KR20220048296A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 종 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀과, 서로 이웃한 배터리 셀 사이에 개재된 단열 시트와, 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재된 것으로, 단열 시트와 배터리 셀에 대해 직접 접촉되는 양편의 비접착면을 포함하는 제1 마찰 시트와, 다수의 배터리 셀의 양단으로부터 종 방향을 따라 압축력을 제공하기 위한 구속 기구를 포함한다.
본 발명에 의하면, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 다수의 배터리 셀의 조립을 위한 조립 비용과 공수가 절감되면서도, 배터리 셀이 배열된 종 방향과 교차하는 횡 방향을 따라 가해지는 외부 충격에 대응한 횡 방향 강성이 강화되고 내충격 특성이 향상되는 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 배터리 셀(10)의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 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 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 다수의 배터리 셀의 조립을 위한 조립 비용과 공수가 절감되면서도, 배터리 셀이 배열된 종 방향과 교차하는 횡 방향을 따라 가해지는 외부 충격에 대응한 횡 방향 강성이 강화되고 내충격 특성이 향상되는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
종 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀;
서로 이웃한 배터리 셀 사이에 개재된 단열 시트;
상기 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재된 것으로, 단열 시트와 배터리 셀에 대해 직접 접촉되는 양편의 비접착면을 포함하는 제1 마찰 시트; 및
상기 다수의 배터리 셀의 양단으로부터 종 방향을 따라 압축력을 제공하기 위한 구속 기구를 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재되는 것으로, 상기 단열 시트에 대해 직접 접촉하는 비접착면과, 상기 배터리 셀과 마주하는 접착면을 포함하는 제2 마찰 시트를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 마찰 시트는 종 방향을 따라 서로 교번되는 순서로 교대로 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 마찰 시트는 서로 이웃하는 한 쌍의 배터리 셀 사이에 개재되되,
상기 제1 마찰 시트는, 서로 이웃하는 한 쌍의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀과 단열 시트 사이에 개재되고,
상기 제2 마찰 시트는, 다른 하나의 배터리 셀과 단열 시트 사이에 개재될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 마찰 시트와 배터리 셀 사이에는 접착 부재가 개재될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 마찰 시트는 중앙의 개구와, 중앙의 개구를 둘러싸는 테두리부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 테두리부는, 중앙의 개구를 둘러싸는 폐쇄된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 외장재를 포함하며,
상기 외장재는, 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자가 형성된 상면과, 상기 상면과 반대되는 바닥면과, 상기 상면과 바닥면을 연결하는 것으로, 상대적으로 넓은 한 쌍의 주된 면과, 상기 상면과 바닥면을 연결하는 것으로, 상대적으로 좁은 한 쌍의 측면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 마찰 시트의 테두리부는, 상기 외장재의 주된 면과 마주하게 형성되어, 상기 주된 면의 테두리를 따라 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 마찰 시트의 테두리부는, 상기 외장재의 상면과 인접한 위치에 형성된 상부와, 상기 외장재의 바닥면과 인접한 위치에 형성된 바닥부와, 상기 외장재의 측면과 인접한 위치에 형성된 측부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 테두리부의 상부와 측부는, 상기 전극 조립체와 겹쳐지지 않도록 형성되며,
상기 테두리부의 바닥부는, 상기 전극 조립체와 겹쳐지도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 테두리부의 상부와 측부는, 상기 제1 마찰 시트의 개구와 겹쳐지게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 마찰 시트와 배터리 셀 사이의 마찰 계수는, 0.2 ~ 0.8 범위를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 마찰 시트는, 실리콘, 폴리우레탄, TPU, PSA 중 적어도 어느 하나의 소재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재되는 것으로, 상기 단열 시트에 대해 직접 접촉하는 비접착면과, 상기 배터리 셀과 마주하는 접착면을 포함하는 제2 마찰 시트를 더 포함하고,
상기 제1, 제2 마찰 시트는, 실질적으로 동일한 소재와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 단열 시트는, 배터리 셀의 주된 면 전체와 마주하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 단열 시트는, MICA 또는 에어로젤을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구속 기구는, 종 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀들을 애워싸는 플레이트들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구속 기구는, 종 방향으로 최외곽에 배치된 배터리 셀의 외곽에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트와, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트를 서로 연결하도록 종 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구속 기구에 의해 제공되는 종 방향의 압축력은, 2000N ~ 5000N 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에 의하면, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 다수의 배터리 셀의 조립을 위한 조립 비용과 공수가 절감되면서도, 배터리 셀이 배열된 종 방향과 교차하는 횡 방향을 따라 가해지는 외부 충격에 대응한 횡 방향 강성이 강화되고 내충격 특성이 향상될 수 있다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에는, 도 1에 도시된 배터리 셀의 분해 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에는, 도 1에 도시된 배터리 셀 사이에 개재되는 마찰 시트를 설명하기 위한 서로 다른 사시도들이 도시되어 있다.
