KR20060104070A - 이차 전지 및 이차 전지 모듈 - Google Patents

이차 전지 및 이차 전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 케이스의 구조를 개선하여 이웃하는 단위전지를 용이하게 고정할 수 있도록, 외형을 이루는 케이스의 외주면에 이웃하는 단위전지와 체결되는 고정부가 설치되는 다수의 단위전지, 및 상기 단위전지들이 적층 배열되고 내부로 열전달 매체가 유통되는 하우징을 포함하는 이차 전지 모듈을 제공한다.
이차 전지, 이차 전지 모듈, 고정부, 격벽, 고정격벽

Description

이차 전지 및 이차 전지 모듈{SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY MODULE}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다.
도 6는 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 포시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 포시한 평면도이다.
도 9a는 본 발명의 제6실시예 따른 이차 전지 케이스의 일부를 도시한 단면 도이다.
도 9b는 본 발명의 제7실시예에 따른 이차 전지 케이스의 일부를 도시한 단면도이다.
도 9c는 본 발명의 제8실시예에 따른 이차 전지 케이스의 일부를 도시한 단면도이다.
본 발명은 이차 전지 및 이차 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인접하는 이차 전지를 고정할 수 있는 고정부가 구비된 이차 전지의 케이스에 관한 것이다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 고출력 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
상기 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 등의 형상이 있으며, 하나의 대용량 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 전지모듈이라 칭한다)는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 단위전지라 칭한다)로 이루어진다.
상기 각각의 단위전지는 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군, 상기 전극군이 내장되는 공간부가 구비되는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트로부터 돌출되고 상기 전극군의 양극과 음극에 전기적으로 연결되는 양극단자 및 음극단자를 포함한다.
그리고 각각의 단위전지를 일렬로 배열하고, 나사가공된 음극단자와 양극단자간에 너트를 매개로 연결구를 연결 설치하여 전지 모듈을 구성하게 된다.
그리고 각각의 단위전지가 전지모듈을 이룰 때, 상기 단위전지들은 상기 단위전지의 최외측에 배치되는 앤드 플레이트에 의하여 가압되어 고정어 일체로 형성된다.
그러나 단위전지들이 전지 모듈로 구성될 때, 상기 단위전지들의 측방향 유동에 대하여 고정하는 구조는 없어서, 상기 단위전지들을 정렬시키고 체결하는 과정이 불편하고, 설치 후에 상기 단위전지들이 좌우로 유동될 수 있다는 문제점이 있다.
특히, 단위전지의 케이스에 다수의 격벽이 형성되고, 단위전지의 격벽 사이에 이웃하는 단위전지에 형성된 격벽들이 위치하여 열전달 매체의 유동통로를 형성하는 경우, 일측 단위전지의 격벽들은 이웃하는 단위전지의 격벽과 일정한 간격이 유지되어야 적정한 유동통로를 확보할 수 있다, 그러나 단위전지들을 적정한 위치에 배치하는 것은 불편할 뿐 아니라, 단위전지들을 설치한 후에 상기 단위전지들이 유동하여 상기 격벽들 간의 간격이 변동되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 단위전지들이 전지 모듈로 구성될 때, 이웃하는 단위전지들을 안정적으로 고정할 수 있는 고정 수단이 구비된 이차 전지 및 이차 전지 모듈을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 단위 전지는 케이스의 외면에 이웃하는 단위전지의 격벽을 고정할 수 있는 고정부가 형성된 구조로 되어 있다.
그리고 본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 외형을 이루는 케이스의 외주면에 이웃하는 단위전지와 체결되는 고정부가 설치되는 다수의 단위전지, 및 상기 단위전지들이 적층 배열되고 내부로 열전달 매체가 유통되는 하우징을 포함한다.
그리고 상기 케이스의 외주면에는 열전달 매체의 유통로를 이루는 다수의 격벽이 형성될 수 있다.
