KR20140004835A - 전지팩 - Google Patents

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김관용
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Abstract

본 발명은 음극판 및 양극판 사이에 분리막이 개재되며, 상기 음극판 및 양극판으로부터 음극 탭 및 양극 탭이 각각 연장 형성되고, 상기 음극 탭 및 양극 탭이 외부로 노출되도록 파우치에 의해 밀봉되는 전지셀 상기 전지셀이 적어도 두개 이상 적층되어 내부에 수용되며, 상기 전지셀의 둘레방향으로 외주면을 감싸는 제1라벨부와 하측면을 감싸는 제2라벨부를 포함하는 라벨 상기 라벨의 하측면을 밀폐하는 하부케이스 를 포함하여 형성되며, 상기 제1라벨부, 제2라벨부 및 하부케이스가 금속 재질로 제조되는 전지팩에 관한 것이다.

Description

전지팩{Battery pack}
본 발명은 전지팩에 관한 것으로, 전지셀의 외주면을 감싸도록 형성되어 내구성을 높이는 라벨을 포함하며, 라벨이 열전도가 가능한 금속재질로 제작되어 방열성능이 향상된 전지팩을 제공하는 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기에서는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에서는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 단위전지로서 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩이 사용된다.
중대형 전지팩은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지팩의 배터리 셀로서 주로 사용되고 있다. 그 중에서도, 중량이 작고 전해액의 누액 가능성이 적으며 제조비가 저렴한 파우치형 전지가 특히 많은 관심을 모으고 있다.
일반적으로, 전지팩은 양극판, 음극판 및 분리막을 포함하는 전극 조립체와 전해질이 밀봉된 상태로 내장된 전지셀, 전극 조립체의 일측으로 연장형성되는 전극 탭, 전지셀이 수용되도록 하여 전지팩의 외면을 감싸 보호하는 라벨 및 라벨의 하부를 밀폐하는 하부케이스를 포함하여 형성된다.
미국공개특허 제2009-0081539호(공개일 2009.03.26, 명칭 :Battery pack)에는 베어셀의 외면에 부착되는 라벨을 포함하는 전지팩이 개시된 바 있다.
하지만, 전지셀의 외면을 감싸는 라벨은 전지셀의 내구성은 향상시키는 반면, 전지셀에서 발생되는 열이 외부로 빠져나가지 못하게 한다는 문제점을 갖고 있다.
따라서, 전지셀의 내구성을 향상시키고, 방열성능을 저해하지 않는 라벨의 개발이 필요한 실정이다.
미국공개특허 제2009-0081539호(공개일 2009.03.26, 명칭 : Battery pack)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전지셀의 내구성을 향상시키는 동시에, 방열성능을 저해하지 않는 라벨을 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 전지팩은 음극판 및 양극판 사이에 분리막이 개재되며, 상기 음극판 및 양극판으로부터 음극 탭 및 양극 탭이 각각 연장 형성되고, 상기 음극 탭 및 양극 탭이 외부로 노출되도록 파우치에 의해 밀봉되는 전지셀 상기 전지셀이 적어도 두개 이상 적층되어 내부에 수용되며, 상기 전지셀의 둘레방향으로 외주면을 감싸는 제1라벨부와 하측면을 감싸는 제2라벨부를 포함하는 라벨 상기 라벨의 하측면을 밀폐하는 하부케이스 를 포함하여 형성되며, 상기 제1라벨부, 제2라벨부 및 하부케이스가 금속 재질로 제조된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제1라벨부는 최외측면이 절연부재로 코팅되는 절연층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 절연층은 캐스트 폴리프로필렌(CPP)층, 나일론층 및 PET 층 중 적어도 어느 하나 이상이 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제1라벨부, 제2라벨부 및 하부케이스는 알루미늄 또는 구리로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 하부케이스는 상기 제2라벨부와 접하는 면은 금속 재질이며, 상기 제1라벨부와 접하는 면은 절연체로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제1라벨부에는 상기 전지셀의 모서리에 대응되는 위치가 절곡되는 절곡부를 포함하며, 절곡이 용이하도록 상기 절곡부에 표시선이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 라벨은 상기 제1라벨부의 하측면에 상기 제2라벨부가 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 전지팩은 전지셀의 외주면을 감싸도록 형성된 라벨을 통해 전지셀의 내구성을 향상시키는 동시에, 라벨이 열전도가 가능한 금속 재질로 제작되어 방열성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다시 말해, 본 발명의 전지팩은 라벨과 접하는 전지셀에서 발생되는 열이 외주면과 하측면을 감싸는 라벨과, 라벨의 하부를 밀폐하는 하부캡으로 전달되어, 하부캡과 연결되는 냉각수단으로 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있어 방열성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 전지팩은 방열성능 향상으로 인해, 스웰링과 같은 안전상의 문제를 방지하고, 이차전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지셀을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 전지팩을 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전지팩을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 라벨을 나타낸 전개도.
도 5는 도 4의 라벨을 조립한 사시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라벨을 나타낸 전개도.
도 7은 도 6의 라벨을 조립한 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 전지팩을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지셀을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 전지팩을 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전지팩을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 라벨을 나타낸 전개도이며, 도 5는 도 4의 라벨을 조립한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라벨을 나타낸 전개도이며, 도 7은 도 6의 라벨을 조립한 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 크게 전지셀, 라벨 및 하부캡을 포함하여 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전지셀(100)은 음극판 및 양극판 사이에 분리막이 개재되며, 음극판으로부터 음극 탭(110)이 연장 형성되고, 양극판으로부터 양극 탭(120)이 연장형성되며, 음극 탭(110) 및 양극 탭(120)을 포함하는 전극 탭이 외부로 노출되도록 파우치(130)에 의해 밀봉되어 형성된다.
