KR20220002302U - 유사 버튼형 배터리 모듈 및 그 배터리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 유사 버튼형 배터리 모듈 및 그 배터리 장치를 제공하며, 이는 주로 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀을 패키징하는 금속 하우징을 포함하고, 상기 배터리 셀은 다수의 독립적이고 완전하게 패키징된 배터리 유닛이 서로 접촉 연결되어 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 연결을 구성하는 배터리 셀로서, 상기 금속 하우징은 상부 커버와 하부 커버를 포함하고, 상부 커버와 하부 커버 사이는 전기적으로 절연되며 각각 상기 배터리 셀의 상이한 극성의 단자와 접촉되어 정극단과 부극단을 구성한다.
Description
본 고안은 배터리 유닛에 관한 것으로서, 특히 완전하고 독립적으로 패키징된 배터리 유닛을 이용하여 배터리 셀을 구성하고, 금속 하우징을 이용하여 패키징되는 유사 버튼형 배터리 모듈에 관한 것이다.
기존의 배터리 장치는 충분한 전기 용량과 전압을 확보하여 각종 분야에 응용하기 위하여, 대부분 단일한 배터리 유닛을 Z축 방향으로 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬을 혼합하는 방식을 이용하여 수직으로 스태킹된 배터리 셀을 구성하고, 수평 도체를 이용하여 수직으로 스태킹된 배터리 셀을 수평으로 연결하여 필요한 배터리 장치를 형성한다.
본 출원인의 선행 출원인 TW107135860과 TW107135859와 같은 이러한 연결 구조는 다음과 같은 몇 가지 단점이 있다:
1. 조립이 비교적 쉽지 않다. 예를 들어 다수의 단일한 배터리 셀 스택의 조립 위치의 검출은 프로세스가 복잡하고 시간 소모를 야기한다.
2. 단일한 배터리 셀에 문제가 발생한 경우, 즉시 교체하기 어려워 유지 보수의 어려움이 대폭 상승한다.
이를 감안하여, 본 고안은 상기 결함에 대해 일종의 참신한 유사 버튼형 배터리 모듈 및 그 배터리 장치를 제안한다.
본 고안의 주요 목적은 완전하고 독립적인 모듈의 배터리 유닛을 스태킹하여 배터리 셀을 형성하고, 직접 금속 하우징과 접촉시켜 전기적인 연결을 구성함으로써, 배터리 셀의 전류 경로를 최대화할 수 있는 유사 버튼형 배터리 모듈을 제공하고자 하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 직접 스태킹 연결을 수행하여 필요한 배터리 장치를 구성하고, 패턴화된 도체층을 결합하여 다른 축방향의 연결을 수행함으로써, 조립이 더욱 용이하고 모니터링과 유지 보수, 교체가 더욱 용이한 유사 버튼형 배터리 모듈을 제공하고자 하는데 있다.
본 고안은 유사 버튼형 배터리 모듈을 제안하며, 이는 배터리 셀, 금속 하우징을 포함하고, 배터리 셀은 복수의 배터리 유닛이 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 형태로 스태킹되어 구성되며, 또한 각각의 배터리 유닛은 모두 독립적이면서 완전한 모듈로서; 금속 하우징은 상부 커버와 하부 커버를 포함하여, 배터리 셀이 그 내부에 패키징될 수 있으며, 또한 배터리 셀의 최외측의 정극과 부극 집전층이 직접 금속 하우징의 상부 커버 및 하부 커버에 연결되도록 유도되어, 전체적인 유사 버튼형 배터리 모듈의 정극단과 부극단으로 사용됨으로써, 배터리 셀의 전류 경로를 최대화할 수 있다.
본 고안이 공개하는 배터리 장치는, 전술한 유사 버튼형 배터리 모듈을 이용하여 직접 스태킹을 수행하고, 금속 하우징의 상부 커버와 하부 커버를 이용하여 직접 전기적으로 연결되어 필요한 배터리 장치를 구성하므로, 조립이 용이하고 모니터링과 유지 보수, 교체 등이 용이한 장점을 지니며; 다른 한편으로, 패턴화된 도체층과 결합하여 다른 축방향의 연결을 수행할 수도 있어 이중 축방향으로 연장될 있다.
