KR20080068858A - 필름-외장 전기 디바이스를 수납하기 위한 시스템 - Google Patents

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닛본 덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템은, 필름 외장 전지 (1) 의 외주부에 의해 필름 외장 전지 (1) 를 유지하고, 발전 소자 (2) 의 두께보다 두꺼운 부분을 가지며, 배기 가스 채널 (10i) 이 가스 배출부 (8) 에 대응하는 위치에 형성되는, 프레임 부재 (10), 및 프레임 부재 (10) 를 개재하고, 관통부 (22) 가 배기 가스 채널 (10i) 에 대응하는 위치에 형성되며, 관통 구멍 (22) 으로부터 측벽면 (24) 까지 연통하는 가스 유도 홈 (21) 이 형성되어 있는 제 1 누름판 (20) 을 포함한다.
필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템, 프레임 부재

Description

필름-외장 전기 디바이스를 수납하기 위한 시스템{SYSTEM FOR RECEIVING FILM-COATED ELECTRIC DEVICE}
기술분야
본 발명은, 필름-외장 전기 디바이스를 수납하는 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템에 관한 것이다.
배경기술
최근, 각각이 모터 구동을 위한 전지를 탑재한 전기 자동자 및 하이브리드 전기 자동차 (이하, 간단히 "전기 자동차 등" 으로 지칭됨) 의 개발이 급속히 진행되고 있다. 또한, 전기 자동차 등에 탑재된 전지에 대하여, 조타 특성들 및 항속 거리를 향상시키기 위해, 당연히, 경량 및 박형 (thin profile) 화가 요구된다. 전지를 가볍고 얇게 제조하기 위해, 알루미늄과 같은 금속층 및 열 용착성 수지층을 접착제층을 통하여 케이스 보디부 (body) 상에 중첩하여 그들을 얇게 함으로써, 필름으로 이루어진 라미네이트 (laminate) 재료를 사용하여 필름 외장 전지가 개발되고 있다. 일반적으로, 라미네이트 재료는, 알루미늄과 같은 얇은 금속층의 양 표면이 얇은 수지층으로 코팅되어, 산 및 알칼리에 저항력있으며, 경량이고 유연한 특성을 갖는 구조를 갖는다.
일반적으로, 전지의 특성은, 충전 및 방전시에 양극과 음극의 활성 재료의 팽창 및 수축에 의해 영향을 받는다. 따라서, 이전에는, 전지의 변형이 금속 케이스를 사용함으로써 억제되어 왔다. 그럼에도, 필름 외장 전지의 경우에서, 라미네이트 필름 케이스를 갖는 전지의 팽창을 억제하는 것이 거의 가능하지 않다. 전지 팽창을 억제하기 위해, 전지에 적절한 하중을 인가하는 것이 필요하다.
이러한 원인 때문에, 전지의 팽창을 억제하기 위하여, 예를 들어, 유기 전해질 2차 전지가 개시되어 있다 (일본 특허 공개 공보 제 10-012278 호 참조). 그 유기 전해질 2차 전지는, 양극 및 음극이 세퍼레이터 (separator) 와 함께 적층된 전극 그룹을 갖는다. 전지의 적층된 전극 그룹은 누름 부재에 수납되며, 그 누름 부재의 단면 형상은 각진 U-형이다. 그 각진 U-형은 U-형의 양면의 내부에 각각 복수의 돌기를 가지며, 이러한 면들은 서로 대향한다.
또한, 필름 외장 전지가, 서로 대면하는 라미네이트 재료들 사이에 전기 디바이스 소자를 넣고 열 용착에 의해 그 라미네이트 재료들의 주변부를 용착함으로써 구성되지만, 이러한 필름 외장 전지의 열융합된 부분의 일부에는, 다른 부분들보다 낮은 압력에 의해 그 일부에서 벗겨짐이 야기되는 가스 배출부 (gas discharger) 가 제공된다.
전지 사용시에 규격 범위 외부의 전압이 전지에 인가될 경우, 전해액 용매의 전기분해에 의해 가스가 생성될 수도 있고, 전지의 내부 압력이 상승할 수도 있다. 또한, 전지가 규격 범위 외부의 고온에서 사용될지라도, 전해질 염의 분해 등에 의해 가스가 생성된다. 기본적으로, 규격 범위내에서 전지를 사용하여 가스의 발생을 방지하는 것이 이상적이지만, 전지의 제어 회로가 일정 원인으로 인해 고장나고 비정상적인 전압이 인가되거나 일정 원인으로 인해 온도가 비정상적으로 높게 되는 경우, 그 경우에 의존하여, 많은 가스가 생성될 수도 있다.