도 6에는, 마찰 시트와 전극 조립체의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 마찰 시트의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 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 배터리 셀의 분해 사시도 및 단면도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에는, 도 1에 도시된 배터리 셀 사이에 개재되는 마찰 시트를 설명하기 위한 서로 다른 사시도들이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 종 방향(Z1)으로 배열된 다수의 배터리 셀(C)과, 상기 다수의 배터리 셀(C)을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바(300)와, 상기 배터리 셀(C)과 버스 바(300) 사이에 개재된 버스 바 홀더(400)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 종 방향(Z1)을 따라 서로 이웃한 배터리 셀(C) 사이에 개재된 단열 시트(I)와, 단열 시트(I)와 배터리 셀(C) 사이에 개재된 것으로, 단열 시트(I)와 배터리 셀(C)에 대해 직접 접촉되는 양편의 비접착면(NA)을 포함하는 제1 마찰 시트(F1)와, 상기 다수의 배터리 셀(C)의 양단으로부터 종 방향(Z1)을 따라 압축력을 제공하기 위한 구속 기구(200, 도 1 참조)를 포함할 수 있다. 상기 제1 마찰 시트(F1)에 관한 보다 구체적인 기술적 사항은 후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(C)은, 전극 조립체(150)와, 상기 전극 조립체(150)를 수용하는 외장재(180)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(150)는 제1, 제2 전극판(151,152)과, 상기 제1, 제2 전극판(151,152) 사이에 개재된 세퍼레이터(153)를 포함할 수 있으며, 상기 외장재(180)는, 알루미늄과 같은 금속 캔을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 외장재(180)는, 전극 조립체(150)를 수용하도록 상단이 개구된 캔(181)과, 상기 캔(181)의 개구된 상단을 밀봉하기 위한 캡 플레이트(182)를 포함할 수 있다.
상기 외장재(180)는 전극 조립체(150)와 전기적으로 연결된 전극 단자(110,120)가 형성된 상면(U)과, 상기 상면(U)과 반대되는 바닥면(B)과, 상기 상면(U)과 바닥면(B)을 서로 연결해주는 것으로, 상대적으로 넓은 면적으로 형성된 한 쌍의 주된 면(M)과, 상대적으로 좁은 면적으로 형성된 한 쌍의 측면(SI)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(C)은 주된 면(M)끼리 서로 마주하도록 배열될 수 있다. 상기 외장재(180)는 배터리 셀(C)의 외형을 형성할 수 있으며, 본 명세서를 통하여 상기 외장재(180)의 상면(U), 바닥면(B), 주된 면(M), 그리고 측면(SI)은, 각각 배터리 셀(C)의 상면(U), 바닥면(B), 주된 면(M), 그리고 측면(SI)에 해당될 수 있다. 또한, 본 명세서를 통하여, 배터리 셀(C)의 상면(U), 바닥면(B), 그리고 측면(SI)과 각각 인접한 전극 조립체(150)의 부분들을, 각각 전극 조립체(150)의 상부, 바닥부, 그리고 측부라고 칭하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 다수의 배터리 셀(C)이 배열된 종 방향(Z1)을 따라 서로 이웃한 한 쌍의 배터리 셀(C) 사이에는, 단열 시트(I)와 마찰 시트(F)가 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 단열 시트(I)는 서로 이웃한 한 쌍의 배터리 셀(C) 사이에 개재될 수 있고, 상기 단열 시트(I)와 한 쌍의 배터리 셀(C) 중에서 어느 일 배터리 셀(C) 사이와, 상기 단열 시트(I)와 나머지 다른 배터리 셀(C) 사이에는 각각 마찰 시트(F)가 개재될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 단열 시트(I)와 한 쌍의 배터리 셀(C) 중에서 어느 일 배터리 셀(C) 사이에는 제1 마찰 시트(F1)가 개재될 수 있고, 상기 단열 시트(I)와 나머지 다른 배터리 셀(C) 사이에는 제2 마찰 시트(F2)가 개재될 수 있다.
상기 마찰 시트(F)는, 종 방향(Z1)을 따라 배터리 셀(C)과 단열 시트(I) 사이에 개재될 수 있으며, 종 방향(Z1)을 따라 각각 배터리 셀(C) 및 단열 시트(I)와 마주하는 양편의 제1, 제2 면(S1,S2)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 마찰 시트(F)는 배터리 셀(C)과 마주하는 제1 면(S1)과 단열 시트(I)와 마주하는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 마찰 시트(F)의 제1, 제2 면(S1,S2) 중에서 적어도 어느 한 면은, 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 직접 접촉하는 비접착면(NA)으로 형성될 수 있다. 본 명세서를 통하여 비접착면(NA)이란, 접착 부재(T)를 개재하지 않고 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 직접 접촉하면서 마찰력에 의해 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 마찰 결합을 형성하는 면을 의미할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 접착면(A)이란, 접착 부재(T)를 개재하여 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 접착 결합을 형성하는 면을 의미할 수 있다. 