KR20160133245A

KR20160133245A - 전지팩

Info

Publication number: KR20160133245A
Application number: KR1020150066064A
Authority: KR
Inventors: 이명안
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-11-22
Also published as: KR101853526B1

Abstract

본 발명은 전지팩에 관한 것으로, 외측에 실링부가 형성된 전지셀; 상기 2개 이상의 전지셀을 수용하는 전지케이스; 상기 전지케이스의 내부 벽면에 구비되고, 최외각에 배치된 상기 전지셀을 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 전지셀의 부피 팽창시 상기 전지셀을 탄력적으로 지지하면서 미리 설정된 부피이상으로 증대되는 것을 억제함과 동시에 상기 전지셀의 실링부로 벤트(Vent)를 유도한다.

Description

전지팩{BATTERY PACK}

본 발명은 전지팩에 관한 것으로서, 특히 전지셀의 과충전 등의 이상 발생시 전지셀의 급격한 부피 증대를 완충하는 한편, 조기에 벤트(vent)되도록 유도하는 전지팩에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다.

이러한 이차전지는 효율성을 높이기 위해 복수의 전지셀을 연결하여 전지팩으로 구성하고 있다.

특허공개번호 10-1998-065455

종래기술에 따른 전지팩은 고온에 노출되거나, 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(localcrush) 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우, 전지셀의 온도가 상승함과 동시에 부피가 급격하게 팽창하며, 이에 전지셀이 폭발하거나 또는 발화하는 위험성이 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전지셀의 과충전 등의 이상 발생시 전지셀의 급격한 부피 증대를 완충하는 한편, 조기에 벤트(vent)되도록 유도하는 전지팩을 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 전지셀의 전지팩은 외측에 실링부가 형성된 전지셀; 상기 전지셀을 수용하는 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 내부 벽면에 구비되고, 최외각에 배치된 상기 전지셀을 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 전지셀의 부피 팽창시 상기 전지셀을 탄력적으로 지지하면서 미리 설정된 부피이상으로 증대되는 것을 억제함과 동시에 상기 전지셀의 실링부로 벤트(Vent)를 유도할 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 전지셀의 표면이 향하는 상기 전지케이스의 내부 측면에 구비될 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 전지셀의 측면이 향하는 상기 전지케이스의 내부 상면 및 하면에 각각 구비될 수 있다.

상기 탄성부재는 한 쌍의 지지판과, 상기 한 쌍의 지지판 사이에 구비되는 하나 이상의 탄성편으로 마련될 수 있다.

상기 지지판은 열전도성을 가지는 금속판으로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 한 쌍의 지지판 사이 간격을 조절하는 조절편을 구비할 수 있다.

상기 조절편은 상기 전지셀에 지지되는 하나의 지지판에 형성되고 다른 하나의 지지판과 상기 전지케이스를 관통하는 가이드봉과, 상기 전지케이스를 관통한 가이드봉에 결합되는 너트를 포함하며, 상기 조절편은 상기 너트를 상기 가이드봉을 따라 이동시켜 하나의 지지판을 다른 하나의 지지판을 향해 이동시킴으로써 한 쌍의 지지판 사이의 간격을 조절할 수 있다.

상기 전지셀은 양극리드와 음극리드를 포함하며, 상기 양극리드와 음극리드는 서로 반대방향으로 인출되게 구비될 수 있다.

본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.

첫째: 전지팩의 내부에 탄성부재를 구비함으로써 전지셀을 미리 설정된 부피 이상으로 증대되는 것을 억제하며, 특히 전지셀의 실링부로 벤트(Vent)를 유도하여 전지셀의 폭발 및 발화를 방지하면서 안전성을 높일 수 있다.

둘째: 탄성부재를 전지팩 내부의 측면 또는 상면 또는 측면과 상면 모두에 구비함으로써 전지셀의 부피 증대를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

셋째: 탄성부재는 한 쌍의 지지판과 탄성편으로 구비함으로써 전지셀의 표면 전체를 균일하게 탄성지지할 수 있다.

넷째: 지지판을 열전도성을 가지는 금속판으로 형성함으로써 전지셀의 온도 상승을 억제할 수 있다.

다섯째: 상기 탄성부재는 한 쌍의 지지판 사이 간격을 조절하는 조절편을 구비함으로써 전지셀의 부피 증대 범위를 설정할 수 있으며, 이에 다양한 용량의 전지셀에 호환성 있게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전지팩을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전지팩을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전지팩의 탄성부재를 도시한 사시도.
도 4는 도 1에서 측벽에 구비된 탄성부재를 도시한 단면도.
도 5는 도 1에서 상측 벽면에 구비된 탄성부재를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 지지판의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 조절편을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 조절편의 사용상태를 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명에 따른 전지팩(100)은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전지셀(110), 2개 이상의 전지셀(110)을 수용하는 전지케이스(120), 및 전지셀(110)을 탄력적으로 지지하는 탄성부재(130)를 포함한다.