그리고 상기 고정부는 이웃하는 단위전지와 대향하는 상기 케이스의 면에 각각 간격을 두고 형성되는 다수의 제1고정격벽과 제2고정격벽을 포함하고, 상기 제1고정격벽 및 제2고정격벽은 일측 단위전지의 제1고정격벽 사이에 타측 단위전지의 제2고정격벽이 접하여 끼워지도록 이격 형성될 수 있다. 이러한 구조로 상기 제1고정격벽 및 제2고정격벽이 양측에서 상호 지지하여 상기 단위전지들은 안정적으로 고정된다.
그리고 상기 격벽은 이웃하는 단위전지와 대향하는 상기 케이스의 면에 간격을 두고 다수 형성되고, 상기 격벽들 중 최외측 격벽이 상기 고정부를 이룰 수 있 다. 즉, 일측 단위전지의 양측단에 형성된 격벽에 타측 단위전지의 양측단에 형성된 격벽이 접하여 끼워지는 구조로 상기 격벽들이 형성될 수 있다.
그리고 상기 고정부는 상기 격벽과 암수 결합으로 체결될 수 있다.
또한, 상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽이 삽입될 수 있도록 소정 간격으로 이격 형성되는 돌출부로 이루어질 수 있다. 따라서 2개의 돌출부가 격벽의 양측면에 접하여 고정함으로써, 이웃하는 단위전지를 안정적으로 고정할 수 있다.
또한, 상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽이 삽입되는 홈으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 홈에 삽입되는 격벽은 다른 격벽보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 고정부는 상기 케이스의 외주면에서 동일한 간격으로 돌출 형성되는 제1격벽과 상기 제1격벽과 다른 간격으로 형성되는 제2격벽을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2격벽 중 일부는 상기 제1격벽의 일면과 맞닿고, 다른 제2격벽은 제1격벽의 상기 일면과 반대방향을 향하는 면에 맞닿는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정부는 상기 케이스의 외주면에서 돌출 형성되며, 외측 단면이 돌출된 하나 이상의 볼록격벽과 이웃하는 단위전지의 볼록격벽과 결합될 수 있도록 외측 단면이 함몰된 하나 이상의 오목격벽을 포함할 수 있다. 따라서 일측 단위전지의 오목격벽이 타측 단위전지의 볼록격벽과 결합되어 상기 단위전지들이 안정적으로 고정될 수 있다.
그리고 이렇게 오목격벽과 볼록격벽이 형성된 케이스의 외주면에는 이웃하는 단위전지의 케이스와 접하여 열전달 매체의 유통로를 형성하는 하나 이상의 격벽이 형성될 수 있다. 또한, 상기 볼록격벽과 상기 오목격벽이 결합된 길이는 상기 격벽이 돌출된 길이와 대응되는 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 볼록격벽과 상기 오목격벽은 상기 격벽 보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
여기서 상기 볼록격벽의 외측 단면은 쐐기 형상으로 돌출 형성되고, 상기 오목격벽의 외측 단면은 상기 볼록격벽의 단면 형상과 대응되는 형상으로 함몰되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 볼록격벽의 외측 단면은 아치형으로 돌출 형성되고, 상기 오목격벽의 외측 단면은 상기 볼록격벽의 단면 형상과 대응되는 형상으로 함몰되도록 형성될 수도 있다. 그리고 상기 볼록격벽은 외측 단면에서 수직으로 돌출되는 철부(凸部)가 형성되고, 상기 오목격벽은 외측 단면에서 수직으로 함몰되는 요부(凹部)가 형성될 수도 있다.
그리고 본 발명에 따른 이차 전지는 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터의 양면에 배치되는 양극과 음극을 포함하는 전극군, 및 상기 전극군이 내장되며, 외주면에 이웃하는 단위전지와 체결되는 고정부가 설치된 케이스를 포함한다.
