KR20120026960A - 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 버스 바 없이 다수의 배터리 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결할 수 있는 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 바닥면과 다수의 측벽으로 이루어진 케이스; 상기 케이스에 수용되는 적어도 하나의 전극 조립체; 및, 상기 전극 조립체를 밀봉하도록 상기 케이스를 막는 커버를 포함하고, 상기 전극 조립체에는 상기 케이스 또는 상기 커버중 적어도 어느 하나를 관통하여 외부로 돌출된 제1단자 및 제2단자가 연결된 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 및 이를 이용한 배터리 팩{BATTERY AND BATTERY PACK USING THE SAME}
본 발명의 일 실시예는 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 다수의 배터리 셀이 연결된 대용량 전지의 경우 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형 및 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 물론, 상기 전극 조립체에는 양극 단자 및 음극 단자가 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 및 돌출된다.
본 발명의 일 실시예는 버스 바(bus bar) 없이 다수의 배터리 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결할 수 있는 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 전극 조립체중 스웰링(swelling)이 일어날 수 있는 영역을 단자를 이용하여 직접 가압함으로써, 전극 조립체의 밀착성을 향상시키고, 또한 배터리 셀의 스웰링을 억제할 수 있는 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는 케이스; 상기 케이스에 수납되고, 제1,2전극을 포함하는 전극 조립체; 상기 제1전극에 전기적으로 연결된 제1단자; 및 상기 제2전극에 전기적으로 연결된 제2단자를 포함하고, 상기 제1 및 제2단자는 상기 케이스를 통하여 돌출되고, 상기 제1 및 제2단자중 어느 하나는 제1 및 제2연결 구조물을 가지며, 상기 제1 및 제2연결 구조물은 서로 다른 형태를 갖고, 상기 케이스의 각각 다른 영역에 위치된다.
상기 케이스는 바닥면 및 측벽들을 갖고, 상기 제1연결 구조물은 제1바닥 단자부를 포함하고, 상기 제2연결 구조물은 제1상부 단자부를 가지며, 상기 제1바닥 및 상부 단자부는 상기 케이스의 상기 바닥면을 통하여 돌출되고, 상기 전극 조립체는 상기 케이스의 상기 바닥면을 바라보는 바닥면 영역, 상기 바닥면의 반대 방향을 바라보는 상면 영역 및 상기 측벽들을 바라보는 측면 영역들을 갖고, 상기 바닥면 영역 및 상기 상면 영역은 상기 측면 영역들보다 크다.
상기 전극 조립체에 구비된 제1무지부에 연결된 제1집전부; 상기 제1집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제1바닥 단자부가 돌출되는 제1바닥 연장부; 및 상기 제1집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제1상부 단자부가 돌출되는 제1상부 연장부를 더 포함한다.
상기 전극 조립체에 구비된 제2무지부에 연결된 제2집전부를 더 포함하고, 상기 제1,2무지부는 서로 이격된다.
상기 제1상부 단자부는 제1전극 조립체에 연결되고, 상기 제1바닥 단자부는 상기 제1전극 조립체에 연결된다.
상기 상면 영역 및 상기 바닥면 영역은 X 방향 및 Y방향으로 배치되고, 상기 전극 조립체는 상기 Y 방향으로 권취되고, 상기 제1상부 단자부 및 상기 제1바닥 단자부는 Z 방향으로서 상기 대응하는 상면 영역 및 상기 바닥면 영역으로부터 연장된다.
상기 제1전극 조립체에 연결된 제2바닥 단자부; 및 상기 제1전극 조립체에 연결된 제2상부 단자부를 더 포함하고, 상기 제2바닥 단자부 및 상기 제2상부 단자부는 상기 케이스 통하여 돌출된다.
상기 제1바닥 단자부 및 상기 제2바닥 단자부는 상보(相補)적인 구조이고, 상기 제1상부 단자부 및 상기 제2상부 단자부도 상보(相補)적인 구조이다.
상기 전극 조립체에 구비된 제2무지부에 연결된 제2집전부; 상기 제2집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제2바닥 단자부가 돌출되는 제2바닥 연장부; 및 상기 제2집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제2상부 단자부가 돌출되는 제2상부 연장부를 더 포함한다.
상기 제1연결 구조물 및 상기 제2 연결 구조물은 상보적인 구조이다.
상기 상보적인 구조는 플러그 타입(plug type) 구조 및 리셉터클 타입(receptacle type) 구조이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 적어도 두개의 배터리들로서, 각각의 배터리는 케이스; 상기 케이스에 수납되고, 제1,2전극을 포함하는 전극 조립체; 상기 제1전극에 전기적으로 연결된 제1단자; 및 상기 제2전극에 전기적으로 연결된 제2단자를 포함하고, 상기 제1 및 제2단자는 상기 케이스를 통하여 돌출되고, 상기 제1 및 제2단자중 어느 하나는 제1 및 제2연결 구조물을 가지며, 상기 제1 및 제2연결 구조물은 서로 다른 형태를 갖고, 상기 케이스의 각각 다른 영역에 위치되고, 상기 적어도 두개의 배터리들중 제1배터리의 적어도 하나의 제1연결 구조물과, 상기 적어도 두개의 배터리들중 제2배터리의 적어도 하나의 제2연결 구조물을 포함한다.
상기 제1연결 구조물은 제1바닥 단자부를 포함하고, 상기 제2연결 구조물은 제2상부 단자부를 포함한다.
상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 케이스를 통하여 돌출된 제2바닥 단자부 및 제2상부 단자부를 포함하고, 상기 제2바닥 단자부 및 상기 제1바닥 단자부는 서로 다른 형태를 갖고, 상기 제2상부 단자부 및 상기 제1상부 단자부는 서로 다른 형태를 갖는다.