전지셀(110)은 전극조립체 및 전극조립체가 내장되는 파우치를 포함하며, 상기 전극조립체는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되면서 형성되고, 상기 제1 전극에는 제1 전극탭이, 상기 제2 전극에는 제2 전극탭이 형성된다. 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용홈을 형성하고, 주면에 실링부(111)가 형성되며, 실링부(111)는 열융착되면서 상기 수용홈을 밀봉한다.

그리고 전지셀(110)은 제1 전극탭과 연결되는 제1 전극리드(112)와, 제2 전극탭과 연결되는 제2 전극리드(113)를 포함하며, 제1 및 제2 전극리드(112)(113)는 서로 반대방향으로 인출되게 구비된다.

즉, 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 전극리드(112)(113)는 전지셀(110)의 좌측 및 우측방향으로 각각 인출되게 구비함에 따라 전지셀(110)의 부피 팽창시 전지팩(100)의 어느 한 부분으로 쏠리지 않고, 균일하게 부피가 팽창되도록 유도할 수 있으며, 이는 전지팩(100)의 안정성을 높이는 효과가 있다.

전지케이스(120)는 도 1을 참조하면, 사각 박스형태를 가지며, 내부에 복수개의 전지셀(110)이 순차적으로 적층된다.

탄성부재(130)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 전지케이스(120)의 내부 벽면에 구비되고, 최외각에 배치된 전지셀(110)을 탄력적으로 지지하며, 이에 전지셀(110)의 과충전 등의 이상 발생으로 인해 전지셀(110)의 부피 팽창시 전지셀(110)을 탄력적으로 지지하면서 미리 설정된 부피이상으로 증대되는 것을 억제하고, 이와 동시에 전지셀(110)의 실링부(111)로 벤트(Vent)를 유도한다.

한편, 전지셀(110)은 고온에 노출되거나, 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(localcrush) 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우, 부피가 팽창하게 되고, 과도하게 팽창할 경우 폭발하면서 화재가 발생할 수 있다. 여기서 전지셀(110)의 부피가 팽창하지 않게 처음부터 억제할 경우 전지셀의 사용시 발생하는 열에 의한 부피 팽창까지 억제되면서 벤트(Vent)가 발생하고, 이에 불량률이 증가하는 문제가 있다.

이에, 본 발명의 전지팩은 탄성부재(130)를 통해 전지셀(110)의 미리 설정된 부피까지 증대될 수 있도록 유도하는 한편, 미리 설정된 부피이상 증대될 경우 억제함과 동시에 벤트(Vent)를 유도한다.

즉, 탄성부재(130)는 한 쌍의 지지판(131)(132)과, 한 쌍의 지지판(131)(132) 사이에 구비되는 하나 이상의 탄성편(133)으로 마련하며, 한 쌍의 지지판(131)(132)이 탄성편(133)에 의해 탄력적으로 지지되면서 전지셀(110)을 미리 설정된 부피까지 완충하는 한편, 전지셀(110)이 미리 설정된 부피이상 증대될 경우 강한 탄성력으로 가압하면서 부피증대를 억제하고, 벤트(Vent)를 유도한다.

여기서 탄성부재(130)는 도 3을 참조하면, 전지셀(110)의 표면이 향하는 전지케이스(112)의 내부 측면에 구비되며, 이에 전지셀(110)의 두께 방향 부피 팽창을 탄성 지지할 수 있다.

또한, 탄성부재(130)는 도 4를 참조하면, 전지셀(110)의 측면이 향하는 전지케이스(120)의 내부 상면 및 하면에 각각 구비될 수 있으며, 이에 전지셀(110)의 측방향 두께 팽창을 탄력적으로 지지할 수 있다.

한편, 탄성부재(130)는 전지케이스(112)의 내측 측면, 상면 및 하면에 모두 구비될 수 있다.

한편, 전지셀(110)은 중앙부와 테두리부의 부피 증대에 차이가 있다. 즉, 전지셀(110)의 부피 팽창시 테두리부분보다 중앙부분이 큰 항아리 형태로 팽창하게 되는데, 이때 전지셀(110)의 표면 전체를 동일하게 지지할 경우 전지셀(110)의 실링부(111)에 과도한 압력이 가해지면서 전지셀(110)이 미리 설정된 부피이상 증가하기 전에 벤트(Vent)가 발생하는 문제가 있다.