전지 내부에서의 가스의 그러한 생성은, 전지의 내부 압력이 상승하게 한다. 극도의 내부 압력으로부터 기인하는 우발적인 전지 방전을 방지하기 위한 케이스로서 금속 캔을 사용하는 많은 전지들은, 전지의 내부 압력이 상승하는 경우 가스가 외부로 탈출하게 하는 압력 안전 밸브를 갖는다. 그러나, 케이스로서 필름을 사용하는 필름 외장 전지에서 압력 안전 밸브를 제공하는 것은 구조적으로 어렵다. 외장으로서 필름을 사용하는 전지 케이스에서 필름이 팽창하더라도, 케이스 부재는 결국 파열할 것이고, 과도한 내부 압력이 축적된 위치로부터 가스가 배출될 것이며, 파열이 발생한 위치를 특정하는 것이 가능하지 않기 때문에, 가스가 배출되는 위치에 의존하여 파열은 주변 장치 등에 악영향을 줄 수도 있다.
따라서, 필름 외장 전지에서, 그 전지 내부에서의 그러한 가스 생성에 의한 고장을 방지하기 위해, 상술된 가스 배출부가 열융합된 부분에 제공된다.
발명의 개시
생성된 가스가 전지의 각각의 부분에 악영향을 주는 것을 방지하기 위하여, 가스가 소정의 위치로부터 배출되고, 이러한 위치로부터 배출된 가스가 그 가스를 외부로 유도하는 하나의 가스 배출 채널을 따라 이동하도록 하는 구조를 필름 외장 전지가 갖는 것이 바람직하다. 통상적으로, 전지로부터 배출된 가스가 상방으로 배출되므로, 그 가스가 하나의 위치로 수집될 경우 조립 전지 (assembled battery) 를 상방으로부터 누르는 누름판에 덕트 (duct) 또는 홈이 형성된다.
그럼에도, 덕트가 누름판에 형성되는 경우, 시스템의 전체 높이는 그 덕트에 의해 높아질 것이다. 또한, 상이한 부품으로서 덕트를 장착하는 구성은 사용되는 부품들의 수에서의 증가를 야기할 것이다.
한편, 누름판에 홈이 형성된 경우, 그 홈이 형성된 판의 일부의 강성이 감소하고, 따라서, 그러한 경우, 균일한 압력을 전지에 인가하는 것이 불가능해진다.
따라서, 본 발명은, 전지에 균일한 압력을 인가할 수 있는 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며, 여기서, 시스템의 전체 높이에서의 증가가 방지된다.
상기-설명된 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템은, 전기 디바이스 소자, 그 전기 디바이스 소자를 둘러싸도록 배열된 케이스 필름, 및 그 케이스 필름에 제공된 가스 배출부를 갖는 필름-외장 전기 디바이스를 고정시키는 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템이며, 그 전기 디바이스 소자의 두께보다 더 두꺼운 부분을 갖고 당해 부분에서 각각의 필름-외장 전기 디바이스의 외주 부분을 유지하며, 그 가스 배출부에 대응하는 위치에 배기 가스 채널이 형성되는 프레임 부재, 및 그 프레임 부재를 그것의 두께 방향으로 누르고, 그 배기 가스 채널에 대응하는 위치에 관통 구멍이 형성되며, 그 관통 구멍으로부터 측벽면까지 연통하는 가스 유도 홈이 형성되는 누름판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술된 바와 같은 본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템의 누름판이 전기 디바이스 소자의 두께보다 더 두꺼운 부분을 갖는 프레임 부재를 누르므로, 그 누름판과 그 전기 디바이스 소자 사이에 공간이 형성된다. 이러한 원인 때문에, 대기압만이 그 전기 디바이스 소자에 인가되고, 즉, 균일한 압력만이 인가된다. 따라서, 형성되는 가스 유도 홈 때문에 누름판의 강성 분포가 균일하지 않은 누름판이 사용되더라도, 불균일한 압력이 전기 디바이스 소자에 인가되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 관통 구멍으로부터 측벽면까지 가스를 유도하기 위한 채널이 홈-형상이므로, 외부로 돌출한 덕트 형상과 비교하여, 시스템의 전체 높이를 낮추는 것이 가능하다. 또한, 외부로 가스를 유도하기 위한 채널이 홈이므로, 덕트와 같은 상이한 부품을 사용함으로써 채널을 형성할 필요가 없으며, 따라서, 부품들의 수가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템은 복수의 독립 가스 유도 홈들을 가질 수도 있거나, 복수의 관통 구멍들을 갖는 하나의 가스 유도 홈을 가질 수도 있다.