또한, 배터리 셀과 금속 하우징 사이에 방열 효율을 높이기 위한 방열제 또는 난연제를 충전할 수 있어, 배터리 성능이 유지되고, 배터리 장치의 안전성이 향상될 수 있다.
이하 구체적인 실시예의 상세한 설명을 통해 본 고안의 목적, 기술 내용, 특징 및 달성되는 효과를 더욱 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 유닛의 설명도이다.
도 1b는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 유닛의 다른 일 실시예의 설명도이다.
도 1c는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 유닛의 분해도이다.
도 2a는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 직렬 연결 형태의 설명도이다.
도 2b-2C는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 끝단면 절연 형태 설명도이다.
도 3은 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 병렬 연결 형태의 설명도이다.
도 4는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 직렬 병렬 혼합 형태의 설명도이다.
도 5a, 5B는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 셀에 전도성 방열 탭을 결합한 설명도이다.
도 6a, 6B는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈을 배터리 장치로 결합한 설명도이다.
도 1a는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 유닛의 설명도이다.
도 1b는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 유닛의 다른 일 실시예의 설명도이다.
도 1c는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 유닛의 분해도이다.
도 2a는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 직렬 연결 형태의 설명도이다.
도 2b-2C는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 끝단면 절연 형태 설명도이다.
도 3은 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 병렬 연결 형태의 설명도이다.
도 4는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 직렬 병렬 혼합 형태의 설명도이다.
도 5a, 5B는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈의 배터리 셀에 전도성 방열 탭을 결합한 설명도이다.
도 6a, 6B는 본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈을 배터리 장치로 결합한 설명도이다.
본 고안의 장점, 정신 및 특징이 더욱 쉽게 명확히 이해될 수 있도록, 후속으로 실시예를 통해 상기 도면을 참조하여 상세히 기술하고 토론할 것이다. 언급해둘 점으로, 상기 실시예는 단지 본 고안의 대표적인 실시예일뿐, 본 고안의 실시 양태와 청구 범위가 상기 실시예의 양태로만 국한되는 것은 아니다. 상기 실시예를 제공하는 목적은 단지 본 고안의 공개 내용이 더욱 명확해지고 쉽게 이해되도록 하기 위한 것일 뿐이다.
본 고안에 공개된 각종 실시예에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 묘사하기 위한 목적일 뿐, 본 고안이 공개하는 각종 실시예를 제한하고자 하는 것이 아니다. 별도로 명확히 지적하지 않는 한, 사용되는 단수 형식은 복수 형식도 포함한다. 별도로 한정하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 용어와 과학 용어 포함)는 본 고안에 공개된 각종 실시예의 소속 분야의 보통 기술자가 통상적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 상기 용어(예를 들어 일반적으로 사용되는 사전에서 한정한 용어)는 본 고안이 공개한 각종 실시예에 명확히 한정되어 있지 않는 한, 동일한 기술 분야에서의 문맥의 의미와 동일한 의미를 갖는 것으로 해석되며, 또한 이상화된 의미 또는 지나치게 공식적인 의미를 갖는 것으로 해석되지 않는다.
본 명세서의 설명에서, "일 실시예", "일 구체적인 실시예" 등의 참고 용어의 설명은 상기 실시예와 결합하여 기술되는 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 고안의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서, 상기 용어의 도식적인 표현이 반드시 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니며, 또한, 기술되는 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성은 어느 하나 또는 다수의 실시예에 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
본 고안의 설명에서, 별도로 규정 또는 한정하지 않는 한, "커플링", "연결", "설치" 등의 용어는 광의로 이해되어야 한다. 예를 들어, 기계적인 연결 또는 전기적인 연결일 수도 있고, 두 개의 소자 내부가 연통되는 것일 수도 있으며, 직접 연결되는 것일 수도 있고, 중간의 매개를 통해 간접적으로 연결되는 것일 수도 있으며, 당업계에서 통상적인 지식을 갖춘 자라면 구체적인 상황에 따라 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
