KR20230107120A - 화염차단부재가 부가된 버스바를 포함하는 전지셀 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체 - Google Patents

화염차단부재가 부가된 버스바를 포함하는 전지셀 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지셀 어셈블리를 개시한다. 본 발명에 따른 전지셀 어셈블리는, 적어도 하나의 파우치형 전지셀; 상기 파우치형 전지셀을 감싸는 셀 커버; 상기 파우치형 전지셀의 전극 리드와 연결되는 버스바; 및 상기 버스바를 지지하며, 상기 셀 커버에서 상기 전극 리드가 위치하는 상기 셀 커버의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부를 커버하는 버스바 프레임;을 포함하고, 상기 버스바는 고강성, 고내열성 소재의 메쉬망을 구비한 화염차단부재가 몸체에 결합된 것을 특징으로 한다.

Description

화염차단부재가 부가된 버스바를 포함하는 전지셀 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체 {Battery Cell Assembly Comprising Bus Bar Added Flame blocking member and Battery Assembly Structure Comprising the Same}
본원발명은 화염차단부재가 부가된 버스바를 포함하는 전지셀 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체에 대한 것이다. 구체적으로, 전지셀의 발화로 인한 열폭주 현상이 인접하는 전지셀로 확산되는 것을 방지하기 위한 화염차단부재가 부가된 버스바를 포함하는 전지셀 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지는 모바일 기기와 같은 소형 장치의 에너지원으로 사용될 뿐만 아니라, 용량 증가 및 안전성 향상 기술의 발전에 따라 전기자동차와 전력저장장치 등과 같은 중대형 장치의 에너지원으로도 사용되고 있다.
이와 같이, 상기 리튬 이차전지가 대용량 및 고출력의 에너지원으로 사용됨
에 따라 상기 리튬 이차전지의 안전성을 확보하는 문제가 중요한 관심 대상이 되고
있다.
리튬 이차전지는 정상적인 충전 및 방전 과정이 발열 과정이기 때문에 온도가 증가하는 것이 필연적인데, 이차전지의 온도 증가는 전지셀의 성능을 저하시키는 원인이 된다.
또한, 리튬 이차전지는 과열에 의한 폭발의 위험성이 있으며, 폭발에 의한 화염이 인접하는 전지셀들로 확산되면 전소가 될 때까지 화재를 진압하기 어려운 문제가 있다. 상기 전지셀의 열폭주 현상 발생시 발화점 이상의 고온의 화염, 파티클 및 가스 벤팅이 발생하면서 인접하는 전지셀들로 화염 등의 전파가 일어날 수 있는 바 이는 결국 전지셀의 폭발로 이어질 수 있 수 있다.
따라서, 전지셀에서 발생한 화염 및 스파크 등의 온도를 낮추고, 확산을 방지함으로써 전지셀 폭발로 인한 추가 피해를 방지하는 것이 중요한 과제가 되고 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 공냉식 구조를 갖는 전지 모듈에 대한 것으로, 전지셀과 연결된 전극 리드가 버스바 프레임의 후면에서 버스바와 만나 용접된 부분을 열 절연 패드가 감싸고 있는 바, 상기 열 절연 패드에 의해 가스와 화염에 의한 열이 인접한 전지셀로 전파되는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1은 전극 리드와 버스바가 용접된 부분을 덮는 형태로 열 절연 패드가 부가되고 있는 바, 상기 열 절연 패드의 두께만큼 전지모듈의 크기가 증가될 수 있다.
특허문헌 2는 파우치형 이차전지의 외장재 안쪽이나 바깥쪽에 화염방지망을 부가한 파우치형 이차전지, 전지모듈의 내부 및/또는 외부에 화염방지망을 구비한 전지모듈, 및 이차전지들의 집합체를 수납하는 밀폐형 박스의 적어도 한 면에 화염 방지망을 포함하는 전지모듈을 개시한다. 그러나, 특허문헌 2는 전극리드 방향으로 화염이 전파되는 것을 차단하기 위한 구성을 개시하지는 못하고 있다.
이에, 파우치형 전지셀을 포함하는 경우에 전극리드 방향으로 화염이 배출되어 인접하는 전지셀들로 전파되는 것을 방지할 수 있는 구조를 포함하되, 전체적 인 부피 증가를 최소화할 수 있는 구조에 대한 개발이 필요하다.
한국 공개특허공보 제2020-0059024호 (2020.05.28) 한국 공개특허공보 제2017-0014309호 (2017.02.08)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 발화된 전지셀에서 발생한 화염, 고온의 파티클 및 가스의 온도를 낮추고, 주변의 다른 전지셀 어셈블리로 열폭주가 확산되는 것을 방지할 수 있는 전지셀 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 파우치형 전지셀; 상기 파우치형 전지셀을 적어도 부분적으로 감싸는 셀 커버; 상기 파우치형 전지셀의 전극 리드와 연결되는 버스바; 및 상기 버스바를 지지하며, 상기 셀 커버에서 상기 전극 리드가 위치하는 상기 셀 커버의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부를 커버하는 버스바 프레임;을 포함하고, 고강성, 고내열성 소재의 메쉬망을 구비한 화염차단부재가 버스바의 몸체에 결합된 전지셀 어셈블리가 제공될 수 있다.
상기 파우치형 전지셀은 양극리드와 음극리드가 전장 방향 양 끝단에서 서로 반대 방향으로 돌출되는 양방향 전지셀이고, 상기 셀 커버는, 상기 양극리드 및 음극리드가 돌출된 방향을 제외한 4개의 외면 전체를 감싸는 사각 프레임 형태, 또는 상기 4개의 외면 중 3개의 외면을 감싸는 n형 프레임 형태로 구성될 수 있다.
상기 화염차단부재는 상기 버스바와 일체형으로 결합된 형태로 구성될 수 있다.
