KR20200068019A - 복합 배터리 셀 - Google Patents

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프로로지움 테크놀로지 코., 엘티디.
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Abstract

복합 배터리 셀은 전기 공급 요소 그룹들을 형성하기 위해 서로 직렬/병렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소들을 포함한다. 전기 공급 요소 그룹들은 고용량 및 고전압을 갖는 배터리 셀을 형성하기 위하여 서로 병렬/직렬로 연결되어 팩킹된다. 각 전기 공급 요소는 독립 모듈이고, 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않는다. 인접한 전기 공급 요소들 사이의 전기 화학 반응이 아니라, 단지 전하가 이동된다. 따라서 직렬 연결에 의해 발생하는 고전압으로부터의 전해질 분해는 발생하지 않을 것이다. 직렬 및 병렬 연결은 배터리 셀의 패키지 내에서 이루어져, 고용량 및 고전압을 달성한다.

Description

복합 배터리 셀{COMPOSITE BATTERY CELL}
본 발명은 배터리 셀, 특히 직렬 및 병렬 연결이 모두 배터리 셀의 패키지 내에서 이루어져 고용량 및 고전압을 달성하는 독립 모듈형 전기 공급 요소들에 의해 형성된 복합 배터리 셀에 관한 것이다.
최근에는 대기 오염과 지구 온난화가 증가함에 따라 전기 자동차는 기존의 가연성 연료 자동차를 대체하여 이산화탄소의 환경에 유해한 영향들을 줄이려는 기대를 받고 있다. 현재 배터리 시스템은 여전히 순수 전기 자동차의 핵심 요소이다. 전기 자동차용 배터리 시스템은 전기 자동차에 필요한 용량과 전압을 달성하기 위해 직렬, 병렬, 또는 조합으로 서로 연결된 수 개의 배터리 셀들에 의해 형성된다.
가장 일반적인 실시 형태이고, 복수의 배터리 요소들(71)이 서로 병렬로 연결된 도 1a 및 도 1b를 참조하자. 이후 배터리 셀(73)을 형성하도록 배터리 요소들(71)을 패킹하기 위하여 케이스(72)가 사용된다. 케이스(72)로부터 노출된 도전성 리드(74)는 외부적으로 직렬로 연결되도록 사용되어, 전기 자동차를 위한 배터리 시스템(75)을 형성하기 위한 충분히 높은 전압을 달성한다. 대안적인 방법은 복수의 배터리 요소들(71)을 수용하기 위하여 케이스(72)를 사용하는 것이다. 전해질은 케이스(72) 내에 채워진다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 배터리 요소들(71)은 전압을 증가시키기 위해 서로 내부적으로 직렬로 연결된다. 그후, 도전성 리드(74)는 외부적으로 병렬로 연결되도록 사용되어, 전기 자동차용 배터리 시스템(77)을 형성하기에 충분한 용량을 달성한다. 그러나 전해질의 최대 허용 전압은 주로 단지 5V이다. 전압은 내부에서 직렬로 연결된 결과로 증가된다. 그리고, 내부 구조와 배열로 인해 전계 분포는 균일하지 않다. 일단 전압이 최대 허용 전압을 초과하면, 전해질 분해가 발생할 수 있고, 배터리 시스템(77)을 고장 나게 한다. 더 심각하게, 이것은 배터리 시스템(77)의 폭발을 야기할 수 있다. 그러므로 시장에 비슷한 제품들이 없다.
미국 특허출원 제2004/0091771호는 바이폴라 배터리를 형성하여 전해질 분해의 문제점을 극복하기 위해, 2개의 인접한 셀들에 의해 사용되는 공통의 전류 컬렉터를 제공한다. 이러한 설계는 공통 전류 컬렉터와의 직렬 연결로 인해 유연성이 부족하다. 이것은 직렬의 내부 연결에만 적용할 수 있다. 또한, 복수의 바이폴라 배터리들을 병렬로 연결하여 조립 배터리 시스템을 형성하기 위해서 외부 연결이 필요하다.
위의 방법과 관계없이, 이러한 설계는 배터리 셀과 내부 배터리 유닛의 구조적 문제점들로 인해 제한된다. 배터리 셀 내에서 병렬 연결이 적용될 때 배터리 시스템을 형성하기에 충분한 전압을 얻기 위하여, 외부 직렬 연결이 필요하다. 또한, 배터리 셀 내의 직렬 연결이 적용될 때, 배터리 시스템을 형성하기에 충분한 용량을 얻기 위하여, 외부 병렬 연결이 필요하다. 외부 연결은 주로 와이어 본딩, 금속 리드 또는 금속 막대를 사용하고, 이는 배터리 시스템의 저항을 증가시키고 성능을 저하시킬 수 있고, 신뢰성과 안정성이 감소된다. 또한, 체적 에너지 밀도는 외부 연결에 의해 점유된 공간으로 인해 감소될 것이다.
