KR20220106967A - 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩 및 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치와 배터리 셀 조립방법 - Google Patents

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율리안 정
샤오핑 장
펑 왕
자뉴 썬
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 개시는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치와 배터리 셀의 조립 방법을 제공하고, 상기 배터리 셀은 전극 조립체(20) 및 절연 지지 플레이트(50)를 포함하고, 상기 전극 조립체(20)는 메인 바디부(22) 및 상기 메인 바디부(22)에 연결되어 있는 탭(21)을 포함하고, 상기 절연 지지 플레이트(50)는 제1 지지부(51) 및 상기 제1 지지부(51)에 연결되어 있는 제2 지지부(52)를 포함하고, 상기 제1 지지부(51)는 상기 제2 지지부(52)에 대하여 상기 메인 바디부(22)에 가까워지는 방향으로 돌출되고, 상기 제2 지지부(52)와 상기 본체부(52) 사이에 제1 갭이 형성되며, 상기 탭(21)의 적어도 일부는 상기 제1 갭에 위치된다. 상기 제2 지지부와 메인 바디부 사이에 형성된 제1 갭은 탭의 적어도 일부를 수용하여 탭을 효과적으로 보호하고, 탭의 압축을 방지하고, 탭의 손상을 감소시키고, 배터리의 수명을 연장할 수 있다.

Description

배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩 및 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치와 배터리 셀 조립방법
본 개시는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치 및 배터리 셀 조립 방법에 관한 것이다.
현재 배터리는 휴대용 전자기기(휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등), 전기적 운송수단(전기자전거, 전기자동차 등) 및 중대형 전기에너지 저장시설에 광범위하게 사용되고 있으며, 배터리의 신뢰도가 점점 중요해지고 있다.
배터리는 배터리 코어를 포함한다. 배터리 코어의 상부에 탭이 제공된다. 조립 중에, 탭과 베어 코어(bare core) 사이의 단락을 피하기 위해, 절연체가 통상적으로 코어 상에 제공될 필요가 있다. 종래에는 절연체가 완전히 평평하여 탭을 압착하기 쉬워서 탭이 파손되어 배터리의 사용 수명이 단축되었다.
본 개시의 "배경 기술"의 부제 부분에 드러나는 정보는 본 개시의 일반적인 배경에 대한 이해를 증진시키기 위한 것일 뿐, 정보가 당업자들에게 이미 알려진 기술 상태를 구성한다는 인정 또는 어떠한 형태의 제안으로도 간주되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다.
본 개시의 실시예들은 탭의 압축을 줄이고, 배터리 수명을 늘리는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치 및 배터리 셀 조립 방법을 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 다음을 포함하는 배터리 셀이 제공된다:
메인 바디부 및 상기 메인 바디부에 연결된 탭을 포함하는 전극 조립체; 및
제1 지지부 및 상기 제1 지지부에 연결된 제2 지지부를 포함하는 절연 지지 플레이트를 포함하고, 상기 제1 지지부는 상기 제2 지지부에 대하여 상기 메인 바디부에 근접하는 방향으로 돌출되어, 상기 제2 지지부와 상기 메인 바디부 사이에 제1 갭이 형성되고, 상기 탭의 적어도 일부가 상기 제1 갭에 위치한다.
일부 실시예들에서, 상기 탭은 상기 메인 바디부에 연결된 제1 탭 섹션 및 상기 메인 바디부로부터 멀리 떨어진 제1 탭 섹션의 측면에 위치된 제2 탭 섹션을 포함하고, 제1 탭 섹션은 제1 갭 내에 위치된다.
일부 실시예들에서, 상기 제2 탭 섹션은 상기 제1 탭 섹션으로부터 떨어진 상기 제2 지지부의 측면에 위치된다.
일부 실시예에서, 상기 제1 지지부는 상기 메인 바디부에 대해 인접한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부는 모두 평평하고, 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부는 서로 평행하다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 제2 지지부가 제1 지지부의 두 개의 측면 각각에 제공된다.
일부 실시예에서, 상기 제1 지지부의 두 개의 측면 각각에는 두 개의 제2 지지부가 제공되고, 상기 제1 지지부의 동일 측면 상의 상기 두 개의 제2 지지부 사이에 제2 갭이 존재한다.
일부 실시예들에서, 상기 배터리 셀은, 커버 플레이트 조립체 및 상기 전극 조립체와 상기 절연 지지 플레이트가 배치되는 케이스를 더 포함하고, 상기 케이스는 오프닝을 포함하고, 상기 커버 플레이트 조립체는 상기 오프닝을 밀폐하도록 구성되고, 상기 제1 지지부에는 후크가 형성되어 있고, 상기 커버 플레이트 조립체에는 제1 홈이 형성되어 있고, 상기 후크는 상기 제1 홈에 삽입되어 상기 절연 지지 플레이트와 상기 커버 플레이트 조립체를 연결한다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 지지부에는 제2 홈이 구비되고, 상기 후크는 상기 제2 홈 내에 배치된다.