상기 화염차단부재는 고강성, 고내열성 소재의 메쉬망으로 이루어진 망상 구조체가 복수 개 중첩된 형태로 구성될 수 있다.
상기 화염차단부재는, 상기 버스바의 일면에 용접되어 상기 버스바를 기준으로 상기 셀 커버의 내부를 향해 배치되는 제1 망상 구조체; 및 상기 버스바의 타면에 용접되어 상기 버스바를 기준으로 상기 셀 커버의 외부를 향해 배치되는 제2 망상 구조체를 포함할 수 있다.
상기 버스바는 몸체에 관통구를 구비하고, 상기 관통구는 상기 화염차단부재로 커버되도록 구성될 수 있다.
상기 화염차단부재는 복수의 메쉬망이 적층된 망상 구조체 형태로 구성되고, 상기 관통구에 채워질 수 있다.
상기 버스바는 인접한 다른 전지셀 어셈블리와 전기적으로 연결하기 위한 터미널부를 포함하고, 상기 터미널부는 상기 버스바가 상기 화염차단부재보다 상부 방향으로 더 연장 형성된 부분으로 정의될 수 있다.
상기 버스바는 인접한 다른 전지셀 어셈블리와 전기적으로 연결하기 위한 터미널부를 포함하고, 상기 터미널부는 상기 셀 커버의 상부에 위치하도록 구성될 수 있다.
상기 버스바와 상기 버스바 프레임은 상기 셀 커버의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부에 기립 배치되는 제1면 및 상기 제1면에 대해 절곡된 형태로 상기 셀 커버의 상부에 배치되는 제2면을 포함하고, 상기 터미널부는 상기 제2면에 구비될 수 있다.
상기 화염차단부재는 구리 또는 스테인리스 스틸 소재로 형성될 수 있다.
상기 파우치형 전지셀은, 수납부(전극 조립체가 내장된 부분)가 지면에 대해 수직하게 세워진 상태로 상기 셀 커버에 수용되고, 상기 셀 커버는, 상기 파우치형 전지셀의 상부측 에지부를 감싸는 상측커버부; 상기 파우치형 전지셀의 수납부의 일측면을 감싸는 제1 측면커버부; 및 상기 파우치형 전지셀의 수납부의 타측면을 감싸는 제2 측면커버부를 포함할 수 있다.
상기 셀 커버는, 상기 상측커버부에 가스를 배출시킬 수 있는 벤팅홀을 하나 이상 구비할 수 있다.
상기 벤팅홀에는 하나 이상의 메쉬망을 구비하는 플레임 어레스터가 결합될 수 있다.
상기 셀 커버는, 상기 셀 커버의 전장 방향에 따른 양쪽 끝단, 상측 코너 부위가 잘려나간 형태로 마련된 절개부를 구비할 수 있고, 상기 버스바는 상기 절개부를 통해 상기 셀 커버의 상부 방향으로 노출되어, 상기 전지셀 어셈블리의 양극 터미널 또는 음극 터미널로 기능하는 터미널부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 전지셀 어셈블리들이 장착되는 베이스 플레이트; 상기 전지셀 어셈블리들의 전장 방향 측면에 배치되는 지지부재; 및 상기 전지셀 어셈블리들의 위치 고정을 위해 부가되어 상기 지지부재에 결합되는 고정부재;를 포함하는 전지셀 어셈블리 구조체가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 상기 전지셀 어셈블리를 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 상기 전지셀 어셈블리를 포함하는 전기 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전지셀의 발화로 인해 발생한 화염이나 고온의 파티클이 버스바가 위치한 전지셀 어셈블리의 전장 방향으로 무방비로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 전지셀에서 분출되는 화염, 고온의 파티클, 고온의 가스가 화염차단부재를 통과하면서 냉각될 수 있고, 또한 일부는 배출이 차단될 수 있어 외부 발화 내지 열원의 전파 위험을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 연질의 파우치형 전지셀을 셀 커버에 수용하여 상기 파우치형 전지셀을 외부 충격으로부터 보호할 수 있고, 핸들링 과정에서 파우치형 전지셀이 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 파우치형 전지셀에 열적 이벤트가 발생한 때, 상기 파우치형 전지셀로부터 분출된 가스나 화염 등의 배출 방향을 상부 또는 하부 방향으로 제어할 수 있다. 따라서, 인접한 전지셀 어셈블리 간에 열폭주 전파가 효과적으로 방지될 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 제1실시예에 따른 전지셀 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 본원발명에 따른 셀 커버이 부가된 전지셀들의 정면도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 전지셀 어셈블리 일부의 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지셀 어셈블리들 복수 개를 전기적으로 연결한 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 전지셀 어셈블리의 수직 단면도이다.
도 6은 제3실시예에 따른 전지셀 어셈블리 일부의 사시도이다.
도 7은 도 5의 전지셀 어셈블리들 복수 개를 전기적으로 연결한 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6의 전지셀 어셈블리의 수직 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 전지셀 어셈블리 구조체의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 전지셀 어셈블리의 사시도이다.
도 11은 도 10의 셀 커버와 그에 감싸진 파우치형 전지셀을 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 10의 셀 커버의 벤팅홀 부분의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 10의 전지셀 어셈블리의 일 구성을 분해하여 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13의 화염차단부재가 적용된 버스바의 사시도이다.
도 15는 도 10의 전지셀 어셈블리의 일부분의 단면도이다.
도 16은 도 10에 따른 전지셀 어셈블리로 구성한 전지셀 어셈블리 구조체의 일 부분을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 부분을 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
도 1은 제1실시예에 따른 전지셀 어셈블리의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본원발명에 따른 전지셀 어셈블리(100)는 적어도 하나의 파우치형 전지셀(110), 상기 파우치형 전지셀(110)을 적어도 부분적으로 감싸는 셀 커버(120), 상기 파우치형 전지셀(110)의 전극 리드와 연결되는 버스바(130), 상기 버스바(130)를 지지하며, 상기 셀 커버(120)에서 상기 전극 리드(111)가 위치하는 상기 셀 커버(120)의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부를 커버하는 버스바 프레임(140)를 포함하고, 상기 버스바(130)는 고 강성/고 내열성로 소재의 메쉬망으로 이루어진 화염차단부재(150)가 몸체에 결합된 형태로 구성될 수 있다.