본 발명의 목적은 상술한 단점들을 극복하기 위한 복합 배터리 셀을 제공하는 것이다. 직렬 및 병렬 연결은 배터리 셀의 패키지 내에서 이루어져 고용량 및 고전압을 달성한다. 따라서, 외부 연결에 의해 야기된 낮은 성능 및 감소된 체적 에너지 밀도와 같은 종래의 배터리 시스템의 단점들이 제거될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전기 공급 요소들로 구성되는 복합 배터리 셀을 제공하는 것이다. 전하 이동은 전기 화학적 반응없이 인접한 전기 공급 요소들 사이에서 발생한다. 복합 배터리 셀은 직렬 및 병렬로 서로 전기적으로 연결된 전기 공급 요소들에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 전해질 시스템의 최대 허용 전압에 의해 제한되지 않고 고전압이 달성되어 체적 에너지 밀도 및 전압을 증가시킨다.
상술한 바를 구현하기 위해, 본 발명은 복수의 전기 공급 요소 그룹들을 포함하는 복합 배터리 셀을 개시한다. 전기 공급 요소 그룹들은 병렬/직렬로 서로 연결되고, 팩 케이스에 의해 팩킹되어 복합 배터리 셀을 형성한다. 각각의 전기 공급 요소 그룹은 직렬/병렬로 서로 연결된 복수의 전기 공급 요소들에 의해 형성된다. 그리고 전기 공급 요소는 분리기, 2개의 활성 물질 층들, 2개의 전류 컬렉터들, 전해질 시스템 및 밀봉 층을 포함한다. 활성 물질 층들은 분리기의 양면에 각각 배치되고, 전류 컬렉터들은 활성 물질 층들의 외측에 각각 배치된다. 전해질 시스템은 활성 물질 층들 내에 주입되고, 밀봉 층은 2개의 전류 컬렉터들의 가장자리 사이에 배치되어 2개의 전류 컬렉터를 접착시켜, 그 사이에 전해질 시스템을 밀봉한다. 각각의 전기 공급 요소는 독립적인 모듈이고, 전해질 시스템은 그 사이에서 순환되지 않는다. 인접한 전기 공급 요소들 사이의 전기 화학적 반응보다는 단지 전하가 이동된다. 따라서, 직렬 및 병렬 연결은 전해질 시스템의 최대 허용 전압에 의해 제한받지 않고 배터리 셀의 패키지 내에서 이루어질 수 있다.
한편, 전기 공급 요소들은 전류 컬렉터들을 통해 서로 연결되고, 전기 공급 요소 그룹들은 전류 컬렉터들를 통해 서로 연결된다. 접촉 영역은 와이어 본딩과 같은 종래 방법의 접촉 영역보다 훨씬 크다. 따라서, 배터리 셀의 내부 저항이 크게 감소된다. 배터리 셀의 성능 손실은 거의 무시될 수 있고, 배터리 셀의 성능이 떨어지지 않는 것으로 고려될 수 있다. 또한 내부 저항이 매우 낮기 때문에 우수한 충/방전 속도 효율과 낮은 열 생성이 달성된다. 따라서, 열 분산 메커니즘은 단순화될 수 있다. 전체 시스템은 관리 및 제어가 쉽고, 신뢰성 및 안전성이 향상된다.
본 발명의 추가 적용 범위는 이후에 주어진 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범주 내에서 다양한 변경들 및 수정들이 본 발명의 상세한 설명으로부터 당업자들에게는 자명하게 될 것이므로, 상세한 설명 및 특정 예들이 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내지만, 단지 예시로서 주어진 것임을 이해해야 한다.
본 발명은 아래에서 단지 예시로서 제공되고 따라서 본 발명을 제한하지 않는 상세한 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 배터리 셀 및 배터리 시스템의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 2a 및 도 2b는 종래의 배터리 셀 및 배터리 시스템의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소의 단면도.
도 4는 본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소의 밀봉 층의 다른 실시예의 단면도.
도 5a는 본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소 그룹의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 5b는 본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소 그룹의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 6a는 본 발명의 복합 배터리 셀의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 6b는 본 발명의 복합 배터리 셀의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 PCB 모듈에 연결된 본 발명의 복합 배터리 셀의 각각의 도면.
도 8a는 PCB 모듈을 팩 케이스에 통합한 본 발명의 복합 배터리 셀의 제 1 실시예의 각각의 도면.
도 8b는 PCB 모듈을 팩 케이스에 통합한 본 발명의 복합 배터리 셀의 제 2 실시예의 각각의 도면.
본 발명은 병렬 또는 직렬로 서로 전기적으로 연결된 복수의 전기 공급 요소 그룹들을 포함하는 복합 배터리 셀을 제공한다. 각각의 전기 공급 요소 그룹은 직렬 또는 병렬로 서로 전기적으로 연결된 복수의 전기 공급 요소들을 포함한다. 따라서, 직렬 및 병렬 연결은 배터리 셀의 패키지 내에서 이루어진다. 이는, 단지 패키지 내에서 오로지 직렬 또는 병렬 연결을 만들 수 있고, 필요한 배터리 시스템을 형성하기 위해 배터리 셀 외부에서 병렬 또는 직렬 연결을 만들 수 있는, 종래의 배터리 셀과는 완전히 다르다. 또한, 본 발명의 전기 공급 요소는 독립된 모듈로서 작용한다. 그리고 각 전기 공급 요소의 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않는다.
