KR20220092581A - 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이차 배터리를 사용하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이차 배터리를 이용한 장치를 제공한다. 배터리 모듈은 배터리 셀 조립체(2A) 및 제1 집류체(3)를 포함하며, 배터리 셀 조립체(2A)는 제3 방향(z)을 따라 배열된 적어도 2개의 배터리 셀(20)을 포함하고, 배터리 셀(20)은 전극 단자(242)를 포함하며; 제1 합류체(3)는 본체부(32) 및 2개의 연결부(31)를 포함하고, 제1 합류체(3)의 연장 방향은 제3 방향(z)에 대해 소정 각도 경사지고, 2개의 연결부(31)는 동일한 배터리 셀 조립체(2A)에서 2개의 배터리 셀(20)의 전극 단자(242)와 각각 연결되고, 본체부(32)는 2개의 연결부(31) 사이에 위치되고, 또한 본체부(32)에는 변형 유도부가 설치되며, 변형 유도부는 제1 방향(x)을 따라 본체부(32)의 변형에 필요한 힘을 적어도 감소시키도록 구성되며, 제1 방향(x)은 전극 단자(242)를 설치하는데 사용되는 배터리 셀(20)의 측면과 평행하고 또한 제3 방향(z)에 수직이다.

Description

배터리 모듈, 배터리 팩 및 이차 배터리를 사용하는 장치

본 출원은 배터리 분야와 관련되며, 특히 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이차 배터리를 사용하는 장치와 관련된다.

참고적으로, 본 출원은 2020년 04월 03일에 중국 특허청에 출원된 출원 번호 202010259301.1의 발명 명칭이 "배터리 모듈, 배터리 팩 및 이차 배터리를 사용하는 장치”인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 인용을 통해 여기에 포함된다.

최근, 충전 가능한 배터리는 전기 자동차 등과 같은 고전력 장치에 동력을 제공하기 위해 널리 사용되고 있다. 충전 가능한 배터리는 더 큰 용량 또는 전력을 구현하기 위해 일반적으로 다수의 배터리 셀을 합류체를 통해 전극 단자에 연결하여, 직렬 및 병렬 중 적어도 하나의 연결 모드를 형성한다.

그러나 배터리 사용 과정에서 충방전 횟수가 증가함에 따라 배터리가 팽창하고, 팽창으로 인해 전극 단자가 합류체의 인장력을 받아 배터리의 사용 신뢰성에 영향을 미친다.

본 출원은 배터리의 사용 신뢰성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이차 배터리를 이용한 장치를 제안한다.

본 출원의 제1 측면에 따라 배터리 모듈을 제공하며, 이 배터리 모듈은 배터리 셀 조립체 및 제1 집류체를 포함하며, 배터리 셀 조립체는 제3 방향을 따라 배열된 적어도 2개의 배터리 셀을 포함하고, 배터리 셀은 전극 단자를 포함하며; 제1 합류체는 본체부 및 2개의 연결부를 포함하고, 제1 합류체의 연장 방향은 제3 방향에 대해 소정 각도 경사지고, 2개의 연결부는 동일한 배터리 셀 조립체에서 2개의 배터리 셀의 전극 단자와 각각 연결되고, 본체부는 2개의 연결부 사이에 위치되고, 또한 본체부에는 변형 유도부가 설치되며, 변형 유도부는 제1 방향을 따라 본체부의 변형에 필요한 힘을 적어도 감소시키도록 구성되며, 제1 방향은 전극 단자를 설치하는데 사용되는 배터리 셀의 측면과 평행하고 또한 제3 방향에 수직이다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 본체부에 변형 유도부를 설치하여, 제1 방향을 따라 본체부의 변형에 필요한 힘을 적어도 감소시켜 전극 조립체가 팽창할 때 제1 합류체가 제1 방향에서 쉽게 변형되도록 하여 전극 단자에 대한 인장력을 감소시켜, 전극 단자와 전극 조립체 사이의 연결 신뢰성을 보장하며, 또한 합류체가 열폭주 발생시 쉽게 끊어지게 하여 배터리의 작동 안전성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 변형 유도부는 슬릿을 포함하며, 슬릿은 본체부의 두께 방향을 따라 관통된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 슬릿을 설치함으로써, 폭 방향을 따른 제1 합류체의 단면적을 감소시킬 수 있어, 폭 방향을 따른 강성을 감소시키며, 제1 집류체의 폭 방향이 제3 방향에 대해 경사지기 때문에, 제1 방향 및 제3 방향을 따른 본체부의 변형에 필요한 힘을 동시에 감소시킬 수 있어, 전극 단자에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다. 또한, 열폭주가 발생하면 슬릿의 박약부가 보다 쉽게 녹아 끊어져 회로를 차단한다.

일부 실시예에서, 슬릿은 2개의 가로 홈을 포함하고, 2개의 가로 홈은 제1 합류체의 폭 방향을 따라 연장되고 또한 제1 집류체의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 제1 집류체의 폭 방향을 따라 연장되는 가로 홈을 설치함으로써, 폭 방향을 따른 제1 집류체의 단면적이 국부적으로 효과적으로 감소되어 폭 방향을 따른 강성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제1 방향 및 제3 방향을 따른 본체부의 변형에 필요한 힘을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 전극 단자에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 슬릿은 세로 홈을 더 포함하며, 세로 홈은 제1 합류체의 길이 방향을 따라 연장되고, 또한 세로 홈의 양단은 각각 2개의 가로 홈과 연통된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 제1합류체의 길이 방향을 따라 연장되는 세로홈을 추가함으로써, 본체부의 기설정된 길이 내에서 폭방향을 따른 제1합류체의 단면적을 균일하게 감소시켜, 폭 방향을 따른 그 길이의 강성을 줄임으로써, 제1 합류체가 외력을 받을 때 전체적으로 균일하게 변형되어 전극 단자에 대한 인장력을 감소시키고, 또한 큰 국부 변형에 의해 제1 합류체의 수명이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 세로 홈은 또한 제1 합류체의 전류 흐름 능력에 대한 영향을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 슬릿은 2개의 세로홈을 더 포함하고, 2개의 세로홈은 제1 합류체의 길이 방향을 따라 연장되고 또한 간격을 두고 설치되며, 각 세로 홈의 일단은 대응하는 수평홈과 연통된다.

본 실시예의 배터리 모듈에서, 2개의 세로홈은 제1 합류체의 길이 방향을 따라 연장되고 또한 간격을 두고 설치되며, 각 세로 홈의 일단은 대응하는 수평홈과 연통되므로, 제1 합류체의 강성을 감소시키면서 전극 단자에 대한 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 변형 유도부는 오목부를 포함하고, 오목부는 폭 방향을 따라 본체부의 측변에 설치되고, 본체부의 폭을 감소하도록 구성된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 오목부를 설치함으로써, 슬릿의 효과를 강화할 수 있고, 폭 방향을 따른 제1 합류체의 강성을 더욱 감소시킬 수 있고, 제1 방향 및 제3 방향을 따른 본체부의 변형에 필요한 힘을 더욱 감소시킬 수 있어, 전극 단자에 대한 인장력을 감소시키고, 제1 합류체와 전극 단자의 연결 신뢰성을 향상시키며; 또한, 열폭주 시 보다 쉽게 끊어져 회로를 차단함으로써 배터리 모듈의 작동 신뢰성 및 안전성을 향상시킨다.

