KR20050035112A - 배터리 및 관련 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 배터리는 적층 방향으로 적층된 복수의 유닛 셀들과, 전기 도전성을 각각 갖는 복수의 도전성 부재들 및 절연 특성을 각각 갖는 복수의 절연성 부재들을 구비한다. 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 복수의 유닛 셀들이 적층 방향으로 전기적으로 접속되도록 각각 출력 단자들을 갖는 복수의 유닛 셀들이 샌드위치되는 적층 방향으로 교호식으로 배치된다.

Description

배터리 및 관련 방법{BATTERY AND RELATED METHOD}
본 발명은 배터리 및 그와 관련된 방법에 관한 것이고, 더 상세하게는, 고 에너지 밀도를 갖고 작은 크기이고 큰 에너지를 공급하기 위한 전원 공급원으로써 활용 가능한 경량 구조를 갖는 배터리 및 그와 관련된 방법에 관한 것이다.
최근, 환경에 대한 고려의 증가로, 화석 연료를 활용하는 엔진으로부터 전기 에너지를 활용하는 모터로 자동차의 전원 공급원의 변화가 상당히 이동되었다. 이 때문에, 모터의 전원 공급원으로써의 역할을 하는 배터리 기술이 급속히 발전되었다.
자동차는 주기적으로 큰 전력의 충전 및 방전 용량을 갖고 최고의 방진 특성 및 열 방출 특성을 갖는 구조의 경량이고 작은 크기를 갖는 배터리가 설치되도록 의도된다.
일본 특허 출원 공개 제2000-195480호는 배터리를 개시한다(단락 번호 제014 내지 0029 및 도1, 2 및 4 참조). 특히, 배터리는 주어진 간격으로 유닛 셀의 두께 방향으로 배치되고 가압 부재가 적층체의 양측에서 유닛 셀을 가압하기 위해 적층체의 유닛 셀들 사이에 위치되어 복수의 유닛 셀이 외부 덮개 부재에 의해 조여지는 전기적으로 직렬, 병렬, 직렬 및 병렬인 복수의 편평형 유닛 셀을 포함하는 구조를 갖는다. 이러한 구조에서, 개선된 사이클 특성과 비율 특성을 갖는 배터리를 제공하기 위해 유닛 셀이 유리한 발열 특성을 갖도록 제조하는 것이 의도된다.
본 발명자에 의해 수행된 연구에서, 이러한 배터리는 유닛 셀로써 편평형 셀을 포함하기 때문에, 배터리는 편평형 셀 이외의 다른 셀로 형성된 배터리보다 큰 에너지 밀도를 갖고, 동일한 전력 용량을 갖는 셀을 제공하는 소형으로 형성될 수 있다. 이 때문에, 편평형 셀로 형성된 배터리는 고 에너지 밀도를 갖는 소형 구조의 측면에서 자동차에 설치되기 위한 배터리로써 적합하다.
그러나 본 발명자에 의해 수행된 광대한 분석에 따라, 배터리는 전력 저장 시스템에 이용되기 위해 개발된 배터리를 포함하기 때문에, 생산 효율, 경량의 작은 크기, 진동 방지 성능 및 높은 신뢰성을 요구하는 자동차용 배터리에 적용되는 목적으로 이러한 구조의 다른 연구를 수행하기 위해서는 이들이 실온에 존재하는 것이 고려되었다.
특히, 높은 생산 효율을 가능하게 하는 구조, 유닛 셀들이 최대 체적 효율을 제공하기 위해 경량으로 소형을 제공하기 위해 가능한 한 적은 수의 컴포넌트 부품을 포함하는 것, 배터리가 주기적으로 반복되는 사이클에서 충방전의 존재에서 배터리 내측에서 발생된 가스의 결과로 용량 저하와 배터리 수명 강하의 발생을 방지할 수 있는 구조, 항상 진동에 노출되더라도 안정적으로 작동 가능하게 하는 진동 방지 특성을 갖는 구조와 유닛 셀이 고밀도로 배열되더라도 효율적인 방열을 가능하게 하는 구조와 같은 다양한 요구를 만족시키는 구조를 갖는 배터리를 실현하는 요구가 증가되었다.
본 발명은 본 발명자에 의해 수행된 전술한 연구로 완성되었고, 고 에너지 밀도와 큰 에너지를 공급하는 전원 공급원으로써 최적의 구조로 경량의 작은 크기를 갖는 구조를 갖는 배터리를 제공하기 위한 목적을 갖는다.
또한, 본 발명자에 의해 수행된 연구에 따라, 복수의 유닛 셀이 배터리를 형성하도록 직렬 접속되어 조립되기 때문에, 조립 프로세스 동안 직렬로 연결될 유닛 셀의 수가 증가함에 따라, 직렬 연결된 유닛 셀은 증가된 단자 전압을 가져서, 취급에 주의가 요구되고, 따라서 개선된 작업성을 위한 룸이 요구된다.
따라서 본 발명은 배터리의 제조 프로세스에서 고전압이 출력되지 않는 배터리를 제조하는 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 태양에서, 배터리는,
적층 방향으로 적층된 복수의 유닛 셀들과,
각각 전기 도전성을 갖는 복수의 도전성 부재들과,
각각 전기 절연 특성을 갖는 복수의 절연성 부재들을 포함하고,
상기 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 각각의 출력 단자들을 갖는 복수의 유닛 셀들이 샌드위치되면서 적층 방향으로 교호식으로 배치되어 복수의 유닛 셀들은 적층 방향으로 전기적으로 접속접속된다.
한편, 본 발명의 다른 태양에서, 배터리를 제조하는 방법은,
복수의 도전성 부재들이 임시 절연성 부재를 갖고 각각 출력 단자들을 갖는 복수의 유닛 셀들이 샌드위치되도록 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들이 교호식으로 배치되는 방향으로 복수의 유닛 셀들을 적층하는 단계와,
상기 복수의 도전성 부재를 임시로 고정하는 단계와,
상기 복수의 도전성 부재들로부터 임시 절연성 부재들을 제거하는 단계와,
상기 도전성 부재들로부터 임시 절연성 부재를 제거하기 위해 복수의 유닛 셀들의 출력 단자들 사이에서 가압력의 인가에 의해 복수의 유닛 셀들을 완전히 조이는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특성, 장점 및 이익은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
이후에, 본 발명에 따른 다양한 실시예의 배터리들과 그와 관련된 방법들은 첨부된 도면을 적절히 참조하여 설명된다. 부수적으로, 몇몇 도면 중의 x-, y-, z- 축은 3축 직각 좌표계를 형성한다.
(제1 실시예)
본 발명에 따른 제1 실시예의 배터리 및 그와 관련된 방법이 도1 내지 도7을 참조하여 상세히 설명된다.
우선, 본 실시예의 배터리의 개략적인 구조를 설명한다.
도1은 본 실시예의 배터리(BA)의 사시도이고, 도2는 이러한 배터리를 형성하는 유닛 셀의 사시도이고, 도3은 도1의 선A-A를 따라 취한 단면도이다.
도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 배터리(BA)는 복수의 편평형 셀(1)(이후부터는 주로 유닛 셀이라 함)의 적층체, 유닛 셀(1)에 적층된 히트 싱크(2a, 2b), 유닛 셀(1)들 사이와 유닛 셀(1)들과 히트 싱크(2a, 2b) 사이에 개재된 고마찰 시트(3), 복수의 적층된 유닛 셀(1)들이 그 위치에서 (z-방향을 따라) 일체식으로 보유되도록 적층 방향의 양측에서 가압되는 보유 기구(4)를 포함하는 개략적인 구조를 갖는다.
유닛 셀(1)들은 적층 방향으로 직렬로 접속된다. 즉, 각각의 유닛 셀(1)들로부터 연장하는 두 개의 전극 탭(10, 12)들은 전기 도전성 워셔(washer)(50)와 절연성 워셔(51)들이 교호식으로 배치되도록 함으로써 회로 단락을 방지하도록 직렬로 접속된다.
이후에, 배터리(BA)와 그 컴포넌트 요소는 필요시에 다른 도면을 참고하여 더 상세히 설명된다.
(유닛 셀)
본 실시예에서 편평형으로 형성된 유닛 셀(1)은 양전극 플레이트, 음전극 플레이트 및 분리기의 순서로 적층되고 구성된 전원 발생 요소를 내부적으로 포함한다. 유닛 셀(1)은 겔 중합체 전해물을 채용한 리튬 이온 2차 배터리와 같은 제2 배터리를 형성한다.
유닛 셀(1)에서, 3개의 층 구조를 갖는 라미네이트 필름이 외부 덮개로써 이용되고, 폴리아미드 수지로 각각 제조된 수지 필름들 사이에 개재된 알루미늄 포일을 포함하는 3개의 층이 형성된다. 두 개의 라미네이트 필름에서, 일 시트는 가압에 의해 편평 시트로 형성되고 열융착에 의해 각각의 림에서 시트 형상을 유지하면서 라미네이트 필름의 다른 시트 상에 라미네이트된다. 전력 발생 요소는 라미네이트된 라미네이트 필름을 내측에서 용접 밀폐한다. 이러한 가압이 수행될 때, 라미네이트 필름이 다이(die) 내로 도입되더라도, 라미네이트 필름의 최외부층은 작은 표피 마찰 계수를 갖는 수지 필름으로 형성되고, 따라서, 라미네이트 필름은 라미네이트 필름과 다이 사이의 마찰에 의한 악영향을 받지 않는다. 부수적으로, 배터리(BA)에서, 유닛 셀(1)들은 캡슐화된 전력 발생 요소의 적층 방향과 같이 동일한 방향으로 적층된다.
유닛 셀(1)은 탭이 적층 방향과 직각인 방향으로 연장하는 출력 단자를 형성함에 따라 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)을 갖는다. 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)은 외부 덮개의 외측으로 추출된다. 절연 처리가 수행된 표면을 각각 갖는 절연체 핀(52)들이 삽입되는 구멍(11, 13)들이 각각 양전극(10)과 음전극(12)에서 형성된다.
도3을 참조하여 이해되는 바와 같이, 유닛 셀(1)들은 전극 탭들이 적층 방향으로 교호식으로 배열된 양 및 음 극성을 갖도록 교호식으로 적층되고, 예를 들면, 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)들이 교호식으로 적층된다. 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들은 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)이 샌드위치되도록 절연체 핀(52)을 통해 교호식으로 설정된다. 특히, 절연체 워셔(51)는 층을 갖는 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12) 사이에 개재되고, 전기 도전성 워셔(50)는 층을 갖는 음전극 탭(12)과 양전극 탭(12) 사이에 개재된다. 본 실시예에서 동일한 타이어(tier)에 워셔를 포커싱할 때, 절연성 워셔(51)는 양전극 탭(10)에 위치되고, 전기 도전성 워셔(50)는 음전극 탭(12)에 위치된다. 부수적으로, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들이 전극 탭들이 배열되는 순서에 종속되어 최상부층에 잔류하는 유닛 셀(1)의 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)에 각각 위치되더라도, 이들 컴포넌트 부품들이 그 상황에 따라 배치되면 문제가 없다.
전기 도전성 워셔(50)는 하나 위에 다른 하나가 접촉하여 유지되는 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)이 전기적으로 접속되도록 구리 또는 알루미늄과 같은 전기 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 한편, 절연성 워셔(51)는 하나 위에 다른 하나가 접촉하여 유지되는 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)이 전기적으로 절연되도록 세라믹과 같은 절연성 금속으로 형성된다. 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)는 유닛 셀(1)들의 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12) 사이의 직접 접촉이 회피되는 스페이서로써 제공된다.
따라서, 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)은 적층 방향으로 교호식으로 배열되고, 배터리(BA)는 적층된 구조의 상부층으로부터 하부층으로 전류가 유동하도록 유닛 셀(1)들이 전기적으로 접속되는 회로를 내부적으로 갖는다. 부가로, 적층된 구조의 하부층으로부터 상부층으로의 전류를 유동시키는 것이 바람직할 때, 전기 도전성 워셔(51)와 절연성 워셔(50)가 역으로 배열되는 것을 충족시킬 수 있다.
