KR20120006982A - 갈바닉 셀 - Google Patents

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KR20120006982A
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유르겐 호프만
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리-텍 배터리 게엠베하
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Abstract

본 발명은 플랫 하우징을 가진 갈바닉 셀에 관한 것이며, 상기 갈바닉 셀의 전도체는 셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면 내에서 셀의 하우징 내에 배치된 윈도우형 리세스들을 통해 외부로부터 전기 콘택에 대해 접근 가능하다.

Description

갈바닉 셀{GALVANIC CELL}
본 발명은 갈바닉 셀에 관한 것이다. 이러한 갈바닉 셀들은 기술의 여러 분야에서 여러 용도를 위해 필요하고 사용된다. 대부분의 용도에서는 다른 목표와 더불어 공간 에너지 밀도, 즉 갈바닉 셀의 체적에 대한 축적된 에너지를 최대화하는 것이 중요하다. 갈바닉 셀들은 다수의 이러한 셀들로 이루어진 배터리의 구성에 적합하기 때문에, 이러한 셀들을 배터리 셀이라고도 한다.
직사각형의 플랫 갈바닉 셀이 공지되어 있고, 상기 셀의 전기 화학적 활성 성분, 대부분 소위 박막 스택은 대부분 2 부분의 박막형 패키지에 의해 둘러싸이고, 상기 패키지에 의해 전기 접속부들이 판 형태로("전도체" 또는 "전도체 판") 안내된다. 박막은 종종 양측이 전기 절연 플라스틱으로 코팅된 알루미늄 박막으로 이루어진다. 이러한 방식으로 구성된 배터리 셀들은 종종 파우치 셀 또는 커피백 셀이라 한다. 전압은 종종 형상-끼워맞춤 결합, 마찰 결합 또는 재료 결합 방식으로 전도체 판에 결합된 콘택 부재들에 의해 탭된다. 콘택 부재들은 한 측면에서 또는 양 측면에서 전도체에 접속될 수 있다. 콘택 부재들은 개별 셀에서 전류 부하 또는 전류원과 직접 또는 간접적으로 접속되거나 또는 배터리 또는 셀 블록에서 셀들의 전기적 직렬 접속 또는 병렬 접속을 위해 사용된다.
이러한 셀들과 다른 셀 구성과의 중요한 차이점은 패키지가 전압 전도성을 갖는 것이 아니라 전기적으로 중성이라는 것이다. 전도체는 절연된 상태로 패키지를 통해 안내된다.
공간 에너지 밀도를 최대화하려는 목표와 관련해서, 종종 전도체의 측면("방사 방향의", 즉 셀 패키지의 플랫 부분에 대해 평행한) 안내가 패키지 내의 용접점들에 의해 이용 가능한 설치 공간의 손실을 일으킨다는 단점이 있다.
본 발명의 과제는 이러한 갈바닉 셀의 설치가 공간 에너지 효율을 최대화하는데 기여하도록 하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1항에 따른 갈바닉 셀에 의해 달성된다.
실질적으로 플랫 하우징, 및 갈바닉 셀 내에 축적된 에너지의 전도를 위한 반대 전기 극성을 가진 2개 이상의 전기 전도체를 포함하는 본 발명에 따른 갈바닉 셀에서, 상기 전도체 또는 상기 하우징은 전도체가 셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면 내에서 하우징 내에 배치된 윈도우형 리세스들을 통해 외부로부터 전기 콘택에 대해 접근 가능하도록 형성된다.
본 발명의 의미에서 갈바닉 셀은 모든 종류의 전기 셀, 특히 커패시터 또는 전기 화학적 셀, 그리고 후자의 경우 특히 1차 및/또는 2차 셀을 말한다. 이러한 갈바닉 셀의 하우징으로부터, 당업자가 통상 전도체 또는 전도체 판이라고 하는 전극들 또는 2개 이상의 접속 부재들이 외부로 안내된다. 상기 전도체들 또는 전도체 판들은 갈바닉 셀에 축적된 에너지를 전도하기 위해 사용된다. 상기 전도체들은 종종 몇몇 지점에서만 하우징 밖으로 돌출한다.
셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면 내에서 하우징 내에 배치된 윈도우형 리세스는 이와 관련해서, 전도체가 콘택팅을 위해 셀의 플랫 면으로부터 접근될 수 있게 하는 모든 구조들을 말한다. 바람직하게 이 구조들은, 전도체가 하우징 재료의 절연 특성에 의해 좁은 하우징 에지로부터의 적절치 않은 콘택팅으로부터 보호되도록 형성된다.
본 발명에 의해, 갈바닉 셀의 설치가 공간 관련 에너지 효율을 최대화하는데 기여한다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다. 이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플랫 갈바닉 셀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 갈바닉 셀의 박막 스택의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 갈바닉 셀의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 셀의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 갈바닉 셀의 박막 스택의 분해도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 갈바닉 셀의 분해도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 셀의 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 셀들로 이루어진 셀 블록의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 셀(101)의 전도체(104)가 측면으로 절연 패키지(102)로부터 돌출하는 것이 아니라, 패키지 내의 윈도우형 리세스(103)를 제외하고 외부로부터 접근 가능하다. 전도체가 패키지의 일부에 의해 둘러싸여 패키지 내로 밀봉되는 것도 가능하다. 전도체(104)는 패키지 박막(102)의 윈도우형 리세스(103)에서 노출된다. 본 발명의 상기 실시예 및 다른 실시예에서, 전도체는 플랫 시트로서 구현되거나 또는 도 5에서 본 발명의 다른 실시예에 대해 도시되는 바와 같이, 추가의 콘택 슬리브(520) 또는 스트립을 지지할 수 있다. 상기 추가의 콘택 슬리브 또는 스트립은 예컨대 셀 블록의 다음 셀에 대한 간격을 브릿지(bridge) 할 수 있다.
