KR20120013418A - 단일 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

단일 전지(1)는 껍질, 덮개판(2) 및 전기 코어(5)를 포함한다. 덮개판(2)은 밀봉 방식으로 껍질과 연결된다. 전기 코어(5)는 껍질에 수용되며, 동일한 극성을 가진 적어도 두 전극 단자는 각각 덮개판(2)을 통과한다. 동력 배터리 팩은 상기한 대로 복수의 단일 전지를 포함한다. 단일 전지와 배터리 팩은 개선된 방전율 특성들을 가지며, 특히 용접 문제들이 해결되며 제조 공정이 단순화될 수 있다.

Description

단일 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩{Single cell and battery pack comprising the same}
본 출원은 2009년 4월30일 중국특허청에 출원된 중국특허출원 200910107175.1에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전문이 참조로 본 발명에 포함된다.
본 발명은 배터리, 더욱 구체적으로 개선된 구조를 가진 단일 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리들은 오늘날 더욱더 널리 사용되기 때문에, 향상된 배터리 성능에 대한 요구가 증가하고 있다. 더 높은 전원 출력이, 전기차 등과 같은 최신의 장비에 의해 요구된다. 일반적으로, 복수의 단일 전지가 연결되어 동력 배터리 팩을 형성한다. 단일 전지들의 볼트와 너트는 고 전원 출력을 가진 원하는 전원을 형성하기 위해 각각 병렬 및/또는 직렬로 연결되는 양의 전극봉(electrode pole)과 음의 전극봉으로 작용하도록 통상적으로 채택된다.
그러나, 이런 종류의 연결은 높은 내부 저항을 일으킬 수 있다. 즉, 이용가능한 공간에서 전류 전도 영역이 제한되며 배터리의 충전 방전 성능(rate performance)이 제한된다.
이러한 관점에서, 본 발명은 종래기술의 문제들의 적어도 하나를 해결하는 것이다. 따라서, 고 전력 방전 필요조건을 충족하고 종래기술의 안전성 결함들을 극복할 수 있는 단일 전지가 제공될 필요가 있다. 또한, 향상된 안전성과 신뢰성을 가지며 고율 방전(high rate discharge)을 할 수 있는 단일 전지가 제공될 것을 필요로 한다.
또한, 단일 전지를 포함하는 동력 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 제 1 개방 말단(end) 및 제 2 개방 말단을 구비한 껍질(shell); 제 1 개방 말단을 기밀하게 밀봉하도록 만들어진 제 1 덮개판; 제 2 개방 말단을 기밀하게 밀봉하도록 만들어진 제 2 덮개판; 전류를 유도하기 위한 양의 탭 및 음의 탭을 구비한 껍질 내부에 수용된 적어도 하나의 전기 코어; 양의 탭에 전기를 통하게 결합된 제 1 단부(end portion) 및 제 1 덮개판을 통해 연장되는 제 2 단부를 각각 구비한 적어도 두 개의 양극 단자; 및 음의 탭에 전기를 통하게 결합된 제 1 단부 및 제 2 덮개판을 통해 연장되는 제 2 단부를 각각 구비한 적어도 두 개의 음극 단자를 포함하는 단일 전지가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬로 연결될 수 있는 상기한 복수의 단일 전지를 포함하는 동력 배터리 팩이 제공될 수 있다.
단일 전지에 동일한 극성을 가진 복수의 전극 단자들이 존재하며, 따라서 전류의 전도 영역이 증가하며, 배터리의 방전율 특성(rate discharging characteristics)은 향상된다. 특히, 장시간 고율 방전을 유지하는 배터리들을 필요로 하는 전기차들의 경우, 단일 전지와 동력 배터리 팩은 향상된 해결책을 제공한다.