도 3은 본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소의 단면도이다. 본 발명의 전기 공급 요소(10)는 분리기(11), 2개의 활성 물질 층들(12, 13), 2개의 전류 컬렉터들(14, 15), 전해질 시스템 및 밀봉 층(16)을 포함한다. 분리기(11)의 재료는 폴리머, 세라믹, 또는 유리 섬유를 포함한다. 또한, 분리기(11)는 이온 마이그레이션(ion migration)을 허용하는 구멍들을 갖는다. 구멍은 관통 구멍, 앤트 홀(ant hole) 또는 다공성 재료에 의해 형성되고, 세라믹 절연 재료로 추가로 채워질 수 있다. 세라믹 절연 재료는 나노미터 및 마이크로미터 크기의 TiO2, Al2O3, SiO2 또는 알킬화 미립자들을 포함한다. 구멍은 또한 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드 코-헥사플루오로프로필렌(PVDF-HFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 아크릴산 접착제, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) , 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 폴리이미드(PI)일 수 있는 폴리머 접착제로 채워질 수 있다.
활성 물질 층들(12, 13)은 분리기(11)의 양면에 각각 배치되고, 전해질 시스템이 그 안에 주입된다. 전해질 시스템은 고체 전해질, 액체 전해질, 겔화 전해질 또는 이들의 조합이다. 따라서, 화학 에너지가 전기 에너지로 변환되어 방전되고, 전기 에너지가 화학 에너지로 변환되어 충전되는 프로세스들이 수행될 수 있다. 이온 마이그레이션 및 수송이 달성된다. 전하는 활성 물질 층들(12, 13)의 외측에 각각 배치된 전류 컬렉터들(14, 15)를 통해 전달된다. 전류 컬렉터들(14, 15)의 재료는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au) 또는 상술한 금속들 중 적어도 하나로 구성된 합금이다.
밀봉 층(16)의 재료는 에폭시, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 열가소성 폴리이미드(TPI), 실리콘, 아크릴 수지 및/또는 자외선 경화 접착제를 포함한다. 밀봉 층(16)은 2개의 전류 컬렉터들(14, 15)의 가장자리 사이에 배치되어, 2개의 전류 컬렉터들(14, 15)을 접착시키고 그 사이에 전해질 시스템을 밀봉시켜, 누설을 방지하고 인접한 전기 공급 요소(10) 사이에서 순환하는 것을 방지한다. 따라서, 전기 공급 요소(10)는 독립적으로 전력을 생성할 수 있는 독립적이고 밀봉된 완전한 모듈로서 작용한다.
밀봉 층(16)의 접착력을 향상시키기 위해, 밀봉 층(16)은 2개의 변형 실리콘 층들(161, 162) 및 2개의 변형 실리콘 층들(161, 162) 사이에 배치된 실리콘 층(163)을 포함할 수 있다. 변형 실리콘 층들(161, 162)은 상이한 물질들, 즉 전류 컬렉터들(14, 15) 및 실리콘-실리콘 층(163)의 물질들의 접착성을 향상시키기 위해 축합형 실리콘 및 부가형 실리콘의 비율을 조정함으로써 변형될 수 있다. 따라서, 전류 컬렉터들(14, 15) 및 밀봉 층(16)의 계면들 사이의 접착력이 강화된다. 전체 외관이 더 완전해지고 생산 수율이 향상된다. 또한, 밀봉 층(16)이 실리콘으로 이루어지기 때문에, 외부로부터 습기가 차단될 수 있고, 극성 용매 및 착화제가 내부로부터 차단될 수 있어서, 패키지 구조를 더욱 완전하게 만들 수 있다.
전기 공급 요소 그룹은 서로 전기적으로 연결된 복수의 전기 공급 요소들(10)을 포함한다. 본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소 그룹의 제 1 실시예를 도시하는 도 5a를 참조한다.
