KR20210073887A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20210073887A
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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 각각 서로로부터 이격 갭을 사이에 두고 배치된 일 열의 배터리 셀이 다수 열로 배열된 배터리 셀과, 적어도 어느 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트로서, 배터리 셀을 둘러싸는 비접착부와, 이웃한 비접착부 사이에서 이격 갭을 가로질러 연장되는 접착부를 구비하는 세라믹 시트를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 발화나 폭발과 같은 비상 상황에서 배터리 셀을 단열 및 보호할 수 있으며, 배터리 셀로부터 분출되는 화염의 전파를 억제할 수 있고, 결로로 생성된 수분이나 습기에 의한 전기적인 단락을 방지할 수 있는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀의 발화나 폭발과 같은 비상 상황에서 배터리 셀을 단열 및 보호할 수 있으며, 배터리 셀로부터 분출되는 화염의 전파를 억제할 수 있고, 결로로 생성된 수분이나 습기에 의한 전기적인 단락을 방지할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
각각 서로로부터 이격 갭을 사이에 두고 배치된 일 열의 배터리 셀이 다수 열로 배열된 배터리 셀; 및
적어도 어느 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트로서, 배터리 셀을 둘러싸는 비접착부와, 이웃한 비접착부 사이에서 이격 갭을 가로질러 연장되는 접착부를 구비하는 세라믹 시트;를 포함한다.
예를 들어, 상기 비접착부는, 배터리 셀의 외주 면을 전체적으로 둘러쌀 수 있다.
예를 들어, 상기 비접착부는, 배터리 셀의 외주 면을 추종하는 원호 형상의 단면을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 비접착부는, 배터리 셀의 외주 면 전체와 면 접촉을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 접착부는, 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 상기 이격 갭을 가로질러 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 접착부는, 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 추종하는 라인 형상의 단면을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 시트는, 상기 일 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 비접착부는, 상기 배터리 셀의 외주 면 중에서, 서로 반대편의 외주 면 절반씩을 둘러싸는 제1, 제2 시트의 비접착부를 포함하고,
상기 접착부는, 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트의 접착부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 시트는, 각각 서로 교번되게 배치되는 비접착부와 접착부가 서로 연결되면서 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 시트의 접착부는, 접착부재를 개재하여 서로 마주하게 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 접착부재는 양면 테이프를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 시트의 접착부는, 서로 면 접촉을 형성하며, 서로를 가로지르며 교차하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 시트는 운모(mica)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 시트는, 상기 배터리 셀의 높이 보다 낮은 높이로 형성되며,
상기 배터리 셀의 상단부 및 하단부는, 상기 세라믹 시트로부터 노출될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 세라믹 시트에 의해 둘러싸인 다수 열의 배터리 셀이 조립되는 셀 홀더를 더 포함하고,
상기 세라믹 시트로부터 노출된 배터리 셀의 상단부 및 하단부는, 상기 셀 홀더에 의해 감싸질 수 있다.
예를 들어, 상기 셀 홀더는,
상기 배터리 셀의 상단부가 조립되는 상부 홀더; 및
상기 배터리 셀의 하단부가 조립되는 하부 홀더;를 포함하고,
상기 상부 홀더 및 하부 홀더는, 상기 다수 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 조립될 수 있다.
예를 들어, 상기 상부 홀더 및 하부 홀더는, 각각 배터리 셀의 상단부 및 하단부를 둘러싸는 조립 리브를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 세라믹 시트에 의해 둘러싸인 다수 열의 배터리 셀이 조립되는 셀 홀더를 더 포함하고,
상기 세라믹 시트의 양단 위치에는, 상기 셀 홀더에 끼워 조립되는 것으로, 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 연장되는 제1 조립부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 조립부는, 상기 일 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트의 제1 조립부를 포함하며,
상기 제1, 제2 시트의 제1 조립부는 접착부재를 개재하여 서로 마주하게 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 셀 홀더는, 상기 열 방향을 따라 양단 위치에서 상기 제1 조립부를 수용하도록 배터리 셀의 높이 방향을 따라 연장되는 슬롯을 형성하는 제2 조립부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 조립부는, 다수 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 조립되는 상부 홀더 및 하부 홀더의 제2 조립부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 상부 홀더 및 하부 홀더의 제2 조립부는, 배터리 셀의 높이 방향을 따라 서로로부터 이격된 위치에서 상기 제1 조립부를 함께 수용할 수 있다.
예를 들어, 상기 셀 홀더는, 서로 마주하는 측벽에 쌍으로 형성된 제2 조립부 사이에서, 상기 세라믹 시트의 접착부를 수용하는 제3 조립부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 조립부는 배터리 셀의 상단부 또는 하단부가 끼워지는 이웃한 조립 리브 사이에서 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 쌍을 이루어 배열될 수 있다.
예를 들어, 상기 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트 중에서, 상기 접착부의 위치에서는 상기 일 열과 이웃한 서로 다른 2 열의 배터리 셀이 상기 접착부를 사이에 개재하여 서로 마주하게 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은,
각각 서로로부터 이격 갭을 사이에 두고 배치된 일 열의 배터리 셀이 다수 열로 배열된 배터리 셀; 및
적어도 어느 일 열의 배터리 셀을 따라 연장되는 세라믹 시트로서, 상기 세라믹 시트는, 서로 이웃한 배터리 셀의 서로 반대되는 외주 면을 둘러싸도록 상기 이격 갭을 통하여 지그-재그로 연장되는 세라믹 시트;를 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라, 상기 배터리 셀 중에서 제1, 제2 배터리 셀이 이격 갭을 사이에 두고 서로 이웃하게 배열된다고 할 때,
상기 세라믹 시트는, 제1 배터리 셀의 외주 면 일측을 둘러싸고 제1, 제2 배터리 셀 사이의 이격 갭을 통하여 변곡되면서 제2 배터리 셀의 외주 면 타측을 둘러쌀 수 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 배터리 셀이 배열된 배터리 팩에서, 배터리 셀의 외주 면을 둘러싸는 세라믹 시트를 적용하여, 배터리 셀의 발화나 폭발과 같은 비상 상황에서 배터리 셀을 단열 및 보호할 수 있으며, 배터리 셀로부터 분출되는 화염의 전파를 억제할 수 있고, 결로로 생성된 수분이나 습기에 의한 전기적인 단락을 방지할 수 있다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에는, 도 1에 도시된 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트를 도시한 사시도와 평면도가 각각 도시되어 있다.
