KR20160019664A - 탄성 돌기부가 형성되어 있는 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 - Google Patents

탄성 돌기부가 형성되어 있는 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 둘 이상의 판상형 전지셀들이 내부에 장착되는 셀 커버로서, 전극단자들이 노출된 상태로 전지셀이 장착되는 구조의 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재로 이루어져 있고, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 측벽은 전지셀의 측면에 대응하는 형상으로 절곡되어 있으며, 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재에는, 인가된 외력에 대해 전극단자 방향에서의 전지셀들의 유동을 방지할 수 있도록, 탄성 돌기부가 내측으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버를 제공한다.

Description

탄성 돌기부가 형성되어 있는 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 {A Secondary Battery Pack Having Electrical Connected Groove of Mechanical Coupling Method}
본 발명은 탄성 돌기부가 형성되어 있는 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 에 관한 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.
따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되어 가고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다
전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있다. 또한, 전기자전거, 전기자동차 등과 같이 외부로부터 많은 충격, 진동 등을 받는 디바이스들은 전지모듈을 구성하는 소자들간의 전기적 연결상태와 물리적 결합상태가 안정적이어야 하며, 다수의 전지를 사용하여 고출력 및 대용량을 구현하여야 하기 때문에 안전성 측면도 중요시 되고 있다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장 부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
상기와 같은 장점에도 불구하고, 전지모듈의 단위전지로서 사용되는 파우치형 전지는 몇가지 문제점을 가지고 있다.
구체적으로, 파우치형 전지는 기계적 강도가 떨어지므로 다수의 전지들을 적층하여 모듈을 제조함에 있어서 안정적인 결합과 조립 상태를 유지하기 위한 별도의 부재들이 다수 요구되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 파우치형 전지를 모듈로 제조함에 있어서, 일반적으로는 하나 또는 둘 이상의 단위로 전지들을 장착하는 카트리지 등의 별도의 장착 부재가 사용되고 이들을 적층하여 모듈을 제조하고 있다.
또한, 다수의 전지셀들을 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하거나 또는 소정 단위의 전지셀들로 이루어진 단위모듈 다수를 사용하여 중대형 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다. 더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다.
더욱이, 차량 등과 같이 진동, 충격 등의 지속적인 외력이 가해지는 디바이스의 경우, 전기적 접속부위에서의 접촉저항 증가 등은 불안전한 출력, 단락 유발 등의 문제점을 초래할 수 있다.
따라서, 실제 제조 공정상에 어려움이 없고, 전지셀의 낮은 기계적 강성을 보완하며 외력에 의한 단락 등을 예방할 수 있는 카트리지와 같은 장착부재를 적용하는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지셀의 낮은 기계적 강성을 보완하고, 부품 간 제조 공차를 제거하여 전지셀의 유동을 방지함으로써, 외력에 의한 전극 리드의 손상 및 단락을 방지할 수 있는 셀 커버와 이를 포함하는 전지셀 어셈블리를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀 커버는,
둘 이상의 판상형 전지셀들이 내부에 장착되는 셀 커버로서,
전극단자들이 노출된 상태로 전지셀이 장착되는 구조의 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재로 이루어져 있고,
상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 측벽은 전지셀의 측면에 대응하는 형상으로 절곡되어 있으며,
제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재에는, 인가된 외력에 대해 전극단자 방향에서의 전지셀들의 유동을 방지할 수 있도록, 탄성 돌기부가 내측으로 각각 형성되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 셀 커버는, 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재에 인가된 외력에 대해 전극단자 방향에서의 전지셀들의 유동을 방지할 수 있도록, 탄성 돌기부가 내측으로 각각 형성되어 있으므로, 전지셀과 결합하여 전지셀 어셈블리를 구성하는 경우에, 부품 간 제조 공차를 제거하여 전지셀의 유동을 방지함으로써, 외력에 의한 전극 리드의 손상 및 단락을 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예로서, 상기 제 1 외장 부재의 절곡된 측벽에는 체결용 돌기가 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 2 외장 부재의 절곡된 측벽에는 상기 체결용 돌기에 대응하는 형상의 체결용 홈이 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 체결용 돌기와 체결용 홈은 전지셀들이 내장된 상태에서 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재를 전지셀들의 방향으로 가압시 상호 체결되는 구조일 수 있다. 따라서, 상기 셀 커버에 전지셀들을 내장하여 전지셀 어셈블리를 구성하는 과정에서, 용접 등의 별도의 체결 공정을 배제할 수 있으므로, 제조 공정을 단순화 하고, 제조 시간을 단축할 수 있다.
