KR20140090459A - 이차전지 팩 - Google Patents

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KR20140090459A
KR20140090459A KR1020130002546A KR20130002546A KR20140090459A KR 20140090459 A KR20140090459 A KR 20140090459A KR 1020130002546 A KR1020130002546 A KR 1020130002546A KR 20130002546 A KR20130002546 A KR 20130002546A KR 20140090459 A KR20140090459 A KR 20140090459A
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coupling
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곽노현
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면은 복수의 이차전지 셀들을 다양한 구조로 탑재 가능케 하는 셀 홀더를 가지는 이차전지 팩을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩은, 이차전지 셀, 및 1쌍으로 형성되어 상기 이차전지 셀의 길이 방향 양측을 수용하여 서로 결합되는 셀 홀더를 포함하며, 상기 셀 홀더는, 상기 이차전지 셀을 지지하는 베이스, 상기 베이스의 외면에 대칭 구조로 배치되는 결합 돌기와 결합 홈, 상기 길이 방향으로 결합되도록 상기 베이스에 상기 길이 방향으로 돌출 형성되는 돌출부, 및 상기 돌출부에 결합되도록 상기 베이스에 상기 길이 방향으로 오목하게 형성되는 오목부를 포함한다.

Description

이차전지 팩 {RECHARGEABLE BATTERY PACK}
본 기재는 셀 홀더를 가지는 이차전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기 자전거, 전기 스쿠터 및 전동 공구에 대한 기술 개발과 수요에 따라 에너지원으로써 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 이차전지는 대용량의 출력을 구현하기 위하여, 복수 개를 직렬 또는 병렬로 구성된 이차전지 팩으로 사용될 수 있다.
이차전지 팩은 이차전지로 이루어지는 복수의 셀들과, 셀들을 탑재하는 셀 홀더를 포함한다. 예를 들면, 셀 홀더는 셀의 개수에 따라 다양한 크기 및 구조 형성될 수 있다. 이러한 셀 홀더는 셀의 개수에 따라 별도로 설계되며, 셀을 탑재하는데 많은 시간을 필요로 한다.
본 발명의 일 측면은 복수의 이차전지 셀들을 다양한 구조로 탑재 가능케 하는 셀 홀더를 가지는 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩은, 이차전지 셀, 및 1쌍으로 형성되어 상기 이차전지 셀의 길이 방향 양측을 수용하여 서로 결합되는 셀 홀더를 포함하며, 상기 셀 홀더는, 상기 이차전지 셀을 지지하는 베이스, 상기 베이스의 외면에 대칭 구조로 배치되는 결합 돌기와 결합 홈, 상기 길이 방향으로 결합되도록 상기 베이스에 상기 길이 방향으로 돌출 형성되는 돌출부, 및 상기 돌출부에 결합되도록 상기 베이스에 상기 길이 방향으로 오목하게 형성되는 오목부를 포함한다.
상기 셀 홀더는, 상기 이차전지 셀의 단부에 대응하도록 돌출 형성되어 상기 이차전지 셀의 길이 방향 끝을 지지하는 지지단을 더 포함할 수 있다.
상기 셀 홀더는, 상기 이차전지 셀의 길이 방향 일측을 수용하는 제1 셀 홀더, 및 상기 이차전지 셀의 길이 방향 다른 일측을 수용하는 제2 셀 홀더를 포함할 수 있다.
상기 제1 셀 홀더는, 서로 대칭 구조로 배치되는 돌출부와 오목부를 포함하고, 상기 제2 셀 홀더는, 서로 대칭 구조로 배치되어 상기 돌출부와 상기 오목부에 결합되는 오목부와 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 길이 방향에 교차하는 방향으로 돌출되는 걸림부를 포함하고, 상기 오목부는, 상기 길이 방향에 교차하는 방향으로 오목한 홈부를 포함할 수 있다.
상기 제1 셀 홀더는, 서로 대칭 구조로 배치되는 제1 돌출부와 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 셀 홀더는, 서로 대칭 구조로 배치되는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부에 결합되는 상기 제1 오목부와 제2 오목부를 포함할 수 있다.
상기 제1 돌출부와 상기 제1 오목부는 서로 대응하는 제1 길이를 가지며, 상기 제2 돌출부와 상기 제2 오목부는 서로 대응하고 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가질 수 있다.