본 고안인 유사 버튼형 배터리 모듈은 완전하고 독립적으로 패키징되는 배터리 유닛(20)으로 조립되는 것이기 때문에, 완전하고 독립적으로 패키징되는 배터리 유닛(20)을 구비한 부분에 대해 먼저 설명한다. 예를 들어, 도 1a, 1c를 참조하면, 본 고안의 배터리 유닛(20)은 정극 집전층(24), 부극 집전층(25), 전기화학 시스템(201)과 실란트(26)를 포함하며, 전기화학 시스템(201)은 분리층(21), 2개의 활성재료층(22), (23), 및 상기 활성 재료층(22), (23)과 분리층(21)에 함침 또는 혼련되는 전해질 시스템을 포함한다. 분리층(21)의 재료는 고분자 소재, 세라믹 소재 또는 유리섬유 소재, 또는 세라믹 분말체가 코팅된 고분자 소재의 기재 또는 유리섬유 소재의 기재에서 선택될 수 있다. 분리층은 이온이 통과할 수 있는 미세 공동을 구비하며, 미세 공동은 쓰루홀 또는 앤트홀(직접 관통되지 않는 양태)의 형태일 수 있고, 심지어 직접 다공성 소재를 이용할 수도 있다. 여기서 세라믹 소재가 절연재료에서 선택되는 경우, 미크론급 또는 나노급의 이산화티타늄(TiO2), 삼산화이알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2) 등 재질이거나 알킬화된 세라믹 입자로 형성될 수 있다. 세라믹 소재는 산화물 고체 전해질에서 선택될 수도 있으며, 예를 들어 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(lithium lanthanum zirconium oxide; Li7La3Zr2O12; LLZO) 또는 인산 티타늄 알루미늄 리튬(LATP) 등일 수 있다. 이밖에, 세라믹 소재는 상기 절연 세라믹 소재와 산화물 고체 전해질의 혼합으로 형성될 수도 있다. 상기 분리층은 고분자 접착제, 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVDF-HFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethene; PTFE), 아크릴산 점착제(Acrylic Acid Glue), 에폭시 수지(Epoxy), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 또는 폴리이미드(PI)를 더 포함할 수 있다.
전기화학 시스템(201)은 활성재료층(22), (23), 활성재료층(22), (23) 사이에 위치하는 분리층(21), 및 활성재료층(22), (23)에 함침/혼련되는 전해질 시스템을 포함한다. 전해질 시스템은 액체, 콜로이드, 고체 전해질, 또는 이들이 임의로 조합된 혼합 전해질일 수 있다. 활성재료층(22), (23)은 중간의 분리층(21)에 의해 분리되어 그 활성 재료 성분을 통해 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 사용하거나(전기 공급) 또는 전기 에너지를 화학 에너지로 전환하여 시스템 중에 저장(충전)할 수 있으며, 이온의 전도와 이동을 동시에 달성할 수 있고, 발생되는 전자는 즉 직접 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)으로부터 외부로 도출될 수 있다. 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)의 소재로 흔히 볼 수 있는 것은 구리 및 알루미늄이며, 물론 기타 니켈, 주석, 은, 금 등 금속 또는 금속 합금, 또는 고분자 전도성 재료일 수도 있다.
실란트(26)의 재질은 에폭시 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 열가소성 폴리이미드, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 실리콘 고무, 또는 자외선 경화 고무일 수 있으며, 이는 정극 집전층(24), 부극 집전층(25) 의 가장자리에 설치되어, 전기화학 시스템(201)(활성재료층(22), (23)과 중간의 분리층(21))을 둘러쌈과 동시에, 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)을 점착하여 전해질 시스템이 외부로 누설되지 않고, 다른 배터리 유닛(20)의 전해질 시스템과 서로 통하지 않도록 두 집전층(24), (25) 사이에 패키징한다. 따라서, 배터리 유닛(20)은 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)과 실란트(26)를 직접 패키징 구조로 사용하여 형성되는 독립적이면서 완전한 전기 공급 모듈이다.
실란트(26)의 패키징 효과가 더욱 우수해지도록 하기 위하여, 실리콘 재질을 사용 시, 실란트(26)를 3층 구조로 설계할 수 있다. 도 1b를 참조하면, 상하 2층은 개질 실리콘층(261), (262)이고 중간은 실리콘층(263)이며, 양측의 개질 실리콘층(261), (262)은 실리콘을 부가형 실리콘과 축합형 실리콘의 조성 비율을 조정하거나 또는 첨가물을 첨가하여 개질시킴으로써, 이질적인 소재를 접착하기에 적합하도록 하며(다시 말해 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)과 중간의 실리콘층(263)), 이러한 설계를 통해 계면 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 동시에, 전체적인 외관의 완성도가 더욱 높아지고, 생산 수율 역시 향상된다.
