KR102283961B1

KR102283961B1 - 이차전지

Info

Publication number: KR102283961B1
Application number: KR1020150015595A
Authority: KR
Inventors: 조만식; 허선혜
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2021-07-30
Also published as: CN105845857A; US20160226035A1; KR20160094230A; US9705114B2

Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전지 셀과, 전지 셀이 끼워지는 전후 방향을 따라 변화되는 가변 폭의 개구가 형성된 셀 홀더를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 제품 생산의 수율을 올릴 수 있고, 불량율을 줄일 수 있도록 개선된 구조의 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Secondary battery}

본 발명은 이차전지에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 전기적으로 연결하여 하나의 단위로 묶은 팩의 형태로 사용되기도 한다.

본 발명의 일 실시형태는, 제품 생산의 수율을 올릴 수 있고, 불량율을 줄일 수 있도록 개선된 구조의 이차전지를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태는, 전지 셀의 방열을 촉진하고 전지 셀의 유동을 억제할 수 있는 이차전지를 포함한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이차전지는,

전지 셀; 및

상기 전지 셀이 끼워지는 전후 방향을 따라 변화되는 가변 폭의 개구가 형성된 셀 홀더;를 포함한다.

예를 들어, 상기 개구는 전후 방향을 따라, 가운데 부분에서 최소 폭을 형성하고, 양단 부분에서 최대 폭을 형성한다.

예를 들어, 상기 개구의 폭은 전후 방향을 따라 연속적으로 변화한다.

예를 들어, 상기 개구를 정의하는 셀 홀더의 벽면은, 상기 개구의 중심축에 대해 사선 방향으로 기울어진 경사각을 갖는다.

예를 들어, 상기 경사각은 전후 방향을 따라 가운데 부분으로부터 양단 부분으로 가면서 점차 증가한다.

예를 들어, 상기 셀 홀더는,

상기 셀 홀더의 가운데 부분을 포함하고, 상기 경사각으로 제1 경사각을 갖는 제1 구간;

상기 제1 구간과 접하고, 상기 경사각으로 상기 제1 경사각 보다 큰 제2 경사각을 갖는 제2 구간; 및

상기 제2 구간과 접하고 상기 셀 홀더의 끝 부분을 형성하며, 상기 경사각으로 상기 제2 경사각 보다 큰 제3 경사각을 갖는 제3 구간을 포함한다.

예를 들어, 상기 제1 구간은 상기 셀 홀더의 가운데 부분에서 병목을 형성하고,

상기 병목의 전후 방향으로 제1 경사각을 갖는 대칭적인 형태로 형성된다.

예를 들어, 상기 제1 구간 내지 제3 구간의 길이 중에서, 상기 제1 구간의 길이가 최대로 형성된다.

예를 들어, 상기 제2 구간은 상기 제1 구간의 전후 양편에서 쌍으로 형성된다.

예를 들어, 상기 제3 구간은 상기 셀 홀더의 전후 양단 부분에서 쌍으로 형성된다.

예를 들어, 상기 셀 홀더는 유리 섬유를 수용하는 매트릭스 수지를 포함하는 복합 소재로 형성된다.

예를 들어, 상기 전지 셀은 전후 방향을 따라 제1 열 및 제2 열의 복 열로 배열되고,

상기 셀 홀더는 제1 열의 전지 셀이 끼워지는 제1 셀 홀더와, 제2 열의 전지 셀이 끼워지는 제2 셀 홀더를 포함한다. .