상기 이차전지 셀은, 원통형 및 각형 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩은, 복수의 이차전지 셀, 및 상기 이차전지 셀을 각각 수용하여 외측에서 서로 결합되는 복수의 셀 홀더를 포함하며, 상기 셀 홀더는 상기 이차전지 셀을 지지하는 베이스, 및 상기 베이스의 외면에 대칭 구조로 배치되는 결합 돌기와 결합 홈을 포함한다.
상기 이차전지 셀은 원통형 이차전지로 형성되고, 상기 셀 홀더의 상기 베이스는 상기 원통형 이차전지에 대응하는 원통으로 형성될 수 있다.
상기 결합 돌기는, 상기 베이스의 일측에 구비되는 제1 결합 돌기, 및 상기 제1 결합 돌기와 설정된 간격에 배치되는 제2 결합 돌기를 포함할 수 있다.
상기 제1 결합 돌기는, 중앙에 배치되는 제11 결합 돌기, 및 상기 제11 결합 돌기의 30도 방향 양측에 설치되는 제12 결합 돌기와 제13 결합 돌기를 포함할 수 있다.
상기 결합 홈은, 상기 제1 결합 돌기의 직경 방향 반대측에서 상기 베이스에 구비되는 제1 결합 홈, 및 상기 제2 결합 돌기의 직경 방향 반대측에서 상기 베이스에 구비되는 제2 결합 홈을 포함할 수 있다.
상기 제1 결합 홈은, 중앙에 배치되는 제11 결합 홈, 및 상기 제11 결합 홈의 30도 방향 양측에 설치되는 제12 결합 홈과 제13 결합 홈을 포함할 수 있다.
상기 결합 돌기는, 상기 베이스 측에서 제1 폭으로 형성되고, 경사면으로 연결되어 돌출된 단부에서 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭으로 형성될 수 있다.
상기 결합 홈은, 상기 결합 돌기에 대응하도록 상기 베이스 단부에서 제1 폭으로 형성되고, 경사면으로 연결되어 상기 베이스의 내측에서 제2 폭으로 형성될 수 있다.
상기 결합 돌기는, 상기 베이스 측에서 제1 폭으로 돌출 형성되는 연결부, 및 상기 연결부의 끝에서 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭으로 형성되는 확장부를 포함할 수 있다.
상기 결합 홈은, 상기 연결부에 대응하도록 상기 베이스의 단부에서 제1 폭으로 형성되고, 상기 확장부에 대응하도록 상기 베이스의 내측에서 제2 폭으로 확장될 수 있다.
상기 결합 돌기는, 상기 베이스 측에서 제1 폭으로 돌출 형성되고, 상기 결합 홈은, 상기 결합 돌기에 대응하도록 상기 베이스의 단부에서 제1 폭으로 형성될 수 있다.
상기 결합 돌기는, 상기 베이스의 원주 범위 중 일측의 1/2 범위에 걸쳐 이격되어 복수로 형성되고, 상기 결합 홈은, 상기 결합 돌기에 대칭되어, 상기 베이스의 원주 범위 중 나머지 일측의 1/2 범위에 걸쳐 이격되어 복수로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 셀 홀더의 베이스 외면에 결합 돌기와 결합 홈을 구비함으로써 복수의 이차전지 셀들을 다양한 구조로 탑재 가능케 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 이차전지 셀의 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 셀 홀더의 측면도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 이차전지 팩의 탑재 상태의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 팩의 사시도이다.
도 11은 도 10의 이차전지 팩의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지 팩에 사용되는 셀 홀더의 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지 팩에 사용되는 셀 홀더의 측면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지 팩에 사용되는 셀 홀더의 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 팩(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차전지 팩(100)의 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 이차전지 팩(100)은 이차전지 셀(110), 및 1쌍으로 형성되어 이차전지 셀(110)의 길이 방향 양측을 수용하여 서로 결합되는 셀 홀더(120)를 포함한다.
도 3은 도 1의 이차전지 셀(110)의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 이차전지 셀(110)은 원통형 이차전지로 형성되며, 각형 이차전지(미도시)로 형성될 수도 있다. 이차전지 셀(110)은 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(20), 케이스(20)의 개구에 결합되고 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되는 캡 조립체(30)를 포함한다.
전극 조립체(10)는 순차적으로 적층 배치되는 양극(11), 세퍼레이터(12) 및 음극(13)을 포함한다. 전극 조립체(10)는 양극(11)과 음극(13) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(12)를 젤리롤(Jelly Roll) 상태로 권취하여 형성된다.
일례로서, 전극 조립체(10)는 원통으로 형성될 수 있다. 원통형 전극 조립체(10)는 중심에 섹터 핀(14)을 구비한다. 섹터 핀(14)은 전극 조립체(10)를 원통 형상으로 유지시킨다.