일반적으로, 고 전원 출력을 가진 배터리는 전류를 추출하기 위해서 단일 전지에 복수의 탭을 사용하며 전극 단자들은 복수의 탭과 용접된다. 전원 출력이 높으면 높을수록, 그에 따라 더 많은 탭이 필요하다. 따라서, 전극 단자들과 연결되는 탭들의 전체 두께는 커지게 되어 탭들과 전극 단자들의 연결을 훨씬 어렵게 한다. 또한, 탭들은 쉽게 떨어져서 전류 출력에 영향을 줄 수 있고 때로는 단락 및 이와 관련된 다른 문제들을 일으킬 수 있다.
본 발명에 따라, 동일한 극성의 복수의 전극 단자는 탭들의 전체 두께를 나누는데 도움이 될 수 있어서, 전극 단자들과 탭들 사이에 초음파 용접 또는 레이저 용접이 더욱 쉬어질 수 있다. 따라서 고 전원 출력 배터리 및 이의 제조를 구현하는 것이 더 쉬울 수 있다. 배터리 용량은 배터리 성능에 영향을 미치지 않고 개선될 수 있다. 본 발명은 큰 두께의 전기 코어를 가진 고용량 배터리에 특히 적합한데, 이는 용접이 더 쉽기 때문이다. 코어의 두께는 전극판의 폭을 감소시키기 위해 적절하게 증가할 수 있어서, 코일링(coiling) 문제, 격리판의 구부러짐 등을 완화시킨다. 또한, 단일 전지의 주변 길이는 배터리의 중량이 감소하도록 감소될 수 있다.
큰 전류 방전 및/또는 충전 또는 비정상적 방전에 의해 배터리 내부의 열은 복수의 전극 단자를 통해 효과적으로 퍼져나갈 수 있어서, 배터리의 큰 전류 방전 성능과 이의 안전성뿐만 아니라 배터리 수명이 개선된다. 또한, 단일 전지들은 연결, 특히 동력 배터리 팩에 대한 연결이 매우 편리하여, 충돌 상태에서 전원 수단의 안전성을 향상시킨다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
본 발명의 이런 및 다른 태양은 명백해질 것이고 도면과 함께 다음 설명으로부터 더욱 쉽게 알 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 단일 전지의 부분 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A를 따른 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 전지의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 B-B를 따른 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 동일한 극성을 가진 3개의 전극 단자를 포함하는 단일 전지의 단면도를 나타낸다.
도 6a는 종래기술의 단일 전지의 평면도를 나타낸다.
도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 6a에 도시된 것과 같은 동일한 용량을 가진 단일 전지의 주변의 평면도를 나타낸다.
도 7은 단일 전지에 있는 전기 단자들이 서로 맞대어 결합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 개략도를 나타낸다.
도 8은 단일 전지에 있는 전기 단자들이 부분적으로 겹쳐서 결합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 개략도를 나타낸다.
도 9는 단일 전지에 있는 전기 단자들이 플랜지로 서로 맞대어 결합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 개략도를 나타낸다.
도 10은 전기 단자들이 다리를 걸쳐서 결합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도를 나타낸다.
도 11a는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 전면 사시도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 배터리 팩의 후면 사시도이다.
본 발명은 다음 도면과 설명을 참조하면 더욱 잘 이해될 수 있다. 도면들에서 구성요소는 반드시 정확한 축적일 필요가 없고, 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 제공되는 대신 강조한다. 또한, 도면들에서, 유사한 도면 부호들은 다른 도면들 전체에서 상응하는 부품들의 나타낸다.
본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 참조할 것이다. 도면들을 참조하여 기술된 실시예들은 설명을 위한 것이고, 예시적이며 일반적으로 본 발명을 이해하기 위해 사용된다. 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 동일하거나 유사한 요소 및 동일하거나 유사한 기능을 가지는 요소들은 명세서 전체에서 유사한 참조 번호로 나타낸다.