상기 제1상부 단자부 및 상기 제2상부 단자부는 상보적인 구조이고, 상기 제1바닥 단자부 및 상기 제2바닥 단자부도 상보적인 구조이다.
상기 제1배터리의 제1상부 단자부는 상기 제2배터리의 제1바닥 단자부에 직접 접촉하고, 상기 제1배터리의 제2상부 단자부는 상기 제2배터리의 제2바닥 단자부에 직접 접촉함으로써, 상기 제1 및 제2배터리들은 병렬로 연결된다.
병렬로 연결된 제1배터리 셋; 및 병렬로 연결된 제2배터리 셋을 더 포함하고, 상기 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들의 제1,2단자부들의 한쌍의 상보적인 구조가 직접 접촉함으로써, 제1,2배터리 셋이 직렬로 연결된다.
상기 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들의 제1,2단자부들의 다른 쌍의 상보적인 구조 사이에 형성된 절연체를 더 포함하여 이루어진다.
상기 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들의 제1,2단자부들의 한쌍의 상보적인 구조는 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들상에 형성된 하나의 상보적인 구조이다.
상기 제1연결 구조물 및 상기 제2연결 구조물은 상보적인 구조이다.
상기 상보적인 구조는 플러그 타입 구조 및 리셉터클 타입 구조를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩은 다수의 배터리 셀을 버스 바 대신 플러그 타입 단자 및 리셉터클 타입 단자를 이용하여 직렬 및/또는 병렬로 연결하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩은 전극 조립체중 스웰링이 일어날 수 있는 영역이 단자에 의해 가압됨으로써, 전극 조립체의 밀착성이 향상되고, 배터리 셀의 스웰링이 억제된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리중 커버를 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 도시한 분해 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 이용한 배터리 팩의 결합 전,후 상태를 도시한 측면도이고, 도 5c는 도 5b의 부분 확대 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 이용한 배터리 팩의 결합 전,후 상태를 도시한 측면도이고, 도 6c는 도 6b의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법을 도시한 사시도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 사시도 및 배터리의 결합 상태를 도시한 것이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 사시도 및 배터리의 결합 상태를 도시한 것이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 사시도 및 배터리의 결합 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
비록, "제1의" 및 "제2의" 등과 같은 용어들이 다양한 요소(elements), 구조(structure), 부품(component), 영역(region), 레이어(layer) 및/또는 섹션(section)을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구조, 부품, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 이러한 용어들에 의해 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 이러한 용어는 하나의 요소, 구조, 부품, 영역, 레이어로부터 다른 요소, 구조, 부품, 영역, 레이어 및/또는 섹션을 구별하는데 사용되기 위함이다. 따라서, 아래에서 개시될 제1의 요소, 구조, 부품, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 제2의 요소, 구조, 부품, 영역, 레이어 및/또는 섹션으로부터 실시예의 교시 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 상호 치환되어 사용될 수 있다.
"아래(beneath)”, "아래(below)", “아래(lower)”, “아래(bottom)”, “위의(above)”, “위의(upper)”, “위의(top)”와 같은 공간적이고 상대적인 용어들은, 어느 하나의 구성 요소 또는 특징과, 다른 구성 요소 또는 특징을 쉽게 설명하기 위해 도면에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 또한, 상기 공간적이고 상대적 용어들은 도면에 도시된 바와 같이 사용에 있어 장치의 다른 방향 또는 추가적인 방향의 설명에 있어 다른 동작을 포괄하도록 설명하는 역할을 한다. 예를 들어, 도면에서 장치가 뒤집어져 도시되어 있다면, 다른 구성 요소 또는 레이어의 "아래(below)" 또는 “아래(beneath)”와 같이 설명되는 구성 요소 또는 레이어는 다른 구성 요소 또는 레이어의 “위에(above)”로 표현될 수 있다. 따라서, “아래(below)”의 예는 위 아래의 두 방향을 모두 의미할 수 있다. 장치(다른 방향 또는 90도 회전) 및 공간적이고 상대적 설명들은 이에 따라 해석된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 도시한 측면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리중 커버를 제거한 상태를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(100)은 케이스(110), 전극 조립체(120), 제1단자(130), 제1절연 가스켓(141,142), 제2단자(150), 제2절연 가스켓(161,162) 및 커버(170)를 포함한다.
상기 케이스(110)는 대략 사각 형태의 바닥면(111)(예를 들면, X 방향 및 Y 방향으로 연장됨)과, 상기 바닥면(111)으로부터 대략 수직 상부 방향(예를 들면, Z 방향)으로 절곡되어 형성된 네 개의 측벽(112)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 네 개의 측벽(112) 역시 대략 사각 형태로 형성되고, 또한 상호간 연결되어 있다. 더불어, 상기 바닥면(111)의 면적이 어느 한 측벽(112)의 면적보다 상대적으로 크게 형성되어 있다. 이러한 바닥면(111)은 경우에 따라 장변 영역으로 불리고, 상기 측벽(112)은 경우에 따라 단변 영역으로 불리기도 한다. 또한, 상기 케이스(110)중 바닥면(111)에는 하기할 제1단자(130) 및 제2단자(150)가 관통하여 하부 방향으로 돌출될 수 있도록 제1관통홀(111a) 및 제2관통홀(111b)이 형성되어 있다. 더욱이, 상기 케이스(110)의 바닥면(111) 및 측벽(112)의 내측 표면에는 절연층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이러한 절연층은 케이스(110)와 하기할 전극 조립체(120), 제1단자(130) 또는 제2단자(150)가 상호간 쇼트되지 않도록 하는 역할을 한다. 좀더 구체적으로, 상기 절연층은 전해액과 반응하지 않는 EPDM(ethylene-propylene diene monomer) 고무, NBR(acrylonitrile butadiene rubber), IIR(isobutylene-isoprene rubber), 부타디엔 고무, SBR(styrene-butadiene rubber) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되지 않는다.