또한 상기 이차 전지 및 이차 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
상기한 도면을 참조하여 먼저 대용량의 전지모듈을 이루는 각 단위전지의 구조를 살펴보면, 상기 단위전지는 양극(11)과 음극(12)가 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 위치하는 전극군(25)과, 상기 전극군(25)이 내장되는 공간을 구비하는 케이스(14), 상기 케이스(14)와 결합되어 이를 밀폐하는 캡 플레이트(17), 상기 양,음극(11, 12)의 집전체와 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트(17)의 외측으로 돌출되는 양,음극단자(21, 23)를 포함한다.
여기서 상기 케이스(14)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 제작되고, 그 형상은 전극군(25)이 위치하는 내부 공간을 가진 육면체의 각형 또는 그 이외의 형상으로 이루어진다.
또한, 상기 케이스(14)는 나란하게 형성된 평판부들의 양측을 곡면부가 연결하는 구조로 형성되고, 이렇게 평판부와 곡면부가 연결되어 대향하는 양측이 개방된 관(管) 구조로 이루어진다.
그리고 상기 케이스(14)는 개방된 양측에 각각 캡 플레이트가 설치되며, 상기 캡 플레이트(17)에는 각각 하나의 전극단자가 설치된다. 따라서, 상기 양극단자(21)와 음극단자(23)는 상기 케이스(14)의 반대측으로 각각 돌출된다.
다만, 이러한 케이스(14)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 실시예에 따른 이차 전지 또는 이차 전지 모듈에는 종래에 널리 알려진 형태의 다양한 구조의 전지 케이스가 적용될 수 있 다.
본 실시예에 따른 케이스(14)는 외면에 다수의 격벽(15)이 형성된다. 이러한 격벽(15)은 상기 케이스(14)면에 대하여 수직으로 돌출되고, 일정한 간격으로 형성된다. 다만 상기 격벽(15)은 단위전지의 양 측면에서 서로 다른 위치에 형성된다. 즉, 상기 단위전지가 적층되어 전지모듈로 구성될 때, 단위전지에 형성된 격벽(15) 사이에 이웃하는 단위전지의 격벽(15)이 배치되도록 형성되며, 본 실시예에서는 격벽(15)과 격벽(15)의 중간지점에 이웃하는 단위전지의 격벽(15)이 위치하도록 형성된다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다. 본 실시예에 따른 전지 모듈은 외형을 이루는 케이스(14)의 외주면에 이웃하는 단위전지와 체결되는 고정부(15a, 15b)가 설치되는 다수의 단위전지, 및 상기 단위전지들이 적층 배열되고 내부로 열전달 매체가 유통되는 하우징을 포함한다.
그리고 상기 단위전지의 전극단자(21, 23)는 위아래로 향하는 상태로 놓여지고, 양극단자(21)와 음극단자(23)가 서로 엇갈리도록 교차 배열된다. 즉, 하나의 단위전지의 양극단자(21)가 위로 향하도록 설치되면, 이와 이웃하는 단위전지의 양극단자(21)는 아래를 향하고 음극단자(23)가 위로 향하도록 설치된다. 그리고 상기 단위전지를 직렬로 연결시키기 위하여 양극단자(21)와 이웃하는 단위전지의 음극단자(23)를 전기적으로 연결시키는 연결구(30)가 설치된다. 따라서 상기 단자열은 극성이 교차되는 단자(21, 23)들이 일렬로 늘어서 이루어지는 하나의 라인으로 이해될 수 있다.
그리고 상기 케이스(14)는 이웃하는 단위전지와 대향하는 면에 열전달 매체의 유통로를 이루는 격벽(15)이 형성되며, 상기 격벽(15)은 이웃하는 단위전지 케이스(14)와 접하여 열전달 매체의 유통로를 형성한다.
