KR20220081440A - 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩 - Google Patents

셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩에 관한 것으로, 본 발명은 지지체들; 상기 지지체들사이에 일렬로 배열되며, 각각 한쪽측면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽측면에 양극터미널이 구비되어 직렬로 연결되는 파우치셀들; 상기 지지체들을 체결하여 상기 파우치셀들을 가압하는 체결유닛; 상기 지지체와 파우치셀 사이에 위치하는 가압판; 및 상기 가압판과 지지체 사이에 구비되어 가압판에 탄성력을 가하는 셀가압용 판스프링을 포함하며, 상기 셀가압용 판스프링은, 상기 가압판에 지지되는 가압지지판부; 및 상기 가압지지판부의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발들을 포함한다. 본 발명에 따르면, 일렬로 배열된 파우치셀들을 균일하게 가압할 뿐만 아니라 구성이 간단하고 조립작업이 간단하다.

Description

셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩{LEAF SPRING FOR PRESSURIZING CELL AND ELECTRIC ENERGY STORAGE PACK HAVING THE SAME}
본 발명은 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩에 관한 것이다.
전기화학적 프로세스를 이용하여 전기에너지를 저장하고 방출하는 전기에너지 저장방출소자인 이차전지에는 리튬이온 배터리, 슈퍼커패시터 등이 있다. 일반적으로 리튬이온 배터리는 Li+이온이 산화-환원 반응을(Redox reaction) 통해서 전기가 생성 축적하고 방출하며, 슈퍼커패시터는 전해질의 이온이 전극 표면에 흡착(adsorption)되는 과정을 통해서 전기를 축적하고 방출한다. 그래서 슈퍼캐패시터는 리튬이온 배터리에 비해서 충방전 속도가 빠르고 높은 전력을 낼 수 있으나, 슈퍼캐패시터는 전극 표면에만 이온이 흡착되므로 리튬이온 배터리에 비해서 에너지 밀도가 상대적으로 적다.
이와 같은 리튬이온 배터리나 슈퍼커패시터는 각각 다수 개의 단위 셀(이하, 충방전셀이라 함)들을 적층(배열)한 팩 형태로 제작하여 에너지 저장용 축전지, 전기자동차 등에 설치된다.
이와 같은 전기에너지 저장방출팩을 구성하는 충방전셀은 케이싱과, 그 케이싱의 내부에 구비되는 한 쌍의 전극 및 분리막과, 케이싱의 내부에 충진되는 전해질(액)을 포함한다. 충방전셀은 케이싱의 형태에 따라 파우치형과 캔형으로 분류된다. 즉, 리튬이온 배터리(전지)의 경우 파우치형 배터리셀과 캔형 배터리셀로 분류되고, 슈퍼캐패시터의 경우 파우치형 커패시터셀과 캔형 커패시터셀로 분류된다. 이하에서, 파우치형 배터리셀과 파우치형 커패시터셀을 통칭하여 파우치셀이라 한다.
전기에너지 저장방출팩은 파우치셀들이 직렬연결 형태나 병렬연결 형태로 구성된다. 파우치셀들을 직렬로 연결한 전기에너지 저장방출팩은 두 개의 지지체 사이에 파우치셀들을 일렬로 배열하고 두 개의 지지체를 볼트들과 너트들로 체결하여 일렬로 배열된 파우치셀들을 가압 고정하게 된다.
이와 같은 구성은 두 개의 지지체가 일렬로 배열된 파우치셀들을 가압하게 되므로 파우치셀들이 손상될 우려가 있어, 지지체와 파우치셀 사이에 가압판 및 그 가압판에 결합되는 다수 개의 압축코일스프링들을 위치시켜 압축코일스프링들의 탄성력으로 파우치셀들을 가압 고정하게 된다. 하지만, 이와 같은 구조는 다수 개의 압축코일스프링들을 가압판에 결합시키게 되므로 구성이 복잡하고 압축코일스프링들을 균일하게 배치하여야 하므로 제작 효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 일렬로 배열된 파우치셀들을 균일하게 가압하는 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구성 및 조립작업이 간단한 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 지지체들; 상기 지지체들 사이에 일렬로 배열되며, 각각 한쪽 측면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽 측면에 양극터미널이 구비되어 직렬로 연결되는 파우치셀들; 상기 지지체들을 체결하여 상기 파우치셀들을 가압 고정하는 체결유닛; 상기 지지체와 파우치셀 사이에 위치하는 가압판; 및 상기 가압판과 지지체 사이에 구비되어 가압판에 탄성력을 가하는 셀가압용 판스프링을 포함하는 전기에너지 저장방출팩이 제공된다.
