KR20230167611A - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛을 포함하는 배터리 팩으로서, 각각의 배터리 유닛은, 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함하고, 케이스는, 제1 축을 따라 서로 마주하는 제1, 제2 측을 포함하며, 제1 측은 제1 축을 따라 위치 이동이 가능하도록 구성된 가동 면을 포함하고, 제2 측은 제1 축을 따라 제1 측으로부터 멀어지는 방향을 향하여 돌출된 돌출 면을 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 유닛의 외관을 형성하는 케이스의 일 측에 위치 이동이 가능한 가동 면을 형성함으로써, 다수의 배터리 유닛을 물리적으로 결속시키는 결속력으로부터 배터리 유닛의 내부를 형성하는 전극 조립체에 대한 효과적인 압박이 부여되는 배터리 유닛이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

본 발명의 일 실시형태는 배터리 유닛의 외관을 형성하는 케이스의 일 측에 위치 이동이 가능한 가동 면을 형성함으로써, 다수의 배터리 유닛을 물리적으로 결속시키는 결속력으로부터 배터리 유닛의 내부를 형성하는 전극 조립체에 대한 효과적인 압박이 제공되는 배터리 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태는, 전극 조립체의 효과적인 압박을 통하여 전극 조립체의 출력 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 높은 용량 및 높은 전압의 고출력에 적합하도록 다수의 전극층을 포함할 수 있는 배터리 유닛을 포함한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,

제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛을 포함하는 배터리 팩으로서,

각각의 배터리 유닛은,

전극 조립체; 및

상기 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함하고,

상기 케이스는, 상기 제1 축을 따라 서로 마주하는 제1, 제2 측을 포함하며,

상기 제1 측은 제1 축을 따라 위치 이동이 가능하도록 구성된 가동 면을 포함하고,

상기 제2 측은 제1 축을 따라 제1 측으로부터 멀어지는 방향을 향하여 돌출된 돌출 면을 포함한다.

예를 들어, 상기 가동 면의 위치 이동은, 상기 제1, 제2 측 사이에 개재된 전극 조립체를 압박하는 방향으로의 이동을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 유닛은, 상기 제1, 제2 측을 연결해주는 측면을 더 포함하며,

상기 가동 면의 위치 이동은, 상기 측면을 따라 가이드 되는 슬라이딩 이동을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 축을 따라 서로 이웃한 배터리 유닛 사이에서, 상기 제1 축의 가동 면은, 이웃한 다른 배터리 유닛의 제2 측의 돌출 면으로부터의 압력을 수용하여, 제1 축을 따라 위치 이동될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 측의 가동 면은, 상기 제1 측이 속한 동일한 배터리 유닛의 제2 측을 향하여 위치 이동하면서, 제1, 제2 측 사이에 개재된 전극 조립체를 압박할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 측은, 상기 제2 측으로부터 상대적으로 먼 가동 면의 외측에서 가동 면을 둘러싸는 제1 테두리부를 더 포함하고,

상기 제2 측은, 상기 제1 측으로부터 상대적으로 가까운 돌출 면의 내측에서 상기 돌출 면을 둘러싸는 제2 테두리부를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 테두리부로부터 노출된 가동 면의 노출 영역과 상기 돌출 면은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 테두리부는 상기 가동 면으로부터 제2 측에서 멀어지는 외측을 향하여 단차지게 형성되고,

상기 제2 테두리부는 상기 돌출 면으로부터 제1 측으로 접근하는 내측을 향하여 단차지게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 케이스는, 상기 제1 측의 제1 테두리부로부터 제1, 제2 측을 연결해주는 측면과 제2 측의 전부에 걸쳐서 일체적으로 형성된 캔을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 상기 제1, 제2 측은, 제1 축을 따라 교번되게 번갈아 배열될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 제1 축을 따라 최외곽 위치에 해당되는 일단 위치 및 타단 위치에는 각각 제1, 제2 측이 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 축을 따라 최외곽 위치의 제1 측의 외측에는, 상기 제1 측의 가동 면에 대해 압력을 제공하기 위한 돌출 면이 형성된 가압 플레이트가 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛을 서로 물리적으로 결속하기 위한 결속력을 제공하는 결속 기구를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 결속 기구에 의해 제공되는 결속력은, 다수의 배터리 유닛이 배열된 제1 축을 따라 전달되면서, 각각의 배터리 유닛에서 제1 축의 가동 면의 위치 이동을 유도하는 압력을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 결속 기구는,

상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 제1 축의 일단 위치 및 타단 위치의 외측에 각각 배치된 전방 엔드 플레이트와 후방 엔드 플레이트를 포함하는 한 쌍의 엔드 플레이트; 및

상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 측면을 가로질러 연장되면서, 전방 엔드 플레이트와 후방 엔드 플레이트를 서로 연결해주는 한 쌍의 사이드 플레이트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 전방 엔드 플레이트 및 후방 엔드 플레이트 중에서 어느 하나의 엔드 플레이트는, 제1 축을 따라 최외곽 위치의 제1 측의 가동 면에 대해 압력을 제공하기 위한 돌출 면을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 가동 면은, 상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 스웰링을 흡수할 수 있도록, 서로 이웃한 배터리 유닛 사이에서 탄성 내지는 완충성을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 가동 면은 탄성 소재로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 전극 조립체는 제1 축을 따라 적층된 다수의 전극층을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 전극 조립체는 제1 축을 따라 서로 다른 극성의 전극층 사이에 개재되는 전해질층을 포함하고,

상기 전해질층은 고체 전해질을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 전극층을 서로에 대해 위치 정렬시키기 위한 정렬 기구를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 정렬 기구는, 제1 축을 따라 배열된 다수의 전극층 또는 다수의 전극층의 외주를 둘러싸는 가스켓의 서로 대응되는 위치를 관통하도록 제1 축을 따라 연장되는 가이드 컬럼을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 전극층은 서로 다른 극성을 갖는 제1, 제2 전극층을 포함할 수 있고,

상기 가이드 컬럼은, 제1 전극층 및 제2 전극층의 외주를 둘러싸는 가스켓을 연속적으로 관통하면서 제1 전극층 및 가스켓에 의해 둘러싸인 제2 전극층을 서로에 대해 위치 정렬시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 가스켓은, 상기 제2 전극층의 정 위치를 정의하는 중앙의 오프닝과, 상기 중앙의 오프닝을 둘러싸는 가장자리의 테두리를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 가스켓은,