또한, 본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템은, 필름-외장 전기 디바이스를 수납하는 프레임 부재, 및 그 프레임 부재를 누르는 누름판을 수납하는 케이스를 가질 수도 있다.
또한, 본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템은, 누름판이 제 1 고정부, 및 그 제 1 고정부의 두께보다 얇은 두께의 제 2 고정부를 가지며, 그 제 1 고정부가 케이스에서 벽면상에 접하기 때문에 그 누름판은 그 케이스에 고정되는 오브젝트일 수도 있다.
또한, 본 발명의 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템은, 케이스가, 냉각풍 을 도입하는 개구부, 그 개구부에 제공되는 체크 밸브 (check valve), 및 그 개구부에 대향하는 위치에 형성되고 그 냉각풍을 배출하는 배출구를 갖는 오브젝트일 수도 있다. 이러한 경우, 그 냉각풍은 도입구측으로부터 배출구측으로 원활하게 흐른다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 누름판들은, 전기 디바이스 소자의 두께보다 두꺼운 부분을 갖는 프레임 부재를 협지한다. 이러한 원인 때문에, 전기 디바이스 소자와 누름판 사이에 공간이 형성되며, 따라서, 균일한 대기압이 전기 디바이스 소자에 인가된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 가스 유도 홈이 누름판에 형성되더라도, 불균일한 압력이 인가되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 관통 구멍으로부터 측벽면까지 가스를 유도하기 위한 채널이 홈-형상이므로, 외부로 돌출한 덕트 형상과 비교하여 시스템의 전체 높이를 낮추는 것이 가능하다. 또한, 가스를 외부로 유도하기 위한 채널이 홈으로 제조되므로, 덕트와 같은 상이한 부품을 사용함으로써 채널을 형성할 필요가 없으며, 따라서, 부품들의 수가 감소될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 라미네이트된 전지의 개략적인 외부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 조립 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 누름판의 일 예를 도시한 상면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 누름판의 또 다른 예를 도시한 상면도이다.
도 5는 케이스에 수납된 본 발명의 조립 전지들의 개략적인 측단면도이다.
발명을 실행하기 위한 최상의 모드
이러한 예시적인 실시형태의 필름 외장 전지의 외부 사시도가 도 1에 도시되어 있다.
이러한 예시적인 실시형태의 필름-외장 전지 (1) 는, 양의 활성 전극, 음의 활성 전극, 및 전해액을 갖는 발전 소자 (2), 및 알루미늄과 같은 금속 필름 및 열-융착 (heat-sealing) 수지 필름을 적층하여 배열함으로써 형성된 라미네이트된 필름 (7) 을 갖는다. 필름-외장 전지 (1) 는, 2장의 라미네이트된 필름 (7) 을 갖는 발전 소자 (2) 를 밀봉하여 구성된 구조를 갖는다. 즉, 이러한 예시적인 실시형태의 필름-외장 전지 (1) 는, 라미네이트된 필름 (7) 의 4개의 변인 열적으로 융합된 부분 (7a) 중에서 먼저 3개의 변을 열-융착함으로써 주머니 모양으로 제조된다. 그 후, 개방된 나머지 1변으로부터 내부 공기가 배기되는 것에 의해 배기가 수행된다. 그 후, 발전 소자 (2) 는, 열적으로 융합된 부분 (7a) 의 나머지 1변이 열-융착되는 것에 의해 2장의 라미네이트된 필름 (7) 으로 밀봉된다. 또한, 1장의 라미네이트된 필름을 구부리고 나머지 3변을 열-융착함으로써 주머니를 형성하는 것도 충분하다.