본 발명은 도면들과 함께 더욱 상세하게 추가로 기술될 것이다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 단일 전지의 부분 사시도를 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 A-A를 따른 단면도를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 전지의 사시도를 나타낸다. 도 4는 도 3에 도시된 B-B를 따른 단면도를 나타낸다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 제 1 개방 말단 및 제 2 개방 말단을 구비한 껍질(shell); 제 1 개방 말단을 기밀하게 밀봉하도록 만들어진 제 1 덮개판; 제 2 개방 말단을 기밀하게 밀봉하도록 만들어진 제 2 덮개판; 전류를 유도하기 위한 양의 탭 및 음의 탭을 구비한 껍질 내부에 수용된 적어도 하나의 전기 코어; 양의 탭에 전기를 통하게 결합된 제 1 단부 및 제 1 덮개판을 통해 연장되는 제 2 단부를 각각 구비한 적어도 두 개의 양극 단자; 및 음의 탭에 전기를 통하게 결합된 제 1 단부 및 제 2 덮개판을 통해 연장되는 제 2 단부를 각각 구비한 적어도 두 개의 음극 단자를 포함하는 단일 전지(1)가 제공될 수 있다.
단일 전지(1)의 각 말단에서 기술된 구조는 이의 두 말단에 적합할 수 있어서, 다음에서, 명확하게 하기 위해 한 말단에 있는 구조만이 기술될 것이라는 것에 주의해야 한다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 덮개판(2)은 밀봉된 방식으로 껍질과 연결되고, 전기 코어(5)는 껍질 내부에 수용될 수 있다. 전기 코어(5)는 양극판, 음극판 및 그 사이에 삽입된 격리판을 포함할 수 있다. 전기 코어(5)는 전류를 추출하기 위한 양의 탭 및 음의 탭을 추가로 포함할 수 있다; 덮개판(2)은 전류를 추출하기 위해 덮개판(2)을 통과하는 전극 단자(3)를 추가로 포함할 수 있고, 전극 단자(3)는 껍질에서 밀봉되는 전기 코어(5)와 전도하는 제 1 단부(31) 및 전류를 전도하기 위해 껍질의 외부에 위치한 제 2 단부(32)를 포함할 수 있고; 전극 단자(3)는 양극 단자와 음극 단자를 포함할 수 있다.
도 1, 2에 도시된 대로, 동일한 극성을 가진 두 전극 단자(3)는 단일 전지(1)의 말단 상에 직선으로 배열되고, 90도 굽힘 각을 가진 전극 단자(3)는 덮개판(2)의 비아 홀(via hole)(21)을 통과하는 제 2 단부(32)를 가지며 껍질의 외부로 연장된다. 덮개판(2)은 밀봉 구조(4)에 의하여 전극 단자(3)와 함께 밀봉될 수 있다. 밀봉 구조(4)는 속이 빈 리벳(41)과 절연 탄성 부재(42)를 포함할 수 있다. 전극 단자(3)는 절연 탄성 부재(42)와 리벳(41)에 의해 고정될 수 있고, 리벳(41)은 절연 탄성 부재(42)에 대해 단단하게 압축될 수 있다. 절연 탄성 부재(42)는 속이 빈 리벳(41) 위로 연장될 수 있고 플랜지 구조를 형성하기 위해 속이 빈 리벳(41)의 상부를 감쌀 수 있다. 전극 단자(3)의 제 1 단부(31)는 초음파 용접에 의해 전기 코어(5)의 탭(51) 상에 용접될 수 있다. 도 1에서, 두 전극 단자(3)는 탭(51)으로부터 전류를 공유하기 위해 탭(51)의 폭 방향을 따라 배열될 수 있다. 전기 코어(5)는 감긴 코어 구조를 가질 수 있고, 양극판과 음극판의 폭은 약 290mm일 수 있고, 껍질의 단면 주변 길이는 약 644mm일 수 있다. 탭(51)과 전기적으로 연결될 덮개판(2) 상에 적어도 두 전극 단자(3)를 제공함으로써, 단일 전지(1)를 위한 전도 영역은 증가할 수 있고 충전 방전 성능도 따라서 향상될 수 있다.