전기 공급 요소 그룹(21)은 서로 직렬로 전기적으로 연결된 복수의 전기 공급 요소들(10)을 포함한다. 전기 공급 요소(10)의 최외곽 층이 전기 컬렉터들(14, 15)이기 때문에, 인접한 전기 공급 요소들은 전기 컬렉터(14, 15)들의 중첩과 같은 직접 접촉에 의해 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 다른 극성을 갖는 전기 컬렉터들(14, 15)은 접촉하여 직렬의 전기 연결을 형성한다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 전류 컬렉터(14)가 양극 전류 컬렉터이고 전류 컬렉터(15)가 음극 전류 컬렉터일 때, 최외곽 전원 공급 요소들(10)의 전류 컬렉터(15)는 다음의 전기 공급 요소(10)의 전류 컬렉터(14)에 직접 접촉할 수 있다. 또한, 이러한 전기 공급 요소(10)의 전류 컬렉터(15)는 다음의 전기 공급 요소(10)의 전류 컬렉터(14)에 순차적으로 직접 접촉할 수 있다. 따라서, 서로 직렬로 전기적으로 연결된 전기 공급 요소들(10)를 갖는 전기 공급 요소 그룹(21)이 형성될 것이다. 전기 공급 요소(10)는 독립적인 모듈로서 작용한다. 각 전기 공급 요소(10)의 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않는다. 따라서, 전하 이동은 전기화학 반응 없이, 즉 이온 마이그레이션 및 수송 없이 인접한 전기 공급 요소들의 전류 컬렉터들(14, 15) 사이에서 발생한다. 직렬로 연결된 전기 공급 요소들(10)에 의해 야기된 고전압은 개별 전기 공급 요소들(10) 내부의 전해질 시스템에 영향을 미치지 않는다. 전해질 시스템에 영향을 미치는 전압은 오로지 전기 공급 요소들(10) 내부의 개별 전압이다. 따라서, 전기 공급 요소 그룹(21)은, 주로 5V인 전해질 시스템의 최대 허용 전압에 의해 제한되지 않고 고전압을 달성하기 위하여, 전기적으로 서로 직렬로 연결된 전기 공급 요소들(10)에 의해 형성될 수 있다.
그리고, 전기적으로 서로 직렬로 연결된 전기 공급 요소들(10)을 갖는 전기 공급 요소 그룹들(21)은 후술하는 복합 배터리 셀 또는 외부 연결을 형성하기 위하여 서로 연결될 수 있다. 최외곽 전기 공급 요소(10)의 외부 전류 컬렉터들(14, 15)은 각각 전극 탭들(141, 151)을 포함한다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 최상부의 전기 공급 요소(10)의 전류 컬렉터(14)는 전극 탭(141)을 갖고, 최하부의 전기 공급 요소(10)의 전류 컬렉터(15)는 전극 탭(145)을 갖는다. 다른 전류 컬렉터들은 전극 탭을 포함하지 않을 수 있다.
도 6a를 참조하면, 복합 배터리 셀(31)은 도 5a에 도시된 전기 공급 요소 그룹들(21)에 의해 형성된다. 전기적으로 서로 직렬 연결된 전기 공급 요소들(10)을 갖는 전기 공급 요소 그룹(21)으로 인해, 본 실시예의 복합 배터리 셀(31)은 전기적으로 병렬 연결된 복수의 전기 공급 요소 그룹들(21)을 포함한다. 즉, 전기 공급 요소 그룹들(21)은 교대로 위 및 아래를 향하여 반전되어 적층된다. 최외곽 전기 공급 요소들(10)의 전류 컬렉터들(14, 15)은 직접 접촉되어 전기적 연결을 달성하고, 전기 공급 요소 그룹들(21)의 동일한 극성을 갖는 전극 탭들(141, 151)은 대응하는 도전성 리드(51)에 연결된다. 팩 케이스(50)는 전기 공급 요소 그룹들(21)을 수용하기 위해 사용된다. 팩 케이스(50)는 단락을 방지하기 위해 폴리머 필름일 수 있다. 또한, 팩 케이스(50)는 알루미늄 호일 또는 금속 캔일 수 있다. 팩킹된 후, 도전성 리드(51)는 팩 케이스(50)로부터 연장되어 노출된다, 도 7을 참조한다. 인쇄 회로 기판(PCB) 모듈(60)은 관리 및 공급을 위해 전도성 리드(51)에 연결되도록 사용될 수 있다. 팩 케이스(50)의 형상 및 형태는 단지 예시되었다. 가방이나 상자와 같은 다른 형태들도 또한 적용될 수 있다.
따라서, 고용량 및 고전압을 달성하기 위해 복합 배터리 셀(31)의 패키지, 즉 팩 케이스(50) 내에 직렬 및 병렬 연결이 이루어진다. 이는, 필요한 배터리 시스템을 형성하기 위하여 패키지 내에서 직렬 연결만을 구성할 수 있고, 배터리 셀 외부에서 병렬 연결을 구성하는 종래의 배터리 셀과는 상당히 다르다, 도 2a 및 도 2b를 참조한다. 한편, 본 발명의 복합 배터리 셀(31)은 거의 종래의 배터리 시스템으로 작용할 수 있다. 그러나, 외부 연결들이 생략되기 때문에, 점유 공간이 감소되고 체적 에너지 에너지 밀도가 증가된다. 또한 관리하기가 편리하다.