필름-외장 전지 (1) 의 발전 소자 (2) 는 양의 활성 전극 및 음의 활성 전극으로 구성된 적층형일 수도 있으며, 적층으로 구성된 그 전극들 사이에 배치된 세퍼레이터를 갖는다. 다른 방법으로, 발전 소자 (2) 는, 세퍼레이터가 양의 활성 전극과 음의 활성 전극 사이에 배치된 후, 평면 형상으로 압축됨으로써 교번하는 양의 활성 전극 및 음의 활성 전극을 제공하기 위해 그 양의 활성 전극 및 음의 활성 전극이 코일에 감겨있는 권선 구조를 가질 수도 있다.
또한, 발전 소자 (2) 로서의 사용에 있어서, 통상적인 전지에 사용되는 임의의 발전 소자는, 양극, 음극, 및 전해액을 포함하는 한 적절하다. 일반적인 재충전가능 리튬-이온 전지에서의 발전 소자는, 리튬 망간 복합 산화물 및 코발트산 리튬과 같은 양극 활성 재료를 알루미늄 박 등의 양면에 코딩함으로써 제조된 양극판을 위치시키고, 리튬을 도핑 및 탈도핑할 수 있는 탄소 재료를 세퍼레이터를 통해 동박 등의 양면에 코딩함으로써 제조된 음극판을 위치시키며, 리튬 염을 포함한 전해액에 그 전극판들을 함침시킴으로써 형성된다. 그 밖에 발전 소자 (2) 로서, 니켈-수소 전지, 니켈-카드뮴 전지, 리튬 금속 1차 전지 또는 리튬 금속 2차 전지, 및 리튬-폴리머 전지와 같은 화학 전지에 대한 다른 타입의 발전 소자들이 예시될 수 있다. 또한, 본 발명은, 전기 이중층 커패시터, 전해 커패시터 등과 같은 커패시터에 의해 예시된 커패시터 소자와 같고, 전기 에너지를 그 내부에 저장하며, 화학 반응 또는 물리 반응에 의해 가스가 발생할 수도 있는 전기 디바이스 소자가 케이스 필름으로 밀봉된 전기 디바이스에도 적용가능하다.
필름-외장 전지 (1) 의 측면 방향의 열적으로 융합된 부분 (7a) 으로부터, 양의 활성 전극에 전기적으로 접속된 양전극 단자 (3) 및 음의 활성 전극에 전기적으로 접속된 음전극 단자 (4) 는 서로 대면하여 연장한다. 알루미늄은 양전극 단자 (3) 로서 사용되며, 구리 또는 니켈은 그들의 전기적 특성 때문에 음전극 단자 (4) 로서 사용된다. 이하, 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 는 단순히 전극이라 지칭될 수도 있다.
필름-외장 전지 (1) 의 장축 방향의 열적으로 융합된 부분 (7a) 에서, 가스 배출부 (8) 의 하나의 열 융착부의 강도를 다른 부분의 강도보다 약하게 하여, 용해된 필름이 다른 부분보다는 이 부분에서 더 낮은 압력에 의해 벗겨질 수 있다.
전지가 사용될 때 규격 범위 외부의 전압이 그 전지에 인가될 경우, 전해액 용매의 전기분해에 의해 가스가 생성될 수도 있고, 그 전지의 내부 압력이 상승할 수도 있다. 또한, 전지가 규격 범위 외부의 고온에서 사용되는 경우에도, 전해질 염의 분해 등에 의해 가스가 생성된다. 기본적으로, 규격 범위내에서 전지를 사용하고 가스가 생성되지 않는 것을 보장하는 것이 이상적이다. 그럼에도, 일부 원인 때문에 전지의 제어 회로가 고장나는 경우 및 비정상적인 전압이 인가되는 경우, 또는 일부 원인 때문에 주위의 온도가 비정상적으로 높게되는 경우, 그 경우에 의존하여, 많은 양의 가스가 생성될 수도 있다.
그 후, 필름-외장 전지 (1) 에서, 전지 내부의 이러한 종류의 가스 생성에 의해 야기될 고장을 방지하기 위해, 상술된 가스 배출부 (8) 가 열적으로 융합된 부분 (7a) 에 제공되며, 가스 배출부 (8) 가 위치되는 부분으로부터 가스가 방출된다.