복수의 양극 단자들의 제 2 단부는 각각 전류를 추출할 수 있거나 연결(connection)을 형성한 후 전류를 추출할 수 있다. 연결은 일반적인 용접 또는 다른 연결 방법에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따라, 양극 단자들의 제 2 단부는 통합 구조(integral structure)를 형성하기 위해 연결될 수 있고, 이는 전류를 유도하는 제 1 단부에 연결되는 복수의 탭을 포함할 수 있는 통합 전극 단자로 이해될 수 있다.
전극 단자들 사이와 음극 단자들 사이의 위치 관계에 대한 특별한 제한은 없다. 본 발명의 일부 실시예들에 따른 더 쉬운 연결, 조립 및 생산을 위해서, 동일한 극성을 가진 전극 단자들은 서로 평행하다. 전극 단자들은 덮개판을 통과하여 덮개판의 길이 방향 또는 폭 방향을 따라 배열된다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 전극 단자들은 덮개판을 통과하며 더 쉬운 연결과 밀봉을 위해서 굽혀지며, 직접력(direct force)를 완충할 수 있다. 일부 다른 바람직한 실시예들에 따라, 전극 단자들의 제 2 부분은 덮개판의 외부로 통과하며 1회 이상 굽혀질 수 있다. 일부 실시예들에 따라, 동일한 극성을 가진 전극 단자들이 개별적으로 전류를 추출하는 경우, 전극 단자들의 굽힘 방향은 동일할 수 있고, 더욱 바람직하게는 동일한 극성을 가진 전극 단자들은 덮개판 바로 위에 배열된다.
전극 단자들은, 예를 들어, 일체형 주물에 의해 형성된 굽은 전도성 봉(pole) 또는 시트, 다양한 모양으로 전도성 부재들을 다양하게 용접하여 형성된 전도성 구성요소인 당업계에 공지된 임의의 전도성 부재들일 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 전극 단자들은 시트 모양이다. 바람직하게는 전극 단자들의 두 말단은 부드러운(soft) 전도성 시트이며, 더욱 바람직하게는 복수의 전도성 시트의 층을 겹치게 하거나 감아서 형성되어, 전극 단자들의 조인트 및 전극 단자와 덮개판 사이의 밀봉 부분에 대한 충격을 완충하는데 유리하다. 전극 단자들을 위한 재료는, 예를 들어, 금속 호일, Cu, Al, Ni, 스테인리스강, 탄소강, Ni-Fe 합금 등과 같이 당업계에 공지된 다양한 종류의 전도성 재료일 수 있다. 전극 단자들의 크기는 실질적인 조건에 따라 변할 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 제조 공정, 가열 확산 성능 등에 대해 고려하면, 직사각형 평행육면체가 채택될 수 있다. 전극 단자들이 시트 모양을 가질 때, 폭은 껍질의 폭의 약 1-90%일 수 있고, 전극 단자의 두께는 약 5-90%일 수 있다. 이것은, 전극의 크기가 58mm x 150mm x 400mm인 경우, 전극 단자의 두께는 약 2-6mm일 수 있고, 폭은 약 40-60mm일 수 있고, 길이는 약 20-40mm일 수 있다는 것을 의미한다.