상기 파우치형 전지셀(110)은 전장 방향(L) 길이가 긴 형태이며 양극 리드와 음극 리드가 전장 방향(L)의 양 끝단에서 서로 반대 방향으로 돌출되어 연장되는 양방향 전지셀이다.
따라서, 전극리드(111)가 연장된 전장 방향(L) 양 끝단 각각에 버스바 프레임(140), 버스바(130) 및 화염차단부재(150)가 구비된다.
버스바 프레임(140)은 절연성 재질로 마련되고, 셀 커버(120)의 전장 방향 양 끝의 결합되어 상기 셀 커버(120)의 개방단부를 커버하도록 구성될 수 있다. 버스바(130)는 전기 전도성을 갖는 금속 재질로 마련되고 상기 버스바 프레임(140)의 바깥면에 부착된다.
상기 버스바 프레임(140)에는 전극 리드(111)가 통과할 수 있는 슬릿(143)이 형성되어 있고, 전극 리드는 상기 슬릿(143)을 통과하여 상기 버스바 프레임(140)의 바깥쪽으로 빼내어지고 버스바(130)에 대면하게 절곡되고 용접 등에 의해 상기 버스바(130)에 고정 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바(130)에 관통구가 형성되고, 화염차단부재(150)는 상기 관통구를 완전히 덮도록 버스바(130)에 장착될 수 있다.
도 1에 도시된 전지셀의 개수와 버스바의 형태는 예시적인 것으로, 버스바(130)에 결합되는 전지셀(110)의 개수 및 상기 전지셀(110)들의 직렬/병렬 연결 상태에 따라 버스바(130)에 크기와 형상이 달라질 수 있다.
상기 화염차단부재(150)는 용접 등에 의해 버스바(130)와 일체형으로 결합된 형태로 이루어질 수 있다. 상세하게는, 화염차단부재(150)는 한 개의 망상 구조체 형태일 수 있고, 또는, 복수의 망상 구조체가 중첩된 형태로서, 2개 또는 3개 이상의 망상 구조체가 중첩된 형태일 수 있다.
또는, 화염차단부재(150)는 버스바(130)에 간접적인 형태로 장착될 수 있다. 상세하게는, 버스바(130)가 결합된 버스바 프레임(140)의 외측에 화염차단부재(150)가 위치할 수 있으며, 상기 화염차단부재(150)는 한 개 또는 2개 이상의 망상 구조체로 구성될 수 있다. 상기 망상 구조체가 2개 이상으로 구성되는 경우 각각의 망상 구조체들 사이에 이들이 이격된 상태로 위치 고정하기 위한 고정판, 및 상기 망상 구조체와 고정판이 수용되는 케이스를 포함할 수 있다. 또한, 버스바 프레임(140)과 케이스 사이에는, 상기 케이스와 버스바(130)에 결합된 전극 리드(111) 간의 절연을 위한 절연커버가 배치될 수 있다. 즉, 망상 구조체 형태의 화염차단부재(150)는 케이스에 수용되어 있고, 상기 버스바(130)가 결합된 버스바 프레임(140)에 상기 케이스가 결합될 수 있다. 이와 같이 화염차단부재(150)가 별도의 케이스에 수용된 상태에서 버스바 프레임에 결합되는 형태를, 화염차단부재(150)가 버스바(130)에 간접적인 형태로 장착된 일례로 볼 수 있다.
본원발명에 따른 화염차단부재(150)는 복수의 망상 구조체가 중첩되기 때문에, 전지셀(110)의 발화에 의해 발생한 화염, 파티클 및 가스가 복수의 망상 구조체를 통과하면서 냉각될 수 있다. 또한, 화염이나 파티클 입자가 망상 구조체에서 필터링되어 밖으로 배출되는 것을 차단할 수 있다.
구체적으로, 전지셀(110)의 폭발시 발생하는 입자상 부산물이 파티클 형태로 분출되는데, 복수의 망상 구조체를 파트클이 분출되는 방향에 적용하면 입자상 부산물을 필터링할 수 있는 바, 파티클이 외부로 배출되는 것을 막을 수 있다.
또한, 메쉬 크기가 다른 복수의 망상 구조체가 중첩되도록 구성되면, 다양한 크기의 입자상 부산물의 필터링 효과를 높일 수 있는 바, 파티클로 인해 인접하는 전지셀(110)로 추가 발화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 메쉬 크기가 작은 망상 구조체를 통과할 때 스파크가 망상 구조체와 접촉하는 면적이 넓어지게 되는 바 순간적인 쿨링 효과도 얻을 수 있다.
나아가, 본원발명에 따른 화염차단부재(150)는, 전지셀(110) 외부에서 발생한 화염, 파티클 또는 가스가 전지셀(110) 방향으로 확산되는 것을 차단하는 기능을 발휘할 수 있다.
상기 화염차단부재(150)는 화염, 스파크 및 가스 등을 차단하는 기능을 할 수 있도록 고 강성 및 고 내열성 소재로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 구리 또는 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있다.
도 2는 본원발명에 따른 셀 커버(120)가 부가된 전지셀(110)들의 정면도이다.
도 2를 참조하면, (a)에 도시된 셀 커버(120)는 전극 리드(111)가 돌출된 방향을 제외한 4개의 외면 전체를 감싸는 사각 프레임 형태이고, (b)에 도시된 셀 커버(120)는 전극 리드(111)가 돌출된 방향을 제외한 4개의 외면 중 아랫면을 제외한 나머지 3개의 외면을 감싸는 n형 프레임 형태이다. n형 프레임 형태의 셀 커버(120)를 구비하는 경우에 셀 커버(120)가 적용되지 않은 아랫면에 전지셀 어셈블리(100)를 장착하기 위한 별도의 부재가 사용되거나 또는 열전달부재가 적용될 수 있다.