절연체 핀(52)들은 금속 바아의 표면에 커버되는 열수축 튜브, 금속 표면에 도포된 수지, 금속 표면에 도전된 코팅 또는 쉴딩(shielding)에 의해 절연 처리된다. 너트(53a, 53b)들은 절연체 핀(52)의 상단부 및 하단부에서 조여진다. 이는 유닛 셀(1)들의 전극 탭(10, 12)이 전기 도전성 워셔(50) 및 절연성 워셔(51) 사이에서 견고하게 개재되도록 하여 전극 탭(10, 12)이 신뢰성있는 방식으로 서로로부터 전기적으로 도전되거나 또는 전기적으로 절연될 수 있도록 한다.
여기서, 전기 도전성 워셔(10)와 절연성 워셔(51)는 가능한 작은 표면 조도를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 표면 조도가 크면, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)의 표면은 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)가 워셔들의 양측에서 너트(53a, 53b)를 통해 조여질 때 피로를 야기하고 전극 탭(10, 12)과 전기 도전성 워셔(50) 사이의 전기 저항을 증가시키도록 조임력의 저하가 발생되어 전극 탭(10, 12)들 사이의 전기 접속 신뢰성이 저하된다.
부수적으로, 전류가 상부층으로부터 하부층으로 유동하는 배터리의 내측에 형성된 회로 구조에서, 전력 단자(도시 안됨)는 제어기(도시 안됨)가 배터리(BA)의 전압을 검출하는 것을 가능하게 하면서, 전류가 추출되도록 하기 위해 너트(53a)와 전기 도전성 워셔(50) 및 너트(53b)와 절연성 워셔(51b) 사이에 위치될 수 있다. 또한, 도1에 도시된 바와 같이 복수의 유닛 셀(1)들을 합체할 때, 물론 이러한 전력 단자가 채용된다.
(히트 싱크)
도4a는 외부층 히트 싱크(2a)의 사시도이고, 도4b는 내부층 히트 싱크(2b)의 사시도이다.
도4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 히트 싱크 형성부는 외부층 히트 싱크(2a)와 내부층 히트 싱크(2b)를 포함하고, 외부층 히트 싱크(2a)들은 적층 구조의 최외부층에 위치되고, 내부층 히트 싱크(2b)들은 배터리(BA)의 적층 구조의 중앙에 유닛 셀(1)들을 갖고 배열된다.
임의의 히트 싱크(2a, 2b)들은 공기와 같은 냉각제가 이를 통과하도록 복수의 통기 통로를 갖고 형성된다. 이들 통기 통로는 그 표면에 각각 복수의 리세스가 형성되는 편평형 재료의 2개의 시트로 형성되고, 각각의 리세스가 상호 정렬되도록 라미네이트되어 히트 싱크(2a, 2b)를 형성한다. 이는 매우 얇은 히트 싱크(2a, 2b)를 통과하는 통기 통로의 중공화에 직면하는 어려움에 대한 고려에 기초한다. 물론, 각각의 히트 싱크(2a, 2b)는 바람직하게는 사출 성형에 의해 형성된 단위 플레이트 재료로 각각 형성될 수 있다.
외부층 히트 싱크(2a)는 적층된 유닛 셀(1)의 전극 탭(10, 12)이 외측으로 노출되도록 절결부(21)가 형성되고, 두개의 절결부(21)가 개재된 사이에 구멍(22)이 형성된 4개의 코너부를 갖는다. 구멍(22)은 외부층 히트 싱크(2a) 사이에 적층된 유닛 셀(1)들에 필요한 표면 압력을 인가하기 위한 가압 유닛(40)을 장착하는 목적으로 형성된다.
외부층 히트 싱크(2a)와 같은 구멍(22)들은 내부 히트 싱크(2b)에는 존재하지 않는다. 내부 히트 싱크(2b)는 유닛 셀(1)들이 배터리(BA)에 적층될 때 가압 유닛(40)에 의해 유닛 셀(1)들과 접촉하는 가압 표면에 보유된다. 내부층 히트 싱크(2b)는 유닛 셀(1)들의 4개의 시트가 적층될 때 도3에 도시된 바와 같이 내부층 히트 싱크(2b)의 일 시트가 이러한 적층체에 설정되는 방식으로 유닛 셀(1)들 사이에 적절하게 배치된다. 이는 유닛 셀(1)들로 생성된 열이 적층 구조로부터 방출되는 것을 가능하게 한다.
(고마찰 시트)
본 실시예의 고마찰 시트(3)는 도3에 도시된 바와 같이 유닛 셀(1)들 또는 유닛 셀(1)과 히트 싱크(2a, 2b) 사이에 개재된다. 고마찰 시트(3)는 시트 형상으로 형성된 실리콘 고무로 만들어진다. 실리콘 고무는 유닛 셀(1)들이 동시에 직접 라미네이트될 때 발생하는 것보다 높은 마찰 계수를 갖는다. 따라서, 유닛 셀(1)들 또는 유닛 셀(1)과 히트 싱크(2a, 2b) 사이에 고마찰 시트(3)를 개재하는 것은 이들 컴포넌트 부품의 횡방향 변위를 최소화한다.
한편, 고마찰 시트(3)가 횡방향 변위에 대해 고마찰력을 나타내더라도, 유닛 셀(1)들의 적층 방향에 대해 거의 접착이 나타나지 않는다. 따라서, 고마찰 시트(3)는 유닛 셀(1)들과 히트 싱크(20에 대해 비접착성을 갖는다. 달리 설명하면, 고마찰 시트(3)는 유닛 셀(1)들 자체 또는 유닛 셀(1)과 히트 싱크(2a, 2b)가 영구적으로 결합되는 형식이 아니고 이들 컴포넌트 요소가 서로로부터 분리되는 특성을 갖는다.
(보유 기구)
도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 보유 기구(4)는 배터리(BA)의 최외부층과, 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 배치되는 가압 유닛(40) 및 가압 유닛(40)이 외부층 히트 싱크(2a)들에 장착되는 너트(41)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 외부층 히트 싱크(2a)들은 유닛 셀(1)들을 냉각하기 위한 냉각 부재로써 제공하도록 배터리(BA)의 최외부층에 적층된다. 한편, 외부층 히트 싱크(2a)들은 또한 이들 컴포넌트 요소들을 고정된 위치로 보유하면서 적층 방향으로 적층 구조의 중앙에 적층된 유닛 셀(1)들과 내부층 히트 싱크(2b)에 각각 표면 압력을 인가하기 위한 보유 기구(4)의 부품으로써 제공된다. 보유 기구(4)의 부품으로써, 외부층 히트 싱크(2a)는 가압 유닛(40)들에 의해 연관된 컴포넌트 요소가 서로 밀착되는 방향으로 힘을 가한다.
가압 유닛(40)들은 외부층 히트 싱크(2a)에 형성된 구멍(22)을 통해 삽입되고 너트(41)에 의해 조여진다. 가압 유닛(40)들은 도5a 내지 6c에 도시된 상세한 구조를 갖는다.
도5a는 가압 유닛(40)의 전체 구조를 도시하는 도면이고, 도5b는 가압 유닛(40)의 스프링 리테이너의 구조를 도시하는 도면이고, 도6a는 가압 유닛(40)의 초기 상태를 도시하는 도1의 선 B-B를 따라 취한 단면도이고, 도6b는 가압 유닛(40)이 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 배치된 상태를 도시하는 도1의 선B-B를 따라 취한 단면도이고, 도6c는 가압 유닛(40)의 스프링 리테이너(43)의 삽입기(47)의 평면도이다.
도5a 내지 6c에 도시된 바와 같이, 가압 유닛(40)은 인장 코일 스프링(탄성 본체)(42)과 인장 코일 스프링(42)의 양단부를 보유하는 스프링 리테이너(43)로 구성된다.
인장 코일 스프링(42)이 장력을 받는 상태에서 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 배치되고, 인장 코일 스프링(42)은 외부층 히트 싱크(2a)들이 서로 밀착되는 방향으로 탄성력을 생성하기 위한 장력을 나타낸다.
스프링 리테이너(43)는 본체부(44), 인장 코일 스프링(43)의 피치(P1)보다 큰 피치(P2)로 쓰레드 릿지를 갖는 나사부(45), 인장 코일 스프링(43)의 중심쪽으로 연장하는 접합부(46) 및 본체부(44)로부터 연장하고 외부층 히트 싱크(2a)를 통해 삽입되는 삽입기(47)를 포함한다.
본체부(44)는 인장 코일 스프링(42)의 단부의 위치를 명기하도록 인장 코일 스프링(42)의 말단부와 접합 결합된다. 또한, 배터리에 조립된 가압 유닛(40)에서, 본체부(44)는 증가된 길이로부터 인장 코일 스프링(42)을 제한하는 역할을 하도록 외부층 히트 싱크(2a)와 접합 결합된다.
나사부(45)는 인장 코일 스프링(42)의 말단부 내로 나사 결합되고, 그 결과 고정되는 인장 코일 스프링(42)의 내측과 내부적으로 결합된다. 나사부(45)는 도5b에 도시된 바와 같은 피치(P2)를 갖는 쓰레드 릿지가 형성된 외주면을 갖는다. 나사부(45)의 피치(P2)는 인장 코일 스프링(42)의 피치(P1)보다 크다. 따라서, 나사부(45)는 도5b에서 화살표로 도시된 바와 같은 방향으로 나사 결합될 수 있고 나사부(45)의 나사 결합은 접합부가 인장 코일 스프링(42)의 중심 쪽으로 진행되도록 한다.
인장 코일 스프링(42)의 양단부로부터 나사 결합부를 나사 결합할 때, 양측으로부터 진행된 접합부(42)는 도5a에 도시된 바와 같이 장력 코일 스프링(42)의 연관된 말단부와 접하게 된다. 이러한 상황 하에서, 인장 코일 스프링(42)은 정상 길이로부터 신장되어 가압 유닛(40)의 초기 상태 하에서 초기 장력을 제공한다.
삽입기(47)는 너트(41)가 고정된 쓰레드 릿지(47a)가 형성된 말단부를 갖는다. 삽입기(47)는 도6c에 도시된 바와 같은 끼워맞춤 구동 슬릿(48)이 형성된 헤드를 갖는다. 음의 구동기의 팁을 슬릿(48)에 끼워맞춤하는 것은 스프링 리테이너(43)가 회전을 로킹할 수 있도록 한다.
외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 가압 유닛(40)을 위치시키는 것은 도6a에 도시된 바와 같은 상태를 제공한다.
도6a에 도시된 바와 같이, 삽입기(47)들은 외부층 히트 싱크(2a)의 구멍(22)을 통해 삽입된다. 이러한 상태 하에서, 도6b 및 6c에 도시된 바와 같이, 스프링 리테이너(43)들 중 하나의 회전이 로킹되는 반면, 다른 스프링 리테이너(43)의 삽입기(47)는 X-방향으로 너트(41)에 의해 조여지고 고정된다. 다음에, 스프링 리테이너(43)는 너트(41) 쪽으로 당겨진다. 이와 같이, 너트(41)를 구동하는 것은 다른 잔류하는 스프링 리테이너(43)의 삽입기(43)가 고정되도록 한다. 다음에, 스프링 리테이너(43)들은 보유되는 인장 코일 스프링(42)으로 서로에 대해 당겨지고, 인장 코일 스프링(42)은 인장 코일 스프링(42)이 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에서 신장하는 상황 하에서 보유된다.
이러한 방식으로, 인장 코일 스프링(42)은 외부층 히트 싱크(2a)들 사이의 거리에 따라 신장되기 때문에, 너트(41)에 의해 인가된 고정 토크에 관계없이 인장 코일 스프링(42)이 수축되는 방향으로 작용하는 탄성력을 얻을 수 있다. 이러한 탄성력은 외부층 히트 싱크(2a)를 통해 유닛 셀(1)들에 인가되는 가압력을 제공한다.
(조립 절차)
다음에, 전술한 구조를 갖는 본 실시예의 배터리(BA)의 조립 절차가 설명된다.