예를 들어, 상기 제1, 제2 셀 홀더는, 각각의 제1, 제2 열의 전지 셀이 원호 상으로 배열되도록 커브드 형태로 형성된다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 셀 홀더는 동일한 커브드 형태로 형성된다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 셀 홀더는, 각각의 제1, 제2 열의 전지 셀이 일 직선 상으로 배열되지 않도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 셀 홀더의 구조를 최적화시킴으로써, 제품 생산의 수율을 올릴 수 있고, 불량율을 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 전지 셀의 방열을 촉진하고 전지 셀의 유동을 억제할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 이차전지의 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2에 도시된 이차전지의 전기적인 연결 상태를 보여주기 위한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 셀 홀더의 단면도가 도시되어 있다.
도 5a 내지 도 5c에는 도 4에 도시된 셀 홀더의 구간 별 경사각을 보여주는 도면들이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 이차전지에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 이차전지의 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3에는 도 2에 도시된 이차전지의 전기적인 연결 상태를 보여주기 위한 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 이차전지는, 적어도 둘 이상 다수의 전지 셀(10)과, 상기 전지 셀(10)의 후방에 배치되어 전지 셀(10)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 보호회로모듈(130)과, 전지 셀(10)과 보호회로모듈(130) 간의 전기적인 연결을 매개하는 연결 탭(131)과, 상기 보호회로모듈(130)과 외부 기기(미도시) 간의 전기적인 연결을 매개하는 외부 단자(132)를 포함한다. 예를 들어, 상기 연결 탭(131)은 전지 셀(10)과 보호회로모듈(130) 간의 충, 방전 전류의 패스를 형성하며, 상기 외부 단자(132)는 보호회로모듈(130)과 외부 기기(미도시) 간의 충, 방전 전류의 패스를 형성한다. 상기 연결 탭(131)과 외부 단자(132)는 전후 방향을 따라 서로 나란한 방향으로 연장되며, 상하 방향으로 서로 다른 레벨에 배치된다.

상기 전지 셀(10)은 둘 이상 다수로 마련되며, 서로 전기적으로 연결되어, 요구되는 전기적인 출력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 전지 셀(10)은 서로 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나, 또는 직렬/병렬 혼합 방식으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 이차전지는 6개의 전지 셀(10)을 포함할 수 있고, 이들 6개의 전지 셀(10)이 서로 직렬 연결되어 요구되는 높은 전압의 출력을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 전지 셀(10)은 전후 방향을 따라 2열로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전지 셀(10)은 전방 측에 배치되는 제1 열(R1)의 전지 셀(10)과 후방 측에 배치되는 제2 열(R2)의 전지 셀(10)을 포함할 수 있다. 본 명세서를 통하여 전후 방향이란, 전지 셀(10)과 보호회로모듈(130)이 배열된 방향을 의미할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 전지 셀(10)은 후방에 배치된 보호회로모듈(130)의 제어에 따라 충, 방전 동작이 수행될 수 있다.

상기 전지 셀(10) 및 보호회로모듈(130)은 서로 마주하는 상하 방향으로 결합되는 제1, 제2 케이스(110,120) 내에 수용될 수 있다. 그리고, 상방 위치에 배치되는 제1 케이스(110) 위로는 절연 플레이트(180)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 절연 플레이트(180)는 이차전지를 구동 전원으로 갖는 세트 기기(미도시) 측에 접촉되는 접촉 면을 제공할 수 있고, 세트 기기로부터의 절연 및 보호를 위한 기능을 수행할 수 있다.

도 3에서 볼 수 있듯이, 상기 다수의 전지 셀(10)은 접속 부재(151,152,153)를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접속 부재(151,152,153)는 서로 다른 형태를 갖는 제1, 제2 접속 부재(151,152)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 접속 부재(151)는 같은 제1 열(R1)의 전지 셀(10) 끼리 또는 같은 제2 열(R2)의 전지 셀(10) 끼리를 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 접속 부재(151)는 전후 방향으로 일정한 위치에서 편평하게 연장되는 판 상의 전도성 부재로 마련될 수 있다. 상기 제1 접속 부재(151)는, 적어도 2 개소 이상, 예를 들어, 3 개소에 배치될 수 있다.