양극판과 음극판은 각각 도포된 영역 및 도포되지 않은 영역을 가질 수 있다. 도포된 영역은 활성 재료로 코팅되었고, 전극판의 길이 방향과 평행할 수 있는 단부는 특정 폭을 가진 도포되지 않은 영역을 가질 수 있고, 도포되지 않은 영역은 판 상에 활성 재료를 코팅할 때 일부러 남겨질 수 있거나 도포된 영역을 문질러서 형성될 수 있다. 활성 재료는 당업계에 공지된 임의의 종류의 활성 양극 또는 음극 재료일 수 있다. 코팅 또는 스크레이핑 공정은 당업계에 공지된 임의의 방법일 수 있다. 판의 제조 방법은 기술분야에서 공지된 임의의 방법일 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 전극 코어는 양극판, 음극판 및 그 사이에 삽입된 격리판을 격리판의 길이 방향을 따라 감음으로써 형성될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따라 배터리의 안전 성능을 향상시키기 위해서, 감은 후 코어의 외부층은 격리판일 수 있다. 양의 탭과 음의 탭은 당업계에 공지된 임의의 탭일 수 있다. 하나 이상의 탭은 각각 양극판과 음극판 상에 용접될 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 양의 탭과 음의 탭은 도포되지 않은 영역을 직접 감고 압축함으로써 형성된다. 탭들은 전지 코어의 두 말단으로부터 연장될 수 있거나 단지 한 말단으로부터 연장될 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 양의 탭들과 음의 탭들은 역으로 위치되며 양극판과 음극판 사이에 삽입된 격리판 위로 연장된다.
한편, 일부 바람직한 실시예들에 따라, 양극판과 음극판의 폭은 약 10-110mm; 더욱 바람직하게는 40-60mm일 수 있다. 상기 폭은 격리판의 감기 및 크레이프의 어려움을 해결하는데 도움을 줄 수 있고, 전지 껍질의 단면 주변 길이를 감소시킬 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 전지 껍질의 단면 주변 길이는 약 30-600mm, 더욱 바람직하게는 약 260-400mm일 수 있다. 이런 경우에, 전지의 중량을 감소시키는데 유익할 것이며, 한편 용량은 동일하게 유지될 것이다. 이것은 전기를 제공하기 위해 복수의 전지를 필요로 하는 전기차와 같은 이동 장치들에게 매우 중요하다. 본 발명의 상기 바람직한 실시예들에 따라, 동일한 용량이 유지될 수 있는 경우, 본 발명의 상기 바람직한 실시예들에 제공된 배터리는 배터리의 중량을 감소시킬 수 있고 용접, 생산을 구현하기 쉬울 수 있어서, 수율은 추가로 개선될 수 있다. 또한 상기 전지는 고 전력 방전을 구현할 수 있고 안전 성능은 향상될 수 있다.
전지 껍질의 한 말단은 비아 홀을 가진 덮개판으로 형성될 수 있고, 양극 단자 또는 음극 단자는 비아 홀을 통과하며 껍질의 외부로 연장되는 한 말단을 가진다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 탭들이 전극 코어의 두 단부로부터 연장되는 경우, 양극 단자들 및 음극 단자들은 껍질의 두 말단으로부터 각각 연장될 수 있고, 이는 전지의 두 말단으로부터 전류를 전도한다는 것을 의미한다. 탄성 부재를 절연하기 위한 재료는 임의의 종류의 밀봉 및 절연 재료일 수 있는데, 예를 들어, 절연성이며, 유기 용매 및 HF 산 방지성이며 금속 재료들과 부착할 수 있는 플라스틱, 고무, 수지, 유리, 세라믹 등일 수 있다. 절연성 탄성 부재의 제조 방법은 사출 성형과 같은 당업계에 주지된 공정일 수 있다.
단일 전지의 안전성을 향상시키기 위해서, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따라, 음의 탭과 음극 단자의 조인트뿐만 아니라 양의 탭과 양극 단자의 조인트는 각각 절연 고리를 가진다. 절연 고리는 고무 고리, 플라스틱 고리 등과 같은 당업계에 공지된 임의의 통상적인 절연 고리일 수 있다. 동일한 극성을 가진 전극 단자들은 탭의 폭 방향을 따라 탭과 연결될 수 있는데, 이는 동일한 극성을 가진 전극 단자들은 동일한 탭과 연결될 수 있고 동일한 탭으로부터 전류를 추출하여, 그 결과 전류 및 열 확산은 동일한 극성을 가진 적어도 두 전극 단자들 위로 분산될 수 있다는 것을 의미한다. 단일 전지의 방전율 성능(rate discharging performance) 및 안전 성능은 개선될 수 있다. 특히 탭들의 경우, 탭 그룹의 두께 방향을 따라, 동일한 극성을 가진 전극 단자들은 각각 얇은 탭 그룹을 공유할 수 있다. 따라서, 두꺼운 탭 그룹이 고 용량 고 전류 방전 배터리에 대해 용접하기 어려운 문제는 해결될 수 있다. 전극 단자와 탭은 구현하고 생산하기 더 쉬울 수 있는 초음파 용접 또는 레이저 용접 등에 의해 쉽게 연결될 수 있다.