일부 실시예들에서, 상기 배터리 셀은 전극 단자 및 연결 시트를 더 포함하고, 상기 연결 시트는 상기 탭과 상기 전극 단자를 전기적으로 연결하도록 구성되어 있다.
일부 실시예들에서, 상기 배터리 셀은 상기 절연 지지 플레이트와 상기 접속 시트 사이에 배치되는 절연 부재를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 절연 지지 플레이트 및 연결 시트 둘 모두는 상기 절연 부재에 접한다.
일부 실시예에서, 상기 절연 지지 플레이트는 지지부를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 제1 지지부에 대해 연결 시트에 가까워지는 방향으로 돌출하고, 상기 지지부와 상기 연결 시트는 함께 상기 절연 부재의 위치를 제한한다.
본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈이 제공된다.
본 개시는 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
본 개시는 또한, 상기 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치로서, 상기 배터리 셀을 포함하는 장치를 제공한다.
본 개시는 또한 다음을 포함하는 상기 배터리 셀의 조립 방법을 제공한다:
상기 절연 지지 플레이트를 상기 메인 바디부 일측에 배치하고, 상기 제2 지지부보다 상기 메인 바디부에 가깝게 상기 제1 지지부를 배치하여 상기 제2 지지부와 상기 메인 바디부 사이에 제 1 갭을 형성하는 단계;
상기 탭의 적어도 일부가 상기 제 1 갭에 위치하도록 상기 탭을 접는 단계.
상술한 기술적 해결 방안에 따르면, 본 개시의 실시예들에서, 절연 지지 플레이트의 제1 지지부는 제2 지지부에 대해 메인 바디부에 접근하는 방향으로 돌출되어 제2 지지부와 메인 바디부 사이에 제1 갭을 형성하고, 탭의 적어도 일부는 제1 갭에 배치된다. 제1 갭은 탭의 적어도 일부를 수용하기 위한 공간으로서, 탭을 보호하고, 탭의 압축을 방지하고, 탭의 손상을 감소시키고, 배터리의 사용 수명을 증가시킬 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 예시적인 실시예를 이하에서 상세히 설명함으로써, 본 개시의 추가적인 특징 및 이점은 더욱 명확해질 것이다.
본 개시의 실시예 또는 종래 기술에서의 기술적 해결 방법을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용되는 도면들을 간략히 설명하기로 한다. 물론, 이하의 설명에서 도면은 본 개시의 일부 실시예에 불과하다. 당업자는 임의의 창작 노력 없이 이들 도면에 도시된 실시예에 따른 추가 실시예 및 그들의 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치의 일 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 개시에 따른 배터리 팩의 일 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 개시에 따른 배터리 모듈의 일 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 개시에 따른 배터리 셀의 일 실시예의 분해도이다.
도 5는 본 개시에 따른 배터리 셀의 일 실시예에서 탭의 개략적인 구조도이다.
도 6은 도 4에 도시된 실시예의 단면도이다.
도 7은 본 개시에 따른 배터리 셀의 일 실시예에서 절연 지지 플레이트의 일부의 개략적인 구조도이다.
도 8은 본 개시에 따른 배터리 셀의 일 실시예에서 커버 플레이트 조립체의 저면도이다.
도 9는 본 개시에 따른 배터리 셀의 일 실시예에서 절연 지지 플레이트의 개략적인 구조도이다.
도 10은 본 개시에 따른 배터리 셀의 다른 실시예의 분해도이다.
도 11은 본 개시에 따른 배터리 셀의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 12는 본 개시에 따른 배터리 셀의 또 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 확대도이다.
도면에서:
100. 배터리 셀; 200. 차량 바디; 300. 배터리 팩; 310. 탱크 커버; 320. 탱크 바디; 330. 배터리 모듈; 10. 케이스; 11. 오프닝; 20. 전극 조립체; 21. 탭; 22. 메인 바디부; 211. 제1 탭 섹션; 212. 제2 탭 섹션; 213. 제3 탭 섹션; 214. 탭 시트; 30. 커버 플레이트 조립체; 31. 전극 단자; 32. 커버 플레이트; 33. 방폭 밸브; 34. 절연 측면 플레이트; 35. 제1 홈; 36. 제2 홀; 37. 절연 배플; 40. 연결 시트; 41. 제1 연결부; 42. 제2 연결부; 421. 제3 홈; 43. 연결 블록; 44. 제1 홀; 50. 절연 지지 플레이트; 51. 제1 지지부; 52. 제2 지지부; 53. 지지부; 531. 제4 홈; 532. 제 3 홀; 54. 후크; 541. 제1 결합부; 542. 제2결합부; 5411. 지지봉; 5412. 척; 55. 제2 홈 ; 56. 제 4 홀; 57. 제5 홀; 58. 제6 홀; 60. 절연 부재.