본원발명의 셀 커버(120)를 사용하는 경우, 파우치형 전지셀(110)이 발화되면 전장방향으로 화염이나 스파크가 집중적으로 분출될 수 있다.
이에, 본원발명은 파우치형 전지셀(110)의 외면 중 전극 리드(111)가 있는 전장 방향 양끝단에 화염차단부재(150)를 구비함으로써 화염이나 스파크 등이 전지셀(110) 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있는 구조를 포함한다. 따라서 열폭주 현상이 연쇄적으로 일어나는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 제2실시예에 따른 전지셀 어셈블리 일부의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 버스바 프레임(140)은 평면 형태로 이루어지고, 버스바(130)가 결합되어 있다. 버스바(130)에는 전극 리드(111)가 결합되어 전기적인 연결이 이루어지고, 전극 리드(111)가 결합된 전극리드 결합부들 사이에는 화염차단부재(150)가 위치한다.
또한, 버스바(130)는, 화염차단부재(150)의 상부에 터미널부(160)를 포함할 수 있다. 상기 터미널부(160)는 버스바(130)가 화염차단부재(150)보다 상부 방향으로 더 연장 형성된 부분으로, 서로 다른 전지셀 어셈블리를 전기적으로 연결하는데 사용된다. 이를테면, 도 4에 도시한 바와 같이, 인접한 전지셀 어셈블리(100)들은 인터 버스바(K1)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 도 3의 전지셀 어셈블리의 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, 버스바(130)와 버스바 프레임(140)에는 관통구가 형성되어 있고, 상기 관통구를 덮는 형태로 화염차단부재(150)가 버스바(130)에 결합될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 전지셀 어셈블리에서 화염차단부재(150)는 제1망상 구조체(151) 및 제2망상 구조체(152)를 포함하고, 이들은 밀착 적층된 상태로 버스바(130)의 외측에 결합되어 있다.
이와 같이 복수의 망상 구조체가 밀착 적층되는 경우, 전체적인 화염차단부재(150) 의 두께가 감소하기 때문에 공간 활용 측면에서 유리한 장점이 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 상기 화염차단부재(150)는, 상기 버스바(130)의 일면에 용접되어 상기 버스바(130)를 기준으로 상기 셀 커버(120)의 내부를 향해 배치되는 제1 망상 구조체(151) 및 상기 버스바(130)의 타면에 용접되어 상기 버스바(130)를 기준으로 상기 셀 커버(120)의 외부를 향해 배치되는 제2 망상 구조체(152)를 포함한다.
이와 같은 형태에서도 제1망상 구조체(151), 버스바(130) 및 제2망상 구조체(152)는 일체형으로 결합된 형태이다.
이와 같이 복수의 망상 구조체가 이격되도록 배치되는 경우, 이격 공간이 필
터링된 입자상 부산물의 저장소 역할을 할 수 있고, 스파크의 분출 압력을 완화시킬 수 있다.
도 6은 제3실시예에 따른 전지셀 어셈블리 일부의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 버스바(130)와 버스바 프레임(140)은 L자로 절곡된 형태로 이루어진다. 구체적으로, 버스바(130) 및 버스바 프레임(140)은 상기 셀 커버(120)의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부에 기립 배치되는 제1면(141) 및 상기 제1면(141)에 대해 절곡된 형태로 상기 셀 커버(120)의 상부에 배치되는 제2면(142)을 포함한다. 그리고 상기 터미널부(160)은 상기 제2면(142)에 구비된다.
이와 같이 터미널부(160)를 제2면(142)에 구비함으로써, 화염차단부재(150)의 면적을 넓게 확보할 수 있어 안전성을 더욱 확보할 수 있다.
또한, 도 7과 같이, 셀 커버(120)의 상부에서, 인터 버스바(K1)를 사용하여 전지셀 어셈블리(100)들 간을 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우, 전지셀 어셈블리(100)들 간의 조립 공정이 보다 수월해질 수 있고, 전지셀 어셈블리 구조체가 보다 컴팩트하게 구현될 수 있다.
도 8은 도 6의 전지셀 어셈블리의 수직 단면도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 터미널부(160)가 제2면(142)에 형성된 형태로서, 전지셀 어셈블리(100)에서 화염차단부재(150)는 제1망상 구조체(151) 및 제2망상 구조체(152)를 포함하고, 이들은 밀착 적층된 상태로 버스바(130)의 외측에 결합되어 있다.
이와 같이 복수의 망상 구조체가 밀착 적층되는 경우, 전체적인 화염차단부재의 두께가 감소하기 때문에 공간 활용 측면에서 유리한 장점이 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 전지셀 어셈블리에서 화염차단부재(150)는 제1망상 구조체(151) 및 제2망상 구조체(152)를 포함하고, 제1망상 구조체(151)는 버스바(130)의 내측면에 결합되고 제2망상 구조체(152)는 버스바(130)의 외측면에 결합되어 버스바(130)의 두께만큼 이격되도록 배치된다. 이와 같은 형태에서도 제1망상 구조체, 버스바 및 제2망상 구조체는 일체형으로 결합된 형태이다.
이와 같이 복수의 망상 구조체가 이격되도록 배치되는 경우, 이격 공간이 필
터링된 입자상 부산물의 저장소 역할을 할 수 있고, 스파크의 분출 압력을 완화시킬 수 있다.