상기 제2 전극층의 장변부 방향을 따라 연장되면서 서로 마주하게 배치되는 한 쌍의 스트립과, 상기 제2 전극층의 단변부 방향을 따라 연장되면서 서로 마주하게 배치되는 또 다른 한 쌍의 스트립; 및

상기 장변부 방향으로 연장되는 한 쌍의 스트립과 상기 단변부 방향을 따라 연장되는 또 다른 한 쌍의 스트립이 서로 맞닿으면서 형성되는 4 코너 위치에 형성된 관통 홀을 포함하고,

상기 가이드 컬럼은, 상기 가스켓의 4 코너 위치에 형성된 관통 홀 및 제1 전극층의 4 코너 위치에 형성된 관통 홀을 연속적으로 관통할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 유닛의 외관을 형성하는 케이스의 일 측에 위치 이동이 가능한 가동 면을 형성함으로써, 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서 다수의 배터리 유닛을 물리적으로 결속시키는 결속력으로부터 배터리 유닛의 내부를 형성하는 전극 조립체에 대한 효과적인 압박이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 전해질의 누출 우려가 상대적으로 적은 고체 전해질을 포함하는 전극 조립체를 적용함으로써, 전극 조립체를 수용하는 케이스의 일 측에 가동 면을 형성할 수 있고, 가동 면의 위치 이동 내지는 슬라이딩 이동에 따라 전극 조립체를 효과적으로 압박할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 가동 면의 위치 이동에 따른 전극 조립체의 효과적인 압박을 통하여, 높은 용량 및 높은 전압의 고출력을 제공하도록 다수의 전극층을 포함하는 전극 조립체를 적용하면서도, 상대적으로 두꺼운 두께에 동반되는 전극 조립체의 스웰링의 증가에 따른 출력 저하를 억제할 수 있으며, 특히 고체 전해질을 포함하는 전해질층과 전극층 간의 접촉 불량 내지는 접촉 압력의 불균일에 따른 출력 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 가동 면을 제외한 케이스의 나머지 부분에 상대적으로 강성이 증가된 캔 타입의 케이스를 적용함으로써, 상대적으로 두꺼운 전극 조립체를 수용하도록 증가된 깊이를 갖는 케이스의 제조시에 야기될 수 있는 찢어짐과 같은 케이스 손상을 방지할 수 있고, 케이스의 증가된 강성을 통하여 상대적으로 두꺼운 전극 조립체에서 현저하게 나타날 수 있는 스웰링을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 서로 이웃한 배터리 유닛 사이에서 위치 이동을 일으키거나 탄성 내지는 완충을 제공하는 가동 면을 통하여, 제1 축을 따라 누적적으로 전파되는 스웰링을 흡수할 수 있으며, 가동 면을 통하여 서로 이웃하는 배터리 유닛 사이의 물리적인 간섭 및 전기적인 간섭을 차단할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에는 각각 도 1에 도시된 배터리 유닛의 제1, 제2 측을 보여주는 서로 다른 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2a의 A-A선을 따라 취한 배터리 유닛의 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 1에 도시된 가압 플레이트를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 도 1에 도시된 배터리 유닛의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 6에는 도 5에 도시된 배터리 유닛의 또 다른 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 7에는 도 1에 도시된 배터리 팩에 적용 가능한 결속 기구를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 8에는 도 7에 도시된 후방 엔드 플레이트를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.
도 9에는 도 5에 도시된 전극 조립체의 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩(P)의 사시도가 도시되어 있다.

도 2a 및 도 2b에는 각각 도 1에 도시된 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)을 보여주는 서로 다른 사시도가 도시되어 있다.

도 3에는 도 2a의 A-A선을 따라 취한 배터리 유닛(B)의 단면도가 도시되어 있다.

도 4에는 도 1에 도시된 가압 플레이트(40)를 도시한 사시도가 도시되어 있다.

도 5에는 도 1에 도시된 배터리 유닛(B)의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 6에는 도 5에 도시된 배터리 유닛(B)의 또 다른 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 7에는 도 1에 도시된 배터리 팩(P)에 적용 가능한 결속 기구(85)를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 8에는 도 7에 도시된 후방 엔드 플레이트(82)를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.

도 9에는 도 5에 도시된 전극 조립체(50)의 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩(P)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)을 포함할 수 있으며, 각각의 배터리 유닛(B)은, 전극 조립체(50)와, 상기 전극 조립체(50)를 수용하는 케이스(C)를 포함할 수 있다.

상기 케이스(C)는 배터리 유닛(B)의 외관을 형성하는 것으로, 본 명세서를 통하여 케이스(C) 내지는 배터리 유닛(B)의 외관을 형성하는 각각의 측들, 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 배터리 유닛(B)의 배열 방향에 해당되는 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 제1, 제2 측(S1,S2)과, 상기 제1, 제2 측(S1,S2) 사이를 연결하는 측면(S3)은, 케이스(C)의 제1, 제2 측(S1,S2)과 측면(S3)으로 지칭되거나 또는 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)과 측면(S3)으로 지칭될 수 있으며, 이들 제1, 제2 측(S1,S2)과 측면(S3)에 관한 기술적 특징은, 케이스(C) 또는 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2) 및 측면(S3)에 대해 공통적으로 적용될 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)은 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 배터리 유닛(B)의 일 측 및 타 측을 의미할 수 있으며, 상기 제1 축(Z1)은 다수의 배터리 유닛(B)이 배열된 전후 방향 또는 각각 다수의 배터리 유닛(B)의 외관을 형성하는 다수의 케이스(C)가 배열된 전후 방향에 해당될 수 있으며, 본 명세서를 통하여 다수의 배터리 유닛(B)이 배열된 전후 방향과 다수의 케이스(C)가 배열된 전후 방향은 모두 제1 축(Z1)으로 지칭될 수 있다.