그리고 본 실시예에 따른 고정부(15a, 15b)는 이웃하는 단위전지와 대향하는 상기 케이스의 면에 각각 간격을 두고 형성되는 다수의 제1고정격벽(15a)과 제2고정격벽(15b)을 포함한다. 여기서 고정격벽이라 함은 이웃하는 단위전지에 형성된 격벽(15)과 맞닿는 격벽(15)을 말하며, 따라서 상호 접촉하는 두 개의 격벽(15)은 고정격벽이 된다.
그리고, 상기 케이스(14)의 일측에 형성된 상기 제1고정격벽(15a) 사이에는 이웃하는 단위전지의 제2고정격벽(15b)이 접하여 끼워지고, 타측에 형성된 상기 제2고정격벽(15b)은 타측에서 이웃하는 단위전지의 제1고정격벽(15a) 사이에 끼워진다.
따라서 상기 제1고정격벽(15a)이 상기 제2고정격벽(15b)을 바깥쪽에서 지지하고, 상기 제2고정격벽(15b)은 상기 제1고정격벽(15a)을 안쪽에서 지지하여 각각의 단위전지가 고정되며, 이러한 단위전지가 연속적으로 적층되어 상기 단위전지가 좌우로 유동되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 상기 격벽(15)들이 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 고정부는 케이스(14)의 최외측에 형성된 격벽(15a, 15b)으로 이루어지며, 상기 격벽들이 고정격벽(15a, 15b)이 된다. 즉, 일측 단위전지의 최외측에 형성된 격벽(15a) 사이에 타측 단위전지의 최외측에 형성된 격벽(15b)이 접하면서 끼워져, 상기 단위전지가 고정되는 구조로 이루어진다.
다만, 상기 고정격벽들(15a, 15b)이 형성되는 위치는 예시적인 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 상기 고정격벽들(15a, 15b) 중 적어도 한 쌍의 고정격벽들(15a, 15b)이 중간부분에서 서로 접하여 끼워질 수도 있다. 따라서, 일측에 형성된 격벽(15)이 이웃하는 단위전지의 격벽(15)을 양측에서 지지하도록 상기 격벽의 위치만 변경되면, 상기 격벽(15)이 고정격벽(15a, 15b)이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 전지모듈의 일부를 나타내는 평면도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 각 단위전지의 케이스(18)에는 외주면에 동일한 간격으로 형성된 제1격벽(19)과, 상기 제1격벽(19)과 다른 간격으로 형성되는 제2격벽(19a)이 돌출 형성되며, 상기 제2격벽(19a)이 고정부를 이룬다. 또한, 상기 제2격벽(19a) 중 일부는 상기 제1격벽(19)의 일면과 맞닿고, 다른 제2격벽(19a)은 제1격벽(19)의 상기 일면과 반대방향을 향하는 면과 맞닿는다. 그리고 본 실시예에서는 일면에 형성된 제2격벽(19a)이 각각 다른 제1격벽(19)과 맞닿는 구조로 이루어진다. 특히 상기 제2격벽(19a)은 최외측에 형성되어, 제일 가장 자리에 형성된 제1격벽(19)과 맞닿는다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 상기 제2격벽(19a)이 하나의 제1격벽(19)의 양측을 고정할 수도 있으며, 중간에 배치될 수도 있다.
따라서 상기 제2격벽(19a)이 상기 제1격벽(19)의 양측에서 지지하여 상기 단위전지를 안정적으로 고정할 수 있으며, 상기 제2격벽(19a)은 상기 제1격벽(19)의 내측 또는 외측에 위치할 수 있다.
그리고 각 단위전지 사이에는 단위전지 간의 절연을 위한 절연 필름(29)이 개재된다. 상기 절연 필름(29)은 상기 케이스(18)와 일체로 형성된 제1격벽(19) 및 제2격벽(19a)이 이웃하는 단위전지의 케이스(18)와 전기적으로 연결되는 방지하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 전지모듈의 일부분을 나타내는 평면도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 다수의 단위전지가 적층 배열되어 대용량 전지모듈을 구성하고, 상기 단위전지 케이스(34)의 외면에는 열전달 매체의 유동 통로를 이루는 다수의 격벽(35)이 형성된다. 그리고 다수의 단위전지들이 적층되어 상기 격벽(35)이 이웃하는 단위전지의 케이스(34)와 접하게 되며, 케이스(34)의 일면에는 이웃하는 단위전지의 격벽(35)을 고정하는 고정부가 돌출 형성된다.