즉, 상기 마찰 시트(F)의 비접착면(NA) 및 접착면(A)은 각각 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와의 사이에 접착 부재(T)의 개재 여부에 따라 구분될 수 있으며, 마찰 시트(F)의 제1, 제2 면(S1,S2)과 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I) 사이의 결합의 형태에 따라 마찰 결합을 형성하는 비접착면(NA)과 접착 결합을 형성하는 접착면(A)으로 구분될 수 있다. 여기서, 접착 부재(T)란, 접착제의 형태를 갖거나 또는 테이프의 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 또는 마찰 시트(F)와 단열 시트(I) 사이에 개재되는 양면 테이프를 의미할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 마찰 시트(F)의 비접착면(NA) 및 접착면(A)은, 배터리 셀(C)과 마주하는 제1 면(S1)을 형성할 수 있으며, 접착 부재(T)의 개재 여부에 따라 마찰 시트(F)의 비접착면(NA)은 배터리 셀(C)과 직접 접촉할 수 있으며, 마찰 시트(F)의 접착면(A)은 배터리 셀(C)과 직접 접촉하지는 않고 접착 부재(T)를 개재하여 배터리 셀(C)과 마주할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 마찰 시트(F)의 제2 면(S2)은 단열 시트(I)와 직접 접촉하는 비접착면(NA)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 마찰 시트(F)는, 배터리 셀(C)과 직접 접촉하는 비접착면(NA)의 제1 면(S1)을 포함하는 제1 마찰 시트(F1)와, 배터리 셀(C)과 마주하는 접착면(A)의 제1 면(S1)을 포함하는 제2 마찰 시트(F2)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 마찰 시트(F1)는, 배터리 셀(C)과 직접 접촉하는 비접착면(NA)의 제1 면(S1)과, 단열 시트(I)와 직접 접촉하는 비접착면(NA)의 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 마찰 시트(F2)는, 배터리 셀(C)과 마주하는 접착면(A)의 제1 면(S1)과, 단열 시트(I)와 직접 접촉하는 비접착면(NA)의 제2 면(S2)을 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)는, 배터리 셀(C)이 배열된 종 방향(Z1)을 따라 교대로 배치될 수 있으며, 서로 교번되는 순서로 번갈아 배치될 수 있다. 예를 들어, 종 방향(Z1)을 따라 서로 이웃하는 한 쌍의 배터리 셀(C) 사이에는 단열 시트(I)가 개재될 수 있으며, 상기 단열 시트(I)와 한 쌍의 배터리 셀(C) 중에서 어느 일 배터리 셀(C) 사이에는 제1 마찰 시트(F1)가 개재될 수 있고, 상기 단열 시트(I)와 나머지 다른 배터리 셀(C) 사이에는 제2 마찰 시트(F2)가 개재될 수 있다.
상기 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 이하와 같다. 즉, 상기 제1 마찰 시트(F1)는, 배터리 셀(C)과 단열 시트(I) 사이에서 이들과 직접 접촉하는 비접착면(NA)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 마찰 시트(F1)는 배터리 셀(C)과 단열 시트(I) 사이에서 마찰 결합을 통하여 이들을 서로 결합시키며, 보다 구체적으로, 상기 제1 마찰 시트(F1)는, 배터리 셀(C)과 마찰 결합을 형성하는 제1 면(S1)과, 단열 시트(I)와 마찰 결합을 형성하는 제2 면(S2)을 통하여 배터리 셀(C)과 단열 시트(I)를 서로 결합시킬 수 있다. 이때, 상기 제1 마찰 시트(F1)의 제1 면(S1)과 배터리 셀(C)의 마주하는 면 사이의 마찰 결합이란, 구속 기구(200, 도 1 참조)의 압축력에 비례하는 마찰력에 의해 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향으로, 제1 마찰 시트(F1)와 배터리 셀(C) 사이의 유동을 구속하는 결합을 의미할 수 있다. 또한, 마찰력에 의해 제1 마찰 시트(F1)와 배터리 셀(C) 사이의 유동이 방지되는 방향, 즉, 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향이란, 제1 마찰 시트(F1)의 제1 면(S1)의 평면 상에 놓이는 모든 방향들을 의미할 수 있다. 유사하게, 제1 마찰 시트(F1)의 제2 면(S2)과 단열 시트(I)의 마주하는 면 사이의 마찰 결합이란, 구속 기구(200, 도 1 참조)의 압축력에 비례하는 마찰력에 의해 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향으로, 제1 마찰 시트(F1)와 단열 시트(I) 사이의 유동을 구속하는 결합을 의미할 수 있다.
상기 제2 마찰 시트(F2)는 배터리 셀(C)과의 접착 결합을 형성하는 접착면(A)의 제1 면(S1)과, 단열 시트(I)와의 마찰 결합을 형성하는 비접착면(NA)의 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 마찰 시트(F2)는, 배터리 셀(C)과 접착 결합을 형성하는 제1 면(S1)과, 단열 시트(I)와 마찰 결합을 형성하는 제2 면(S2)을 통하여 배터리 셀(C)과 단열 시트(I)를 서로 결합시킬 수 있다. 이때, 상기 제2 마찰 시트(F2)의 제1 면(S1)과 배터리 셀(C)의 마주하는 면 사이의 접착 결합이란, 제2 마찰 시트(F2)의 제1 면(S1)과 배터리 셀(C) 사이에 개재된 접착 부재(T)의 접착력에 의해 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향으로, 제2 마찰 시트(F2)와 배터리 셀(C) 사이의 유동을 구속하는 결합을 의미할 수 있다. 이때, 접착 부재(T)의 접착력에 의해 제2 마찰 시트(F2)와 배터리 셀(C) 사이의 유동이 방지되는 방향, 즉, 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향이란, 제2 마찰 시트(F2)의 제1 면(S1)의 평면 상에 놓이는 모든 방향들을 의미할 수 있다.