이하, 본 개시의 실시예들의 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들의 기술적 해결 방안들을 명확하고 완전하게 설명한다. 명백하게, 후술되는 실시예들은 실시예들의 전부가 아닌 실시예들의 일부이다. 이하의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 대한 설명은 실제로 단지 예시적인 것이며, 본 개시 및 그의 적용 또는 사용에 대한 임의의 제한으로서 취해질 수 없다. 통상의 지식을 가진 자가 창작적인 노력없이 본 개시의 실시예를 기반으로 하여 얻을 수 있는 다른 모든 실시예들은 본 개시의 보호범위에 포함된다.
본 개시의 설명에서, "제1" 및 "제2"와 같은 단어들을 사용하여 부분들을 정의하는 것은 해당 부분들을 구별하는 편의를 위한 것으로 이해되어야 한다. 상기 단어들은 달리 언급되지 않는 한, 순차적 또는 1차 및 2차 관계를 나타내지 않으며, 임의의 다른 특별한 의미를 갖지 않으며, 따라서 본 개시내용의 보호 범위를 제한하는 것으로 이해될 수 없다.
본 개시에서 "더 많은/복수의"는 둘 이상(두 개 포함)을 의미하고, 유사하게 "더 많은/복수의 그룹"은 둘 이상의 그룹(두 개 포함)을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "상"되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접 접촉될 수도 있고, 중간에 다른 구성요소에 간접적으로 접촉될 수도 있다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급될 때, 그 다른 구성요소에는 직접적으로 연결되거나 또는 중간에 다른 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결될 수도 있다.
기술, 공정 및 장치에 대해서는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이미 알고 있는 사항으로 자세한 설명은 생략하나, 적절한 경우 특허 명세서에 기재된 사항으로 간주하여 기술하도록 한다.
이하에서 설명하는 본 개시의 다양한 실시예에 포함되는 기술적 특징들은 서로 상충되지 않는 범위 내에서 서로 결합될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시는 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 장치를 제공한다. 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 장치는 배터리 셀(100) 및 장치에 구동력을 제공하는 드라이버를 포함하고, 배터리 셀(100)은 드라이버에 전기 에너지를 제공하도록 구성된다. 장치의 구동력은 완전히 전기 에너지, 또는 부분적으로 전기 에너지 및 부분적으로 다른 에너지원(기계적 에너지와 같은)일 수 있다. 예컨대, 상기 장치는 또한 기계적 에너지를 제공하는 엔진 등과 같은 동력원을 포함할 수 있다. 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 장치라면 본 개시의 보호범위에 해당된다.
도 1에 도시된 실시예에서 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 장치는 자동차이며, 다른 실시예에서 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 장치는 선박, 소형 항공기 등과 같이 이동 가능한 장치일 수 있다. 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 장치가 자동차인 경우, 자동차는 신에너지 자동차일 수 있다. 상기 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 레인지 익스텐더(range extender)일 수 있다.
도 1을 참조하면, 차량은 배터리 셀(100)과 차량 바디(200)를 포함하며, 배터리 셀(100)은 차량 바디(200)의 내측에 배치된다. 상기 차량 바디(200)에는 구동 모터가 더 구비되며, 상기 구동 모터는 상기 구동 모터에 동력을 제공하는 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결되고, 상기 구동 모터는 상기 차량 바디(200)의 바퀴와 트랜스미션 메카니즘으로 연결되어 상기 차량을 구동시킨다. 구체적으로, 상기 배터리 셀(100)은 상기 차량 바디(200)의 바닥에 수평으로 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 배터리 셀(100)은 배터리 모듈(330)을 구성할 수 있다. 상기 배터리 모듈(330)은 탱크(320)에 장착되고, 상기 탱크(320)는 탱크 커버(310)에 의해 밀봉되어 배터리 팩(300)을 형성한다. 배터리 팩(300)은 에너지 저장 용량이 크기 때문에 배터리 셀(100)을 전원으로 사용하는 기기의 내구성을 향상시킬 수 있다. 상기 탱크(320)와 상기 탱크 커버(310)는 착탈 가능하게 연결되어 상기 배터리 모듈(330)의 교체가 용이하도록 한다.
이하, 도 4 내지 도 13을 참조하여 본 개시에 따른 배터리 셀의 실시예의 구조를 설명한다.
도 4를 참조하면, 배터리 셀(100)은 케이스(10), 전극 조립체(20), 커버 플레이트 조립체(30), 연결 시트(40) 및 절연 지지 플레이트(50)를 포함한다.
케이스(10)의 상부에는 오프닝(opening)(11)이 마련된다. 케이스(10)의 내부에는 전극 조립체(20), 연결 시트(40) 및 절연 지지 플레이트(50)가 모두 배치되며, 커버 플레이트 조립체(30)는 케이스(10)의 오프닝(11)을 폐쇄하도록 구성된다. 절연 지지 플레이트(50)는 전극 조립체(20)의 상부에 위치하고, 연결 피스(40)는 절연 지지 플레이트(50)의 상부에 위치하며, 절연 지지 플레이트(50)는 케이스(10)에 연결된다.