따라서, 전술한 배터리 유닛(20)을 스태킹하여 배터리 셀(40)을 형성한 후, 다시 금속 하우징(30)을 이용하여 패키징할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 복수의 배터리 유닛(20)은 동일한 방향으로 스태킹되며, 다시 말해, 동일한 극성의 정극 집전층(24)은 모두 위를 향하도록 설치되어, 하부의 부극 집전층(25)이 인접한 배터리 유닛(20)의 집전층(24)과 직접 접촉되며, 이에 따라 순차적으로 전기적으로 접속되어 직렬 연결 형태의 배터리 셀(40)을 구성하도록 패키징된다.
금속 하우징(30)은 상부 커버(31), 하부 커버(32), 및 중간의 절연층(33)을 포함하며, 상부 커버(31) 및 하부 커버(32)를 통해 전술한 배터리 셀(40)을 그 안에 피복한 다음, 중간의 절연층(33)을 이용하여 차단하고 절연시킴으로써, 상부 커버(31) 및 하부 커버(32)가 접촉으로 인해 단락되는 것을 방지한다. 여기서 특별히 설명해두어야 할 점으로, 금속 하우징(30)의 형태는 도시된 형태로 한정되지 않으며, 또한 절연층(33)은 실리콘 고무 재질을 이용할 경우, 절연 이외에도 방수 효과를 더 달성할 수 있다. 본 고안의 배터리 유닛(20)은 완전하면서도 독립적인 모듈이며, 다시 말해, 배터리 유닛(20) 내의 전해질 시스템이 독립된 모듈로 완전하게 패키징됨으로써, 서로 간의 전해질 시스템이 서로 접촉되지 않으므로, 배터리 유닛(20) 간에 전해질을 공동으로 사용하지 않으며, 따라서 전해질이 열화되는 문제가 없다. 다시 말해 배터리 유닛(20) 외부(금속 하우징(30)과의 사이)에 공동으로 사용되는 전해액을 충전할 필요가 없는 데다가, 본 고안의 배터리 유닛(20) 최외측이 즉 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)이므로, 직접 금속 하우징(30)(상부 커버(31) 및 하부 커버(32))과 접촉되어 전기적인 연결을 구성하여(다시 말해 상부 커버(31)와 하부 커버(32)가 각각 극성이 상이한 단자와 전기적으로 연결된다), 정극단과 부극단을 구성함으로써 전력을 유도하여 외부로 출력할 수 있다. 따라서, 배터리 셀(40)의 전류 경로가 최대화될 수 있으며, 종래에 별도로 선을 연결하거나 견인해야 하는 데서 파생되는 문제를 방지할 수 있다.
다른 한편으로, 배터리 유닛(20)의 끝단면 역시 금속 하우징(30)(상부 커버(31) 및 하부 커버(32))와 접촉되어 단락이 형성될 가능성이 있기 때문에, 도 2b를 참조하면, 금속 하우징(30)의 내측, 스태킹된 배터리 유닛(20) 양측에 절연체(41)를 설치하여, 배터리 유닛(20)의 끝단면이 금속 하우징(30) 내부와 접촉되어 불필요한 접촉으로 인해 단락이 형성되는 것을 피할 수 있다. 절연층(33)은 절연성을 지니므로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 직접 절연층(33)을 내부로 연장시켜, 금속 하우징(30)의 내측, 스태킹된 배터리 유닛(20)의 양측을 덮도록 할 수도 있어, 절연체(41)의 설치를 생략할 수 있다.
이어서 도 3을 참조하면, 병렬 연결 형태의 패키지로서, 복수의 배터리 유닛(20)이 순차적으로 역방향으로 스태킹된 것이다. 다시 말해, 동일한 극성의 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)이 순차적으로 서로 접촉된 다음, 전극탭 또는 리드탭 등과 결합하여 동일한 극성의 모든 정극 집전층(24), 부극 집전층(25)을 연결하고, 병렬 연결 형태의 배터리 셀(40)을 구성하도록 패키징된다. 기타 패키징 및 전기적인 접촉 부분은 즉 전술한 실시예와 동일하므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
직렬, 병렬 연결의 혼합 형태인 경우, 도 4를 참조하면, 직렬 병렬 형태는 실제 사용 요구에 따라, 예를 들어 전기 용량, 전압 크기 등에 따라 조정할 수 있으며, 여기서는 도면에 대해서만 설명한다. 도시된 바에 따르면, 배터리 유닛(20)은 3개가 한 세트로 먼저 병렬 연결되며, 병렬 연결 방식은 전술한 도 3과 동일하다. 이후 다시 3개의 병렬 연결된 세트로 직렬 연결을 수행하며, 동일하게 직렬 연결 방식은 전술한 도 2의 양태와 같으며, 이에 따라 직렬, 병렬 연결의 혼합 형태를 구성할 수 있다.