한편, 상기 케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 스틸, 니켈이 도금된 스틸 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성되며, 여기서 그 재질이 한정되지 않는다.
상기 전극 조립체(120)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1전극판(121), 세퍼레이터(123), 제2전극판(122)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성할 수 있다(예를 들면, 젤리 롤 배터리(jelly roll battery)(도 4 참조)를 형성하기 위해, 전극 조립체는 Y 방향을 따라 권취 또는 겹쳐질 수 있다). 또한, 상기 전극 조립체(120)는 상대적으로 넓은 장변 영역이 상기 케이스(110)의 바닥면(111) 또는 하기할 커버(170)를 향한다. 더불어, 상기 전극 조립체(110)는 상대적으로 좁은 단변 영역이 상기 케이스(110)의 네 개의 측벽(112)을 향한다. 물론, 상기 장변 영역이 상기 단변 영역에 비해 당연히 크다. 또한, 상기 제1전극판(121)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 상기 제2전극판(122)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 다르게 표현하면, 상기와 같은 제1전극판(121) 및 제2전극판(122)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다. 상기 제1전극판(121)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1활물질을 도포함으로써 형성될 수 있으며, 제1활물질이 도포되지 않는 영역인 제1무지부(121a)를 포함할 수 있다. 상기 제1무지부(121a)는 제1전극판(121)과, 제1전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제1전극판(121)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2전극판(122)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2활물질을 도포함으로써 형성될 수 있으며, 제2활물질이 도포되지 않은 영역인 제2무지부(122a)를 포함할 수 있다. 상기 제2무지부(122a)는 제2전극판(122)과, 제2전극판 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제2전극판(122)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(123)는 제1전극판(121)과 제2전극판(122) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(123)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 전극 조립체(120)의 양측 단부에는 제1전극판(121)과 제2전극판(122) 각각에 전기적으로 연결되는 제1단자(130) 및 제2단자(150)가 결합된다.
이러한 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
더불어, 상기와 같은 전극 조립체(120)는 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 전극 조립체(120,120')가 적층되어 구비될 수 있다. 그러나, 이러한 전극 조립체(120,120')의 개수로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
상기 제1단자(130)는 상기 전극 조립체(120)중 제1전극판(121)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1단자(130)는 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 상기 재질로 한정되지는 않는다.
좀 더 구체적으로, 상기 제1단자(130)는 제1집전 영역(131), 한쌍의 서로 이격된 제1연장 영역(132a,132b), 상기 제1연장 영역(132a,132b)에 각각 형성되어 외측 방향으로 연장된 제1 바닥 단자 영역 및 상부 단자 영역(133a,133b)을 포함한다. 상기 제1바닥 단자 영역 및 상부 단자 영역(133a,133b)은 상기 제1연장 영역(132a, 132b)로부터 외측 방향(예를 들면, Z 방향)으로 연장된다.
상기 제1집전 영역(131)은 일정한 길이를 갖는 대략 바 형태로 형성될 수 있으며, 상기 전극 조립체(120)의 일측 단부로 돌출된 제1무지부(121a)와 연결된다. 실질적으로, 상기 제1집전 영역(131)은 상기 제1무지부(121a)에 용접될 수 있다. 특히, 상기 제1집전 영역(131)의 상면에는 상부에 위치된 전극 조립체(120)의 제1무지부(121a)가 용접될 수 있고, 상기 제1집전 영역(131)의 하면에는 하부에 위치된 전극 조립체(120)의 제1무지부(121a)가 용접될 수 있다.
상기 한쌍의 서로 이격된 제1연장 영역(132a,132b)은 일정한 면적을 갖는 대략 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 상기 제1집전 영역(131)으로부터 대략 배터리 셀(100)의 중앙 방향으로 일정 길이 연장되어 있다. 또한, 상기 제1연장 영역(132a,132b)은 상기 전극 조립체(120)의 장변 영역에 안착된다. 즉, 하부의 전극 조립체(120')중 하면에 어느 하나의 제1연장 영역(132a)이 안착되고, 상부의 전극 조립체(120)중 상면에 다른 하나의 제1연장 영역(132b)이 안착된다.
상기 한쌍의 제1바닥 단자 영역 및 제1상부 단자 영역(133a,133b)은 상기 각각의 제1연장 영역(132a,132b)으로부터 외측 방향으로 돌출되어 형성된다. 특히, 상기 어느 하나의 제1바닥 단자 영역(133a)은 상기 케이스(110)를 관통하는 하부 방향으로 연장되고, 다른 하나의 제1상부 단자 영역(133b)은 상기 커버(170)를 관통하는 상부 방향으로 연장될 수 있다.
상기 한쌍의 제1바닥 단자 영역 및 제1상부 단자 영역(133a,133b)은 상보적으로 결합되는 구조일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1바닥 단자 영역(133a)는 대략 플러그 타입(plug type) 구조일 수 있고, 상기 제1상부 단자 영역(133b)는 대략 리셉터클 타입(receptacle) 구조일 수 있다.
상기 제1절연 가스켓(141)은 상기 플러그 형태의 제1바닥 단자 영역(133a)을 대략 감싸는 동시에, 상기 케이스(110)에 구비된 제1관통홀(111a)을 관통한다. 따라서, 상기 제1바닥 단자 영역(133a)과 상기 케이스(110)는 전기적으로 절연된다. 더불어, 이러한 제1절연 가스켓(141)은 상기 하부에 위치된 전극 조립체(120')의 하면(장변 영역)에 밀착된다.
상기 제1절연 가스켓(142)은 상기 리셉터클 형태의 제1상부 단자 영역(133b)을 감싸는 동시에, 상기 커버(170)에 구비된 제1관통홀(170a)을 관통한다. 따라서, 상기 제1상부 단자 영역(133b)과 상기 커버(170)는 전기적으로 절연된다. 더불어, 이러한 제1절연 가스켓(142)은 상기 상부에 위치된 전극 조립체(120)의 상면(장변 영역)에 밀착된다.