다음으로, 상술된 구성을 갖는 필름-외장 전지 (1) 를 사용하여 조립 전지가 설명될 것이다. 이러한 예시적인 실시형태의 경우, 조립 전지에 관하여, 2개의 전지들을 1개로 조립하는 프레임 부재를 이용함으로써 그 2개의 전지들이 평행으로 배열되고, 또한, 이러한 프레임 부재들이 적층되며, 최종적으로 수직 방향으로 위치된 누름판에 의해 이러한 프레임 부재들이 눌려지는 구성을 채용한다.
이러한 예시적인 실시형태의 조립 전지들의 분해 사시도가 도 2에 도시되어 있다.
프레임 부재 (10) 는, 발전 소자 (2) 의 주면 (2a), 즉, 전극면에 국부적으로 강한 압력이 인가되는 것을 방지하면서, 조립 전지로 이루어진 전지들을 수납 케이스 등에 대해 고정적으로 유지하기 위한 것이다. 또한, 평행으로 배열된 2개의 전지들을 하나로 수집하기 위해, 프레임 부재 (10) 는, 각각의 전지들에 대응하는 2개의 프레임 보디부들 (10j) 이 배기 가스 채널 (10i) 에 의해 접속되는 형상을 갖는다.
이러한 프레임 부재 (10) 는 발전 소자 (2) 의 두께 방향으로 분할될 수 있으며, 대면하여 접합된 2개의 프레임부 (10a) 를 갖는다.
프레임부 (10a) 는, 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 에 대응하는 단변부 (10b), 및 발전 소자 (2) 의 장축 방향에 대응하는 장변부 (10c) 로 구성된 프레임 형상을 갖고, 단변부 (10b) 및 장변부 (10c) 의 4변에 의해 둘러싸인 공간부 (10d) 에 발전 소자 (2) 가 배열될 수 있는 구성을 갖는다. 또한, 이러한 프레임부 (10a) 는 무게 절약을 위해 가벼운 구조를 갖는다. 단변부 (10b) 및 장변부 (10c) 로 구성된 프레임부 (10a) 의 두께는 발전 소자 (2) 의 두께보다 두껍다. 따라서, 필름-외장 전지 (1) 가 프레임 부재 (10) 에서 고정적으로 유지되고 적층되는 경우, 프레임 부재 (10) 의 프레임부 (10a) 는 서로 접하며, 적층된 발전 소자들 (2) 사이에 공간이 형성된다. 따라서, 일정한 압력인 대기압이 발전 소자 (2) 의 주면 (2a) 에 인가되는 상태가 발생한다.
단변부 (10b) 에서, 발전 소자 (2) 를 지지하기 위한 협지부들 (nipping portion; 10e) 은, 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 를 외부에서 사용하도록 연장시킴으로써 형성되며, 협지부들 (10e) 은 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 를 그 사이에 협지한다.
프레임부 (10a) 가 대면하여 접합된 경우, 프레임부 (10a) 의 에지부 (10h) 의 능선 부분은 서로 접한다. 협지부들 (10e) 은, 이러한 상태에서, 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 의 두께보다 약간 협소하게 되는 간극을 형성한다. 이러한 원인 때문에, 이러한 간극에 삽입된 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 는 협지부들 (10e) 에 의해 협지되고 고정된다.
또한, 단변부 (10b) 의 내부 및 외부 에지부 (10h) 에 협지부들 (10e) 이 형성된 프레임부 (10a) 가 도 2에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어, 협지부 (10e) 는 내부 또는 외부 에지부 (10h) 에 형성될 수도 있다. 다른 방법으로, 내부 및 외부 에지부 (10h) 가 서로 접속되고, 내부 및 외부 에지부 (10h) 의 협지부들이 전극을 면들에서 지지할 수 있는 구성이 채용될 수도 있다. 또한, 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 가 그들이 삽입되었던 방향으로 이동해야 하지 않도록, 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 에 단차가 제공될 수도 있거나, 고무 부재와 같은 미끄럼-방지 부재가 협지부 (10e) 에 제공될 수도 있다.
2개의 전지들이 각각의 프레임 보디부 (10j) 에 저장되는 경우, 각각의 가스 배출부 (8) 는 서로 대면하고 프레임 부재 (10) 의 배기 가스 채널 (10i) 에 대응 하도록 제조된다.
다음으로, 조립 전지들의 제조 프로세스의 개략이 설명될 것이다.
