the battery module to be fixed through a plurality of battery cells.

본 발명의 제1버스바의 접합부는 배터리셀 음극단자의 두께 이하인 것인 것을 특징으로 한다. The junction of the first bus bar of the present invention is characterized in that it is less than the thickness of the negative terminal of the battery cell.

본 발명의 제1버스바는 제2버스바 두께보다 같거나 얇은 것을 특징으로 한다.The first bus bar of the present invention is characterized in that it is equal to or thinner than the thickness of the second bus bar.

본 발명의 셀홀더는, 배터리셀의 일단부 측면에 밀착되도록 돌출된 다수의 래치부를 구비한 것을 특징으로 한다. The cell holder of the present invention is characterized by having a plurality of latch portions protruding so as to be in close contact with one end side of the battery cell.

본 발명의 셀홀더는, 복수개로 배터리셀의 배열에 따라 배향되는 것을 특징으로 한다. The cell holder of the present invention is characterized in that it is oriented according to the arrangement of the battery cells in plural.

본 발명의 셀홀더는, 다수개의 셀이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(Scan area)이 반복되는 구조를 가지고, 단위구간 사이에 위치하는 돌출되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The cell holder of the present invention is characterized in that it has a structure in which a flat unit area (Scan area) is repeated so that a plurality of cells can be joined by a laser beam scan, and includes a protruding coupling portion located between the unit sections.

본 발명의 터미널은, 체결홀 또는 너트홀이 형성된 것을 특징으로 한다. The terminal of the present invention is characterized in that a fastening hole or a nut hole is formed.

본 발명에 따르는 에너지저장용 배터리팩에 의하면, 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지하며, 불균일한 접촉저항으로 인한 발란스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장하는 효과가 있다.According to the battery pack for energy storage according to the present invention, to secure the expandability of the battery pack and packaging the battery pack module with a variety of bonding, bolting, inserting, etc., electrical contact resistance inevitably occurs at a plurality of connection points generated thereby It prevents fundamentally and solves the problem of low charge and discharge efficiency and reduced durability due to balance damage or hot spots caused by non-uniform contact resistance, thereby guaranteeing vibration resistance and operational stability of the battery pack.

도 1은 본 발명에 따르는 배터리 팩의 내부에 배치된 셀홀더, 배터리셀, 일체형 버스바를 사시적으로 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 셀홀더를 사시적으로 나타낸 그림과 측면에 구비된 래치부를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1,2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 버스바에 따르는 다른 실시예를 제1,2버스바를 분리하여 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 터미널과 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 복수개 셀홀더가 적용되어 다양한 전기용량의 배터리모듈을 패키지하고 있는 형상을 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이고,
도 8은 종래의 패터리팩의 측면 일부를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing a cell holder, a battery cell, and an integrated bus bar disposed inside the battery pack according to the present invention;
2 is a perspective view showing a cell holder of the present invention and a view showing a latch provided on the side,
3 is a view showing an embodiment according to the bus bar of the present invention by separating the first and second bus bars,
4 is a view showing a separate embodiment of the first and second bus bars according to the bus bar of the present invention,
5 is a plan view showing a fastening hole and a nut hole provided in the terminal and the BMS holder of the present invention,
6 is a view showing a shape in which a plurality of cell holders of the present invention are applied to package battery modules of various electric capacities,
7 is a perspective view of a battery pack according to the present invention exposed by each component,
8 is a view showing a part of a side of a conventional battery pack.

이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.Hereinafter, it should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and the technical terms used in the present invention have special meanings in the present invention. Unless defined, the present invention should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, and should not be interpreted as an excessively comprehensive meaning or an excessively reduced meaning.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, when the technical term used in the present invention is a wrong technical term that does not accurately represent the spirit of the present invention, it should be understood as being replaced by a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or in context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise, for example, the terms "consisting of" or "comprising" include various components described in the present invention, or It should not be construed as including all of the various steps, and some of the components or some steps may not be included, or it may be interpreted as further including additional components or steps.