상기 제2단자(150)는 상기 전극 조립체(120)중 제2전극판(122)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2단자(150)는 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
좀 더 구체적으로, 상기 제2단자(150)는 제2집전 영역(151), 한쌍의 서로 이격된 제2연장 영역(152a,152b), 상기 제2연장 영역(152a,152b)에 각각 형성되어 외측 방향으로 연장된 제2바닥 단자 영역 및 제2상부 단자 영역(153a,153b)을 포함한다. 이러한 제2바닥 단자 영역 및 제2상부 단자 영역(153a,153b)은 상기 제2연장 영역(152a,152b)으로부터 Z 방향인 외측 방향으로 연장된다.
상기 제2집전 영역(151)은 일정한 길이를 갖는 대략 바 형태로 형성될 수 있으며, 상기 전극 조립체(120)의 타측 단부로 돌출된 제2무지부(122a)와 연결된다. 실질적으로, 상기 제2집전 영역(151)은 상기 제2무지부(122a)에 용접될 수 있다. 즉, 상기 제2집전 영역(151)의 상면에는 상부에 위치된 전극 조립체(120)의 제2무지부(122a)가 용접될 수 있고, 상기 제2집전 영역(151)의 하면에는 하부에 위치된 전극 조립체(120')의 제2무지부(122a)가 용접될 수 있다.
상기 한쌍의 서로 이격된 제2연장 영역(152a,152b)은 일정한 면적을 갖는 대략 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 상기 제2집전 영역(151)으로부터 대략 배터리 셀(100)의 중앙 방향으로 일정 길이 연장되어 있다. 또한, 상기 제2연장 영역(152a,152b)은 상기 전극 조립체(120)의 장변 영역에 안착된다. 즉, 하부의 전극 조립체(120')중 하면에 어느 하나의 제2연장 영역(152a)이 안착되고, 상부의 전극 조립체(120)중 상면에 다른 하나의 제2연장 영역(152b)이 안착된다.
상기 한쌍의 제2바닥 단자 영역 및 제2상부 단자 영역(153a,153b)은 상기 각각의 제2연장 영역(152a,152b)으로부터 Z 방향인 외측 방향으로 돌출되어 형성된다. 특히, 상기 어느 하나의 제2바닥 단자 영역(153a)은 상기 케이스(110)를 관통하는 Z 방향인 하부 방향으로 연장되고, 다른 하나의 제2상부 단자 영역(153b)은 상기 커버(170)를 관통하는 Z 방향인 상부 방향으로 연장될 수 있다.
상기 한쌍의 제2바닥 단자 영역 및 제2상부 단자 영역(153a,153b)은 상보적인 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 제2바닥 단자 영역(153a)은 대략 리셉터클 타입 구조를 가질 수 있고, 상기 제2상부 단자 영역(153b)은 대략 플러그 타입 구조를 가질 수 있다. 더욱이, 상기 제1바닥 단자 영역 및 제2바닥 단자 영역(133a,153a)은 상보적인 결합 구조를 가질 수 있고, 상기 제1상부 단자 영역 및 제2상부 단자 영역(133b,153b) 역시 상호간 상보적인 결합 구조를 가질 수 있다.
상기 제2절연 가스켓(161)은 상기 리셉터클 형태의 제2바닥 단자 영역(153a)을 대략 감싸는 동시에, 상기 케이스(110)에 구비된 제2관통홀(111b)을 관통한다. 따라서, 상기 제2바닥 단자 영역(153a)과 상기 케이스(110)는 전기적으로 절연된다. 더불어, 이러한 제2절연 가스켓(161)은 상기 하부에 위치된 전극 조립체(120')의 하면(장변 영역)에 밀착된다.
상기 제2절연 가스켓(162)은 상기 플러그 형태의 제2상부 단자 영역(153b)을 대략 감싸는 동시에, 상기 커버(170)에 구비된 제2관통홀(170b)을 관통한다. 따라서, 상기 제2상부 단자 영역(153b)과 상기 커버(170)는 전기적으로 절연된다. 더불어, 이러한 제2절연 가스켓(62)은 상기 상부에 위치된 전극 조립체(120)의 상면(장변 영역)에 밀착된다.
상기 커버(170)는 대략 사각 판 형태로 형성되며, 상기 케이스(110)를 덮는다. 즉, 상기 커버(170)의 네변과 상기 케이스(110)에 형성된 네 개의 측벽(112)이 상호간 레이저 용접되어 결합된다. 따라서, 상기 케이스(110)와 상기 커버(170)에 의해 상기 전극 조립체(120), 제1단자(130), 제1절연 가스켓(141,142), 제2단자(150), 제2절연 가스켓(161,162) 및 전해액(미도시)이 밀봉된다. 더불어, 상기 커버(170)는 상기 제1단자(130) 및 제2단자(150)가 관통 결합되는 제1관통홀(170a) 및 제2관통홀(170b)이 형성되어 있다. 물론, 상기 제1관통홀(170a)에는 제1절연 가스켓(142)이, 상기 제2관통홀(170b)에는 제2절연 가스켓(162)이 개재된다. 더불어, 상기 케이스(110)는 상기 전극 조립체(120)를 향하는 하면에 절연층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이러한 절연층은 커버(170)와 상기 전극 조립체(120), 제1단자(130) 또는 제2단자(150)가 상호간 쇼트되지 않도록 한다. 더불어, 이러한 절연층은 전해액과 반응하지 않는 EPDM(ethylene-propylene diene monomer) 고무, NBR(acrylonitrile butadiene rubber), IIR(isobutylene-isoprene rubber), 부타디엔 고무, SBR(styrene-butadiene rubber) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되지 않는다. 상기 커버(170)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 스틸, 니켈이 도금된 스틸 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성되며, 여기서 그 재질이 한정되지 않는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 이용한 배터리 팩(200)의 결합 전,후 상태를 도시한 측면도이고, 도 5c는 도 5b의 부분 확대 단면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(100)이 버스 바 없이 병렬 및/또는 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 좌측 네 개의 배터리 셀(100L)이 병렬로 연결될 수 있고, 우측 네 개의 배터리 셀(100R)이 병렬로 연결될 수 있으며, 또한 좌측 배터리 셀(100L) 및 우측 배터리 셀(100R)이 상호간 직렬로 연결될 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 좌측의 네개의 배터리 셀(100L)중에서, 어느 한 배터리 셀에 형성된 제1바닥 단자 영역(133a)이 인접한 다른 배터리 셀에 형성된 제1상부 단자 영역(133b)에 결합된다. 또한, 한 배터리 셀에 형성된 제2바닥 단자 영역(153a)이 인접한 다른 배터리 셀에 형성된 제2상부 단자 영역(153b)에 결합된다. 이러한 방식으로 네개의 좌측 배터리 셀(100L)이 병렬로 연결된다.