본 발명은 상기한 대로 복수의 전지를 포함하는 동력 배터리 팩을 추가로 제공하며, 복수의 전지는 병렬 또는 직렬 또는 병렬 및 직렬로 연결된다. 단일 전지들 사이의 연결은 서로 맞대는 결합(butt jointing), 다리를 걸치는 결합(bridge jointing), 부분적으로 겹치는 결합(lap jointing), 플랜지로 서로 맞대는 결합(flange butt jointing)에 의해 구현될 수 있다. 연결 방법은 용접 및/또는 부착일 수 있다. 용접 방법은 초음파 용접, 레이저 용접, 납땜 용접, 플래시 용접, 마찰 용접, 저항 용접 등일 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 레이저 용접이 바람직할 수 있다. 적어도 두 개의 양극 단자 또는 음극 단자는 덮개판을 통과하고 그것에 알맞게 굽혀진다. 연결된 양극 단자들 또는 음극 단자들은 1회 이상 굽혀질 수 있다. 전극 단자들의 제 2 단부가 동일한 극성을 가지는 일부 바람직한 실시예들의 경우, 전극 단자들의 브리지 연결이 채택될 수 있다. 여기서, 브리지 연결은 전극 단자들 사이에 전지들 사이에 전류를 전도하기 위한 전도성 부재가 있을 수 있다. 전도성 부재에 대한 특별한 제한은 없을 것이다. 일부 바람직한 실시예들에 따라, 저항을 줄이기 위해, 전도성 부재는 전극 단자와 동일한 재료를 가질 수 있다.
도 3과 4에 도시된 대로 본 발명의 다른 실시예에 따라, 동일한 극성을 가진 두 평행한 전극 단자(3)들은 전지(1)의 한 말단 상에 제공된다. 90도 굽힘 각도를 가진 전극 단자(3)의 제 2 단부(32)는 덮개판(2) 상의 비아 홀을 통과하여 껍질 외부로 연장된다. 두 전극 단자의 제 2 단부(32)는 도 3에 도시된 대로 일체 구조로 연결된다. 밀봉 구조(4)는 덮개판(2)과 전극 단자(3)의 조인트를 밀봉하는데 채택될 수 있다. 밀봉 구조(4)는 리벳(41) 및 절연 탄성 부재(42)를 포함할 수 있다. 전극 단자(3)는 절연 탄성 부재(42)에 의해 고정되고 그런 후에 리벳(41)에 의해 고정될 수 있으며, 리벳(41)은 절연 탄성 부재(42)에 대해 단단히 압축될 수 있다. 절연 탄성 부재(42)는 속이 빈 리벳(41) 위로 연장되어 속이 빈(41)의 상부를 감싸고 플랜지 구조를 추가로 형성한다. 전극 단자(3)의 제 1 단부(31)는 초음파 용접에 의해 전기 코어(5)의 탭들에 용접될 수 있다. 두 전극 단자(3)는 탭 그룹의 두께 방향을 따라 배열될 수 있다. 각 전극 단자(3)는 전류를 전도하기 위해 탭들의 부품(51')과 각각 용접될 수 있다. 전기 코어(5)는 겹쳐진 코어 구조를 가질 수 있고, 양극판 및 음극판의 폭은 약 145mm일 수 있고, 전지 껍질의 단면 주변 길이는 약 406mm일 수 있다. 탭들과 전기적으로 연결하는 덮개판(2) 상의 적어도 두 전극 단자(3)에 의해, 전지들을 위한 전도성 영역은 증가할 수 있고 충전 방전 성능은 향상될 수 있는 반면, 탭들에 의한 용접 두께는 감소할 수 있어서 제조에 유익할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 동일한 극성을 가진 3개 전극 단자를 포함하는 단일 전지의 단면도를 나타낸다.