이하, 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a battery pack for energy storage according to the present invention will be described in detail through the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따르는 배터리 팩의 내부에 배치된 셀홀더, 배터리셀, 일체형 버스바를 사시적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 셀홀더를 사시적으로 나타낸 그림과 측면에 구비된 래치부를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 버스바에 따르는 일 실시예를 제1, 2 버스바를 분리하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 버스바에 따르는 다른 실시예를 제1, 2버스바를 분리하여 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 터미널와 BMS홀더에 구비된 체결홀과 너트홀을 평면적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 복수개 셀홀더가 적용되어 다양한 전기용량의 배터리모듈을 패키지하고 있는 형상을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩을 분리하여 구성요소별로 노출시킨 사시도이다.1 is a perspective view showing a cell holder, a battery cell, and an integrated bus bar disposed inside the battery pack according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the cell holder of the present invention and a latch provided on the side FIG. 3 is a view showing the first and second busbars in one embodiment according to the busbar of the present invention, and FIG. 4 is the first and second busbars in another embodiment according to the busbar of the present invention. Figure 5 is a plan view showing the fastening hole and the nut hole provided in the terminal and the BMS holder of the present invention, Figure 6 is a plurality of cell holders of the present invention is applied to package a battery module of various electric capacity It is a view showing a shape, and FIG. 7 is a perspective view of a battery pack according to the present invention and exposed by each component.

도 1 내지 7을 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 복수의 배터리셀(100), 배터리셀(100)이 결합되어 통전되는 셀홀더(300), 복수의 셀홀더(300)의 상부에 설치되어 배터리셀(100)의 통전되게 하는 버스바(200)를 포함한다. When described in detail with reference to Figures 1 to 7, the energy storage battery pack according to the present invention is a plurality of battery cells 100, the battery cell 100 is coupled to the cell holder 300, a plurality of cell holders It is installed on the upper portion of the 300 includes a bus bar 200 that allows the battery cell 100 to be energized.

그리고 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 상기 배터리 팩의 외장을 감싸며 보호하는 케이스부재(400) 및 BMS홀더(500)를 더 포함한다.And the battery pack for energy storage according to the present invention further includes a case member 400 and a BMS holder 500 that surround and protect the exterior of the battery pack.

상기 복수의 배터리셀(100)은 원통형으로 이루어져 복수의 셀홀더(300)에 사이에 설치된다. The plurality of battery cells 100 are formed in a cylindrical shape and are installed between the plurality of cell holders 300.

상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)의 상부와 하부에 결합할 수 있도록 삽입홀(330)이 형성된 상부홀더(310)와 하부홀더(320)로 이루어진다. The cell holder 300 includes an upper holder 310 and a lower holder 320 in which an insertion hole 330 is formed to be coupled to the upper and lower portions of the battery cell 100.

또한, 상기 상부홀더(310)와 하부홀더(320)는 다수개의 배터리셀(100)이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(scan area)이 반복되게 형성되고, 측면에는 돌기 및 홈이 형성되어 인접되는 상부홀더(310) 서로 결합이 이루어지는 래치부(340)가 형성된다. In addition, the upper holder 310 and the lower holder 320 are repeatedly formed with a flat unit area (scan area) so that a plurality of battery cells 100 can be joined by laser beam scanning, and protrusions and grooves are formed on the side surfaces. The adjacent upper holder 310 is formed with a latch portion 340 that is coupled to each other.

즉, 상기 래치부(340)는 셀홀더(300)와 셀홀더(300)를 연결할 수 있도록 한다. 상기 래치부(340)는 상부홀더(310)에만 구성되는 것은 아니며 하부홀더(320)에도 동일하게 형성된다. That is, the latch part 340 allows the cell holder 300 and the cell holder 300 to be connected. The latch part 340 is not only configured in the upper holder 310 but is also formed in the lower holder 320.