상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는, 전지셀의 기계적 강성을 담보할 수 있도록, 금속 소재로 이루어져 있을 수 있다.
상기 탄성 돌기부의 하나의 예로서, 탄성 돌기부는 전극단자 방향에서 전지셀의 전극조립체 수납부의 외면 상단과 외면 하단을 각각 지지할 수 있도록, 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 상단 부위와 하단 부위에 각각 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 전지셀과 결합하여 전지셀 어셈블리를 구성하는 경우에, 상기와 같은 구조에 의해 전지셀의 상하 유동을 방지함으로써, 전극 리드의 손상 및 단락을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄성 돌기부는 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 일부가 내측으로 절곡된 구조로 이루어져 있을 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 탄성 돌기부는, 전지셀의 전극조립체 수납부의 외면 상단 또는 외면 하단을 지지하도록 내측으로 하향 절곡된 탄성 지지부와, 상기 탄성 지지부로부터 연장되어 외측으로 상향 절곡되어 있고 외장 부재로부터 분리되어 있는 탄성 절개부를 포함하고 있을 수 있다.
상기 탄성 지지부는 외장 부재의 외면으로부터 15 도 내지 60 도의 각도로 내측으로 하향 절곡되어 있을 수 있다. 상기 탄성 지지부의 절곡 각도가 15 도 미만일 경우에는, 셀 커버가 전지셀과 결합하여 전지셀 어셈블리를 구성시, 소망하는 정도의 결합력 및 지지력을 충분히 확보할 수 없고, 반면에, 상기 탄성 지지부의 절곡 각도가 60 도를 초과하는 경우에는, 셀 커버가 전지셀과 결합하여 전지셀 어셈블리를 구성시, 과도한 절곡 구조로 인해 조립 과정에서 탄성 지지부의 파단이 있을 수 있다.
한편, 상기 탄성 절개부의 단부는, 외장 부재에 전지셀이 장착되지 않은 상태에서 외장 부재의 외면으로부터 하향 이격되어 있고, 외장 부재에 전지셀이 장착된 상태에서 외장 부재의 외면과 동일 선상에 위치해 있을 수 있다.
구체적으로 상기 탄성 지지부의 일부와 상기 탄성 절개부는 상기 외장 부재로부터 평면 상 ‘ㄷ’자 형상으로 절개되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 셀 커버는 외력에 대한 기계적 강성을 보다 강화할 수 있도록, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 외면에는 전극단자 방향으로 둘 이상의 비드들(bead)이 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 비드들은 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 상단 부위와 하단 부위에 각각 형성되어 있는 탄성 돌기부들 사이에 형성되어 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 셀 커버와 둘 이상의 전지셀들을 포함하여 구성되어 있는 전지셀 어셈블리를 제공한다.
상기 전지셀은 파우치형 이차전지일 수 있고, 구체적으로, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전지셀들은 전극단자들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 구체적으로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. 이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 셀 커버는, 전지셀과 결합하여 전지셀 어셈블리를 구성하는 경우에, 부품 간 제조 공차를 제거하여 전지셀의 유동을 방지함으로써, 외력에 의한 전극 리드의 손상 및 단락을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리의 분해도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 커버가 전지셀과 결합되기 전 상태의 측면도이다;
도 3은 도 2의 셀 커버가 전지셀과 결합된 상태의 측면도이다;
도 4는 도 1의 “A” 부위의 수평면 상 확대도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리의 분해도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 셀 커버(100)는 제 1 외장 부재(110) 및 제 2 외장 부재(120)로 이루어져 있고, 제 1 외장 부재(110) 및 제 2 외장 부재(120)의 측벽은 전지셀들(200)의 측면에 대응하는 형상으로 절곡되어 있다.