윈도우가 바람직하게는 용접 구역 외부의 영역에서 전도체와 전극 스택의 단부들(애노드 박막 및 캐소드 박막) 사이에 배치되면, 전도체는 셀의 전면 및 후면을 향해 노출될 수 있다. 이는 셀의 콘택팅 및 고정을 용이하게 하는데, 그 이유는 이 경우 전도체를 통해 다수의 갈바닉 셀들로 이루어진 셀 블록을 구성하는 타이 로드들 및 유사한 장치들용 홀들이 형성되기 때문이다.
도 1 내지 도 5는 전도체가 셀의 각각 하나의 측면(상부로부터 또는 하부로부터)으로부터 접근 가능한, 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 도 6 내지 도 10은 패키지가 전도체의 상단부 영역 및 하단부 영역에 윈도우를 포함하며 상기 전도체가 양 측면으로부터 접근 가능한, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 본 발명의 이 실시예에 따른 셀들은 예컨대 셀 블록의 구성시 전도체에 기계적으로 특히 양호하게 고정될 수 있는데, 그 이유는 이들이 특히 도 11에 도시된 바와 같이, 셀의 패키지 내에 완전히, 그에 따라 부하를 견딜 수 있게 놓이기 때문이다.
도 2에는 도 1에 도시된, 본 발명의 실시예에 따른 갈바닉 셀의 박막 스택의 분해도가 도시된다. 전극 스택(207)의 전극들(206)은 통상의 방식으로 전극 스택의 단부에서 외부로 안내된다. 이 실시예에서, 전도체들(204, 205)은 기계적 안정화를 위해 전극 상에 장착된다.
도 3은 상부 및 하부 하우징 부품, 또는 패키지 부품을 추가한 상기 실시예의 셀의 구성을 도시한다. 하부 하우징 부품(310)은 윈도우형 리세스(308)를 포함하고 상부 하우징 부품(311)은 전극 스택의 다른 단부에 놓인 대응 윈도우형 리세스(303)를 포함하며, 상기 리세스를 통해 전도체(306) 및 그것과 전기 접속된, 전극 스택(307)의 전극들(306)이 외부로부터 전기적으로 접근 가능하다.
도 4에는 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 셀의 부분 단면도가 도시된다. 패키지(하우징)의 하부 부분(410)과 패키지의 상부 부분(411) 사이에 셀이 전도체와 함께 거의 완전히 밀봉된다(412). 전도체 판(414)은 외부로부터 하우징의 윈도우형 리세스(403) 내의 개구(404)를 통해서만 접근 가능하다.
도 5에는 하나 이상의 전도체(504)에 콘택팅을 지원하기 위한 구조 부재들(520)이 설치된, 제 1 실시예의 변형예가 본 발명의 제 2 실시예로서 도시된다. 이 구조 부재들은 셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면에 대해 수직으로 향한 방향으로 무시될 수 없는 길이를 갖는다. 도 5에 도시된 노브 또는 콘택 슬리브(520) 대신, 상응하게 형성된 스트립 또는 다른 구조들도 동일한 목적을 충족시킬 수 있다.
도 6은 패키지가 전도체의 상단부 영역 및 하단부 영역에 윈도우를 가지며 전도체가 양 측면으로부터 접근 가능한, 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다. 전도체는 관통구(603)를 포함하고, 상기 관통구는 셀 블록의 구성시 전도체에 셀을 기계식으로 고정하기 위해 사용될 수 있다.
도 7은 셀 스택(707), 상기 스택 밖으로 안내된 전극들(706), 전도체 판들(704, 705) 및 상기 전도체 판들 내의 이 경우 둥근 관통구들(730)을 가진 본 발명의 상기 실시예의 분해도를 도시한다.
도 8은 하부 하우징 부품(810)과 상부 하우징 부품(811)을 가진 상응하는 분해도를 도시하며, 상기 하우징 부품들도 대응하는 관통구들(803)을 포함하고, 상기 관통구를 통해 전극 스택(807)의 전도체 판(804)의 관통구들(830)이 외부로부터 전기적으로 접근 가능하다.
이러한 셀의 상응하는 단면도가 도 9에 도시된다. 본 발명의 다른 실시예에서와 유사하게, 전극 스택이 전도체 판(904)과 함께 하부 패키지 부품(910)과 상부 패키지 부품(911)에 의해 거의 완전히 밀봉된다. 이 밀봉(912)은 패키지의 윈도우형 리세스(905)의 영역에서만 관통되고, 상기 관통을 통해 전도체 판(904)의 관통구(930)가 외부로부터 접근 가능하다.
상기 실시예도 도 10에 도시된 바와 같이 셀(1001)의 전도체 판들이 전도체 판의 콘택팅을 지원하는 추가의 구조 부재들(1020)을 포함하는 변형예로 구현될 수 있다. 상기 구조 부재들은 바람직하게 콘택 슬리브 또는 노브 또는 스트립 또는 셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면에 대해 수직 방향으로 무시할 수 없는 길이를 갖는 유사한 구조이다.
도 11은 전도체 판의 추가 구조가 돌출부 형태를 갖는, 본 발명의 상기 실시예에 따른 셀들로 이루어진 셀 블록을 사시도로 도시한다. 기계적으로 안정한 블록의 형성을 위한 그리고 전기 직렬 접속을 위한 셀의 고정은 바람직하게 이 도면에 도시되지 않은 타이 로드에 의해 이루어진다.
당업자가 상기 설명을 참고로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예들은 서로 조합될 수 있다.
101, 501, 601, 1001; 셀
102; 하우징
103, 303, 308, 403, 503, 904; 리세스
104, 204, 205, 306, 414, 504, 604, 704, 705, 804, 905; 전도체
520, 604, 730, 830, 930, 1020, 1120; 구조 부재
910, 911; 측면