본 발명의 복합 배터리 셀의 전기 공급 요소 그룹의 제 2 실시예를 도시하는 도 5b를 참조하자. 전기 공급 요소 그룹(22)은 전기적으로 서로 병렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소들(10)을 포함한다. 전기 공급 요소(10)의 최외곽 층이 전기 컬렉터들(14, 15)이므로, 인접한 전기 공급 요소들은 전기 컬렉터들(14, 15)의 직접 접촉에 의한 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 전기 공급 요소(10)의 각 전기 컬렉터들(14, 15)은 각각 전극 탭들(141, 151)을 포함한다. 전기 공급 요소 그룹(22)의 전기 공급 요소들(10)의 동일한 극성을 갖는 전극 탭들(141, 151)은 접촉을 위한 접힘 또는 용접을 통해 전기적으로 병렬 연결을 형성하도록 연결된다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전류 컬렉터(14)가 양의 전류 컬렉터이고 전류 컬렉터(15)가 음의 전류 컬렉터인 경우, 최외곽의 전기 공급 요소(10)의 전류 컬렉터(15)는 다음의 전기 공급 요소들(10)의 전류 컬렉터(15)에 직접 접촉할 수 있다. 또한, 이 전기 공급 요소들(10)의 전류 컬렉터(14)는 다음의 전기 공급 요소들(10)의 전류 컬렉터(14)와 순차적으로 직접 접촉할 수 있다. 이후, 전극 탭들(141, 151)은 전기적인 병렬 연결을 형성하도록 사용된다. 전기 공급 요소(10)는 독립적인 모듈로서 작용한다. 각 전기 공급 요소(10)의 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않는다. 따라서, 전기 화학 반응없이, 즉 이온 마이그레이션 및 수송 없이, 인접한 전기 공급 요소들의 전류 컬렉터들(14, 15) 사이에서 전하 이동이 발생한다.
또한, 도 6b를 참조하면, 복합 배터리 셀(32)은 도 5b에 도시된 전기 공급 요소 그룹(22)에 의해 형성된다. 전기적으로 서로 병렬로 연결된 전기 공급 요소들(10)을 갖는 전기 공급 요소 그룹(22)으로 인해 본 실시예의 복합 배터리 셀(32)은 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 양극성의 요소 그룹들(22)을 포함한다. 즉, 전기 공급 요소 그룹들(22)은 동일한 방향으로 적층된다. 최외곽의 전기 공급 요소들(10)의 전류 컬렉터들(14, 15)은 다른 극성과 직접 접촉하여 전기적 연결을 달성한다. 팩 케이스(50)는 전기 공급 요소 그룹들(22)을 수용하기 위해 사용된다. 팩 케이스(50)는 단락을 방지하기 위한 폴리머 필름일 수 있다. 또한, 팩 케이스(50)는 알루미늄 호일 또는 금속 캔일 수 있다. 각 전기 공급 요소 그룹(22)의 전극 탭들(141, 151)은 인접한 전기 공급 요소 그룹(22)의 동일한 극성을 갖는 전류 컬렉터들(14, 15)에 접촉하여 전기적으로 연결되도록 접힌다. 최외곽 전기 공급 요소 그룹(22)의 오로지 한 세트의 전극 탭들(141, 151)만이 도전성 리드(51)에 연결되도록 유지된다. 패킹된 후, 도전성 리드(51)는 팩 케이스(50)로부터 노출되도록 연장된다, 도 7을 참조. 따라서, 고용량 및 고전압을 달성하기 위해 복합 배터리 셀(32)의 패키지, 즉 팩 케이스(50) 내에서 직렬 및 병렬 연결이 모두 이루어진다. 이는 종래의 배터리 셀과는 상당히 상이하다, 필요한 배터리 시스템을 형성하기 위하여 패키지 내에서 오로지 병렬 연결만을 구성할 수 있고, 배터리 셀 외부에서 직렬 연결을 구성할 수 있는 도 1a 및 도 1b를 참조. 한편, 본 발명의 복합 배터리 셀(32)은 거의 종래의 배터리 시스템으로 작용할 수 있다. 그러나, 외부 연결이 생략되기 때문에, 점유 공간이 감소되고 체적 에너지 밀도가 증가한다. 또한 관리가 편리하다.
또한, PCB 모듈(60)은 편리한 사용을 위해 팩 케이스(50) 내에 포장될 수 있다, 도 8a 및 도 8b를 참조. 외부 PCB 모듈(60)이 복합 배터리 셀(31, 32)에 필요하지 않기 때문에, 사용하기에 편리하고, 설계하기에 유연하다.
따라서, 본 발명의 복합 배터리 셀은 전기 공급 요소 그룹들을 형성하기 위해 직렬/병렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소들을 포함한다. 전기 공급 요소 그룹들은 병렬/직렬로 연결되고 팩킹되어 고용량 및 고전압을 갖는 배터리 셀을 형성한다. 배터리 셀의 패키지 내에 직렬 및 병렬 연결이 모두 이루어지기 때문에, 종래의 배터리 셀의 직렬, 병렬 또는 이들 조합의 외부 연결은 필요하지 않다. 따라서, 외부 연결에 의해 야기된 저항은 증가하지 않을 것이다. 방전 성능이 향상되고 신뢰성 및 안전성이 크게 향상된다.