도 9는 본원발명에 따른 전지셀 어셈블리 구조체의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 3개의 전지셀 어셈블리(100)들이 베이스 플레이트(210)의 상면에 장착되고, 전지셀 어셈블리(100)들의 전장 방향(L) 측면 각각에 지지부재(220)가 위치한다. 전지셀 어셈블리(100)들의 위치 고정을 위한 고정부재(230)가 전지셀 어셈블리들(100)의 상면과 측면 일부를 감싸도록 부가되어 지지부재(220)에 결합되어 있다.
또는, 도 7에 도시된 지지부재(220) 대신 크로스빔(Crossbeam)이 지지부재 위치에 배치되어 강성 보강 효과를 얻을 수 있고, 또는 전지셀 어셈블리 구조체가 부착되는 디바이스의 섀시 사이에 상기 전지셀 어셈블리 구조체가 배치될 수 있다.
상기 지지부재(220)에는 복수의 결합부(221)들이 형성되고, 고정부재(230)는 메탈 밴드이거나 또는 넓은 면적을 갖는 덮개 형태로 이루어질 수 있다. 상기 고정부재(230)는 상기 결합부(221)에 볼트 체결, 또는 용접 등의 방법으로 결합될 수 있게 구성될 수 있다.
또는, 고정부재(230)와 결합부(221)와 같은 별도의 구조물을 포함하지 않는 경우로서, 압축 패드 또는 열전도성 수지를 전지셀 어셈블리 구조체와 섀시 사이에 개재하고 전지셀 어셈블리들을 직접 고정한 구조로 전지셀 어셈블리 구조체를 구성할 수도 있다.
한편, 도 9에 도시된 전지셀 어셈블리의 개수는 예시적인 것이므로, 필요에 따라 전지셀 어셈블리의 개수를 자유롭게 변경하여 적용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 전지셀 어셈블리의 사시도이고, 도 11은 도 10의 셀 커버와 그에 감싸진 파우치형 전지셀을 나타낸 사시도이고, 도 12는 도 10의 셀 커버의 벤팅홀 부분의 변형예를 나타낸 도면이고, 도 13은 도 10의 전지셀 어셈블리의 일 구성을 분해하여 나타낸 도면이며, 도 14는 도 13의 화염차단부재가 적용된 버스바의 사시도이고, 도 15는 도 10의 전지셀 어셈블리의 일부분의 단면도이다.
도 10 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 전지셀 어셈블리(400)는, 파우치형 전지셀(410), 상기 파우치형 전지셀(410)을 감싸는 셀 커버(420), 화염차단부재(450)를 구비하는 버스바(430), 버스바 프레임(440), 및 내화성 절연 커버(470)를 포함한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 셀 커버(420)는, 파우치형 전지셀(410)을 부분적으로 감싸도록 구성될 수 있다.
상기 파우치형 전지셀(410)은, 외장재가 연성 재질로 제작되어, 예컨대 캔형 전지셀(110)에 비해, 외부 충격에 취약하고 경도가 낮다. 따라서, 파우치형 전지셀(110)을 그 자체만으로는, 배터리 모듈의 모듈 케이스(미도시), 또는 모듈 케이스를 생략하고 배터리 팩의 팩 케이스(미도시) 내부에 수납시, 충격에 대한 안전성이나 고정성을 확보하기 어렵다. 하지만, 본 발명의 경우, 파우치형 전지셀(410)이 셀 커버(420)로 감싸진 상태로, 모듈 케이스나 팩 케이스 내부에 직접 수납될 수 있어, 그 적층 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 셀 커버(420)는 감싸진 파우치형 전지셀(410)의 적어도 일측이 외부로 노출되도록 파우치형 전지셀(410)을 부분적으로 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이를테면, 셀 커버(420)는, 파우치형 전지셀(410)을 전체적으로 완전히 감싸지 않고, 일 부분만 감싸는 형태로 구성될 수 있다.
예를들면, 파우치형 전지셀(410)은, 그것의 수납부(전극 조립체가 내장된 부분)가 지면에 대해 수직하게 세워진 상태로 셀 커버(420)에 수용될 수 있다. 도 11과 같이, 셀 커버(420)는 이러한 파우치형 전지셀(410)의 하부측 에지부와 전극 리드가 노출되게 상기 파우치형 전지셀(410)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다.
부연하면, 파우치형 전지셀(110)은 대략 6면체로 형성된다고 할 수도 있다. 그리고, 6면 중 (±X방향에 따른 전방과 후방) 2개의 면에 전극 리드(411), 즉 음극 리드와 양극 리드가 각각 형성될 수 있다. 셀 커버(420)는 이러한 파우치형 전지셀(410)에서 전극 리드가 형성된 2면을 제외한 나머지 4면 중 3면(ex : 상부면, 좌측면, 우측면)의 적어도 일부를 감싸도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 셀 커버(420)는, 상측커버부(421), 제1 측면커버부(422) 및 제2 측면커버부(423)를 포함할 수 있다.
여기서, 상측커버부(421)는 파우치형 전지셀(410)의 상부측 에지부를 감싸도록 구성될 수 있다. 상기 상측커버부(421)는, 파우치형 전지셀(410)의 상부측 에지부에 접촉되거나 이격되는 형태로 구성될 수 있다.
제1 측면커버부(422)는, 상측커버부(421)의 길이 방향(X방향)을 따라 연장되는 일측 모서리에서 하부 방향으로 길게 연장된 형태로 마련되어 파우치형 전지셀(410)의 수납부의 일측면을 감싸도록 구성될 수 있다. 여기서, 수납부는 파우치 외장재에서 전극 조립체가 수납된 부분일 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(420)에 하나의 파우치형 전지셀(410)이 수용된 경우, 제1 측면커버부(422)는, 수용된 파우치형 전지셀(410)의 수납부의 좌측면을 감싸도록 구성될 수 있다.