일부 실시예에서, 본체부의 폭 방향의 양측에는 오목부가 설치된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 본체부의 폭 방향의 양측에는 오목부가 설치되므로, 폭 방향을 따라 제1 합류체의 양측의 구조를 대칭으로 만들 수 있어, 받는 힘이 균형을 이룰 수 있다. 또한, 길이 방향을 따라 중간 위치에서 강성이 약해져, 2개의 전극 단자 중 어느 하나가 제1 집류체에 외력을 가하면 변형이 일어나기 쉽다. 또한, 중간 위치와 배터리 셀에 대향되는 인접층의 제1 방폭 밸브 사이의 거리가 비교적 짧기 때문에 열폭주 시 제1 합류체가 쉽게 녹아 끊어진다.

일부 실시예에서, 변형 유도부는 만곡부를 포함하고, 만곡부는 연결부를 기준으로 제1합류체의 두께 방향을 향하여 돌출된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 만곡부를 설치함으로써, 배터리 셀이 팽창하여 전극 단자를 통해 제1 합류체에 길이 방향을 따른 외력을 가하는 경우, 만곡부는 돌출되어 탄성 구조를 형성하므로, 늘어나기 쉬워, 배터리 셀이 팽창될 때 길이 방향을 따라 제1 합류체에 가해지는 외력을 흡수할 수 있어 전극 단자에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다. 또한, 만곡부는 본체부의 표면적을 증가시켜 더 많은 열을 쉽게 흡수하고, 또한 오목부는 만곡부의 폭을 감소시키기 때문에, 배터리 셀이 열폭주 상태일 때, 그 위치에서 제1 집류체가 쉽게 파손되게 하여 배터리 모듈의 작동 안전성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 만곡부는 연결부를 기준으로 배터리 셀로부터 멀어지는 방향으로 돌출된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 만곡부는 연결부를 기준으로 배터리 셀로부터 멀어지는 방향으로 돌출되므로, 제1 집류체가 배터리 셀에 더 가깝게 설치될 수 있게 하여, 제1 집류체와 전극 단자 사이의 연결이 안정적이고 신뢰할 수 있게 되며, 또한, 배터리 셀로부터 떨어진 제1 합류체의 일측에는 만곡부를 설치하기에 충분한 공간이 있어 변형 요건을 충족한다.

일부 실시예에서, 만곡부는 길이 방향을 따른 본체부의 중간 위치에 위치하며; 변형 유도부는 슬릿을 더 포함하고, 슬릿은 만곡부를 기준으로 제1 합류체의 길이 방향을 따라 대칭되게 설치되며; 및/또는, 변형 유도부는 오목부를 더 포함하고, 오목부는 제1 집류체의 폭 방향을 따라 만곡부의 측변에 적어도 부분적으로 설치되어, 제1 집류체의 폭을 감소시키도록 구성된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 만곡부는 길이 방향을 따른 본체부의 중간 위치에 위치하므로, 만곡부 설치를 통해, 길이 방향을 따라 제1 합류체에 가해지는 2개의 전극 단자의 외력을 동시에 흡수할 수 있다. 또한, 슬릿은 만곡부를 기준으로 제1 합류체의 길이 방향을 따라 대칭되게 설치되며, 오목부는 제1 집류체의 폭 방향을 따라 만곡부의 측변에 적어도 부분적으로 설치되어 제1 집류체의 폭을 감소시키도록 구성되므로, 배터리 셀이 제3 방향을 따라 팽창될 때, 제1 방향 및 제3 방향을 따라 제1 집류체가 받는 외력은 슬릿, 오목부 및 만곡부의 결합 작용을 통해, 제1 집류체를 변형시켜 제1 방향 및 제3 방향에서 받는 외력을 효과적으로 흡수할 수 있으므로, 이로 인해 전극 단자가 받는 힘을 최소화하여, 배터리 모듈의 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 배터리 셀은 제1 방폭 밸브를 더 포함하고, 제1 합류체와 연결된 2개의 배터리 셀의 제1 방폭 밸브는 폭 방향을 따른 제1 합류체의 양측에 각각 위치된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 제1 합류체와 연결된 2개의 배터리 셀의 제1 방폭 밸브는 제1 합류체의 폭 방향의 양측에 각각 위치되므로, 제1 집류체와 연결된 위 아래의 배터리 셀 중 어느 하나에 열폭주가 발생하는 경우, 제1 집류체를 녹여 끊어 다른 배터리 셀을 보호할 수 있다.

일부 실시예에서, 배터리 셀은 제1 방폭 밸브를 더 포함하고, 제1 합류체는 그와 연결된 배터리 셀의 제1 방폭 밸브를 적어도 부분적으로 덮는다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 제1 합류체는 그와 연결된 배터리 셀의 제1 방폭 밸브를 적어도 부분적으로 덮으므로, 제1 합류체와 연결된 위 아래의 배터리 셀 중 어느 하나에 열폭주가 발생하는 경우, 배터리 셀 내의 뜨거운 가스, 스파크 및 먼지는 제1 방폭 밸브를 통해 분출되고, 또한 제1 합류체에 직접 작용하여 제1 합류체가 쉽게 녹아 끊어지게 한다.

일부 실시예에서, 배터리 모듈은 제2 집류체 및 제1 방향을 따라 배열된 복수의 배터리 셀 조립체를 더 포함하고, 인접한 2개의 배터리 셀 조립체는 제2 집류체를 통해 전기적으로 연결되고, 제2 집류체는 제1 방향을 따라 연장된다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 제2 집류체를 통해 인접한 2개의 배터리 셀 조립체를 연결되게 하고, 배터리 모듈의 용량 또는 전력을 증가할 수 있다.

본 출원의 제2 측면에 따라 배터리 팩을 제공하며, 이 배터리 팩은 박스 본체 조립체; 및 전술한 실시예의 배터리 모듈을 포함하며, 배터리 모듈은 박스 본체 조립체 내에 설치된다.

본 실시예의 배터리 팩에서, 박스 본체 조립체는 배터리 모듈에 대한 보호를 실현할 수 있고, 또한, 배터리 모듈 내의 제1 합류체 상에 구비된 변형유도부는 배터리 셀 내의 전극 조립체가 팽창할 때 제1 합류체가 제1 방향으로 쉽게 변형되어 전극 단자에 대한 인장력을 감소시켜, 전극 단자와 전극 조립체 사이의 연결 신뢰성을 보장한다.

일부 실시예에서, 박스 본체 조립체는 박스 본체와 빔을 포함하고, 빔은 박스 본체 내에 고정되고, 또한 박스 본체를 복수의 수용 공간으로 분할하며; 각 수용 공간 내에는 적어도 하나의 배터리 모듈이 설치되고, 각 배터리 모듈에서 각 배터리 셀의 전극 단자는 빔을 향해 설치되고, 또한 배터리 셀과 빔의 측벽 사이에는 기설정된 간격이 구비되어 배기 통로를 형성한다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 배터리 셀이 열폭주가 발생되면, 제1 방폭 밸브를 통해 분출되는 고온 가스, 스파크 및 먼지가 제1 합류체를 녹여 끊으므로, 기류는 배기 통로를 따라 양측으로 흐르고, 또한 빔의 단부와 박스 본체의 내벽 사이의 간극을 통해 흐르고, 또한 본체 박스 상에 설치된 예를 들어 제2방폭 밸브를 통해 외부로 배출되어 박스 본체 내부의 온도를 낮추어 배터리의 안전성을 향상시킨다.