또한, 전기 공급 요소는 독립적인 모듈로서 작용하기 때문에, 각 전기 공급 요소의 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않는다. 따라서, 전기 화학적 반응없이, 즉 이온 마이그레이션 및 수송 없이 인접한 전기 공급 요소들 사이에서 전하 이동이 발생한다. 고전압으로부터 전해질 분해가 발생하지 않아 안전성을 향상시킨다. 또한, 전기 공급 요소 그룹은 전기 공급 요소들의 전류 컬렉터들의 직접 접촉에 의해 형성된다. 전체 구조의 저항이 매우 낮고, 우수한 충전/방전 속도 효율 및 낮은 열 발생이 달성된다. 따라서, 열 분산 메커니즘이 단순화될 수 있다. 전체 시스템은 관리 및 제어하기가 쉽다.
본 발명이 이와 같이 기술되었지만, 본 발명이 많은 방식으로 변경될 수 있음이 명백할 것이다. 이러한 변형들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되고, 당업자에게 자명할 그러한 모든 변형들은 다음의 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 복합 배터리 셀에 있어서:
    전기적으로 서로 병렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소 그룹들로서, 각각의 상기 전기 공급 요소 그룹은 전기적으로 서로 직렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소들을 포함하고, 각각의 상기 전기 공급 요소들은 독립적인 모듈로서 작용하고, 각각의 전기 공급 요소의 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않고; 전하 이동은 전기 화학 반응 없이 인접한 상기 전기 공급 요소들 사이에서 발생하는, 복수의 전기 공급 요소 그룹들; 및
    상기 전기 공급 요소 그룹들을 수용하는 팩 케이스를 포함하는, 복합 배터리 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질 시스템은 겔 전해질, 액체 전해질, 고체 전해질 또는 이들의 조합인, 복합 배터리 셀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소는:
    분리기;
    상기 분리기의 양 측면에 각각 배치된 2개의 활성 물질 층들로서, 그 안에 상기 전해질 시스템이 주입되는, 2개의 활성 물질 층들;
    상기 활성 물질 층들의 외부 측면에 각각 배치된 2개의 전류 컬렉터; 및
    상기 2개의 전류 컬렉터의 가장자리 사이에 배치되어 상기 2개의 전류 컬렉터를 접착시키고, 그 사이에 상기 전해질 시스템을 밀봉하는, 밀봉 층을 포함하는, 복합 배터리 셀.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소 그룹 내에서, 최외곽의 2개의 전기 공급 요소의 오로지 외부 전류 컬렉터만이 전극 탭을 각각 포함하는, 복합 배터리 셀.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소 그룹들의 동일한 극성을 갖는 전극 탭들은 도전성 리드에 연결되는, 복합 배터리 셀.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 리드는 상기 팩 케이스로부터 노출되도록 연장되는, 복합 배터리 셀.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 리드에 연결되어 상기 팩 케이스 내에 패킹된 인쇄 회로 기판(PCB) 모듈을 더 포함하는, 복합 배터리 셀.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소 그룹의 각각의 상기 전기 공급 요소는 상기 전류 컬렉터를 통해 상기 인접한 전기 공급 요소의 전류 컬렉터에 직접 접촉되어 전기적으로 연결을 형성하는, 복합 배터리 셀.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소는 상이한 극성을 갖는 상기 전류 컬렉터를 통해 상기 인접한 전류 공급 요소의 전류 컬렉터에 직접 접촉하여, 전기적으로 직렬 연결을 형성하는, 복합 배터리 셀.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소의 상기 밀봉 층은 2개의 변형된 실리콘 층 및 그 사이에 배치된 실리콘 층을 포함하는, 복합 배터리 셀.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 팩 케이스는 폴리머 필름, 알루미늄 호일 또는 금속 캔인, 복합 배터리 셀.