제2 측면커버부(423)는 상측커버부(421)의 길이 방향(X방향)을 따라 연장되는 타측 모서리에서 하부 방향으로 길게 연장된 형태로 마련되어 파우치형 전지셀(410)의 수납부의 타측면을 감싸도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 측면커버부(423)는 상기 제1 측면커버부(422)로부터 소정 간격 이격된 위치에서 상기 제1 측면커버부(422)와 전체적으로 대칭인 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(420)에 하나의 파우치형 전지셀(410)이 수용된 경우, 상기 제2 측면커버부(423)는, 파우치형 전지셀(410)의 수납부의 우측면을 감싸도록 구성될 수 있다.
상기 실시 구성에서, 상측커버부(421), 제1 측면커버부(422) 및 제2 측면커버부(423)에 의해 내부 공간이 한정될 수 있다. 그리고, 셀 커버(420)는, 이와 같이 한정된 내부 공간에 하나 또는 그 이상의 전지셀(410)을 수용할 수 있다.
상기 셀 커버(420)는, 강성 확보를 위해, 다양한 재질로 구성될 수 있다. 특히, 상기 셀 커버(420)는, 금속 재질로 구성될 수 있다. 이러한 금속 재질의 경우, 파우치형 전지셀(410)들의 적층 상태를 보다 안정적으로 유지하며, 외부 충격으로부터 파우치형 전지셀(410)들을 보다 안전하게 보호할 수 있다. 특히, 상기 셀 커버(420)는, 스틸 재질, 더욱이 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 커버(420)는, 전체적으로 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 셀 커버(420)가 스틸 재질로 이루어지는 경우, 기계적 강도 내지 강성이 우수하므로, 파우치형 전지셀(410)들의 적층 상태를 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이 경우, 외부의 충격, 이를테면 침상체 등으로부터 파우치형 전지셀(410)의 손상이나 파손을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 파우치형 전지셀(410)의 핸들링이 보다 용이해질 수 있다.
상기 셀 커버(420)는, 도 11과 같은 실시 구성과 같이, 파우치형 전지셀(410)을 감싸며, 모듈 케이스의 바닥면(미도시) 또는 팩 케이스의 바닥면(미도시)에 직접 안착될 수 있다. 이때 상기 셀 커버(420)는, 스틸과 같이 강성이 우수한 금속 재질, 특히 SUS 재질로 마련되어 있어, 자립 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 이 경우, 파우치형 전지셀(410)의 기립 상태가 보다 확실하게 지지될 수 있다.
또한, 셀 커버(420)의 개방된 하단부를 통해, 파우치형 전지셀(410)의 하부측 에지부가 모듈 케이스의 바닥면 또는 팩 케이스의 바닥면에 직접 대면 접촉될 수 있어 파우치형 전지셀(410)들을 보다 직접적이고 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 즉, 파우치형 전지셀(410)로부터 방출된 열이 모듈 케이스나 팩 케이스로 직접 전달되어, 냉각 성능이 향상될 수 있다. 이때, 상기 파우치형 전지셀(410)의 하부측 에지부와 모듈 케이스의 바닥면 또는 팩 케이스의 바닥면 사이에 열 전도성 수지를 개재하여 열 전도율을 높일 수도 있다.
또한, 셀 커버(420)는, 벤팅홀(425)을 구비할 수 있다. 상기 벤팅홀(425)은, 셀 커버(420)에 의해 감싸진 파우치형 전지셀(410)에서 발생된 가스가 셀 커버 밖으로 배출되도록 구성될 수 있다. 벤팅홀(425)은, 셀 커버(420)의 다양한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 벤팅홀(425)은, 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상측커버부(421)에 형성될 수 있다. 벤팅홀(425)은 타원형, 원형, 사각형, 다이아몬드 내지 마름모 형태로 형성될 수 있다.
또한, 벤팅홀(425)은, 하나의 셀 커버(420)에서 다수 형성될 수 있다. 예를 들어, 벤팅홀(425)은, 상측커버부(421)에서 좌우 방향 및 전후 방향으로 각각 다수 배치 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 상기 벤팅홀(425)을 통해 화염 및 가스 배출 시, 배출 방향을 제어할 수 있다. 이를테면, 상기 실시예와 같이, 벤팅홀(425)이 상측커버부(421)에 형성된 경우, 가스나 화염은 수평 방향으로 적층된 다른 파우치형 전지셀(410)이나 다른 전지셀 어셈블리(400)로 향하지 않고, 상부 방향(Z방향)으로 향하여 배출될 수 있다. 따라서, 가스나 화염 등의 셀 간 전파 방지에 효과적일 수 있다.
특히, 셀 커버(420)의 상부에 소화제 등이 존재하는 경우, 이러한 상부 방향으로의 벤팅 구성은 화재 억제에 더욱 효과적일 수 있다. 예를 들어, 소화제가 수용된 소화 탱크(미도시)가 셀 커버(420)의 상부에 배치될 경우, 셀 커버(420)의 상부로 화염이나 가스 등이 배출되면, 소화 탱크로부터 소화제 등이 유출되도록 하여, 화재를 방지 내지 지연시킬 수 있다.
도 10의 셀 커버의 변형예로서, 상기 셀 커버는, 도 12와 같이, 상기 벤팅홀에 결합된 플레임 어레스터(flame arrestor; 426)를 포함할 수 있다. 상기 플레임 어레스터(426)는 고강성, 고내열성 금속 소재로 이루어진 하나 이상의 메쉬망으로 구현될 수 있다. 예를들어 상기 플레임 어레스터(426)는, 각각 구멍의 크기가 다른 복수 개의 메쉬망을 포함하고 상기 복수 개의 메쉬망들은 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 복수 개의 메쉬망은, (도 12에서) 높이 방향으로 갈수록 상대적으로 구멍의 크기가 작은 메쉬망들이 순차적으로 배치될 수 있다. 이러한 실시 구성은, 화염 및 고온의 파티클 등의 배출을 최소화하고, 벤팅 가스의 온도를 저감시키는데 효과적일 수 있다.
