KR20190016353A - 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

배터리 셀 프레임이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임은, 배터리 셀의 전극 리드에 전기적으로 결합되는 버스바; 버스바에 결합되고, 배터리 셀이 접촉되어 배터리 셀을 지지하는 지지부재; 및 지지부재에 형성되며 배터리 셀의 크기에 대응될 수 있도록 길이가 변화하는 가변길이부를 구비한다.

Description

배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈{BATTERY CELL FRAME AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 모듈화와 공용화가 가능한 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이차 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.
도 1은 종래 배터리 셀에 구비된 전극 리드와 버스바가 전기적으로 결합된 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술의 경우, 복수의 배터리 셀(1)에 각각 구비된 전극 리드(2)들을 벤딩하여 버스바(3) 면에 접촉시킨 후 용접(4)을 통해 결합하였는데, 이 경우 전극 리드(2)들의 벤딩 형상을 유지하기 위해 작업자에 의한 다수의 수작업이 요구되고, 금속 재질의 전극 리드(2)들의 탄성 회복력에 의해 전극 리드(2)들과 버스바(3)가 밀착되지 않으며, 또한 복수의 전극 리드(2)들이 버스바(3)의 하나의 지점에서 겹쳐진 후 용접(4)되므로 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 배터리 셀의 사이즈가 다양하므로 배터리 셀의 사이즈에 따라 각각 다른 크기의 프레임이 필요하여 생산성이 저하되는 문제점이 있으며, 프레임에 배터리 셀을 조립 후 써멀 레진(Thermal Resin)을 주입하므로 불량 발생률이 높다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 제10-2015-0113758호(공개일자:2015년10월08일)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 프레임으로도 다양한 사이즈를 가지는 배터리 셀들에 각각 결합될 수 있는 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 배터리 셀이 접촉될 수 있는 열전달 물질의 결합시 불량 발생률을 감소시킬 수 있는 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 전극 리드들이 겹쳐지지 않으므로 용접성이 향상될 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀의 전극 리드에 전기적으로 결합되는 버스바; 상기 버스바에 결합되고, 상기 배터리 셀이 접촉되어 상기 배터리 셀을 지지하는 지지부재; 및 상기 지지부재에 형성되며 상기 배터리 셀의 크기에 대응될 수 있도록 길이가 변화하는 가변길이부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임이 제공될 수 있다.
또한, 상기 가변길이부는, 상기 지지부재의 단변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제1 가변길이부; 및 상기 지지부재의 장변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제2 가변길이부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 가변길이부는, 상기 버스바의 일측에 고정되도록 결합되는 고정부; 및 상기 고정부의 대향되는 위치에서 상기 버스바의 타측에 이동가능하게 결합되는 이동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 버스바는, 상기 배터리 셀의 전극 리드가 결합되는 전기적 연결부; 상기 전기적 연결부의 일측으로 연장되며, 상기 고정부가 결합되는 제1 결합부; 및 상기 전기적 연결부의 타측으로 연장되며, 상기 이동부가 결합되는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 버스바는 상기 고정부와 상기 이동부의 높이를 기준으로 상기 고정부의 중심과 상기 이동부의 중심으로부터 편향되는 위치에서 상기 고정부와 상기 이동부에 결합될 수 있다.
또한, 상기 버스바는 상기 고정부의 중심과 상기 이동부의 중심의 하측에서 상기 고정부와 상기 이동부에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제2 가변길이부는, 회전 또는 비틀림에 의한 에너지를 저장하여 수축과 팽창이 가능한 나선 스프링을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2 가변길이부에는 열을 전달하는 열전달 물질(Thermal Interface Material, TIM)이 결합될 수 있다.
그리고, 상기 열전달 물질은 상기 나선 스프링이 팽창된 상태에서 상기 나선 스프링에 결합될 수 있다.