상기 케이스(C)는 다수의 배터리 유닛(B)이 배열된 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 제1, 제2 측(S1,S2)을 포함할 수 있으며, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이를 연결해주는 측면(S3)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 각각의 배터리 유닛(B)에서, 제1, 제2 측(S1,S2)은 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 일 측과 타 측을 의미할 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)을 포함하는 배터리 팩(P)에서, 각각의 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)은 서로 정렬된 방향으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃하는 배터리 유닛(B)끼리 전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)은 후방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)과 서로 인접하게 배치될 수 있으며, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따르는 압력에 따라 전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)과 후방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)은 서로 맞닿으면서 압력을 주고 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)은, 제1 축(Z1)에 따른 압력을 수용하면서 제1 축(Z1)에 따라 위치 이동되는 압력 수용 측으로 형성될 수 있으며, 후방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)은 제1 축(Z1)에 따른 압력을 제공하는 압력 제공 측으로 형성될 수 있다. 본 명세서를 통하여 제1 축(Z1)에 따른 압력은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 전방의 배터리 유닛(B)과 후방의 배터리 유닛(B) 간에 서로에 대해 작용하는 압력을 의미하는 것으로, 서로 이웃하는 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)과 제2 측(S2) 사이에서 어느 일방이 다른 타방에 대해 일방적으로 작용하는 것이 아니라, 서로에 대해 상호 작용하는 작용-반작용의 압력을 의미할 수 있으나, 후술하는 바와 같이, 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)은 제1 축(Z1)의 압력에 따라 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동될 수 있으며, 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)은 제1 축(Z1)의 압력에 따라 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동된다기 보다는, 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)을 압박하여 제1 축(Z1)에 따른 위치 이동을 유도하므로, 이런 의미에서, 상기 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)은, 각각 제1 축(Z1)에 따른 압력을 수용하는 압력 수용 측과, 제1 축(Z1)에 따른 압력을 제공하는 압력 제공 측을 형성한다고 이해될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)이 물리적인 간섭을 형성하면서, 예를 들어, 제2 측(S2)의 압력에 따라 제1 측(S1)이 위치 이동된다는 것은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 물리적인 간섭에 따른 것이고, 제1 측(S1)의 위치 이동에 따라 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 전극 조립체(50)가 압박된다는 것은 동일한 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 접근에 따라 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 전극 조립체(50)가 압박된다는 것을 의미할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제1 측(S1) 내지는 제1 측(S1)을 형성하는 가동 면(15), 제2 측(S2) 내지는 제2 측(S2)을 형성하는 돌출 면(25) 등과 관련하여, 자신의 배터리 유닛(B) 또는 자신의 전극 조립체(50)란, 제1 측(S1) 또는 제2 측(S2)이 속하는 자신의 배터리 유닛(B) 또는 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 자신의 전극 조립체(50)를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 서로 이웃하는 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 물리적인 간섭에 따라 형성되는 제1 측(S1)의 위치 이동이란, 물리적인 간섭을 형성하는 이웃한 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)의 압력에 따라, 자신의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)을 향하여 밀려나는 슬라이딩 이동을 의미할 수 있으며, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동을 통하여, 자신의 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로를 향하여 접근하도록 강제됨에 따라, 자신의 배터리 유닛(B)의 전극 조립체(50)가 압박될 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동이란, 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 압력 제공 측에 해당되는 제2 측(S2)의 압력에 따라 압력 수용 측에 해당되는 제1 측(S1)이 자신의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)을 향하여 밀려나면서 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 전극 조립체(50)가 압박되는 것을 의미할 수 있으며, 본 명세서를 통하여 제1, 제2 측(S1,S2) 간의 물리적인 간섭이라거나 제1 측(S1)이 압력 수용 측에 해당된다거나 또는 제2 측(S2)이 압력 제공 측에 해당된다는 것은, 제1 축(Z1)을 따라 이웃한 서로 다른 배터리 유닛(B) 사이에서의 제1, 제2 측(S1,S2)을 의미하는 것이고, 이와 달리, 제1 측(S1)의 위치 이동에 따라 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 전극 조립체(50)가 압박된다는 것은, 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동된 제1 측(S1)과 같은 자신의 배터리 유닛(B)에서 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로 근접하게 접근하면서, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 전극 조립체(50)가 압박된다는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동이란, 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 양편 또는 제1 축(Z1)을 따라 서로 반대되는 양편을 형성하는 제1, 제2 측(S1,S2) 중에서 제1 측(S1)의 전부가 제1 축(Z1)을 따라 이동 내지는 슬라이딩 이동하는 것을 의미할 수도 있고, 또는 후술하는 바와 같이, 제1 측(S1)의 전부가 아닌 일부가 제1 축(Z1)을 따라 이동 내지는 슬라이딩 이동하는 것을 의미할 수도 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동이란, 제1 축(Z1)을 따른 이동 내지는 슬라이딩 이동을 수반하지 않고, 제1 측(S1)이 제1 축(Z1)을 따라 볼록하거나 오목하게 변형되는 것, 예를 들어, 제1 측(S1)이 제1 축(Z1)을 따라 평편한 상태로부터 볼록하거나 오목하게 변형되는 것이나, 반대로 제1 측(S1)이 제1 축(Z1)을 따라 볼록하거나 오목한 상태로부터 평편한 상태로 변형되는 등과 같이, 제1 측(S1)의 전부 또는 일부의 이동 내지는 슬라이딩 이동을 수반하지 않는 제1 측(S1)의 변형은, 제1 측(S1)의 위치 이동과는 다른 거동으로 이해될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)은 각각의 배터리 유닛(B)에서 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 양편을 의미하거나 또는 제1 축(Z1)을 따라 서로 반대되는 양편을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)은, 각각의 배터리 유닛(B)의 서로 반대되는 양편을 형성하는 제1, 제2 측(S1,S2)을 통하여 이웃한 다른 배터리 유닛(B)과 마주할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)은, 제1 축(Z1)을 따르는 배터리 유닛(B)의 배열을 통하여 일정한 배향으로 정렬될 수 있으며, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 다수의 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)은 서로 교번되는 순서로 엇갈리게 배치될 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 제1 측(S1)-제2 측(S2)-제1 측(S1)-제2 측(S2)과 같은 교번되는 배치로 배열될 수 있다. 이와 같이, 제1 축(Z1)을 따라 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로 교번되게 배치된 배열에서, 최외곽 위치에 해당되는 일단 위치 및 타단 위치에는 각각 서로 다른 제1, 제2 측(S1,S2)이 배치될 수 있다.

상기 제1 측(S1)은 제1 축(Z1)의 압력을 수용하여 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동되는 가동 면(15)을 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 가동 면(15)이 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동된다는 것은, 상기 가동 면(15)이 서로 이웃한 배터리 유닛(B) 사이의 물리적인 간섭 내지는 서로 이웃한 배터리 유닛(B) 사이의 압력에 따라 제1 축(Z1)을 따라 이동하는 것을 동적으로 파악한 것이고, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)은 제1 축(Z1)을 따라 이동 내지는 슬라이딩 이동이 가능하도록 구성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 상기 가동 면(15)은, 제1 축(Z1)을 따라 제1 테두리부(11)로부터 이격되도록 이동될 수 있으며, 제1 측(S1)과 제2 측(S2) 사이를 연결해주는 측면(S3)을 따라 가이드 되면서 제1 측(S1)의 제1 테두리부(11)로부터 이격되고 제2 측(S2)을 향하여 이동될 수 있다.