마찬가지로, 병렬 형태(도 3 참조) 또는 직렬, 병렬 혼합 형태(도 4 참조) 역시 예를 들어 절연체(34)(도 2b 참조)를 추가하거나, 또는 그 절연층(33)을 내측으로 연장(도 2c 참조)하는 설계를 채택할 수도 있으며, 이 부분의 내용은 전술한 바와 동일하므로 중복 설명을 생략한다. 또한 전술한 금속 하우징(30) 내, 즉 금속 하우징(30)과 배터리 셀(40) 사이에 방열제 또는 난연제를 충전하여 방열 효율을 높임으로써 배터리 성능을 유지하고, 배터리 장치의 안전성을 향상시킬 수 있다.
다른 한편으로, 방열 효과를 높이기 위하여, 배터리 셀(40)은 병렬형 리드탭을 더 포함할 수 있다. 도 5a, 5b를 참조하면, 정극 병렬형 리드탭(41)과 부극 병렬형 리드탭(42)을 포함하며, 정극 병렬형 리드탭(41)은 시트형 본체(411)와 다수의 시트형 연장부(412)를 포함하고, 부극 병렬형 리드탭(42)은 시트형 본체(421)와 다수의 시트형 연장부(422)를 포함하며, 정극 병렬형 리드탭(41)의 시트형 연장부(412)는 정극 집전층(24)의 표면에 접촉되고, 부극 병렬형 리드탭(42)의 시트형 연장부(422)는 부극 집전층(25) 표면에 접촉된다.
이러한 실시 양태에 대해 설명하면, 배터리 셀(40)의 배터리 유닛(20)은 동일한 방향으로 스태킹된다. 다시 말해, 동일한 극성의 정극 집전층(24)은 모두 위를 향해 설치되어, 모두 정극 병렬형 리드탭(41)의 연장부(412)와 직접 접촉됨으로써 전기적인 연결을 수행하고; 다른 극성의 부극 집전층(25)은 모두 아래를 향해 부극 병렬형 리드탭(42)의 연장부(422)와 직접 접촉됨으로써 전기적인 연결을 수행한다. 다시 말해 정극 병렬형 리드탭(41)의 연장부(412)와 부극 병렬형 리드탭(42)의 연장부(422)는 교차 배치되는 형태를 띠며 병렬 연결 양태를 구성한다. 따라서, 정극 병렬형 리드탭(41)과 부극 병렬형 리드탭(42)은 모두 전도성 소재로 구성된다. 이때, 중간에 위치하는 정극 병렬형 리드탭(41)의 연장부(412)와 부극 병렬형 리드탭(42)의 연장부(422)가 서로 접촉되어 단락이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 둘 사이에 절연시트(50)를 추가하여 차단할 수 있다. 이러한 대면적의 접촉 방식을 통해, 배터리 셀(40)의 작용으로 발생되는 열을 효과적으로 도출할 수 있어, 배터리 셀(40)의 최적의 효능을 유지할 수 있다.
실제 응용 시, 충분한 전기량과 전압을 확보하기 위하여, 전술한 금속 하우징(30)으로 패키징된 배터리 셀(40)로 구성되는 유사 버튼형 배터리 모듈(60)은 하나의 배터리 단일체로 간주되며, 이 단일체를 이용하여 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직병렬 혼합 연결을 이용하여 배터리 장치를 형성할 수 있다. 도 6a를 참조하면, 전술한 도 4에 공개된 유사 버튼형 배터리 모듈(60)을 제1 패턴화 도체층(711)을 갖는 제1 절연층(71) 및 제2 패턴화 도체층(721)을 갖는 제2 절연층(72)이 서로 마주보도록 결합한다. 다시 말해 제1 패턴화 도체층(711)과 제2 패턴화 도체층(721)을 서로 마주보며 내측을 향하는 방식으로 설치하고, 중간에 유사 버튼형 배터리 모듈(60)을 배치하며, 유사 버튼형 배터리 모듈(60) 외측 양단의 정극단과 부극단을 통해 제1 패턴화 도체층(711), 제2 패턴화 도체층(721)과 전기적인 연결을 구성한다.