도 4에는, 도 2에 도시된 일 열의 배터리 셀과 세라믹 시트의 조립 상태를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는, 도 1에 도시된 세라믹 시트의 배치를 보여주는 평면도가 도시되어 있다.
도 6에는, 도 1에 도시된 배터리 셀을 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 7 및 도 8에는 도 1에 도시된 상부 홀더 및 하부 홀더의 구조를 각각 보여주는 평면도가 도시되어 있다.
도 9에는 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩에서 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트를 도시한 평면도가 도시되어 있다.
도 10에는 도 9에 도시된 세라믹 시트의 구조를 설명하기 위한 평면도가 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에는, 도 1에 도시된 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트를 도시한 사시도와 평면도가 각각 도시되어 있다. 도 4에는, 도 2에 도시된 일 열의 배터리 셀과 세라믹 시트의 조립 상태를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는, 도 1에 도시된 세라믹 시트의 배치를 보여주는 평면도가 도시되어 있다. 도 6에는, 도 1에 도시된 배터리 셀을 도시한 사시도가 도시되어 있다. 도 7 및 도 8에는 도 1에 도시된 상부 홀더 및 하부 홀더의 구조를 각각 보여주는 평면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 각각 서로로부터 이격 갭(g)을 두고 배치된 일 열의 배터리 셀(10)이 다수 열로 배열된 배터리 셀(10)과, 적어도 어느 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트(20)로서, 배터리 셀(10)을 둘러싸는 비접착부(25)와, 이웃한 비접착부(25) 사이에서 이격 갭(g)을 가로질러 연장되는 접착부(21)를 구비하는 세라믹 시트(20)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은, 높이 방향을 따라 상단부(10a)와 하단부(10b)를 포함할 수 있고, 상단부(10a)와 하단부(10b) 사이에서 원통 형상의 외주 면(10c)을 포함하는 원형 배터리 셀(10)로 마련될 수 있다. 상기 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)에는 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극(11,12)이 각각 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)의 제1, 제2 전극(11,12)이란, 배터리 셀(10)의 양극 및 음극을 각각 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 전극(12)은 배터리 셀(10)의 하단부(10b)로부터 외주 면(10c)을 가로질러 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 테두리 위치까지 연장될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(10)의 상단부(10a)에는 제1, 제2 전극(11,12)이 서로 이격된 위치에 함께 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 전극(11)은 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 중앙 위치에 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극(12)은 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 테두리 위치에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 다른 배터리 셀(10) 사이의 전기적인 연결은 제1, 제2 전극(11,12)이 함께 형성된 배터리 셀(10)의 상단부(10a)를 통하여 이루어질 수 있고, 배터리 셀(10)의 하단부(10b)를 통해서는 배터리 셀(10)의 냉각이 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)은, 세라믹 시트(20)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 세라믹 시트(20)는, 일 열의 배터리 셀(10) 각각의 외주 면(10c)을 전체적으로 둘러싸면서 열 방향(Z1)을 따라 연장될 수 있다. 여기서, 열 방향(Z1)이란 일 열의 배터리 셀(10)이 배열되는 방향을 의미할 수 있으며, 세라믹 시트(20)의 길이 방향에 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 세라믹 시트(20)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 전체적으로 둘러싼다는 것은, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 따라 공백 없이, 세라믹 시트(20)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싼다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)의 원주 방향을 따라 배터리 셀(10)의 주변으로 공백 없이 세라믹 시트(20)가 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 세라믹 시트(20)는 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)에 대해 접촉될 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 시트(20)는 배터리 셀(10)의 원주 방향을 따라 배터리 셀(10)의 외주 면(10c) 전체와 면 접촉을 형성할 수 있으며, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)과 세라믹 시트(20)는 빈틈 없이 면 접촉을 형성할 수 있다.
이와 같이, 상기 세라믹 시트(20)는, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 전체적으로 둘러싸면서, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)과 면 접촉을 형성할 수 있다. 세라믹 시트(20)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)에 대해 빈 공간이 없이 면 접촉됨으로써, 세라믹 시트(20)와 배터리 셀(10)의 외주 면(10c) 사이의 빈 공간을 통하여 화염이 전파되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 시트(20)와 배터리 셀(10)의 외주 면(10c) 사이에 빈 공간이 형성될 경우, 배터리 셀(10)의 발화나 폭발과 같은 비상 상황에서, 배터리 셀(10)의 높이 방향을 따라 형성된 빈 공간은, 배터리 셀(10)로부터 분출되는 화염의 이동 통로로 기능할 수 있으며, 화염의 전파를 촉진할 수 있다. 또한, 상기 세라믹 시트(20)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)에 대해 면 접촉을 형성하면서, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 전체적으로 둘러쌈으로써, 결로에 의한 수분이나 습기에 의한 전기적인 단락을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 시트(20)는 결로에 의하여 형성된 수분이나 습기가 배터리 셀(10)에 직접 접촉하지 못하도록, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러쌈으로써, 배터리 셀(10)의 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극(11,12)이 전기적으로 단락되거나 또는 서로 이웃한 배터리 셀(10)이 전기적으로 단락되는 것을 차단할 수 있다.