본 출원의 제3 측면에 따라 이차 배터리를 사용하는 장치를 제공하며, 이 장치는 전술한 배터리 모듈 및 배터리 팩 중 어느 하나를 포함한다.

본 출원 실시예의 이차 배터리를 사용하는 장치에 있어서, 배터리 모듈 및/또는 배터리 팩 내의 제1 합류체 상에 설치된 변형 유도부는 배터리 셀 내의 전극 조립체가 팽창할 때, 제1 방향에서 제1 합류체가 쉽게 변형되게 하여, 전극 단자에 대한 인장력을 감소시켜, 전극 단자와 전극 조립체 간의 연결 신뢰성을 보장하며; 또한 열폭주 시 합류체가 쉽게 끊어지게 하여 배터리의 작동 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 출원 실시예의 배터리 모듈에서, 본체부에 변형 유도부를 설치하여, 제1 방향을 따라 본체부의 변형에 필요한 힘을 적어도 감소시켜 배터리 셀의 셀이 팽창할 때 제1 합류체가 제1 방향에서 쉽게 변형되도록 하여 전극 단자에 대한 인장력을 감소시켜, 전극 단자와 셀 사이의 연결 신뢰성을 보장하며, 또한 합류체가 열폭주 발생시 쉽게 끊어지게 하여 배터리의 작동 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 출원의 실시예의 기술 방안을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 출원의 실시예의 설명에 사용되어야 하는 첨부 도면을 간략하게 소개한다. 명백하게, 다음 설명의 도면은 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 본 분야의 통상 기술자라면 창의적인 노력 없이도 이러한 도면으로부터 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 출원의 배터리 팩의 일부 실시예의 분해도이다;
도 2는 본 출원의 배터리 팩의 일부 실시예의 내부 구조의 평면도이다;
도 3은 도 2에 도시된 배터리 팩의 A 위치의 확대도이다;
도 4는 본 출원의 배터리 모듈의 일부 실시예의 구조 개략도이다;
도 5는 제1 합류체의 일부 실시예의 입체도이다;
도 6은 도 5에 도시된 제1 합류체의 배면도이다;
도 7은 제1 합류체의 다른 일부 실시예의 구조 개략도이다;
도 8은 제1 합류체의 또 일부 실시예의 구조 개략도이다;
도 9는 본 출원의 배터리 팩에서 배터리 셀의 실시예의 분해도이다;
도 10은 배터리 셀에서 전극 조립체의 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 11은 배터리 셀에서 전극 조립체의 다른 일부 실시예의 구조 개략도이다.
첨부된 도면에서, 도면은 실제 축척으로 그려진 것이 아니다.

다음은 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 출원의 실시 방식을 상세히 설명한다. 아래에서 실시예의 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용되지만, 본 출원의 범위를 제한하는 데 사용되어서는 안 된다. 즉, 본 출원이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 출원의 실시예에서, 달리 설명이 없는 한 "복수"는 둘 이상을 의미하며; 용어 "상", "하", "좌", "우", “내”, “외” 등이 지시하는 방위 및 위치 관계는 본출원을 설명하고 설명을 간략화하기 위함일 뿐, 표시된 장치 또는 요소가 특정 방향을 가져야 하고 특정 방향으로 구성 및 작동해야 하는 것이 아니므로, 본 출원에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다. 또한, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 설명의 목적으로만 사용되며 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "수직"은 엄격하게 수직이 아니지만 허용 오차 범위 내이다. "평행"은 엄격하게 평행이 아니지만 허용 오차 범위 내이다.

아래의 설명에 나오는 방향 단어는 도면에 표시된 방향으로, 본 출원의 실시예의 구체적인 구조를 제한하지 않는다. 본 출원의 설명에서 달리 명시적으로 지정되고 제한되지 않는 한 "장착", "상호 연결", "연결"이라는 용어는 넓은 의미로 해석되어야 한다. 예를 들어, 고정 연결, 탈착식 연결, 일체형 연결이 될 수 있으며; 직접 연결 또는 중간 매체를 통한 간접 연결일 수 있다. 본 분야의 기술자에게 있어서, 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미는 특정한 상황에 따라 이해될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원은 이차 배터리를 사용하는 장치를 제공하며, 배터리는 배터리 모듈(2) 또는 배터리 팩을 포함하고, 그 중에서, 배터리 팩은, 박스 본체 조립체(1) 및 배터리 모듈(2)를 포함하고, 하나 이상 배터리 모듈(2)은 박스 본체 조립체(1) 내에 설치될 수 있다. 이차 배터리를 사용하는 장치는 차량, 선박, 에너지 저장 캐비닛 또는 무인 항공기 등을 포함한다. 본 출원은 배터리 모듈(2) 또는 배터리 팩의 작동 신뢰성 및 안전성을 개선함으로써 장치의 작동 성능을 향상하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 개선점을 본 발명이 속하는 기술분야에서 보다 명확하게 이해할 수 있도록, 이하에서는 배터리 팩부터 배터리 모듈(2)까지 순서대로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원은 배터리 팩을 제공하며, 일부 실시예에서, 배터리 팩은 박스 본체 조립체(1), 구속 부재(10), 상부 커버(13) 및 복수의 배터리 셀(20)을 포함한다.

그 중에서, 박스 본체 조립체(1)는 박스 본체(11) 및 빔(12)을 포함한다. 박스 본체(11)는 개방 단부를 구비하고, 빔(12)은 박스 본체(11)에 고정되며, 빔(12)은 하나 이상 설치되어, 박스 본체(11)의 내부 공간을 복수의 수용 캐비티(Q)로 분할할 수 있으며, 각 배터리 셀(20)은 복수의 그룹으로 분할될 수 있고, 또한 각 그룹의 배터리 셀(20)은 서로 다른 수용 캐비티(Q)에 설치될 수 있다. 각 그룹의 배터리 셀(20)은 하나의 구속 부재(10)가 대응되게 설치되고, 구속 부재(10)는 그 그룹의 배터리 셀(20)을 덮고, 또한 빔(12)과 고정되며, 배터리 셀(20)에 안정적인 가압력을 제공하도록 구성되어 배터리 셀(20)의 팽창을 제한하여 배터리 팩의 사용 수명을 향상시킨다.

계속 도 1을 참조하면, 구속 부재(10)는 제한부(101) 및 2개의 장착부(102)을 포함한다. 그 중에서, 제한부(101)는 상응하는 그룹의 배터리 셀(20)에 덮이며; 2개의 장착부(102)는 배터리 셀(20)의 그룹화 방향을 따라 제한부(101)의 양측에 각각 연결되고, 또한 그룹화 방향을 따라 상응하는 그룹의 배터리 셀(20)의 양측에 있는 빔(12)에 각각 고정되며, 제한부(101)는 전체적으로 2개의 장착부(102)를 기준으로 배터리 셀(20)로부터 멀어지는 방향으로 돌출된다.