  12. 복합 배터리 셀에 있어서:
    전기적으로 서로 직렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소 그룹들로서, 각각의 상기 전기 공급 요소 그룹은 전기적으로 서로 병렬로 연결된 복수의 전기 공급 요소들을 포함하고, 각각의 상기 전기 공급 요소들은 독립적인 모듈로서 작용하고, 각각의 상기 전기 공급 요소의 전해질 시스템은 그 사이에서 순환하지 않고; 전하 이동은 전기화학 반응없이 인접한 상기 전기 공급 요소들 사이에서 발생하는, 복수의 전기 공급 요소 그룹들; 및
    상기 전기 공급 요소 그룹들을 수용하는 팩 케이스를 포함하는, 복합 배터리 셀.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전해질 시스템은 겔 전해질, 액체 전해질, 고체 전해질 또는 이들의 조합인, 복합 배터리 셀.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소는:
    분리기;
    상기 분리기의 양 측면에 각각 배치되는 2개의 활성 물질 층으로서, 상기 전해질 시스템은 그 사이에 주입되는, 2개의 활성 물질 층;
    상기 활성 물질 층들의 외부 측면에 각각 배치된 2개의 전류 컬렉터; 및
    상기 2개의 전류 컬렉터의 가장자리 사이에 배치되어 상기 2개의 전류 컬렉터를 접착시키고, 그 사이에 상기 전해질 시스템을 밀봉하는, 밀봉 층을 포함하는, 복합 배터리 셀.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소들의 각각의 전류 컬렉터들은 전극 탭을 각각 포함하는, 복합 배터리 셀.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소 그룹의 전기 공급 요소들의 동일한 극성을 갖는 상기 전극 탭들은 연결되어 전기적으로 병렬 연결을 형성하는, 복합 배터리 셀.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 최외곽의 2개의 전기 공급 요소 그룹들의 상기 전극 탭들은 도전성 리드에 연결되는, 복합 배터리 셀.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도전성 리드는 상기 팩 케이스로부터 노출되도록 연장되는, 복합 배터리 셀.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 도전성 리드에 연결되고 상기 팩 케이스 내에 패킹된 인쇄 회로 기판(PCB) 모듈을 더 포함하는, 복합 배터리 셀.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소 그룹의 각각의 상기 전기 공급 요소는 상기 전류 컬렉터를 통해 상기 인접한 전기 공급 요소의 상기 전류 컬렉터에 직접 접촉되어, 전기적으로 연결을 형성하는, 복합 배터리 셀.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 전기 공급 요소 그룹의 상기 최외곽의 전기 공급 요소는 상기 인접한 전기 공급 요소 그룹의 최외곽의 전류 컬렉터에 직접 접촉되어 전기적으로 연결을 형성하는, 복합 배터리 셀.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소 그룹은 상이한 극성을 갖는 상기 전류 컬렉터를 통해 연결되어, 전기적으로 직렬 연결을 형성하는, 복합 배터리 셀.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 공급 요소의 상기 밀봉 층은 2개의 변형된 실리콘 층들 및 그 사이에 배치된 실리콘 층을 포함하는, 복합 배터리 셀.
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 팩 케이스는 폴리머 필름, 알루미늄 호일 또는 금속 캔인, 복합 배터리 셀.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3772121B1 (en) * 2019-08-02 2023-08-30 Prologium Technology Co., Ltd. Electricity supply system and package structure thereof
EP3772240A1 (en) * 2019-08-02 2021-02-03 Prologium Technology Co., Ltd. Pcb structure with a silicone layer as adhesive
US20220416305A1 (en) * 2019-12-02 2022-12-29 Hefei Gotion High-Tech Power Energy Co., Ltd. Battery Pack and Battery Cell
CN113013557A (zh) * 2019-12-20 2021-06-22 位速科技股份有限公司 蓄电装置及蓄电装置组结构
CN111477972A (zh) * 2020-03-13 2020-07-31 苏州宇量电池有限公司 一种电堆式锂离子电池及锂离子电池包
CN112259897B (zh) * 2020-10-20 2022-05-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电池
CN115117522B (zh) * 2021-03-18 2024-05-03 辉能科技股份有限公司 软包式电池模块及其电能供应器
TWI762244B (zh) * 2021-03-18 2022-04-21 輝能科技股份有限公司 軟包式電池模組及其電能供應器
US20220302463A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 Prologium Technology Co., Ltd. Electrode assembly and its battery device thereof
CN116565472A (zh) 2022-01-28 2023-08-08 通用汽车环球科技运作有限责任公司 高功率凝胶辅助式双极固态电池组
CN114583413A (zh) * 2022-02-28 2022-06-03 徐苗 一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070072872A (ko) * 2004-10-12 2007-07-06 마이에프씨 에이비 전기 화학 디바이스
KR20100062729A (ko) * 2008-12-02 2010-06-10 삼성전자주식회사 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법
KR20130044186A (ko) * 2011-10-21 2013-05-02 리서치 인 모션 리미티드 더 높은 에너지 밀도를 위해 리세스에 수용된 탭 및 더 얇은 배터리
KR20180035780A (ko) * 2015-06-04 2018-04-06 아이오닉 머터리얼스, 인코퍼레이션 고체 상태 바이폴라 배터리

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1028377A (en) * 1911-07-13 1912-06-04 Stanley S Montanye Filter.