한편, 상기 버스바 프레임(440)은, 버스바(430)를 지지하며 상기 셀 커버(420)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 10과 도 13을 참조하면, 버스바 프레임(440)은 셀 커버(420)의 전방 개방단부와 후방 개방단부에 각각 결합될 수 있다. 예컨대, 버스바 프레임(440)은, 접착, 용접, 끼움 결합, 후크 결합, 볼팅 결합, 리벳 결합 등 다양한 체결 방식을 통해 셀 커버(420)의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부에 고정 결합될 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(440)은, 전기 절연성 재질이고 상기 셀 커버(420)의 전방 개방부 또는 후방 개방부를 커버할 수 있게 마련될 수 있다. 버스바(430)는 이러한 버스바 프레임(440)의 외측면에 장착될 수 있다. 또한, 상기 버스바 프레임(440)은 전극 리드(411)가 통과할 수 있는 슬릿을 구비하고, 전극 리드(411)는 상기 슬릿을 통과하여 상기 버스바 프레임(440)의 바깥쪽으로 빼내어지고 용접 등에 의해 버스바(430)에 고정 결합될 수 있다.
전극 리드(411)와 연결된 버스바(430)는 외부로 노출되지 않게 절연 커버(470)로 차폐될 수 있다. 상기 절연 커버(470)는 바람직하게는 전기 절연성을 가지며 내화성이 우수한 방염소재로 구성될 수 있다.
특히, 상기 버스바(430)는 화염차단부재(450)를 구비할 수 있다.
상기 화염차단부재(450), 도 14에 도시된 바와 같이, 버스바(430)와 일체형으로 마련될 수 있다. 예컨대, 상기 버스바(430)와 상기 화염차단부재(450)는 용접 또는 본딩에 의해 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 화염차단부재(450)은 고 강성/고 내열성 소재(ex: 구리 또는 스테리인리스)로 이루어진 메쉬망이 하나 이상 적층된 망상 구조체로 구현될 수 있다.
상기 버스바(430)는 관통 형성된 관통구를 구비하고, 상기 화염차단부재(450)는 상기 관통구의 내측에 적용될 수 있다. 다시 말하면, 상기 버스바(430)는, 상기 관통구가 메쉬망이 여러 겹으로 적층된 망상 구조체로 구성된 화염차단부재(450)로 메꾸어진 형태로 마련될 수 있다. 즉, 상기 버스바(430)의 관통구에 화염차단부재가 채워진 형태로 구성될 수 있다.
이와 같은, 화염차단부재(450)을 구비한 버스바430)에 의하면, 파우치형 전지셀(410)의 발열/발화 등과 같은 열적 이벤트 발생 시, 화염이나 고온의 가스가 화염차단부재(450)를 통과하면서 냉각될 수 있다. 또한, 화염이나 고온의 파티클 입자가 상기 화염차단부재(450)에서 필터링되어 배출이 제한될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 구성에 의하면, 전지셀 어셈블리(400)의 전장 방향(±X방향)으로 적어도 화염이나 고온의 파티클이 배출되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 버스바(430)는 수평 방향으로 절곡된 상단부를 구비한다. 상기 절곡된 상단부는 전지셀 어셈블리(400)의 (양극 또는 음극) 터미널부(460)로 기능할 수 있다. 본 실시예에 따른 전지셀 어셈블리(400)는, 양극 터미널부와 음극 터미널부가 셀 커버(420)의 상부측 코너에 위치해 있어, 예를 들어, 상기 전지셀 어셈블리(400)의 터미널부(460)에 케이블이나 연결 수단을 장착할 때, 상기 케이블이나 연결 수단을 전지셀 어셈블리(400)의 상부에 배치할 수 있다. 이 경우, 전지셀 어셈블리(400)의 전방과 후방쪽에 공간적 여유를 확보할 수 있어, 예컨대 전지셀 어셈블리를 모듈 케이스나 팩 케이스에 수납하기가 수월해질 수 있다.
다시, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 셀 커버(420)는 전장 방향에 따른 양쪽 끝단에 절개부(424)를 구비한다. 상기 절개부(424)는 셀 커버(420)의 전장 방향에 따른 양쪽 끝단의 상측 코너 부위가 잘려나간 형태로 구성될 수 있다.
이 같은 절개부(424)를 구비한 셀 커버(420)는, 버스바 프레임(440)을 셀 커버(420)의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부의 내측으로 더 밀어넣고, 상기 절개부(424)를 통해 버스바(430)의 터미널부(460)가 셀 커버(420)의 상부 방향으로 노출되도록 하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 버스바(430)는, 도 14와 같이, 지면에 기립시켰을 때 수직으로 연장되고 전극 리드가 부착되는 리드 결합부(431)와, 상기 리드 결합부(431)에서 소정 각도 기울어져 경사지게 연장되는 꺾임부(432) 및 상기 꺾임부(432)의 상단에서 상기 꺾임부(432)와 반대방향으로 수평하게 연장되는 터미널부(460)를 구비할 수 있다.
이러한 버스바의 구조에 따르면, 버스바 프레임(440) 및 버스바(430)가 셀 커버(420)의 내측으로 최대한 인입된 상태에서 전극 리드(411)와 버스바(430)가 연결되고, 버스바(430)의 터미널부(460)가 셀 커버(420)의 상부를 향하도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 전지셀 어셈블리(400)는, 예컨대, 같은 사이즈의 파우치형 전지셀(410)을 사용하더라 전술한 실시예에 따른 전지셀 어셈블리(100)에 비해 전장 길이가 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 구조체는, 일방향으로 적층된 복수 개의 전지셀 어셈블리(400)를 포함한다.