상기 고정부는 격벽을 삽입할 수 있는 간격으로 이격되어 형성되는 두 개의 돌출부(35a)로 이루어지며, 케이스(34)의 적어도 한의 측면에 다수의 돌출부(35a)가 형성된다.
본 실시예에서는 케이스(34)의 한 측면에만 돌출부(35a)가 형성되며, 상기 돌출부(35a)는 케이스(34)의 가장자리에 형성된다. 상기 케이스(34)의 일 측면에만 돌출부(34)가 형성되어도 다수의 단위전지가 맞닿아 배열되므로 서로 이웃하는 단위전지에 상호 고정되어 좌우로 유동되지 않는다. 다만 케이스의 양측면에 돌출부가 형성되어 상기 격벽을 더욱 단단하게 고정할 수도 있다.
또한, 케이스(34)의 양측 가장자리에 돌출부(35a)가 형성되고, 상기 돌출부(35a)가 이웃하는 단위전지의 양측단에 형성된 격벽(35)을 삽입하여 고정한다.
그리고 상기 돌출부(35a)는 다른 격벽(35)보다 짧은 길이로 형성된다. 따라서 재료비를 절감할 수 있으며, 단위전지의 무게도 감소될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 다수의 단위전지가 적층 배열되어 대용량 전지모듈을 구성하고, 상기 단위전지 케이스의 외면에는 열전달 매체의 유동 통로를 이루는 다수의 격벽(45)이 형성된다. 그리고 상기 단위전지의 적어도 일면에는 이웃하는 단위전지의 격벽(46)을 고정할 수 있는 고정부가 형성되고, 상기 고정부는 상기 격벽을 삽입할 수 있도록 오목하게 함몰된 홈(46)으로 이루어진다.
그리고 상기 홈(46)이 형성된 반대측 면에는 상기 홈(46)에 삽입될 수 있도록 다른 격벽(45)보다 길게 형성된 장격벽(長隔璧)(45a)이 형성된다.
상기 장격벽(45a)이 형성되는 위치는 이웃하는 케이스의 홈(46)이 형성된 위치와 대응되는 위치이며, 상기 장격벽(45a)은 상기 홈(46)의 깊이 만큼 다른 격벽(45)보다 길게 형성된다. 또한, 상기 홈(46)과 장격벽(45a)은 상기 케이스의 가장자리에 형성되어 상기 단위전지들을 고정한다.
따라서 상기 장격벽(45a)은 단위전지가 배열 적층될 때, 이웃하는 단위전지에 형성된 홈(46)에 삽입되어 좌우로 유동하지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.
도7은 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 분해 평면도이고 도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지 모듈의 일부를 도시한 평면도이다. 먼저 도 7을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 단위전지는 케이스(56)의 외면에 열전달 매체의 유동 통로를 형성하는 다수의 격벽(55)이 돌출 형성 된다.
그리고 상기 케이스(56)는 외면에 이웃하는 단위전지를 향하는 끝단면이 돌출된 하나 이상의 볼록격벽(58)이 형성되고, 상기 볼록격벽(58)과 결합될 수 있도록 이웃하는 단위전지를 향하는 면이 오목하게 함몰된 하나 이상의 오목격벽(57)이 형성된다.
그리고 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)은 서로 결합될 수 있도록 볼록격벽(58)이 형성된 부분과 대응되는 케이스(56)의 반대측 면에 오목격벽(57)이 형성된다.