케이스(10)의 형상에는 다양한 옵션이 존재한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 케이스(10)의 형상은 배터리 셀(100)의 형상과 일치하도록 직육면체이다.
전극 조립체(20)는 탭(21)과 메인 바디부(22)를 포함하며, 탭(21)은 메인 바디부(22)에 연결되어 있다. 전극 조립체(20)는 적어도 두 개 이상의 탭(21), 즉 양극탭과 음극탭을 각각 포함한다. 두 개의 메인 바디부(22)는 동일한 그룹의 양극탭과 음극탭을 공유할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 전극 조립체(20)는 네 개의 탭(21)과 네 개의 메인 바디부(22)를 포함하며, 두 개의 메인 바디부(22)는 하나의 양극탭(21)과 하나의 음극탭(21)을 공유하고, 나머지 두 개의 메인 바디부(22)는 다른 하나의 양극탭(21)과 다른 하나의 음극탭(21)을 공유한다. 하나의 케이스(10)에 네 개의 메인 바디부(22)가 배치된다.
상기 커버 플레이트 조립체(30)는 전극 단자(31), 커버 플레이트(32), 방폭 밸브(33) 및 절연 측면 플레이트(34)를 포함한다. 전극 단자(31)는 커버 플레이트(32)에 장착되고, 커버 플레이트(32)의 양측에 절연 플레이트(34)가 장착된다. 상기 방폭 밸브(33)는 상기 커버 플레이트(32)의 상부 및 두 개의 전극 단자(31) 사이에 구비된다. 방폭 밸브(33)는 압력 해제 밸브(explosion relief valve)라고도 하며, 배터리 셀(100) 내부의 압력이 미리 설정된 값에 도달하면 압력의 일부를 해제하여 배터리 셀(100)의 폭발을 방지한다.
연결 시트(40)는 탭(21)에 연결되는 제1 연결부(41)와 전극 단자(31)에 연결되는 제2 연결부(42)를 포함한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 배터리 셀(100)은 두 개의 연결 시트(40)와 두 개의 전극 단자(31)를 포함하고, 두 개의 연결 시트(40) 중 하나의 제 1 연결부(41)는 상기 두 개의 양극탭(21)에 연결되고, 두 개의 연결 시트(40) 중 하나의 제2 연결부(42)는 양극 단자(31)에 연결되고; 두 개의 연결 시트(40) 중 다른 하나의 제1 연결부(41)는 상기 두 개의 음극탭(21)에 연결되고, 두 개의 연결 시트(40) 중 다른 하나의 제2 연결부(42)는 음극 단자(31)에 연결된다.
상기 제1 연결부 (41)는 전체적으로 U자 형상이고, 상기 두 개의 연결 시트 (40)는 상기 두 개의 제1 연결부 (41)의 U자 형상의 오프닝이 서로 대향하도록 대향 배치된다. 제2 연결부(42)는 제1 연결부(41)에서 커버 플레이트 조립체(30)와 가까워지는 방향으로 돌출되어 전극 단자(31)에 연결된다. 제2 연결부(42)의 형상은 전극 단자(31)의 형상과 일치하도록 원형이다.
제1 연결부(41)의 중간 연결부의 양측면에는 탭(21)에 대한 제1 연결부(41)의 연결을 용이하게 하고 또한 연결 시트(40)의 위치 결정을 용이하게 하는 연결 블록(43)이 제공된다. 어느 하나의 연결 시트(40)의 제1 연결부(41)에는 두 개의 연결 시트(40)를 구분하고 연결 시트(40)의 위치 설정을 용이하게 하기 위해 두 개의 제1 홀(44)이 형성된다.
절연 지지 플레이트(50)는 제1 지지부(support portion)(51), 제2 지지부(52) 및 지지부(carrying portion(53)를 포함하고, 상기 제1 지지부는 상기 제2 지지부에 대해 상기 메인 바디부에 접근하는 방향으로 돌출하여, 제2 지지부(52)와 메인 바디부(22) 사이에 제1 갭(gap)이 형성되고, 탭(21)의 적어도 일부가 제1 갭 내에 위치된다. 상기 제1 갭은 탭의 적어도 일부를 수용하기 위한 공간으로서, 탭(21)을 효과적으로 보호하고, 탭(21)이 압축되는 것을 방지하고, 탭(21)의 손상을 줄이며, 배터리의 사용 수명을 증가시킨다.
도 5를 참조하면, 탭 (21)은 메인 바디부(22)에 연결된 제1 탭 섹션(211) 및 메인 바디부(22)로부터 먼 제1 탭 섹션(211)의 측면에 위치하는 제2 탭 섹션(212)을 포함하고, 제1 탭 섹션(211)은 상기 제1 갭 내에 위치한다.
탭(21)은 제1 탭 섹션(211)과 제2 탭 섹션(212) 사이에 연결된 제3 탭 섹션(213)을 더 포함한다.