양극(11)과 음극(13)은 얇은 금속판으로 형성되는 집전체의 양면에 활물질이 도포된 영역의 코팅부(11a, 13a), 및 활물질이 도포되지 않아 집전체가 노출된 영역이며 서로 반대측 단부에 설정되는 무지부(11b, 13b)를 포함한다.
젤리롤(Jelly Roll) 상태에서, 양극 집전판(11d)은 전극 조립체(10)의 양극(11) 무지부(11b)에 연결되고, 음극 집전판(13d)은 전극 조립체(10)의 음극(13) 무지부(13b)에 연결된다.
케이스(20)는 전극 조립체(10)를 외부로부터 삽입할 수 있도록 일측에 개구를 형성하고, 원통형 전극 조립체(10)를 수용하도록 원통으로 형성된다. 케이스(20)는 음극 집전판(13d)에 연결되어, 이차전지 셀에서 음극 단자로 작용하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
캡 조립체(30)는 케이스(20)의 개구에 개스킷(41)을 개재하여 결합되어 케이스(20)와 전기적으로 절연되고 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 케이스(20)을 밀폐하며, 전류차단장치를 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다.
예를 들어 구체적으로 설명하면, 캡 조립체(30)는 외측에서 케이스(20)의 내측으로 가면서 순차적으로 배치되는, 캡 플레이트(31), 양성 온도 소자(PTC, positive temperature coefficient element)(35), 벤트 플레이트(32), 절연부재(33), 미들 플레이트(38) 및 서브 플레이트(34)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 최종적으로 양극 집전판(11d)에 연결되어 이차전지 셀(110)에서 양극 단자로 작용하며, 케이스(20)의 외부로 돌출되는 돌출부(31a)와 돌출부(31a)의 측방으로 개방되어 내부 가스를 배출하는 배기구(31b)를 형성한다.
실질적으로, 전류차단장치는 벤트 플레이트(32), 서브 플레이트(34) 및 이들의 연결부로 형성된다. 이 연결부는 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 용접으로 연결함으로써 형성될 수 있다.
전류차단장치의 일측을 형성하는 벤트 플레이트(32)는 캡 플레이트(31)의 내측에 설치되어, 전류차단장치의 다른 일측을 형성하는 서브 플레이트(34)에 전기적으로 연결된다.
또한, 벤트 플레이트(32)는 벤트(32a)를 포함하며, 벤트(32a)는 기설정된 압력 조건에서 파손되어, 내부 가스를 방출하고 서브 플레이트(34)와의 전기적 연결을 차단한다.
예를 들면, 벤트(32a)는 벤트 플레이트(32)에서 케이스(20)의 내측을 향하여 돌출 형성된다. 벤트 플레이트(32)는 벤트(32a) 주위에 벤트(32a)의 파손을 안내하는 노치(32b)를 구비한다.
따라서 가스의 발생으로 케이스(20)의 내부 압력이 상승하는 경우, 노치(32b)가 미리 파손되어 벤트 플레이트(32)와 배기구(31b)를 통하여 가스를 외부로 배출함으로써 이차전지 셀의 폭발을 방지할 수 있다.
이때, 벤트(32a)의 파손으로 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 연결부가 분리되면, 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(31)는 전기적으로 서로 분리된다.
양성 온도 소자(35)는 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에 설치되어, 이차전지 셀의 내부 온도에 따라, 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에서 전류 흐름을 단속할 수 있다.
내부 온도가 기설정된 온도를 초과하는 상태에서, 양성 온도 소자(35)는 무한대까지 커지는 전기 저항을 가진다. 이로 인하여, 양성 온도 소자(35)는 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에서 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
서브 플레이트(34)는 절연부재(33)를 사이에 두고 벤트 플레이트(32)와 마주하여, 벤트(32a)에 전기적으로 연결된다. 미들 플레이트(38)는 절연부재(33)와 서브 플레이트(34) 사이에 배치된다. 벤트(32a)는 절연부재(33)와 미들 플레이트(38)의 관통구들을 통하여 돌출되어 서브 플레이트(34)에 연결된다.
따라서 미들 플레이트(38)는 서브 플레이트(34)와 벤트(32a)에 전기적으로 연결된다. 또한 미들 플레이트(38)는 리드탭(37)에 용접으로 연결되고, 리드탭(37)은 양극 집전판(11d)에 용접으로 연결된다.