도7은 배터리(BA)의 주요부를 도시하는 분해 사시도이다.
도7에 도시된 바와 같이, 우선, 외부층 히트 싱크(2a)는 최하부층에 설정되고 복수의 유닛 셀(1)들은 그 위에 적층된다. 여기서, 복수의 유닛 셀(1)에서, 전극 탭(10, 12)들은 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)이 적층 방향으로 교호식으로 배열되도록 절연체 핀(52)을 통해 설정된다. 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)는 또한 유닛 셀(1)들의 전극 탭(10, 12)들이 절연체 핀(52)을 통해 설정되는 매시간 절연체 핀(52)을 통해 순차적으로 설정된다.
여기서, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들은 적층 방향으로 교호식으로 배열된 절연체 핀(52)을 통해 설정된다. 동일한 유닛 셀(1)의 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)에서, 전기 도전성 워셔(50)는 한편으로는 음전극 탭(12)에서 설정되고, 절연성 워셔(51)는 다른 한편으로는 동일한 유닛 셀(1)의 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)에서 각각 설정된다.
다음에, 다른 유닛 셀(1)들이 예를 들어, 유닛 셀(1)의 4개의 시트가 적층되고 다른 내부층 히트 싱크(2b)가 적층된 유닛 셀(1)들의 상부에 설정되는 복수의 스테이지에서 적층된다.
순차적으로, 유닛 셀(1)들과 내부층 히트 싱크(2b)가 주어진 횟수로 반복적으로 설정된 후에, 외부층 히트 싱크(2a)는 적층 구조의 상부에 설정된다.
그 다음에, 가압 유닛(40)은 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 설정되고, 너트(41)는 가압 유닛(40)의 인장 코일 스프링(42)이 외부층 히트 싱크(2a) 사이에서 신장될 때까지 고정되어 도1에 도시된 바와 같은 배터리(BA)가 조립된다.
부수적으로, 적층하는 동안 고마찰 시트(3)들이 유닛 셀(1)들의 각각의 표면, 외부층 헤드 싱크(2a) 및 내부층 히트 싱크(2b) 상에 인가된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 배터리(BA)에서, 전기 도전성 워셔(50) 및 절연성 워셔(51)는 적층된 유닛 셀(1)들의 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12) 사이에서 적층 방향으로 절연체 핀 핀(52)을 통해 교호식으로 설정된다. 따라서, 수직 방향으로 적층된 유닛 셀(1)들이 순차적으로 연결된 회로는 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)의 대체 배열을 통해 쉽게 실현될 수 있다.
부수적으로, 본 실시예가 유닛 셀(1)들이 수직으로 적층된 배터리(BA)의 단일 피스와 관련되어 예시적으로 설명되었지만, 물론 본 실시예에 의해 제한되지 않는 것이 의도되고, 각각 복수의 유닛 셀(1)들의 세트로 구성된 복수의 배터리가 더 증가된 전원 출력을 갖는 배터리 모듈을 형성하기 위해 전기적으로 접속되어 병렬로 될 수 있다. 이러한 경우, 배터리 모두에 장착된 버스 바아를 통해 서로 전기적으로 접속되는 배터리용으로 충분할 것이다. 버스 바아는 절연체 핀(52)에 장착될 수 있고 너트(53a, 53b)에 의해 고정된다.
(제2 실시예)
다음에, 본 발명에 따른 제2 실시예의 배터리와 그와 관련된 방법이 도8을 참조하여 상세히 설명된다.
도8은 본 실시예의 배터리의 분해 사시도이다.
본 실시예는 제1 실시예가 절연체 핀(52)이 유닛 셀(1)들의 전극 탭(10, 12)에 직접 삽입되고 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)가 교호식으로 절연체 핀(52)을 통해 삽입되는 구조를 형성하는 반면, 제2 실시예는 절연체 핀(52)이 전극 탭(10, 12)에 직접 삽입되지 않고 절연체 핀(52)이 전극 탭(10, 12)으로부터 각각 연장하는 버스 바아(출력 단자 및 평행하게 접속된 부재)로 삽입되고 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(52)들이 절연체 핀(52)을 통해 교호식으로 설정되고 다른 구조는 동일한 구조를 형성하는 점에서 전술한 제1 실시예와 상이하다. 이후에, 설명은 이러한 상이한 지점에 포커스를 맞추고, 제1 실시예의 것과 동일한 컴포넌트 부품은 설명을 생략하거나 단순화하도록 유사한 도면부호를 갖는다.
도8에 도시된 바와 같이, 두 개의 유닛 셀(1)들의 일 세트에서, 상호 양전극 탭(10)과 상호 음전극 탭(12)들은 일 세트의 유닛 셀(1)들이 병렬로 전기적으로 접속되도록 버스 바아(6)를 통해 각각 접속된다. 버스 바아(6)들은 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)에 용접되고 결합된다. 즉, 이러한 구조에서, 두 개의 유닛 셀(1)들의 출력 단자들은 버스 바아(6)들에 의해 구성된다.
이후에, 양전극 탭(10)들과 결합하는 버스 바아(6)는 버스 바아(6a)로써 지칭되고, 음전극 탭(12)들과 결합하는 버스 바아(6)는 버스 바아(6b)로써 지칭된다. 버스 바아(6a, 6b)들은 각각 절연체 핀(52)들이 삽입될 수 있는 구멍(60)이 형성된다. 배터리를 구성할 때에, 절연체 핀(52)을 구멍(60)에 삽입하면서 유닛 셀(1)들의 일 세트는 적층된다. 유닛 셀(1)들의 적층시에, 절연체 핀(52)들은 버스 바아(6a, 6b)들이 적층 방향으로 교호식으로 적층되도록 각각 구멍(60)에 삽입된다. 따라서, 버스 바아(6a, 6b)가 절연체 핀(52)에 각각 삽입되면서, 유닛 셀(1)들의 각각의 세트가 위치될 수 있다.
전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들은 또한 절연체 핀(52)을 통해 각각 설정된다. 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들은 버스 바아(6a, 6b)들 사이에서 일 대 일로 적층 방향으로 각각의 절연체 핀(52)을 통해 교호식으로 설정된다. 도8에 도시된 바와 같이, 절연성 워셔(51)는 도면에서 볼 때 절연성 워셔(52)가 최하부층에서 버스 바아(6a)에 설정되는 방식으로 절연체 핀(52)을 통해 설정되고, 전기 도전성 워셔(50)는 버스 바아(6a)의 위에 버스 바아(6b)에 설정되도록 절연체 핀(52)을 통해 설정된다.
부수적으로, 유닛 셀(1)들이 적층되는 방식으로 도시하기 위해 히트 싱크(2a, 2b)와 고마찰 시트(3)가 도8에서 생략되지만, 물론 배터리를 형성할 때 외부층 히트 싱크(2a)들이 적층 구조의 최외부층의 양 표면에 설정되고 히트 싱크(2b)가 제1 실시예와 유사하게 복수의 스테이지에서 설정되는 유닛 셀(1)들의 각각의 적층체용으로 설정되는 것은 명백하다. 그 다음에, 가압 유닛(40)들이 고정 위치에서 동일하게 보유하기 위해 유닛 셀(1)들에 표면 압력을 인가하기 위해 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 배치된다. 또한, 고마찰 시트들이 적층 절차 동안에 유닛 셀(1)들, 외부층 히트 싱크(2a) 및 내부층 히트 싱크(2b)의 각각의 표면에 인가된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 배터리에서, 버스 바아(6a, 6b)들은 적층 방향으로 절연체 핀(52)을 통해 교호식으로 설정되고, 전기 전도성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들은 적층 방향으로 절연체 핀(52)을 통해 교호식으로 설정된다. 따라서, 유닛 셀(1)들은 적층 방향에 직각인 방향으로 병렬로 접속되고 적층 방향에 직렬로 접속된다.
부수적으로, 본 실시예는 두 개의 유닛 셀(1)들이 버스 바아(6)에 병렬로 접속된 예시적인 구조를 참조하여 설명되었지만, 물론 본 실시예에 의해 제한되지 않는 것이 의도되고 원한다면 3개 이상의 유닛 셀(1)들이 병렬로 접속될 수 있다.
(제3 실시예)
이제, 본 발명에 따른 제3 실시예의 배터리 및 그와 관련된 방법이 도9 내지 13을 참조하여 상세히 설명된다.
도9는 본 실시예의 배터리의 프레임(7)을 도시하는 평면도이고, 도10은 유닛 셀(1)들이 프레임(7)에 설정된 상태를 도시하는 사시도이고, 도11은 조립 절차 동안의 배터리를 도시하는 사시도이고, 도12는 조립 후에 배터리(BA1)의 사시도이고, 도13은 배터리(BA1)의 회로 구조를 도시하는 개략도이다. 부수적으로, 도11에서, 유닛 셀(1)들의 전극 탭들은 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)가 쉽게 보여지도록 생략된다.
본 실시예는 제1 실시예가 유닛 셀(1)들이 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)를 통해 설정되는 구조로 형성되는 반면, 본 실시예는 연료 셀(1)들이 프레임(7)에 형성되는 상태 하에서 유닛 셀(1)들이 적층되는 구조로 형성되는 점에서 주로 전술한 제1 실시예와 상이하고 다른 구조는 동일하다. 이후에 설명은 이러한 상이한 지점에 포커스를 맞추고, 제1 실시예의 것과 동일한 컴포넌트 부품은 설명을 생략하거나 단순화하도록 유사한 도면부호를 갖는다.
즉, 본 실시예의 배터리는 외부층 히트 싱크(2a)가 적층 구조의 최외부층에 설정되는 점에서 제1 실시예와 유사하지만, 내부층 히트 싱크(2b)들이 복수의 적층된 프레임(7)용으로 각각 설정되는 적층 구조에 도9 및 도10에 도시된 프레임(7)과 내부층 히트 싱크(2b)가 합체되는 구조에서 상이하다. 또한, 본 실시예에서, 배터리(BA1)의 직렬 회로를 형성하기 위해, 버스 바아(8)들은 적층 구조에 장착된다.
우선, 프레임(7)에 대해 설명한다.
(프레임)
도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 프레임(7)은 전기 전도성 워셔(50)들이 매립된 일측과 절연성 워셔(51)들이 매립된 타측을 갖는다. 전기 전도성 워셔(50)들은 프레임(7)의 두께(배터리의 적층 방향의 두께)보다 약간 큰 두께를 갖고 형성되지만, 유닛 셀(1)의 두께(배터리의 적층 방향의 두께)보다 작다. 절연성 워셔(51)들은 또한 프레임(7)의 두께보다 큰 두께를 갖고 형성되지만, 전기 도전성 워셔(50)와 유사하게 유닛 셀(1)의 두께보다 작다.
프레임(7)은 연관된 유닛 셀(1)들이 주어진 위치에 각각 설정되는 복수의 위치 설정 섹션(70)에 형성된다. 위치 설정 섹션(70)은 절결부가 각각 형성되고, 각각은 각각의 유닛 셀(1)의 외형보다 작은 크기를 갖는다. 각각의 위치 설정 섹션(70)은 위치 설정 섹션(70)에서 유닛 셀(1)이 설정될 때의 크기의 영역에서 개방되고, 유닛 셀(1)의 외주 에지는 유닛 셀(1)이 다른 유닛 셀(1)과 접촉하면서 보유되어 외주 에지를 제외한 영역에서 상부 및 하부층에 설정될 수 있다. 유닛 셀(1)들은 전극 탭(10, 12)들이 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들과 접촉하도록 하는 방식으로 프레임(7)에 설정된다. 위치 설정이 완료되어, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)의 보어(구멍)들은 유닛 셀(1)의 양전극 탭(10)의 구멍(11) 및 유닛 셀(1)의 음전위 탭(112)의 구멍(13)들과 각각 정렬된다.