전체 모듈 그룹이 팽창할 때 구속부(10)가 받는 팽창력은 매우 크기 때문에 구속부(10)는 리벳팅에 접착을 추가하는 방식으로 고정된다. 이 고정 방법은 압력판의 연결 강도를 크게 향상시킬 수 있으며, 리벳 너트를 사용한 다음 나사 연결을 사용하는 것과 비교하여, 패스너 수를 줄이고 비용을 절감할 수 있다. 동시에, 리벳팅에 접착을 추가하는 방식 이외에, 강도가 허용된다면 레이저 용접을 사용하여 구속 부재(10)의 2개의 장착부(102)를 빔(12)에 직접 용접하여 패스너 없는 고정 방법을 달성할 수도 있다. 예를 들어, 구속 부재(10)는 평판을 굽힘으로써 형성될 수 있다. 구속 부재(10)의 변형 저항 능력을 향상시키기 위하여 제한부(101)에 보강 리브(103)를 설치할 수 있다. 예를 들어, 보강 리브(103)는 제한부(101)의 외표면에 설치되고 스탬핑을 통해 형성할 수 있다. 보강 리브(103)를 설치하여 구속 부재(10)의 구조적 강도를 향상시킴으로써, 경량화를 만족할 수 있고, 또한 구속 부재(10) 전체의 강성 및 처짐을 개선할 수 있다.

상부 커버(13)는 박스 본체(11)로부터 멀어지는 구속 부재(10)의 일측에 설치되고, 또한 배터리 팩의 높이 방향을 따라 박스 본체(11)의 개구 단부에 체결되어 박스 본체의 개구 단부(11)를 밀폐한다. 여기에서의 밀폐는 상부 커버(13)와 박스 본체(11) 사이의 밀폐 연결을 의미하며, 외부 액체 및 수증기가 배터리 팩으로 들어가는 것을 방지하여 배터리 팩의 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 박스 본체(11)와 상부 커버(13)는 볼트 또는 기타 탈착 가능한 연결 방식을 채용할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 배터리 팩의 배터리 셀(20)은 배터리 모듈(2)을 구성하여 모듈형 구조를 형성할 수 있으며, 배터리 모듈(2)은 배터리 팩 내에 설치되는 이외에 독립적으로 사용될 수도 있다.

일부 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(2)은 배터리 셀 조립체(2A) 및 제1 집류체(3)를 포함한다. 그 중에서, 배터리 셀 조립체(2A)는 제3 방향(z)을 따라 배열된 적어도 2개의 배터리 셀(20)을 포함하고, 각 배터리 셀(20)은 2개의 전극 단자(242)를 포함하며, 이는 각각 양극 단자 및 음극 단자이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 합류체(3)는 본체부(32) 및 2개의 연결부(31)를 포함하며, 제1 합류체(3)의 연장 방향은 제3 방향(z)에 대해 소정 각도 경사진다. 그 중에서, 제1 합류체(3) 및 후술하는 제2 합류체(4)는 전기 연결편, 알루미늄 바, 버스바(busbar) 등으로도 칭할 수 있으며, 제1 합류체(3)는 스트립 편상 구조로 형성될 수 있다.

2개의 연결부(31)는 동일한 배터리 셀 조립체(2A)에서 2개의 배터리 셀(20)의 전극 단자(242)와 각각 연결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 동일한 배터리 셀 조립체(2A)에서, 인접한 2개의 배터리 셀(20)의 가장 큰 측면은 서로 대향되게 설치되고, 제1 합류체(3)는 위치가 엇갈리는 2개의 배터리 셀의 전극 단자(242)를 연결한다.

본체부(32)는 2개의 연결부(31) 사이에 위치되고, 또한 본체부(32)에는 변형 유도부가 설치되며, 변형 유도부는 제1 방향(x)을 따라 본체부(32)의 변형에 필요한 힘을 적어도 감소시키도록 구성되며, 제1 방향(x)은 전극 단자(242)를 설치하는데 사용되는 배터리 셀(20)의 측면과 평행하고 또한 제3 방향(z)에 수직이다.

본 출원의 실시예에서는 제1 합류체(3)가 제3 방향(z)에 대해 소정의 각도로 경사되므로, 배터리 셀(20)이 제3 방향(z)을 따라 팽창할 때, 발생된 팽창력은 전극 단자(242)를 통해 제1 집류체(3)에 가해져, 제1 집류체(3)가 길이 방향 및 폭 방향을 따른 외력을 동시에 받게 된다.

관련된 기술 방안은 각 배터리 셀을 제3 방향(z)을 따라 배열하면, 합류체도 일반적으로 제3 방향(z)에 평행하게 설치하므로, 배터리 셀이 팽창되면 합류체에 길이 방향을 따른 외력만 가할 수 있으므로, 합류체의 설계 역시 길이 방향을 따른 합류체의 변형에 필요한 힘을 감소시킬 수 있을 뿐이다. 이러한 합류체를 배터리 셀(20)에 연결할 때 경사지게 설치하면 배터리 셀(20)이 팽창될 때 합류체의 폭 방향이 큰 힘을 여전히 받을 수 있게 된다. 본 출원의 실시예는 본체부(32)에 변형 유도부를 설치함으로써, 제1 합류체(3)가 제1 방향(x)에서 용이하게 변형되어 외력을 흡수할 수 있으므로, 전극 단자(242)에 가해지는 인장력이 감소되어, 전극 단자(242)와 전극 조립체 사이의 연결 신뢰성이 보장된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제3 방향(z)에 따른 배터리 셀(20)의 크기는 제1 방향(x)에 따른 크기보다 작다. 따라서, 배터리 셀(20)이 제3 방향(z)을 따라 팽창할 때, 제1 집류체(3)는 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)을 따른 외력을 동시에 받게 되며, 또한 제1 방향(x)을 따른 외력은 제3 방향(z)을 따른 외력보다 크다. 변형 유도부를 설치함으로써, 제1 합류체(3)는 제1 방향(x)으로 쉽게 변형되어 대부분의 외력을 흡수할 수 있으므로, 전극 단자(242)에 대한 인장력을 현저히 감소시켜 전극 단자(242)와 전극 조립체 사이의 연결 신뢰성을 보장한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(20)은 제1 방폭 밸브(243)를 더 포함하고, 제1 방폭 밸브(243)는 2개의 전극 단자(242) 사이에 설치된다. 제1 합류체(3)는 위치가 엇갈린 2개의 배터리 셀(20)의 2개의 전극 단자(242)에 연결되기 때문에, 이 연결 방법은 제1 합류체(3)를 그와 연결된 2개의 배터리 셀(20)의 제1 방폭 밸브(213)에 더 가깝게 만들고, 여기에는 열이 집중되며, 또한, 변형 유도부의 설치를 통해 열폭주 발생시 제1 합류체(3)가 보다 쉽게 끊어져 배터리 모듈(2) 전체의 고전압 회로를 차단함으로써, 적시에 열폭주에 대한 경보 및 보호 조치를 취해 배터리 작동의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 변형 유도부는 길이 방향을 따라 본체부(32)의 중간 위치를 기준으로 대칭적으로 설치되어 제1 합류체(3)가 받는 힘이 균형을 이루게 하며, 또한 2개의 배터리 셀(20)의 작용 효과는 동일하다. 또한, 배터리 셀(20)이 열폭주 상태일 때, 중간 위치는 변형 유도부 설치로 인해 열장의 열 응력 집중 지점되므로, 제1 합류체(3)가 빠르게 녹아 끊어져 전체 배터리 팩의 고전압 회로를 차단함으로써 열 폭주 경보 및 보호 조치를 위한 시간을 제공한다.