결국, 양극 집전판(11d)은 리드탭(37), 미들 플레이트(38), 서브 플레이트(34)와 벤트(32a) 및 벤트 플레이트(32), 그리고 양성 온도 소자(35)를 순차적으로 경유하여 캡 플레이트(31)에 전기적으로 연결된다.
절연판(42)은 양극 집전판(11d)과 서브 플레이트(34) 사이에 배치되어, 양극 집전판(11d)을 서브 플레이트(34) 또는 미들 플레이트(38)에 대하여 전기적으로 절연한다. 리드탭(37)은 앙극 집전판(11d)에 연결되어 절연판(42)의 관통홀을 통하여 미들 플레이트(38)에 연결된다.
이와 같이 형성되는 캡 조립체(30)는 개스킷(41)을 개재하여 케이스(20)의 개구에 끼워진 후, 클림핑(crimping) 공정을 통하여 케이스(20)의 개구에 고정되어 이차전지 셀(110)을 이루게 된다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 이차전지 팩(100)의 셀 홀더(120)는 이차전지 셀(110)을 지지하는 베이스(61), 베이스(61)의 외면에 대칭 구조로 배치되는 결합 돌기(62)와 결합 홈(63), 베이스(61)의 길이 방향으로 형성되는 돌출부(64)와 오목부(65)를 포함한다.
이차전지 셀(110)은 원통형 이차전지로 형성되므로 셀 홀더(120)의 베이스(61)는 원통형 이차전지 셀(110)에 대응하는 원통으로 형성되며, 방열구(91a)를 구비하여 이차전지 셀(110)을 냉각시킬 수 있다. 이차전지 셀이 각형 이차전지로 형성되는 경우, 셀 홀더의 베이스는 각형 이차전지 셀에 대응하는 각형으로 형성될 수 있다(미도시).
셀 홀더(120)의 돌출부(64)와 오목부(65)는 하나의 이차전지 셀(110)을 수용하여 이차전지 팩(100)을 형성할 수 있게 한다. 그리고 베이스(61)의 외면에 구비되는 결합 돌기(62)와 결합 홈(63)는 하나의 이차전지 셀(110)을 수용하는 이차전지 팩들(100)을 서로 연결 및 탑재할 수 있게 한다.
돌출부(64)는 베이스(61)의 길이 방향으로 결합되도록 베이스(61)의 일측에 길이 방향으로 돌출 형성된다. 오목부(65)는 돌출부(64)에 결합되도록 베이스(61)에 길이 방향으로 오목하게 형성된다.
셀 홀더(120)는 돌출부(64) 및 오목부(65)의 반대측에 구비되는 지지단(66)을 포함한다. 지지단(66)은 이차전지 셀(110)의 단부에 대응하도록 베이스(61)의 단부에 돌출 형성되어, 이차전지 팩(100) 상태에서, 이차전지 셀(110)의 길이 방향 끝을 지지할 수 있다.
즉 셀 홀더(120)는 돌출부(64)와 오목부(65)가 서로 결합된 상태에서, 베이스(61)의 각 단부에 구비되는 지지단(66)이 이차전지 셀(110)의 양단을 지지함으로써, 하나의 이차전지 셀(110)을 수용하는 이차전지 팩(100)을 이루게 된다.
구체적으로 설명하면, 이차전지 팩(100)에서 셀 홀더(120)는 이차전지 셀(110)의 길이 방향 일측을 수용하는 제1 셀 홀더(121)와 이차전지 셀(110)의 길이 방향 다른 일측을 수용하는 제2 셀 홀더(122)를 포함한다.
제1 셀 홀더(121)는 서로 대칭 구조로 배치되는 돌출부(641)와 오목부(651)를 포함한다. 제2 셀 홀더(122)는 서로 대칭 구조로 배치되어 제1 셀 홀더(121)의 돌출부(641)와 오목부(651)에 결합되는 오목부(652)와 돌출부(642)를 포함한다.
제1 셀 홀더(121)의 돌출부(641)와 오목부(651)의 구조는 제2 셀 홀더(122)의 돌출부(642)와 오목부(652)의 구조와 동일하다. 따라서 부품 공용화로 셀 홀더(120)의 제조 비용이 저감될 수 있다.
도 5는 도 1의 셀 홀더(120)의 측면도이다. 도 6 및 도 7은 도 1의 이차전지 팩(200)의 탑재 상태의 측면도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 이차전지 팩(200)은 복수의 이차전지 셀(110)과, 이차전지 셀(110)을 각각 수용하여 외측에서 서로 결합되는 복수의 셀 홀더(120)를 포함한다. 즉 도 5의 이차전지 팩(200)은 도 1의 이차전지 팩(100; 101, 102, 103, 104)을 복수로 연결하여 형성된다.