적층 작업 동안 가압 유닛(40)이 삽입되는 구멍(71)이 프레임(7)에 형성된다. 가압 유닛(40)은 제1 실시예의 유닛 셀(1)의 영역 외측에서 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 설정되고, 본 실시예에서는, 프레임(7), 내부층 히트 싱크(2a) 및 외부층 히트 싱크(2b)를 통해 연장하는 방식으로 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 설정된다.
프레임(7)에서, 인접한 유닛 셀(1)들은 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)이 대향 방향으로 배향되도록 설정된다. 도10에 도시된 바와 같이, 유닛 셀(1)들은 양전극 탭(10)과 음전극 탭(12)들이 도10에 도시된 바와 같이 전면측에서 순서대로 교호식으로 배열되도록 배열된다.
복수의 유닛 셀(1)들이 각각 설정되는 복수의 프레임(7)들은 도11에 도시된 바와 같이 가압 유닛(40)들과 절연체 핀(52)들을 설정함으로써 적층된다. 부수적으로, 가압 유닛(40)과 절연체 유닛(52)들은 도시되지 않은 너트에 의해 외부층 히트 싱크(2a)들에 직립하도록 고정된다. 또한, 배터리(BA1)가 완전히 조립되면, 가압 유닛(40)들은 외부층 히트 싱크(2a)가 각각의 유닛 셀(1)에 소정의 표면 압력을 인가하도록 밀착하게 되는 방향으로 힘을 인가하기 위해 도12에 도시된 바와 같이 외부층 히트 싱크(2a)들의 사이에서 고정식으로 확보된다.
프레임(7)의 적층시에, 유닛 셀(1)들의 전극 탭(10, 12)들은 적층 방향으로 교호식으로 배열된다. 전극 탭들이 양전극 탭(10), 음전극 탭(12), 양전극 탭(10), 음전극 탭(12)의 순서로 배열되는 하부층의 프레임(7)의 일측에 인접하여 포커싱하면, 전술한 하부층에 인접한 상부층은 동일한 측에서 음전극 탭(12), 양전극 탭(10), 음전극 탭(12), 양전극 탭(10)의 다른 순서로 배열된 전극 탭들을 갖는다. 또한, 프레임(7)의 적층시에, 전기 도전성 워셔(50) 및 절연성 워셔(51)들은 전술한 바와 같이 프레임(7)들에 매립되고, 프레임(7)들은 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들이 적층 방행으로 교호식으로 위치되도록 적층된다.
어레이에서 프레임(7)에 복수의 유닛 셀(1)들의 순차적인 설정은 각각의 프레임(7)들이 전술한 바와 같이 그 위에 적층되도록 하고, 적층 방향으로 설정된 유닛 셀(1)들이 직렬로 접속되는 배터리(BA1)의 완성된 조립체를 달성한다. 본 실시예에서, 도11 및 12에 도시된 바와 같이 배터리(BA1)는 4개의 어레이의 유닛을 갖고, 각각은 유닛 셀(1)들의 적층체와 이들 유닛, 예를 들면, 직렬로 접속된 배터리 유닛(80a, 80b, 80c, 80d)을 포함한다.
더 상세히는, 배터리 유닛(80a, 80c)들이 상부층으로부터 하부층으로 직렬로 접속되고 배터리 유닛(80b, 80d)이 하부층으로부터 상부층으로 직렬로 접속되도록 하기 위해, 각각의 유닛 셀(1)들의 전극 탭(10, 12)들의 배치 방향과 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들이 결정되는 배치 방향 모두가 결정되고, 배터리 유닛(80a, 80b, 80c, 80d)들은 직렬로 접속된다. 배터리 유닛(80a, 80b, 80c, 80d)들이 직렬로 연결되도록 하기 위해, 버스 바아(8)가 채용된다. 배터리 유닛(80a, 80b)들은 최하부층에서 버스 바아(8)를 통해 접속되고 배터리 유닛(80b, 80c)들은 최상부층에서 버스 바아(8)를 통해 접속되고 배터리 유닛(80c, 80d)들은 도11 및 12에 도시된 바와 같이 최하부층에서 버스 바아(8)를 통해 접속된다.
따라서, 버스 바아(8)를 통해 접속된 복수의 배터리 유닛(80a 내지 80d)들에서, 배터리(BA1)의 유닛 셀(1)들은 전체로써 직렬로 접속된다. 이는 전극 단자(81, 82)들이 배터리 유닛(80a)의 최상부층의 음전극 탭(12)과 배터리 유닛(80d)의 최상부층의 양전극 탭(10)과 각각 접속되어 도13에 도시된 배터리의 내측에 형성된 개략적 회로 구조를 달성한다.
전술한 바와 같이, 제3 실시예에서, 유닛 셀(1)들은 어레이로 프레임(7)들에 설정되고, 이러한 프레임(7)들은 그 위에 다른 것이 적층된다. 여기서, 전기 도전성 워셔(50)들은 프레임(7)의 일측에 매립되고 타측은 절연성 워셔(51)가 매립되어 프레임(7)들은 워셔(50, 51)들이 적층 방향으로 교호식으로 배열되도록 프레임(7)의 배향을 역전함으로써 적층된다. 따라서, 이는 유닛 셀(1)들이 실시예1 및 2와 유사하게 적층 방향으로 직렬로 접속되는 회로 구조를 달성한다.
부수적으로, 본 실시예는 프레임(7)에 4개의 어레이의 유닛 셀(1)들을 갖는 배터리의 예시적인 구조와 연관하여 설명되었지만, 이러한 응용예에 제한되지 않고 환경에 따라 동일한 프레임(7)에 2개 또는 3개 또는 5개 이상의 어레이의 유닛 셀들을 가질 수 있다.
또한, 도11에 도시된 전압 검출 단자(83)들은 절연체 핀(52)을 통해 설정될 수 있다. 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51) 사이에 각각 전압 검출 단자(83)들을 배치하는 것은 각각의 유닛 셀(1)의 전압을 검출하는 것을 가능하게 한다. 이는 배터리가 차량에 설치된 후에도 각각의 유닛 셀(1)의 특성을 파악할 수 있게 한다.
실시예 1 내지 3과 관련하여 전술한 배터리는 후술하는 다수의 장점을 갖는다.
이러한 배터리는 유닛 셀(1)들이 적층 방향을 따라 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들이 전기 접속으로 적층되는 방향으로 교호식으로 배열되는 구조를 갖고 배터리의 유닛 셀들을 상호 연결하도록 회로를 쉽고 신뢰성있게 상호 접속하는 것을 가능하게 하면서, 전기 접속용 용접 또는 납땜을 수행할 필요가 증가되지 않고 인시(man-hour)의 수를 감소시키는 것이 가능하게 한다. 특히, 제3 실시예의 구조에서, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들이 각각 프레임(7)들 내에 합체되기 때문에, 유닛 셀(1)들이 어레이 내에 각각 설정되는 프레임(7)을 적층하는 것은 유닛 셀(1)들이 간단하고 신뢰성있게 접속되는 회로를 실현하는 능력을 제공한다.
또한, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51) 들은 절연체 핀(52)을 통해 설정되도록 활용 가능하고, 조립 중에 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)의 장착의 용이함을 제공한다.
또한, 실시예 1 내지 3의 구조에서, 유닛 셀(1)들의 전극 탭(10, 12)들이 절연체 핀(52)을 통해 설정되지만, 각각의 절연체 핀(52)의 외부 직경과 사실상 동일한 직경을 각각 갖는 구멍(11, 13)의 제공은 이들 컴포넌트 요소들의 위치 설정을 쉽고 신뢰성있게 수행하도록 한다.
게다가, 제2 실시예의 구조에서, 버스 바아(6)를 통한 절연체 핀(52)의 삽입은 병렬로 접속된 유닛 셀(1)이 직접 접속되도록 하여 이들 컴포넌트 요소들의 위치 설정을 쉽고 신뢰성있게 수행하도록 한다.
부가로, 가압 유닛(40)에 의해 표면 압력이 유닛 셀(1)들에 인가되기 때문에, 유닛 셀(1)들이 주기적인 대전 및 방전 사이클을 받더라도, 유닛 셀(1)들의 내측에서 생성되는 가스에 의해 배터리의 용량 및 작동 수명이 악영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 이러한 배터리에서, 유닛 셀(1)들은 내부층 히트 싱크(2b)의 필요한 수가 방출되는 요구 열량에 종속하여 개재됨에 따라 각각의 유닛 셀(1)들에 인가되는 적절한 표면 압력이 요구되지 않도록 공차 없이 적층되어 차량에 설치하는데 적합한 고에너지 밀도로 소형화된 배터리를 실현할 수 있는 가능성을 제공한다. 부가로, 배터리는 공차의 부재로 인해 강성 구조를 갖고, 증가된 강성과 최고의 진동 방지 특성을 얻는다.
부가로, 실시예 1 내지 3의 구조에서, 전기 접속은 전기 도전성 워셔들의 이용을 통해 적층 방향으로 전체 유닛 셀들에서 성립되고, 유닛 셀들이 부분적으로 용접되더라도 문제가 되지 않는다.
(제4 실시예)
다음에, 본 발명에 따른 제4 실시예의 배터리 및 그에 관련된 방법이 도14 내지 27을 참조하여 상세히 설명된다.
도14는 본 실시예의 배터리(BA2)의 사시도이고, 도15a는 이러한 배터리의 일 유닛 셀을 도시하는 사시도이고, 도15b는 배터리의 다른 유닛 셀을 도시하는 사시도이고, 도16은 도14의 선 C-C를 따라 취한 단면도이고, 도17은 도14의 선 D-D를 따라 취한 단면도이다.
본 실시예는 유닛 셀(1')이 상이한 구조를 갖는 점에서 전술한 제1 실시예와 상이하지만, 다른 구조는 동일하다. 이후에, 설명은 이러한 상이한 지점에 포커스를 맞추고, 제1 실시예의 것과 동일한 컴포넌트 부품은 설명을 생략하거나 단순화하도록 유사한 도면부호를 갖는다.
즉, 본 실시예의 배터리는 유닛 셀(1')들의 복수의 적층체과, 유닛 셀(1')들과 적층된 히트 싱크(2a, 2b)와, 유닛 셀(1')들 사이 및 유닛 셀(1')과 히트 싱크(2) 사이에 배치된 고마찰 시트(3) 및 유닛 셀(1')의 복수의 적층체들이 일체식으로 지지되도록 적층 방향으로 두 표면에서 가압하는 보유 기구(4)로 구성된다.
유닛 셀(1')들은 적층 방향으로 직렬로 접속된다. 유닛 셀(1')은 두 개의 전극 탭들을 갖고, 하나는 전기적 및 기계적으로 접속되도록 다른 유닛 셀(1')의 탭에 끼워맞춤된다. 또한, 다른 탭들은 탭들 사이에 전기 도전성 워셔들과 절연성 워셔들을 교호하도록 배열함으로써 회로 단락을 방지하도록 서로 접속된다.
이후에, 배터리(BA2)의 다양한 컴포넌트 부품들이 필요시에 다른 도면들을 또한 참조하여 상세히 설명된다.
(유닛 셀)
본 실시예에서, 도15a 및 15b에 도시된 바와 같이, 유닛 셀(1')은 두 종류의 유닛 셀(1a. 1b)을 포함한다.
유닛 셀(1a, 1b)들 모두는 편평형으로 형성된 셀이고 임의의 유닛 셀들은 복수의 전력 발생 요소를 포함하고, 각각 도시되지 않은 양전극 플레이트, 음전극 플레이트 및 분리기를 포함하고 이러한 순서로 적층된다. 배터리(BA2)에서, 유닛 셀(1a, 1b)들은 내부 전력 발생 요소들이 적층되는 방향과 동일한 방향으로 적층된다. 내부 전력 발생 요소들은 겔-중합체 전해물을 채용한 리튬 이온 배터리를 형성한다.
유닛 셀(1a, 1b)들은 각각 3개의 층구조로 형성된 라미네이트 필름을 포함하는 외부 덮개를 채용한다. 라미네이트 필름은 알루미늄 포일이 폴리이미드 수지로 제조된 수지 필름들 사이에 샌드위치되는 3개의 층으로 형성된다. 두 개의 라미네이트 필름에서, 라미네이트 필름의 일 시트는 가압 형성함으로써 편평한 구성으로, 즉 다른 시트에 라미네이트되도록 형성되고, 시트 형상으로 잔류하고 외주 에지에서 열용접된다.