상기 제1 측(S1)은 상기 가동 면(15)과 함께, 상기 가동 면(15)의 테두리를 둘러싸면서 가동 면(15)을 지지해주는 제1 테두리부(11)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)이 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동된다는 것은, 상기 가동 면(15)이 자신의 전극 조립체(50)를 압박하도록 제1 축(Z1)을 따라 이동 내지는 슬라이딩 이동할 수 있다는 것을 의미할 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 측(S1)의 가동 면(15)은 자신의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)을 향하여 이동하면서 서로에 대해 근접하도록 접근하는 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 자신의 전극 조립체(50)를 압박할 수 있다는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)은 제1 측(S1)의 중앙 위치를 포함하는 넓은 면적에 걸쳐서 형성될 수 있으며, 상기 제1 테두리부(11)는 상기 제1 측(S1)의 테두리 위치에 해당되는 좁은 면적에 걸쳐서 상기 가동 면(15)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 가동 면(15)과 제1 테두리부(11)는 서로에 대해 단차진 면을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 축(Z1)을 따라 가동 면(15) 보다는 제1 테두리부(11)가 배터리 유닛(B)의 외측에 형성될 수 있으며, 상기 제1 테두리부(11)는 제1 축(Z1)을 따라 가동 면(15)의 외측에서 가동 면(15)이 제1 측(S1)으로부터 이탈되지 않도록 가동 면(15)의 이탈을 저지하는 걸림턱의 기능을 하면서, 가동 면(15)의 테두리를 따라 가동 면(15)을 지지해줄 수 있다. 여기서, 배터리 유닛(B)의 내측 및 외측이란, 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)과 상대적으로 인접한 내측 위치와, 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)으로부터 상대적으로 먼 외측 위치를 각각 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 가동 면(15)은 제2 측(S2)과 상대적으로 인접한 내측 위치에 형성될 수 있으며, 상기 제1 테두리부(11)는 제2 측(S2)으로부터 상대적으로 먼 가동 면(15)의 외측에서 가동 면(15)을 둘러쌀 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 테두리부(11)는 상기 가동 면(15)으로부터 제2 측(S2)에서 멀어지는 외측을 향하여 단차지게 형성될 수 있다. 상기 가동 면(15)은 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)으로부터 압력을 수용하지만, 동일한 배터리 유닛(B)에서 관찰할 때, 상기 가동 면(15)은 자신의 제2 측(S2)에 상대적으로 인접한 배터리 유닛(B)의 내측에 배치되어 배터리 유닛(B)의 내측을 향하여 위치 이동될 수 있다.

상기 가동 면(15)은 제1 테두리부(11)를 통하여 노출된 부분을 통하여 제1 축(Z1)을 따르는 압력을 수용할 수 있으며, 제1 측(S1)과 마주하는 자신의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)을 향하여 밀려나면서 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동될 수 있고, 이에 따라, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 자신의 전극 조립체(50)를 압박할 수 있다. 그리고, 상기 가동 면(15)은 제1 테두리부(11)와 마주하는 테두리를 통하여 지지되면서, 제1 축(Z1)에 따른 압력이 해제된 상태에서도, 제1 축(Z1)을 따라 제1 테두리부(11)를 벗어나 제1 측(S1)으로부터 이탈되지 않을 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)은, 상기 제1 테두리부(11)를 통하여 노출된 노출 영역(15a)과, 상기 노출 영역(15a)을 둘러싸면서 상기 제1 테두리부(11)와 마주하는 테두리(15b)를 포함할 수 있으며, 상기 가동 면(15)의 노출 영역(15a)은, 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)으로부터의 압력을 수용하여, 자신의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)을 향하여 밀려나면서 제1 축(Z1)의 위치 이동을 형성할 수 있으며, 이때, 상기 제1 축(Z1)의 위치 이동이란, 가동 면(15)의 전부를 통하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 압력을 수용하는 노출 영역(15a)은 물론이고, 노출 영역(15a)을 둘러싸는 테두리를 포함하는 가동 면(15)이 전체적으로 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 상기 가동 면(15)의 제1 축(Z1)에 따른 위치 이동은 가동 면(15)이 전체적으로 제1 축(Z1)을 따라 슬라이딩 이동하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동은, 제1 측(S1)의 노출 영역(15a)을 통하여 제2 측(S2)의 돌출 면(25)의 압력을 수용하며, 제1 측(S1)의 노출 영역(15a)을 둘러싸는 테두리(15b)를 통하여 제1, 제2 측(S1,S2) 사이를 연결해주는 측면(S3)의 가이드를 따라 제1 측(S1)의 테두리가 측면(S3) 상을 슬라이딩 이동함에 따라 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 측(S2)은 제1 측(S1)으로 하여금 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동되도록 제1 축(Z1)에 따른 압력을 제공하는 돌출 면(25)과, 상기 돌출 면(25)의 테두리를 둘러싸면서 돌출 면(25)을 지지해주는 제2 테두리부(21)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 돌출 면(25)은, 제2 측(S2)의 중앙 위치를 포함하는 넓은 면적에 걸쳐서 형성될 수 있으며, 상기 제2 테두리부(21)는 제2 측(S2)의 테두리 위치에 해당되는 좁은 면적에 걸쳐서 상기 돌출 면(25)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 돌출 면(25)과 제2 테두리부(21)는 제1 축(Z1)을 따라 서로에 대해 단차진 면을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 상기 돌출 면(25) 보다는 제2 테두리부(21)가 배터리 유닛(B)의 내측에 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 돌출 면(25)은 돌출 면(25)의 테두리와 맞닿는 단차 면(23)을 통하여 제2 테두리부(21)로부터 단차지도록 배터리 유닛(B)의 외부를 향하여 돌출되면서, 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)에 대해 압력을 제공할 수 있다. 여기서, 배터리 유닛(B)의 내측 및 외측이란, 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)과 상대적으로 인접한 내측 위치와, 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)으로부터 상대적으로 먼 외측 위치를 각각 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 돌출 면(25)은 제1 측(S1)과 상대적으로 인접한 내측 위치의 제2 테두리부(21)로부터 제1 측(S1)으로부터 멀어지는 외측을 향하여 돌출될 수 있으며, 반대로 상기 제2 테두리부(21)는 상기 돌출 면(25)으로부터 제1 측(S1)으로 접근하는 내측을 향하여 단차지게 형성될 수 있다. 상기 돌출 면(25)은 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)을 향한 압력을 제공하지만, 동일한 배터리 유닛(B)에서 관찰할 때, 상기 돌출 면(25)은 자신의 제1 측(S1)으로부터 멀어지는 배터리 유닛(B)의 외부를 향하여 돌출될 수 있다.