또한, Z축(수직)으로 서로 직렬 연결한 후, 다시 X축(수평) 방향으로 연장하여 직렬 연결할 수도 있으며, 즉 도 6b에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 상이한 수직 축방향의 스태킹 형태를 형성한다. 다시 말해, 유사 버튼형 배터리 모듈(60)은 적어도 하나의 유사 버튼형 배터리 모듈(60)을 하나의 종방향 그룹으로 하여 다수의 종방향 그룹을 형성하며, 이러한 종방향 그룹은 횡방향으로 연장되는 형태로 제1 절연층(71)과 제2 절연층(72) 사이에 설치된다. 전술한 바와 같이, 채택되는 유사 버튼형 배터리 모듈(60)은 도 4의 양태만으로 한정되지 않고, 도 2, 3 또는 기타 임의의 직렬, 병렬 형태로 배치되는 유사 버튼형 배터리 모듈(60)의 양태를 채택할 수도 있다. 마찬가지로, 유사 버튼형 배터리 모듈(60)로 구성되는 배터리 장치의 스태킹 연결 역시 도 6a, 6b의 양태로만 한정되는 것이 아니라, 임의로 스태킹 연결하거나, 또는 임의 방향으로 연장할 수 있으며, 이 부분은 본 출원인의 TW107135860, TW107135859, TW109203275 등과 같은 출원 안건을 참조하여 3D 방향으로 확장시킬 수 있다.
결론적으로, 본 고안은 유사 버튼형 배터리 모듈을 제안하며, 독립적이고 완전한 모듈인 배터리 유닛을 이용하여 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 연결하여 배터리 셀을 구성하고, 금속 하우징으로 패키징함으로써, 배터리 셀이 직접 최외측의 집전층과 금속 하우징의 상부 커버 및 하부 커버와 접촉되어 전기적인 연결을 구성하여, 직접 이러한 배터리 모듈의 총 전극(정극단과 부극단)으로 사용될 수 있으며, 이에 따라 전류 경로를 최대화하는 목적을 달성할 수 있다. 또한, 본 고안의 유사 버튼형 배터리 모듈로 구성되는 배터리 장치는 유사 버튼형 배터리 모듈을 이용하여 수직 방향으로 스태킹한 다음, 개별적인 수직 스태킹 배터리 모듈의 패턴화 도체층의 연결을 통해 전기적인 연결을 수행할 수 있으며, 단일한 배터리 모듈은 수율 검출을 거치므로, 조립하여 배터리 장치를 구성 시 검출 포인트 작업 프로세스의 난이도를 대폭 낮출 수 있고, 조립 시 소요되는 공정과 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 단일한 배터리 모듈에 문제가 발생 시 간단하고 신속하며 편리하게 교체할 수 있다.
이상의 내용은 단지 본 고안의 바람직한 실시예일뿐, 본 고안의 실시 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 고안의 출원 범위의 상기 특징 및 정신에 의거하여 실시되는 균등한 변화 또는 수식은 모두 본 고안의 특허 출원 범위 내에 포함되어야 한다.