또한, 제 1 외장 부재(110) 및 제 2 외장 부재(120)의 상단 부위 및 하단 부위에는 탄성 돌기부(130)가 내측으로 각각 형성되어 있고, 제 1 외장 부재(110)의 측벽에는 체결용 돌기(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 제 2 외장 부재(120)의 측벽에는 체결용 돌기에 대응하는 형상의 체결용 홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
체결용 돌기 및 체결용 홈은 전지셀들(200)이 셀 커버(100)에 내장된 상태에서 제 1 외장 부재(110)와 제 2 외장 부재(120)를 전지셀들(200)의 방향으로 가압시 상호 체결된다.
또한, 제 1 외장 부재(110) 및 제 2 외장 부재(120)의 외면에는 전지셀들(200)의 전극단자(210) 방향으로 비드들(140)이 형성되어 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 커버가 전지셀과 결합되기 전 상태의 측면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 셀 커버가 전지셀과 결합된 상태의 측면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 1의 “A” 부위의 확대도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4를 도 1과 함께 참조하면, 탄성 돌기부(130)는 전지셀(200)의 상단 및 하단을 지지하도록 내측으로 하향 절곡되어 있는 탄성 지지부(131)와, 탄성 지지부(131)로부터 연장되어 외측으로 상향 절곡되어 있고 외장 부재(110, 120)로부터 분리되어 있는 탄성 절개부(132)로 이루어져 있다.
탄성 지지부(131)는 외장 부재(110, 120)의 외면으로부터 15도의 각도로 내측으로 하향 절곡되어 있다.
탄성 절개부(132)의 단부(133)는 외장 부재(110, 120)에 전지셀(200)이 장착되지 않은 상태에서 외장 부재(110, 120)의 외면으로부터 하향 이격되어 있고, 외장 부재(110, 120)에 전지셀(200)이 장착된 상태에서 외장 부재(110, 120)의 외면과 동일 선상해 위치해 있다.
또한, 수평면 상 탄성 지지부(131)의 일부와 탄성 절개부(132)는 외장 부재(110, 120)로부터 평면 상 ‘ㄷ’자 형상으로 절개되어 있을 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 둘 이상의 판상형 전지셀들이 내부에 장착되는 셀 커버로서,
    전극단자들이 노출된 상태로 전지셀이 장착되는 구조의 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재로 이루어져 있고,
    상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 측벽은 전지셀의 측면에 대응하는 형상으로 절곡되어 있으며,
    제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재에는, 인가된 외력에 대해 전극단자 방향에서의 전지셀들의 유동을 방지할 수 있도록, 탄성 돌기부가 내측으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재의 절곡된 측벽에는 체결용 돌기가 형성되어 있고, 상기 제 2 외장 부재의 절곡된 측벽에는 상기 체결용 돌기에 대응하는 형상의 체결용 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 체결용 돌기와 체결용 홈은 전지셀들이 내장된 상태에서 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재를 전지셀들의 방향으로 가압시 상호 체결되는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 돌기부는, 전극단자 방향에서 전지셀의 전극조립체 수납부의 외면 상단과 외면 하단을 각각 지지할 수 있도록, 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 상단 부위와 하단 부위에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 탄성 돌기부는 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 일부가 내측으로 절곡된 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 탄성 돌기부는, 전지셀의 전극조립체 수납부의 외면 상단 또는 외면 하단을 지지하도록 내측으로 하향 절곡된 탄성 지지부와, 상기 탄성 지지부로부터 연장되어 외측으로 상향 절곡되어 있고 외장 부재로부터 분리되어 있는 탄성 절개부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 탄성 지지부는 외장 부재의 외면으로부터 15 도 내지 60 도의 각도로 내측으로 하향 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 탄성 절개부의 단부는, 외장 부재에 전지셀이 장착되지 않은 상태에서 외장 부재의 외면으로부터 하향 이격되어 있고, 외장 부재에 전지셀이 장착된 상태에서 외장 부재의 외면과 동일 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 외면에는 전극단자 방향으로 둘 이상의 비드들(bead)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  11. 제 5 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 비드들은 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 상단 부위와 하단 부위에 각각 형성되어 있는 탄성 돌기부들 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 커버.
  12. 제 1 항에 따른 셀 커버와 둘 이상의 전지셀들을 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 파우치형 이차전지는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀들은 전극단자들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  17. 제 12 항에 따른 전지셀 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020140104234A 2014-08-12 2014-08-12 탄성 돌기부가 형성되어 있는 셀 커버 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 KR101794937B1 (ko)

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