또한, 우측의 네개의 배터리 셀(100R)중에서, 제1바닥 단자 영역(133a)이 인접한 다른 배터리 셀에 형성된 제1상부 단자 영역(133b)에 결합된다. 또한, 한 배터리 셀에 형성된 제2바닥 단자 영역(153a)이 인접한 다른 배터리 셀에 형성된 제2상부 단자 영역(153b)에 결합된다. 이러한 방식으로 네개의 배터리 셀(100R)이 병렬로 연결된다.
더불어, 좌측 배터리 셀(100L)들과 우측 배터리 셀(100R)들은 상호간 직렬로 연결되는데, 서로 연결될 배터리 셀들의 서로 마주보는 오직 한쌍의 단자 결합 영역들만이 결합될 수 있다. 예를 들면, 좌측 배터리 셀(100L)중 가장 우측의 배터리 셀에 형성된 오직 하나의 제2상부 단자 영역(133b)과, 우측 배터리 셀(100R)중 가장 좌측의 배터리 셀에 형성된 제1상부 단자 영역(153b)만 전기적으로 접속된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 절연체(210)가 좌측 배터리 셀(100L)중에서 가장 우측의 배터리 셀의 다른 제1상부 단자 영역(153b)과, 우측 배터리 셀(100R)중에서 가장 좌측의 배터리 셀의 다른 제1상부 단자 영역(133b) 사이에 개재될 수 있다. 여기서, 상기 절연체는 통상의 절연성 접착제, 절연성 필름, 절연성 테이프 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나가 가능하며, 그 재질이 한정되지 않는다. 이와 같이 하여 다수의 좌측 배터리 셀(100L)들과 다수의 우측 배터리 셀(100R)들이 직렬로 연결된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 이용한 배터리 팩(300)의 결합 전,후 상태를 도시한 측면도이고, 도 6c는 도 6b의 부분 확대 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(300)에서, 다수의 배터리 셀이 버스 바의 사용없이 상호간 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 일례로, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 네개의 좌측 배터리 셀(100L')이 병렬로 연결되고, 우측 네개의 배터리 셀(100R')이 병렬로 연결될 수 있다. 더욱이, 좌측 배터리 셀(100L') 및 우측 배터리 셀(100R')은 상호간 직렬로 연결될 수 있다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 좌측 배터리 셀(100L')중 가장 우측에 위치된 배터리 셀에 형성된 제2상부 단자 영역(133b)과, 좌측 배터리 셀(100R')중 가장 좌측에 위치된 배터리 셀에 형성된 제1상부 단자 영역(153b)이 접속된다. 그러나, 좌측 배터리 셀(100L')중 가장 우측의 배터리 셀의 일측면에 제2상부 단자 영역은 형성되지 않고, 우측 배터리 셀(100R')중 가장 좌측의 배터리 셀의 일측면에 제2상부 단자 영역 역시 형성되지 않았다. 이와 같이 하여, 단자가 전기적 접속을 막기 위한 절연체(210, 도 5c 참조) 없이 다수의 좌측 배터리 셀(100L')과 다수의 좌측 배터리 셀(100R')이 직렬로 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 등가 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 5b 및 도 6b에 도시된 배터리 팩은 좌측 네 개의 배터리 셀이 병렬 연결되고, 우측 네 개의 배터리 셀이 병렬 연결되며, 상기 좌측 배터리 셀들 및 상기 우측 배터리 셀들이 직렬로 연결된 회로와 동일하다.
본 발명의 일 실시예는 이러한 연결 구조 이외에도 다양한 형태의 전기적 연결 관계를 갖는 배터리 팩이 가능하며, 지금까지 설명한 배터리 셀의 연결 관계로 본 발명이 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 셀의 제조 방법은 전극 조립체와 단자를 연결하는 단계(S1), 케이스에 전극 조립체와 단자를 수용하는 단계(S2), 전해액을 주입하는 단계(S3) 및 커버 결합 단계(S4)를 포함한다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법을 도시한 사시도이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체와 단자를 연결하는 단계(S1)에서는, 적어도 하나의 전극 조립체(120)를 준비하고, 상기 전극 조립체(120)에 제1단자(130) 및 제2단자(150)를 전기적으로 연결한다.
여기서, 상기 제1단자(130)는 제1집전 영역(131), 한쌍의 서로 이격된 제1연장 영역(132a,132b), 상기 제1연장 영역(132a,132b)에 각각 형성되어 외측 방향으로 연장된 제1단자 영역(133a,133b)으로 이루어진다. 상기 제1단자(130)중 제1집전 영역(131)이 전극 조립체(120)중 제1전극판(121)으로부터 연장된 제1무지부(121a)에 전기적으로 연결된다. 즉, 제1무지부(121a)가 제1집전 영역(131)에 용접된다.