내측을 용접 밀폐한 라미네이트된 라미네이트 필름들은 전력 발생 요소들이고, 전극으로써 제공된 양전극 탭과 음전극 탭 모두가 라미네이트 필름의 외측으로 신장한다. 유닛 셀(1a, 1b)들은 적층 방향에 직각인 방향으로 각각 연장하는 양전극 탭(10', 14)들과 음전극 탭(12, 16)들과 같은 두 개의 전극 탭을 갖는다.
유닛 셀(1a)은 양전극 탭(10')과 음전극 탭(12)을 갖고, 예를 들어, 양전극 탭(10')은 두 개의 구멍(11')들이 형성된다. 음전극 탭(12)은 하나의 구멍(13)이 형성된다.
유닛 셀(1b)은 유닛 셀(1a)의 양전극 탭(10')의 구멍(11')들과 결합 가능한 2개의 돌출부(15)들을 갖는 양전극 탭(14)을 갖는다. 양전극 탭(16)은 유닛 셀(1')의 음전극 탭(12)과 유사한 하나의 구멍(17)이 형성된다.
유닛 셀(1a, 1b)들을 적층할 때, 유닛 셀(1a)의 구멍(11')들은 유닛 셀(1b)의 연관된 돌출부(15)들에 끼워맞춤된다. 유닛 셀(1b)의 음전극 탭(14)에 끼워맞춤된 양전극 탭(10')에서, 음전극 탭(14)의 돌출부(15)들은 도16에 도시된 바와 같이 양전극 탭(10')으로부터 돌출한다. 이는 유닛 셀(1a, 1b)들이 전기적으로 직렬로 접속되면서 상호 위치되도록 한다.
한편, 유닛 셀(1a)의 음전극 탭(12)과 유닛 셀(1b)의 양전극 탭(16)은 위치되고 배치 핀(52)이 도17에 도시된 바와 같이 워셔들을 통해 신장되도록 전기 도전성 워셔(50) 또는 절연성 워셔(51)가 다른 탭(12, 16)들 사이에 샌드위치되도록 함으로써 고정식으로 보장된다.
전기 도전성 워셔(50)는 배터리가 제조됨으로써 컴포넌트 부품의 일부를 형성하고, 전기적으로 접속되도록 전극 탭(16, 12)들이 워셔(50)의 상부 및 저부 면에 설정되도록 구리 또는 알루미늄과 같은 전기 도전성 금속으로 제조된 임시 절연체와 함께 전기 도전성 부재를 형성한다. 절연성 워셔(51)는 서로로부터 워셔(51)의 상부 및 저부 면에 설정된 탭(12, 16)을 전기적으로 절연시키기 위한 세라믹과 같은 절연성 금속으로 형성된다. 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)는 인접한 유닛 셀(1')들의 전극 탭(12, 16)들 사이에 직접 접촉되는 것을 방지하도록 스페이서로써 제공된다.
배터리(BA2)에서, 절연성 워셔(51)가 일 유닛 셀(1b)의 양전극 탭(16)과 다른 유닛 셀(1a)의 양전극 탭(16)의 위에 위치한 음전극 탭(12) 사이에 개재된다. 이는 유닛 셀(1a)이 유닛 셀(1b)에 설정되고, 유닛 셀(1b)의 음전극 탭(14)과 유닛 셀(1a)의 양전극 탭(10')들이 도16에 도시된 바와 같이 기계적 및 전기적으로 접속되도록 서로 끼워맞춤되는 타이어(tier)용의 고려에 기초하고, 양전극 탭(16)과 그 위에 위치된 음전극 탭(12)들이 전기적으로 접속되면 회로 단락을 야기한다. 한편, 전기 도전성 워셔(50)는 유닛 셀(1a)의 음전극 탭(12)과 그 위에 위치되는 유닛 셀(1b)의 양전극 탭(16)의 사이에 개재된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 구조에서, 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51)들은 유닛 셀(1a, 1b)들이 전극 탭(10', 14)에서 기계적 및 전기적으로 접속되는 타이어용으로 교호식으로 배열되고, 대향측의 전극 탭(12, 16)들은 절연성 워셔(51)에 의해 서로로부터 전기적으로 절연되는 반면, 유닛 셀(1a) 및 유닛 셀(1b)들은 적층 방향으로 직렬로 접속되도록 허용된다.
배치 핀(52)은 수지로 금속 바아의 표면을 코팅하거나 또는 금속 바아의 표면을 수비로 커버함으로써 절연 처리된다. 그 상부 및 저부 단부에서 배치 핀(52) 상에서의 너트(53a, 53b)의 조임은 유닛 셀(1')의 전극 탭(12, 16)들이 전기 도전성 워셔(50)와 절연성 워셔(51) 사이에서 견고하게 샌드위치되도록 한다. 따라서, 전극 탭(12, 16)들은 서로 전기적으로 접속되거나 또는 신뢰성있는 방식으로 서로 절연된다.
부가로, 너트(53a, 53b)들은 제1 실시예와 유사하게 배터리로부터 전력을 추출하기 위한 전극 단자(도시 안됨)들을 고정하는데 활용될 수 있다.
(히트 싱크, 고마찰 시트 및 보유 기구)
히트 싱크(2a, 2b), 고마찰 시트(3) 및 보유 기구(4)는 제1 실시예와 근본적으로 동일한 구조이다.
특히, 히트 싱크들은 두 종류의 외부층 히트 싱크(2a)와 내부층 히트 싱크(2b)를 포함하고, 이는 배터리의 중심에서 유닛 셀(1')과 적층되고, 임의의 히트 싱크들이 공기와 같은 냉각제가 이를 통해 유동하기 위한 활용 가능한 통기 통로(20)를 갖고 형성된다.
외부층 히트 싱크(2a)들은 적층된 유닛 셀(1')들의 전극 탭(10, 12, 14, 16)들이 노출되고 2개 사이에 절결부(21)가 개재된 구멍(22)들을 갖는 4개의 코너부를 갖도록 절결부(21)들이 각각 형성된다. 내부층 히트 싱크(2b)는 유닛 셀(1')들의 4개의 시트들이 적층될 때 내부층 히트 싱크(2b)의 하나의 시트가 도16 및 17에 도시된 바와 같이 4개의 시트의 상부에 위치되는 방식으로 유닛 셀(1')들 사이에 배치된다.
고마찰 시트(3)는 유닛 셀(1')들 사이 또는 유닛 셀(1')과 히트 싱크(2) 사이에 개재되는 시트 구성으로 형성되어 이들 컴포넌트 요소의 횡방향 변위를 방지한다.
보유 기구(4)는 최외부층에 적층되는 외부층 히트 싱크(2a)와, 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 배치되는 가압 유닛(40)들 및 가압 유닛(40)들이 외부층 히트 싱크(2a)에 장착되고 가압 유닛(40)들의 인장 코일 스프링(탄성 본체)(42)에 의해 가해진 탄성력이이 가압력을 형성하도록 외부층 히트 싱크(2a)를 통해 유닛 셀(1')들에 작용하는 너트(41)들을 포함한다.
(조립 절차)
이제, 전술한 구조의 본 실시예의 배터리(BA2)의 조립 절차가 설명된다.
도18은 본 실시예의 배터리(BA2)를 조립하는 기본 순서를 도시하는 흐름도이고, 도19는 배터리(BA2)의 조립 기본 순서를 도시하는 분해도이고, 도20은 도19에 도시된 상태로 연속적으로 배터리(BA2)를 조립하는 기본 순서를 도시하는 분해도이다. 부수적으로, 도18의 단계 S1 내지 S6의 순서가 도19를 참조하여 적절히 이해될 것이고, 단계 S7 내지 S17의 순서가 도20을 참조하여 적절하게 이해될 것이다.
우선, 도18 및 19에 도시된 바와 같이, 고마찰 시트(3)가 외부층 히트 싱크(2a)에 설정된다(단계 S1).
다음에, 유닛 셀(1b)이 외부층 히트 싱크(2a)에 위치된 고마찰 시트(3)에 설정되고(단계 S2), 배치 핀(52)이 전극 탭(16)에 삽입되어, 배치 핀(52)이 전극 탭(16)의 외측에 배치된 전기 전도성 워셔(50)를 통해, 특히, 배치 핀을 설정하기 위해 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔(100)를 통해 너트(53b)에 의해 임시로 고정된다(단계 S3). 부수적으로, 배치 핀(52)은 너트(53a, 53b)들에 나사 결합하기 위한 쓰레드 릿지가 형성된 양단부를 갖는다.
다음에, 절연성 워셔(51)가 배치 핀(52)을 통해 설정되고(단계 S4), 유닛 셀(1a)이 유닛 셀(1b) 위에 설정된다(단계 S5).
다음에, 유닛 셀(1b)의 음전극 탭(14)의 돌출부(15)들이 유닛 셀(1a)의 양전극 탭(10)의 구멍(11)들에 끼워맞춤된다(단계 S6). 이는 유닛 셀(1a, 1b)들이 통합되도록 한다.
다음에, 고마찰 시트(3)는 유닛 셀(1a)에 설정된다(단계 S7).
다음에, 도20에 도시된 바와 같이, 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔(50)가 배치 핀(52)을 통해 유닛 셀(1a)의 전극 탭(12)에 설정된다(단계 S8).
여기서, 단계 S3을 제외한 단계 S2 내지 S8을 반복하는 것은 적층되는 이중 유닛 셀(1a, 1b)의 주어진 수의 세트를 허용한다(단계 S9).
다음에, 고마찰 시트(3)는 또한 내부층 히트 싱크(2b)에 설정된다(단계 S11).
여기서 다시, 단계 S3을 제외한 단계 S2 내지 S8을 반복하는 것(다중 층들 내에 내부층 히트 싱크(2b)를 설정할 때 단계 S3을 제외한 단계 S2 내지 S11)은 적층되도록 일 설정의 이중 시트를 갖는 주어진 수의 유닛 셀(1a, 1b)을 허용한다(단계 S12).
따라서, 주어진 수의 유닛 셀(1a, 1b)들과 내부층 히트 싱크(2b)를 반복적으로 적층한 후에, 상부층 히트 싱크(2a)가 최상부 유닛 셀(1a)의 고마찰 시트에 설정된다(단계 S13).
너트(53a)는 배치 핀(52)의 상부에 임시로 고정된다(단계 S14). 여기서, 용어 "임시로 고정"은 너트가 조립체에 적층된 복수의 유닛 셀(1a, 1b)의 전극 탭(12, 16)들이 배치 핀(52)으로부터 제거되도록 나사 결합되지 않는 범위를 의미한다.
이제, 유닛 셀(1a, 1b)들 사이의 전기 접속 관계가 연구된다.
도21은 각각 절연성 필름을 갖는 절연성 워셔(51)들과 전기 전도성 워셔(50)들이 배치된 적층된 상태를 도시하는 대표도이다. 또한, 도면에서, 히트 싱크들은 생략된다. 도21에 도시된 바와 같이, 적층 본체는 모든 전극 탭(12, 16)들이 조립될 모든 유닛 셀(1a, 1b)들을 갖고 완전히 절연된 상태로 잔류하도록 절연성 필름(101)을 갖는 절연성 워셔(51)와 전기 전도성 워셔(100)들이 배치되는 영역을 갖는다. 즉, 절연성 워셔(51)들은 전극 탭(10', 14)들에 접속되는 이중 시트의 일 세트의 유닛 셀(1a, 1b)의 탭(12, 16)들 사이의 절연을 제공하고, 절연성 필름(101)을 갖는 전기 전도성 워셔(100)는 다른 세트의 유닛 셀들에 대해 전극 탭(12, 16)들 사이에 절연을 달성한다.
또한, 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔에 의해 이루어진 구조가 설명된다.
도22a는 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔의 일예를 도시하는 평면도이고, 도22b는 도2a의 선 F-F를 따라 취한 단면도이다.
