KR20140086067A

KR20140086067A - 배터리 모듈 및 이에 적용되는 배터리 셀

Info

Publication number: KR20140086067A
Application number: KR1020120156107A
Authority: KR
Inventors: 이은주; 성준엽; 김선규
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-08
Also published as: KR101623149B1

Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀을 수용하며 코너 영역에는 상기 모따기에 의해 형성된 공간과 적어도 일부가 겹쳐지도록 형성된 체결 홀을 구비하는 모듈 케이스를 포함한다.
본 발명에 따르면, 배터리 모듈의 부피 대비 용량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 셀의 밀봉성이 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

Description

배터리 모듈 및 이에 적용되는 배터리 셀{Battery module and Battery cell applied for the same}

본 발명은 배터리 모듈 및 이에 적용되는 배터리 셀에 관한 것으로서, 구체적으로는 개선된 형상을 갖는 배터리 셀을 구비함으로써 향상된 부피 대비 용량을 갖는 배터리 모듈 및 이에 적용되는 배터리 셀에 관한 것이다.

이차전지로부터 전력을 제공받아 동작하는 전자기기에 요구되는 출력 전압 및/또는 용량을 충족시키기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 모듈 케이스(2) 내부에 복수개의 배터리 셀들(1)이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 상태로 수용된 형태를 갖는 배터리 모듈(4)이 사용될 수 있다.

이러한 배터리 모듈(4)을 조립함에 있어서, 배터리 셀(1) 각각을 고정하고 수용하는 모듈 케이스(2)는 볼트(3) 체결 방식에 의해 조립될 수 있는데, 이러한 볼트(3) 체결방식을 적용하기 위해서는 볼트(3)를 삽입할 수 있는 홀(2a)을 형성하기 위한 공간이 필요하다.

즉, 상기 배터리 셀(1)의 실링부(1a)와 겹쳐지지 않도록 볼트(3)를 체결고자 하는 경우 모듈 케이스(2)의 면적이 넓어질 수 밖에 없는 것이다. 그러나, 상기 배터리 셀(1)의 용량이 한정된 상태에서 모듈 케이스(2)의 면적이 넓어지는 것은 배터리 모듈(2)의 부피당 에너지 비율을 감소시키는 결과를 가져오므로 바람직하지 않다.

따라서, 기존의 배터리 모듈의 구조를 크게 변경시키지 않으면서도 부피 대비 용량을 증가시킬 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 셀의 실링부 의 형상을 개선함으로써 부피 대비 용량이 증가된 배터리 모듈을 제공함을 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은 배터리 셀의 수용부의 형상을 개선하여 실링 폭이 좁아지는 것을 방지함으로써 배터리 셀의 밀봉성이 취약해지는 것을 방지함을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀을 수용하며 코너 영역에는 상기 모따기에 의해 형성된 공간과 적어도 일부가 겹쳐지도록 형성된 체결 홀을 구비하는 모듈 케이스를 포함한다.

상기 배터리 셀은, 전극 탭을 구비하는 전극조립체; 상기 전극 탭과 연결되는 한 쌍의 전극 리드; 및 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하며 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 셀 케이스를 포함할 수 있다.

상기 셀 케이스는, 상기 전극조립체가 안착되는 수용부; 상기 수용부의 테두리로부터 연장되어 상기 전극조립체가 밀봉되도록 실링되되, 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 실링부를 포함할 수 있다.

상기 수용부는, 상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 코너 영역이 상기 실링부의 실링 폭이 넓어지도록 모따기 된 형상을 가질 수 있다.

상기 한 쌍의 전극 리드는, 서로 반대 방향으로 인출될 수 있다.