또한, 상기 제2 마찰 시트(F2)의 제2 면(S2)과 단열 시트(I)의 마주하는 면 사이의 마찰 결합이란, 구속 기구(200, 도 1 참조)의 압축력에 비례하는 마찰력에 의해 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향으로, 제2 마찰 시트(F2)와 단열 시트(I) 사이의 유동을 구속하는 결합을 의미할 수 있다. 이때, 제2 마찰 시트(F2)의 마찰력에 의해 제2 마찰 시트(F2)와 단열 시트(I) 사이의 유동이 방지되는 방향, 즉, 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향이란, 제2 마찰 시트(F2)의 제2 면(S2)의 평면 상에 놓이는 모든 방향들을 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 하나의 팩 형태로 결속하기 위한 구속 기구(200)를 포함할 수 있다. 본 명세서를 통하여 구속 기구(200)란, 다수의 배터리 셀(C)을 종 방향(Z1)을 따라 결속하기 위한 구조를 의미할 수 있다. 또한, 상기 구속 기구(200)란, 다수의 배터리 셀(C)을 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향으로 구속하기 위한 마찰 시트(F)의 비접착면(NA)에 대해 마찰력을 부여하기 위한 구조를 의미할 수 있다. 즉, 상기 마찰 시트(F)의 비접착면(NA)은 이와 직접 접촉하는 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 마찰 결합을 형성하는데, 상기 구속 기구(200)에 의해 종 방향(Z1)으로 제공되는 압축력에 비례하는 마찰력을 통하여 마찰 결합을 형성할 수 있다. 이때, 상기 구속 기구(200)에 의해 제공되는 압축력은 마찰 시트(F)에 대한 수직 항력으로 작용할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 배터리 셀(C)과 마찰 결합을 형성하는 제1 마찰 시트(F1)와 달리, 제2 마찰 시트(F2)는, 배터리 셀(C)과 접착 결합을 형성하게 된다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 제1 마찰 시트(F1)와 배터리 셀(C) 사이에 접착 부재(T)를 개재할 필요가 없기 때문에, 제조 비용과 조립 공수가 그 만큼 절감될 수 있다. 다만, 모든 배터리 셀(C)과 마찰 시트(F) 사이에서 접착 부재(T)가 배제될 경우, 조립 작업 중에 배터리 셀(C)과 마찰 시트(F) 사이를 잡아주는 가 고정을 기대할 수 없기 때문에, 서로 교번되게 배치된 제1 마찰 시트(F1)와 제2 마찰 시트(F2) 중에서 제2 마찰 시트(F2)와 배터리 셀(C) 사이에는 접착 부재(T)가 개재되어, 조립 작업 중에 제2 마찰 시트(F2)와 배터리 셀(C) 사이의 가 고정을 통하여 조립 작업의 편이성이 향상될 수 있다.
상기 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)는 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)는, 실질적으로 동일한 소재와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)와 배터리 셀(C) 사이는 서로 다른 마찰 결합과 접착 결합을 형성하지만, 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)와 단열 시트(I) 사이는 서로 같은 마찰 결합을 형성하기 때문에, 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)에 대해 동일한 정도의 마찰 특성이 요구될 수 있으며, 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)를 서로 다른 구조로 형성할 경우, 배터리 팩의 조립 작업에서 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)의 혼동 방지를 위한 엄격한 조립이 요구되는 등으로 불편이 야기될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1, 제2 마찰 시트(F1,F2)는, 배터리 셀(C)의 마주하는 주된 면(M)과 마주하게 형성되어, 상기 주된 면(M)의 테두리를 따라 연장되는 실질적으로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 마찰 시트(F)는, 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 충분한 마찰 결합을 형성할 수 있도록 적정의 마찰 계수를 가지면서, 구속 기구(200, 도 1 참조)에 의해 제공되는 압축력에 따라 적정의 탄성 변형이 가능한 탄성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 마찰 시트(F)는, 대략 0.2 ~ 0.8 정도의 마찰 계수를 가진 탄성 소재로 마련될 수 있고, 본 발명의 구체적인 실시형태에서, 상기 마찰 시트(F)는 실리콘, 폴리우레탄, TPU, PSA 중 적어도 어느 하나의 소재를 포함할 수 있다.
상기 마찰 시트(F)는, 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와 마찰 결합을 형성하면서, 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향을 따라 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와의 유동을 방지할 수 있으며, 마찰 시트(F)를 개재하여 종 방향(Z1)으로 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 포함하는 전체 배터리 팩의 횡 방향 강성을 부여할 수 있다. 배터리 팩의 횡 방향 강성이란, 다수의 배터리 셀(C)이 배열된 종 방향(Z1)과 교차하는 횡 방향으로 외부 충격이 가해질 경우, 배터리 셀(C)이 서로에 대해 미끄러지면서 배터리 셀(C)이 정 위치를 벗어나 흐트러지게 될 수 있다. 이때, 외부 충격에 의해 다수의 배터리 셀(C)이 정 위치를 벗어나 흐트러지게 된다는 것은, 다수의 배터리 셀(C)의 정 위치에서 안정적으로 유지되는 전기적인 결합이나 절연 상태 등의 불량을 야기함으로써, 배터리 팩의 오 작동을 야기할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 본 발명에서는 외부 충격에 대응하여 배터리 팩의 형태가 흐트러지지 않도록 하기 위하여, 횡 방향의 외부 충격에 대응한 횡 방향 강성을 부여하고 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 배터리 팩의 횡 방향 강성에 직접 관련된 마찰 시트(F)의 결합 강도를 높이기 위해, 상기 마찰 시트(F)는 적정의 마찰 계수를 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 예를 들어, 0.2 ~ 0.8 정도의 마찰 계수를 가질 수 있다. 여기서, 마찰 계수란, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 표면 특성이므로, 본 명세서를 통하여 마찰 시트(F)의 마찰 계수란, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 마찰 계수를 의미할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 셀(C)은 외장재(180)로서 금속 캔(ex. 알루미늄 캔)을 포함하는 캔형 배터리 셀(C) 일 수 있다. 상기 마찰 계수는, 마찰 결합의 강도를 결정하는 일 인자로서, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 마찰 결합의 강도뿐만 아니라, 마찰 시트(F)와 단열 시트(I) 사이의 마찰 결합의 강도를 결정할 수 있는데, 금속 캔(ex. 알루미늄 캔)을 외장재(180)로 하는 캔형 배터리 셀(C)은 매끄러운 표면을 갖는데 반하여, 후술하는 바와 같이, MICA 또는 에어로젤을 포함하는 단열 시트(I)는, 금속 캔(ex. 알루미늄 캔) 보다는 거친 표면을 갖기 때문에, 상기 마찰 시트(F)의 마찰 계수의 범위 내에 속하는 마찰 시트(F)라면, 배터리 셀(C)과의 충분한 마찰 결합을 형성하면서 동시에, 단열 시트(I)와도 충분한 마찰 결합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 다수의 배터리 셀(C)을 포함하는 배터리 팩의 횡 방향 강성은, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 마찰 결합의 강도와, 마찰 시트(F)와 단열 시트(I) 사이의 마찰 결합의 강도에 영향을 받을 수 있는데, 적정의 마찰 계수를 갖는 마찰 시트(F)는, 배터리 셀(C) 뿐만 아니라, 단열 시트(I)와도 충분한 마찰 결합을 형성함으로써, 외부 충격에 대해 효과적으로 저항할 수 있는 횡 방향 강성을 제공할 수 있다.