상기 돌출 면(25)은 제2 측(S2)의 전부에 걸쳐서 형성된다기 보다는, 제2 테두리부(21)로부터 단차지도록 돌출되면서, 제1 테두리부(11)로부터 노출된 가동 면(15)에 대해 국부적으로 그리고 집중적으로 압력을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 테두리부(11)로부터 노출된 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25)은 서로 대응되는 위치와 면적으로 형성될 수 있으며, 서로 대응되는 위치와 면적으로 형성된 제1 테두리부(11)로부터 노출된 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25)을 둘러싸는 제1, 제2 테두리부(11,21)도 서로 대응되는 위치와 면적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 테두리부(11)로부터 노출된 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)에 걸쳐서 실질적으로 동일한 위치와 동일한 면적으로 형성될 수 있으며, 다수의 배터리 유닛(B)을 규격화된 실질적으로 동일한 형상으로 형성함으로써, 배터리 팩(P)의 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 것은 물론이고, 서로 이웃한 배터리 유닛(B) 사이에서 제1 테두리부(11)로부터 노출된 제1 측(S1)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25)이 서로 대응되는 위치와 면적으로 물리적인 간섭을 형성함으로써, 제1 측(S1)의 위치 이동을 유도할 수 있으며, 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 제1 테두리부(11)로부터 노출된 가동 면(15)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25) 사이의 오 정렬(miss-alignment)로 인하여 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 압력에도 불구하고 제1 측(S1)의 위치 이동이 차단되는 것을 막을 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 오 정렬(miss-alignment)이 발생되면, 예를 들어, 제1 테두리부(11)로부터 노출된 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25) 사이에, 제1 테두리부(11) 등이 개재되면서, 제2 측(S2)의 돌출 면(25)의 압력이 제1 측(S1)의 가동 면(15)으로 전달되지 못하고 이들 사이의 압력 전달이 상기 제1 테두리부(11)에 의해 차단될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 각각에 형성된 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 돌출 면(25)은 제1 축(Z1)을 따라 서로에 대해 중첩되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 돌출 면(25)이 제1 축(Z1)을 따르는 압력을 제공한다는 것은, 제1 축(Z1)을 따라 전후방으로 서로 이웃하는 배터리 유닛(B)끼리 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로 마주하게 배치되면서, 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 후방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)이 전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)을 향하여 압력을 제공할 수 있고, 전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)이 후방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)으로부터 압력을 수용하여 밀려나면서 전방의 배터리 유닛(B, 자신의 배터리 유닛 B)의 제2 측(S2)을 향하여 위치 이동될 수 있으며, 이에 따라, 전방의 배터리 유닛(B, 자신의 배터리 유닛 B)의 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로를 향하여 근접하도록 접근하면서, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 전극 조립체(50)가 압박될 수 있다는 것을 의미할 수 있고, 서로 간의 물리적인 간섭으로 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동되는 제1 측(S1) 및 제2 측(S2)은, 각각 서로 이웃한 전방의 배터리 유닛(B)의 압력 수용 측과 후방의 배터리 유닛(B)의 압력 제공 측을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 압력 수용 측은 전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)의 전부를 의미하기 보다는, 제1 측(S1) 중에서 제1 축(Z1)에 따라 위치 이동될 수 있는 가동 면(15)을 의미할 수 있으며, 예를 들어, 상기 가동 면(15)을 둘러싸는 제1 테두리부(11)는 제1 축(Z1)에 따라 위치 이동되지 않을 수 있다. 유사하게, 상기 압력 제공 측은 후방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)의 전부를 의미하기 보다는, 제2 측(S2) 중에서 제1 측(S1)의 가동 면(15)과 물리적인 간섭을 형성할 수 있는 돌출 면(25)을 의미할 수 있으며, 예를 들어, 상기 돌출 면(25)을 둘러싸는 제2 테두리부(21)는 제1 측(S1)의 가동 면(15)을 향하여 압력을 제공하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 제1 축(Z1)을 따라 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 제1 측(S1)의 가동 면(15)과 제2 측(S2)의 돌출 면(25)이 서로에 대한 물리적인 간섭을 형성하도록 서로 인접하게 배치된 구성을 통하여, 제2 측(S2)의 돌출 면(25)으로부터 압박된 제1 측(S1)의 가동 면(15)이 자신의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)을 향하여 밀려나면서, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 자신의 전극 조립체(50)를 압박할 수 있다. 이때, 제1 축(Z1)을 따라 최전방의 배터리 유닛(B) 및 최후방의 배터리 유닛(B) 사이에 배치된 다수의 배터리 유닛(B)은, 이웃하는 다른 배터리 유닛(B)과의 사이에서 제1 측(S1)의 가동 면(15) 및 제2 측(S2)의 돌출 면(25) 사이의 물리적인 간섭을 형성할 수 있으나, 최전방의 배터리 유닛(B) 또는 최후방의 배터리 유닛(B) 중에서 어느 일 배터리 유닛(B)은 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 부재로 인하여, 제1 측(S1)의 가동 면(15) 및 제2 측(S2)의 돌출 면(25) 사이의 물리적인 간섭을 형성할 수 없다. 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)에서, 압력 수용 측을 형성하는 제1 측(S1)과 압력 제공 측을 형성하는 제2 측(S2)은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되도록 엇갈리게 배치될 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 양단을 형성하는 최전방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)으로부터 최후방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)까지, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)은 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되게 배치될 수 있다. 이때, 최전방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)은 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)을 규격화된 실질적으로 동일한 형상으로 형성함에 따라 돌출 면(25)을 포함할 수 있으나, 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 부재로 인하여 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)과의 물리적인 간섭을 형성하는 압력 제공 측으로 기능하지 않을 수 있다. 이와 같이, 최전방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2)이 압력 제공 측으로 기능하지 않더라도, 후방에서 이웃한 배터리 유닛(B)과의 물리적인 간섭을 통하여 최전방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)은 자신의 제2 측(S2)을 향하여 밀려날 수 있으며, 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로에 대해 접근하는 방향으로 이루어지는 제1 측(S1)의 위치 이동을 통하여 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 전극 조립체(50)가 압박될 수 있다.