또한, 상기 제2단자(150)는 제2집전 영역(151), 한쌍의 서로 이격된 제2연장 영역(152a,152b), 상기 제2연장 영역(152a,152b)에 각각 형성되어 외측 방향으로 연장된 제2단자 영역(153a,153b)으로 이루어진다. 상기 제2단자(150)중 제2집전 영역(151)이 전극 조립체(120)중 제2전극판(122)으로부터 연장된 제2무지부(122a)에 전기적으로 연결된다. 즉, 제2무지부(122a)가 제2집전 영역(151)에 용접된다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 케이스에 전극 조립체와 단자를 수용하는 단계(S2)에서는, 바닥면(111)과 네 개의 측벽(112)으로 이루어진 케이스(110)에 상기 전극 조립체(120), 제1단자(130) 및 제2단자(150)가 수용된다. 물론, 상기 제1단자(130)중 한쌍의 제1단자 영역(133a,133b)에 제1절연 가스켓(141,142)이 결합되고, 상기 제2단자(150)중 한쌍의 제2단자 영역(153a,153b)에 제2절연 가스켓(161,162)이 결합된다. 더욱이, 전극 조립체(120)의 하부에 위치된 제1단자 영역(133a), 제1절연 가스켓(141) 그리고 제2단자 영역(153a), 제2절연 가스켓(161)이 케이스(110)의 바닥면(111)에 구비된 제1관통홀(111a) 및 제2관통홀(111b)에 각각 결합된다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 전해액을 주입하는 단계(S3)에서는, 전해액 주입 툴(410)에 의해 일정 량의 전해액(180)이 케이스(110)에 주입된다. 한편, 이러한 전해액은 이미 전극 조립체에 함침(含浸)된 상태로 제공될 수도 있다. 따라서, 이러한 경우에는 전해액의 주입 공정이 생략될 수 있다. 더불어, 상기 전해액 주입 공정은 하기할 커버 결합 단계(S4) 이후에 수행될 수도 있다. 물론, 이 경우에는 케이스(110) 또는 커버(170)에 미리 별도의 오프닝(opening)(미도시)이 형성되고, 상기 오프닝을 통하여 전해액이 주입될 수 있다. 더불어, 전해액이 주입된 후, 상기 오프닝은 플러그(미도시)로 폐쇄된다.
도 9d에 도시된 바와 같이, 커버 결합 단계(S4)에서는, 커버(170)가 케이스(110)로 덮인다. 이때, 전극 조립체(120)의 상부에 위치된 제1단자 영역(133b), 제1절연 가스켓(142) 그리고 제2단자 영역(153b), 제2절연 가스켓(162)이 커버(170)에 형성된 제1관통홀(170a) 및 제2관통홀(170b)에 각각 결합된다.
더불어, 레이저 용접 툴(510)에 의한 레이저 빔(511)이 상기 커버(170)의 네 둘레와, 케이스(110)에 구비된 네 개의 측벽(112)이 이루는 경계를 용접함으로써, 상기 커버(170)가 상기 케이스(110)에 결합된다.
물론, 이러한 레이저 용접 툴 외에 예를 들면, 초음파 용접 툴도 이용될 수 있다. 더욱이, 별도의 접착제를 통하여, 상기 케이스(110)에 상기 커버(170)가 결합될 수도 있다. 그러나, 여기서 상기 케이스(110)와 커버(170)의 결합 방법이 한정되는 것은 아니다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 사시도 및 배터리의 결합 상태를 도시한 것이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리(400c)는 대략 원통형 일 수 있다. 일례로, 상기 배터리(400c)는 대략 원통형의 케이스(410)와, 제1일측 단자 영역 및 제1타측 단자 영역(433a,433b)과, 제2일측 단자 영역 및 제2타측 단자 영역(453a,453b)을 포함한다.
여기서, 상기 제1일측 단자 영역 및 제1타측 단자 영역(433a,433b)은 같은 제1극성(예를 들면, 음극)을 갖는 동시에, 서로 다른 모양을 하며, 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1일측 단자 영역(433a)은 플러그 형태를 하고, 상기 제1타측 단자 영역(433b)은 리셉터클 형태를 한다. 더불어, 상기 플러그 및 상기 리셉터클은 상보(相補)적인 구조일 수 있다. 또한, 상기 제1일측 단자 영역(433a) 및 상기 제1타측 영역(433b)는 상호간 반대 영역에 위치될 수 있다.
또한, 상기 제2일측 단자 영역 및 제2타측 단자 영역(453a,453b) 역시 같은 제2극성(예를 들면, 양극)을 갖는 동시에, 서로 다른 모양을 하며, 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2일측 단자 영역(453a)은 리셉터클 형태를 하고, 상기 제2타측 단자 영역(453b)은 플러그 형태를 한다. 더불어, 상기 리셉터클 및 상기 플러그는 상보(相補)적인 구조일 수 있다. 또한, 상기 제2일측 단자 영역(453a) 및 상기 제2타측 단자 영역(453b)은 상호간 반대 영역에 위치될 수 있다.