상기 마찰 시트(F)의 마찰 계수가 증가하면, 그 만큼 배터리 셀(C) 또는 단열 시트(I)와의 결합 강도가 증가하지만, 반면에, 상기한 마찰 계수의 범위를 벗어나 과도한 마찰 계수를 갖는 마찰 시트(F)는, 구속 기구(200, 도 1 참조)에 의해 제공되는 압축력에 대응하여 탄성 변형될 수 있는 탄력성이 부족할 수 있으므로, 마찰 계수의 범위를 적정하게 한정할 수 있다.
상기 마찰 시트(F)의 결합 강도는, 마찰 시트(F)의 마찰 계수와 함께, 구속 기구(200, 도 1 참조)에 의해 제공되는 압축력, 그리고, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 접촉 면적에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 마찰 시트(F)의 마찰 계수에 대해서는 앞서 설명한 바와 같고, 구속 기구(200, 도 1 참조)에 의해 제공되는 압축력은 2000N ~ 5000N 범위를 가질 수 있다. 또한, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 접촉 면적은 3000mm2 ~ 6000mm2 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 마찰 시트(F)의 결합 강도는, 마찰 시트(F)의 마찰 계수(마찰 시트 F와 배터리 셀 C 사이의 마찰 계수)와, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이에 작용하는 구속 기구(200, 도 1 참조)의 압축력(수직 항력에 해당됨), 그리고, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 접촉 면적의 승산의 형태로 표현되는 마찰력에 의해 좌우될 수 있다. 상기 마찰 시트(F)는 배터리 셀(C) 뿐만 아니라, 단열 시트(I)와도 마찰 결합을 형성하며, 다수의 배터리 셀(C)을 포함하는 배터리 팩의 횡 방향 강성은, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 마찰 결합의 강도와, 마찰 시트(F)와 단열 시트(I) 사이의 마찰 결합의 강도에 영향을 받을 수 있는데, 적정의 마찰 계수를 갖는 마찰 시트(F)는, 배터리 셀(C) 뿐만 아니라, 단열 시트(I)와도 충분한 마찰 결합을 형성함으로써, 외부 충격에 대해 효과적으로 저항할 수 있는 횡 방향 강성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(C)은 금속 캔(ex. 알루미늄 캔)을 외장재(180)로 하는 캔형 배터리 셀(C)로 마련될 수 있고, 상대적으로 매끄러운 표면을 갖는 금속 캔의 표면 보다, MICA 또는 에어로젤을 포함하는 단열 시트(I)는, 금속 캔(ex. 알루미늄 캔) 보다는 거친 표면을 갖기 때문에, 상기한 바와 같이 금속 캔과의 마찰 계수와, 마찰 면적을 갖는 마찰 시트(F)라면, 배터리 셀(C)과의 충분한 마찰 결합을 형성하면서 동시에, 단열 시트(I)와도 충분한 마찰 결합을 형성할 수 있다. 한편, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 마찰 시트(F), 배터리 셀(C), 그리고 단열 시트(I)에 대해, 구속 기구(200, 도 1 참조)에 의해 제공되는 압축력은, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이에서와, 마찰 시트(F)와 단열 시트(I) 사이에서 동일하게 작용될 수 있다.