도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 대로, 단일 전지(1)에 있는 전극 단자(3)의 제 2 단부(32)는 연결 부분(6)을 형성하기 위해 서로 맞대는 결합, 부분적으로 겹치는 결합 또는 플랜지로 서로 맞대는 결합에 의해 연결될 수 있다.
도 10은 전기 단자들이 다리를 걸쳐서 결합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도를 나타낸다. 도 10에 도시된 대로, 단일 전지(1)에 있는 전극 단지(3)의 제 2 단부(32)는 전도성 시트(7)에 의해 다리를 걸쳐서 연결될 수 있어서 전도성 시트(7)는 전극 단자(3)와 연결 부분(6)을 형성한다. 도 11은 상기한 대로 단일 전지(1)를 포함하는 동력 배터리 팩을 도시한다. 도 11에서, 전극 단자들은 다리를 걸쳐서 연결되어 단일 전지(1)는 병렬, 직렬 또는 병렬 및 직렬로 연결될 수 있다.
도 11a 및 11b는 단일 전지(101, 102, 103, 104)가 각각 직렬로 연결되는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 전면 및 후면 사시도이다. 도 11a, 11b에 도시된 대로, 단일 전지(1)에 있는 전극 단자(3)는 전도성 시트(70, 71 및 72)를 통해 다리를 걸쳐서 연결될 수 있다. 도 11a에 도시된 대로, 단일 전지(101, 102)의 전극 단자(3)는 다리를 걸쳐서 연결되며, 단일 전지(103, 104)의 전극 단자는 다리를 걸쳐서 연결된다. 도 11b에 도시된 대로, 단일 전지(102, 103)의 전극 단자는 다리를 걸쳐서 연결되며 그 결과 단일 전지(101, 102, 103, 104)는 직렬로 연결된다. 그러나, 단일 전지들은 병렬 또는 직렬-병렬로 연결될 수 있다는 것을 알아야 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명은 제한하기보다는 설명을 위한 것이다.
비록 예시적 실시예들이 도시되고 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 취지와 원리를 벗어나지 않고 실시예들에서 변화, 선택 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 이런 변화, 선택 및 변형은 청구항 및 이들의 균등물의 범위에 모두 속한다.