도 5에 도시된 실시예에서, 제1 탭 섹션(211) 및 제2 탭 섹션(212)은 평행하게 배열되고, 제3 탭 섹션(213)은 제1 탭 섹션(211) 및 제2 탭 섹션(212)에 대해 수직으로 배열된다. 탭(21)은 절곡되어 제3 탭 섹션(213)과 반대측에 오프닝을 갖는 구조를 형성한다. 다른 실시예에서, 절곡 후의 탭(21)의 형상에 대한 다른 옵션이 있을 수 있다.
탭 (21)은 메인 바디부(22)에 연결된 탭 시트(214)를 추가로 포함하고, 제1 탭 섹션(211)은 탭 시트(214)에 연결된다. 탭 시트(214)를 구비함으로써 탭(21)과 메인 바디부(22)의 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 절곡 과정에서 탭(21)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
제1 탭 섹션(211), 제2 탭 섹션(212), 제3 탭 섹션(213) 및 탭 시트(214)는 서로 분리될 수 있지만 함께 연결되거나 일체로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 탭 섹션(212)은 제2 지지부(52)의 제1 탭 섹션(211)과 멀어지는 측면에 위치하여 제2 탭 섹션(212)과 제1 연결부(41)를 전기적으로 연결한다. 제2 지지부(52)는 제1 탭 섹션(211)과 제2 탭 섹션(212) 사이에 위치한다. 제2 지지부(52)를 구비함으로써, 제2 탭 섹션(212)과 연결 시트(40) 사이의 연결에 영향을 주지 않으면서, 제1 탭 섹션(211)이 압축되는 것으로부터 잘 보호될 수 있다.
제1 지지부(51)와 메인 바디부(22)는 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있는데, 즉 제1 지지부(51)와 메인 바디부(22) 사이에 중간 부재가 제공될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서, 제1 지지부(51)와 메인 바디부(22)는 직접 접촉하므로, 지지 및 절연 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 중간 연결 부재를 제거할 수 있고, 배터리 셀(100)의 크기를 줄일 수 있으며, 배터리 셀(100)의 무게를 줄일 수 있다.
제1 지지부(51)는 메인 바디부(22)와 맞닿아 있다. 제1 지지부(51)는 메인 바디부(22)와 접촉하지만 연결되지 않을 수 있거나, 또는 제1 지지부(51)는 메인 바디부(22)와 접촉하여 연결될 수 있다.
제1 지지부(51)와 제2 지지부(52)는 모두 평평하며, 제1 지지부(51)와 제2 지지부(51)는 서로 평행하다. 이러한 구조는 안정성이 양호하고 조립이 용이하다.
제1 지지부(51)의 두 개의 측면들 각각에서 탭(21)에 대한 보호를 제공하는 것을 용이하게 하기 위해, 제1 지지부(51)의 두 개의 측면들 각각에는 하나 이상의 제2 지지부들이 제공된다.
본 실시예는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1 지지부(51)의 두 개의 측면 각각에는 두 개의 제2 지지부(52)가 제공되고, 제1 지지부(51)의 동일 측면 상의 두 개의 제2 지지부 사이에는 제2 갭이 존재한다. 이러한 구성의 장점은 첫째, 양극과 음극 사이의 오전도(mis-conduction)를 방지할 수 있고; 둘째, 난연 장치(flam-retardant device)가 제2 갭에 제공되는 경우, 난연 장치의 난연 효과에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다는 것이다.
도 6을 참조하면, 제2 연결부(42)는 제1 연결부(41)에 대하여 커버 플레이트 조립체(30)와 가까워지는 방향으로 돌출되어 제2 연결부(42)의 커버 플레이트 조립체(30)와 멀어지는 측면에 제3 홈(421)이 형성된다. 지지부(53)는 제1 지지부(51)에 대해 커버 플레이트 조립체(30)와 가까워지는 방향으로 돌출되며, 지지부(53)의 커버 플레이트 조립체(30)와 멀어지는 측면에 제4 홈(531)이 형성된다. 제3 홈(421)과 제4 홈(531)에는 일부 통기성이 있는 물질이 지지체로 채워질 수 있다.
도 7 및 도 8를 참조하면, 커버 플레이트 조립체(30)와 절연 지지 플레이트(50)의 결합을 용이하게 하기 위해, 제1 지지부(51)에는 후크(54)가 마련되고, 커버 플레이트 조립체(30)의 커버 플레이트(32)에는 제1 홈(35)이 마련되며, 후크(54)는 제1 홈(35)에 삽입되어 절연 지지 플레이트(50)와 커버 플레이트 조립체(30)를 결합시킨다. 이러한 연결 방식은 구조가 간단하여 작동이 편리하고 신뢰성이 좋은 효과가 있다.