다수의 배터리 셀(C)을 포함하는 배터리 팩의 횡 방향 강성은, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 마찰력과, 마찰 시트(F)와 단열 시트(I) 사이의 마찰력에 의해 결정될 수 있으며, 상대적으로 거친 표면을 갖는 단열 시트(I)와 마찰 시트(F) 사이의 마찰력 보다는, 상대적으로 매끄러운 금속 표면(금속 캔, 외장재 180에 해당됨)을 갖는 배터리 셀(C)과 마찰 시트(F) 사이의 마찰력에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 외부 충격에 대한 배터리 팩의 횡 방향 강성은, 상대적으로 마찰 결합에 취약한 매끄러운 금속 표면(금속 캔, 외장재 180에 해당됨)의 배터리 셀(C)과 마찰 시트(F) 사이의 마찰력에 의해 제한될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 이하와 같은 조건에서, 즉, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 마찰 계수(0.2 ~ 0.8)와, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이의 접촉 면적(3000mm2 ~ 6000mm2)과, 마찰 시트(F)와 배터리 셀(C) 사이에 작용하는 구속 기구(200, 도 1 참조)의 압축력(수직 항력에 해당됨, 2000N ~ 5000N)의 조건에서, 상기 마찰 계수와 접촉 면적과 압축력의 승산의 형태로 표현되는 마찰력은, 대략 400N ~ 4000N 범위를 가질 수 있으며, 이러한 범위의 마찰력에 의해 제공되는 배터리 팩의 횡 방향 강성은, 대략 상기한 마찰력의 범위와 대등한 횡 방향의 외부 충격에 대해 효과적으로 저항할 수 있으며, 다수의 배터리 셀(C)이 정 위치를 벗어나 횡 방향으로 흐트러지지 않을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구속 기구(200)는, 종 방향(Z1)으로 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 애워싸는 플레이트(210,220,230)들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 구속 기구(200)는, 종 방향(Z1)으로 최외곽에 배치된 배터리 셀(C)의 외곽에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)와, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)를 서로 연결하도록 종 방향(Z1)을 따라 연장되는 한 쌍의 사이드 플레이트(230)를 포함할 수 있다. 종 방향(Z1)으로 배터리 팩의 양편에 형성된 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)는, 다수의 배터리 셀(C)에 대해 종 방향(Z1)의 압축력을 제공할 수 있으며, 횡 방향으로 배터리 팩의 양편에 형성된 한 쌍의 사이드 플레이트(230)는, 횡 방향으로 작용하는 외부 충격을 종 방향(Z1)으로 배열된 다수의 배터리 셀(C)들로 분산시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 사이드 플레이트(230)는, 다수의 배터리 셀(C)과 함께 배열된 다수의 마찰 시트(F)에 대해 횡 방향의 외부 충격을 분산시킴으로써, 다수의 마찰 시트(F)가 횡 방향의 외부 충격에 대해 함께 마찰력을 발휘하면서 저항하도록 할 수 있다. 또한, 상기 사이드 플레이트(230)는 종 방향(Z1)을 따라 서로를 향하여 가압되도록 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)를 연결해줌으로써, 이들 사이에 개재된 다수의 배터리 셀(C)에 대해 압축력이 제공되도록 할 수 있다.
상기 엔드 플레이트(210,220)와 사이드 플레이트(230)는 배터리 팩의 4 코너 위치에서 서로 겹쳐지게 배치되면서, 나사 체결이나 용접 등에 의해 서로 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구속 기구(200)는, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 애워싸는 다수의 플레이트(210,220,230)들을 포함할 수 있으며, 본 발명의 구속 기구(200)는, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 애워싸는 밴드 형태로 마련될 수도 있으며, 다양한 실시형태에서, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 하나의 팩 형태로 결속할 수 있으면서, 횡 방향으로 마찰 시트(F)의 마찰 결합을 위한 종 방향(Z1)의 압축력을 제공하는 한도에서, 다양한 형태로 마련될 수 있다.
상기 구속 기구(200)는, 종 방향(Z1)으로 배열된 다수의 배터리 셀(C)을 하나의 팩 형태로 결속시키기 위하여, 그리고, 횡 방향으로 마찰 시트(F)의 마찰 결합을 위하여, 종 방향(Z1)을 따르는 압축력을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 구속 기구(200)에 의해 제공되는 종 방향(Z1)의 압축력은 2000N ~ 5000N 범위를 가질 수 있다. 만일 구속 기구(200)에 의한 압축력이 상기한 하한 값 보다 낮을 경우, 구속 기구(200)에 의해 제공되는 압축력이 충분하지 않으므로, 마찰 시트(F)의 마찰 결합에 의해 제공되는 배터리 팩의 횡 방향 강성이 부족하여, 횡 방향으로 작용하는 외부 충격에 의해 다수의 배터리 셀(C)이 정 위치를 벗어나 흐트러지게 될 수 있다.
만일 구속 기구(200)에 의해 제공되는 압축력이 상기한 상한 값을 벗어나 과도하게 제공될 경우, 구속 기구(200)에 의한 압축력에 의해 배터리 셀(C)이 변형되거나 또는 배터리 셀(C)의 스웰링에 따른 부피 팽창을 수용하지 못하고, 배터리 셀(C)의 부피 팽창에 따라 유발되는 내부 응력이 축적되면서 구속 기구(200)의 내구성에 영향을 줄 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 단열 시트(I)는, 배터리 셀(C)과 마찰 시트(F) 사이에 개재될 수 있다. 상기 단열 시트(I)는, 종 방향(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(C) 사이의 열적인 간섭을 차단할 수 있으며, 어느 일 배터리 셀(C)의 발열이나 발화가 이웃한 다른 배터리 셀(C)을 향하여 전파(propagation)되는 것을 차단하거나 또는 지연시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단열 시트(I)는 이웃한 배터리 셀(C) 사이의 열적인 간섭을 차단할 수 있는 충분한 단열성을 갖춘 여하의 소재로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단열 시트(I)는 MICA 또는 에어로젤을 포함할 수 있다.