상기 제2 접속 부재(152)는 제1 열(R1)의 전지 셀(10)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)을 전기적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 접속 부재(152)는 제1 열(R1)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)의 서로 원거리에 배치된 전극들을 상호 연결할 수 있다. 예를 들어, 연결 대상이 되는 제1 열(R1)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)은 전후 방향으로 서로 근접한 전극의 쌍과 서로 원거리로 멀리 떨어진 전극의 쌍을 포함하는데, 상기 제2 접속 부재(152)는 서로 원거리로 멀리 떨어진 전극의 쌍을 연결한다. 이를 위해, 상기 제2 접속 부재(152)는 전후 방향을 따라 연장되는 와이어 형태의 도전성 부재로 마련될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 열(R1)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)의 서로 인접한 전극들은 제3 접속 부재(153)를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 접속 부재(151,152,153)가 서로 다른 형태의 제1, 제2 접속 부재(151,152)를 포함하는 것은, 전지 셀(10)과 보호회로모듈(130) 간의 접속 길이를 고려한 것이다. 즉, 상기 전지 셀(10)이 보호회로모듈(130)과 마주하는 후방 위치에서 보호회로모듈(130)과 접속을 형성하는 것이 접속 길이를 단축시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 전지 셀(10) 중에서 양단의 전지 셀(10), 그러니까 서로 전기적으로 연결된 다수의 전지 셀(10) 중에서 가장 낮은 전위와 가장 높은 전위를 형성하는 양단의 전지 셀(10)을 동일한 후방 위치에 배치하기 위하여, 제1 접속 부재(151)는 물론이고, 서로 다른 제1 열(R1)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)을 연결하기 위한 제2 접속 부재(152)가 요구될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지는, 서로 다른 제1 열(R1)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)의 서로 인접한 전극의 쌍을 상호 연결하기 위한 제3 접속 부재(153)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 접속 부재(153)는 필요에 따라 마련될 수 있으며, 상기 제1 열(R1)과 제2 열(R2)의 전지 셀(10)은 서로 직접 접촉됨으로써 서로 인접한 한 쌍의 전극이 연결될 수 있고, 이때, 상기 제3 접속 부재(153)는 생략될 수 있다.

상기 보호회로모듈(130)은, 전지 셀(10)의 충, 방전 동작을 제어한다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(130)은, 전지 셀(10)의 전압, 전류, 온도와 같은 상태 정보를 취합하고, 취합된 상태 정보에 근거하여 전지 셀(10)의 충, 방전 동작을 제어한다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(130)은 과충전, 과방전과 같은 이상 상황을 포착하고, 이상 상황에 대응한 안전 동작을 수행할 수 있다.

상기 전지 셀(10)은 라운드지게 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 전지 셀(10)은 좌우 방향을 따라 직선적으로 연장되지 않고, 라운드진 원호 형태로 배열된다. 즉, 상기 전지 셀(10)은 커브드 형태로 배열된다는 것이다. 이러한 커브드 형태의 전지 셀(10) 배열은 이차전지의 외형으로 표출되어 인체공학적인 라운드 형상을 구현하고, 미려한 디자인을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 열(R1)의 전지 셀(10) 끼리는 커브드 형태로 배열되고, 상기 제2 열(R2)의 전지 셀(10) 끼리도 커브드 형태로 배열될 수 있다. 제1 열(R1)과 제2 열(R2)은 실질적으로 동일한 커브드 형태로 배열될 수 있다.

상기 커브드 형태의 전지 셀(10) 배열은, 세트 기기(미도시)와의 정합에 기여할 수 있다. 예를 들어, 상기 이차전지는, 청소기와 같은 세트 기기에 장착되어 세트 기기에 구동 전원을 공급할 수 있는데, 청소기 모터(미도시) 주변의 라운드 형태에 밀착되는 커브드 형태의 이차전지는 세트 기기를 포함하는 전체 기기의 컴팩트화에 유리하고, 세트 기기와의 밀착된 정합을 통하여 이차전지의 안정적인 지지 기반을 제공할 수 있다.