도22a 및 22b에 도시된 바와 같이, 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔(100A)는 전기 전도성 워셔(50)와 유사한 환형 절연성 필름(101)이 구리 또는 알루미늄으로 제조된 전기 전도성 워셔(50)에 접착되는 구조를 갖는다. 여기서, 절연성 필름(101)의 예는 폴리에틸렌 필름 및 비닐 필름 또는 종이 시트와 같은 수지 필름을 포함할 수 있다.
도22c는 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔의 다른 예를 도시하는 평면도이고, 도22d는 선 G-G를 따라 취한 단면도이다.
도22c 및 22d에 도시된 바와 같이, 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔(100B)는 도22a 및 22b에 도시된 환형 절연성 필름(101)이 부가적으로 전기 전도성 워셔(50)로부터 환형 외부로 반경 방향으로 돌출하는 픽업 태그(102)를 갖는 구조를 형성한다. 이러한 픽업 태그(102)의 제공은 요구에 종속하여 절연성 필름(101)을 제거하는 것이 바람직할 때 픽업 태그(102)가 당겨지도록 하여 간단히 제거되도록 한다.
도22e는 절연성 필름을 갖는 전기 도전성 워셔의 다른 예의 평면도이고, 도22f는 도22e의 선 H-H를 따라 취한 단면도이다.
도22e 및 22f에 도시된 바와 같이, 절연성 필름을 갖는 전기 도전성 워셔(100c)는 절연성 필름(101)이 도22c 및 22d에 도시된 픽업 태그를 갖고 픽업 태그(102)에 대향되는 위치에서 슬릿(103)이 부가적으로 형성되는 구조를 형성한다. 이러한 슬릿(103)의 제공은 절연성 필름(101)이 요구에 따라 절연성 필름(101)을 제거할 때 슬릿(103)에 인접한 영역에서 찢어지도록 하여 더욱 제거의 용이함을 제공한다. 이러한 슬릿(103)을 형성할 때, 슬릿(03)에 인접한 영역이 전기적으로 도전성이 되지 않도록, 즉 전기 도전성 워셔(50)의 노출 비율이 증가하지 않도록 주의를 요할 필요가 증가한다. 또한, 슬릿(103)은 유사한 효과를 나타내는 천공부로 대체될 수 있다.
물론, 전술한 픽업 태그, 슬릿 및 천공부들은 다양한 형식으로 상호 합체될 수 있다. 절연성 필름은 픽업 태그가 형성되지 않은 슬릿 또는 천공부가 형성될 수 있다. 또는, 부가로 슬릿 및 천공부가 복수의 위치에 배치될 수 있다.
이러한 방식으로, 유닛 셀(1a, 1b)들과 같은 컴포넌트 요소들이 단계 S14까지 조립체에 적층되고 너트(53a)가 배치 핀(52)의 상부에 임시로 고정된 후에, 가압 유닛(40)들은 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 설정되고, 너트(41)들은 가압 유닛(40)들의 코일 스프링(42)이 주어진 길이만큼 신장될 때까지 고정되어 가압 유닛(40)을 고정한다(단계 S15).
다음에, 모든 절연성 필름(101)들은 전기 도전성 워셔(50) 상으로부터 제거된다(단계 S16). 이러한 단계에서, 배치 핀(52)만이 고정되기 때문에, 절연성 필름(101)은 쉽게 제거될 수 있다.
마지막으로, 배치 핀(52) 양측의 너트(53a, 53b)들은 마지막으로 전극 탭(12, 16)들을 고정시키기 위해 주어진 토크로 완전히 고정되고 조여진다(단계 S17). 이는 모든 유닛 셀(1a, 1b)들과 접속되도록 전기 도전성 워셔(50)가 샌드위치되어 전기 도전성 워셔(50)가 전극 탭(12, 16)과 완전히 접촉하고 도14에 도시된 배터리(BA2)의 조립체를 제공한다.
전술한 본 실시예의 구조에서, 절연성 필름들이 전기 전도성 워셔에 위치되는 복수의 유닛 셀들이 직렬로 접속되는 상태 하에서 배터리가 조립되기 때문에, 조립 동안의 직렬 접속된 유닛 셀들의 전체 전압은 최고 2개의 유닛 셀들의 전체 전압과 동일한 값(일 유닛 셀의 전압이 약 4 볼트 이면 전체 값은 약 8 볼트)이고, 신뢰성있고 간단한 조립 작업 수행 능력을 달성한다.
(전기 전도성 워셔의 변형된 형태)
이후에, 본 실시예의 다른 변형된 형태가 설명된다.
도23a는 임시적 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔의 일예를 도시하는 평면도이고, 도23b는 배치 핀의 고정 전의 상태를 도시하는 도23a의 선 I-I를 따라 취한 단면도이고, 도23c는 배치 핀의 고정 다음의 상태를 도시하는 도23a의 선 I-I를 따라 취한 단면도이다.
도23a 내지 23c에 도시된 바와 같이, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(120)는 전기 전도성 워셔(50)의 외부 직경(0)보다 약간 작은 내부 직경(1)과 전기 전도성 워셔(50)의 전극 탭들 사이의 방향을 따라 두께(h1)보다 약간 작은 두께(h2)를 갖는 임시 절연체로써 절연성 링(121)을 갖는다.
절연성 링(121)은 도23b에 도시된 바와 같이 배치 핀의 고정 전의 상태 하에서 전기 전도성 워셔(50)로부터 돌출하고, 전극 탭(12, 16)들은 절연된 상태로 보유된다. 한편, 배치 핀은 고정되고, 절연성 링(121)은 도23c에 도시된 바와 같이 고정에 의한 압축력 때문에 전기 전도성 워셔 쪽으로 수축되고, 전극 탭(12, 16)들은 전기 전도성 상태로 보유된다.
부수적으로, 절연성 링의 내부 직경(I)은 배치 핀이 고정되기 전의 상태 동안 절연성 링이 전기 전도성 워셔로부터 쉽게 탈락하지 않는 면적으로 마찰력을 제공하는 크기를 갖고, 배치 핀에 인가된 고정력 때문에 절연성 링이 전기 전도성 워셔에서 활주하도록 결정된다. 또한, 절연성 링(121)의 두께(h2)는 배치 핀이 고정될 때 절연성 링이 전기 전도성 워셔(50)로부터 돌출되지 않도록 전기 전도성 워셔(50) 이하의 두께를 갖는데 충분하다. 또한, 절연성 링(121)용 원재료들은 절연 특성을 갖는 플라스틱 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
도24a는 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔의 다른 예를 도시하고, 도24b는 배치 핀의 고정 전의 상태를 도시하는 도24a의 선 J-J를 따라 취한 단면도이고, 도24c는 배치 핀의 고정 이후의 상태를 도시하는 도24a의 선 J-J를 따라 취한 도면이다.
도24a 내지 24c에 도시된 바와 같이, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(130)는 테이퍼(132)가 형성된 외부 환형 견부를 갖는 환형 전기 도전성 워셔(131)와, 테이퍼(131)와 접촉하여 보유되는 테이퍼 지지부(133)를 갖고 전기 전도성 워셔(131)의 외부 직경보다 작은 내부 직경을 갖는 환형 절연성 링(135)으로 구성되고, 전기 전도성 워셔(131)로부터 돌출한다. 여기서, 절연성 링(135)은 바람직하게는 세라믹 또는 경질 플라스틱과 같은 비교적 연약한 재료로 제조될 수 있다.
절연성 링(135)은 배치 핀이 고정된 상태 하에서 도24b에 도시된 바와 같이 전기 전도성 워셔(131)로부터 돌출하고, 전극 탭(12, 16)들은 절연된 상태에서 보유된다. 한편, 도24c에 도시된 바와 같이, 배치 핀이 고정될 때, 고정에 의한 압축력은 테이퍼(132, 133)가 그 결과로 파열되는 절연성 링(135)의 외향으로 확장된다. 따라서, 배치 핀의 고정은 자동적으로 절연성 핀(135)이 전기 전도성 워셔(131)로부터 제거되어 전극 탭(12, 16)들이 전기 전도성 상태로 보유되도록 한다. 부수적으로, 절연성 링(135)은 절연성 링(135)이 파열되는 대신에, 고정의 결과인 힘에 의해 절연성 링(135)이 전기 전도성 워셔(131)쪽으로 활주되도록 배치 핀이 고정될 때 절연성 링(135)이 테이퍼를 따라 직경 방향으로 확장되는 것으로 변경될 수 있어서 절연 특성이 제거된다.
도25a는 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔의 또다른 예이다. 도28b는 배치 핀의 고정 전의 상태를 도시하는 도25a의 선 K-K를 따라 취한 단면도이고, 도25c는 배치 핀의 고정 이후의 상태를 도시하는 도25a의 선 K-K를 따라 취한 단면도이다.
도25a 내지 25c에 도시된 바와 같이, 임시 절연성 수단을 갖는 전기 전도성 워셔(140)는 환형 오목 리세스(142)가 형성된 전기 전도성 워셔(141)와, 탄성 재료로 제조되고 오목 리세스(142)에 배치된 절연성 링(145)으로 구성된다. 절연성 링(145)은 표준 상태 하에서 체적이 오목 리세스(142)보다 작고, 오목 리세스(142)의 깊이(h4)보다 큰 두께(h3)를 갖도록 형성된다.
이러한 재료로 제조된 절연성 링(145)은 배치 핀의 고정 전의 상태 하에서 도25b에 도시된 바와 같이 전기 도전성 워셔(141)로부터 돌출하여 전극 탭(12, 16)들은 절연 상태로 보유된다. 한편, 도25c에 도시된 바와 같이, 배치 핀이 고정될 때, 절연성 링(141)의 압축력은, 전기 전도성 워셔(141)가 전극 탭(12, 16)들 사이의 전기 전도성을 제공하도록 절연성 링(141)을 붕괴시킨다.
도26은 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 다른 예와 배치 핀의 고정 전의 상태를 도시하는 개략 단면도이다. 도27은 배치 핀의 고정 다음에 도26에 도시된 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 상태를 도시한다.
도26 및 27에 도시된 바와 같이, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(302)는 탄성 시트(301)가 전기 전도성 워셔(300)를 오버랩하도록 위치되는 구조로 형성된다. 전기 전도성 워셔(300)는 탄성 도전성 돌출부(305)가 형성된 탄성 시트(301)가 위치된 표면을 갖는다. 한편, 탄성 시트(301)는 합성 고무 또는 실리콘 고무와 같은 고무 시스템의 부재를 포함하는 절연 특성을 갖는 금속으로 제조된 임시 절연체를 형성한다.
임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(302)는 도26에 도시된 바와 같은 배치 핀(52)의 고정 전의 상태에서 탄성 시트(301)를 타격하도록 비작동인 돌출부를 갖는 절연된 상태로 잔류된다. 한편, 너트(53)들이 배치 핀(52)을 상하로 고정하는 상태에서, 절연성 시트를 타격하도록 전기 도전성 워셔(300)에 돌출부(305)가 형성되도록 하여 전기 전도성 워셔(300)가 전극 탭(16)과 접촉하도록 도27에 도시된 바와 같이 탄성 시트(301)는 가압된다.
따라서, 배터리의 조립 동안, 적층된 유닛 셀들은 전기적으로 절연되고, 모든 유닛 셀들에서 직렬 접속이 제공되지 않고, 모든 유닛 셀들은 너트(53)들이 배치 핀(52)을 최종 단계에서 상하로 고정하는 타이밍에 직렬 접속된다.
부수적으로, 이러한 구조에서, 탄성 시트(300)의 적절한 탄성의 선택이 탄성 시트가 너트(53)들을 통해 상하로 배치 핀(52)을 고정하는 위상 다음에 고정력의 해제시에 돌출부를 숨기도록 원래 위치로 다시 복구시키고, 돌출부에 인접한 영역은 적층되는 복수의 유닛 셀들 사이에 접속을 차단하도록 절연되는 구조를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔(120, 130, 140, 302)들에서, 전술한 배터리의 조립 순서에서 배치 핀(52)의 고정이 자동적으로 전극 탭(12, 16)들이 전기 전도성 상태로 되도록 하기 때문에, 조립 순서는 절연성 필름을 제거하는 단계(S16)가 필요 없다.