후크(54)는 대칭적으로 배치되는 제1 결합부(541)와 제2 결합부(542)를 포함한다. 제1 결합부(541)와 제2 결합부(542) 사이에는 제3 갭이 형성된다. 상기 제1 결합부(541)와 상기 제2 결합부는 상기 제1 홈(35)에 진입하기 전에 상대적으로 이동 가능하여 상기 제3 갭을 줄여 상기 제1 홈(35)에 원활히 진입할 수 있도록 한다. 제1 결합부(541) 및 제2 결합부(542)는 제1 홈 (35)에 진입한 후, 제1 홈 (35)과 맞물리도록 제3 갭을 복원하도록 리셋될 수 있다. 제1 결합부(541) 및 제2 결합부(542)는 각각 지지봉(5411) 및 지지봉(5411)의 단부에 연결된 척(5412)을 포함한다. 척(5412)이 제1 홈(35)에 원활하게 진입할 수 있도록, 지지봉(5411)으로부터 멀어지는 척(5412)의 일면은 좁고, 지지봉(5411)과 가까운 척(5412)의 타면은 넓다.
또한, 제1 지지부(51)에는 제2 홈(55)이 형성되고, 후크(54)는 제2 홈(55)에 배치된다. 이와 같이, 후크(54)의 길이를 증가시켜 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 나아가 커버 플레이트 조립체(30)와 절연 지지 플레이트(50) 사이의 갭을 감소시켜 커버 플레이트 조립체(30)의 케이스(10)에 대한 실링 효과를 향상시킬 수 있으며, 전체적인 구조가 컴팩트하여 배터리 셀의 부피를 줄일 수 있다.
도 9에 도시된 실시예에서, 후크(54)는 네 개이다. 상기 제1 지지부(51)의 양단에는 각각 두 개의 후크(54)가 구비된다. 각각의 후크(54)는 두 개의 제2 홈(55)에 대응하며, 후크(54)의 제1 결합부(541)와 제2 결합부(542)는 각각 대응하는 제2 홈(55)에 배치된다.
커버 플레이트(32)에도 제2 홀(36)이 형성되며, 전극 단자(31)는 제2 홀(36)에 장착될 수 있다. 커버 플레이트(32)에는 또한 절연 배플(37)이 마련되어 있다. 절연 배플(37)에는 통기를 위한 다수의 홀이 형성되어 배터리 셀(100) 내부의 압력을 해제한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 절연 지지 플레이트(50)의 지지부(53)의 상부 표면은, 그 위에 위치되는 구성요소(예컨대, 후술되는 절연 부재 (60))와의 연결을 제공하기 위해, 고체 접착제가 도포되는 접착제 도포부로서 사용될 수 있다. 지지부(53)에는 접착제 넘침을 방지하기 위한 복수의 제3 홀(532)이 마련되어 있다.
도 9에 도시된 실시예에서, 지지부(53)의 형상은 원형이고, 복수의 제3 홀(532)은 원주 방향으로 균등하게 배열되며, 두 개의 링 형태로 배열될 수 있다.
제1 지지부(51)의 양단에는 제4 홀(56)이 마련되며, 제4 홀(56)은 두 개의 제2 홈(55) 사이에 마련된다. 절연 지지 플레이트(50)가 조립되면, 제4 홀(56)의 위치를 감지하여 절연 지지 플레이트(50)가 제 위치에 장착되었는지 여부를 감지할 수 있다.
상기 제1 지지부(51)의 두 개의 대각선 모서리에는 각각 제5 홀(57)이 구비된다. 제5 홀(57)의 위치를 검출함으로써 절연 지지 플레이트(50)의 위치 결정을 용이하게 하고, 양극과 음극이 반전되는 것을 방지할 수 있다.
제1 지지부(51)의 중앙에는 통기를 위한 복수의 제6 홀(58)이 구비된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(100)은 절연 지지 플레이트(50)와 연결 시트(40) 사이에 배치되는 절연 부재(60)를 더 포함한다. 또한, 절연 부재(60)는 절연 지지 플레이트(50)와 연결 시트(40)의 제2 연결부(42) 사이에 배치될 수 있다.
배터리 셀(100)의 조립 공정에서 레이저 용접이 이용될 수 있다. 레이저 용접 중에, 이물질(예를 들어 금속 부스러기 등)이 발생할 수도 있다. 이물질은 제2 연결부(42)의 제3 홈(421)으로 낙하할 수 있고, 동시에 외부 환경으로부터의 이물질도 제3 홈(421)으로 낙하할 수 있다. 배터리 셀(100)이 진동하게 되면 이물질이 전극 조립체(20)로 낙하하여 쇼트 위험을 초래할 수 있다. 따라서, 절연 지지 플레이트(50)와 연결 시트(40)의 제2 연결부(42) 사이에 절연 부재(60)가 구비되면, 제2 연결부(42)의 이물질이 낙하하더라도 절연 부재(60)에 걸리게 되어 이물질이 전극 조립체(20)로 유입되어 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 배터리 셀의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
절연 부재(60)를 제공함으로써, 접속 시트(40)와 메인 바디부(22) 사이의 단락을 효과적으로 방지할 수 있다.