셀 홀더(120)에서, 결합 돌기(62)는 베이스(61) 측에서 제1 폭(W1)으로 형성되고, 경사면으로 연결되어 돌출된 단부에서 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)으로 형성된다. 결합 홈(63)은 결합 돌기(62)에 대응하도록 베이스(61) 단부에서 제1 폭(W1)으로 형성되고, 경사면으로 연결되어 베이스(61)의 내측에서 제2 폭(W2)으로 형성된다. 따라서 이차전지 팩(100; 101, 102, 103, 104)의 셀 홀더들(120)은 서로 대응하는 결합 돌기(62)와 결합 홈(63)의 결합에 의하여 서로 연결될 수 있다.
결합 돌기(62)는 베이스(61)의 외표면 일측에 구비되는 제1 결합 돌기(621), 및 제1 결합 돌기(621)와 설정된 간격에 배치되는 제2 결합 돌기(622)를 포함한다. 이에 대응하여, 결합 홈(63)은 제1 결합 돌기(621)의 직경 방향 반대측에서 베이스(61)에 구비되는 제1 결합 홈(631), 및 제2 결합 돌기(622)의 직경 방향 반대측에서 베이스(61)에 구비되는 제2 결합 홈(632)을 포함한다.
제1, 제2 결합 돌기(621, 622)의 간격 및 이에 대응하는 제1, 제2 결합 홈(631, 632)의 간격에 따라, 이차전지 팩(200)의 탑재 구조가 결정된다. 예를 들면, 이차전지 팩(200)은 이차전지 팩(100; 101, 102, 103, 104)을 수평 및 수직 상태로 탑재할 수 있다.
제2 결합 돌기(622)를 하나로 구비하고, 제1 결합 돌기(621)를 복수로 구비하므로 제1, 제2 결합 돌기(621, 622)의 간격이 다양하게 설정될 수 있다. 이에 대응하여, 제2 결합 홈(632)를 하나로 구비하고, 제1 결합 홈(631)를 복수로 구비하므로 제1, 제2 결합 홈(631, 632)의 간격이 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들면, 제1 결합 돌기(621)는 중앙에 배치되는 제11 결합 돌기(211), 및 제11 결합 돌기(211)의 30도 방향 양측에 설치되는 제12 결합 돌기(212)와 제13 결합 돌기(213)를 포함한다. 따라서 제2 결합 돌기(622)는 제11 결합 돌기(211)와 90도 간격을 유지하고, 제12 결합 돌기(212)와 60도 간격을 유지하며, 제13 결합 돌기(213)와 120도 간격을 유지한다.
예를 들면, 제1 결합 홈(631)은 중앙에 배치되는 제11 결합 홈(311), 및 제11 결합 홈(311)의 30도 방향 양측에 설치되는 제12 결합 홈(312)과 제13 결합 홈(313)를 포함한다. 따라서 제2 결합 홈(632)은 제11 결합 홈(311)과 90도 간격을 유지하고, 제12 결합 홈(312)와 60도 간격을 유지하며, 제13 결합 홈(313)과 120도 간격을 유지한다.
도 6을 참조하면, 상부 행은 좌측의 이차전지 팩(101)의 제2 결함 홈(632)과 우측의 이차전지 팩(102)의 제2 결합 돌기(622)를 서로 결합하여 연결된다. 하부 행는 좌측의 이차전지 팩(103)의 제2 결함 홈(632)과 우측의 이차전지 팩(104)의 제2 결합 돌기(622)를 서로 결합하여 연결된다.
그리고 좌측 열은 상부의 이차전지 팩(101)의 제11 결합 홈(311)과 하부의 이차전지 팩(103)의 제11 결합 돌기(211)를 서로 결합하여 연결된다. 우측 열은 상부의 이차전지 팩(102)의 제11 결합 홈(311)과 하부의 이차전지 팩(104)의 제11 결합 돌기(211)를 서로 결합하여 연결된다.