상기 세라믹 시트(20)는, 열 방향(Z1)을 따라 배열된 배터리 셀(10)을 사이에 두고 열 방향(Z1)과 교차하는 방향(Z2)을 따라 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트(20a,20b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 세라믹 시트(20)의 비접착부(25)는, 일 열의 배터리 셀(10)을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트(20a,20b)의 비접착부(25)를 포함할 수 있고, 상기 세라믹 시트(20)의 접착부(21)는, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)는, 각각 배터리 셀(10)을 둘러싸는 비접착부(25)와, 이웃한 비접착부(25) 사이에서 이격 갭(g)을 가로질러 연장되는 접착부(21)를 포함할 수 있다. 그리고, 서로 교번되게 배치되는 비접착부(25)와 접착부(21)가 서로 연결되면서, 열 방향(Z1)을 따라 연장되는 제1, 제2 시트(20a,20b)가 구현될 수 있다.
상기 비접착부(25)는, 제1, 제2 시트(20a,20b) 중에서 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸는 부분에 해당되며, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸면서 주변 환경으로부터 배터리 셀(10)을 단열 및 보호할 수 있고, 예를 들어, 이웃한 다른 배터리 셀(10)로부터 분출되는 화염으로부터 직접적인 영향을 받지 않도록 배터리 셀(10)을 단열 및 보호할 수 있다. 상기 비접착부(25)는 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 전체적으로 둘러싸면서 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)과 면 접촉을 형성할 수 있다. 상기 비접착부(25)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)과 면 접촉을 형성하면서, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 전체적으로 둘러쌈으로써, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)과 비접착부(25) 사이의 빈 공간을 통하여 화염이 전파되거나 또는 빈 공간을 통하여 결로에 의한 수분이나 습기가 배터리 셀(10)을 향하여 침투하는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 상기 비접착부(25)는, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸도록 라운드지게 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 추종하는 원호 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 비접착부(25)는, 제1, 제2 시트(20a,20b) 중에서 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)에 대응되는 곡면 부분에 해당될 수 있다. 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 비접착부(25)는, 상기 배터리 셀(10)의 외주 면(10c) 중에서 서로 반대편의 외주면 절반씩을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 시트(20a)의 비접착부(25)는, 배터리 셀(10)의 전제 외주 면(10c) 중에서 일측 절반의 외주 면(10c)을 둘러쌀 수 잇고 상기 제2 시트(20b)의 비접착부(25)는 배터리 셀(10)의 전체 외주 면(10c) 중에서 타측 절반의 외주 면(10c)을 둘러쌀 수 있다.
서로 이웃한 비접착부(25) 사이에는 접착부(21)가 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착부(21)는 이웃한 배터리 셀(10) 사이에 형성된 이격 갭(g)을 가로질러 연장될 수 있으며, 배터리 셀(10)을 둘러싸는 비접착부(25) 사이에서 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g)을 가로질러 연장되면서, 서로 이웃한 비접착부(25)를 연결하여 열 방향(Z1)을 따라 연장되는 세라믹 시트(20)를 형성할 수 있다.
상기 접착부(21)는, 일 열의 배터리 셀(10)을 개재하여 서로 마주하게 배치된 제1, 제2 시트(20a,20b)를 서로 결합시키는 부분으로, 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21)끼리 서로 마주하게 배치되면서 서로에 대해 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21) 사이에는 접착부재(30, 도 4 참조)가 개재될 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 접착부재(30)는 양면 테이프를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21)는 접착부재(30)를 개재하여 서로 면 접촉을 형성하며, 서로를 가로지르며 교차하지 않을 수 있다. 이와 달리, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21)가 이격 갭(g)에서 서로 교차하면서 결합될 경우, 상기 접착부(21)와 연결된 비접착부(25)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)에 대해 밀착되지 못하고, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)으로부터 들뜨게 될 수 있으며, 이에 따라, 비접착부(25)와 배터리 셀(10)의 외주 면(10c) 사이에 빈 공간이 형성됨으로써, 빈 공간을 통하여 화염의 전파 또는 결로로 인한 수분이나 습기의 침투가 야기될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 일 열의 배터리 셀(10)을 사이에 개재하여, 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21)가 접착부재(30)를 개재하여 면 접촉을 형성하므로, 접착부(21)와 연결된 비접착부(25)가 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)으로부터 들뜨지 않고 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)에 대해 밀착될 수 있다.
상기 접착부(21)는, 서로 이웃한 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g)을 가로질러 연장될 수 있으며, 보다 구체적으로, 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1)을 따라 이격 갭(g)을 가로질러 연장될 수 있다. 즉, 상기 접착부(21)는, 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1)에 해당되는 일 방향을 추종하는 라인 형상의 단면을 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 접착부(21)는, 제1, 제2 시트(20a,20b) 중에서 비곡면 부분 또는 평면 부분에 해당될 수 있다.
상기 세라믹 시트(20)는 열 방향(Z1)을 따라 배열된 각각의 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸면서 서로 이웃한 배터리 셀(10) 사이의 열 폭주를 억제하고 전기적인 간섭을 차단할 수 있도록 단열성 및 절연성을 갖춘 소재로 형성될 수 있으며, 상기 세라믹 시트(20)는, 단열성 및 절연성이 우수한 세라믹 소재로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 세라믹 시트(20)는, 운모(mica)를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 시트(20)는, 배터리 셀(10)의 높이(H1) 보다는 낮은 높이(H2)로 형성될 수 있다(H2 < H1). 본 명세서를 통하여, 높이 방향이란 배터리 셀(10)의 높이 방향을 의미할 수 있고, 상기 배터리 셀(10)의 높이 방향은, 세라믹 시트(20)의 높이 방향과 나란한 방향에 해당될 수 있다.