도 3의 실시형태에서, 제1 열(R1)의 전지 셀(10) 끼리, 그리고 제2 열(R2)의 전지 셀(10) 끼리는 커브드 형태로 배열되어 있다. 달리 표현하면, 제1 열(R1)의 전지 셀(10) 끼리, 그리고 제2 열(R2)의 전지 셀(10) 끼리는 일 직선 상으로 놓이지 않도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 전지 셀(10)의 개수에 따라, 원호 상을 따르는 전지 셀(10)의 배열에서 서로 이웃한 전지 셀(10)은 같은 레벨(상하 방향으로 같은 높이)에 배치될 수도 있다.

도 3에서 볼 수 있듯이, 상기 전지 셀(10)은 접속 부재(151,152,153)를 통하여 서로 간에 전기적으로 결속되는 한편으로, 상기 전지 셀(10)이 끼워지는 셀 홀더(20)를 통하여 서로 간에 구조적으로 결속될 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 홀더(20)는 제1 열(R1)의 전지 셀(10)의 배열을 사전에 결정된 커브드 형태로 구현하고, 제2 열(R2)의 전지 셀(10)의 배열을 동일한 커브드 형태로 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 홀더(20)는 제1 열(R1)의 전지 셀(10)이 끼워지는 셀 홀더(20, 제1 셀 홀더)와 제2 열(R2)의 전지 셀이 끼워지는 셀 홀더(20, 제2 셀 홀더)를 포함할 수 있다.

상기 셀 홀더(20)는 다수의 전지 셀(10)을 구조적으로 결속시키고, 각각의 전지 셀(10)의 조립 위치를 정의하는 역할을 하며, 이외에 전지 셀(10)의 방열을 촉진할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 홀더(20)는 전기적으로는 절연성을 가지면서도 열적으로는 높은 열 전도도를 갖는 소재로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셀 홀더(20)는 열전도성이 우수한 유리 섬유 또는 탄소 섬유, 및 이들 섬유를 수용하는 매트릭스 수지를 포함하는 복합 소재의 형태로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 셀 홀더는 유리 섬유를 수용하는 매트릭스 수지로서 나일론을 포함하는 복합 소재로 형성될 수 있다.

상기 셀 홀더(20)는 전지 셀(10)의 외주를 둘러싸는 원통 형상의 개구(20`)를 포함하고, 상기 개구(20`) 내에 끼워진 전지 셀(10)과의 열적인 접촉을 형성하며, 전지 셀(10)로부터 전달된 열을 신속하게 외부로 방출하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 위치적인 영향이나, 또는 제조 공정상의 편차에 따라 일부 전지 셀(10)에 열 축적이 발생되더라도, 셀 홀더(20)를 통하여 열적인 집중을 막고, 구동 열을 신속하게 전파시킬 수 있다.

도 4에는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 셀 홀더(20)의 단면도가 도시되어 있다. 도 5a 내지 도 5c에는 도 4에 도시된 셀 홀더(20)의 구간 별 경사각을 보여주는 도면들이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 셀 홀더(20)는 전지 셀(10)이 끼워지는 전후 방향을 따라 개구(20`)가 형성된 중공 형태로 형성된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 개구(20`)는, 전후 방향을 따라 변화되는 가변 폭(W)을 갖는다. 상기 전후 방향이란, 전지 셀(10)이 끼워지는 방향 또는 전지 셀(10)이 끼워지는 셀 홀더(20)의 길이 방향에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 개구(20`)는 전후 방향을 따라 가운데 부분에서 최소 폭(W1)을 갖고, 양단 부분에서 최대 폭(W2)을 갖는다.