Claims (4)

  1. 실질적으로 플랫 하우징(102), 및 갈바닉 셀 내에 축적된 에너지의 전도를 위한 반대 전기 극성을 가진 2개 이상의 전기 전도체(104, 204, 205, 306, 414, 504)를 포함하는 갈바닉 셀(101, 501, 601, 1001)에 있어서,
    상기 전도체 또는 상기 하우징은, 상기 전도체가 상기 셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면 내에서 상기 하우징 내에 배치된 윈도우형 리세스들(103, 303, 308, 403, 503, 904)을 통해 외부로부터 전기 콘택에 대해 접근 가능하도록, 형성되는 것을 특징으로 하는 갈바닉 셀.
  2. 제 1항에 있어서, 콘택팅을 지원하기 위한 구조 부재들(520, 604, 730, 830, 930, 1020, 1120)을 포함하는 하나 이상의 전도체(504, 604, 704, 705, 804, 905)가 제공되고, 상기 구조 부재들은 상기 셀의 플랫 하우징 표면에 대해 평행한 평면에 대한 수직 방향으로 무시할 수 없는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 갈바닉 셀.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 윈도우형 구조(904)가 상기 플랫 하우징의 양 측면(910, 911) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 갈바닉 셀.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 셀들로 이루어진 배터리를 구성하기 위한 타이 로드 또는 유사한 구성 부분의 안내를 위한 홀들(730, 803, 830)을 포함하는 전도체(704, 705) 또는 하우징이 제공되는 것을 특징으로 하는 갈바닉 셀.
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