KR20230030317A

KR20230030317A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Info

Publication number: KR20230030317A
Application number: KR1020210112408A
Authority: KR
Inventors: 최기영; 이수항; 김용일; 김동욱
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-06
Also published as: CN116868429A; WO2023027483A1; US20240136629A1; JP2024509619A; EP4266467A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 복수의 전지 셀 중 서로 이웃하는 전지 셀 사이에 배치되는 슬라이딩 플레이트를 포함한다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 안전성이 강화된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.

중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 전지 셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지 셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.

도 1은 종래 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지 셀(11)이 일방향으로 적층된 적층되어 있는 전지 셀 적층체(12), 전지 셀 적층체(12)를 수용하는 모듈 프레임(25) 및 전지 셀 적층체(12)의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(15)를 포함한다. 이때, 모듈 프레임(25)은 전지 셀 적층체(12)의 하부 및 양 측면을 덮는 하부 프레임(30)과 전지 셀 적층체(12)의 상면을 덮는 상부 플레이트(40)를 포함한다. 더불어, 전지 셀 적층체(12)와 엔드 플레이트(15) 사이에 버스바 어셈블리(13)가 형성될 수 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 전지 셀 적층체(12)에서 서로 이웃하는 한 쌍의 전지 셀 사이에 압축 패드(20)가 위치한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 전지 모듈(10)에 포함되는 압축 패드(20)는 전지 셀(11)의 일면에 접할 수 있다.

전지 셀(11)이 스웰링 되는 경우 전지 셀 적층체(12)가 하부 프레임(30) 및 상부 플레이트(40)에 스트레스를 가할 수 있고, 이로 인해 모듈 강성을 떨어뜨릴 수 있어, 전지 모듈의 안정성 확보가 어렵다. 이때, 압축 패드(20)는 스웰링 현상을 일부 흡수할 수 있으나, 압축 패드(20)만으로는 충방전 과정에서 발생하는 다량의 스웰링 양을 제어하기에 한계가 존재한다. 또한, 전지 셀(11)의 두께 차이 및 공차가 발생하거나, 미가압되는 부분의 발생 가능성이 있어, 초기 가압력 확보가 필요한 전지 모듈의 경우 압축 패드(20)만으로는 초기 가압력을 유지하기 어렵다. 특히, 순수 실리콘(Si)으로 이루어진 전지 셀 또는 전고체 전지 셀의 경우 초기에도 일정 가압력이 유지될 필요가 있고, 충방전 과정에서 종래 전지 셀에 비해 다량의 스웰링이 발생하므로 이를 적절히 제어할 수 있는 구조가 필요하며, 스웰링 발생을 최소화하기 위한 추가 구조를 형성하여 모듈 강성의 확보가 필요하다.

이에 따라, 종래와 달리 초기 가압력을 갖고, 충방전 시 발생하는 다량의 스웰링 현상을 흡수하여 내부 압력 제어가 가능한 전지 모듈 및 전지 팩의 개발 필요성이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 초기 가압력 유지가 가능하고 다량의 셀 스웰링을 흡수 가능한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 슬라이딩 플레이트는 제1 슬라이딩 플레이트 및 제2 슬라이딩 플레이트를 포함하고, 상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트는 상기 서로 이웃하는 전지 셀 사이에서 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

상기 전지 모듈은 상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 제2 슬라이딩 플레이트 사이에 형성되는 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트와 상기 제2 슬라이딩 플레이트를 연결할 수 있다.

상기 연결 부재는 스프링 부재를 포함할 수 있다.

상기 연결 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트 사이에 복수개 형성될 수 있다.

상기 전지 모듈은 상기 전지 셀 적층체의 상부 및 하부에 형성되는 샤프트(shaft) 부재를 포함하고, 상기 샤프트 부재는 상기 슬라이딩 플레이트의 말단부와 연결될 수 있다.