출원의 실시예에서 변형 유도부는 다양한 구조적 형태를 채택할 수 있다. 두께 방향에 수직인 본체부(32)의 측면에 홈, 관통 슬롯, 슬릿(33), 맹공 및 통공 적어도 하나가 설치되거나, 또는 폭 방향에 수직인 본체부(32)의 측면에 오목부(34)가 설치된다. 제1 합류체(3)가 적절한 재료로 형성되고 제1 방향(x)을 따라 본체부(32)의 강성을 감소시킬 수 있는 변형 유도부를 구비하는 한, 이는 모두 본 출원의 보호 범위 내에 속한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 변형 유도부는 슬릿(33)을 포함하며, 슬릿(33)은 본체부(32)의 두께 방향을 따라 관통된다. 변형 유도부 위치에 설치된 제1 집류체(3)의 단면적은 제1 집류체(3)의 전류 흐름 능력을 만족하도록 구성된다.

본 실시예에서, 슬릿(33)을 설치함으로써, 폭 방향을 따른 제1 합류체(3)의 단면적을 감소시킬 수 있어, 폭 방향을 따른 강성을 감소시키며, 제1 집류체(3)의 폭 방향이 제3 방향(z)에 대해 경사지기 때문에, 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)을 따른 본체부(32)의 변형에 필요한 힘을 동시에 감소시킬 수 있어, 전극 단자(242)에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다. 또한, 열폭주가 발생하면 슬릿(33)의 박약부가 보다 쉽게 녹아 끊어져 회로를 차단한다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 슬릿(33)은 2개의 가로 홈(331)을 포함하고, 2개의 가로 홈(331)은 제1 합류체(3)의 폭 방향을 따라 연장되고 또한 제1 집류체(3)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되며, 2개의 가로 홈(331)은 폭 방향을 따라 본체부(32)의 중간 영역에 설치될 수 있다.

제1 집류체(3)의 폭 방향을 따라 연장되는 가로 홈(331)을 설치함으로써, 폭 방향을 따른 제1 집류체(3)의 단면적이 국부적으로 효과적으로 감소되어 폭 방향을 따른 강성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)을 따른 본체부(32)의 변형에 필요한 힘을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 전극 단자(242)에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 가로 홈(331)은 길이 방향을 따라 2개의 전극 단자(242)에 가까운 본체부(32)의 위치에 설치되므로, 외력을 임의의 전극 단자(242)에 연결된 제1 집류체(3)에 가하는 경우, 제1 집류체(3)는 효과적으로 쉽게 변형되어 전극 단자(242)에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 슬릿(33)은 세로 홈(332)을 더 포함하며, 세로 홈(332)은 제1 합류체(3)의 길이 방향을 따라 연장되고, 또한 세로 홈(332)의 양단은 각각 2개의 가로 홈(331)과 연통되며, 세로 홈(332)과 2개의 가로 홈(331)은 폭 방향을 따라 본체부(32)의 중간 영역에 설치될 수 있다.

제1합류체(3)의 길이 방향을 따라 연장되는 세로홈(332)을 추가함으로써, 본체부의 기설정된 길이 내에서 폭방향을 따른 제1합류체(3)의 단면적을 균일하게 감소시켜, 폭 방향을 따른 그 길이의 강성을 줄임으로써, 제1 합류체(3)가 외력을 받을 때 전체적으로 균일하게 변형되어 전극 단자(242)에 대한 인장력을 감소시키고, 또한 큰 국부 변형에 의해 제1 합류체(3)의 수명이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 세로 홈(332)은 또한 제1 합류체(3)의 전류 흐름 능력에 대한 영향을 감소시킬 수 있다.

연결 강도를 보장하는 전제 하에서, 세로 홈(332)의 길이를 최대한 늘릴 수 있다. 세로 홈(332)의 폭이 크면 제1 합류체(3)의 전류 흐름 능력에 영향을 미칠 수 있으므로, 가로 홈(331)을 설치함으로써, 제1 합류체(3)의 전류 흐름 능력을 보장하는 전제 하에서 제1 합류체(3)의 강성을 더욱 감소시켜, 전극 단자(242)가 받는 인장력을 최소화하고, 열폭주 발생 시 보다 쉽게 차단할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 슬릿(33)은 2개의 세로홈(332)을 더 포함하고, 2개의 세로홈(332)은 제1 합류체(3)의 길이 방향을 따라 연장되고 또한 간격을 두고 설치되며, 각 세로 홈(332)의 일단은 각각 대응하는 수평홈(331)과 연통된다. 예를 들어, 2개의 세로 홈(332)은 서로 대향하여 연장되고, 서로 연통된 세로 홈(332)과 가로 홈(331)은 T자형 홈을 형성하고, 2개의 T자형 홈은 길이 방향을 따라 본체부(32)의 중간 위치에 대해 대칭적으로 설치되고, 또한 둘 다 폭 방향을 따라 본체부(32)의 중간 영역이다.

이러한 구조는 제1 합류체(3)의 강성을 감소시키면서 전극 단자(242)에 대한 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이에 기초하여, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 변형 유도부는 오목부(34)를 포함하고, 오목부(34)는 폭 방향을 따라 본체부(32)의 측변에 설치되고, 제1 합류체(3)의 폭을 감소하도록 구성된다. 예를 들어, 오목부(34)의 측벽은 응력 집중을 감소시킬 수 있는 원호형, 쌍곡선 또는 포물선 등의 형상일 수 있고, 다각형 형상일 수도 있다.

오목부(34)를 설치함으로써, 슬릿(33)의 효과를 강화할 수 있고, 폭 방향을 따른 제1 합류체(3)의 강성을 더욱 감소시킬 수 있고, 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)을 따른 본체부(32)의 변형에 필요한 힘을 더욱 감소시킬 수 있어, 전극 단자(242)에 대한 인장력을 감소시키고, 제1 합류체(3)와 전극 단자(242)의 연결 신뢰성을 향상시키며; 또한, 열폭주가 발생했을 때 쉽게 끊어져 회로를 차단함으로써 배터리 모듈(2)의 작동 신뢰성 및 안전성을 향상시킨다.

계속해서 도 6 내지 도 8을 참조하면, 오목부(34)는 길이 방향을 따라 본체부(32)의 중간 위치에 설치될 수 있으며, 예를 들어 폭 방향을 따라 본체부(32)의 양측에 오목부(34)가 설치된다.

이러한 구조는 폭 방향을 따라 제1 합류체(3)의 양측의 구조를 대칭으로 만들 수 있어, 받는 힘이 균형을 이룰 수 있다. 또한, 길이 방향을 따라 중간 위치에서 강성이 약해져, 2개의 전극 단자(242) 중 어느 하나가 제1 집류체(3)에 외력을 가하면 변형이 일어나기 쉽다. 또한, 중간 위치와 배터리 셀(20)에 대향되는 인접층의 제1 방폭 밸브(243) 사이의 거리가 비교적 짧기 때문에 열폭주 시 제1 합류체(3)가 쉽게 녹아 끊어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 변형 유도부는 만곡부(35)를 포함하고, 만곡부(35)는 연결부(31)를 기준으로 제1합류체(3)의 두께 방향의 적어도 일측을 향하여 돌출된다. 즉, 만곡부(35)는 본체부(32)에 대해 외측으로 아치형이다. 예를 들어, 만곡부(35)는 원호 형상, U자 형상, 직사각형 형상, 사다리꼴 형상 등을 가질 수 있다.