이와 같이, 제1 축(Z1)을 따라 일단을 형성하는 최전방의 배터리 유닛(B)의 제2 측(S2 또는 제2 측 S2의 돌출 면 25)은 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 부재로 인하여 압력 제공 측으로 기능할 수 없으며, 유사하게 제1 축(Z1)을 따라 타단을 형성하는 최후방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1, 또는 제1 측 S1의 가동 면 15)도 이웃한 다른 배터리 유닛(B)의 부재로 인하여 압력 수용 측으로 기능할 수 없으며, 이에 따라 최후방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)은 자신의 제2 측(S2)을 향하는 위치 이동을 형성할 수 없고, 이에 따라 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 전극 조립체(50)를 압박할 수 없다. 예를 들어, 최전방의 배터리 유닛(B)은 제2 측(S2)이 압력 제공 측으로 기능하지 못하더라도, 후방에서 이웃한 배터리 유닛(B)과의 물리적인 간섭을 통하여 자신을 향하여 접근하는 제1 측(S1)을 통하여 전극 조립체(50)가 압박될 수 있으나, 최후방의 배터리 유닛(B)은 제1 측(S1)의 위치 이동을 유도할 수 없기 때문에, 본 발명의 일 실시형태에서는 최후방의 배터리 유닛(B)과 인접하도록 상기 최후방의 배터리 유닛(B)의 외측에 돌출 면(45)을 포함하는 별도의 가압 플레이트(40)를 배치할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가압 플레이트(40)는, 압력 수용 측으로 기능할 수 없고, 이에 따라, 제1 측(S1)의 위치 이동을 유도할 수 없는, 최외곽 위치의 제1 측(S1, 예를 들어, 최후방의 배터리 유닛 B의 제1 측 S1)에 배치될 수 있으며, 최외곽 위치의 제2 측(S2, 최전방의 배터리 유닛 B의 제2 측 S2)에는 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 교번되게 배치된 제1, 제2 측(S1,S2)의 배열에서, 제1 축(Z1)의 일단을 형성하는 최외곽 위치의 제2 측(S2)에는 상기 가압 플레이트(40)가 배치되지 않을 수 있고, 제1 축(Z1)의 타단을 형성하는 최외곽 위치의 제1 측(S1)에 선택적으로 상기 가압 플레이트(40)가 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 제1 축(Z1)을 따라 최전방 위치에는 제2 측(S2)이 배치되고, 최후방 위치에는 제1 측(S1)이 배치되어 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서와 반대되는 배향으로 배치된 제1, 제2 측(S1,S2)의 배열에서, 상기 제1 축(Z1)을 따라 최전방 위치에는 제1 측(S1)이 배치되고, 최후방 위치에는 제2 측(S2)이 배치될 수도 있으며, 이러한 실시형태에서는 최후방 위치가 아닌, 최전방 위치에 상기 가압 플레이트(40)를 배치할 수 있으며, 보다 구체적으로, 최전방의 배터리 유닛(B)의 외측에 상기 가압 플레이트(40)를 배치할 수 있다.

본 명세서를 통하여 최외곽 위치의 제1 측(S1)이란, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B) 중에서 최외곽 위치의 제1 측(S1)을 의미할 수 있고, 최외곽 위치의 제2 측(S2)이란, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B) 중에서 최외곽 위치의 제2 측(S2)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가압 플레이트(40)가 최외곽 위치의 제1 측(S1)과 이웃하게 배치된다는 것은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B) 중에서 최외곽 위치의 제1 측(S1)을 포함하는 배터리 유닛(B)과 이웃하게 배치된다는 것을 의미할 수 있으며, 예를 들어, 최후방의 배터리 유닛(B)의 외측에 해당되는 후방이나, 또는 최전방의 배터리 유닛(B)의 외측에 해당되는 전방에 상기 가압 플레이트(40)가 배치될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.

상기 가압 플레이트(40)는, 서로 간의 물리적인 간섭을 형성하는, 최외곽 위치의 제1 측(S1, 최후방의 배터리 유닛 B)의 제1 측 S1)과 대응되도록 형성될 수 있으며, 상기 가압 플레이트(40)의 돌출 면(45)은 상기 최외곽 위치의 제1 측(S1)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 대응되는 위치와 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가압 플레이트(40)의 돌출 면(45)은 최외곽 위치의 제1 측(S1)에 해당되는 최후방의 배터리 유닛(B)의 제1 측(S1)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 대응되는 위치와 면적으로 형성될 수 있으며, 다시 말하면, 제1 축(Z1)을 따라 배열되며 규격화된 실질적으로 동일한 형상으로 형성된 다수의 배터리 유닛(B)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 대응되는 위치와 면적으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 배터리 유닛(B)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨) 및 돌출 면(25)과 가압 플레이트(40)의 돌출 면(45)은 제1 축(Z1)을 따라 서로 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 간의 물리적인 간섭을 형성하는 제1 측(S1)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨), 제2 측(S2)의 돌출 면(25) 그리고, 가압 플레이트(40)의 돌출 면(45)은 모두 대응되는 위치와 면적으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 가압 플레이트(40)의 돌출 면(45)은, 최외곽 위치의 제1 측(S1)의 가동 면(15, 노출 영역 15a에 해당됨)과 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 가압 플레이트(40)의 중앙 위치를 포함하는 넓은 면적에 걸쳐서 형성될 수 있고, 상기 돌출 면(45)의 테두리와 맞닿는 단차 면(43)을 통하여 테두리부(41)로부터 단차지도록 돌출되며, 최외곽 위치의 제1 측(S1)을 향하여 돌출될 수 있다.