인접한 전지셀 어셈블리(400)들은, 인터 버스바(K1)에 의해 상호 간 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 도 16과 같이, 인접한 전지셀 어셈블리(400)들은 그것의 양극 터미널부와 음극 터미널부가 서로 반대 방향을 향하도록 적층될 수 있다. 이러한 패턴으로 전지셀 어셈블리(400)들을 적층하고 인접한 전지셀 어셈블리(400)들의 양극 터미널부와 음극 터미널부를 인터 버스바(K1)로 연결하면, 전지셀 어셈블리(400)들이 직렬 연결될 수 있다. 이때, 각 전지셀 어셈블리(400)에 포함된 파우치형 전지셀(410)들 간은 병렬 연결되고, 전지셀 어셈블리(400)들 간은 직렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 적층된 복수 개의 전지셀 어셈블리(400)들 및 상기 복수 개의 전지셀 어셈블리들을 수용하는 모듈 케이스를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 직렬 및/또는 병렬연결된 상기 배터리 모듈들과 상기 배터리 모듈들을 포함하는 팩 케이스를 포함하여 구성될 수 있다. 다른 예로써, 본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 모듈 단위를 구성을 생략하고, 상기 적층된 복수 개의 전지셀 어셈블리(400)들을 직접 팩 케이스에 수납한 소위 셀투 팩(Cell to Pack) 형태로 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 전술한 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 자동차는, 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 구동원으로 사용하는 소정의 자동차를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 이외에, 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소, 이를테면 차체나 모터 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100, 400: 전지셀 어셈블리
110, 410: 전지셀
111, 411: 전극리드
120, 420: 셀 커버
130, 430: 버스바
140, 440: 버스바 프레임
141: 제1면
142: 제2면
143: 슬릿
150, 450: 화염차단부재
151: 제1망상 구조체
152: 제2망상 구조체
160, 460: 터미널부
210: 베이스 플레이트
220: 지지부재
221: 결합부
230: 고정부재

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 파우치형 전지셀;
    상기 파우치형 전지셀을 감싸는 셀 커버;
    상기 파우치형 전지셀의 전극 리드와 연결되는 버스바; 및
    상기 버스바를 지지하며, 상기 셀 커버에서 상기 전극 리드가 위치하는 상기 셀 커버의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부를 커버하는 버스바 프레임;을 포함하고,
    상기 버스바는 고강성, 고내열성 소재의 메쉬망을 구비한 화염차단부재가 몸체에 결합된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치형 전지셀은 양극리드와 음극리드가 전장 방향 양 끝단에서 서로 반대 방향으로 돌출되는 양방향 전지셀이고,
    상기 셀 커버는,
    상기 양극리드 및 음극리드가 돌출된 방향을 제외한 4개의 외면 전체를 감싸는 사각 프레임 형태, 또는 상기 4개의 외면 중 3개의 외면을 감싸는 n형 프레임 형태인 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화염차단부재는 상기 버스바와 일체형으로 결합된 형태인 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화염차단부재는 고강성, 고내열성 소재의 메쉬망으로 이루어진 망상 구조체가 복수 개 중첩된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화염차단부재는,
    상기 버스바의 일면에 용접되어 상기 버스바를 기준으로 상기 셀 커버의 내부를 향해 배치되는 제1 망상 구조체; 및
    상기 버스바의 타면에 용접되어 상기 버스바를 기준으로 상기 셀 커버의 외부를 향해 배치되는 제2 망상 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 몸체에 관통구를 구비하고,
    상기 관통구는 상기 화염차단부재로 커버된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화염차단부재는 복수의 메쉬망이 적층된 망상 구조체 형태로 구성되고, 상기 관통구에 채워진 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 인접한 다른 전지셀 어셈블리와 전기적으로 연결하기 위한 터미널부를 포함하고,
    상기 터미널부는 상기 버스바가 상기 화염차단부재보다 상부 방향으로 더 연장 형성된 부분인 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 인접한 다른 전지셀 어셈블리와 전기적으로 연결하기 위한 터미널부를 포함하고,
    상기 터미널부는 상기 셀 커버의 상부에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 버스바와 상기 버스바 프레임은 상기 셀 커버의 전방 개방단부 또는 후방 개방단부에 기립 배치되는 제1면 및
    상기 제1면에 대해 절곡된 형태로 상기 셀 커버의 상부에 배치되는 제2면을 포함하고,
    상기 터미널부는 상기 제2면에 구비된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화염차단부재는 구리 또는 스테인리스 스틸 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 파우치형 전지셀은, 수납부(전극 조립체가 내장된 부분)가 지면에 대해 수직하게 세워진 상태로 상기 셀 커버에 수용되고,
    상기 셀 커버는, 상기 파우치형 전지셀의 상부측 에지부를 감싸는 상측커버부;
    상기 파우치형 전지셀의 수납부의 일측면을 감싸는 제1 측면커버부; 및
    상기 파우치형 전지셀의 수납부의 타측면을 감싸는 제2 측면커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 셀 커버는,
    상기 상측커버부에 가스를 배출시킬 수 있는 벤팅홀을 하나 이상 구비한 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 벤팅홀에는 하나 이상의 메쉬망을 구비하는 플레임 어레스터가 결합된 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 셀 커버는,
    상기 셀 커버의 전장 방향에 따른 양쪽 끝단, 상측 코너 부위가 잘려나간 형태로 마련된 절개부를 구비하고,
    상기 버스바는,
    상기 절개부를 통해 상기 셀 커버의 상부 방향으로 노출되어, 상기 전지셀 어셈블리의 양극 터미널 또는 음극 터미널로 기능하는 터미널부를 구비하는 것을 특징으로 전지셀 어셈블리.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 전지셀 어셈블리들이 장착되는 베이스 플레이트;
    상기 전지셀 어셈블리들의 전장 방향 측면에 배치되는 지지부재; 및
    상기 전지셀 어셈블리들의 위치 고정을 위해 부가되어 상기 지지부재에 결합되는 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리 구조체.
  17. 제16항에 따른 전지셀 어셈블리 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제16항에 따른 전지셀 어셈블리 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
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