본 실시예에서는 만곡부(35)를 설치함으로써, 배터리 셀(20)이 팽창하여 전극 단자(242)를 통해 제1 합류체(3)에 길이 방향을 따른 외력을 가하는 경우, 만곡부(35)는 돌출되어 탄성 구조를 형성하므로, 늘어나기 쉬워, 배터리 셀(20)이 팽창될 때 길이 방향을 따라 제1 합류체(3)에 가해지는 외력을 흡수할 수 있어 전극 단자(242)에 대한 인장력을 감소시킬 수 있다. 또한, 만곡부(35)는 본체부(32)의 표면적을 증가시켜 더 많은 열을 쉽게 흡수하고, 또한 오목부(34)는 만곡부(35)의 폭을 감소시키기 때문에, 배터리 셀(20)이 열폭주 상태일 때, 그 위치에서 제1 집류체(3)가 파손되기 쉽게 하여 배터리 모듈(2)의 작동 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 만곡부(35)는 전체적으로 연결부(31)를 기준으로 배터리 셀(20)로부터 멀어지는 방향으로 돌출된다. 이러한 구조는 제1 집류체(3)가 배터리 셀(20)에 더 가깝게 설치될 수 있게 하여, 제1 집류체(3)와 전극 단자(242) 사이의 연결이 안정적이고 신뢰할 수 있게 되며, 또한, 배터리 셀(20)로부터 떨어진 제1 합류체(3)의 일측에는 만곡부(35)를 설치하기에 충분한 공간이 있어 변형 요건을 충족한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 만곡부(35)는 길이 방향을 따른 본체부(32)의 중간 위치에 위치하므로, 하나의 만곡부(35)를 설치함으로써, 길이 방향을 따라 2개의 전극 단자(242)가 제1 합류체(3)에 가하는 외력을 동시에 흡수할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 배터리 모듈(2)의 경우, 변형 유도부는 슬릿(33), 오목부(34) 및 만곡부(35)를 포함하고, 만곡부(35)는 길이 방향을 따른 본체부(32)의 중간 위치에 위치한다. 슬릿(33)은 만곡부(35)를 기준으로 제1 합류체(3)의 길이 방향을 따라 대칭되게 설치된다. 예를 들어, 슬릿(33)의 2개의 가로 홈(331)은 만곡부(35)의 양측에 위치하며, 세로 홈(332)의 양단은 길이 방향을 따라 만곡부(35)를 관통하여 2개의 가로 홈(331)과 각각 연통된다. 오목부(34)는 제1 집류체(3)의 폭 방향을 따라 만곡부(35)의 측변에 적어도 부분적으로 설치되고, 제1 집류체(3)의 폭을 감소시키도록 구성된다.

본 실시예의 배터리 모듈(2)에서 배터리 셀(20)이 제3 방향(z)을 따라 팽창될 때, 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)을 따라 제1 집류체(3)가 받는 외력은 슬릿(33), 오목부(34) 및 만곡부(35)의 결합 작용을 통해, 제1 집류체(3)를 변형시켜 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)에서 받는 외력을 효과적으로 흡수할 수 있으므로, 이로 인해 전극 단자(242)가 받는 힘을 최소화하여, 배터리 모듈(2)의 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(20)은 제1 방폭 밸브(243)를 더 포함하고, 제1 합류체(3)와 연결된 2개의 배터리 셀(20)의 제1 방폭 밸브(243)는 폭 방향을 따른 제1 합류체(3)의 양측에 각각 위치된다. 이러한 구조는 제1 집류체(3)와 연결된 위 아래의 배터리 셀(20) 중 어느 하나에 열폭주가 발생하는 경우, 제1 집류체(3)를 녹여 끊어 다른 배터리 셀(20)을 보호할 수 있다.

계속 도 4를 참조하면, 제1 합류체(3)는 그와 연결된 배터리 셀(20)의 제1 방폭 밸브(243)를 적어도 부분적으로 덮는다. 제1 합류체(3)와 연결된 위 아래의 배터리 셀(20) 중 어느 하나에 열폭주가 발생하는 경우, 배터리 셀(20) 내의 뜨거운 가스, 스파크 및 먼지는 제1 방폭 밸브(243)를 통해 분출되고, 또한 제1 합류체(3)에 직접 작용하여 제1 합류체(3)가 쉽게 녹아 끊어지게 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(2)은 제2 집류체(4) 및 제1 방향(x)을 따라 배열된 복수의 배터리 셀 조립체(2A)를 더 포함하고, 인접한 2개의 배터리 셀 조립체(2A)는 제2 집류체(4)를 통해 전기적으로 연결되고, 제2 집류체(4)는 제1 방향(x)을 따라 연장된다. 도 4에 도시된 배터리 모듈의 경우, 각 제1 합류체(3)와 각 제2 합류체(4)는 제1 방향(x)을 따라 교대로 배치되고, 배터리 셀(20)을 직렬로 연결하며, 또한 인접한 2개의 제1 집류체(3)의 경사 방향은 반대이다. 제2 합류체(4)는 제1 합류체(3)와 유사한 구조를 채택하거나 변형 유도부가 생략될 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(2)은 2개의 출력 극(5)을 더 포함하고, 각 배터리 셀(20)을 연결하여 배터리 모듈(2)을 형성한 후의 양극 및 음극은 출력하도록 구성된다.

전술한 실시예에 기초하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 모듈(2)을 포함할 수 있고, 각 배터리 모듈(2)은 제2 방향(y)을 따라 나란하게 또는 간격을 두고 설치될 수 있다. 예를 들어, 2개의 인접한 빔(12) 사이에 2개의 배터리 모듈(2)을 설치할 수 있다. 각 배터리 셀(20)의 가장 큰 측면은 박스 본체(11)의 바닥면과 대체로 평행할 수 있으며, 이러한 배치 방식을 수평 배치라고도 한다. 제3 방향(z)에서의 배터리 셀(20)의 높이가 상대적으로 작기 때문에 수평 배치 방식를 사용하여 배터리 모듈(2)의 전체 높이를 낮출 수 있으며, 이는 배터리 설치 공간이 상대적으로 협소한 장치에 더 적합하다.

전술한 실시예에서 제공된 배터리 모듈(2)은 모두 배터리 팩에 설치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 박스 본체 조립체(1)는 박스 본체(11)와 빔(12)을 포함하고, 빔(12)은 박스 본체(11) 내에 고정되고, 또한 박스 본체(11)의 내부 공간을 복수의 수용 공간(Q)으로 분할하며, 각 수용 공간(Q) 내에는 적어도 하나의 배터리 모듈(2)이 설치된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 연결 부재(6)를 더 포함하고, 이는 각 배터리 모듈(2)의 출력 극(5)을 연결하도록 구성되어, 각 배터리 모듈(2)의 직렬 연결과 병렬 연결 중 하나를 구현함으로써, 배터리 팩이 요구하는 전기적 성능을 구현할 수 있다. 박스 본체(11)에는 제1 장착공(111)이 더 설치되어, 전기 커넥터(7)를 장착하는데 사용할 수 있다.