따라서 이차전지 팩(200)은 이차전지 셀(110)을 수용하는 4개의 이차전지 팩(101, 102, 103, 104)을 수평 및 수직 방향으로 행과 열을 형성하도록 탑재하여 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상부 행은 좌측의 이차전지 팩(101)의 제2 결함 홈(632)과 우측의 이차전지 팩(102)의 제2 결합 돌기(622)를 서로 결합하여 연결된다. 하부 행은 좌측의 이차전지 팩(103)의 제2 결함 홈(632)과 중간의 이차전지 팩(104)의 제2 결합 돌기(622)를 서로 결합하여 연결되며, 중간의 이차전지 팩(104)의 제2 결함 홈(632)과 우측의 이차전지 팩(105)의 제2 결합 돌기(622)를 서로 결합하여 연결된다.
그리고 좌측 우상향 사선열은 상부의 이차전지 팩(101)의 제13 결합 홈(313)과 하부의 이차전지 팩(103)의 제13 결합 돌기(213)를 서로 결합하여 연결된다. 우측 우상향 사선열은 상부의 이차전지 팩(102)의 제13 결합 홈(313)과 하부의 이차전지 팩(104)의 제13 결합 돌기(213)를 서로 결합하여 연결된다.
또한, 좌측 좌상향 사선열은 상부의 이차전지 팩(101)의 제12 결합 홈(312)과 하부의 이차전지 팩(103)의 제12 결합 돌기(212)를 서로 결합하여 연결된다. 우측 좌상향 사선열은 상부의 이차전지 팩(102)의 제12 결합 홈(312)과 하부의 이차전지 팩(105)의 제12 결합 돌기(212)를 서로 결합하여 연결된다.
따라서 이차전지 팩(300)은 이차전지 셀(110)을 수용하는 5개의 이차전지 팩(101, 102, 103, 104, 105)을 교차하는 사선 방향으로 탑재하여 형성될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하며, 제1 실시예 및 기 설명된 실시예와 비교하여 동일 구성에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 팩(400)의 분해 사시도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 셀 홀더(220)는 서로 다른 구조를 가지는 제1 셀 홀더(221)와 제2 셀 홀더(222)를 포함한다. 제1 셀 홀더(221)와 제2 셀 홀더(222)는 이차전지 셀(110)의 음극 및 양극에 대하여 방향성을 가질 수 있다.
제1 셀 홀더(221)는 서로 대칭 구조로 배치되는 제1 돌출부(741)와 제2 돌출부(742)를 포함한다. 제2 셀 홀더(222)는 서로 대칭 구조로 배치되는 제1 돌출부(741)와 제2 돌출부(742)에 결합되는 제1 오목부(751)와 제2 오목부(752)를 포함한다.
제1 돌출부(741)와 제1 오목부(751)는 서로 대응하여 결합되는 제1 길이(L1)를 가지며, 제2 돌출부(742)와 제2 오목부(752)는 서로 대응하고 제1 길이(L1)보다 짧은 제2 길이(L2)를 가진다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 팩(500)의 사시도이고, 도 11은 도 10의 이차전지 팩(500)의 분해 사시도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 셀 홀더(320)는 제1 셀 홀더(321)와 제2 셀 홀더(322)를 포함한다.
제1 셀 홀더(321)의 제1, 제2 돌출부(741, 742)는 길이 방향에 교차하는 방향으로 돌출되는 걸림부(743, 744)를 포함한다. 제2 셀 홀더(322)의 제1, 제2 오목부(751, 752)는 길이 방향에 교차하는 방향으로 오목한 홈부(753, 754)를 포함한다.
걸림부(743, 744)와 홈부(753, 754)는 제1, 제2 돌출부(741, 742)와 제1, 제2 오목부(751, 752)에 의하여 결합되는 제1, 제2 셀 홀더(321, 322)의 체결력을 향상시킨다.
편의상, 제3 실시예의 걸림부(743, 744)와 홈부(753, 754)는 제2 실시예의 제1, 제2 셀 홀더(221, 222)에 적용하였으나, 도시하지 않았지만 제1 실시예의 제1, 제2 셀 홀더(121, 122)에 적용할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지 팩에 사용되는 셀 홀더(420)의 측면도이다. 도 12를 참조하면, 결합 돌기(67)는 베이스(61) 측에서 제1 폭(W1)으로 돌출 형성되는 연결부(671), 및 연결부(671)의 끝에서 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)으로 형성되는 확장부(672)를 포함한다.