상기 상부홀더(310)의 일측에는 돌출 결합부(350)가 구성되어 버스바(200)가 결합 될 수 있도록 한다. One side of the upper holder 310 is formed with a protruding coupling portion 350 so that the bus bar 200 can be coupled.

상기 돌출 결합부(350)는 다수개의 배터리셀(100)이 레이저 빔 스캔으로 접합 가능하도록 평탄한 단위구간(Scan area)이 반복되게 형성된 구간 사이에 위치된다. The protruding coupling part 350 is positioned between sections in which a flat unit area is repeatedly formed so that the plurality of battery cells 100 can be joined by laser beam scanning.

그리고 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)의 배열에 따라 배향되도록 하여 배터리모듈을 이루는 설계된 전압의 단자로서 일체로 구비된 버스바(200)의 크기에 따라 셀홀더(300)에 수용되는 배터리셀(100)의 개수에 맞게 구비하여 배터리팩의 확장성을 담보할 수 있다.In addition, the cell holder 300 is a terminal of a designed voltage constituting a battery module by being oriented according to the arrangement of the battery cells 100, and is accommodated in the cell holder 300 according to the size of the bus bar 200 integrally provided. It can be provided according to the number of the battery cells 100 to ensure the expandability of the battery pack.

바람직하게는, 배터리셀(100)이 모듈화된 배터리모듈에서 사용될 수 있는 셀홀더(300)의 삽입홀(330)의 16 내지 20개로 형성하여, 셀홀더(300)의 표준화를 정할 수 있다.Preferably, the battery cell 100 is formed of 16 to 20 of the insertion hole 330 of the cell holder 300 that can be used in a modular battery module, so that the standardization of the cell holder 300 can be determined.

또한, 상기 셀홀더(300)는 배터리셀(100)을 고정할 수 있는 한 특별하게 재질을 한정할 것은 아니나, 단락이나 누전의 우려를 예방하기 위하여 플라스틱재로 사출하여 배터리셀(100)이 배열되어 사용중에 틀어지거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the cell holder 300 does not specifically limit the material as long as the battery cell 100 can be fixed, but the battery cell 100 is arranged by injecting it with a plastic material to prevent a short circuit or a short circuit. It can be prevented from being distorted or dislodged during use.

상기 버스바(200)는 제1버스바(220)와 제2버스바(210)를 포함한다.The bus bar 200 includes a first bus bar 220 and a second bus bar 210.

그리고 상기 제1버스바(220)와 제2버스바(210)는 대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀(100)을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 한다.In addition, the first bus bar 220 and the second bus bar 210 are symmetrically arranged, and are characterized in that they are battery modules fixed through a plurality of battery cells 100.

상기 제1버스바(220)는 배터리셀(100)과 접촉되어 고출력의 전류가 통하도록 이루어지는 것은 물론 열을 방출시킬 수 있도록 히트싱크(heat sink) 작용을 한다. The first bus bar 220 is in contact with the battery cell 100 is made of a high output current to pass through, as well as a heat sink (heat sink) function to release heat.

상기 제1버스바(220)는 소정 간격이 이격되어 배터리셀(100)로 통전이 이루어지도록 단위통전부(220')가 형성되고, 상기 단위통전부(220')는 접합부(221)와 복수의 완충다리(222)로 이루어진다.The first bus bar 220 is spaced apart a predetermined distance is formed so that the unit is energized to the battery cell 100, the unit conduction unit 220 'is formed, the unit conduction unit 220' is a plurality of junctions 221 It consists of a buffer leg (222).

또한, 상기 제1버스바(220)는 Al 소재로 이루어져 0.3mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2버스바(210)의 두께와 같거나 또는 얇게 형성될 수 있다. In addition, the first bus bar 220 is preferably made of Al material and formed to a thickness of 0.3 mm, but is not limited thereto, and may be formed to be equal to or thinner than the thickness of the second bus bar 210. .