본 실시예에서는 하나의 측면에 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 모두 형성된 구조로 도시되어 있지만, 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)은 서로 다른 측면에 각각 형성될 수도 있다.
그리고 본 실시예에서는 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 케이스(56)의 가장자리에 형성되어 케이스(56)의 양측단에서 상기 단위전지들을 고정하는 구조로 이루어진다. 다만 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 형성되는 위치에 대해서는 제한하지 않으며, 케이스(56)의 가장자리에 형성될 수 있으며, 케이스(56)의 중간부분에 형성될 수도 있다.
여기서 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 형성되는 부분은 서로 대응되는 위치에 형성된다. 즉 단위전지의 왼쪽 면의 일 측단에 볼록격벽(58)이 형성되면, 오른쪽 면의 일 측단에는 오목격벽(57)이 형성되어, 상기 단위전지들이 적층 배열될 때, 상기 오목격벽(57)이 이웃하는 볼록격벽(58)과 접하여 결합될 수 있는 구조 로 이루어진다.
또한, 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 결합된 길이의 합은 상기 격벽(55)의 길이와 동일하도록 형성된다. 따라서, 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 결합되어 또 다른 격벽을 이루고, 다른 격벽(55)들과 함께, 열전달 매체의 유동통로로서의 역할을 할 수 있다.
그리고 상기 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)은 다른 격벽(55)보다 더 두껍게 형성된다. 볼록격벽(58)과 오목격벽(57)이 넓은 면적으로 접촉하여 상기 오목격벽(57)과 볼록격벽(58)이 안정적으로 고정되기 위함이다.
이러한 구조로 오목격벽(57)과 볼록격벽(58)이 결합되어, 단위전지들이 좌우로 유동되는 것을 방지하므로, 상기 단위전지들은 안정적으로 고정될 수 있다.
그리고 도 8은 다수의 볼록격벽(52)와 오목격벽(51)이 결합되어 열전달 매체의 유동 통로를 형성하는 구조를 나타내고 있다. 본 실시예에 따른 단위전지는 케이스(54)의 일면에 소정 간격으로 다수의 볼록격벽(52)이 형성되고, 타면에 소정 간격으로 다수의 오목격벽(51)이 형성된 구조로 이루어진다.
그리고 다수의 단위전지가 적층 배열되면, 일면에 형성된 볼록격벽(52)이 이웃하는 단위전지의 오목격벽(51)과 결합되어 열전달 매체의 유동 통로가 형성되고, 상기 단위전지들은 좌, 우로 유동되지 않도록 상호 고정된다.
본 실시예에서는 모든 격벽들이 볼록격벽(52)과 오목격벽(51)으로 이루어져 다수의 부분에서 단위전지들이 고정되므로, 상기 단위전지들이 보다 안정적으로 고정될 수 있다.
도 9a는 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지 케이스(54)의 일부를 도시한 단면도이고, 도 9b는 본 발명의 제7실시예에 따른 이차 전지 케이스(64)의 일부를 도시한 단면도이며, 도 9c는 본 발명의 제8실시예에 따른 이차 전지 케이스(74)의 일부를 도시한 단면도이다.
도 9a에 도시된 바와 같이 단위전지 케이스(54)의 일면에는 다수의 볼록격벽(52)이 형성되고, 타면에는 다수의 오목격벽(51)이 형성된다. 그리고 상기 볼록격벽(52)과 오목격벽(51)은 결합될 수 있도록 서로 대응되는 위치에 형성된다.
또한, 상기 볼록격벽(52)의 외측 단면은 쐐기 형상으로 돌출 형성되고, 상기 오목격벽(51)의 외측 단면은 상기 볼록격벽(52)의 단면 형상과 대응되는 형상으로 함몰된 구조로 이루어진다. 상기 케이스(54)의 일면에 형성된 볼록격벽(52)이 이웃하는 단위전지의 오목격벽(51)에 삽입되며, 타면에 형성된 오목격벽(51)에 이웃하는 다른 단위전지의 볼록격벽(52)이 삽입되어 상기 단위전지들이 안정적으로 고정될 수 있다. 또한, 상기 쐐기형상의 꼭지각이 작을수록 상기 단위전지들은 측방향 유동에 대하여 더욱 견고하게 고정될 수 있다.