(제조 절차의 다른 형태)
마지막으로, 본 실시예의 배터리용 조립 절차의 다른 형태가 설명된다.
도28은 절연성 필름이 설정된 전기 도전성 워셔와 절연성 워셔의 다른 예의 상태를 도시하는 대표도이다.
전술한 배터리의 조립 프로세스가 도18을 참조하여 설명되지만, 모든 전기 전도성 워셔들은 절연성 필름을 포함하여 이용되고, 직렬로 접속된 복수의 유닛 셀들 용의 하나의 전기 절연성 워셔를 배치할 수 있다.
즉, 도28에 도시된 바와 같이, 주어진 수의 유닛 셀들, 예를 들어, 도면에서 8개의 피스인 유닛 셀들 용의 절연성 필름을 갖는 하나의 전기 전도성 워셔(100)를 채용하는 구조를 제공하는 것이 가능하다. 절연성 필름을 갖는 하나의 전기 전도성 워셔(100)가 존재하는 복수의 유닛 셀 들용으로 이용되는 이유는, 4 볼트의 전압을 갖는 하나의 유닛 셀용으로, 10 피스 미만의 수의 피스가 직렬로 접속된 유닛 셀들의 존재는 도시된 바와 같이 작업의 신뢰성을 보장하기 위해 40 볼트 미만의 값을 갖는 출력 전압을 제공하고, 8 피스의 유닛 셀 들용으로 개재되는 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔(100)의 하나의 피스의 존재는 이러한 작업의 신뢰성을 실현하는 능력을 달성한다.
이러한 방식으로, 절연성 필름을 갖는 하나의 전기 전도성 워셔(100)를 개재하는 것은 40 볼트 미만의 전압을 갖는 직렬로 접속된 유닛 셀들이 작업의 신뢰성을 보장하고 절연성 필름의 수를 감소시켜, 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔(100)의 이용 때문에 절연성 필름의 제거 자체로 인시의 수의 감소를 가능하게 한다. 제4 실시예를 참조하여 전술한 배터리는 후술하는 다수의 장점들을 갖는다.
본 실시예의 배터리에서, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(100, 120, 130, 140 또는 302)들이 이용되기 때문에, 확실하고 신뢰성있는 방식으로 조립 작업을 수행하기 위해 제조 중에 접속된 유닛 셀로부터 나타나는 필요없는 전압의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(100)들은 임시 절연체 수단의 손쉬운 제거를 허용할 수 있고, 이는 최소의 노력으로 인시의 수를 증가시키지 않고 수행되도록 조립 작업에 충분하다. 또한, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(120, 130, 140, 302)들은 조립 작업에서 인시의 수를 증가시키지 않고 절연된 상태를 자동적으로 제거하는데 효과적이다.
또한, 직렬로 접속된 유닛 셀의 수가 대략 40 볼트 미만의 값의 출력 전압을 제공하면, 직렬로 접속되는 유닛 셀들의 수보다 적은 수의 피스의 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔의 이용은 절연성 필름의 제거에 인시의 수를 감소시킬 수 있다.
게다가, 고마찰 시트(3)가 유닛 셀(1')들 사이 및 유닛 셀(1')과 히트 싱크(2) 사이에 배치되기 때문에, 적층되는 각각의 유닛 셀(1')들와 히트 싱크(2)들에 인가되는 진동이 존재하더라도 유닛 셀들 사이에 변위가 발생되지 않는다. 따라서, 자동차에 적용될 때에도, 각각의 유닛 셀(1')들과 히트 싱크(2)들이 진동에 의해 변위되거나 탈락되는 것이 방지할 수 있다.
한편, 진동의 결과로써 유닛 셀(1')들에 변위 또는 탈락이 발생하지 않고, 직렬 또는 병렬로 접속된 유닛 셀(1')에서 배터리의 전극 탭의 손상을 방지할 수 있다.
부가로, 고마찰 시트가 개재되기 때문에 유닛 셀(1')들에서 변위가 발생하지 않기 때문에, 변위를 방지하기 위한 보유 기구(4)에 의해 유닛 셀(1')의 적층체가 상부 및 저부를 가압하는 가압력을 증가시킬 필요가 없다.
본 실시예의 배터리에서, 임시 절연체를 갖는 전기 전도선 워셔(100, 120, 130, 140 또는 302)들이 이용되기 때문에, 확실하고 신뢰성있는 방식으로 조립 작업을 수향하기 위해 조립 중에 유닛 셀이 접속됨으로써 불필요한 전압이 발생되는 것을 최소화하는 것이 가능하게 된다.
또한, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(100)가 임시 절연성 수단의 손쉬운 제거를 가능하게 할 수 있기 때문에, 최소의 노력으로 인시의 수를 증가시키지 않고 조립 작업이 수행되는데 충분하다. 또한, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔(120, 130, 140, 302)가 절연 상태를 자동적으로 제거하는데 효율적이기 때문에, 조립 작업에서 인시의 수가 증가하지 않는다.
또한, 직렬로 접속된 유닛 셀의 수가 대략 40 볼트 미만의 값의 출력 전압을 제공하면, 직렬로 접속되는 유닛 셀들의 수보다 적은 수의 피스의 절연성 필름을 갖는 전기 전도성 워셔의 이용은 절연성 필름의 제거에 인시의 수를 감소시킬 수 있다.
게다가, 고마찰 시트(3)가 유닛 셀(1')들 사이 및 유닛 셀(1')과 히트 싱크(2) 사이에 배치되기 때문에, 적층되는 각각의 유닛 셀(1')들와 히트 싱크(2)들에 인가되는 진동이 존재하더라도 유닛 셀들 사이에 변위가 발생되지 않는다. 따라서, 자동차에 적용될 때에도, 각각의 유닛 셀(1')들과 히트 싱크(2)들이 진동에 의해 변위되거나 탈락되는 것이 방지할 수 있다.
한편, 진동의 결과로써 유닛 셀(1')들에 변위 또는 탈락이 발생하지 않고, 직렬 또는 병렬로 접속된 유닛 셀(1')에서 배터리의 전극 탭의 손상을 방지할 수 있다.
부가로, 고마찰 시트가 개재되기 때문에 유닛 셀(1')들에서 변위가 발생하지 않기 때문에, 변위를 방지하기 위한 보유 기구(4)에 의해 유닛 셀(1')의 적층체가 상부 및 저부를 가압하는 가압력을 증가시킬 필요가 없다. 따라서, 유닛 셀(1')은 강한 가압력을 버티기 위한 증가된 강도를 갖는 외부층이 요구되지 않고 유닛 셀(1')은 경량으로 형성될 수 있어 전체 배터리의 중량의 감소를 달성한다.
또한, 고마찰 시트(3)의 이용은 유닛 셀(1')들과 고마찰 시트(3)들이 유닛 셀(1')들이 적층될 때 교호식으로 적층되어 배터리를 쉽게 제조할 수 있도록 한다.
또한, 고마찰 시트(3)가 유닛 셀(1')들에 대해 비접착식이기 때문에, 유닛 셀(1')들 중 하나에 고장이 존재하면 임의의 하나의 유닛 셀(1')들로 대체하는 것이 가능하다.
게다가, 유닛 셀(1')들의 전극 탭(12, 16)들은 배치 핀(52)들이 삽입되도록 하기 때문에, 보어들을 통과하는 배치 핀(52)들의 삽입은 유닛 셀(1')들이 서로에 대해 간단하고 신뢰성있게 위치될 수 있도록 한다.
또한, 전극 탭(14)에 형성된 돌출부(15)들은 다른 전극 탭(10)의 구멍에 끼워맞춤되고, 유닛 셀(1')들이 간단하고 신뢰성있게 서로에 대해 위치되도록 한다. 부가로, 구멍들에 대한 돌출부(15)들의 끼워맞춤은 유닛 셀(1')들을 간단하고 신뢰성있는 방식으로 서로 전기적으로 접속되도록 할 수 있기 때문에, 적층 작업 동안 유닛 셀(1')들이 오버랩되는 방향으로의 실수가 발생하지 않고, 단순화된 조립을 제공할 수 있도록 한다.
부가로, 보유 기구(4)가 가압 기능과 냉각 기능을 모두 갖기 때문에, 유닛 셀(1')의 제조 중에 유닛 셀(1')들에 적절한 표면 압력을 인가하면서 열이 방출되도록 할 수 있다.
한편, 외부층 히트 싱크(2a)들 사이에 장착된 가압 유닛(40)의 이용은 외부층 히트 싱크(2a)들이 유닛 셀(1')들을 가압하도록 서로 밀접하게 되도록 하고, 가압 기구가 배터리의 내측에 합체될 수 있어서 배터리의 소형화를 가능하게 한다.
또한, 유닛 셀(1')들이 전력 발생 요소들이 적층되는 방향과 동일한 방향으로 적층되기 때문에, 안정적인 방식으로 전류를 획득하는 것이 가능하게 된다.
또한, 유닛 셀(1')들이 편평형 배터리를 취하기 때문에, 배터리는 감소된 두께를 가질 수 있다.
부가로, 본 실시예에서 유닛 셀(1a)의 양전극 탭(10)들이 구멍(11)들을 갖고 유닛 셀(1b)의 음전극 셀(1b)들이 돌출부(15)들을 갖기 때문에, 본 실시예는 이러한 구조에 제한되지 않는다. 구멍과 돌출부가 형성된 전극 탭은 역극성을 가질 수 있다. 부가로, 전극은 돌출부(15)들이 끼워맞춤되는 구멍의 위치에 오목부가 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 유닛 셀(1')들의 일측으로부터 연장하는 전극 탭들은 돌출부(15)들과 구멍(11)들의 끼워맞춤을 통해 접속되는 반면, 유닛 셀(1')들의 타측들은 절연성 워셔(51)들과 전기 전도성 워셔(51)를 통해 접속되고, 본 실시예는 이러한 구조에 제한되지 않는다. 환경에 따라, 유닛 셀(1')들의 양측은 연관된 컴포넌트 부품 또는 절연성/전기 전도성 워셔들의 끼워맞춤을 통해 접속될 수 있다. 또는, 초음파 용접이 전극 탭들을 결합시키는데 채용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 수직 방향으로 적층된 1개의 배터리만이 도시되었지만, 본 실시예는 이러한 특정 구성에 제한되지 않고 각각 복수의 유닛 셀들의 적층체로 형성된 복수의 배터리들이 더 증가된 전력 출력을 갖고 배터리 모듈을 제공하기 위해 병렬 전기 접속될 수 있다. 이러한 경우, 전기 접속을 제공하기 위해 하나의 배터리와 다른 배터리들 사이에 버스 바아가 장착될 수 있다. 버스 바아는 너트(53)와 전기 전도성 워셔(50) 사이에서 배치 핀(52)에 장착되고 고정될 수 있다.
또한, 본 실시예는 일측의 전극 탭들이 오목 및 볼록 구성을 통해 서로 끼워맞춤되는 예시적인 구조를 참조하여 설명되었지만, 양측의 전극 탭들은 직렬로 접속되는 유닛 셀들의 개별 적층체를 형성하기 위해 전기 전도성 워셔(50)들과 절연성 워셔(51)들을 이용하여 하나 위에 다른 하나로 적층될 수 있다. 이러한 경우, 임시 절연체를 갖는 전기 전도성 워셔들이, 직렬로 접속된 유닛 셀의 개별 적층체들 각각의 수가 40 볼트를 초과하는 출력 전압을 제공하지 않도록 채용될 수 있다.
부수적으로, 전술한 본 실시예에서, 고마찰 시트(3)들이 변위 방지 수단으로써 이용되었지만, 본 실시예에 의해 제한되지 않는다. 변위 방지 수단은 유닛 셀들 또는 히트 싱크들에 도포되는 점성 액체로 형성될 수 있다. 여기서, 용어 "점성 액체"는 우레탄족 수지 및 고무 액체와 같은 재료를 의미한다. 변위 방지 수단으로써의 점성 액체의 채용은 점성 액체가 유닛 셀의 외부 덮개의 표면에 도포되어 배터리가 간단하게 제조될 수 있도록 한다.