배터리 모듈(2)에서 각 배터리 셀(20)의 전극 단자(242)는 모두 빔(12)을 향해 설치되고, 또한 전극 단자(242)를 설치하는데 사용되는 배터리 셀(20)의 측면과 빔(12)의 측벽 사이에는 기설정된 간격(L)이 구비되어 배기 통로(B)를 형성한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(20S)에 열폭주가 발생되면, 제1 방폭 밸브(243)를 통해 분출되는 고온 가스, 스파크 및 먼지가 제1 합류체(3)를 녹여 끊으므로, 기류는 배기 통로(B)를 따라 양측으로 흐르고, 또한 빔(12)의 단부와 박스 본체(11)의 내벽 사이의 간극을 통해 제2방폭 밸브(8)로 흐르고, 마지막으로 제2방폭 밸브(8)를 통해 외부로 배출되어 박스 본체(11) 내부의 온도를 낮추어 배터리의 안전성을 향상시킨다. 박스 본체(11)에는 적어도 하나의 제2 장착공(112)이 설치되고, 제2 방폭 밸브(8)는 제2 장착공(112)을 통해 박스 본체(11)에 장착된다.

배터리 작동 시 발생하는 열을 제거하기 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 냉각 부재(9)를 더 포함하고, 냉각 부재(9)는 냉각판(91)을 포함하고, 내부에는 냉각 캐비티가 설치되며; 액체 유입관(92) 및 액체 유출관(93)은 모두 냉각판(91)의 냉각 캐비티와 연통된다. 제1 방향(x)과 제2 방향(y)이 형성하는 평면에서, 인접한 2개의 배터리 모듈(2)은 전극 단자(242)가 서로 멀어지는 장착 방식을 사용하여 설치 공간을 절약할 수 있다. 또한, 냉각판(91)이 설치되는 경우, 냉각판(91)을 인접한 2개의 배터리 모듈(2) 사이에 설치하여 하나의 냉각판(91)을 통해 인접한 2개의 배터리 모듈(2)을 동시에 냉각할 수 있다.

일부 실시예에서, 2개의 인접한 배터리 모듈(2)은 전극 단자(242)가 서로 마주하는 장착 방식을 사용하여, 인접한 배터리 모듈(2)의 전극 단자(242) 사이에 안전 거리를 남길 필요가 있으며, 냉각이 필요한 경우, 전극 단자(242)로부터 멀어지는 2개의 배터리 모듈(2)의 측면에 냉각판(91)을 설치할 수 있다.

또한, 배터리 셀(20)이 수평으로 설치되는 구조에 더하여, 배터리 셀(20)이 수직으로 설치되는 배터리 모듈(2)의 경우, 본 출원의 제1 합류체(3) 및 제2 합류체(4)와 배터리 셀(20)의 연결 방식 및 구조적 형태도 사용할 수 있다.

다음은 전술한 실시예에서 배터리 셀(20)이 채택할 수 있는 구조를 설명한다.

도 9의 분해 개략도에 도시된 바와 같이, 각 배터리 셀(20)은 하우징(21) 및 하우징(21) 내에 설치된 전극 조립체(22)를 포함하며, 하우징(21)은 육면체 형상 또는 기타 형상을 구비할 있고, 또한 개구부를 구비할 수 있다. 전극 조립체(22)는 하우징(21) 내에 수용된다. 하우징(21)의 개구부는 상부 커버 조립체(24)로 덮여 있다. 상부 커버 조립체(24)는 상부 커버(241)와 상부 커버(241) 상에 설치된 2개의 전극 단자(242)를 포함하고, 2개의 전극 단자(242)는 각각 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자이다. 그 중에서, 제1 전극 단자는 양극 단자이고, 제2 전극 단자는 음극 단자일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 전극 단자는 또한 음극 단자일 수 있고, 제2 전극 단자는 양극 단자일 수 있다. 상부 커버 조립체(24)와 전극 조립체(22) 사이에는 연결편(23)이 설치되고, 전극 조립체(22)의 탭은 연결편(23)을 통해 상부 커버(241) 상의 전극 단자와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 연결편(23)은 2개, 즉 양극 연결편 및 음극 연결편이 있다. 상부 커버(241)에서 2개의 전극 단자(242) 사이에는 제1방폭 밸브(243)가 설치된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(21) 내에는 2개의 전극 조립체(22)가 설치되고, 2개의 전극 조립체(22)는 배터리 셀(20)의 높이 방향(Z 방향)을 따라 적층되며, 그 중에서, 배터리 셀(20)의 높이 방향은 배터리 팩의 높이 방향과 일치한다. 물론, 다른 실시예에서는 하우징(21) 내에는 하나의 전극 조립체(22)가 설치될 수도 있고, 또는 하우징(21) 내에는 3개 이상의 전극 조립체(22)가 설치될 수도 있다. 복수의 전극 조립체(22)는 배터리 셀(20)의 높이 방향(z 방향)을 따라 적층된다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)는 제1 극편(221), 제2 극편(222) 및 제1 극편(221)과 제2 극편(222) 사이에 설치되는 격리막(223)을 포함한다. 그 중에서, 제1 극편(221)는 양극일 수 있고, 제2 극편(222)는 음극일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 극편(221)은 음극일 수도 있고, 제2 극편(222)은 양극일 수도 있다. 그 중에서, 격리막(223)은 제1 극편(221)과 제2 극편(222) 사이에 삽입되는 절연체이다. 양극편의 활물질은 양극편의 코팅 영역에 코팅될 수 있고, 음극편의 활물질은 음극편의 코팅 영역에 코팅될 수 있다. 양극편의 코팅 영역에서 연장된 부분은 양극 탭으로 사용되며; 음극편의 코팅 영역에서 확장된 부분은 음극 탭으로 사용된다. 양극 탭은 양극 연결편을 통해 상부 커버 조립체(24) 상의 양극 단자에 연결되고, 마찬가지로, 음극 탭은 음극 연결편을 통해 상부 커버 조립체(24) 상의 음극 단자에 연결된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)는 권취 구조이다. 그 중에서, 제1 극편(221), 격리막(223) 및 제2 극편(222)는 모두 스트립 형상의 구조이고, 제1극편(221), 격리막(223), 제2극편(222)를 차례로 적층하고 2회 이상 권취하여 전극 조립체(22)를 형성하며, 또한 전극 조립체(22)는 편평하다. 전극 조립체(22)를 제작할 때 전극 조립체(22)를 직접 편평한 형태로 권취하거나, 먼저 중공의 원통형 구조로 권취하고, 권취한 후 압력을 가해 편평하게 할 수 있다. 도 10은 전극 조립체(22)의 외형 윤곽을 나타내는 개략도이다. 전극 조립체(22)의 외표면은 2개의 편평면(224)을 포함하고, 2개의 편평면(224)은 배터리 셀(20)의 높이 방향(z 방향)을 따라 대향 설치된다. 그 중에서, 전극 조립체(22)는 대략 육면체 구조를 가지며, 편평면(224)은 권취축과 대략 평행하고 또한 가장 면적이 넓은 외표면이다. 편평면(224)은 비교적 편평한 표면일 수 있고, 순수한 평면일 필요는 없다.

도 11에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)는 적층 구조이다. 즉, 전극 조립체(22)는 복수의 제1 극편(221) 및 복수의 제2 극편(222)을 포함하고, 격리막(223)은 제1 극편(221)와 제2 극편(222) 사이에 설치된다. 제1 극편(221) 및 제2 극편(222)은 배터리 셀(20)의 높이 방향(z 방향)을 따라 적층된다.