상기 배터리 모듈은, 상기 체결 홀에 삽입되는 체결 축을 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 외부 단자를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 셀은, 전극 탭을 구비하는 전극조립체; 상기 전극 탭과 연결되는 전극 리드; 및 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하며 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 셀 케이스를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀의 실링부의 형상을 개선하여 배터리 모듈의 조립 시에 체결부재가 삽입될 수 있는 공간을 확보함으로써 배터리 모듈의 부피 대비 용량을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 셀의 실링부의 형상뿐만 아니라 수용부의 형상 또한 개선하여 셀 케이스의 실링 폭이 좁아지는 것을 방지함으로써 배터리 셀의 밀봉성이 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 채용되는 배터리 셀을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 채용되는 배터리 셀을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리 셀의 변형 예를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 채용되는 배터리 셀을 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 배터리 모듈을 나타내는 평면도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 적층체를 이루는 복수개의 배터리 셀(10), 배터리 셀(10)을 수용하며 코너 영역에 형성된 체결 홀(H)을 구비하는 모듈 케이스(20), 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 외부 단자(30) 및 체결 홀(H)에 삽입되는 체결 축(40)을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 복수개의 배터리 셀(10) 각각은 전극 탭(11a)을 구비하는 전극조립체(11), 전극 탭(11a)과 연결되는 한 쌍의 전극 리드(12), 전극 리드(12)에 부착되는 실링 테이프(13), 전극조립체(11)를 수용하는 셀 케이스(14) 및 셀 케이스(14) 내에 충진되는 전해질(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 복수개의 배터리 셀(10)은 배터리 모듈(100)로부터 전력을 공급 받아 구동되는 전자기기에 요구되는 전압 및/또는 전류를 만족시키기 위해 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결될 수 있다.

상기 셀 케이스(14)는 전극조립체(11)가 수용되어 안착되는 공간을 제공하는 수용부(14a) 및 수용부(14a)의 둘레로부터 연장된 것으로서 전극 리드(12)가 외부로 인출된 상태로 실링됨으로써 전극조립체(11)를 밀봉시키는 실링부(14b)를 포함한다.

상기 셀 케이스(14) 각각의 코너 영역들은 모따기(chamfering) 된 형상을 갖는다. 좀 더 구체적으로는, 상기 셀 케이스(14)의 테두리에 위치하는 실링부(14b)의 코너 영역들은 모따기 된 형상을 가짐으로써 배터리 셀(10)이 차지하는 면적이 감소되도록 한다. 상기 배터리 셀(10)의 코너 영역이 모따기 된 형상을 가짐으로써 얻을 수 있는 이점에 대해서는 이하 도 4를 참조하여 체결 홀(H)의 형성 위치에 대한 설명과 함께 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 상기 체결 홀(H)은 배터리 셀(10)에 대한 모따기에 의해 형성된 공간과 적어도 일부가 겹쳐지도록 모듈 케이스(20)의 각 코너 영역에 형성된다.

이 경우, 모듈 케이스(20)의 테두리 영역의 폭(W1), 즉 배터리 셀(10)의 최 외측과 모듈 케이스(20)의 최 외측 사이의 거리를 가깝게 하더라도 배터리 모듈(100)의 조립을 위한 체결 공간을 확보할 수 있으므로 배터리 모듈(100)의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 도면에서는 한 쌍의 상기 전극 리드(12)가 서로 반대 방향으로 인출된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 한 쌍의 전극 리드(12)는 서로 동일한 방향으로 인출될 수도 있다. 이 경우 전극 리드(12)와 외부 단자(30) 사이를 전기적으로 연결시키기 위한 모듈 케이스(20) 내부의 전기적 연결 구조를 변경함으로써 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)을 구현할 수 있음은 자명한 것이다.

아울러, 본 발명의 도면에서는 상기 모듈 케이스(20)가 배터리 셀(10)의 수용부(14a)가 외부로 노출되도록 실링부(14b)를 감싸는 프레임 형태를 갖는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 모듈 케이스(20)는 배터리 셀(10)의 수용부(14a) 중에서도 일부만이 외부로 노출되도록 하는 형태를 갖거나, 배터리 셀(10)이 외부로 노출되지 않도록 배터리 셀(10) 전체를 감싸는 형태를 가질 수도 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 배터리 셀(10)의 코너 영역을 모따기 하여 확보된 공간을 이용해 모듈 케이스(20)를 체결함으로써 배터리 셀(10)의 사이즈를 유지하면서 배터리 모듈(100)의 사이즈는 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(100)의 부피 대비 용량을 증가시키는 것이 가능하게 된다.