또한, 상기 열전달 물질은 상기 나선 스프링의 적어도 일부분을 감싸도록 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 셀 프레임; 및 상기 배터리 셀 프레임의 버스바에 전기적으로 결합되고, 상기 배터리 셀 프레임의 지지부재에 접촉되는 배터리 셀을 구비하며, 상기 배터리 셀이 복수로 마련되고, 상기 복수의 배터리 셀들이 상호 적층되는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀의 전극 리드는 단차가 형성되도록 상기 버스바에 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 프레임이, 배터리 셀의 크기에 대응될 수 있도록 길이가 변화하는 가변길이부를 구비하므로, 하나의 프레임으로도 다양한 사이즈를 가지는 배터리 셀들에 각각 결합될 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 가변길이부의 길이를 변화시킨 후 제2 가변길이부에 열전달 물질이 결합되어 배터리 셀에 접촉되므로, 불량 발생률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 전극 리드들이 복수의 버스바에 각각 결합되므로 전극 리드들이 겹쳐지지 않으며, 이에 의해 용접성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 배터리 셀에 구비된 전극 리드와 버스바가 전기적으로 결합된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임에 배터리 셀이 결합된 개략적인 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임에서 전극 리드가 버스바에 결합된 모습의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임의 평면도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 도 4의 배터리 셀 프레임에서 제1 가변길이부에 의한 길이변화를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 배터리 셀 프레임에서 제2 가변길이부에 의한 길이변화를 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 배터리 셀 프레임에서 열전달 물질이 분리된 전체 사시도이다.
도 8은 도 7에서 열전달 물질이 배터리 셀 프레임에 결합된 모습의 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 전체 사시도이다.
도 10은 도 9의 A-A'을 따라 바라본 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임에 배터리 셀이 결합된 개략적인 전체 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임에서 전극 리드가 버스바에 결합된 모습의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임의 평면도이고, 도 5(a) 및 도 5(b)는 도 4의 배터리 셀 프레임에서 제1 가변길이부에 의한 길이변화를 도시한 도면이며, 도 6은 도 4의 배터리 셀 프레임에서 제2 가변길이부에 의한 길이변화를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임(100)은, 버스바(110)와, 지지부재(120)와, 가변길이부(130)를 구비한다.
버스바(110)는 배터리 셀(200)에 구비된 전극 리드(210)에 결합되어 전극 리드(210)를 전기적으로 연결한다. 여기서, 전기전 연결에는 직렬 또는 병렬이 포함될 수 있다. 여기서, 버스바(110)는 전기적 연결부(111)와, 제1 결합부(112)와, 제2 결합부(113)를 포함할 수 있다(도 2 참조). 전기적 연결부(111)에는 배터리 셀(200)의 전극 리드(210)가 결합될 수 있다(도 3 참조). 전기적 연결부(111)는 구리 등의 도전성 재질로 마련될 수 있으며, 전극 리드(210)의 크기와 형상에 대응되는 형상과 크기를 가진다. 제1 결합부(112)는 전기적 연결부(111)의 일측으로 연장되며, 후술하는 제1 가변길이부(131)의 고정부(132)가 제1 결합부(112)에 결합되어 고정된다. 제2 결합부(113)는 전기적 연결부(111)의 타측으로 연장되며, 후술하는 제1 가변길이부(131)의 이동부(133)가 제2 결합부(113)에 이동가능하게 결합된다.
버스바(110)는 고정부(132)와 이동부(133)의 높이를 기준으로 다양한 높이에서 고정부(132)와 이동부(133)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 버스바(110)는 고정부(132)와 이동부(133)의 높이를 기준으로 고정부(132)의 중심과 이동부(133)의 중심에 위치하도록 고정부(132)와 이동부(133)에 결합될 수도 있고, 또는 고정부(132)와 이동부(133)의 높이를 기준으로 고정부(132)의 중심과 이동부(133)의 중심으로부터 편향되는 위치, 예를 들어 고정부(132)의 중심과 이동부(133)의 중심의 하측에서 고정부(132)와 이동부(133)에 결합될 수 있다. 버스바(110)가 고정부(132)의 중심과 이동부(133)의 중심에 위치하거나, 또는 고정부(132)의 중심과 이동부(133)의 중심으로부터 편향되는 부분에 위치하는 경우, 배터리 셀(200)의 전극 리드(210)는 도 3에서와 같이 단차가 형성되도록 버스바(110)에 결합될 수 있다. 이와 같이 전극 리드(210)에 단차가 형성되어 버스바(110)에 결합되면 후술하는 배터리 모듈(300)에서 복수의 배터리 셀(200)을 적층시 배터리 셀 프레임(100)을 뒤집어 적층하는 경우 어느 하나의 전극 리드(210)와 다른 하나의 전극 리드(210)가 접촉되어 쇼트(Short)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
지지부재(120)는 버스바(110)에 결합되고, 배터리 셀(200)이 접촉되어 배터리 셀(200)을 지지하도록 마련된다. 여기서, 지지부재(120)에는 배터리 셀(200)의 크기에 대응될 수 있도록 길이가 변화하는 가변길이부(130)가 형성된다. 이와 같이 지지부재(120)에 형성된 가변길이부(130)에 의해 다양한 크기의 배터리 셀(200)에 대해서도 배터리 셀 프레임(100)의 결합이 가능한 효과가 있다.