절연 지지 플레이트(50) 및 연결 시트(40)는 모두 절연 부재(60)에 접한다. 절연 지지 플레이트(50) 및 연결 시트(40)를 구비함으로써, 절연 부재(60)의 위치를 제한하여 절연 부재(60)의 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 절연 부재(60)는 지지부(53)와 연결 시트(40)에 의해 위치가 제한될 수 있다.
도 11에 도시된 실시예에서, 제2 연결부(42)가 제1 연결부(41)에 대하여 전극 단자(31)와 가까워지는 방향으로 돌출되어 있고, 제2 연결부(42)의 전극 단자(31)와 멀어지는 측면에 제3 홈(421)이 형성되어 있다. 절연 부재(60)는 제3 홈(421)의 오프닝을 덮는다. 지지부(53)는 제3 홈(421)의 오프닝된 측벽과 협동하여 절연 부재(60)의 위치를 제한한다.
절연 부재(60)의 두 개의 측면 위치는 제3 홈(421)의 오프닝된 측벽과 지지부(53)에 의해 제한되어 절연 부재(60)의 안정성을 확보하고, 절연 보호 부재(60)의 이동을 방지한다.
도 12에 도시된 실시예에서는 절연 부재(60)가 제3 홈(421) 내에 배치된다.
또한, 지지부(53)는 제3 홈(421)으로 연장되어 제3 홈(421)의 하부와 협동하여 절연 부재(60)의 위치를 제한한다. 절연 부재(60)의 안정성을 위해 절연 부재(60)의 두 개의 측면 위치는 제3 홈(421)의 하부과 지지부(53)에 의해 제한된다.
절연 부재(60)는 폼(foam), 접착 테이프(adhesive tape), 고체 접착제(solid glue) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 고체 접착제는 고체 스틱 접착제(solid glue stick)이거나, 절연성 지지 플레이트(50) 상에 도포되어 응고된 접착제로 이루어진 접착제일 수 있다.
상기 배터리 셀에 기초하여, 본 발명은 또한 배터리 셀의 조립 방법을 제공하며, 상기 방법은:
메인 바디부(22)의 일측에 절연 지지 플레이트(50)를 배치하고, 제2 지지부(52)와 메인 바디부(22) 사이에 제1 갭을 형성하도록 제1 지지부(51)를 제2 지지부(52)보다 메인 바디부(22)에 가깝게 배치하는 단계; 및
탭(21)의 적어도 일부가 제1 갭에 위치하도록 탭(21)을 폴딩(folding)하는 단계를 포함한다.
도 13에 도시된 확대도를 참조하면, 배터리 셀(100)을 조립하는 경우, 먼저 탭(21)의 제2 탭 섹션(212)을 제1 지지부(51)로부터 멀어지는 제2 지지부(52)의 측면에 위치시킨 후, 제3 탭 섹션(213)이 제2 지지부(52)의 측면에 위치하도록 제2 지지부(52)에 수직한 방향으로 탭(21)을 접고, 제1 탭 섹션(211)과 탭 시트(214)를 제1 지지부(51)에 가까운 제2 지지부(52)의 측면으로 각각 절곡함으로써 탭(21)과 절연 지지 플레이트(50)의 초기 조립을 완료한다.
구체적으로, 탭(21)과 절연 지지 플레이트(50)를 조립하기 전에, 상기 탭(21)의 제2 탭 섹션(212), 커버 플레이트 조립체(30), 연결 시트(40), 절연 부재(60) 및 절연 지지 플레이트(50) 조립을 먼저 완성시킬 수 있고, 상기 조립은:
상기 전극 조립체(20) 및 연결 시트(40)를 위치시키고, 연결 시트(40)의 제1 측면 상에 탭(21)의 제2 탭 섹션(212)을 배치하고, 연결 시트(40)의 상기 제1 연결부(41)와 제2 탭 섹션(212)을 연결하는 단계;
상기 커버 플레이트 조립체(3) 및 연결 시트(40)를 위치시키고, 전극 단자(31)를 연결 시트(40)의 제2 측면 상에 위치시키고, 상기 연결 시트(40)의 제2 연결부(42)와 상기 전극 단자(31)를 연결하는 단계;
절연 지지 플레이트(50) 상에 절연 부재(60)를 제공하는 단계;
절연 지지 플레이트(50)를 상기 연결 시트(40)의 제1 측면 상에 제공하는 단계;
절연 지지 플레이트(50)를 절연 부재(60)의 제1 측면에 접촉시키고, 상기 연결 시트(40)의 제2 연결부(42)를 절연 부재(60)의 제2 측면에 접촉시켜 절연 부재(6)의 위치가 고정되고, 이와 동시에, 상기 탭(2)의 제2 탭 섹션(212), 커버 플레이트 조립체(30), 연결 시트(40), 절연 부재(60) 및 절연 지지 플레이트(50)가 상대적으로 고정되도록 절연 지지 플레이트(50)를 커버 플레이트 조립체(30)에 연결하는 단계를 포함한다. 여기서, 연결 시트(40)의 제1 측면과 제2 측면은 서로 반대이고, 절연 부재(60)의 제1 측면과 제2 측면은 서로 반대이다.