상기 모듈 프레임은 상기 전지 셀 적층체의 하부 및 양측부를 덮는 프레임 부재, 및 상기 전지 셀 적층체의 상부를 덮는 상부 플레이트를 포함하고, 상기 샤프트 부재는 상기 상부 플레이트와 평행하게 형성될 수 있다.

상기 샤프트 부재는 복수개 형성되고, 상기 샤프트 부재는 상기 프레임 부재의 각 측면부에 고정 설치되며, 상기 샤프트 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트에 각각 연결될 수 있다.

상기 샤프트 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트와 연결되는 제1 샤프트 부재 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트와 연결되는 제2 샤프트 부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 샤프트 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트의 상측 말단부와 연결되는 제1-1 샤프트 부재 및 상기 제1 슬라이딩 플레이트 하측 말단부와 연결되는 제1-2 샤프트 부재를 포함하고, 상기 제2 샤프트 부재는 상기 제2 슬라이딩 플레이트의 상측 말단부와 연결되는 제2-1 샤프트 부재 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트 하측 말단부와 연결되는 제2-2 샤프트 부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실 실시예에 따른 전지 모듈은 상기 모듈 프레임의 측면부에 형성되는 마운팅부를 포함할 수 있다.

상기 마운팅부는 상기 전지 셀의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 앞에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 서로 이웃하는 한 쌍의 전지 셀 사이에 개재되는 슬라이딩 플레이트 및 연결 부재 구조를 통해 초기 가압력 유지가 가능하고, 충방전에 따라 발생하는 스웰링 현상을 제어할 수 있다.

특히, 슬라이딩 플레이트, 연결 부재 및 샤프트 부재를 통해 셀 스웰링 발생에 의한 압력 변화를 제어할 수 있다.

또한, 모듈 프레임 상에 형성되는 마운팅부를 통해 스웰링 발생을 억제할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈을 구성하는 구성 요소들을 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 전지 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4의 절단선 B-B’를 따라 xz평면에 평행하게 자른 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 전지 셀 적층체에 포함된 하나의 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

이하에서는 도 4, 도 5 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 전지 모듈의 사시도이다. 도 5는 도 4의 절단선 B-B’를 따라 xz평면에 평행하게 자른 단면도로서 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다. 도 7은 도 5의 전지 셀 적층체에 포함된 하나의 전지 셀을 나타내는 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지 셀(110)이 적층된 전지 셀 적층체(120), 전지 셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200), 및 전지 셀 적층체(120)의 전후면을 덮는 엔드 플레이트(150)를 포함한다.

전지 셀(110)은 파우치형 전지 셀인 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7을 참조하면 본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 두 개의 전극 리드(111, 112)가 서로 대향하여 전지 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 전지 셀(110)은, 전지 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 양 측면(114c)을 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 연결부(115)로 이루어질 수 있다. 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b) 사이가 전지 셀(110)의 길이 방향으로 정의하고, 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)를 연결하는 일측부(114c)와 연결부(115) 사이를 전지 셀(110)의 폭 방향으로 정의할 수 있다.

연결부(115)는 전지 셀(110)의 일 테두리를 따라 길게 뻗어 있는 영역이며, 연결부(115)의 단부에 전지 셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다. 돌출부(110p)는 연결부(115)의 양 단부 중 적어도 하나에 형성될 수 있고, 연결부(115)가 뻗는 방향에 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 돌출부(110p)는 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)의 실링부(114sa, 114sb) 중 하나와 연결부(115) 사이에 위치할 수 있다.

전지 케이스(114)는 일반적으로 수지층/금속 박막층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 전지 케이스 표면이 O(oriented)-나일론 층으로 이루어져 있는 경우에는, 중대형 전지 모듈을 형성하기 위하여 다수의 전지 셀들을 적층할 때, 외부 충격에 의해 쉽게 미끄러지는 경향이 있다. 따라서, 이를 방지하고 전지 셀들의 안정적인 적층 구조를 유지하기 위해, 전지 케이스의 표면에 양면 테이프 등의 점착식 접착제 또는 접착시 화학 반응에 의해 결합되는 화학 접착제 등의 접착 부재를 부착하여 전지 셀 적층체(120)를 형성할 수 있다.