상기 개구(20`)가 전후 방향을 따라 변화되는 가변 폭(W)을 갖는 것은, 셀 홀더(20)의 형성을 고려한 것이다. 즉, 상기 셀 홀더(20)는 사출 성형을 통하여 형성될 수 있고, 코어(미도시)가 고정된 금형 틀(미도시) 내에 성형 수지(미도시)를 주입한 후에 코어를 빼내는 방식으로 중공 형상의 셀 홀더(20)를 형성할 수 있다. 이때, 코어를 빼내는 과정에서, 셀 홀더(20)의 형상을 해치지지 않고 물리적인 간섭을 피하면서 코어를 빼내기 위하여, 셀 홀더(20)의 개구(20`)는 전후 방향을 따라 변화하는 가변 폭(W)을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 상기 셀 홀더(20)의 개구(20`)는 전후 방향을 따라 가운데 부분으로부터 양단 부분으로 가면서 점차 증가하는 폭(W)을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 형상의 개구(20`)는 코어의 분리 방향(전후 방향)으로 점차 증가되는 여유 공차를 제공할 수 있다. 상기 셀 홀더(20)의 개구(20`)는 전후 방향을 따라 연속적으로 변화하는 폭(W)을 갖거나 또는 전후 방향을 따라 단계적으로 변화하는 폭(W)을 가질 수 있다.

후술하는 바와 같이, 개구(20`)를 정의하는 셀 홀더(20)의 벽면(20a)은 개구(20`)의 중심축(C)에 대해 사선 방향으로 기울어진 경사각(θ1,θ2,θ3, 도 5a 내지 도 5c)을 갖고, 이에 따라 셀 홀더(20)의 개구(20`)는 길이 방향을 따라 연속적으로 변화하는 폭(W)을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 개구(20`)를 정의하는 셀 홀더(20)의 벽면(20a)은, 개구(20`)의 중심축(C)과 나란하게 연장되되, 개구(20`)의 중심축(C)으로부터 단계적으로 증가되는 폭(W)을 갖는 다단계 형태로 형성될 수도 있다.

상기 셀 홀더(20)의 개구(20`)는 전후 방향을 따라 가운데 부분에서 최소 폭(W1)을 갖고, 양단 부분에서 최대 폭(W2)을 갖는다. 상기 개구(20`)를 정의하는 셀 홀더(20)의 벽면(20a)은 사선 방향으로 경사지게 연장될 수 있다. 여기서, 셀 홀더(20)의 벽면(20a)은, 셀 홀더(20)의 개구(20`)와 마주하는 셀 홀더(20)의 내부 벽면을 의미한다.

상기 셀 홀더(20)의 벽면(20a)은 개구(20`)의 중심축(C)에 대해 사선 방향으로 기울어진 경사각(θ1,θ2,θ3, 도 5a 내지 도 5c)을 갖는다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 경사각(θ1,θ2,θ3, 도 5a 내지 도 5c)은, 셀 홀더(20)의 전후 방향을 따라 가운데 부분으로부터 양단 부분으로 가면서 점차 증가하게 된다. 예를 들어, 상기 셀 홀더(20)는 서로 다른 경사각(θ1,θ2,θ3, 도 5a 내지 도 5c)을 갖는 제1 구간 내지 제3 구간(L1,L2,L3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구간 내지 제3 구간(L1,L2,L3)은 서로 다른 길이를 가질 수 있고, 후술하는 바와 같이, 상기 제1 구간(L1)은 최대 길이로 설정될 수 있다.