먼저, 발전 소자 (2) 가 2개의 대향 프레임부 (10a) 의 공간부 (10d) 에 배열될 수도 있도록 정렬이 수행된다. 후속하여, 발전 소자 (2) 로부터 연장하는 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 가 2개의 대향 프레임부 (10a) 의 협지부 (10e) 에 의해 협지되고 고정된다. 또한, 프레임부들 (10a) 의 고정이, 도시되지 않은 일방의 프레임부 (10a) 의 맞물림 폴 (pawl) 과 타방의 프레임부 (10a) 의 맞물림 구멍을 맞물림시켜 그들을 고정시키는 것으로 수행되는데 충분하거나, 접착제로 그들을 고정시킬 수도 있는 경우들이 존재한다. 프레임부들 (10a) 의 고정은, 도시되지 않은 일방의 프레임부 (10a) 의 맞물림 폴과 타방의 프레임부 (10a) 의 맞물림 구멍을 맞물림시켜 그들을 고정시키는 것으로 수행될 수도 있거나 그들을 접착제로 고정시킬 수도 있다. 또한, 프레임부들 (10a) 의 고정이 단지 위치 오프셋을 방지하는데 충분한 경우가 존재하며, 도시되지는 않았지만, 일방의 프레임부 (10a) 의 위치결정 돌기 및 타방의 프레임부 (10a) 의 위치결정 구멍으로 정렬만이 수행되는 구성을 채용하는 것도 양호하다.
다음으로, 발전 소자 (2) 및 이러한 발전 소자 (2) 를 유지하는 프레임 부재 (10) 는, 컵부 (7b) 에 그들을 수납하기 위해, 라미네이트된 필름 (7) 의 2개의 시트에 의해 협지된다. 각각의 라미네이트 필름 (7) 에 사전에 형성되고, 발전 소자 (2) 및 프레임 부재 (10) 를 수납하기 위한 컵부 (7b) 가 이러한 예시적인 실시형태에서 예시된다. 그럼에도, 컵부 (7b) 가 형성되지 않은 시트-형 라미네 이트 필름 (7) 을 사용하는 것도 충분하다.
상술된 바와 같이 구성된 라미네이트된 전지 (1) 의 발전 소자 (2) 가, 2개의 프레임부 (10a) 의 협지부 (10e) 에 의해 협지된 양전극 단자 (3) 및 음전극 단자 (4) 로 지지되므로, 발전 소자 (2) 의 주면 (2a) 에는 발전 소자 (2) 를 지지하기 위한 어떠한 힘도 인가되지 않는다. 즉, 발전 소자 (2) 의 주면 (2a) 은, 대기압에 의해 균일한 압력이 인가되는 상태에 있다.
이러한 방식으로, 프레임 부재 (10) 에 수납된 필름-외장 전지 (1) 는 순차적으로 적층된다. 또한, 도 2는 간략화를 위해 적층 방향에서 하나의 세트만의 전지들을 도시한다. 즉, 도 2는, 복수의 전지들이 적층되는 하나의 전지만을 도시한다. 본 발명의 조립 전지들에서, 전지들은, 라미네이트 방향뿐만 아니라 수평 방향 (평행 배열 방향) 으로 배열된다. 필름-외장 전지 (1) 에 접속된 또 다른 필름-외장 전지 (1) 가 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 누름판 (20) 에 가스 유도 홈 (21) 이 형성된다. 이러한 가스 유도 홈 (21) 의 일 측면과 관하여, 프레임 부재 (10) 의 배기 가스 채널 (10i) 에 대응하는 위치에 관통 구멍 (22) 이 형성되어 있고, 다른 측면은 측벽면 (24) 에 형성된 배출구 (23) 에 접속되어 있다.
제 1 누름판 (20) 의 상면도가 도 3에 도시되어 있다. 이러한 예시적인 실시형태의 제 1 누름판 (20) 에 관하여, 3개의 가스 유도 홈 (21) 이 형성되어 있다. 즉, 도 3의 제 1 누름판 (20) 은, 수평 방향으로 배열되는 프레임 부재들 (10) 의 3개의 세트를 한 장의 제 1 누름판 (20) 으로 통합하는 구성 예를 도시한 다.