상기 세라믹 시트(20)는, 열 방향(Z1)을 따라 일정한 높이(H2)로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 배터리 셀(10)을 둘러싸는 비접착부(25)의 높이와 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g)을 가로질러 연장되는 접착부(21)의 높이는 서로 동등하게 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 세라믹 시트(20)의 양단 위치에는 제1 조립부(24)가 형성될 수 있으며, 제1 조립부(24)의 높이는, 비접착부(25) 및 접착부(21)의 높이와 동등하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 세라믹 시트(20)는 길이 방향을 따라 전체적으로 균일한 높이(H2)로 형성될 수 있다.
상기 세라믹 시트(20)의 높이(H2)를 배터리 셀(10)의 높이(H1) 보다 낮게 형성함으로써, 배터리 셀(10)의 높이 방향을 따라 배터리 셀(10)의 양단부, 그러니까, 배터리 셀(10)의 상단부(10a)와 하단부(10b)가 세라믹 시트(20)로부터 노출될 수 있다. 이때, 서로 다른 높이로 형성된 배터리 셀(10)과 세라믹 시트(20) 간의 상대적인 배치에 대해, 상기 세라믹 시트(20)는 배터리 셀(10)의 중앙 부분을 중심으로 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)의 대부분을 둘러싸되, 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)는 노출시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 시트(20)는, 배터리 셀(10)의 높이 방향을 따라 상방이나 하방으로 치우치지 않게 중앙 부분을 중심으로 상하 균형 잡힌 위치에서 배터리 셀(10)을 둘러쌀 수 있다.
도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 세라믹 시트(20), 보다 구체적으로, 세라믹 시트(20)의 비접착부(25)로부터 노출되어 있는 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)는 셀 홀더(100)에 의해 감싸질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셀 홀더(100)는, 배터리 셀(10)의 상단부(10a)가 끼워지는 상부 홀더(110)와, 배터리 셀(10)의 하단부(10b)가 끼워지는 하부 홀더(120)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 각각의 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)에는, 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)가 끼워지는 조립 리브(R1,R2)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)의 조립 리브(R1,R2)와의 물리적인 간섭을 회피하도록, 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)의 조립 리브(R1,R2)가 끼워지는 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)는 세라믹 시트(20)로부터 노출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은, 각각 세라믹 시트(20)에 의해 둘러싸인 2 열 이상 다수의 열로 배열될 수 있다. 이때, 서로 이웃한 열의 배터리 셀(10)은, 서로 서로의 사이에 끼워지도록 조밀하게 배치될 수 있으며, 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트(20) 중에서 이격 갭(g)을 가로질러 연장되는 접착부(21) 위치에는 이웃한 열의 배터리 셀(10)이 배치될 수 있다. 즉, 상기 이격 갭(g)은, 배터리 셀(10)이 배제된 위치로서, 배터리 셀(10)이 배제된 이격 갭(g)을 통하여 이웃한 다른 열의 배터리 셀(10)이 배치됨으로써, 다수의 배터리 셀(10)을 조밀하게 배치할 수 있고, 사 공간을 줄임으로써, 컴팩트화에 유리한 배터리 팩이 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트(20) 중에서 이격 갭(g)을 가로질러 연장되는 접착부(21) 위치에는 상기 일 열과 이웃한 서로 다른 2 열의 배터리 셀(10)이 상기 접착부(21)를 사이에 개재하여, 열 방향(Z1)과 교차하는 방향(Z2)을 따라 서로 마주하게 배치될 수 있다. 이와 같이 서로 이웃한 열의 배터리 셀(10)이 서로를 향하여 조밀하게 배치됨으로써, 외주 면(10c)끼리 서로 이웃하는 3개의 배터리 셀(10) 사이에는 냉각 유로(F)가 형성될 수 있다. 어느 일 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 따라 해당 배터리 셀(10)을 포함하여 서로 이웃하는 3개의 배터리 셀(10) 마다 하나의 냉각 유로(F)가 형성될 수 있으며, 해당 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 따라 총 6개의 냉각 유로(F)가 형성될 수 있다. 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 셀 홀더(100), 그러니까, 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120) 중에서 적어도 하나의 홀더, 예를 들어, 상부 홀더(110)에서 냉각 유로(F)의 위치에는 냉각 유로(F)와 유체적으로 연결되는 냉각 홀(H)이 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 세라믹 시트(20)에 의해 외주 면(10c)이 둘러싸인 일 열의 배터리 셀(10)은, 열 단위를 이루는 다수의 배터리 셀(10)끼리 일 군의 배터리 셀(10)로 결속될 수 있다. 이와 같이 열 단위로 결속된 다수의 배터리 셀(10)은, 셀 홀더(100)에 끼워 조립될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 셀 홀더(100)는 각각 세라믹 시트(20)에 의해 열 단위로 결속된 다수 열의 배터리 셀(10)을 하나의 팩 단위로 결속할 수 있으며, 셀 홀더(100)에 의해 서로 구조적으로 결속된 다수 열의 배터리 셀(10)은, 하나의 배터리 팩을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 세라믹 시트(20)가 일 열의 배터리 셀(10)을 열 단위로 결속한다는 것은, 세라믹 시트(20)가 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러쌈으로써, 일 열의 배터리 셀(10)이 다른 배터리 셀(10)로부터 구분될 수 있다는 것을 의미할 수 있으며, 반드시 일 열의 배터리 셀(10)이 세라믹 시트(20)를 통하여 물리적으로 서로 견고하게 구속된 하나의 집합체를 형성한다는 것을 의미하지는 않을 수 있다. 상기 세라믹 시트(20)는 비접착부(25)를 통하여 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸므로, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)과 직접적인 결합, 예를 들어, 상호 접착과 같은 직접적인 결합을 형성하지 않을 수 있고, 이런 점에서, 일 열의 배터리 셀(10)이 세라믹 시트(20)와의 직접적인 결합을 통하여 일 열의 배터리 셀(10)이 서로 견고하게 구속되지는 않을 수 있다.