그리고 도 9b에 도시된 케이스(64)의 일면에는 외측 단면이 아치형으로 돌출 형성된 다수의 볼록격벽(62)이 형성되고, 타면에는 외측 단면이 아치형으로 함몰된 다수의 오목격벽(61)이 형성된다. 상기 케이스(64)의 일면에 형성된 볼록격벽(62)이 이웃하는 단위전지의 오목격벽(61)에 삽입되며, 타면에 형성된 오목격벽(61)에 이웃하는 다른 단위전지의 볼록격벽(62)이 삽입되어 상기 단위전지들이 안정적으로 고정될 수 있다.
그리고 도 9c에 도시된 케이스(74)의 일면에는 외측 단면에서 수직으로 돌출되는 철(凸)부(72a)가 구비된 볼록격벽(72)이 형성되고, 타면에는 외측 단면에서 수직으로 함몰되는 요(凹)부(71a)가 구비된 오목격벽(71)이 형성된다. 상기 케이스(74)의 일면에 형성된 볼록격벽(72)이 이웃하는 단위전지의 오목격벽(71)에 삽입되며, 상기 케이스(74)의 타면에 형성된 오목격벽(71)에 이웃하는 다른 단위전지의 볼록격벽(72)이 삽입되어 상기 단위전지들이 안정적으로 고정될 수 있다.
본 발명의 이차 전지 및 이차 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있으며 반드시 그 용도가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 단위전지 케이스의 외면에 형성된 고정부가 이웃하는 단위전지의 격벽 등에 접하여 이웃하는 단위전지를 고정함으로써, 상기 단위전지들이 안정적으로 배열될 수 있으며, 전지모듈로 형성되어도, 측 방향으로 쉽게 유동되지 않는다.
그리고 상기 단위전지들이 고정부에 의하여 고정되어 상기 단위전지에 형성 된 격벽이 이웃하는 단위전지에 형성된 격벽과 일정한 간격을 유지할 수 있다.

Claims (29)

  1. 외형을 이루는 케이스의 외주면(外周面)에 이웃하는 단위전지와 체결되는 고정부가 설치되는 다수의 단위전지; 및
    상기 단위전지들이 적층 배열되고 내부로 열전달 매체가 유통되는 하우징;
    을 포함하는 이차 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 이웃하는 단위전지와 대향하는 면에 열전달 매체의 유통로를 이루는 격벽이 형성되는 이차 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지와 대향하는 상기 케이스의 면에 각각 간격을 두고 형성되는 다수의 제1고정격벽과 제2고정격벽을 포함하고, 상기 제1고정격벽과 제2고정격벽은 일측 단위전지의 제1고정격벽 사이에 타측 단위전지의 제2고정격벽이 접하여 끼워질 수 있는 간격으로 이격 형성되는 이차 전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 격벽은 이웃하는 단위전지와 대향하는 상기 케이스의 면에 간격을 두고 다수 개 형성되고, 최외측 격벽이 상기 고정부를 이루는 이차 전지 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽과 암수 결합으로 체결되는 이차 전지 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽이 삽입될 수 있도록, 소정 간격으로 이격 형성되는 돌출부인 이차 전지 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 격벽이 삽입되는 홈인 이차 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈에 삽입되는 격벽은 다른 격벽보다 길게 형성되는 이차 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 외주면에는 소정의 간격을 두고 제1격벽이 돌출 형성되고, 상기 제1격벽과 다른 간격으로 제2격벽이 돌출 형성되며, 상기 제2격벽이 고정부를 이루는 이차 전지 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2격벽 중 일부는 상기 제1격벽의 일면에 접하고, 다른 제2격벽은 제1격벽의 상기 일면과 반대방향을 향하는 면에 접하는 이차 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 케이스의 외주면에서 돌출 형성되며, 외측 단면이 돌출된 하나 이상의 볼록격벽과 이웃하는 단위전지의 볼록격벽과 결합될 수 있도록 외측 단면이 함몰된 하나 이상의 오목격벽을 포함하는 이차 전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 