이에, 전지셀(110)의 표면이 향하는 지지판(131’)의 표면에는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 테두리부에서 중앙부로 갈수록 내측으로 함몰되는 완충홈(131a)이 형성되며, 전지셀(110)의 부피 팽창시 전지셀(110)의 중앙이 완충홈(131a)에 삽입되면서 전지셀(110)의 중앙부를 테두리부 보다 부피 증대를 높이게 되며, 이에 테두리부에 가해지는 압력을 완화하여 전지셀(110)이 미리 설정된 부피에 도달하기 전에 벤트되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 지지판(131)(132)은 열전도성을 가지는 금속판으로 형성될 수 있다. 이에 지지판(131)(132)은 전지셀(110)의 가열시 전지셀(110)의 열을 외부로 방출시켜서 온도 상승을 억제할 수 있다.

한편, 탄성부재(130)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 지지판(131)(132) 사이 간격을 조절하는 조절편(134)을 구비한다.

즉, 조절편(134)은 전지셀(110)에 지지되는 하나의 지지판(131)에 형성되고 다른 하나의 지지판(132)과 전지케이스(120)를 관통하는 가이드봉(134a)과, 전지케이스(120)를 관통한 가이드봉(134a)에 결합되는 너트(134b)를 포함한다.

이에 조절편(134)은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 너트(134b)를 회전시켜서 가이드봉(134a)을 따라 이동시키면, 하나의 지지판(131)을 다른 하나의 지지판(132)을 향해 이동시킬 수 있고, 한 쌍의 지지판(131)(132) 사이의 간격을 조절할 수 있다.

이하, 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 전지팩의 사용상태를 설명한다.

먼저, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 탄성부재(130)의 탄성력과 두께를 조절한다. 즉, 조절편(134)을 통해 한 쌍의 지지판(131)(132) 사이의 간격을 조절하여 탄성편(133)의 탄성력을 조절하며, 이에 한 쌍의 지지판(131)(132) 간격을 통한 두께 및 탄성편(133)을 통한 탄성력이 조절된다.

이후, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 전지팩(100)의 과충전 또는 문제 발생시 전지케이스(120)에 수용된 전지셀(110)이 팽창하게 되는데, 이때 탄성부재(130)가 탄력적으로 지지하면서 전지셀(110)의 급격한 팽창을 방지하는 한편, 탄성편(133)에 의한 설정 두께까지 전지셀(110)의 팽창을 유도한다. 그리고 전지셀(110)이 설정 두께 이상으로 팽창하지 않도록 지지하면서 전지셀(110)의 내부 압력에 의해 전지셀(110)의 실링부(111)가 벤트되도록 유도한다.

이와 같이 본 발명에 따른 전지팩(100)은 전지셀의 과충전 또는 문제 발생시 전지셀의 부피 증가 속도를 줄이는 한편, 조기에 벤트(vent)되도록 유도한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 전지셀
111: 실링부
112: 제1 전극리드
113: 제2 전극리드
120: 전지케이스
121: 실링부
130: 탄성부재
131, 132: 지지판
133: 탄성편
134: 조절편
134a: 가이드봉
134b: 너트

Claims

외측에 실링부가 형성된 전지셀;
상기 2개 이상의 전지셀을 수용하는 전지케이스;
상기 전지케이스의 내부 벽면에 구비되고, 최외각에 배치된 상기 전지셀을 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 포함하며,
상기 탄성부재는 상기 전지셀의 부피 팽창시 상기 전지셀을 탄력적으로 지지하면서 미리 설정된 부피이상으로 증대되는 것을 억제함과 동시에 상기 전지셀의 실링부로 벤트(Vent)를 유도하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 전지셀의 표면이 향하는 상기 전지케이스의 내부 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 전지셀의 측면이 향하는 상기 전지케이스의 내부 상면 및 하면에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성부재는 한 쌍의 지지판과, 상기 한 쌍의 지지판 사이에 구비되는 하나 이상의 탄성편으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 4에 있어서,
상기 지지판은 열전도성을 가지는 금속판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 4에 있어서,
상기 탄성부재는 한 쌍의 지지판 사이 간격을 조절하는 조절편을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 6에 있어서,
상기 조절편은 상기 전지셀에 지지되는 하나의 지지판에 형성되고 다른 하나의 지지판과 상기 전지케이스를 관통하는 가이드봉과, 상기 전지케이스를 관통한 가이드봉에 결합되는 너트를 포함하며,
상기 조절편은 상기 너트를 상기 가이드봉을 따라 이동시켜 하나의 지지판을 다른 하나의 지지판을 향해 이동시킴으로써 한 쌍의 지지판 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 1에 있어서,
상기 전지셀은 제1 전극리드와 제2 전극리드를 포함하며,
상기 제1 전극리드와 제2 전극리드는 서로 반대방향으로 인출되게 구비되는 것을 특징으로 하는 전지팩.