이하에서는 일 열의 배터리 셀(10)을 결속하는 세라믹 시트(20)와 셀 홀더(100) 간의 조립 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 세라믹 시트(20)는, 열 방향(Z1) 또는 세라믹 시트(20)의 길이 방향을 따라 양단 위치에 형성되는 제1 조립부(24)를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)는, 셀 홀더(100)의 제2 조립부(A1,A2)에 끼워 조립될 수 있다. 상기 셀 홀더(100)의 제2 조립부(A1,A2)에 대해서는 후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 상기 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)는, 열 방향(Z1) 또는 세라믹 시트(20)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있으며, 세라믹 시트(20)의 접착부(21)와 나란하게 연장되면서, 세라믹 시트(20)의 길이 방향을 따라 세라믹 시트(20)의 양단을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)는, 일 열의 배터리 셀(10)을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트(20a,20b)의 양단 위치에 각각 형성된 제1, 제2 시트(20a,20b)의 제1 조립부(24)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 제1 조립부(24)는, 열 방향(Z1)을 따라 서로 나란하게 연장될 수 있으며, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 제1 조립부(24)는 그 사이로 접착부재(30)를 개재하여 서로 마주하게 결합될 수 있다. 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 제1 조립부(24)는 제1, 제2 시트(20a,20b)를 상호 결합시킨다는 점에서, 접착부(21)와 유사한 기능을 한다고 할 수 있으나, 상기 제1, 제2 시트(20a,20b)의 제1 조립부(24)는 제1, 제2 시트(20a,20b)의 양단 위치에 형성되는데 반하여, 제1, 제2 시트(20a,20b)의 접착부(21)는, 제1, 제2 시트(20a,20b) 중에서, 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g) 위치에 형성된다는 점에서 차이가 있을 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 셀 홀더(100)는, 일 열의 배터리 셀(10)을 결속한 세라믹 시트(20)가 조립되는 제2 조립부(A1,A2)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 열 방향(Z1) 또는 세라믹 시트(20)의 길이 방향을 따라 셀 홀더(100)의 양단부에는, 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)가 끼워지는 제2 조립부(A1,A2)가 형성될 수 있다. 상기 제2 조립부(A1,A2)는 세라믹 시트(20)의 양단 위치에서 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)가 끼워지는 조립 구조를 제공할 수 있다. 상기 제2 조립부(A1,A2)는, 세라믹 시트(20)의 양단부에 형성된 제1 조립부(24)가 끼워지도록 높이 방향을 따라 연장된 슬롯을 형성할 수 있으며, 이를 위해, 상기 제2 조립부(A1,A2)는, 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 가이드 리브를 포함할 수 있다.
도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 셀 홀더(100)는, 높이 방향을 따라 서로 마주하게 조립되는 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 조립부(A1,A2)는, 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)에 각각 형성된 제2 조립부(A1,A2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)는, 세라믹 시트(20)에 의해 결속된 다수 열의 배터리 셀(10)을 개재하여 서로 마주하게 조립될 수 있으며, 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)가 상부 홀더(110)와 하부 홀더(120)에 형성된 제2 조립부(A1,A2)에 끼워지도록 다수 열의 배터리 셀(10)을 개재하여 서로 마주하게 조립될 수 있다. 이때, 상기 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)에 형성된 제2 조립부(A1,A2)는, 서로로부터 이격되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 서로에 대해 조립된 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)의 제2 조립부(A1,A2)는 서로 다른 높이에서 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)를 수용할 수 있고, 보다 구체적으로, 상부 홀더(110)의 제2 조립부(A1)는 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24) 중에서 상부 위치를 지지해줄 수 있고, 하부 홀더(120)의 제2 조립부(A2)는 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24) 중에서 하부 위치를 지지해줄 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110)의 제2 조립부(A1)는 상부 홀더(110)의 본체(115)와 측벽(111)이 맞닿는 코너 위치에 형성될 수 있으며, 상기 하부 홀더(120)의 제2 조립부(A1,A2)는 하부 홀더(120)의 본체(125)와 측벽(121)이 맞닿는 코너 위치에 형성될 수 있다. 여기서, 상부 홀더(110)와 하부 홀더(120)의 본체(115,125)는, 각각 배터리 셀(10)이 끼워지는 조립 리브(R1,R2)가 형성된 판 상의 부재를 의미할 수 있다.
상기 셀 홀더(100)는, 셀 홀더(100)의 본체(115,125)의 테두리를 따라 연장되는 측벽(111,121)을 포함할 수 있다. 상기 셀 홀더(100)의 측벽(111,121)은, 다수의 배터리 셀(10)을 수용하는 수용 공간을 형성할 수 있으며, 수용 공간을 둘러싸면서 다수의 배터리 셀(10)을 외부 환경으로부터 보호하는 하우징 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 홀더(100)의 측벽(111,121)에 의해 둘러싸인 셀 홀더(100)의 내측 위치에는, 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)가 끼워지는 다수의 조립 리브(R1,R2)가 배열될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 셀 홀더(100)의 양단부에는, 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)가 끼워지는 제2 조립부(A1,A2)가 형성될 수 있는데, 상기 제2 조립부(A1,A2)는 셀 홀더(100)의 측벽(111,121)에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 조립부(A1,A2)는, 열 방향(Z1) 또는 세라믹 시트(20)의 길이 방향을 따라 서로 마주하는 양 측벽(111,121)에 쌍으로 형성될 수 있으며, 세라믹 시트(20)의 양단 위치에 형성된 제1 조립부(24)를 수용하도록 셀 홀더(100)의 서로 마주하는 양단 위치에 쌍으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 조립부(A1,A2)는, 각각 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸는 다수의 세라믹 시트(20)에 대응하여 측벽(111,121)을 따라 다수로 형성될 수 있다.