US3844841A (en) * 1972-12-29 1974-10-29 Energy Res Corp Modular battery construction
US5264306A (en) * 1988-11-14 1993-11-23 Mixon, Inc. Lead-acid storage cell grid
US6018229A (en) * 1997-06-30 2000-01-25 Compaq Computer Corporation Lithium-ion battery pack with integral switching regulator using cutoff transistor
US6969567B1 (en) * 1998-08-23 2005-11-29 Texaco Ovonic Battery Systems, Llc Multi-cell battery
KR100483994B1 (ko) * 2002-06-12 2005-04-18 주식회사 이글피쳐코캄 리튬 2차 전지용 크루드 셀의 전극탭 처리 방법 및 그에따른 크루드 셀 및 이를 채용한 리튬 2차 전지
JP3729164B2 (ja) * 2002-08-05 2005-12-21 日産自動車株式会社 自動車用電池
JP4135473B2 (ja) * 2002-11-07 2008-08-20 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
CN100414653C (zh) * 2004-04-23 2008-08-27 清华大学深圳研究生院 一种高能防电化学腐蚀的超级电容器
JP5082227B2 (ja) * 2004-11-22 2012-11-28 日産自動車株式会社 電池構造体
KR20070085876A (ko) * 2004-12-10 2007-08-27 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 바이폴라 전지
US20060216577A1 (en) * 2005-03-28 2006-09-28 Tsan-Hsiung Cheng Apparatus and method for reposing and reviving a chemical battery
US7776478B2 (en) * 2005-07-15 2010-08-17 Cymbet Corporation Thin-film batteries with polymer and LiPON electrolyte layers and method
JP5017843B2 (ja) * 2005-10-26 2012-09-05 日産自動車株式会社 電池モジュール、および組電池
JP5070703B2 (ja) * 2006-01-19 2012-11-14 日産自動車株式会社 双極型電池
EP3017986B1 (en) * 2008-06-27 2022-11-09 Proterra Operating Company, Inc. Vehicle battery systems and method
US20110206973A1 (en) * 2008-10-24 2011-08-25 Toray Tonen Specialty Separator Godo Kaisha Multi-layer microporous membranes and methods for making and using such membranes
JP5439000B2 (ja) * 2009-03-19 2014-03-12 株式会社東芝 組電池システム及び組電池の保護装置
CN101719562A (zh) * 2009-12-25 2010-06-02 中国科学院电工研究所 一种高电压电池的电芯
JP2011253721A (ja) * 2010-06-02 2011-12-15 Toyota Motor Corp 電圧監視装置
MY158978A (en) * 2010-07-28 2016-11-30 Nissan Motor Bipolar electrode, bipolar secondary battery using the same and method for manufacturing bipolar electrode
JP5644858B2 (ja) * 2010-08-09 2014-12-24 株式会社村田製作所 積層型固体電池
TWI472831B (zh) * 2011-12-16 2015-02-11 Prologium Technology Co Ltd 電子模組之側封裝結構
JP5605348B2 (ja) * 2011-11-04 2014-10-15 トヨタ自動車株式会社 電池
JP2013120717A (ja) * 2011-12-08 2013-06-17 Toyota Motor Corp 全固体電池
CN103187370B (zh) * 2011-12-28 2016-06-29 辉能科技股份有限公司 电子模组的侧封装结构
WO2013161051A1 (ja) * 2012-04-27 2013-10-31 株式会社日本マイクロニクス 二次電池
US9520580B2 (en) * 2012-05-08 2016-12-13 Battelle Memorial Institute Multifunctional cell for structural applications
US20140272508A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Vecture Inc. Battery pack system
JP2015097467A (ja) * 2013-10-10 2015-05-21 Ｊｍエナジー株式会社 蓄電モジュール、蓄電装置および蓄電モジュールの制御方法
US20150140371A1 (en) * 2013-10-14 2015-05-21 24M Technologies, Inc. Curved battery container
US9263762B2 (en) * 2013-11-22 2016-02-16 Lanyang Energy Technology Co., Ltd. Lithium ion batteries
JP6438287B2 (ja) * 2014-12-05 2018-12-12 株式会社東芝 非水電解質電池用活物質、非水電解質電池用電極、非水電解質二次電池および電池パック
US9917460B2 (en) * 2014-12-09 2018-03-13 Briggs & Stratton Corporation Lithium ion battery pack for outdoor power equipment
JPWO2016152565A1 (ja) * 2015-03-25 2018-02-08 日本碍子株式会社 全固体リチウム電池
EP3145018B1 (en) * 2015-09-16 2018-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery, composite electrolyte, battery pack, and vehicle
RU2615497C1 (ru) * 2016-01-19 2017-04-05 Владимир Леонидович Туманов Электрохимическое устройство (варианты)
US20190088984A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Positive electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle
US11043703B1 (en) * 2017-09-28 2021-06-22 Apple Inc. Stacked battery components and configurations

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070072872A (ko) * 2004-10-12 2007-07-06 마이에프씨 에이비 전기 화학 디바이스
KR20100062729A (ko) * 2008-12-02 2010-06-10 삼성전자주식회사 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법
KR20130044186A (ko) * 2011-10-21 2013-05-02 리서치 인 모션 리미티드 더 높은 에너지 밀도를 위해 리세스에 수용된 탭 및 더 얇은 배터리
KR20180035780A (ko) * 2015-06-04 2018-04-06 아이오닉 머터리얼스, 인코퍼레이션 고체 상태 바이폴라 배터리

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