다음은, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈에 채용되는 배터리 셀을 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 배터리 셀의 변형 예를 나타내는 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은 앞선 실시예에 따른 배터리 모듈(100)과 비교하여 셀 케이스(15)의 형상에 있어서 일부 차이점이 있을 뿐 다른 구성요소들은 실질적으로 동일하다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)을 설명함에 있어서는, 상기 셀 케이스(15)에 대해서 중점적으로 설명하기로 하며, 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 셀 케이스(15)는 실링부(15b)의 코너 영역뿐만 아니라, 수용부(15a)의 코너 영역 역시 모따기 된 형상을 갖는다. 이로써, 상기 실링부(15b)의 코너 영역이 갖는 실링 폭(W3)은 앞선 실시예에 따른 배터리 모듈(100)에서의 실링 폭(W2, 도 3 참조)보다 더 넓어지므로, 배터리 셀(10')의 밀봉력이 저하되는 문제 없이 배터리 모듈(200)의 부피 대비 용량이 증가될 수 있다.

이러한 실링 폭(W3)의 확장은, 상기 전극조립체(11)와 실링부(15b) 사이에 형성되는 빈 공간 중에서도 전극 리드(12)가 인출되는 방향에 위치하는 빈 공간(S)을 활용하여 이루어질 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 상기 전극 리드(12)가 서로 반대 방향으로 인출되는 경우에는 수용부(15a)의 코너 영역 모두가 모따기 된 형상을 가짐으로써 셀 케이스(15)의 모든 코너 영역에서 밀봉력 저하를 방지할 수 있다.

반면, 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극 리드(12)가 서로 동일한 방향으로 인출되는 경우에는 수용부(15a)의 코너 영역 중 전극 리드(12)의 인출 방향에 위치하는 코너 영역이 모따기 된 형상을 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)에 적용되는 배터리 셀(10')은 데드 스페이스(dead space)를 활용하여 실링 폭(W3)이 확장된 구조를 가지므로, 우수한 밀봉성을 유지하면서 배터리 모듈(200)의 부피 대비 용량을 증가시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100,200: 배터리 모듈 10,10' 배터리 셀
11: 전극조립체 11a: 전극 탭
12: 전극 리드 13: 실링 테이프
14,15: 셀 케이스 14a,15a: 수용부
14b,15b: 실링부 20: 모듈 케이스
H: 체결 홀 30: 외부 단자
40: 체결 축

Claims

코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 복수의 배터리 셀; 및
상기 복수의 배터리 셀을 수용하며 코너 영역에는 상기 모따기에 의해 형성된 공간과 적어도 일부가 겹쳐지도록 형성된 체결 홀을 구비하는 모듈 케이스를 포함하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀은,
전극 탭을 구비하는 전극조립체;
상기 전극 탭과 연결되는 한 쌍의 전극 리드; 및
상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하며 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 셀 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제2항에 있어서,
상기 셀 케이스는,
상기 전극조립체가 안착되는 수용부;
상기 수용부의 테두리로부터 연장되어 상기 전극조립체가 밀봉되도록 실링되되, 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제3항에 있어서,
상기 수용부는,
상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 코너 영역이 상기 실링부의 실링 폭이 넓어지도록 모따기 된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제4항에 있어서,
상기 한 쌍의 전극 리드는,
서로 반대 방향으로 인출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 체결 홀에 삽입되는 체결 축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 외부 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
전극 탭을 구비하는 전극조립체;
상기 전극 탭과 연결되는 전극 리드; 및
상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하며 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 셀 케이스를 포함하는 배터리 셀.
제8항에 있어서,
상기 셀 케이스는,
상기 전극조립체가 안착되는 수용부;
상기 수용부의 테두리로부터 연장되어 상기 전극조립체가 밀봉되도록 실링되되, 코너 영역이 모따기 된 형상을 갖는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
제9항에 있어서,
상기 수용부는,
상기 전극 리드가 인출되는 방향에 위치하는 코너 영역이 상기 실링부의 실링 폭이 넓어지도록 모따기 된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
제10항에 있어서,
상기 한 쌍의 전극 리드는,
서로 반대 방향으로 인출되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.