그리고 상기 단위통전부(220')의 접합부(221)보다 배터리셀(100)이 인입되는 개구부가 더 크게 형성되는데, 이는 접합부(221)의 면적확보와 동시에 빔 스캔시 간섭을 회피하기 위한 목적이다.In addition, the opening portion through which the battery cell 100 is introduced is formed larger than the junction portion 221 of the unit energizing portion 220 ′, which is to secure the area of the junction portion 221 and to avoid interference during beam scan. .

상기 접합부(221)는 배터리셀(100)의 전극단자가 접합되어 통전이 이루어지도록 제1버스바(220)에서 이격되게 구비되고, 상기 복수의 완충다리(222)는 접합부(221)와 제1버스바(220)가 연결되게 한다. The junction portion 221 is provided to be spaced apart from the first bus bar 220 so that the electrode terminals of the battery cell 100 are bonded to conduct electricity, and the plurality of buffer legs 222 are the junction portion 221 and the first The bus bar 220 is connected.

상기 접합부(221)는 배터리셀의 음극단자 두께 이하로 형성되는 것이 바람직하다.The junction portion 221 is preferably formed to a thickness less than or equal to the negative terminal of the battery cell.

즉, 상기 접합부(221)는 전극단자와 맞닿게 배치되고, 그 부분을 용접하여 전기적 통전이 가능하도록 할 수 있는데, 통상 양극단자는 캡업(cap up)이 전극인 돌기와 통기공을 구비하고 있어 레이저용접시 고에너지에 의하여 관통되어도 이차배터리 내부에 손상의 우려가 덜 하나, 음극 단자인 배터리셀(100)의 바닥면은 배터리셀(100) 소재에 있어서 손상 발생시 이차전지의 불량이 즉시 발생될 우려가 있다. That is, the bonding portion 221 is disposed in contact with the electrode terminal, it is possible to weld the portion to enable electrical conduction, usually, the positive electrode terminal has a cap up (cap up) is an electrode with a protrusion and a vent hole for laser welding Even though it is penetrated by high energy, there is less risk of damage to the inside of the secondary battery, but the bottom surface of the battery cell 100, which is the negative terminal, has a concern that a defect of the secondary battery may occur immediately when damage occurs in the battery cell 100 material. have.

상기 접합부(221)는 저항용접을 수행하여 용접으로 인한 불량 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 이 경우 저항용접이 가능한 소재로 알루미늄이나 구리를 사용할 수 있음은 물론, 니켈이나 주석이 코팅된 구리를 사용할 수 있다. The joining portion 221 can prevent occurrence of defects due to welding by performing resistance welding. In this case, aluminum or copper can be used as a material capable of resistance welding, as well as copper coated with nickel or tin. Can be used.

더 나아가 니켈, 니켈합금, 구리, 양백, 철 또는 SPCE를 판재(plate)나 스트립(strip) 형태로 채용하여 프레스 가공을 통하여 접합부, 연장부를 성형할 수 있어 가공성이 우수하며, 경시적으로 발생할 수 있는 접촉저항 증가도 예방할 수 있으며, 특히 배터리 양극단자와 음극단자를 포함하는 전극단자를 구성하는 금속은 니켈이나 니켈합금의 경우가 많아 니켈이나 그 합금으로 접합부를 구성하면 용접이 효율성이 증가할 수 있다.Furthermore, by adopting nickel, nickel alloy, copper, nickel silver, iron or SPCE in the form of plate or strip, it is possible to form joints and extensions through press processing, which is excellent in workability and may occur over time. In addition, it is possible to prevent an increase in contact resistance. In particular, the metal constituting the electrode terminal including the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is often nickel or nickel alloy. have.

그리고 상기 완충다리(222)와 완충다리(222) 사이에는 가스홀(223)이 형성되고, 상기 가스홀(223)은 배터리셀(100)의 벤트 시 가스가 배출될 수 있도록 한다. In addition, a gas hole 223 is formed between the buffer leg 222 and the buffer leg 222, and the gas hole 223 allows gas to be discharged when the battery cell 100 is vented.