상기 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)는, 셀 홀더(100)의 측벽(111,121)에 형성된 제2 조립부(A1,A2)에 끼워질 수 있으며, 상기 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24)가, 셀 홀더(100)의 제2 조립부(A1,A2)에 끼워지면서, 일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸는 세라믹 시트(20)가 올바른 조립 위치로 안내될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 하부 홀더(120)는, 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(124)가 끼워지도록 하부 홀더(120)의 측벽(121)에 형성된 제2 조립부(A2)와 함께, 세라믹 시트(20)의 접착부(21)가 끼워지도록 하부 홀더(120)의 본체(125)에 형성된 제3 조립부(A3)를 포함할 수 있다. 상기 하부 홀더(120)의 제3 조립부(A3)는, 세라믹 시트(20)의 접착부(21)가 끼워지는 슬롯을 형성할 수 있으며, 이를 위해, 상기 제3 조립부(A3)는, 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 가이드 리브를 포함할 수 있다. 상기 제3 조립부(A3)는, 하부 홀더(120)의 측벽(121)에 형성된 한 쌍의 제2 조립부(A2) 사이에 형성될 수 있으며, 이웃하는 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g) 마다 형성된 각각의 접착부(21)에 대응하여 열 방향(Z1)을 따라 배열된 한 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 접착부(21)는 배터리 셀(10)이 배제된 위치에 형성되며, 이웃한 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g)에 대응하여 형성되므로, 상기 접착부(21)가 끼워지는 제3 조립부(A3)는 배터리 셀(10)이 끼워지는 조립 리브(R2) 사이의 위치에 형성될 수 있으며, 서로 이웃하는 조립 리브(R2) 사이에서 열 방향(Z1)을 따라 배열된 한 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 제2 조립부(A2) 및 제3 조립부(A3)는 열 방향(Z1)을 따라 배열될 수 있다.
일 열의 배터리 셀(10)을 둘러싸는 세라믹 시트(20)가 하부 홀더(120)에 조립될 때, 하부 홀더(120)의 제2 조립부(A2)에는 세라믹 시트(20)의 양단 위치에 형성된 제1 조립부(24)가 끼워지는 한편으로, 하부 홀더(120)의 제3 조립부(A3)에는 세라믹 시트(20)의 제1 조립부(24) 사이에 형성된 접착부(21)가 끼워질 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 일 실시형태에서, 하부 홀더(120)의 제3 조립부(A3)와 유사하게, 상부 홀더(110)에도 또 다른 제3 조립부(미도시)가 형성될 수 있다. 이때, 상부 홀더(110)의 제3 조립부는, 상부 홀더(110)의 서로 마주하는 한 쌍의 측벽(111)에 형성된 제2 조립부(A1) 사이에 형성될 수 있으며, 세라믹 시트(20)에 형성된 각각의 접착부(21)에 대응하여, 서로 이웃하는 조립 리브(R1) 사이의 위치에서 열 방향(Z1)을 따라 배열된 한 쌍의 제3 조립부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 셀 홀더(100)는, 배터리 셀(10)의 높이 방향을 따라, 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)를 감싸는 조립 리브(R1,R2)를 포함할 수 있다. 상기 셀 홀더(100)는, 배터리 셀(10)의 상단부(10a)가 끼워지는 상부 홀더(110)와 배터리 셀(10)의 하단부(10b)가 끼워지는 하부 홀더(120)를 포함할 수 있고, 각각의 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)는, 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)가 끼워지는 조립 리브(R1,R2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조립 리브(R1,R2)는, 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)를 둘러싸도록 원형으로 형성될 수 있으며, 조립 리브(R1,R2)에 의해 둘러싸인 내측 위치에는 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)의 적어도 일부를 노출시키는 오프닝(OP1,OP2)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상부 홀더(110)에 형성된 오프닝(OP1)은 배터리 셀(10)의 상단부(10a)를 노출시킴으로써, 배터리 셀(10)의 상단부(10a)를 통하여 전기적인 연결이 이루어지도록 할 수 있다. 한편, 하부 홀더(120)에 형성된 오프닝(OP2)은 배터리 셀(10)의 하단부(10b)를 노출시킴으로써, 배터리 셀(10)의 하단부(10b)를 통하여 배터리 셀(10)의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 하부 홀더(120)의 밑에는 냉각 플레이트(150, 도 1 참조)가 배치될 수 있으며, 하부 홀더(120)의 오프닝(OP2)을 통하여 노출된 배터리 셀(10)의 하단부(10b)와 냉각 플레이트(150) 사이의 열 교환을 통하여 배터리 셀(10)을 냉각시킬 수 있다. 한편, 상기 조립 리브(R1,R2)는, 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸는 세라믹 시트(20)로부터 노출된 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 각각의 상부 홀더(110) 및 하부 홀더(120)의 조립 리브(R1,R2)는, 세라믹 시트(20)로부터 노출된 배터리 셀(10)의 상단부(10a) 및 하단부(10b)를 둘러쌀 수 있다.