모듈 프레임(200)은 상부면, 전면 및 후면이 개방되어 전지 셀 적층체(120)의 하부 및 양측부를 덮는 프레임 부재(300), 및 전지 셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(400)를 포함한다. 다만, 모듈 프레임(200)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 전후면을 제외하고 전지 셀 적층체(120)를 둘러싸는 모노 프레임과 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다. 모듈 프레임(200)을 통해 모듈 프레임(200)의 내부에 수용된 전지 셀 적층체(120)를 물리적으로 보호할 수 있다. 이때, 프레임 부재(300)는 전지 셀 적층체(120)의 하부를 받치는 바닥부(300a)와 바닥부(300a)의 양단부에서 각각 상향 연장된 측면부(300b)를 포함할 수 있다.

상부 플레이트(400)는 모듈 프레임(200)의 개방된 상측면을 커버할 수 있다. 엔드 플레이트(150)는 모듈 프레임(200)에서 개방되어 있는 전지 셀 적층체(120)의 전후면을 덮을 수 있다. 엔드 플레이트(150)는 상부 플레이트(400)의 전후단 모서리 및 모듈 프레임(200)의 전후단 모서리와 용접을 통해 결합될 수 있다.

종래의 전지 모듈은 전지 셀 사이에 개재되는 압축 패드를 포함함으로써 셀 스웰링을 흡수하고자 하였다. 그러나, 셀 스웰링의 정도가 매우 큰 순수 실리콘(Si)을 포함하는 전지셀 및 전고체 전지셀의 경우 종래 압축 패드만으로는 셀 스웰링 흡수에 한계가 존재하였다. 특히, 상기 전지셀은 일정한 초기 가압력의 유지 또한 필요하나, 종래의 압축 패드 만으로는 초기 가압력 형성에 한계가 있었다.

따라서, 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지 셀(110) 중 서로 이웃하는 전지 셀(110) 사이에 배치되는 슬라이딩 플레이트(500)를 포함한다. 이때, 슬라이딩 플레이트(500)는 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520)을 포함할 수 있으며, 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520)는 서로 이웃하는 전지 셀(110) 사이에서 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 전지 모듈은 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520) 사이에 형성되는 연결 부재(600)를 포함할 수 있다. 이때, 연결 부재(600)는 슬라이딩 플레이트(500)의 이동을 제한하지 않는 범위에서 제한없이 선택될 수 있으며, 구체적으로 연결 부재(600)는 스프링 부재를 포함할 수 있다. 연결 부재(600)는 제1 슬라이딩 플레이트(510)와 제2 슬라이딩 플레이트(520)를 연결할 수 있다.

이때, 연결 부재(600)는 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520) 사이에 형성됨으로써 초기 가압력을 형성할 수 있다. 특히, 연결 부재(600)는 셀 스웰링 발생 시에는 압축되어 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520)의 이동을 가능하게 함으로써 셀 스웰링에 의한 압력 제어가 가능한 효과를 달성할 수 있다.

따라서, 연결 부재(600)는 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520) 사이에 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 복수개 형성됨으로써 연결 부재(600)의 탄성력에 의한 초기 가압력 유지 및 셀 스웰링 흡수 효과를 달성할 수 있다.

한편, 초기 가압력 유지를 위해서, 연결 부재(600)와 더불어 고정 부재가 형성될 수도 있으며, 상기 고정 부재는 초기 가압력 형성을 위해 연결 부재(600)의 위치를 고정한 후 제거될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지 셀 적층체(120)의 상부 및 하부에 형성되는 샤프트(shaft) 부재(700)를 포함할 수 있다. 특히, 샤프트 부재(700)는 슬라이딩 플레이트(500)의 말단부와 연결될 수 있다. 이때, 상기 연결을 위해서, 슬라이딩 플레이트(500)에 홀을 형성하여 상기 홀을 통해 샤프트 부재(700)를 삽입 및 고정하거나, 슬라이딩 플레이트(500)와 샤프트 부재(700) 사이에 접착 부재를 더 형성할 수 있다. 또한, 상기 방법에 제한되지 않고 다양한 방법으로 슬라이딩 플레이트(500)와 샤프트 부재(700)를 연결할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100) 내에 샤프트 부재(700)가 형성될 때, 샤프트 부재(700)는 상부 플레이트(400)와 평행하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 샤프트 부재(700)는 전지 셀의 적층 방향인 x축 및 -x축 방향을 따라 형성될 수 있으며, 상기 방향을 따라 형성됨과 동시에 상부 플레이트(400)와 평행하게 형성될 수 있다.