상기 제1버스바(220)의 일측에는 터미널(212)가 더 구성되고, 상기 터미널(212)은 BMS홀더(500)가 결합될 수 있도록 볼트가 형성된다. A terminal 212 is further configured on one side of the first bus bar 220, and the terminal 212 is formed with a bolt so that the BMS holder 500 can be coupled.

상기 제2버스바(210)는 제1버스바(220)의 일측에 부분적으로 접촉되게 밀착된 상태로 레이저 접합 될 수 있도록 소정 간격을 두고 진입홀(211)이 다수개가 형성되며, 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 이루어진다. 상기 제2버스바(210)는 Al 소재로 0.5mm에서 1mm의 두께로 이루어진다. The second bus bar 210 has a plurality of entry holes 211 are formed at predetermined intervals so as to be laser-bonded in close contact with one side of the first bus bar 220, due to vibration. It is made to have an open preventing property. The second bus bar 210 is made of Al and has a thickness of 0.5 mm to 1 mm.

상기의 오픈방지성은 차량의 운행중 발생하는 다양한 진동에 의하여 전극 단자와 접합부간에 전기적으로 발생 될 수 있는 오픈(open)을 방지한다는 것으로, 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 결합이나 고정에 의하여 담보될 수 있다.The above open-preventing property prevents an open that may be electrically generated between the electrode terminal and the joint due to various vibrations occurring during the operation of the vehicle, and is secured by bonding or fixing that ensures durability between the electrode terminal and the joint. Can be.

상기 케이스부재(400)는 복수의 배터리셀(100), 배터리셀(100)이 결합되어 통전되는 셀홀더(300), 복수의 셀홀더(300)의 상부에 설치되어 배터리셀(100)의 통전되게 하는 버스바(200)를 포함하는 배터리 팩의 외장을 감싸면 보호한다. The case member 400 is installed on top of a plurality of battery cells 100, a cell holder 300 to which the battery cells 100 are coupled and energized, and a plurality of cell holders 300 to energize the battery cells 100. The outer cover of the battery pack including the bus bar 200 to be protected is protected.

그리고 케이스부재(400)는 상부케이스(410)와 하부케이스(420)로 구성되어 볼트, 너트와 같은 체결수단으로 조립되거나 분리될 수 있도록 이루어진다. In addition, the case member 400 is composed of an upper case 410 and a lower case 420 to be assembled or separated by fastening means such as bolts and nuts.

그리고 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩이 설치되는 케이스부재(400)에는 복수의 스페이서를 더 구성할 수 있으며, 이러한 스페이서에 의해 열방출이 용이하도록 한다. In addition, a plurality of spacers may be further formed on the case member 400 in which the battery pack for energy storage according to the present invention is installed, and heat dissipation is facilitated by the spacers.

상기 터미널(212)에는 버스바(200)에서 연장되어 절곡되게 이루어져 체결홀이 형성되고, 상기 체결홀에는 터미널의 볼트가 결합되어 블록형태로 연장할 수 있도록 한다.The terminal 212 is extended from the bus bar 200 to be bent to form a fastening hole, and the fastening hole is coupled with a bolt of the terminal to extend in a block shape.

또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 인접되는 버스바(200)의 상부에 서브버스바(미부호)를 설치하여 전류가 통하도록 연결할 수 있는 것은 물론 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 상태로 결합이 이루어져 고정될 수 있도록 한다.In addition, the present invention, as shown in Figure 1, by installing a sub-bus bar (unsigned) on the top of the adjacent bus bar 200 can be connected to pass current, as well as the durability between the electrode terminal and the junction is secured It is combined so that it can be fixed.

상기 서브버스바는 도 1에 도시된 바와 같이 배터리셀(100)의 상방향 쪽에만 설치되는 것은 아니면 하방향 쪽에도 설치될 수 있다. As illustrated in FIG. 1, the sub-bus bar may be installed only on the upper side of the battery cell 100 or on the lower side.