상기 에어로젤은 주성분으로 이산화규소(SiO2)를 포함할 수 있다. 상기 단열 시트(I)에서 에어로젤 입자 함량은 80% 이상이며, 나머지는 바인더로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 에어로젤 입자 함량은 80% 내지 90%로 이루어질 수 있다. 여기서, 에어로젤 입자 함량이 80% 보다 작으면 이웃하는 배터리 셀(C) 사이의 열 전파를 차단하기 충분하지 않으며, 에어로젤 입자 함량이 90% 보다 크면 바인더의 함량이 상대적으로 적어 단열 시트(I)를 형성하기가 어려울 수 있다. 상기 에어로젤 입자의 크기는 약 10 내지 100㎛ 정도로 이루어질 수 있고, 상기 입자의 90% 이상이 나노 크기의 기공으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서 상기 단열 시트(I)는 에어로젤 입자의 90% 이상이 나노 크기의 기공으로 되어 있으므로, 가벼우면서도 우수한 단열성능을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 상기 단열 시트는 SiO2 구조로 연결된 나노 사이즈 복합체 구조 내에 미세 구멍(pore) 구조가 형성된 형태로 형성될 수 있으며, 이 구멍 구조 내에 공기를 수용할 수 있다. 이러한 공기층은 SiO2 복합체 구멍 내에서 유동 없이 유지되어, 우수한 단열 특성을 나타내는 공기를 단열재로 사용할 수 있다.
상기 단열 시트(I)는, 온전한 시트 형태로 형성되어, 실질적으로 배터리 셀(C)의 주된 면(M) 전체에 걸쳐서 형성될 수 있으며, 배터리 셀(C)의 주된 면(M) 전체에 걸쳐서 형성되어 서로 이웃한 한 쌍의 배터리 셀(C) 사이를 단열시킬 수 있다. 상기 단열 시트(I)와 달리, 상기 마찰 시트(F)는 중앙의 개구(FO)를 포함하는 시트 형태로 형성되어, 배터리 셀(C)의 주된 면(M)의 테두리 영역을 따라 연장될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 마찰 시트(F)는, 중앙의 개구(FO)와, 중앙의 개구(FO)를 둘러싸도록 폐쇄된 형태로 연장되는 테두리부(FP)를 포함할 수 있다. 상기 마찰 시트(F)에 형성된 중앙의 개구(FO)는, 배터리 셀(C)의 스웰링에 따른 부피 팽창을 흡수할 수 있도록 여유 공간을 제공할 수 있다. 즉, 상기 중앙의 개구(FO)를 통하여 제공된 여유 공간을 통하여 배터리 셀(C)의 스웰링에 따른 부피 팽창이 허용될 수 있으며, 배터리 셀(C)의 스웰링으로 유발되는 내부 응력을 해소할 수 있고, 내부 응력의 축적에 따른 구속 기구(200, 도 1 참조)의 내구성 문제를 해소할 수 있다.
도 6에는, 마찰 시트와 전극 조립체의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 6에서는, 이해의 편의를 위하여 배터리 셀의 구체적인 도시는 생략되어 있다.
상기 마찰 시트(F)의 테두리부(FP)는, 배터리 셀(C)의 주된 면(M)과 마주하게 형성되어, 주된 면(M)의 테두리를 따라 연장될 수 있으며, 배터리 셀(C)의 상면(U)과 인접한 위치에 형성된 상부(FU)와, 배터리 셀(C)의 바닥면(B)과 인접한 위치에 형성된 바닥부(FB)와, 배터리 셀(C)의 측면(SI)과 인접한 위치에 형성된 측부(FS)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 마찰 시트(F)의 상부(FU)와 측부(FS)는, 전극 조립체(150)와 겹쳐지지 않는 위치에 형성될 수 있으며, 상기 마찰 시트(F)의 바닥부(FB)는, 전극 조립체(150)와 겹쳐지는 위치에 형성될 수 있다. 이러한 마찰 시트(F)의 배치는, 배터리 셀(C)의 위치에 따른 발열의 정도와 이에 따른 배터리 셀(C)의 스웰링 정도를 고려한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 전극 조립체(150)의 상부에는, 전극 조립체(150)와 전극 단자(110,120)를 전기적으로 연결하기 위한 집전체(117,127, 도 3 참조)가 연결될 수 있으며, 이러한 집전체(117,127)에는 충, 방전 전류가 집중되면서 집중적인 발열이 야기될 수 있으므로, 이러한 집전체(117,127)와 연결된 전극 조립체(150)의 상부에서는, 전극 조립체(150)의 바닥부 보다 상대적으로 발열 및 스웰링의 정도가 클 수 있다. 이에 따라, 발열 및 스웰링 정도가 상대적으로 큰 전극 조립체(150)의 상부는, 마찰 시트(F)의 상부(FU)와 겹쳐지지 않도록 형성될 수 있으며, 전극 조립체(150)의 상부와 겹치는 위치에는 마찰 시트(F)의 테두리부(FP)가 아닌 개구(FO)가 형성됨으로써, 전극 조립체(150)의 상부의 스웰링을 수용할 수 있다. 이와 달리, 상대적으로 발열 정도가 낮은 전극 조립체(150)의 바닥부는 마찰 시트(F)의 바닥부(FB)와 겹쳐질 수 있다. 그리고, 마찰 시트(F)의 상부(FU)와 인접한 측부(FS)도, 전극 조립체(150, 전극 조립체 150의 측부 FS)와 겹쳐지지 않도록 형성될 수 있으며, 전극 조립체(150)의 측부와 겹쳐지는 위치에는 마찰 시트(F)의 테두리부(FP)가 아닌, 마찰 시트(F)의 개구(FO)가 형성됨으로써, 전극 조립체(150)의 측부의 스웰링을 허용할 수 있다. 이와 같이, 상기 마찰 시트(F)의 상부(FU)와 측부(FS)는 각각 전극 조립체(150)와 겹쳐지지 않도록 형성되되, 마찰 시트(F)의 바닥부(FB)는, 전극 조립체(150)와 겹쳐지는 위치에 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 마찰 시트의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 7a에 도시된 실시형태에서, 마찰 시트(F`)는, 전극 조립체(150)와 겹쳐지지 않는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 마찰 시트(F`)의 상부(FU)와 측부(FS)는 물론이고, 마찰 시트(F`)의 바닥부(FB)도 전극 조립체(150)와 겹쳐지지 않는 위치에 배치될 수 있다.