전지셀(100)은 적어도 두 개이상의 전지셀(100)이 나란하게 적층되는데, 이 때, 전극 탭이 서로 마주보도록 나란하게 적층되어 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.
도 2및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩(1)은 두 개 이상의 전지셀(100)이 적층되어 내부에 수용되며, 전지셀(100)의 둘레방향으로 외주면을 감싸는 제1라벨부(210)와, 하측면을 감싸는 제2라벨부(220)로 이루어지는 라벨(200)을 포함하여 형성된다.
이에 따라, 라벨(200)은 전지셀(100)의 상측면을 제외한 나머지 면이 라벨(200)부에 의해 감싸져 외부충격으로부터 보호될 수 있다.
하부캡(300)은 제2라벨부(220)와 내측면이 접하도록 라벨(200)의 하측면에 결합된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 라벨(200)은 제1라벨부(210), 제2라벨부(220) 및 하부캡(300)이 금속 재질로 제조되어 라벨(200)의 내부에 수용되는 전지셀(100)에서 발생되는 열이 라벨(200)을 따라 하부캡(300)까지 전도될 수 있다.
제1라벨부(210), 제2라벨부(220)및 하부캡(300)은 알루미늄 또는 구리와 같은 금속재질로 제조될 수 있으며, 이 외에도 다른 금속재질로 얼마든지 변경실시 가능하다.
이 때, 제1라벨부(210)는 최외측면이 절연부재로 코팅되는 절연층을 포함함으로써, 전지팩(1)의 내부에 수용된 전지셀(100)과 전지팩(1)의 외부면이 안전하게 차폐될 수 있도록 한다.
절연층은 캐스트 폴리프로필렌(CPP)층, 나일론층 및 PET 층과 같은 절연부재로 형성되며, 이 중 어느 하나로 이루어질 수도 있으며, 둘 이상이 중첩되어 다층으로 형성될 수도 있다.
이 때, 절연층은 캐스트 폴리프로필렌(CPP)층, 나일론층 및 PET 층 이외에도 다른 절연부재로 얼마든지 변경실시 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하부캡(300)은 본발명의 실시예에 따른 전지팩(1) 하부에 결합되는 것으로, 제2라벨부(220)의 외면 및 제1라벨부(210)의 외주면 중 하부 일정영역과 접하게 된다.
하부캡(300)은 제2라벨부(220)와 접하는 면이 금속 재질로 이루어질 수 있는데, 전지셀(100)에서 발생된 열이 제2라벨부(220)를 통해 하부캡(300)으로 전달될 수 있도록 열전도성이 높은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 하부캡(300)은 제1라벨부(210)와 접하는 면은 절연체로 이루어질 수 있는데, 제1라벨부(210)의 최외측면에 형성되는 절연층과 마찬가지로, 전지팩(1)의 내부에 수용된 전지셀(100)과 전지팩(1)의 외부면이 안전하게 차폐될 수 있도록 절연체로 이루어지는 것이 바람직하다.
다른 실시예로, 제1라벨부(210)는 하부캡(300)과 접하는 면의 최외측면에는 절연층이 형성되지 않고, 나머지 면에만 절연층이 형성될 수도 있다. 이 때, 하부캡(300)은 제1라벨부(210)와 접하는 측의 내주면은 금속 재질로 형성되며, 제1라벨부(210)와 접하는 측의 외주면에만 절연부재로 코팅되는 절연층이 형성되도록 할 수 있다.
이에 따라, 하부캡(300)은 금속 재질로 이루어지는 제2라벨부(220) 뿐만 아니라, 제1라벨부(210)와 접하는 면을 통해서도 전지셀(100)에서 발생된 열을 전달받을 수 있다.
한편, 제1라벨부(210)에는 전지셀(100)의 모서리에 대응되는 위치가 절곡되는 절곡부(230)를 포함하며, 절곡이 용이하도록 절곡부(230)에 눈금과 같은 표시선(231)이 형성될 수 있다.
이 때, 표시선(231)은 금형으로 가압하거나, 일정 깊이 깍아냄으로써, 제1라벨부(210)의 다른 영역의 두께보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 도 4 내지 7에 도시된 바와 같이, 평면 형태의 제1라벨부(210)가 복수개 적층되는 전지 셀의 외주면을 감싸도록 절곡될 때, 전지팩(1)의 모서리에 인접한 영역이 들뜨지 않고, 간편하게 절곡될 수 있다.
도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 라벨(200)은 제1라벨부(210)의 하측면에 제2라벨부(220)가 일체로 형성될 수 있으며, 따로 형성되어 결합되는 형태로 형성될 수도 있다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 라벨(200)은 전지셀(100)의 외주면을 감싸도록 형성되되, 제1라벨부(210)가 4개의 면을 감싼 다음, 단부에서 일부영역 중첩되는 여분의 영역이 형성되어 시작면과 종료면이 서로 접착되도록 형성된다.
제2라벨부(220)는 도 4와 같이 두 개의 부재로 형성되어 전지셀(100)의 하측면을 양측에서 감싸도록 형성될 수도 있으며, 도 5과 같이 하나의 부재로 형성되어 일측에서 감싸도록 형성될 수도 있다.
도 2 및 3을 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩(1)을 다시 설명하면,
먼저, 두 개의 전지셀(100)이 서로 마주보도록 적층되며, 전극 탭은 병렬 또는 직렬연결된다.
라벨(200)은 제1라벨부(210)를 통해 전지셀(100)의 외주면을 감싸게 되고, 시작면과 종료면에서 접착되어 고정된다. 그 다음, 제2라벨부(220)는 전지셀(100)의 하측면을 감싸게 되는데, 제1라벨부(210)의 시작면과 종료면에서 접착되는 단계는 제1라벨부(210) 및 제2라벨부(220)가 모두 전지셀(100)의 외주면을 감싸는 작업이 완료된 다음 수행될 수도 있으며, 편의에 따라 얼마든지 변경실시 가능하다.
그 다음, 하부캡(300)은 제1라벨부(210)의 일부영역과 제2라벨부(220)의 외측면에 접하도록 라벨(200)의 하측에서 결합된다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 전지셀의 외주면을 감싸도록 형성된 라벨을 통해 전지셀의 내구성을 향상시키는 동시에, 라벨이 열전도가 가능한 금속 재질로 제작되어 방열성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다시 말해, 전지팩은 라벨과 접하는 전지셀에서 발생되는 열이 외주면과 하측면을 감싸는 라벨과, 라벨의 하부를 밀폐하는 하부캡으로 전달되어, 하부캡과 연결되는 냉각수단으로 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있어 방열성능이 향상될 수 있다.
또한, 방열성능 향상으로 인해, 스웰링과 같은 안전상의 문제를 방지하고, 이차전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 전지팩
100 : 전지셀
110 : 음극 탭 120 : 양극 탭
130 : 파우치
200 : 라벨
210 : 제1라벨부 220 : 제2라벨부
230 : 절곡부 231 : 표시선
300 : 하부캡