가변길이부(130)는 지지부재(120)의 단변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제1 가변길이부(131)와, 지지부재(120)의 장변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제2 가변길이부(135)를 포함할 수 있다. 여기서, 지지부재(120)에는 제1 가변길이부(131)와 제2 가변길이부(135)가 모두 포함될 수도 있고, 또는, 제1 가변길이부(131)와 제2 가변길이부(135) 중 하나만이 포함될 수도 있다. 제1 가변길이부(131)는 고정부(132)와, 이동부(133)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 고정부(132)는 버스바(110)의 일측, 예를 들어 버스바(110)의 제1 결합부(112)에 고정되도록 결합되고, 이동부(133)는 고정부(132)의 대향되는 위치에서 버스바(110)의 타측, 예를 들어 버스바(110)의 제2 결합부(113)에 이동가능하게 결합될 수 있다. 즉, 도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 제1 가변길이부(131)의 고정부(132)는 버스바(110)에 고정된채 제1 가변길이부(131)의 이동부(133)만이 버스바(110)를 따라 예를 들어 직선으로 이동하면서 배터리 셀(200)의 단변의 길이에 대응되도록 길이를 변화시킬 수 있다(도 5(b)의 화살표 참조). 다른 실시예로 제1 가변길이부(131)는 고정부(132)없이 모두 이동부(133)로 구성될 수도 있다. 그리고, 제2 가변길이부(135)는 회전 또는 비틀림에 의한 에너지를 저장하여 수축과 팽창이 가능한 나선 스프링으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 태엽 스프링이 지지부재(120)에 구비되어 지지부재(120)의 장변 방향으로 수축 및 팽창하면서 배터리 셀(200)의 장변의 길이에 대응되도록 길이를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 나선 스프링이 수축된 상태에서 도 6에서와 같이 장변 방향으로 나선 스프링이 팽창하도록 마련될 수 있다. 다만, 제2 가변길이부(135)는 나선 스프링에 한정되는 것은 아니며 장변 방향으로 수축과 팽창을 할 수 있다면 다양한 구성이 포함될 수 있다.
도 7은 도 2의 배터리 셀 프레임에서 열전달 물질이 분리된 전체 사시도이고, 도 8은 도 7에서 열전달 물질이 배터리 셀 프레임에 결합된 모습의 측단면도이다.
배터리 셀(200)에서 발생되는 열을 방출시키기 위해 제2 가변길이부(135)에는 열을 전달하는 열전달 물질(Thermal Interface Material, TIM, 140)이 결합될 수 있으며, 열전달 물질(140)은 배터리 셀(200)에 직접 내지 간접적으로 접촉될 수 있다. 종래에는 프레임에 배터리 셀(200)을 조립 후 써멀 레진(Thermal Resin)을 주입하므로 불량 발생률이 높다는 문제점이 있었지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임(100)의 경우 나선 스프링이 팽창된 상태에서 열전달 물질(140)이 나선 스프링에 결합, 예를 들어 열전달 물질(140)이 나선 스프링의 적어도 일부분을 감싸도록 결합되므로, 방열 효율이 높고 불량 발생률이 감소되는 효과가 있다. 또한, 도 7에서와 같이 나선 스프링이 팽창된 상태에서 그 길이에 맞게 열전달 물질(140)을 절단하여, 도 8에서와 같이 열전달 물질(140)을 대략 'ㄷ'자 형상으로 형성하여 제2 가변길이부(135)의 나선 스프링을 감싸도록 결합할 수 있으므로 설치가 용이한 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임(100)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 프레임(100)은 지지부재(120)의 단변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제1 가변길이부(131)와, 지지부재(120)의 장변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제2 가변길이부(135)를 구비하며, 이에 의해 배터리 셀(200)의 다양한 크기에 대응하여 길이조절이 가능하다. 여기서, 제1 가변길이부(131)는 버스바(110)의 일측에 고정되도록 결합되는 고정부(132)와, 고정부(132)의 대향되는 위치에서 버스바(110)의 타측에 이동가능하게 결합되는 이동부(133)를 포함하여 지지부재(120)의 단변 방향으로 길이를 변화시킬 수 있고, 제2 가변길이부(135)는 수축과 팽창이 가능한 나선 스프링을 구비하여 지지부재(120)의 장변 방향으로 길이를 변화시킬 수 있다.