상기 제1 구간(L1)은 전후 방향을 따라 셀 홀더(20)의 가운데 부분에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구간(L1)은 셀 홀더(20)의 가운데 부분에서 병목(N)을 형성하고, 상기 병목(N)의 전후 방향으로 제1 경사각(θ1)을 갖는 대칭적인 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 구간(L1)은 병목(N)을 형성하면서 다른 제2, 제3 구간(L2,L3) 보다 상대적으로 전지 셀(10)에 가깝게 배치된다. 또한 상기 제1 구간(L1)은 셀 홀더(20)의 전체 길이를 통하여 최소의 경사각(제1 경사각, θ1)을 가질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 구간(L1)은 병목(N)에서 전지 셀(10)에 가장 가깝게 접근하고, 최소의 경사각(제1 경사각, θ1)을 통하여 전지 셀(10)에 근접하게 된다. 전지 셀(10)의 방열 목적으로, 상기 제1 경사각(θ1)은 셀 홀더(20)의 전체 길이를 통하여 최소로 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 구간(L1)은 다른 제2, 제3 구간(L2,L3) 보다 상대적으로 길게 연장된다. 상기 제1 구간(L1)은 셀 홀더(20)의 전체 길이를 통하여 최대 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 구간(L1)은 셀 홀더(20)의 전체 길이를 통하여 최소의 경사각(제1 경사각, θ1)을 가질 수 있다. 요약하면, 상기 제1 구간(L1)은 셀 홀더(20)의 가장 긴 구간에 걸쳐서 가장 작은 경사각(제1 경사각, θ1)을 갖는다. 이에 따라, 상기 제1 구간(L1)은 최대 길이에 걸쳐서 최소의 경사각(제1 경사각, θ1)으로 전지 셀(20)에 대해 접근하고 그 결과 제1 구간(L1)을 통하여 전지 셀(10)이 효과적으로 방열될 수 있다. 또한, 상기 제1 구간(L1)은 전지 셀(10)과 가장 근접하게 배치됨으로써 전지 셀(10)의 전후 방향의 유동을 억제하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 제1 구간(L1)의 길이를 충분히 확보하는 것이 전지 셀(10)의 유동을 규제하기 위한 목적에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구간(L1)은, 개구(20`)의 중심축(C)에 대해 0.1도의 제1 경사각(θ1)으로 사선 방향을 따라 연장될 수 있다.

상기 제2 구간(L2)은 상기 제1 구간(L1)의 옆에 형성될 수 있다. 전체적으로, 상기 제2 구간(L2)은 제1 구간(L1)의 전후 양편에 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 제2 구간(L2)은 제1 경사각(θ1) 보다 증가된 제2 경사각(θ2)을 갖는다. 예를 들어, 상기 제1 경사각(θ1)이 0.1도로 설정될 때, 상기 제2 경사각(θ2)은 제1 경사각(θ1) 보다 증가된 0.3도로 설정될 수 있다. 상기 제2 경사각(θ2)이 제1 경사각(θ1) 보다 증가됨으로써, 코어(미도시)의 분리 방향(전후 방향)을 따라 코어와의 여유 공차를 한층 증가시킬 수 있다.

상기 제3 구간(L3)은 상기 제2 구간(L2)의 옆에 형성될 수 있다. 전체적으로, 상기 제3 구간(L3)은 셀 홀더(20)의 전후 양단부에 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 제3 구간(L3)은 제2 경사각(θ2) 보다 증가된 제3 경사각(θ3)을 갖는다. 예를 들어, 상기 제2 경사각(θ2)이 0.3도로 설정될 때, 상기 제3 경사각(θ3)은 제2 경사각(θ2) 보다 증가된 0.5도로 설정될 수 있다. 상기 제3 경사각(θ3)이 제2 경사각(θ2) 보다 증가됨으로써, 코어(미도시)의 분리 방향(전후 방향)을 따라 코어와의 여유 공차를 한층 증가시킬 수 있다.

요약하면, 상기 제1 구간(L1)은 셀 홀더(20)의 가운데 부분에서 병목(N)을 형성하며 가장 긴 구간에 걸쳐서 연장되고, 최소의 제1 경사각(θ1)으로 사선 방향을 따라 연장된다. 그리고 상기 제1 구간(L1)의 전후 양편으로는 상기 제1 경사각(θ1) 보다 증가된 제2 경사각(θ2)을 갖는 제2 구간(L2)이 쌍으로 배치된다. 그리고, 상기 제2 구간(L2)의 옆으로 상기 셀 홀더(20)의 전후 양단부에는 제2 경사각(θ2) 보다 증가된 제3 경사각(θ3)을 갖는 제3 구간(L3)이 쌍으로 배치된다. 이렇게, 전후 방향을 따라 가운데 부분으로부터 양단 부분으로 가면서 경사각(θ1,θ2,θ3)이 점차 증가되는 제1 구간 내지 제3 구간(L1,L2,L3)이 배치됨으로써 셀 홀더(20)의 형성시에 코어(미도시)의 분리 방향(전후 방향)을 따라 코어와의 여유 공차를 점차 증가시킬 수 있다.