또한, 샤프트 부재(700)는 복수개 형성될 수 있으며, 샤프트 부재(700)는 프레임 부재의 각 측면부(300b)에 고정 설치되며, 샤프트 부재(700)는 제1 슬라이딩 플레이트(510) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520)에 각각 연결될 수 있다.

즉, 도 5를 참조하면, 샤프트 부재(700)는 제1 슬라이딩 플레이트(510)와 연결되는 제1 샤프트 부재(710) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520)와 연결되는 제2 샤프트 부재(720)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 샤프트 부재(710)는 제1 슬라이딩 플레이트(510)의 상측 말단부와 연결되는 제1-1 샤프트 부재(711) 및 제1 슬라이딩 플레이트(510)의 하측 말단부와 연결되는 제1-2 샤프트 부재(712)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 샤프트 부재(720)는 제2 슬라이딩 플레이트(520)의 상측 말단부와 연결되는 제2-1 샤프트 부재(721) 및 제2 슬라이딩 플레이트(520)의 하측 말단부와 연결되는 제2-2 샤프트 부재(722)를 포함할 수 있다. 이에, 슬라이딩 플레이트(500)의 양 말단부에 샤프트 부재(700)가 형성될 수 있으며, 셀 스웰링 시 슬라이딩 플레이트(500)가 일 방향으로 치우치지 않고 원활하게 이동할 수 있다.

본 실시예에 따른 전지 모듈(100) 상에서 전지 셀(110)의 스웰링이 발생하는 경우, 슬라이딩 플레이트(500)와 인접하는 전지 셀(110)들이 슬라이딩 플레이트(500)에 압력을 가할 수 있다. 이때, 슬라이딩 플레이트(500) 사이에 위치하는 연결 부재(600)는 상기 압력에 의해 압축될 수 있으며, 상기 압축에 의해 슬라이딩 플레이트(500)는 연결 부재(600) 방향으로 이동하고, 동시에 슬라이딩 플레이트(500)에 연결된 샤프트 부재(700)가 슬라이딩 플레이트(500)의 이동에 따라 연장될 수 있다.

그러므로, 슬라이딩 플레이트(500)에 가해진 압력에 의해 연결 부재(600)가 압축됨으로써 셀 스웰링의 흡수가 가능하며, 동시에 슬라이딩 플레이트(500)의 이동 및 샤프트 부재(700)가 연장됨으로써 스웰링에 의한 압력의 제어가 가능할 수 있다. 또한, 셀 스웰링 현상의 최소화 및 상기 스웰링의 흡수 효과가 증대됨으로써 전지 모듈의 안정성이 향상될 수 있다.

이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈을 설명한다. 이때, 상기에서 설명한 내용과 중복되는 내용이 존재하므로, 상기에서 설명한 내용과 상이한 부분만을 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 모듈 프레임(200)의 측면부에 형성되는 마운팅부(800)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 마운팅부(800)는 프레임 부재(300)의 측면부(300b) 상에 형성될 수 있다.