상기 하부 홀더(120)의 밑에는, 배터리 셀(10)의 냉각을 위한 냉각 플레이트(150, 도 1 참조)가 배치될 수 있다. 상기 냉각 플레이트(150)는, 열전도성이 우수한 금속 플레이트를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 알루미늄 플레이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 냉각 플레이트(150)의 내부에는 냉각 매체의 흐름을 수용하는 냉각 매체의 유동 통로(미도시)가 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 9에는 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩에서 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트를 도시한 평면도가 도시되어 있다. 도 10에는 도 9에 도시된 세라믹 시트의 구조를 설명하기 위한 평면도가 도시되어 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 팩은, 각각 서로로부터 이격 갭(g)을 사이에 두고 배치된 일 열의 배터리 셀(10)이 다수 열로 배열된 배터리 셀(10)과, 적어도 어느 일 열의 배터리 셀(10)을 따라 연장되는 세라믹 시트(20`)로서, 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 외주 면(10c)을 둘러싸도록 상기 이격 갭(g)을 통하여 지그-재그로 연장되는 세라믹 시트(20`)를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 시트(20`)는 일 열의 배터리 셀(10)의 적어도 일부를 둘러싸면서 열 방향(Z1)을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 시트(20`)는, 이격 갭(g)을 사이에 두고 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸도록 굴곡지게 연장될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 세라믹 시트(20`)는 이격 갭(g)을 사이에 두고 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 외주 면(10c)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 열 방향(Z1)을 따라 제1, 제2 배터리 셀(101,102)이 이격 갭(g)을 사이에 두고 서로 이웃하게 배열된다고 할 때, 상기 세라믹 시트(20`)는, 제1 배터리 셀(101)의 외주 면(10c) 일측을 둘러싸고 제1, 제2 배터리 셀(101,102) 사이의 이격 갭(g)을 통하여 변곡되면서(변곡점 C), 제2 배터리 셀(102)의 외주 면(10c) 타측을 둘러쌀 수 있다. 여기서, 상기 세라믹 시트(20`)는, 제1, 제2 배터리 셀(101,102)의 외주 면(10c) 전체를 둘러싸지 않고, 제1 배터리 셀(101)의 외주 면(10c) 일측 및 제2 배터리 셀(102)의 외주 면(10c) 타측을 각각 둘러싸면서, 제1, 제2 배터리 셀(101,102) 사이의 이격 갭(g)을 통하여 연장될 수 있고, 상기 이격 갭(g)을 통하여 변곡되면서(변곡점 C), 제1 배터리 셀(101)의 외주 면(10c) 일측으로부터 제2 배터리 셀(102)의 외주 면(10c) 타측으로 연장될 수 있다. 여기서, 일측 및 타측이란, 배터리 셀(10)이 배열되는 열 방향(Z1)과 교차하는 방향(Z2)을 따라 서로 반대편을 의미할 수 있고, 예를 들어 열 방향(Z1)과 수직한 방향을 따라 서로 반대편을 의미할 수 있다.
상기 세라믹 시트(20`)가 제1, 제2 배터리 셀(101,102) 사이의 이격 갭(g)을 통하여 변곡된다는 것(변곡점 C)은, 세라믹 시트(20`)가 제1, 제2 배터리 셀(101,102)의 서로 반대되는 외주 면(10c)을 둘러싼다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상기 세라믹 시트(20`) 중에서 제1 배터리 셀(101)의 외주 면(10c)을 둘러싸는 부분과, 제2 배터리 셀(102)의 외주 면(10c)을 둘러싸는 부분은 세라믹 시트(20)를 기준으로 서로 반대편에서 중심 내지는 원심을 가질 수 있다.
상기 세라믹 시트(20`) 중에서, 제1, 제2 배터리 셀(101,102)의 외주 면(10c)을 둘러싸는 부분은, 제1, 제2 배터리 셀(101,102)의 외주 면(10c)을 둘러싸도록 곡면을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 세라믹 시트(20`) 중에서, 제1, 제2 배터리 셀(101,102) 사이의 이격 갭(g)을 통하여 제1 배터리 셀(101)의 외주 면(10c) 일측으로부터 제2 배터리 셀(102)의 외주 면(10c) 타측으로 연장되는 부분은 그 일부에서, 그러니까 적어도 변곡점(C) 위치에서 비곡면 또는 평탄면을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 세라믹 시트(20)와 달리, 도 10에 도시된 세라믹 시트(20`)는, 대체로 더 많은 곡면을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 이격 갭(g)에서 변곡점(C) 주변을 제외하고 곡면을 포함할 수 있다.
상기 세라믹 시트(20`)는, 일 열의 배터리 셀(10)을 따라 연장되면서, 일 열에 속하는 각각의 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 세라믹 시트(20`)는, 서로 이웃한 배터리 셀(10) 사이의 이격 갭(g)을 가로질러 지그-재그로 연장되면서 각각의 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러쌀 수 있으며, 일 열에 속하는 모든 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸면서 일 열의 배터리 셀(10)을 따라 연장될 수 있다.