또한, 가압지지판부; 상기 가압지지판부의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발들; 및 상기 스프링발들의 각 단부에 형성되는 연결부를 포함하는 셀가압용 판스프링이 제공된다.
본 발명은 지지체와 가압판 사이에 한 개의 셀가압용 판스프링이 구비되어 셀가압용 판스프링이 체결유닛의 체결력에 의해 탄성 변형되면서 탄성력을 발생시켜 가압판을 가압하고 그 가압판이 일렬로 배열된 파우치셀들을 가압 고정시키게 되므로 파우치셀들을 가압하는 구성이 간단할 뿐만 아니라 조립작업이 간단하게 된다. 이로 인하여, 조립 생산성을 높이게 된다.
또한, 본 발명의 셀가압용 판스프링이 가압판에 지지되는 가압지지판부와, 그 가압지지판부의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발들을 포함하게 되므로 체결유닛의 체결력이 절달될 때 복수 개의 스프링발들이 각각 탄성 변형되면서 탄성력을 가압지지판부에 전달하여 가압판과 파우치셀들을 가압하게 되어 강한 탄성력으로 가압판 및 파우치셀의 전체면에 걸쳐 균일한 작용하게 된다. 이로 인하여, 파우치셀들의 손상을 방지하면서 파우치셀들을 견고하게 고정하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예의 주요 부분을 분리한 상태를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 구성하는 셀가압용 판스프링의 일예를 도시한 사시도.
이하, 본 발명에 따른 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 정면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 측면도이다.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 일실시예는, 지지체(10)들, 파우치셀(20)들, 체결유닛(30), 가압판(40), 셀가압용 판스프링(50)을 포함한다.
지지체(10)들은 서로 간격두고 위치한다. 지지체(10)는 두 개인 것이 바람직하다. 지지체(10)의 일예로, 지지체(10)는 사각판 형상의 지지판부(11)와, 그 지지판부(11)에 각각 형성되어 체결유닛(30)이 관통되는 관통구멍(12)들을 포함한다. 지지판부(11)는 파우치셀(20)의 면적보다 크다. 관통구멍(12)은 네 개인 것이 바람직하다. 네 개의 관통구멍(12)들은 사각형 지지판부의 네 모서리부분에 위치한다. 관통구멍(12)은 여섯 개 또는 여덟 개가 될 수도 있다.
파우치셀(20)들은 두 개의 지지체(10)들 사이에 일렬로 배열되며, 각각 한쪽 측면에 음극터미널(21)이 구비되고 다른 한쪽 측면에 양극터미널(22)이 구비되어 직렬로 연결된다.
파우치셀(20)의 일예로, 파우치셀(20)은 파우치형 이차전지셀이다. 파우치형 이차전지셀은 파우치형 케이싱과, 그 파우치형 케이싱의 내부에 구비되며 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 파우치형 케이싱의 내부에 구비되는 전해액을 포함한다. 파우치형 케이싱의 한쪽면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽면에 양극터미널이 구비된다. 전극 조립체의 음극판이 전극탭에 의해 음극터미널에 연결되고, 전극 조립체의 양극판이 전극탭에 의해 양극터미널에 연결된다.
파우치셀(20)의 다른 일예로, 파우치셀(20)은 파우치형 커패시터셀이 될 수 있다. 파우치형 커패시터셀은 파우치형 케이싱과, 파우치형 케이싱의 내부에 구비되며 격리막의 양면에 배치되는 한 쌍의 전극이 배치된 소자와, 파우치형 케이싱의 내부에 충진되는 전해액을 포함한다. 파우치형 케이싱의 한쪽면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽면에 양극터미널이 구비된다. 소자의 음전극이 전극탭에 의해 음극터미널에 연결되고, 소자의 양전극이 전극탭에 의해 양극터미널에 연결된다.