전극 조립체(22)는 충방전 과정에서 극편의 두께 방향을 따라 불가피하게 팽창될 수 있으며, 각 극편의 팽창량은 중첩되며, 높이 방향의 누적 팽창은 다른 방향보다 크며, 전극 단자(242)를 통해 제1 합류체(3)에 외력을 가한다. 본 출원의 실시예는 전극 조립체 간의 합류체의 연결 관계 및 구조를 개선함으로써 배터리의 작동 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

바람직한 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 설명하였지만, 본 출원의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정이 이루어질 수 있고 또한 균등물이 그 일부를 대체할 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각 기술적 특징은 어떠한 방식으로든 조합될 수 있다. 본 출원은 여기에 청구된 특정 실시예로 제한되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술 방안을 포함한다.

1-박스 본체 조립체; 11-박스 본체; 111-제1 장착공; 112-제2 장착공; 12-빔; 13-상부 커버; Q-수용 캐비티; 2-배터리 모듈; 2A-배터리 셀 조립체; 20-배터리 셀 21-하우징; 22-전극 조립체; 221-제1 극편; 222-제2 극편; 223-격리막; 224-편평면; 23-연결편; 24-상부 커버 조립체; 241-상부 커버; 242-전극 단자; 241-전극 단자 243; 제1 방폭 밸브; 3-제1 합류체; 31-연결부; 32-본체부; 33-간극; 331-가로 홈; 332-세로 홈; 333-T자형 홈; 34-오목부; 35-만곡부; 4-제2 합류체; 5-출력 극; 6-연결 부재; 7-전기 커넥터; 8-제2 방폭 밸브; 9-냉각 부재; 91-냉각판; 92-액체 유입관; 93-액체 배출관; 10-구속 부재; 101-제한부; 102-장착부; 103-보강 리브.

Claims (16)

1. 배터리 셀 조립체(2A) 및 제1 집류체(3)를 포함하며,
   상기 배터리 셀 조립체(2A)는 제3 방향(z)을 따라 배열된 적어도 2개의 배터리 셀(20)을 포함하고, 상기 배터리 셀(20)은 전극 단자(242)를 포함하며;
   상기 제1 합류체(3)는 본체부(32) 및 2개의 연결부(31)를 포함하고, 상기 제1 합류체(3)의 연장 방향은 상기 제3 방향(z)에 대해 소정 각도 경사지고, 상기 2개의 연결부(31)는 동일한 상기 배터리 셀 조립체(2A)에서 상기 2개의 배터리 셀(20)의 상기 전극 단자(242)와 각각 연결되고, 상기 본체부(32)는 상기 2개의 연결부(31) 사이에 위치되고, 또한 상기 본체부(32)에는 변형 유도부가 설치되며, 상기 변형 유도부는 제1 방향(x)을 따라 상기 본체부(32)의 변형에 필요한 힘을 적어도 감소시키도록 구성되며, 상기 제1 방향(x)은 상기 전극 단자(242)를 설치하는데 사용되는 상기 배터리 셀(20)의 측면과 평행하고 또한 상기 제3 방향(z)에 수직인, 배터리 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 변형 유도부는 슬릿(33)을 포함하며, 상기 슬릿(33)은 상기 본체부(32)의 두께 방향을 따라 관통되는, 배터리 모듈.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 슬릿(33)은 2개의 가로 홈(331)을 포함하고, 상기 2개의 가로 홈(331)은 상기 제1 합류체(3)의 폭 방향을 따라 연장되고 또한 상기 제1 집류체(3)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되는, 배터리 모듈.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 슬릿(33)은 세로 홈(332)을 더 포함하며, 상기 세로 홈(332)은 상기 제1 합류체(3)의 길이 방향을 따라 연장되고, 또한 상기 세로 홈(332)의 양단은 각각 상기 2개의 가로 홈(331)과 연통되는, 배터리 모듈.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 슬릿(33)은 2개의 세로홈(332)을 더 포함하고, 상기 2개의 세로홈(332)은 상기 제1 합류체(3)의 길이 방향을 따라 연장되고 또한 간격을 두고 설치되며, 각 상기 세로 홈(332)의 일단은 대응하는 상기 수평홈(331)과 연통되는, 배터리 모듈.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변형 유도부는 오목부(34)를 포함하고, 상기 오목부(34)는 폭 방향을 따라 상기 본체부(32)의 측변에 설치되고, 상기 본체부(32)의 폭을 감소하도록 구성되는, 배터리 모듈.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 본체부(32)의 폭 방향의 양측에는 오목부(34)가 설치되는, 배터리 모듈.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변형 유도부는 만곡부(35)를 포함하고, 상기 만곡부(35)는 상기 연결부(31)를 기준으로 상기 제1합류체(3)의 두께 방향을 향하여 돌출되는, 배터리 모듈.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 만곡부(35)는 상기 연결부(31)를 기준으로 상기 배터리 셀(20)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되는, 배터리 모듈.
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 만곡부(35)는 길이 방향을 따른 상기 본체부(32)의 중간 위치에 위치하며;
    상기 변형 유도부는 슬릿(33)을 더 포함하고, 상기 슬릿(33)은 상기 만곡부(35)를 기준으로 상기 제1 합류체(3)의 길이 방향을 따라 대칭되게 설치되며; 및/또는,
    상기 변형 유도부는 오목부(34)를 더 포함하고, 상기 오목부(34)는 제1 집류체(3)의 폭 방향을 따라 상기 만곡부(35)의 측변에 적어도 부분적으로 설치되어, 상기 제1 집류체(3)의 폭을 감소시키도록 구성되는, 배터리 모듈.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 셀(20)은 제1 방폭 밸브(243)를 더 포함하고, 상기 제1 합류체(3)와 연결된 2개의 상기 배터리 셀(20)의 상기 제1 방폭 밸브(243)는 폭 방향을 따른 상기 제1 합류체(3)의 양측에 각각 위치되는, 배터리 모듈.
12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 셀(20)은 제1 방폭 밸브(243)를 더 포함하고, 상기 제1 합류체(3)는 그와 연결된 상기 배터리 셀(20)의 상기 제1 방폭 밸브(243)를 적어도 부분적으로 덮는, 배터리 모듈.
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈(2)은 제2 집류체(4) 및 상기 제1 방향(x)을 따라 배열된 복수의 배터리 셀 조립체(2A)를 더 포함하고, 인접한 2개의 상기 배터리 셀 조립체(2A)는 상기 제2 집류체(4)를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 집류체(4)는 상기 제1 방향(x)을 따라 연장되는, 배터리 모듈.
14. 박스 본체 조립체(1); 및
    청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 모듈(2)을 포함하며, 상기 배터리 모듈(2)은 상기 박스 본체 조립체(1) 내에 설치되는, 배터리 팩.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 박스 본체 조립체(1)는 박스 본체(11)와 빔(12)을 포함하고, 상기 빔(12)은 박스 본체(11) 내에 고정되고, 또한 상기 박스 본체(11)를 복수의 수용 공간(Q)으로 분할하며;
    각 수용 공간(Q) 내에는 적어도 하나의 상기 배터리 모듈(2)이 설치되고, 각 상기 배터리 모듈(2)에서 각 상기 배터리 셀(20)의 전극 단자(242)는 상기 빔(12)을 향해 설치되고, 또한 상기 배터리 셀(20)과 상기 빔(12)의 측벽 사이에는 기설정된 간격(L)이 구비되어 배기 통로(B)를 형성하는, 배터리 팩.
16. 이차 배터리를 사용하는 장치에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 모듈(2); 및/또는,
    청구항 14 또는 청구항 15에 따른 상기 배터리 팩을 포함하는, 장치.

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