또한, 도 3에 도시된 제 1 누름판 (20) 은, 가스 유도 홈들 (21) 이 3개의 관통 구멍 (22) 및 3개의 배출구 (23) 에서 각각 독립적으로 형성되는 예를 도시하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 예를 들어, 도 4에 도시된 제 1 누름판 (120) 과 같이 3개의 배출구 (123) 및 3개의 관통부 (122) 에서 하나의 가스 유도 홈 (121) 이 형성되는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
전지 내부에서 생성된 가스가 가스 배출부 (8) 로부터 배출되는 경우, 이러한 가스는 프레임 부재 (10) 의 배기 가스 채널 (10i) 을 통과하고, 제 1 누름판 (20) 의 구멍 (22) 을 통해 가스 유도 홈 (21) 으로 흐른다. 그 후, 가스 유도 홈 (21) 으로 흐르는 가스는, 측벽면 (24) 에 형성된 배출부 (23) 로부터 배출된다. 도시되어 있지 않은 덕트는, 외부로의 배출을 수행하기 위해 배출구 (23) 에 접속될 수도 있다.
상술된 바와 같이, 가스 유도 홈 (21) 은 제 1 누름판 (20) 에 형성되어 있다. 따라서, 가스 유도 홈 (21) 이 제 1 누름판 (20) 에 형성되어 있으므로, 그 홈이 형성되어 있는 누름판 (20) 의 강성도는, 홈이 형성되어 있지 않은 강성도와는 상이하다. 강성이 균일하지 않은 그러한 판에 의해 발전 소자 (2) 가 직접 눌리는 경우, 생성된 압력의 분포가 발전 소자 (2) 의 주면 (2) 에 인가된다. 그러한 압력 분포는 전지의 수명을 단축하는 요인들 중 하나가 된다. 그럼에도, 이러한 예시적인 실시형태의 제 1 누름판 (20) 은 발전 소자 (2) 를 직접 누르지 않고, 발전 소자 (2) 의 두께보다 두꺼운 프레임 부재 (10) 의 프레임부 (10a) 를 누른다. 이러한 원인 때문에, 또한, 제 1 누름판 (20) 과 발전 소자 (2) 사이에도 공간이 형성된다. 간단하게, 본 발명은, 균일한 압력인 대기압이 발전 소자 (2) 의 주면 (2a) 에 인가되기 때문에, 가스 유도 홈 (21) 을 형성함으로써 야기되는 강성이 균일하지 않은 제 1 누름판 (20) 에 의해 전지 수명이 단축되는 것을 방지한다. 제 2 누름판 (30) 이 발전 소자 (2) 를 직접 누르지 않으므로, 가스 유도 홈 (21) 이 제 2 누름판 (30) 측에 형성되더라도 문제가 없다.
이러한 방식에서, 가스 유도 홈 (21) 이 이러한 방식을 통해 제 1 누름판 (20) 자체에 형성될 수 있으므로, 이러한 예시적인 실시형태에 도시된 구성은 다음의 포인트에서, 또한, 유리하다.
먼저, 이러한 예시적인 실시형태에 도시된 구성은, 가스를 유도하기 위한 별도의 덕트를 제공할 필요가 없기 때문에, 부품들의 수를 감소시키는 것이 또한 가능하다.
또한, 관통 구멍 (22) 으로부터 측벽면 (24) 의 배출구 (23) 까지 가스를 유도하기 위한 가스 유도 홈 (21) 이 홈-형상이므로, 예를 들어, 외부로 연장하고 돌출한 덕트의 형상과 비교하여, 시스템의 전체 높이를 낮추는 것이 가능하다. 이러한 원인 때문에, 전체 시스템을 소형화하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 5는 케이스에 수납된 이러한 예시적인 실시형태의 조립 전지들의 개략적인 측단면도를 도시한다.