이때, 도 5를 참조하면, 마운팅부(800)는 전지 셀(110)의 길이 방향인 y축 및 -y축 방향을 따라 측면부(300b) 상에 형성될 수 있다. 즉, 전지 셀(110)의 길이 방향을 따라 발생하는 셀 스웰링 현상 방향으로 마운팅부(800)가 형성될 수 있다. 또한, 마운팅부(800)는 측면부(300b)로부터 돌출과 만입을 반복하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

상기와 같이 마운팅부(800)를 형성함으로써, 셀 스웰링에 의한 모듈 프레임(200)의 변형 가능성을 최소화하는 효과를 달성할 수 있다. 특히, 셀 스웰링 방향을 따라 형성된 마운팅부(800)는 셀 스웰링 발생을 억제하는 효과를 달성할 수 있다.

이하에서는, 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩을 설명한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩의 분해사시도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 상기 설명한 전지 모듈이 하나 또는 그 이상의 수로 팩 케이스 내에 패키징되어 전지 팩(1000)을 형성할 수 있다. 특히, 상부 팩 케이스(1100) 및 하부 팩 케이스(1200)에 의해 패키징되어 전지 팩(1000)을 형성할 수 있으며, 전지의 온도나 전압 등을 관리해주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 전지 팩은 셀 스웰링을 흡수 및 최소화할 수 있는 구조를 포함함으로써 안정성이 향상될 수 있다.

또한, 앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110: 전지 셀
120: 전지 셀 적층체
200: 모듈 프레임
300: 프레임 부재
400: 상부 플레이트
500: 슬라이딩 플레이트
600: 연결 부재
700: 샤프트 부재
800: 마운팅 부
1000: 전지 팩

Claims

복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체;
상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및
상기 복수의 전지 셀 중 서로 이웃하는 전지 셀 사이에 배치되는 슬라이딩 플레이트를 포함하는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 슬라이딩 플레이트는 제1 슬라이딩 플레이트 및 제2 슬라이딩 플레이트를 포함하고,
상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트는 상기 서로 이웃하는 전지 셀 사이에서 서로 이격되도록 형성되는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 제2 슬라이딩 플레이트 사이에 형성되는 연결 부재를 포함하고,
상기 연결 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트와 상기 제2 슬라이딩 플레이트를 연결하는 전지 모듈.
제3항에서,
상기 연결 부재는 스프링 부재를 포함하는 전지 모듈.
제3항에서,
상기 연결 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트 사이에 복수개 형성되는 전지 모듈.
제2항에서,
상기 전지 셀 적층체의 상부 및 하부에 형성되는 샤프트(shaft) 부재를 포함하고,
상기 샤프트 부재는 상기 슬라이딩 플레이트의 말단부와 연결되는 전지 모듈.
제6항에서,
상기 모듈 프레임은 상기 전지 셀 적층체의 하부 및 양측부를 덮는 프레임 부재, 및 상기 전지 셀 적층체의 상부를 덮는 상부 플레이트를 포함하고,
상기 샤프트 부재는 상기 상부 플레이트와 평행하게 형성되는 전지 모듈.
제7항에서,
상기 샤프트 부재는 복수개 형성되고,
상기 샤프트 부재는 상기 프레임 부재의 각 측면부에 고정 설치되며,
상기 샤프트 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트에 각각 연결되는 전지 모듈.
제8항에서,
상기 샤프트 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트와 연결되는 제1 샤프트 부재 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트와 연결되는 제2 샤프트 부재를 포함하는 전지 모듈.
제9항에서,
상기 제1 샤프트 부재는 상기 제1 슬라이딩 플레이트의 상측 말단부와 연결되는 제1-1 샤프트 부재 및 상기 제1 슬라이딩 플레이트 하측 말단부와 연결되는 제1-2 샤프트 부재를 포함하고,
상기 제2 샤프트 부재는 상기 제2 슬라이딩 플레이트의 상측 말단부와 연결되는 제2-1 샤프트 부재 및 상기 제2 슬라이딩 플레이트 하측 말단부와 연결되는 제2-2 샤프트 부재를 포함하는 전지 모듈.
제2항에서,
상기 모듈 프레임의 측면부에 형성되는 마운팅부를 포함하는 전지 모듈.
제11항에서,
상기 마운팅부는 상기 전지 셀의 길이 방향을 따라 형성되는 전지 모듈.
제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.