도 1 내지 도 3 및 도 7을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩(P)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)을 하나의 팩 형태로 결속시키기 위한 결속 기구(85)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결속 기구(85)는, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)에 대해, 다수의 배터리 유닛(B)을 서로 물리적으로 결속시키기 위한 결속력을 제공할 수 있으며, 더욱이 가동 면(15)을 포함하는 제1 측(S1)과 돌출 면(25)을 포함하는 제2 측(S2)끼리 서로 물리적인 간섭을 형성하도록 제1 축(Z1)을 따라 제1, 제2 측(S1,S2)이 서로 교번되게 배치된 다수의 배터리 유닛(B)의 배열에 있어서, 상기 결속력은 다수의 배터리 유닛(B)이 배열된 제1 축(Z1)을 따라 전달되면서 각각의 배터리 유닛(B)에서 제1 측(S1)의 위치 이동을 일으키는 압력으로 작용할 수 있으며, 각각의 배터리 유닛(B)에서 제1 측(S1)의 위치 이동을 통하여 각각의 배터리 유닛(B)의 전극 조립체(50)를 압박할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)을 서로에 대해 결속시키는 결속력은, 제1 축(Z1)을 따라 전달되면서 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 제1, 제2 측(S1,S2)의 가동 면(15) 및 돌출 면(25) 사이의 압력으로 작용할 수 있고, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)의 가동 면(15)과 돌출 면(25) 사이의 압력은 각각의 배터리 유닛(B)에서 제1 측(S1)의 위치 이동을 유도할 수 있으며, 각각의 배터리 유닛(B)에서 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 접근을 통하여 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에 개재된 전극 조립체(50)를 압박할 수 있으며, 이와 같이, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)을 결속시키는 결속력은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 제1, 제2 측(S1,S2)의 가동 면(15)과 돌출 면(25) 사이의 압력으로 작용하고, 각각의 배터리 유닛(B)의 내부를 형성하는 전극 조립체(50)에 대한 압력으로 작용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결속 기구(85)는 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 일주하면서 다수의 배터리 유닛(B)에 대해 제1 축(Z1)을 따라 압축 방향의 결속력을 제공할 수 있는 한도에서 다양하게 변형될 수 있으며, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 연속적으로 둘러싸는 밴드 형태로 마련되거나 또는 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 따라 배치된 다수의 플레이트들이 서로 연결된 형태로 마련될 수도 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 따라 배치된 다수의 플레이트들이 서로 연결되지 않고, 예를 들어, 다수의 배터리 유닛(B)의 외주 상으로 배치된 하나 이상의 플레이트, 또는 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 따라 서로로부터 이격된 형태로 배치된 둘 이상의 플레이트들의 외곽을 따라 연장되면서 다수의 배터리 유닛(B)을 함께 둘러싸는 밴드 형태로 마련될 수도 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결속 기구(85)를 형성하는 밴드 또는 플레이트란 여하의 소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 금속 밴드, 탄성 밴드, 금속 플레이트, 수지 플레이트 등을 모두 포괄할 수 있다.

도 7에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결속 기구(85)는, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 둘러싸도록 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 따라 서로에 대한 결합이 형성된 다수의 플레이트(81,82,83)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 결속 기구(85)는, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 배열에서, 일단 위치 및 타단 위치를 형성하는 최전방의 배터리 유닛(B)의 외측과 최후방의 배터리 유닛(B)의 외측에 각각 배치된 전방 엔드 플레이트(81) 및 후방 엔드 플레이트(82)를 포함하는 한 쌍의 엔드 플레이트(80)와, 제1 축(Z1)을 따라 다수의 배터리 유닛(B)의 측면(S3)을 가로질러 연장되면서 전방 엔드 플레이트(81)와 후방 엔드 플레이트(82)를 서로 연결해주는 한 쌍의 사이드 플레이트(83)를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 축(Z1)을 따라 최외측 위치의 제1 측(S1)과 인접한 위치에는 가압 플레이트(82)가 배치될 수 있으며, 상기 가압 플레이트(82)는, 후방 엔드 플레이트(82)의 기능을 겸하면서, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀을 결속시키기 위한 결속 기구(85)를 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가압 플레이트(82)와 후방 엔드 플레이트(82)는 서로 동일한 구성으로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 첨부된 도면들에서 상기 가압 플레이트(82)와 후방 엔드 플레이트(82)에 대해 동일한 도면번호가 부여되었다.

도 8을 참조하면, 상기 후방 엔드 플레이트(82)는, 최외곽 위치의 제1 측(S1, 최후방의 배터리 유닛 B의 제1 측 S1)에 형성된 가동 면(15)에 대해 압력을 제공하도록 돌출 면(82c)을 포함할 수 있으며, 상기 돌출 면(82c)과 단차진 위치에서 돌출 면(82c)을 지지해주는 테두리부(82a)와 상기 돌출 면(82c)과 테두리부(82a) 사이의 단차 면(82b)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 후방 엔드 플레이트(82)는 돌출 면(82c)을 포함할 수 있으며, 이와 달리, 전방 엔드 플레이트(81)는 돌출 면이나 가동 면과 같은 구성을 포함하지 않고, 예를 들어, 평편하게 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 가압 플레이트(82)의 기능을 수행하는 엔드 플레이트(80, 후방 엔드 플레이트 82)는, 제1 축(Z1)을 따라 전후방으로 배치된 전방 엔드 플레이트(81) 및 후방 엔드 플레이트(82) 중에서, 최외곽 위치의 제1 측(S1)과 이웃한 엔드 플레이트(80, 후방 엔드 플레이트 82)에 해당될 수 있다.