상기 세라믹 시트(20`)는, 일 열의 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러싸면서, 일 열의 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 따라 적어도 일부와 접촉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 시트(20`)는 이격 갭(g)을 사이에 두고 서로 이웃한 제1, 제2 배터리 셀(101,102)에서, 제1 배터리 셀(101)의 외주 면(10c) 일측과 접촉을 형성하면서, 제2 배터리 셀(102)의 외주 면(10c) 타측과 접촉을 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 실시형태와 달리, 본 발명의 실시형태에서, 일 열의 배터리 셀(10)을 따라 연장되는 세라믹 시트(20`)는 하나의 시트로 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 세라믹 시트(20)는, 일 열의 배터리 셀(10)을 사이에 두고 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트(20a,20b)를 포함하지만, 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹 시트(20`)는 일 열의 배터리 셀(10)을 따라 지그-재그로 연장되는 단일 시트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서는, 세라믹 시트(20`)를 이용하여 일 열의 배터리 셀(10)의 외주 면(10c)을 둘러쌈으로써, 발화나 폭발과 같은 비상 상황에서 배터리 셀(10)을 단열 및 보호할 수 있고, 결로에 의한 수분이나 습기가 배터리 셀(10)을 향하여 침투하는 것을 차단할 수 있으면서도, 단일 시트를 포함하는 간단한 구조의 세라믹 시트(20`)를 적용함으로써, 세라믹 시트(20`)의 재료 비용과 제작 비용을 절감할 수 있고, 제작 공정을 단순화시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
10: 배터리 셀 10a: 상단부
10b: 하단부 10c: 외주 면
11: 제1 전극 12: 제2 전극
20,20`: 세라믹 시트 20a: 제1 시트
20b: 제2 시트 21: 접착부
24: 제1 조립부 25: 비접착부
30: 접착부재 100: 셀 홀더
110: 상부 홀더 120: 하부 홀더
A1: 제1 조립부 A2: 제2 조립부
A3: 제3 조립부

Claims (20)

  1. 각각 서로로부터 이격 갭을 사이에 두고 배치된 일 열의 배터리 셀이 다수 열로 배열된 배터리 셀; 및
    적어도 어느 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트로서, 배터리 셀을 둘러싸는 비접착부와, 이웃한 비접착부 사이에서 이격 갭을 가로질러 연장되는 접착부를 구비하는 세라믹 시트;를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 시트는, 상기 일 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비접착부는, 상기 배터리 셀의 외주 면 중에서, 서로 반대편의 외주 면 절반씩을 둘러싸는 제1, 제2 시트의 비접착부를 포함하고,
    상기 접착부는, 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트의 접착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2 시트는, 각각 서로 교번되게 배치되는 비접착부와 접착부가 서로 연결되면서 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2 시트의 접착부는, 접착부재를 개재하여 서로 마주하게 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2 시트의 접착부는, 서로 면 접촉을 형성하며, 서로를 가로지르며 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 시트는, 상기 배터리 셀의 높이 보다 낮은 높이로 형성되며,
    상기 배터리 셀의 상단부 및 하단부는, 상기 세라믹 시트로부터 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세라믹 시트에 의해 둘러싸인 다수 열의 배터리 셀이 조립되는 셀 홀더를 더 포함하고,
    상기 세라믹 시트로부터 노출된 배터리 셀의 상단부 및 하단부는, 상기 셀 홀더에 의해 감싸지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 셀 홀더는,
    상기 배터리 셀의 상단부가 조립되는 상부 홀더; 및
    상기 배터리 셀의 하단부가 조립되는 하부 홀더;를 포함하고,
    상기 상부 홀더 및 하부 홀더는, 상기 다수 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 홀더 및 하부 홀더는, 각각 배터리 셀의 상단부 및 하단부를 둘러싸는 조립 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 시트에 의해 둘러싸인 다수 열의 배터리 셀이 조립되는 셀 홀더를 더 포함하고,
    상기 세라믹 시트의 양단 위치에는, 상기 셀 홀더에 끼워 조립되는 것으로, 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 연장되는 제1 조립부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 조립부는, 상기 일 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 시트의 제1 조립부를 포함하며,
    상기 제1, 제2 시트의 제1 조립부는 접착부재를 개재하여 서로 마주하게 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 셀 홀더는, 상기 열 방향을 따라 양단 위치에서 상기 제1 조립부를 수용하도록 배터리 셀의 높이 방향을 따라 연장되는 슬롯을 형성하는 제2 조립부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 조립부는, 다수 열의 배터리 셀을 사이에 개재하여 서로 마주하게 조립되는 상부 홀더 및 하부 홀더의 제2 조립부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상부 홀더 및 하부 홀더의 제2 조립부는, 배터리 셀의 높이 방향을 따라 서로로부터 이격된 위치에서 상기 제1 조립부를 함께 수용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 셀 홀더는, 서로 마주하는 측벽에 쌍으로 형성된 제2 조립부 사이에서, 상기 세라믹 시트의 접착부를 수용하는 제3 조립부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 조립부는 배터리 셀의 상단부 또는 하단부가 끼워지는 이웃한 조립 리브 사이에서 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라 쌍을 이루어 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 일 열의 배터리 셀을 둘러싸면서 연장되는 세라믹 시트 중에서, 상기 접착부의 위치에서는 상기 일 열과 이웃한 서로 다른 2 열의 배터리 셀이 상기 접착부를 사이에 개재하여 서로 마주하게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 각각 서로로부터 이격 갭을 사이에 두고 배치된 일 열의 배터리 셀이 다수 열로 배열된 배터리 셀; 및
    적어도 어느 일 열의 배터리 셀을 따라 연장되는 세라믹 시트로서, 상기 세라믹 시트는, 서로 이웃한 배터리 셀의 서로 반대되는 외주 면을 둘러싸도록 상기 이격 갭을 통하여 지그-재그로 연장되는 세라믹 시트;를 포함하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 셀이 배열되는 열 방향을 따라, 상기 배터리 셀 중에서 제1, 제2 배터리 셀이 이격 갭을 사이에 두고 서로 이웃하게 배열된다고 할 때,
    상기 세라믹 시트는, 제1 배터리 셀의 외주 면 일측을 둘러싸고 제1, 제2 배터리 셀 사이의 이격 갭을 통하여 변곡되면서 제2 배터리 셀의 외주 면 타측을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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