여기서, 상기 제1일측 단자 영역(433a) 및 상기 제2일측 단자 영역(453a)은 상보적인 구조인 동시에, 같은 방향을 향하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1타측 단자 영역(433b) 및 상기 제2타측 단자 영역(453b) 역시 상보적인 구조인 동시에, 같은 방향으로 향하여 형성될 수 있다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(400p)은 상술한 다수의 배터리(400c)가 직렬 또는 병렬로 연결되어 이루어질 수 있다. 도면에서는 다수의 배터리(400c)가 직렬로 연결된 형태로 도시되어 있다. 예를 들어, 어느 한 배터리의 제1일측 단자 영역(433a)이 다른 배터리의 제2일측 단자 영역(453a)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 상기 다른 배터리의 제2타측 단자 영역(453b)이 또다른 배터리의 제1타측 단자 영역(433b)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 이러한 방식으로 다수의 배터리가 직렬로 연결되어, 배터리 팩(400p)을 이룰 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 사시도 및 배터리의 결합 상태를 도시한 것이다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리(500c)는 대략 사각(정사각 또는 직사각) 기둥 형태일 수 있다. 일례로, 상기 배터리(500c)는 대략 사각 기둥 형태의 케이스(510)와, 제1일측 단자 영역 및 제1타측 단자 영역(533a,533b)과, 제2일측 단자 영역 및 제2타측 단자 영역(553a,553b)을 포함한다.
여기서, 상기 제1일측 단자 영역 및 제1타측 단자 영역(533a,533b)은 같은 제1극성(예를 들면, 음극)을 갖는 동시에, 서로 다른 모양을 하며, 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1일측 단자 영역(533a) 및 상기 제1타측 영역(533b)는 서로 다른 면에 위치될 수 있다. 즉, 제1일측 단자 영역(533a)이 형성된 면과, 상기 제1타측 영역(533b)이 형성된 면은 대략 직각을 이룰 수 있다.
또한, 상기 제2일측 단자 영역 및 제2타측 단자 영역(553a,553b) 역시 같은 제2극성(예를 들면, 양극)을 갖는 동시에, 서로 다른 모양을 하며, 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2일측 단자 영역(553a) 및 상기 제2타측 단자 영역(553b)은 서로 다른 면에 위치될 수 있다. 즉, 상기 제2일측 단자 영역(553a)이 형성된 면과, 상기 제2타측 단자 영역(553b)이 형성된 면은 대략 직각을 이룰 수 있다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(500p)은 상술한 다수의 배터리(500c)가 직렬 또는 병렬로 연결되어 이루어질 수 있다. 예를 들어, 어느 한 배터리의 제1일측 단자 영역(533a)이 다른 배터리의 제2일측 단자 영역(553a)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 상기 다른 배터리의 제2타측 단자 영역(553b)이 또다른 배터리의 제1타측 단자 영역(533b)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 사시도 및 배터리의 결합 상태를 도시한 것이다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리(600c)는 얇은 각형 전지 형태일 수 있다. 실질적으로, 이러한 배터리(600c)는 도 1에 도시된 배터리(100)와 유사하며, 다만, 단자 영역에 있어 차이가 있다. 즉, 배터리(600c)는 케이스(610)의 일면에 일측 단자 영역(633)이 형성되고, 케이스(610)의 타면에 타측 단자 영역(653)이 형성된다.
여기서, 상기 일측 단자 영역(633) 및 타측 단자 영역(653)은 각각 다른 극성을 갖는 동시에, 서로 다른 모양을 한다. 예를 들어, 상기 일측 단자 영역(633)은 양극이고, 타측 단자 영역(653)은 음극일 수 있다. 또한, 상기 일측 단자 영역(633)은 플러그 형태이고, 상기 타측 단자 영역(653)은 리셉터클 형태일 수 있다. 즉, 상기 일측 단자 영역(633)과 상기 타측 단자 영역(653)은 상보적인 구조일 수 있다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(600p)은 상술한 다수의 배터리(600c)가 직렬로 연결되어 이루어질 수 있다. 예를 들어, 어느 한 배터리의 일측 단자 영역(633)이 다른 배터리의 타측 단자 영역(653)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 상기 다른 배터리의 일측 단자 영역(633)이 또다른 배터리의 타측 단자 영역(653)에 기구적 및 전기적으로 결합될 수 있다. 이러한 방식으로 다수의 배터리가 직렬로 연결되어, 배터리 팩(600p)을 이룰 수 있다.
본 발명을 요약 및 검토하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩은 버스 바를 사용하는 대신 케이스를 통하여 돌출된 단자에 연결된 제1 및 제2연결 구조물에 의해 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀을 가질 수 있다. 이러한 연결 구조물은 서로 다른 형태를 갖고, 또한 케이스의 서로 다른 영역에 위치된다. 예를 들면, 제1 및 제2연결 구조는 케이스의 같은 측면에 위치하거나, 케이스의 대향되는 측면에 위치되거나, 또는 케이스의 직각 측면에 위치된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩은, 전극 조립체에서 스웰링이 가능한 영역이 단자에 의해 직접 가압됨으로써, 전극 조립체의 밀착성이 향상되고, 배터리 셀의 스웰링이 억제될 수 있다.