상기 BMS홀더(500)는 터미널에 형성된 볼트에 결합할 수 있도록 인서트 형성된 너트홀(510)이 구성되며, 도면에 도시된 바와 같이 사각 형상으로 이루어져 배터리셀(100)의 전류를 충전 또는 방전할 수 있도록 BMS(Battery Management System)가 설치된다. The BMS holder 500 is configured with an insert-formed nut hole 510 to be coupled to a bolt formed on a terminal, and is formed in a square shape as shown in the drawing to charge or discharge the current of the battery cell 100. So that the BMS (Battery Management System) is installed.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 에너지저장용 배터리팩은 배터리 팩의 확장성을 확보하고 다양한 본딩이나 볼팅, 인서팅 등으로 배터리 팩 모듈을 패키징하여 그에 의하여 발생되는 다수의 연결점에서 필연적으로 발생하는 전기접촉저항을 근본적으로 방지한다. As described above, the battery pack for energy storage according to the present invention secures expandability of the battery pack and inevitably occurs at a plurality of connection points generated by packaging the battery pack module with various bonding, bolting, and inserting. Basically prevents electrical contact resistance.

또한, 불균일한 접촉저항으로 인한 밸런스 손상이나 핫스팟 발생으로 충방전 효율이 낮아지고 내구성이 감소하는 문제를 해결하여 배터리 팩의 내진동성 및 작동안정성을 보장한다.In addition, it solves the problem of low charge and discharge efficiency and reduced durability due to damage to the balance due to non-uniform contact resistance or occurrence of hot spots, thereby guaranteeing vibration resistance and operational stability of the battery pack.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention within the scope.

100: 배터리셀 200: 버스바
210: 제2버스바 211: 진입홀
212: 터미널 220: 제1버스바
220': 단위통전부 221: 접합부
222: 완충다리 223: 가스홀
300: 셀홀더 310: 상부홀더
320: 하부홀더 330: 삽입홀
340: 래치부 350: 결합부
400: 케이스부재 410: 상부케이스
420: 하부케이스 500: BMS홀더
510: 너트홀100: battery cell 200: bus bar
210: Second bus bar 211: Entrance hall
212: Terminal 220: 1st bus bar
220 ': unit energized part 221: junction
222: buffer leg 223: gas hole
300: cell holder 310: upper holder
320: lower holder 330: insertion hole
340: latch portion 350: engaging portion
400: case member 410: upper case
420: lower case 500: BMS holder
510: nut hole

Claims (8)