도 7b에 도시된 실시형태에서, 마찰 시트(F``)는, 배터리 셀(C)의 측면(SI)에 인접한 위치에 배치되는 한 쌍의 측부(FS)를 포함할 수 있으며, 배터리 셀(C)의 주된 면(M)을 폐쇄된 형태로 둘러싸지 않고, 배터리 셀(C)의 측면(SI)에 인접한 위치에서 나란하게 연장되는 한 쌍의 측부(FS)를 포함하여 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 마찰 시트(F``)는, 전극 조립체(150)와 겹쳐지지 않는 위치에 배치될 수 있다.
도 7c에 도시된 실시형태에서, 마찰 시트(F```)는 배터리 셀(C)의 상면(U) 및 바닥면(B)에 인접한 위치에 배치되는 상부(FU) 및 바닥부(FB)의 쌍을 포함할 수 있으며, 배터리 셀(C)의 주된 면(M)을 폐쇄된 형태로 둘러싸지 않고, 배터리 셀(C)의 상면(U) 및 바닥면(B)에 인접한 위치에서 나란하게 연장되는 스프라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 마찰 시트(F```)는, 전극 조립체(150)와 겹쳐지지 않는 위치에 배치될 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.
F: 마찰 시트 F1: 제1 마찰 시트
F2: 제2 마찰 시트 FO: 개구
FP: 테두리부 FU: 마찰 시트의 상부
FS: 마찰 시트의 측부 FB: 마찰 시트의 측부
T: 접착 부재 C: 배터리 셀
I: 단열 시트 A: 접착면
NA: 비접착면 150: 전극 조립체
180: 외장재 200: 구속 기구

Claims (20)

  1. 종 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀;
    서로 이웃한 배터리 셀 사이에 개재된 단열 시트;
    상기 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재된 것으로, 단열 시트와 배터리 셀에 대해 직접 접촉되는 양편의 비접착면을 포함하는 제1 마찰 시트; 및
    상기 다수의 배터리 셀의 양단으로부터 종 방향을 따라 압축력을 제공하기 위한 구속 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재되는 것으로, 상기 단열 시트에 대해 직접 접촉하는 비접착면과, 상기 배터리 셀과 마주하는 접착면을 포함하는 제2 마찰 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1, 제2 마찰 시트는 종 방향을 따라 서로 교번되는 순서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1, 제2 마찰 시트는 서로 이웃하는 한 쌍의 배터리 셀 사이에 개재되되,
    상기 제1 마찰 시트는, 서로 이웃하는 한 쌍의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀과 단열 시트 사이에 개재되고,
    상기 제2 마찰 시트는, 다른 하나의 배터리 셀과 단열 시트 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 마찰 시트와 배터리 셀 사이에는 접착 부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마찰 시트는 중앙의 개구와, 중앙의 개구를 둘러싸는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 테두리부는, 중앙의 개구를 둘러싸는 폐쇄된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 외장재를 포함하며,
    상기 외장재는, 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자가 형성된 상면과, 상기 상면과 반대되는 바닥면과, 상기 상면과 바닥면을 연결하는 것으로, 상대적으로 넓은 한 쌍의 주된 면과, 상기 상면과 바닥면을 연결하는 것으로, 상대적으로 좁은 한 쌍의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 마찰 시트의 테두리부는, 상기 외장재의 주된 면과 마주하게 형성되어, 상기 주된 면의 테두리를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 마찰 시트의 테두리부는, 상기 외장재의 상면과 인접한 위치에 형성된 상부와, 상기 외장재의 바닥면과 인접한 위치에 형성된 바닥부와, 상기 외장재의 측면과 인접한 위치에 형성된 측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 테두리부의 상부와 측부는, 상기 전극 조립체와 겹쳐지지 않도록 형성되며,
    상기 테두리부의 바닥부는, 상기 전극 조립체와 겹쳐지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 테두리부의 상부와 측부는, 상기 제1 마찰 시트의 개구와 겹쳐지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마찰 시트와 배터리 셀 사이의 마찰 계수는, 0.2 ~ 0.8 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마찰 시트는, 실리콘, 폴리우레탄, TPU, PSA 중 적어도 어느 하나의 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단열 시트와 배터리 셀 사이에 개재되는 것으로, 상기 단열 시트에 대해 직접 접촉하는 비접착면과, 상기 배터리 셀과 마주하는 접착면을 포함하는 제2 마찰 시트를 더 포함하고,
    상기 제1, 제2 마찰 시트는, 실질적으로 동일한 소재와 동일한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 단열 시트는, 배터리 셀의 주된 면 전체와 마주하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 단열 시트는, MICA 또는 에어로젤을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 구속 기구는, 종 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀들을 애워싸는 플레이트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 구속 기구는, 종 방향으로 최외곽에 배치된 배터리 셀의 외곽에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트와, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트를 서로 연결하도록 종 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 구속 기구에 의해 제공되는 종 방향의 압축력은, 2000N ~ 5000N 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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