한편, 변위 방지 수단은 거친 표면 조도의 유닛 셀의 외부 덮개 표면을 거칠게 기계 가공함으로써 형성될 수 있다. 유닛 셀의 외부 덮개 표면의 표면 조도를 증가시키는 방법은 샌드 블래스팅 방법과 레이저 피닝 방법을 포함한다. 물론, 연삭이 샌드페이퍼를 이용하여 가능하게 채용될 수 있다. 유닛 셀의 외부 덮개 표면이 거친 표면 조도를 갖도록 하는 구조의 이용은 유닛 셀들이 순서대로 적층되어 이들 유닛 셀들이 변위되는 것을 방지한다.
또한, 고마찰 시트(3)들이 실리콘 고무로만 형성될 수 있지만, 본 실시예에 의해 제한되지 않는다. 이러한 재료의 예는 실리콘 고무가 배치된 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 제조된 기부 기판을 포함한다. 따라서, 이러한 기부 구조의 제공은 고마찰 시트의 강도를 개선하고, 이들 컴포넌트 요소들이 히트 싱크들과 유닛 셀 표면들에 설정될 때 개선될 작업성을 달성한다.
이러한 기부 기판이 채용에서, 기부 기판은 유닛 셀 또는 히트 싱크에 접착되는 접착제로 코팅된다. 이러한 경우, 고마찰 시트(3)의 노출측은 유닛 셀 또는 히트 싱크(2)에 접착되지만, 실리콘 고무 측에는 접착이 발생되지 않는다. 이는 유닛 셀이 그 위에 다른 것이 적층될 수 있게 하고 또는 유닛 셀들과 히트 싱크들이 서로 분리되도록 할 수 있다.
2003년 10월 10일자로 출원된 일본 특허 출원 TOKUGAN 제2003-351739호의 전체 내용과 2003년 10월 10일자로 출원된 일본 특허 출원 TOKUGAN 제2003-351733호의 전체 내용은 본원에서 참조로 합체되었다.
본 발명은 본 발명의 특정 실시예들을 참조하여 전술하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 제한되지 않는다. 전술한 실시예들의 변형 및 변경은 교시에 의해 해당 기술분야의 종사자들에 의해 실시될 수 있다. 본 발명의 범주는 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 한정된다.
상기와 같이 구성함으로써, 고 에너지 밀도와 큰 에너지를 공급하는 전원 공급원으로써 최적의 구조로 경량의 작은 크기를 갖는 구조를 갖는 배터리를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 배터리의 사시도.
도2는 본 실시예의 배터리의 유닛 셀의 사시도.
도3은 도1에 도시된 배터리의 선 A-A를 따라 취한 단면도.
도4a는 본 실시예의 배터리의 외부층 히트 싱크의 사시도.
도4b는 본 실시예의 배터리의 내부층 히트 싱크의 사시도.
도5a는 본 실시예의 배터리의 가압 유닛의 전체 구조를 도시하는 도면.
도5b는 본 실시예의 배터리의 스프링 리테이너의 전체 구조를 도시하는 도면.
도6a는 도1에 도시된 배터리의 가압 유닛의 초기 상태를 도시하는 도1의 B-B 선을 따라 취한 단면도.
도6b는 가압 유닛이 외부층 히트 싱크들 사이에 배치된 상태를 도시하는 도1의 B-B 선을 따라 취한 단면도.
도6c는 본 실시예의 배터리의 가압 유닛의 스프링 리테이너의 삽입기의 평면도.
도7은 본 실시예의 배터리의 분해 사시도.
도8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 배터리의 분해 사시도.
도9는 본 발명에 따른 제3 실시예의 배터리의 분해 사시도.
도10은 본 실시예의 배터리의 프레임에 유닛 셀이 설정된 상태를 도시하는 사시도.
도11은 본 실시예의 조립 프로세스에서의 배터리를 도시하는 사시도.
도12는 본 실시예의 배터리의 사시도.
도13은 본 실시예의 배터리의 회로 구조를 도시하는 개략도.
도14는 본 발명에 따른 제4 실시예의 배터리의 사시도.
도15a는 본 실시예의 배터리의 하나의 유닛 셀을 도시하는 사시도.
도15b는 본 실시예의 배터리의 다른 유닛 셀을 도시하는 사시도.
도16은 도14의 선 C-C를 따라 취한 단면도.
도17은 도14의 선 D-D를 따라 취한 단면도.
도18은 본 실시예의 배터리의 조립 절차를 도시하는 흐름도.
도19는 본 실시예의 배터리의 조립 절차를 도시하는 분해 사시도.
도20은 도19에 도시된 상태로부터 조립 절차를 도시하기 위한 분해 사시도.
도21은 본 실시예에서 절연성 필름을 갖는 전기 도전성 워셔(washer)와 절연성 워셔가 설정된 상태를 도시하는 대표도.
도22a는 본 실시예의 절연성 필름을 갖는 전기 도전성 워셔의 일예를 도시하는 평면도.
도22b는 도22a의 선 F-F를 따라 취한 단면도.
도22c는 본 실시예의 절연성 필름을 갖는 전기 도전성 워셔의 다른 예를 도시하는 평면도.
도22d는 도22c의 선 G-G를 따라 취한 단면도.
도22e는 본 실시예의 절연성 필름을 갖는 전기 도전성 워셔의 또다른 예를 도시하는 평면도.
도22f는 도22e의 선 H-H를 따라 취한 단면도.
도23a는 본 실시예의 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 일예를 도시하는 평면도.
도23b는 배치가 조여지기 전의 상태를 도시하는 도23a의 선 I-I를 따라 취한 단면도.
도23c는 배치가 조여진 이후의 다른 상태를 도시하는 도23a의 선I-I를 따라 취한 단면도.
도24a는 본 실시예의 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 다른 예를 도시하는 평면도.
도24b는 배치가 조여지기 전의 상태를 도시하는 도24a의 선J-J를 따라 취한 단면도.
도24c는 배치가 조여진 이후의 다른 상태를 도시하는 도24a의 선J-J를 따라 취한 단면도.
도25a는 본 실시예의 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 또 다른 예를 도시하는 평면도.
도25b는 배치가 조여지기 전의 상태를 도시하는 도25a의 선K-K를 따라 취한 단면도.
도25c는 배치가 조여진 이후의 다른 상태를 도시하는 도25a의 선K-K를 따라 취한 단면도.
도26은 본 실시예의 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 또 다른 예를 도시하는 개략 단면도.
도27은 본 실시예에서 배치 핀이 조여진 후에 도26에 도시된 임시 절연체를 갖는 전기 도전성 워셔의 상태를 도시하는 도면.
도28은 본 실시예에서 절연성 필름이 설정된 절연성 워셔와 전기 도전성 워셔의 다른 예를 도시하는 대표도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 유닛 셀
2a, 2b : 히트 싱크
3 : 고마찰 시트
4 : 보유 기구
10, 12 : 전극 탭

Claims (20)

  1. 적층 방향으로 적층된 복수의 유닛 셀들과,
    각각 전기 도전성을 갖는 복수의 도전성 부재들과,
    각각 전기 절연 특성을 갖는 복수의 절연성 부재들을 포함하고,
    상기 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 각각의 출력 단자들을 갖는 복수의 유닛 셀들이 샌드위치되면서 적층 방향으로 교호식으로 배치되어 복수의 유닛 셀들은 적층 방향으로 전기적으로 접속되는 배터리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 유닛 셀들은 적층 방향에 직각인 방향으로 편평한 배터리.
  3. 제1항에 있어서, 적층 방향으로 연장하는 절연체 핀을 더 포함하고,
    상기 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 절연체 핀들이 삽입될 수 있는 삽입 구멍들을 갖고, 상기 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 복수의 유닛 셀들의 각각의 출력 단자들이 샌드위치되면서 삽입 구멍들을 통해 절연체 핀에 교호식으로 삽입되는 배터리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 유닛 셀들의 각각의 출력 단자들은 적층 방향에 직각인 방향으로 연장하는 전극 탭을 포함하고, 상기 절연체 핀은 전극 탭의 삽입 구멍으로 삽입되는 배터리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 유닛 셀들은 복수의 유닛 셀에서 일 유닛 셀의 전극 탭이 적층 방향으로 일 유닛 셀에 인접한 다른 유닛 셀의 전극 탭에 대향 극성으로 적층되고,
    상기 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 복수의 유닛 셀들의 각각의 전극 탭들이 샌드위치되면서 적층 방향으로 교호식으로 배치되어 복수의 유닛 셀들이 직렬로 전기 접속되는 배터리.
  6. 제3항에 있어서, 상기 복수의 유닛 셀들은 복수 쌍의 유닛 셀들을 포함하고, 복수 쌍에서 각각의 쌍의 유닛 셀들은 절연체 핀이 병렬 접속 부재의 삽입 구멍에 삽입되면서 병렬 접속 부재를 통해 병렬로 접속되는 배터리.
  7. 제1항에 있어서, 복수의 유닛 셀들이 위치되고 그 위치에 보유되는 복수의 프레임 부재들을 더 포함하고,
    상기 복수의 프레임 부재들은 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들이 프레임 부재들 내로 합체되도록 복수의 유닛 셀들이 적층되는 적층 방향으로 적층되는 배터리.
  8. 제1항에 있어서, 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들에 접속되는 전압 검출 단자를 더 포함하는 배터리.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적층 방향으로 복수의 유닛 셀들을 가압하는 가압 기구를 더 포함하는 배터리.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수의 유닛 셀들로부터 열을 수용하고 열을 방출하는 복수의 열 수용 및 방출 부재를 더 포함하고, 복수의 열 수용 및 방출 부재들은 적층 방향으로 적층되는 배터리.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적층 방향에 직각인 방향으로 복수의 유닛 셀들이 변위되는 것을 제한하는 복수의 제한 부재를 더 포함하고, 복수의 제한 부재들은 적층 방향으로 적층되는 배터리.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들은 워셔 부재들을 포함하는 배터리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 부재들에 상응하는 워셔 부재들은 탈거 가능한 절연성 필름들을 포함하는 배터리.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 부재들에 상응하는 워셔 부재들은 자유롭게 이동 가능한 절연성 부재들을 포함하는 배터리.
  15. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 부재들에 상응하는 워셔 부재들은 적어도 하나의 절개 가능한 절연성 부재들을 포함하는 배터리.
  16. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도전성 부재들에 상응하는 워셔 부재들은 변형 가능한 절연성 부재들을 포함하는 배터리.
  17. 배터리를 제조하는 방법이며,
    복수의 도전성 부재들이 임시 절연성 부재를 갖고 각각 출력 단자들을 갖는 복수의 유닛 셀들이 샌드위치되도록 복수의 도전성 부재들과 복수의 절연성 부재들이 교호식으로 배치되는 방향으로 복수의 유닛 셀들을 적층하는 단계와,
    상기 복수의 도전성 부재를 임시로 고정하는 단계와,
    상기 복수의 도전성 부재들로부터 임시 절연성 부재들을 제거하는 단계와,
    상기 도전성 부재들로부터 임시 절연성 부재를 제거하기 위해 복수의 유닛 셀들의 출력 단자들 사이에서 가압력의 인가에 의해 복수의 유닛 셀들을 완전히 조이는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 도전성 부재들의 임시 절연성 부재들은 박리, 시프트, 절개 및 변형 중 적어도 하나의 현상을 통해 제거되는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 복수의 유닛 셀들은 직렬 접속되고, 복수의 도전성 부재들은 직렬 접속된 복수의 유닛 셀들이 주어진 값 미만의 전압을 제공하도록 배치되는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 가압력은 출력 단자들에 형성된 구멍을 통해 삽입되는 고정 부재를 통해 복수의 유닛 셀들의 출력 단자를 고정함으로써 인가되는 방법.
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