Claims (7)

  1. 음극판 및 양극판 사이에 분리막이 개재되며, 상기 음극판 및 양극판으로부터 음극 탭 및 양극 탭이 각각 연장 형성되고, 상기 음극 탭 및 양극 탭이 외부로 노출되도록 파우치에 의해 밀봉되는 전지셀
    상기 전지셀이 적어도 두개 이상 적층되어 내부에 수용되며, 상기 전지셀의 둘레방향으로 외주면을 감싸는 제1라벨부와 하측면을 감싸는 제2라벨부를 포함하는 라벨
    상기 라벨의 하측면을 밀폐하는 하부캡 를 포함하여 형성되며,
    상기 제1라벨부, 제2라벨부 및 하부캡이 금속 재질로 제조되는 전지팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1라벨부는
    최외측면이 절연부재로 코팅되는 절연층을 포함하는 전지팩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 절연층은
    캐스트 폴리프로필렌(CPP)층, 나일론층 및 PET 층 중 적어도 어느 하나 이상이 적층되어 형성되는 전지팩.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1라벨부, 제2라벨부 및 하부케이스는
    알루미늄 또는 구리로 이루어지는 전지팩.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 하부캡은
    상기 제2라벨부와 접하는 면은 금속 재질이며, 상기 제1라벨부와 접하는 면은 절연체로 이루어지는 전지팩.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1라벨부에는
    상기 전지셀의 모서리에 대응되는 위치가 절곡되는 절곡부를 포함하며,
    절곡이 용이하도록 상기 절곡부에 표시선이 형성되는 전지팩.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라벨은
    상기 제1라벨부의 하측면에 상기 제2라벨부가 일체로 형성되는 전지팩.
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