한편, 나선 스프링이 팽창된 상태에서 열전달 물질(140)이 나선 스프링의 적어도 일부분을 감싸도록 결합되므로 방열 효율이 높고 불량 발생률이 감소되는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 전체 사시도이고, 도 10은 도 9의 A-A'을 따라 바라본 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(300)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(300)은, 전술한 실시예의 배터리 셀 프레임(100)의 버스바(110)에 배터리 셀(200)의 전극 리드(210)가 전기적으로 결합되고, 배터리 셀(200)이 배터리 셀 프레임(100)의 지지부재(120)에 접촉되어 지지된다. 그리고, 배터리 셀 프레임(100)에 결합된 복수의 배터리 셀(200)들이 상호 적층되어 배터리 셀 적층체를 형성할 수 있다.
배터리 셀 적층체는 복수의 배터리 셀(200)이 적층되도록 구성될 수 있다(도 9 및 도 10 참조). 배터리 셀(200)은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 또한, 복수의 배터리 셀(200)은 다양한 방식으로 적층될 수 있다. 배터리 셀(200)은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀(200)에는 전극 리드(210)가 구비될 수 있다. 전극 리드(210)는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다. 전극 리드(210)는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다. 양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀(200)의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀(200)의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다. 전극 리드(210)는 후술하는 버스바(110)의 도전부재에 전기적으로 결합된다.
배터리 셀(200)의 전극 리드(210)는 단차가 형성되도록 버스바(110)에 결합될 수 있다(도 9 및 도 10 참조). 이는 전술한 배터리 셀 프레임(100)의 실시예에서와 같이 복수의 배터리 셀(200)들을 적층시 배터리 셀 프레임(100)을 뒤집어 적층하는 경우 어느 하나의 전극 리드(210)와 다른 하나의 전극 리드(210)가 접촉되어 쇼트(Short)가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(300)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈(300) 이외에, 이러한 배터리 모듈(300)을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈(300)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 모듈(300) 또는 배터리 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(미도시)에는 상기 배터리 모듈(300)이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(300)은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 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 : 배터리 셀 프레임 110 : 버스바
111 : 전기적 연결부 112 : 제1 결합부
113 : 제2 결합부 120 : 지지부재
130 : 가변길이부 131 : 제1 가변길이부
132 : 고정부 133 : 이동부
135 : 제2 가변길이부 140 : 열전달 물질
200 : 배터리 셀 210 : 전극 리드
300 : 배터리 모듈

Claims (14)

  1. 배터리 셀의 전극 리드에 전기적으로 결합되는 버스바;
    상기 버스바에 결합되고, 상기 배터리 셀이 접촉되어 상기 배터리 셀을 지지하는 지지부재; 및
    상기 지지부재에 형성되며 상기 배터리 셀의 크기에 대응될 수 있도록 길이가 변화하는 가변길이부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변길이부는,
    상기 지지부재의 단변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제1 가변길이부; 및
    상기 지지부재의 장변 방향으로 길이가 변화하도록 형성되는 제2 가변길이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가변길이부는,
    상기 버스바의 일측에 고정되도록 결합되는 고정부; 및
    상기 고정부의 대향되는 위치에서 상기 버스바의 타측에 이동가능하게 결합되는 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 배터리 셀의 전극 리드가 결합되는 전기적 연결부;
    상기 전기적 연결부의 일측으로 연장되며, 상기 고정부가 결합되는 제1 결합부; 및
    상기 전기적 연결부의 타측으로 연장되며, 상기 이동부가 결합되는 제2 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 고정부와 상기 이동부의 높이를 기준으로 상기 고정부의 중심과 상기 이동부의 중심으로부터 편향되는 위치에서 상기 고정부와 상기 이동부에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 고정부의 중심과 상기 이동부의 중심의 하측에서 상기 고정부와 상기 이동부에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 가변길이부는, 회전 또는 비틀림에 의한 에너지를 저장하여 수축과 팽창이 가능한 나선 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가변길이부에는 열을 전달하는 열전달 물질(Thermal Interface Material, TIM)이 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열전달 물질은 상기 나선 스프링이 팽창된 상태에서 상기 나선 스프링에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열전달 물질은 상기 나선 스프링의 적어도 일부분을 감싸도록 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레임.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 배터리 셀 프레임; 및