결합 홈(68)은 연결부(671)에 대응하도록 베이스(61)의 단부에서 제1 폭(W1)으로 형성되고, 확장부(672)에 대응하도록 베이스(61)의 내측에서 제2 폭(W2)으로 확장된다,
도시하지 않았지만, 이차전지 팩의 셀 홀더(420)의 결합 돌기(67)의 확장부(672)가 다른 이차전지 팩의 셀 홀더(420)의 결합 홈(68)에 결합되어, 이차전지 팩의 체결력이 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지 팩에 사용되는 셀 홀더(520)의 측면도이다. 도 13을 참조하면, 결합 돌기(77)는 베이스(61) 측에서 제1 폭(W1)으로 돌출 형성된다. 결합 홈(78)은 결합 돌기(77)에 대응하도록 베이스(61)의 단부에서 제1 폭(W1)으로 형성된다.
도시하지 않았지만, 이차전지 팩의 셀 홀더(520)의 결합 돌기(77)가 다른 이차전지 팩의 셀 홀더(520)의 결합 홈(78)에 결합되어, 이차전지 팩이 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차전지 팩에 사용되는 셀 홀더(620)의 측면도이다. 도 14를 참조하면, 결합 돌기(87)는 베이스(61)의 원주 범위 중 일측의 1/2 범위에 걸쳐 이격되어 복수로 형성된다. 결합 홈(88)은 결합 돌기(77)에 대칭되어, 베이스(61)의 원주 범위 중 나머지 일측의 1/2 범위에 걸쳐 이격되어 복수로 형성된다.
결합 돌기(87)는 베이스(61) 측에 돌출 형성되는 연결부(871), 및 연결부(871)의 끝에 연결부(871)보다 크게 형성되는 확장부(872)를 포함한다. 결합 홈(88)은 결합 돌기(87)에 대응하도록 베이스(61)의 단부에 형성된다.
결합 돌기(87)는 베이스(61)의 원주 1/2 범위에서 30도 간격의 6개로 형성되고, 결합 홈(88)은 베이스(61)의 나머지 원주 1/2 범위에서 30도 간격의 6개로 형성된다.
도시하지 않았지만, 이차전지 팩의 셀 홀더(620)의 결합 돌기(87)의 확장부(872)가 다른 이차전지 팩의 셀 홀더(620)의 결합 홈(88)에 결합되어, 이차전지 팩의 체결력이 향상될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 전극 조립체 11: 양극
11a, 13a: 코팅부 11b, 13b: 무지부
11d: 양극 집전판 12: 세퍼레이터
13: 음극 14: 섹터 핀
20: 케이스 30: 캡 조립체
31: 캡 플레이트 32: 벤트 플레이트
31a: 돌출부 31b: 배기구
32a: 벤트 32b: 노치
33: 절연부재 34: 서브 플레이트
35: 양성 온도 소자(PTC) 37: 리드탭
38: 미들 플레이트 41: 개스킷
42: 절연판 61: 베이스
62, 67, 77: 결합 돌기 63, 68, 78: 결합 홈
64, 641, 642: 돌출부 65, 651, 652: 오목부
66: 지지단 91a: 방열구
100, 200, 300, 400, 500: 이차전지 팩
101, 102, 103, 104, 105: 이차전지 팩
110: 이차전지 셀 120, 220, 320, 420, 520, 620: 셀 홀더
121, 221, 321: 제1 셀 홀더 122, 222, 322: 제2 셀 홀더
211: 제11 결합 돌기 212: 제12 결합 돌기
213: 제13 결합 돌기 311: 제11 결합 홈
312: 제12 결합 홈 313: 제13 결합 홈
621, 622: 제1, 제2 결합 돌기 631, 632: 제1, 제2 결합 홈
671, 871: 연결부 672, 872: 확장부
741, 742: 제1, 제2 돌출부 743, 744: 걸림부
751, 752: 제1, 제2 오목부 753, 754: 홈부
L1, L2: 제1, 제2 길이 W1, W2: 제1, 제2 폭

Claims (20)

  1. 이차전지 셀; 및
    1쌍으로 형성되어 상기 이차전지 셀의 길이 방향 양측을 수용하여 서로 결합되는 셀 홀더를 포함하며,
    상기 셀 홀더는,
    상기 이차전지 셀을 지지하는 베이스,
    상기 베이스의 외면에 대칭 구조로 배치되는 결합 돌기와 결합 홈,
    상기 길이 방향으로 결합되도록 상기 베이스에 상기 길이 방향으로 돌출 형성되는 돌출부, 및
    상기 돌출부에 결합되도록 상기 베이스에 상기 길이 방향으로 오목하게 형성되는 오목부
    를 포함하는 이차전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 홀더는,
    상기 이차전지 셀의 단부에 대응하도록 돌출 형성되어 상기 이차전지 셀의 길이 방향 끝을 지지하는 지지단을 더 포함하는 이차전지 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀 홀더는,
    상기 이차전지 셀의 길이 방향 일측을 수용하는 제1 셀 홀더, 및
    상기 이차전지 셀의 길이 방향 다른 일측을 수용하는 제2 셀 홀더
    를 포함하는 이차전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 셀 홀더는,
    서로 대칭 구조로 배치되는 돌출부와 오목부를 포함하고,
    상기 제2 셀 홀더는,
    서로 대칭 구조로 배치되어 상기 돌출부와 상기 오목부에 결합되는 오목부와 돌출부를 포함하는 이차전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 길이 방향에 교차하는 방향으로 돌출되는 걸림부를 포함하고,
    상기 오목부는,
    상기 길이 방향에 교차하는 방향으로 오목한 홈부를 포함하는 이차전지 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 셀 홀더는,
    서로 대칭 구조로 배치되는 제1 돌출부와 제2 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 셀 홀더는,
    서로 대칭 구조로 배치되는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부에 결합되는 상기 제1 오목부와 제2 오목부를 포함하는 이차전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 돌출부와 상기 제1 오목부는 서로 대응하는 제1 길이를 가지며,
    상기 제2 돌출부와 상기 제2 오목부는 서로 대응하고 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가지는 이차전지 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 셀은,
    원통형 및 각형 중 어느 하나인 이차전지 팩.