상기 제2 구간(L2) 및 제3 구간(L3)의 길이는, 코어(미도시)의 분리 방향(전후 방향)을 따라 코어와의 여유 공차를 증가시키기 위한 목적 한도에서 최소한으로 규제되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제2 구간(L2) 및 제3 구간(L3)을 증가시키는 것은, 상대적으로 제1 구간(L1)을 줄이는 것에 해당되고, 전지 셀(10)의 방열에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

전체적으로 셀 홀더(20)의 벽면(20a)은 전후 방향을 따라 가운데 부분을 중심으로 전후 양편으로 대칭적인 형태를 가질 수 있다. 이렇게 전후 방향을 따라 셀 홀더(20)가 전체적으로 대칭적인 구조를 가짐으로써, 조립 방향에 구애 받지 않고 셀 홀더(20)의 조립 작업이 편리하게 이루어질 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 보호회로모듈(130)은 전후 방향과는 다른 상하 방향으로 연장될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보호회로모듈(130)은 상하 방향으로 직립한 자세로 배치될 수 있다. 즉, 상기 보호회로모듈(130)은 전후 방향을 따라 평편하게 누운 자세로 배치되지 않는다. 이러한 보호회로모듈(130)의 배치는 이차전지의 전후 방향 길이를 단축시키고, 이차전지의 컴팩트화에 기여할 수 있다.

상기 전지 셀(10)과 보호회로모듈(130)은 케이스(110,120) 내에 수용된다. 상기 케이스(110,120)는 상기 전지 셀(10)과 보호회로모듈(130)을 사이에 두고 서로 마주하게 조립되는 제1, 제2 케이스(110,120)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 케이스(110,120)는 상기 전지 셀(10)이 수용되는 셀 수용부(C1)와 상기 보호회로모듈(130)이 수용되는 회로 수용부(C2)를 포함한다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 전지 셀(10)은 전후 방향을 따라 제1, 제2 열(R1,R2)로 배치되며, 상기 보호회로모듈(130)은 상하 방향으로 직립한 자세로 배치된다. 이에 따라, 상기 셀 수용부(C1)와 회로 수용부(C2)는 상하 방향을 따라 서로 다른 높이를 갖고, 보다 구체적으로, 셀 수용부(C1)의 높이보다 회로 수용부(C2)의 높이가 더 높게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상방에 배치되는 제1 케이스(110)에서 셀 수용부(C1)와 회로 수용부(C2)의 높이가 서로 다르게 설정될 수 있고, 하방에 배치되는 제2 케이스(120)에서는 상기 셀 수용부(C1)와 회로 수용부(C2)의 높이가 동등하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 케이스(110)에는 셀 수용부(C1)와 회로 수용부(C2)의 높이 편차에 따른 단차가 형성되되, 상기 제2 케이스(120)에서는 셀 수용부(C1)와 회로 수용부(C2)가 실질적으로 동일한 레벨을 갖는 평편한 형태로 형성될 수 있다는 것이다.

상기 셀 수용부(C1)의 높이와 회로 수용부(C2)의 높이가 서로 다르게 설정됨에 따라, 회로 수용부(C2)는 셀 수용부(C1) 보다 상방으로 돌출된 단차를 갖게 된다. 셀 수용부(C1) 보다 상방으로 돌출된 회로 수용부(C2), 그러니까, 제1 케이스(110)의 상방으로 돌출된 단차에는 외부 단자(132)를 노출시키기 위한 구멍이 형성될 수 있다. 외부로 노출된 외부 단자(132)는 외부 기기와 연결되어 충, 방전 전류의 패스를 형성할 수 있다.