한편, 여기에 설명된 배터리 및 그 제조 방법은 일례일 뿐이며, 이러한 배터리 및 제조 방법으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 배터리 셀에는 안전 벤트, 과충전 방지 장치, 퓨즈 등과 같은 다양한 안전 장치가 부가될 수 있다. 더욱이, 배터리 셀에 구비된 플러그 및 리셉터클 형태의 단자는 여기에 도시되지 않은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 이러한 단자의 형태를 한정하는 것은 아니다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 및 이를 이용한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 배터리 셀 110; 케이스
111; 바닥면 111a; 제1관통홀
111b; 제2관통홀 112; 측벽
120; 전극 조립체 121; 제1전극판
121a; 제1무지부 122; 제2전극판
122a; 제2무지부 123; 세퍼레이터
130; 제1단자 131; 제1집전 영역
132; 제1연장 영역 133; 제1단자 영역
141, 142; 제1절연 가스켓 150; 제2단자
151; 제2집전 영역 152; 제2연장 영역
153; 제2단자 영역 161,162; 제2절연 가스켓
170; 커버 170a; 제1관통홀
170b; 제2관통홀

Claims (21)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 수납되고, 제1,2전극을 포함하는 전극 조립체;
    상기 제1전극에 전기적으로 연결된 제1단자; 및
    상기 제2전극에 전기적으로 연결된 제2단자를 포함하고,
    상기 제1 및 제2단자는 상기 케이스를 통하여 돌출되고,
    상기 제1 및 제2단자중 어느 하나는 제1 및 제2연결 구조물을 가지며,
    상기 제1 및 제2연결 구조물은 서로 다른 형태를 갖고, 상기 케이스의 각각 다른 영역에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 바닥면 및 측벽들을 갖고,
    상기 제1연결 구조물은 제1바닥 단자부를 포함하고,
    상기 제2연결 구조물은 제1상부 단자부를 가지며,
    상기 제1바닥 및 상부 단자부는 상기 케이스의 상기 바닥면을 통하여 돌출되고,
    상기 전극 조립체는 상기 케이스의 상기 바닥면을 바라보는 바닥면 영역, 상기 바닥면의 반대 방향을 바라보는 상면 영역 및 상기 측벽들을 바라보는 측면 영역들을 갖고, 상기 바닥면 영역 및 상기 상면 영역은 상기 측면 영역들보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 조립체에 구비된 제1무지부에 연결된 제1집전부;
    상기 제1집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제1바닥 단자부가 돌출되는 제1바닥 연장부; 및
    상기 제1집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제1상부 단자부가 돌출되는 제1상부 연장부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 조립체에 구비된 제2무지부에 연결된 제2집전부를 더 포함하고,
    상기 제1,2무지부는 서로 이격된 것을 특징으로 하는 배터리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1상부 단자부는 제1전극 조립체에 연결되고, 상기 제1바닥 단자부는 상기 제1전극 조립체에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 상면 영역 및 상기 바닥면 영역은 X 방향 및 Y방향으로 배치되고,
    상기 전극 조립체는 상기 Y 방향으로 권취되고,
    상기 제1상부 단자부 및 상기 제1바닥 단자부는 Z 방향으로서 상기 대응하는 상면 영역 및 상기 바닥면 영역으로부터 연장됨을 특징으로 하는 배터리.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1전극 조립체에 연결된 제2바닥 단자부; 및
    상기 제1전극 조립체에 연결된 제2상부 단자부를 더 포함하고,
    상기 제2바닥 단자부 및 상기 제2상부 단자부는 상기 케이스 통하여 돌출됨을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1바닥 단자부 및 상기 제2바닥 단자부는 상보(相補)적인 구조이고,
    상기 제1상부 단자부 및 상기 제2상부 단자부도 상보(相補)적인 구조인 것을 특징으로 하는 배터리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전극 조립체에 구비된 제2무지부에 연결된 제2집전부;
    상기 제2집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제2바닥 단자부가 돌출되는 제2바닥 연장부; 및
    상기 제2집전부로부터 연장되는 동시에, 상기 제2상부 단자부가 돌출되는 제2상부 연장부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결 구조물 및 상기 제2 연결 구조물은 상보적인 구조인 것을 특징으로 하는 배터리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상보적인 구조는 플러그 타입(plug type) 구조 및 리셉터클 타입(receptacle type) 구조인 것을 특징으로 하는 배터리.
  12. 적어도 두개의 배터리들로서, 각각의 배터리는
    케이스;
    상기 케이스에 수납되고, 제1,2전극을 포함하는 전극 조립체;
    상기 제1전극에 전기적으로 연결된 제1단자; 및
    상기 제2전극에 전기적으로 연결된 제2단자를 포함하고,
    상기 제1 및 제2단자는 상기 케이스를 통하여 돌출되고,
    상기 제1 및 제2단자중 어느 하나는 제1 및 제2연결 구조물을 가지며,
    상기 제1 및 제2연결 구조물은 서로 다른 형태를 갖고, 상기 케이스의 각각 다른 영역에 위치되고,
    상기 적어도 두개의 배터리들중 제1배터리의 적어도 하나의 제1연결 구조물과,
    상기 적어도 두개의 배터리들중 제2배터리의 적어도 하나의 제2연결 구조물을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1연결 구조물은 제1바닥 단자부를 포함하고,
    상기 제2연결 구조물은 제2상부 단자부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 케이스를 통하여 돌출된 제2바닥 단자부 및 제2상부 단자부를 포함하고,
    상기 제2바닥 단자부 및 상기 제1바닥 단자부는 서로 다른 형태를 갖고,
    상기 제2상부 단자부 및 상기 제1상부 단자부는 서로 다른 형태를 가짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1상부 단자부 및 상기 제2상부 단자부는 상보적인 구조이고,
    상기 제1바닥 단자부 및 상기 제2바닥 단자부도 상보적인 구조인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1배터리의 제1상부 단자부는 상기 제2배터리의 제1바닥 단자부에 직접 접촉하고,
    상기 제1배터리의 제2상부 단자부는 상기 제2배터리의 제2바닥 단자부에 직접 접촉함으로써, 상기 제1 및 제2배터리들은 병렬로 연결됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    병렬로 연결된 제1배터리 셋; 및
    병렬로 연결된 제2배터리 셋을 더 포함하고,
    상기 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들의 제1,2단자부들의 한쌍의 상보적인 구조가 직접 접촉함으로써, 제1,2배터리 셋이 직렬로 연결됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들의 제1,2단자부들의 다른 쌍의 상보적인 구조 사이에 형성된 절연체를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들의 제1,2단자부들의 한쌍의 상보적인 구조는 제1,2배터리 셋의 대향하는 표면들상에 형성된 하나의 상보적인 구조인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제1연결 구조물 및 상기 제2연결 구조물은 상보적인 구조인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 상보적인 구조는 플러그 타입 구조 및 리셉터클 타입 구조를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
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