20: 배터리 유닛
21: 분리층
22, 23: 활성재료층 24: 정극 집전층
25: 부극 집전층 26: 실란트
30: 금속 하우징 31: 상부 커버
32: 하부 커버 33: 절연층
34: 절연체 40: 배터리 셀
41: 정극 병렬형 리드탭 42: 부극 병렬형 리드탭
50: 절연시트 60: 유사 버튼형 배터리 모듈
71: 제1 절연층 72: 제2 절연층
201: 전기화학 시스템 261: 개질 실리콘층
262: 개질 실리콘층 263: 실리콘층
411: 본체 412: 연장부
421: 본체 422: 연장부
711: 제1 패턴화 금속층 721: 제2 패턴화 금속층
22, 23: 활성재료층 24: 정극 집전층
25: 부극 집전층 26: 실란트
30: 금속 하우징 31: 상부 커버
32: 하부 커버 33: 절연층
34: 절연체 40: 배터리 셀
41: 정극 병렬형 리드탭 42: 부극 병렬형 리드탭
50: 절연시트 60: 유사 버튼형 배터리 모듈
71: 제1 절연층 72: 제2 절연층
201: 전기화학 시스템 261: 개질 실리콘층
262: 개질 실리콘층 263: 실리콘층
411: 본체 412: 연장부
421: 본체 422: 연장부
711: 제1 패턴화 금속층 721: 제2 패턴화 금속층
Claims (11)
- 유사 버튼형 배터리 모듈에 있어서,
복수의 배터리 유닛이 서로 직렬, 병렬, 또는 직렬 병렬 혼합으로 스태킹되는 형태로 구성되는 배터리 셀을 포함하며, 각각의 상기 배터리 유닛은,
서로 평행하게 설치되는 정극 집전층과 부극 집전층; 및
상기 정극 집전층과 상기 부극 집전층 사이에 설치되며, 상기 배터리 유닛 상호 간에 서로 접촉되지 않는 전해질 시스템을 포함하는 전기화학 시스템; 및
상부 커버와 하부 커버를 포함하고, 상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이는 전기적으로 절연되며, 상기 배터리 셀이 내부에 패키징되고, 상기 상부 커버와 상기 하부 커버가 각각 상기 배터리 셀의 상이한 극성 단자와 전기적으로 연결되어 각각 정극단과 부극단을 형성하는 금속 하우징을 포함하는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 전해질 시스템은 콜로이드, 액체, 고체 전해액 또는 이들의 조합인, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제2항에 있어서,
이웃한 상기 전기화학 시스템은 전하 전이만 있고, 전기화학 반응은 수행하지 않는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 전기화학 시스템은
상기 두 시트형 집전층에 각각 설치되어 접촉되는 두 활성재료층;
상기 두 활성재료층 사이에 설치되는 분리층; 및
상기 두 시트형 집전층 사이에 설치되어 상기 전기화학 시스템 주위를 둘러싸는 실란트를 포함하는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛은 상이한 극성의 상기 집전층으로 직접 서로 접촉되어 직렬 연결을 구성하는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛은 동일한 극성의 상기 집전층으로 서로 접촉 연결되어 병렬 연결을 구성하는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛은 정극 병렬형 리드탭과 부극 병렬형 리드탭을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 정극 병렬형 리드탭과 상기 부극 병렬형 리드탭은 각각 시트형 본체 및 상기 시트형 본체로부터 연장되는 다수의 시트형 연장부를 포함하며, 상기 정극 병렬형 리드탭의 상기 시트형 연장부는 상기 배터리 셀 중의 상기 정극 집전층과 접촉되고, 상기 부극 병렬형 리드탭의 상기 시트형 연장부는 상기 배터리 셀 중의 상기 부극 집전층과 접촉되며, 상기 정극 병렬형 리드탭의 상기 시트형 본체와 상기 부극 병렬형 리드탭의 상기 시트형 본체는 각각 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버와 전기적으로 연결되는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 금속 하우징 내에 방열제 또는 난연제가 충전되는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 금속 하우징은 상기 상부 커버와 상기 하부 커버를 전기적으로 절연시키기 위한 절연층을 더 포함하는, 유사 버튼형 배터리 모듈. - 배터리 장치에 있어서,
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따른 유사 버튼형 배터리 모듈을 포함하며, 상기 유사 버튼형 배터리 모듈은 적어도 하나의 수직 축방향으로 스태킹되고, 또한 단일한 상기 수직 축방향에서, 상기 유사 버튼형 배터리 모듈 상호간은 상기 상부 커버와 상기 하부 커버를 통해 직접 전기적으로 연결되는, 배터리 장치. - 제10항에 있어서,
상기 유사 버튼형 배터리 모듈이 2개 이상의 상이한 수직 축방향의 스택 형태인 경우, 적어도 하나의 패턴화 도체층을 더 포함하여, 이미 수직 축방향으로 스태킹된 상기 유사 버튼형 배터리 모듈을 다른 축방향으로 전기적으로 연결하는, 배터리 장치.
Applications Claiming Priority (2)
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EP4181254A1 (en) * | 2021-11-13 | 2023-05-17 | Ningde Amperex Technology Ltd. | Battery cell housing, battery cell, battery, and electric device |
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