배터리 셀의 상기 실시예의 유리한 기술적 효과는 배터리 모듈, 배터리 팩, 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치, 및 배터리 셀의 조립 방법에도 적용될 수 있다.
마지막으로, 상기 모든 실시예들은 단지 본 개시의 기술적 해결책들을 기술하기 위한 것이지 이를 제한하기 위한 것임에 유의해야 한다. 본 개시의 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시에 따른 실시예 또는 그의 기술적 사상의 일부가 본 개시의 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 수정 또는 균등하게 대체될 수 있고, 이러한 변경 또는 균등하게 대체는 본 개시에 따른 기술적 사상의 보호 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (17)

  1. 메인 바디부(22) 및 상기 메인 바디부(22)에 연결된 탭(21)을 포함하는 전극 조립체(20); 및
    제1 지지부(51) 및 상기 제1 지지부(51)에 연결된 제2 지지부(52)를 포함하는 절연 지지 플레이트(50);를 포함하고, 상기 제1 지지부(51)는 상기 메인 바디부(22)에 대해 상기 메인 바디부(22)에 근접하는 방향으로 돌출되어 상기 제2 지지부(52)와 상기 메인 바디부(22) 사이에 제1 갭이 형성되고, 상기 탭(21)의 적어도 일부는 상기 제1 갭에 위치하는 배터리 셀.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 탭(21)은 메인 바디부(22)와 연결된 제1 탭 섹션(211) 및 상기 메인 바디부(22)와 멀어지는 제1 탭 섹션(211)의 측면에 위치하는 제2 탭 섹션(212)을 포함하고, 상기 제1 탭 섹션(211)은 상기 제1 갭에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제2 탭 섹션(212)은 상기 제1 탭 섹션(211)과 멀어지는 상기 제2 지지부 (52)의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 지지부(51)는 상기 메인 바디부(22)와 맞닿는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 지지부(51) 및 제2 지지부(52)는 모두 평평하고, 상기 제1 지지부(51) 및 제2 지지부(51)는 서로 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제1 항에 있어서, 하나 이상의 상기 제2 지지부(52)는 상기 제1 지지부(51)의 두 개의 측면에 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제 1 지지부(51)의 두 개의 측면에는 각각 두 개의 제2 지지부(52)가 제공되며, 상기 제1 지지부(51)의 동일 측면에 있는 두 개의 제2 지지부(52) 사이에는 제2 갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 배터리 셀은 커버 플레이트 조립체(30) 및 상기 전극 조립체(20)와 절연 지지 플레이트(50)가 내부에 배치되는 케이스(10)를 더 포함하고, 상기 케이스(10)는 오프닝(11)을 포함하고, 상기 커버 플레이트 조립체(30)는 상기 오프닝(11)을 밀폐하도록 구성되고, 상기 제1 지지부(51)에는 후크(54)가 형성되어 있고, 상기 커버 플레이트 조립체(30)에는 제1 홈(35)이 형성되어 있고, 상기 후크(54)는 상기 제1 홈(35)에 삽입되어 상기 절연 지지 플레이트(50)와 상기 커버 플레이트 조립체(30)를 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제1 지지부(51)에는 제2 홈(55)이 형성되며, 상기 후크(54)는 상기 제2 홈(55)에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제1 항에 있어서, 전극 단자(31) 및 연결 시트(40)를 더 포함하고, 상기 연결 시트(40)는 탭(21)과 전극 단자(31)를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 절연 지지 플레이트(50)와 상기 연결 시트(40) 사이에 배치되는 절연 부재(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 절연 지지 플레이트(50) 및 상기 접속 시트(40)는 모두 상기 절연 부재(60)에 접하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 절연 지지 플레이트(50)는 지지부(53)를 더 포함하고, 상기 지지부(53)는 상기 제1 지지부(51)에 대하여 상기 연결 시트(40)와 가까워지는 방향으로 돌출되며, 상기 지지부(53)와 상기 연결 시트(40)는 함께 상기 절연 부재(60)의 위치를 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈.
  15. 제14 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  16. 배터리 셀을 전원으로 사용하는 장치로서, 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 장치.
  17. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀의 조립 방법에 있어서,
    메인 바디부(22)의 일측에 절연성의 지지 플레이트(50)를 배치하고, 제2 지지부(52)보다 메인 바디부(22)에 가깝게 제1 지지부(51)를 배치하여 제2 지지부(52)와 메인 바디부(22) 사이에 제1 갭을 형성하는 단계; 및
    탭(21)의 적어도 일부가 상기 제1 갭에 위치하도록 탭(21)을 접는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 조립방법.
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