케이스의 외주면에는 이웃하는 단위전지의 케이스와 접하여 열전달 매체의 유통로를 형성하는 하나 이상의 격벽이 형성되는 이차 전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 볼록격벽과 오목격벽이 결합된 길이는 상기 격벽이 돌출된 길이와 대응되는 길이로 형성되는 이차 전지 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 볼록격벽의 외측 단면은 쐐기형상 또는 아치형상으로 돌출 형성되고, 상기 오목격벽의 외측 단면은 상기 볼록격벽의 단면 형상과 대응되는 형상으로 함 몰되는 이차 전지 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 볼록격벽에는 외측 단면에서 수직으로 돌출되는 철부(凸部)가 형성되고, 상기 오목격벽에는 외측 단면에서 수직으로 함몰되는 요부(凹部)가 형성되는 이차 전지 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 단위전지 사이에는 절연 필름이 개재되는 이차 전지 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지 모듈은 모터 구동용인 이차 전지 모듈.
  18. 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터의 양면에 배치되는 양극과 음극을 포함하는 전극군; 및
    상기 전극군이 내장되며, 외주면에 이웃하는 단위전지와 체결되는 고정부가 설치된 케이스;
    를 포함하는 이차 전지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 케이스는 이웃하는 단위전지와 대향하는 면에 열전달 매체의 유통로를 이루는 격벽이 형성되는 이차 전지.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지와 대향하는 상기 케이스의 면에 각각 간격을 두고 형성되는 다수의 제1고정격벽과 제2고정격벽을 포함하고, 상기 제1고정격벽과 제2고정격벽은 일측 단위전지의 제1고정격벽 사이에 타측 단위전지의 제2고정격벽이 접하여 끼워지도록 이격 형성되는 이차 전지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 케이스는 이웃하는 단위전지와 대향하는 면에 간격을 두고 다수 개의 격벽이 형성되며, 최외측에 형성되는 격벽이 상기 제1고정격벽 또는 제2고정격벽으로 되는 이차 전지.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽과 암수 결합으로 체결되는 이차 전지.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽이 삽입될 수 있도록, 소정 간격으 로 이격 형성되는 돌출부인 이차 전지.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 고정부는 이웃하는 단위전지의 격벽이 삽입되는 홈으로 이루어지고, 상기 홈에 삽입되는 격벽은 다른 격벽보다 길게 형성되는 이차전지.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 케이스의 외주면에는 동일한 간격으로 제1격벽이 돌출 형성되고, 상기 제1격벽과 다른 간격으로 제2격벽이 돌출 형성되며, 상기 제2격벽이 고정부를 이루는 이차 전지.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2격벽 중 일부는 상기 제1격벽의 일면에 접하고, 다른 제2격벽은 제1격벽의 상기 일면과 반대방향을 향하는 면에 접하는 이차 전지.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 케이스의 외주면에서 돌출 형성되며, 외측 단면이 돌출된 하나 이상의 볼록격벽과 이웃하는 단위전지의 볼록격벽과 결합될 수 있도록 외측 단면이 함몰된 하나 이상의 오목격벽을 포함하는 이차 전지.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 케이스의 외주면에는 이웃하는 단위전지의 케이스와 접하여 열전달 매체의 유통로를 형성하는 하나 이상의 격벽이 형성되는 이차 전지.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 볼록격벽과 오목격벽은 상기 격벽보다 두껍게 형성되는 이차 전지.
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