  9. 복수의 이차전지 셀; 및
    상기 이차전지 셀을 각각 수용하여 외측에서 서로 결합되는 복수의 셀 홀더를 포함하며,
    상기 셀 홀더는,
    상기 이차전지 셀을 지지하는 베이스, 및
    상기 베이스의 외면에 대칭 구조로 배치되는 결합 돌기와 결합 홈을 포함하는 이차전지 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이차전지 셀은 원통형 이차전지로 형성되고,
    상기 셀 홀더의 상기 베이스는 상기 원통형 이차전지에 대응하는 원통으로 형성되는 이차전지 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 결합 돌기는,
    상기 베이스의 일측에 구비되는 제1 결합 돌기, 및
    상기 제1 결합 돌기와 설정된 간격에 배치되는 제2 결합 돌기를 포함하는 이차전지 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 결합 돌기는,
    중앙에 배치되는 제11 결합 돌기, 및
    상기 제11 결합 돌기의 30도 방향 양측에 설치되는 제12 결합 돌기와 제13 결합 돌기를 포함하는 이차전지 팩.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 결합 홈은,
    상기 제1 결합 돌기의 직경 방향 반대측에서 상기 베이스에 구비되는 제1 결합 홈, 및
    상기 제2 결합 돌기의 직경 방향 반대측에서 상기 베이스에 구비되는 제2 결합 홈을 포함하는 이차전지 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 결합 홈은,
    중앙에 배치되는 제11 결합 홈, 및
    상기 제11 결합 홈의 30도 방향 양측에 설치되는 제12 결합 홈과 제13 결합 홈을 포함하는 이차전지 팩.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 결합 돌기는,
    상기 베이스 측에서 제1 폭으로 형성되고, 경사면으로 연결되어 돌출된 단부에서 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭으로 형성되는 이차전지 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 결합 홈은,
    상기 결합 돌기에 대응하도록 상기 베이스 단부에서 제1 폭으로 형성되고, 경사면으로 연결되어 상기 베이스의 내측에서 제2 폭으로 형성되는 이차전지 팩.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 결합 돌기는,
    상기 베이스 측에서 제1 폭으로 돌출 형성되는 연결부, 및
    상기 연결부의 끝에서 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭으로 형성되는 확장부를 포함하는 이차전지 팩.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 결합 홈은,
    상기 연결부에 대응하도록 상기 베이스의 단부에서 제1 폭으로 형성되고, 상기 확장부에 대응하도록 상기 베이스의 내측에서 제2 폭으로 확장되는 이차전지 팩.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 결합 돌기는,
    상기 베이스 측에서 제1 폭으로 돌출 형성되고,
    상기 결합 홈은,
    상기 결합 돌기에 대응하도록 상기 베이스의 단부에서 제1 폭으로 형성되는 이차전지 팩.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 결합 돌기는,
    상기 베이스의 원주 범위 중 일측의 1/2 범위에 걸쳐 이격되어 복수로 형성되고,
    상기 결합 홈은,
    상기 결합 돌기에 대칭되어, 상기 베이스의 원주 범위 중 나머지 일측의 1/2 범위에 걸쳐 이격되어 복수로 형성되는 이차전지 팩.
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