스틸재질의 원통형으로 이루어진 다수개의 배터리셀(100)과, 상기 배터리셀들(100)의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 버스바(200)를 포함하는 배터리 팩에 있어서,
전도도가 높고 발열특성을 갖는 Al소재의 터미널 및 제1버스바 및 제2버스바로 이루어지고, 제1버스바(220)에 직렬과 병렬로 배열(array)된 다수개의 배터리셀(100)에 직접 레이저용접을 통해 접합되는 접합부(221)를 포함하는 버스바(200)와,
버스바(200)에서 연장된 터미널(212)과;
배터리셀(100)의 일단부를 수용하는 삽입홀(330)이 구비된 셀홀더(300);를 포함하되,
복수의 배터리셀(100), 버스바(200) 및 셀홀더(300)의 외장을 감싸며 보호하는 케이스부재(400)와 터미널(212)에 결합되는 BMS홀더(500)를 포함하여 구성되며,
상기 케이스부재(400)는 열방출이 용이하도록 복수의 스페이서를 가지며 볼트, 너트와 같은 체결수단으로 조립되거나 분리될 수 있도록 상부케이스(410)와 하부케이스(420)로 구성되고,
상기 BMS홀더(500)는 BMS(Battery Management System)가 설치되어 배터리셀(100)의 전류를 충전 또는 방전할 수 있도록 사각 형상으로 이루어져 터미널에 형성된 볼트에 결합되는 인서트 형성된 너트홀(510)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
In the battery pack including a plurality of battery cells made of a cylindrical steel material (100), and a bus bar (200) electrically connecting the electrode terminals of the battery cells (100),
Directly connected to a plurality of battery cells 100 made of a terminal made of Al material having high conductivity and heat generation characteristics, a first bus bar and a second bus bar, and arranged in series and parallel to the first bus bar 220. A bus bar 200 including a junction 221 to be joined through laser welding,
A terminal 212 extending from the bus bar 200;
Includes; cell holder 300 having an insertion hole 330 for receiving one end of the battery cell 100;
It comprises a plurality of battery cells 100, the bus bar 200 and the case member 400 that surrounds and protects the exterior of the cell holder 300 and the BMS holder 500 coupled to the terminal 212,
The case member 400 has a plurality of spacers to facilitate heat dissipation and is composed of an upper case 410 and a lower case 420 to be assembled or separated by fastening means such as bolts and nuts,
The BMS holder 500 includes an insert-formed nut hole 510 that is formed in a square shape so that a battery management system (BMS) is installed to charge or discharge the current of the battery cell 100, and is coupled to a bolt formed in the terminal. Battery pack for energy storage, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 버스바(200)는,
배터리의 전극단자에 대향되어 접합되는 접합부(221)를 구비하고,
상기 접합부(221)는 버스바(200)로부터 이격되어, 완충다리(222)로 연결되는 단위통전부를 복수개 구비하는 제1버스바(200) 및
상기 제1버스바(200)의 상부에 구비되되,
제1버스바(200)와 부분적으로 접촉되며 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 형상을 이루는 제2버스바(200);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
According to claim 1,
The bus bar 200,
It is provided with a bonding portion 221 that is opposite to the electrode terminal of the battery is bonded,
The junction 221 is spaced apart from the bus bar 200, the first bus bar 200 having a plurality of unit energizing parts connected to the buffer leg 222 and
It is provided on the upper portion of the first bus bar 200,
A second bus bar 200 partially formed in contact with the first bus bar 200 and having a shape to prevent openness due to vibration;
A battery pack for energy storage comprising a.
제 2 항에 있어서,
상기 제1버스바(220)와 제2버스바(210)는,
대칭적으로 배치되어, 다수개의 배터리셀(100)을 개재시켜 고정하는 배터리모듈인 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
According to claim 2,
The first bus bar 220 and the second bus bar 210,
A battery pack for energy storage, which is arranged symmetrically and is a battery module that is fixed through a plurality of battery cells (100).
제 2 항에 있어서,
상기 제1버스바(220)의 접합부(221)는,
배터리셀(100) 음극단자의 두께 이하인 것인 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
According to claim 2,
The junction portion 221 of the first bus bar 220,
Battery cell (100) Battery pack for energy storage, characterized in that less than the thickness of the negative terminal.
제 4 항에 있어서,
상기 제1버스바(220)는,
제2버스바(210) 두께보다 같거나 얇은 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
The method of claim 4,
The first bus bar 220,
A battery pack for energy storage, characterized in that it is equal to or thinner than the thickness of the second bus bar 210.
제 1 항에 있어서,
상기 셀홀더(300)는,
배터리셀(100)의 일단부 측면에 밀착되도록 돌출된 다수의 래치부(340)를 구비한 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
According to claim 1,
The cell holder 300,
The battery pack for energy storage, characterized in that it has a plurality of latch portions 340 protruding to be in close contact with one end side of the battery cell (100).
제 6 항에 있어서,
상기 셀홀더(300)는,
복수개로 배터리셀(100)의 배열에 따라 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지저장용 배터리팩.
The method of claim 6,
The cell holder 300,
A battery pack for energy storage, characterized in that it is oriented according to the arrangement of the battery cells 100 in plural.
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