체결유닛(30)은 두 개의 지지체(10)들을 체결하여 파우치셀(20)들을 가압 고정한다. 체결유닛(30)의 일예로, 체결유닛(30)은 네 개의 볼트(31)들과, 그 볼트(31)들에 각각 체결되는 너트(32)들을 포함한다. 네 개의 볼트(31)들은 지지체(10)의 관통구멍(12)들에 각각 관통되며 네 개의 볼트(31)들에 각각 너트(32)가 체결된다. 두 개의 지지체(10)들이 네 개의 볼트(31)들과 너트(32)들에 의해 체결됨에 의해 그 두 개의 지지체(10)들이 파우치셀(20)들을 가압 고정한다. 볼트(31)와 너트(32)는 각각 여섯 개가 될 수도 있다.
가압판(40)은 지지체(10)와 파우치셀(20) 사이에 위치한다. 가압판(40)의 일예로, 가압판(40)은 균일한 두께를 가지는 사각판 형상인 것이 바람직하다. 가압판(40)은 파우치셀(20)의 면적보다 크고 지지체(10)의 면적보다 작은 것이 바람직하다. 가압판(40)에 지지체(10)의 관통구멍(12)들과 대응되는 관통구멍들이 구비되는 것이 바람직하다.
셀가압용 판스프링(50)은 가압판(40)과 지지체(10) 사이에 구비되어 가압판(40)에 탄성력을 가한다. 셀가압용 판스프링(50))의 일실시예로, 도 3, 4에 도시한 바와 같이, 셀가압용 판스프링(50)은 가압지지판부(51)와, 그 가압지지판부(51)의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발(52)들과, 그 스프링발(52)들의 각 단부에 형성되는 연결부(53)를 포함한다.
가압지지판부(51)는 사각 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 가압지지판부(51)는 원형으로 형성될 수도 있고 타원 형상으로 형성될 수도 있다. 가압지지판부(51)는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 가압지지판부(51)는 평판인 것이 바람하다. 가압지지판부(51)는 가운데 부분이 가압지지판부(51)의 두께에 해당되는 높이로 아래로 볼록하게 형성될 수도 있다. 스프링발(52)들에 외력이 가해져 탄성 변형되면서 그 탄성 변형력이 가압지지판부(51)에 전달되어 가압지지판부(51)가 가압판(40)을 가압한다. 가압지지판부(51)에 압력을 균일하게 분산시키는 압력분산판(미도시)이 결합될 수도 있다.
스프링발(52)의 제1 예로, 스프링발(52)은 가압지지판부(51)에서 설정된 폭으로 수평 방향으로 연장 형성되는 제1 수평연장부(1)와, 그 제1 수평연장부(1)에 이어 가압지지판부(51)에 대하여 수직 방향으로 경사지게 절곡 연장되는 절곡연장부(2)와, 그 절곡연장부(2)에 이어 수평 방향으로 연장 형성되는 제2 수평연장부(3)를 포함한다. 셀가압용 판스프링(50)을 가압판(40)과 지지체(10) 사이에 위치시 가압지지판부(51)와 제1 수평연장부(1)는 가압판(40)에 접촉 지지되고 제2 수평연장부(3)는 지지체(10)에 접촉 지지된다. 스프링발(52)은 외력이 가해질 때 탄성 변형되면서 탄성력을 작용시킨다.
스프링발(52)의 제2 예로, 스프링발(52)은 가압지지판부(51)에서 설정된 폭으로 가압지지판부에 수직 방향으로 경사지게 절곡 연장되는 절곡연장부와, 그 절곡연장부에 이어 수평 방향으로 연장 형성되는 수평연장부를 포함한다.
스프링발(52)들은 가압지지판부(51)가 사각 형태로 형성되는 경우 네 개인 것이 바람직하다. 네 개의 스프링발(52)들은 사각 형태의 가압지지판부(51)의 네 모서리 부분들에 각각 위치한다.
연결부(53)의 일예로, 연결부(53)는 스프링발(52)의 길이 방향으로 끝에서 폭과 일정 깊이로 형성된 개구홈인 것이 바람직하다. 연결부(53)의 다른 일예로, 스프링발(52)의 길이 방향 끝 부분에 형성된 구멍이 될 수도 있다. 연결부(53)는 두 개의 지지체(10)를 체결하는 볼트(31)에 연결되는 것이 바람직하다.