필름-외장 전지 (1) 를 수납한 프레임 부재 (10) 의 4개의 단이 적층되어 있는 상태가 도 5에 도시되어 있다. 그 후, 이러한 4개-단-적층 프레임 부재 (10) 는, 그들이 제 1 누름판 (20) 및 제 2 누름판 (30) 에 의해 협지되는 상태로 케이스 (50) 에 수납된다. 이러한 도면에서, 제 1 누름판 (20) 및 제 2 누름판 (30) 은, 제 1 고정부 (224 및 324), 및 두께가 이러한 제 1 고정부 (224 및 324) 의 두께보다 얇은 제 2 고정부 (225 및 325) 를 갖는다. 제 1 누름판 (20) 은 케이스 (50) 의 상벽 (54) 과 근접하여 접촉하고, 제 2 누름판 (30) 은 케이스 (50) 의 하벽 (55) 과 근접하여 접촉한다. 한편, 제 2 고정부 (225) 는 그 제 2 고정부 (225) 와 상벽 (54) 사이에 공간을 형성하고, 제 2 고정부 (325) 는 그 제 2 고정부 (325) 와 하벽 (55) 사이에 공간을 형성한다. 이러한 공간들은, 냉각풍 또는 배출된 가스를 위한 흐름 경로가 된다.
다음으로, 케이스 (50) 에서의 냉각풍의 흐름이 설명될 것이다.
도입구 (52) 측으로부터 공급된 냉각풍은 체크 밸브 (51) 를 개방하고, 케이스 (50) 로 흐른다. 케이스 (50) 로 흐르는 냉각풍은 케이스 (50) 와 프레임 부재 (10) 사이의 간격으로 흘러, 배출구 (53) 를 향해 흐른다. 이러한 경우, 냉각풍은, 필름-외장 전지 (1) 의 발전 소자 (2) 에 의해 생성되는 열을 빼앗으면서 흘러간다. 제 1 고정부 (224 및 324) 를 넘는 부분에서, 냉각풍은 케이스 (50) 의 상벽 (54) 과 제 2 고정부 (225 및 325) 사이에 흐르면서 배출구 (53) 으로 향해 간다. 최종적으로, 전지를 냉각시켰던 냉각풍은 배출구 (53) 로부터 외부로 배출된다.
이러한 예시적인 실시형태의 케이스 (50) 에서, 배출구 (53) 가 체크 밸브에 대향하는 위치에 제공되므로, 체크 밸브 (51) 로부터 배출구 (53) 까지의 케이스 (50) 에서의 냉각풍의 흐름은 원활해진다. 또한, 체크 밸브 (51) 가 제공되고 제 1 고정부 (224 및 324) 가 케이스의 벽면과 근접하게 접촉하기 때문에, 냉각풍이 배출구 (53) 측으로부터 체크 밸브 (51) 측으로 역류하기 어려운 구성이 채용되므로, 냉각풍은 배출구 (53) 를 향해 원활하게 흐를 수 있다.

Claims (6)

  1. 전기 디바이스 소자, 상기 전기 디바이스 소자를 둘러싸도록 배열된 외장 필름 (case film), 및 상기 외장 필름에 제공된 가스 배출부 (gas discharger) 를 갖는 필름-외장 전기 디바이스를 서로 고정시키기 위한 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템으로서,
    상기 전기 디바이스 소자의 두께보다 두꺼운 부분을 갖고, 배기 가스 채널이 상기 가스 배출부에 대응하는 위치에 형성되는 프레임 부재로서, 상기 부분은 당해 부분에서 각각의 필름-외장 전기 디바이스의 외주 부분을 유지하는, 상기 프레임 부재; 및
    상기 프레임 부재를 그의 두께 방향으로 누르고, 관통 구멍이 상기 배기 가스 채널에 대응하는 위치에 형성되며, 상기 관통 구멍으로부터 측벽면까지 연통하는 가스 유도 홈이 형성되어 있는 누름판을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 독립 가스 유도 홈들을 포함하는, 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 관통 구멍들을 갖는 하나의 상기 가스 유도 홈을 포함하는, 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필름-외장 전기 디바이스를 수납하는 상기 프레임 부재, 및 상기 프레임 부재를 누르는 상기 누름판을 수납하는 케이스를 포함하는, 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 누름판은, 제 1 고정부, 및 두께가 상기 제 1 고정부의 두께보다 얇은 제 2 고정부를 가지며,
    상기 누름판은, 상기 케이스내의 벽면에 접하는 상기 제 1 고정부에 의하여 상기 케이스에 고정되는, 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  6. 제 4 항 또는 5 항에 있어서,
    상기 케이스는, 냉각풍을 도입하는 개구부, 상기 개구부에 제공된 체크 밸브 (check valve), 및 상기 냉각풍을 배출하고, 상기 개구부에 대향하는 위치에 형성되어 있는 배출구를 갖는, 필름-외장 전기 디바이스 수납 시스템.
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