Claims (12)

  1. 제 1 개방 말단 및 제 2 개방 말단을 구비한 껍질(shell);
    제 1 개방 말단을 기밀하게 밀봉하도록 만들어진 제 1 덮개판;
    제 2 개방 말단을 기밀하게 밀봉하도록 만들어진 제 2 덮개판;
    전류를 유도하기 위한 양의 탭 및 음의 탭을 구비한 껍질 내부에 수용된 적어도 하나의 전기 코어;
    양의 탭에 전기를 통하게 결합된 제 1 단부 및 제 1 덮개판을 통해 연장되는 제 2 단부를 각각 구비한 적어도 두 개의 양극 단자; 및
    음의 탭에 전기를 통하게 결합된 제 1 단부 및 제 2 덮개판을 통해 연장되는 제 2 단부를 각각 구비한 적어도 두 개의 음극 단자를 포함하는 단일 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    양극 단자들의 제 2 단부는 서로 연결되고; 및/또는
    음극 단자들의 제 2 단부는 서로 연결되는 단일 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 전기 코어가 있고, 양극 단자들은 양의 탭들의 두께 방향으로 배열되고 양의 탭들에 전기를 통하게 연결된 양극 단자들의 제 1 단부들은 서로 평행하며;
    음극 단자들은 음의 탭의 두께 방향으로 배열되고 음의 탭들에 전기를 통하게 연결된 음극 단자들의 제 1 단부들은 서로 평행한 단일 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    양극 단자들은 양의 탭의 폭 방향으로 배열되고 양극 단자들의 제 1 단부들은 양의 탭에 전기를 통하게 연결되며;
    음극 단자들은 음의 탭의 폭 방향으로 배열되고 음극 단자들의 제 1 단부들은 음의 탭에 전기를 통하게 연결되는 단일 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    껍질은 직사각형 평행육면체이며, 전극 단자는 시트 모양으로 형성되며, 전극 단자의 폭은 단일 전지의 폭의 약 5-90%이며, 전극 단자의 두께는 단일 전지의 두께의 약 1-90%인 단일 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    전기 코어는 함께 감긴 양극판, 음극판 및 그 사이에 삽입된 격리판을 포함하며 양극판과 음극판은 각각 도포된 영역 및 도포된 영역의 말단에 도포되지 않은 영역을 가지며, 도포된 영역은 전극으로서 활성 재료로 코팅되었고, 도포되지 않은 영역은 각각 양의 탭과 음의 탭이고, 양의 탭과 음의 탭은 반대 방향으로 격리판을 넘어서 연장되는 단일 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    양극판과 음극판은 약 10-110mm의 폭을 가지며; 및
    껍질은 약 30-600mm의 주변 길이를 가진 단면을 가지는 단일 전지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    제 1 덮개판은 제 1 속이 빈 리벳에 의해 그 안을 통과하는 양극 단자들에 상응하는 제 1 비아 홀과 함께 형성되며 제 1 절연 밀봉 부재가 그 사이에 제공되며 각 양극 단자는 그 안에 고정되며, 제 1 속이 빈 리벳은 제 1 덮개판과 통합적으로 형성되며 제 1 절연 부재는 제 1 속이 빈 리벳 내에 배치되는 반면 제 1 속이 빈 리벳의 개방 말단 주위를 단단히 둘러싸며;
    제 2 덮개판은 제 2 속이 빈 리벳에 의해 그 안을 통과하는 음극 단자들에 상응하는 제 2 비아 홀과 함께 형성되며 제 2 절연 밀봉 부재가 그 사이에 제공되며 각 음극 단자는 그 안에 고정되며, 제 2 속이 빈 리벳은 제 2 덮개판과 함께 통합적으로 형성되며 제 2 절연 부재는 제 2 속이 빈 리벳 내에 배치되는 반면 제 2 속이 빈 리벳의 개방 말단 주위를 단단히 둘러싸는 단일 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    음의 탭과 음극 단자의 조인트 및 양의 탭과 양극 단자의 조인트는 절연 고리에 의해 각각 밀봉되는 단일 전지.
  10. 병렬 또는 직렬 또는 병렬 및 직렬로 연결되는 복수의 제 1 항에 따른 단일 전지를 포함하는 동력 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    단일 전지는 각각 양극 단자와 음극 단자의 제 2 단부의 서로 맞대는 결합, 부분적으로 겹치는 결합 또는 플랜지로 서로 맞대는 결합에 의해 병렬 또는 직렬 또는 병렬 및 직렬로 연결되는 동력 배터리 팩.
  12. 제 10 항에 있어서,
    각 단일 전지에서 양극 단자들의 제 2 단부들은 서로 통합적으로 연결되며, 각 단일 전지에서 음극 단자들의 제 2 단부들은 서로 통합적으로 연결되며, 단일 전지들의 양극 단자 및 음극 단자는 전도성 부재를 통해 서로 연결되어 단일 전지들이 각각 병렬 또는 직렬 또는 병렬 및 직렬로 연결되는 동력 배터리 팩.
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