셀가압용 판스프링(50)은 가압판(40)과 지지체(10) 사이에 위치시키되, 가압지지판이 가압판(40)의 한쪽면에 접면되고 스프링발(52)의 연결부(53)들이 체결유닛(30)인 볼트931)들에 각각 연결되어 스프링발(52)들의 각 단부가 지지체(10)의 한쪽면에 지지된다.
이하, 본 발명에 따른 셀가압용 판스프링 및 그것을 구비한 전기에너지 저장방출팩의 작용과 효과를 설명한다.
먼저, 두 개의 지지체(10)들이 서로 간격을 두고 위치하고 한쪽 지지체(10)에 인접하게 가압판(40)을 위치시키고 가압판(40)과 지지체(10) 사이에 셀가압용 판스프링(50)을 위치시킨 상태에서 체결유닛(30)인 볼트(31)들과 너트(32)들로 두 개의 지지체(10)를 가체결한다. 그리고 지지체(10)와 가압판(40) 사이에 설정된 개수의 파우치셀(20)들을 일렬로 배열시킨다. 가체결된 볼트(31)들과 너트(32)들을 체결하여 두 개의 지지체(10) 사이를 좁히면서 파우치셀(20)들을 가압 고정시킨다. 이때, 셀가압용 판스프링(50)의 스프링발(52)들이 변형되면서 탄성력을 발생시키고 그 스프링발(52)들에서 발생되는 탄성 변형력이 가압지지판부(51)를 통해 가압판(40)에 전달되어 가압판(40)이 파우치셀(20)들을 탄성력으로 가압하여 고정하게 된다. 위의 조립순서는 바뀔 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 지지체(10)와 가압판(40) 사이에 한 개의 셀가압용 판스프링(50)이 구비되어 셀가압용 판스프링(50)이 체결유닛(30)의 체결력에 의해 탄성 변형되면서 탄성력을 발생시켜 가압판(40)을 가압하고 그 가압판(40)이 일렬로 배열된 파우치셀(20)들을 가압 고정시키게 되므로 파우치셀(20)들을 가압하는 구성이 간단할 뿐만 아니라 조립작업이 간단하게 된다. 이로 인하여, 조립 생산성을 높이게 된다.
또한, 본 발명의 셀가압용 판스프링(50)이 가압판(40)에 지지되는 가압지지판부(51)와, 그 가압지지판부(51)의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발(52)들을 포함하게 되므로 체결유닛(30)의 체결력이 절달될 때 복수 개의 스프링발(52)들이 각각 탄성 변형되면서 탄성력을 가압지지판부(51)에 전달하여 가압판(40)과 파우치셀(20)들을 가압하게 되어 강한 탄성력으로 가압판(40) 및 파우치셀(20)의 전체면에 걸쳐 균일한 작용하게 된다. 이로 인하여, 파우치셀(20)들의 손상을 방지하면서 파우치셀(20)들을 견고하게 고정하게 된다.
10; 지지체 20; 파우치셀
30; 체결유닛 40; 가압판
50; 셀가압용 판스프링

Claims (4)

  1. 지지체들;
    상기 지지체들사이에 일렬로 배열되며, 각각 한쪽측면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽측면에 양극터미널이 구비되어 직렬로 연결되는 파우치셀들;
    상기 지지체들을 체결하여 상기 파우치셀들을 가압하는 체결유닛;
    상기 지지체와 파우치셀 사이에 위치하는 가압판; 및
    상기 가압판과 지지체 사이에 구비되어 가압판에 탄성력을 가하는 셀가압용 판스프링을 포함하며,
    상기 셀가압용 판스프링은,
    상기 가압판에 지지되는 가압지지판부; 및
    상기 가압지지판부의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발들을 포함하는 전기에너지 저장방출팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가압지지판부는 사각 형태인 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장방출팩.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스프링발들은 네 개인 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장방출팩.
  4. 가압지지판부;
    상기 가압지지판부의 측면에 서로 간격을 두고 각각 연장 절곡되는 복수 개의 스프링발들; 및
    상기 스프링발들의 각 단부에 형성되는 연결부들을 포함하는 셀가압용 판스프링.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060060800A (ko) * 2004-11-30 2006-06-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
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KR20190141592A (ko) * 2018-06-14 2019-12-24 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 자동차용 부하 지지 배터리 모듈 및 자동차
KR20200086172A (ko) * 2019-01-08 2020-07-16 주식회사 엘지화학 스웰링 게이지를 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩

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