    상기 배터리 셀 프레임의 버스바에 전기적으로 결합되고, 상기 배터리 셀 프레임의 지지부재에 접촉되는 배터리 셀을 구비하며,
    상기 배터리 셀이 복수로 마련되고, 상기 복수의 배터리 셀들이 상호 적층되는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 전극 리드는 단차가 형성되도록 상기 버스바에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제11항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  14. 제11항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102059651B1 (ko) * 2017-08-08 2019-12-26 주식회사 엘지화학 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
FR3095301B1 (fr) * 2019-04-19 2021-04-16 Psa Automobiles Sa Dispositif de stockage à cellule électrochimique prismatique à inserts de drainage, et batterie associée
KR102541537B1 (ko) * 2019-06-25 2023-06-08 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210027857A (ko) * 2019-09-03 2021-03-11 주식회사 엘지화학 길이 조절이 가능한 인터-버스바
DE102020118323B3 (de) 2020-07-10 2021-10-07 Hans Martin Tekeser e.K. Längen- und höhenverstellbare Rahmenvorrichtung für die Aufnahme einer Einzelzelle mit zumindest einem mehrteiligen winkelverstellbaren Winkel-Teilelement sowie ein elektrisches Speichermodul umfassend eine Rahmenvorrichtung
CN112421144B (zh) * 2020-11-11 2022-03-08 湖北亿纬动力有限公司 电池模组
CN114723942B (zh) * 2022-06-08 2022-12-20 深圳新视智科技术有限公司 锂电池极片的尺寸检测方法、装置、设备及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150113758A (ko) 2014-03-31 2015-10-08 (주)탑전지 배터리 팩 및 그 제조 방법

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101483226A (zh) * 2008-01-08 2009-07-15 王林生 万用手机电池
JP5146092B2 (ja) * 2008-05-09 2013-02-20 株式会社Ｇｓユアサ 組電池用スペーサーおよびそれを用いた組電池
KR101050318B1 (ko) * 2009-04-16 2011-07-19 에스비리모티브 주식회사 이차 전지 모듈
KR101093294B1 (ko) 2009-10-26 2011-12-14 삼성에스디아이 주식회사 홀더 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩
KR101146677B1 (ko) * 2009-10-30 2012-05-22 에스비리모티브 주식회사 버스바홀더
JP2011108377A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Hitachi Maxell Ltd 電池パック及びその製造方法
CN201601160U (zh) * 2009-11-23 2010-10-06 湖南三鑫电源科技有限责任公司 一种组合式蓄电池防盗架
CN201904384U (zh) * 2010-10-26 2011-07-20 康佳集团股份有限公司 一种手机及其电池框
KR101300110B1 (ko) 2011-08-17 2013-08-30 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
JP2013254642A (ja) 2012-06-07 2013-12-19 Niikura Keiryoki Kk 電池収容装置
KR101732285B1 (ko) 2012-11-09 2017-05-02 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 조전지 및 조전지의 제조 방법
JP2014203763A (ja) 2013-04-09 2014-10-27 日産自動車株式会社 電池パックの温度調節構造
KR20150095297A (ko) 2014-02-13 2015-08-21 (주)탑전지 단위 전지 및 이를 포함하는 전지팩
KR101728006B1 (ko) 2014-05-22 2017-04-18 주식회사 엘지화학 가변 연신부를 포함하는 전지 케이스
JP6373103B2 (ja) 2014-07-18 2018-08-15 カルソニックカンセイ株式会社 蓄電装置
KR102210461B1 (ko) 2014-07-23 2021-02-01 에스케이이노베이션 주식회사 단위전지모듈과 이를 포함하는 전지모듈 및 전지모듈의 제조방법과 이를 포함하는 전지팩
JP6260487B2 (ja) 2014-07-31 2018-01-17 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
JP6274052B2 (ja) 2014-09-04 2018-02-07 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
JP6628472B2 (ja) 2014-12-25 2020-01-08 藤森工業株式会社 非水系電池外装用積層体
CN204464344U (zh) 2015-02-13 2015-07-08 上海闻泰电子科技有限公司 测试用手机假电池
KR102080902B1 (ko) 2015-12-07 2020-02-24 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102059651B1 (ko) * 2017-08-08 2019-12-26 주식회사 엘지화학 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150113758A (ko) 2014-03-31 2015-10-08 (주)탑전지 배터리 팩 및 그 제조 방법

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