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.

10: 전지 셀 20: 셀 홀더
20`: 개구 20a: 셀 홀더의 벽면
110: 제1 케이스 120: 제2 케이스
110a,110b: 단자 홀 130: 보호회로모듈
131: 연결 탭 132: 외부 단자
151,152,153: 접속 부재
R1: 제1 열 R2: 제2 열
C1: 셀 수용부 C2: 회로 수용부
L1: 제1 구간 L2: 제2 구간
L3: 제3 구간 θ1: 제1 경사각
θ2: 제2 경사각 θ3: 제3 경사각
W,W1,W2 : 셀 홀더의 폭

Claims

전지 셀; 및
상기 전지 셀이 끼워지는 전후 방향을 따라 변화되는 가변 폭의 개구가 형성된 셀 홀더;를 포함하고,
상기 개구는 전후 방향을 따라, 가운데 부분에서 최소 폭을 형성하고, 양단 부분에서 최대 폭을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 개구의 폭은 전후 방향을 따라 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제2항에 있어서,
상기 개구는 전후 방향을 따라 연장되며, 전후 방향을 따라 셀 홀더의 양단부 사이의 각각의 위치에서 연속적으로 변화하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 개구를 정의하는 셀 홀더의 벽면은, 상기 개구의 중심축에 대해 사선 방향으로 기울어진 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제4항에 있어서,
상기 경사각은 전후 방향을 따라 가운데 부분으로부터 양단 부분으로 가면서 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제4항에 있어서,
상기 셀 홀더는,
상기 셀 홀더의 가운데 부분을 포함하고, 상기 경사각으로 제1 경사각을 갖는 제1 구간;
상기 제1 구간과 접하고, 상기 경사각으로 상기 제1 경사각 보다 큰 제2 경사각을 갖는 제2 구간; 및
상기 제2 구간과 접하고 상기 셀 홀더의 끝 부분을 형성하며, 상기 경사각으로 상기 제2 경사각 보다 큰 제3 경사각을 갖는 제3 구간을 포함하는 이차전지.
제6항에 있어서,
상기 제1 구간은 상기 셀 홀더의 가운데 부분에서 병목을 형성하고,
상기 병목의 전후 방향으로 제1 경사각을 갖는 대칭적인 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제6항에 있어서,
상기 제1 구간 내지 제3 구간의 길이 중에서, 상기 제1 구간의 길이가 최대로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제6항에 있어서,
상기 제2 구간은 상기 제1 구간의 전후 양편에서 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제6항에 있어서,
상기 제3 구간은 상기 셀 홀더의 전후 양단 부분에서 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 셀 홀더는 유리 섬유를 수용하는 매트릭스 수지를 포함하는 복합 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제1항에 있어서,
상기 전지 셀은 전후 방향을 따라 제1 열 및 제2 열의 복 열로 배열되고,
상기 셀 홀더는 제1 열의 전지 셀이 끼워지는 제1 셀 홀더와, 제2 열의 전지 셀이 끼워지는 제2 셀 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제12항에 있어서,
상기 제1, 제2 셀 홀더는, 각각의 제1, 제2 열의 전지 셀이 원호 상으로 배열되도록 커브드 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제13항에 있어서,
상기 제1, 제2 셀 홀더는 동일한 커브드 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
제12항에 있어서,
상기 제1, 제2 셀 홀더는, 각각의 제1, 제2 열의 전지 셀이 일 직선 상으로 배열되지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
전지 셀; 및
상기 전지 셀이 끼워지는 전후 방향을 따라 변화되는 가변 폭의 개구가 형성된 셀 홀더;를 포함하고,
상기 개구를 정의하는 셀 홀더의 벽면은, 상기 개구의 중심축에 대해 사선 방향으로 기울어진 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.