도 7에 도시된 실시형태에서, 상기 최외곽 위치의 제1 측(S1)에 인접한 가압 플레이트(82)와 제1 축(Z1)을 따라 일단 위치 또는 타단 위치의 외측에 배치되는 엔드 플레이트(80, 후방 엔드 플레이트 82)는 하나의 복합적인 구성으로 형성될 수 있으며, 최외곽의 제1 측(S1)과의 물리적인 간섭을 형성하는 압력 제공 측의 기능(가압 플레이트 82의 기능)과 다수의 배터리 유닛(B)을 하나의 팩 형태로 결속시키는 기능(후방 엔드 플레이트 82의 기능)이, 하나의 복합적인 구성을 통하여 발휘할 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 가압 플레이트(82)와 엔드 플레이트(80, 후방 엔드 플레이트 82)는 서로로부터 분리 가능한 서로 다른 구성으로 마련될 수도 있으며, 예를 들어, 최외곽 위치의 제1 측(S1)에 인접하도록 상기 최외곽 위치의 제1 측(S1)의 외측에 가압 플레이트(82)가 배치되고, 상기 가압 플레이트(82)의 외측에 별도의 엔드 플레이트(80, 후방 엔드 플레이트 82)가 배치될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 최후방의 배터리 유닛(B)의 후방에 가압 플레이트(82)가 배치될 수 있으며, 상기 가압 플레이트(82)의 후방에 별도의 엔드 플레이트(80, 후방 엔드 플레이트 82)가 배치되도록 구성될 수도 있다. 이때, 상기 후방 엔드 플레이트(82)와 전방 엔드 플레이트(81)는 실질적으로 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같이, 제1 축(Z1)을 따라 일단 위치 및 타단 위치의 외측에 배치되는 전방 엔드 플레이트(81) 및 후방 엔드 플레이트(82)를 실질적으로 동일한 형상으로 형성함으로써, 배터리 팩(P)의 제조 공정 상의 편의를 향상시킬 수 있으며, 예를 들어, 전방 엔드 플레이트(81) 및 후방 엔드 플레이트(82)를 서로 구별할 필요가 없이 배터리 팩(P)의 조립이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 엔드 플레이트(80)와 사이드 플레이트(83)는 다 함께 연결되면서 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛(B)의 외주를 둘러쌀 수 있으며, 상기 엔드 플레이트(80) 및 사이드 플레이트(83)는, 제1 축(Z1)을 따르는 배터리 유닛(B)의 배열의 코너 위치에서 서로 맞닿으면서 서로에 대해 결합부를 형성할 수 있으며, 예를 들어, 엔드 플레이트(80)의 플랜지(80a)에 형성된 체결 공과, 사이드 플레이트(83)의 단부에 형성된 체결 공을 서로 일치시키고, 체결 공을 관통하도록 끼워진 체결 부재를 통하여 서로에 대한 결합부를 형성할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩(P)에서, 각각의 배터리 유닛(B)의 구성에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 배터리 유닛(B)은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 마주하는 양편 또는 서로 반대되는 양편에 배치되는 제1, 제2 측(S1,S2)을 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)을 서로 연결해주는 측면(S3)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 측면(S3)은, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이를 연결하면서, 제1 측(S1)의 위치 이동을 가이드 하는 안내 면을 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동은, 제1 측(S1)과 제2 측(S2)을 서로 연결해주는 측면(S3)을 통하여 가이드 될 수 있으며, 측면(S3)을 따라 슬라이딩 이동하는 제1 측(S1)과 제2 측(S2)이 서로에 대해 근접함에 따라, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 전극 조립체(50)가 이들 사이에서 압박될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 측(S1)의 위치 이동 또는 제1 측(S1)의 위치 이동을 형성하는 가동 면(15)의 슬라이딩 이동은, 제1 측(S1)으로부터 제2 측(S2)을 향하여 이루어질 수 있으며, 이러한 제1 측(S1)의 위치 이동은, 제1 측(S1)과 제2 측(S2) 사이를 연결해주는 측면(S3)을 따라 가이드 될 수 있다.

예를 들어, 본 발명과 달리, 제1 측(S1)의 이동 내지는 슬라이딩 이동을 수반하지 않는 제1 측(S1)의 변형, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 편평한 상태로부터 볼록하거나 또는 오목하게 변형되는 것 또는 반대로 제1 축(Z1)을 따라 볼록하거나 또는 오목한 상태로부터 평편하게 변형되는 것은, 제1 측(S1)으로부터 제2 측(S2)을 향하는 제1 측(S1)의 위치 이동과는 다른 것이고, 제1, 제2 측(S1,S2)을 연결해주는 측면(S3)의 가이드에 따른 제1 측(S1)의 이동 내지는 슬라이딩 이동을 수반하지 않는다는 점에서, 제1 측(S1)의 위치 이동과는 다른 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 발명과 달리, 제1 축(Z1)의 이동 내지는 슬라이딩 이동을 수반하지 않고, 제1 축(Z1)을 따라 배터리 유닛(B)을 가압함으로써, 제1 측(S1)이 변형되는 것은 배터리 유닛(B)의 내부에서 전극 조립체(50)의 압박을 유도하더라도, 본 발명의 일 실시형태에서 제1 측(S1)의 위치 이동과는 다른 것으로 이해될 수 있다.

상기 배터리 유닛(B)의 제1, 제2 측(S1,S2)은 제1 축(Z1)을 따라 배열된 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 서로 마주하는 주된 면을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃하는 배터리 유닛(B)은 제1, 제2 측(S1,S2)을 통하여 서로 마주하게 배치될 수 있으며, 제1, 제2 측(S1,S2)의 물리적인 간섭이 형성되도록 서로 대면 접촉되도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 유닛(B)이 한 쌍의 장변부와 한 쌍의 단변부를 포함하는 대략 직육각형 형태의 외관을 형성한다고 할 때, 상기 제1, 제2 측(S1,S2)은 상대적으로 넓은 면을 차지하는 주된 면에 해당될 수 있으며, 상기 측면(S3)은 상기 제1, 제2 측(S1,S2)의 모서리를 따라 배터리 유닛(B)의 외주를 둘러싸는 한 쌍의 장변부와 한 쌍의 단변부를 포함할 수 있으며, 제1, 제2 측(S1,S2) 사이에서 배터리 유닛(B)의 외주를 둘러싸는 상대적으로 좁은 면으로 형성될 수 있다.

상기 배터리 유닛(B)의 측면(S3)에는 내부의 전극 조립체(50)와 전기적으로 연결된 전극 탭(35)이 형성될 수 있으며, 상기 전극 탭(35)은 상기 전극 조립체(50)의 서로 다른 극성을 갖는 전극층(양극층 51 및 음극층 52)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 탭(35)은 배터리 유닛(B)의 외주를 따라 형성된 측면(S3) 중에서 장변부 측이 아닌 단변부 측에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 전극 탭(35)은 배터리 유닛(B)의 동일한 단변부 측에 함께 형성될 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(50)는 바이폴라(bipolar) 스택 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되게 배치된 양극층(51) 및 음극층(52) 중에서 적어도 하나의 양극층(51)은 양면으로 작용하도록 양편으로 음극층(52)과 마주할 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되게 배치된 양극층(51) 및 음극층(52) 중에서 적어도 하나의 음극층(52)은 단면으로 작용하도록 일편으로 양극층(51)과 마주할 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 제1 축(Z1)을 따라 교번되게 배치된 양극층(51) 및 음극층(52) 중에서 적어도 하나의 음극층(52)은 양면으로 작용하도록 양편으로 양극층(51)과 마주할 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되게 배치된 양극층(51) 및 음극층(52) 중에서 적어도 하나의 양극층(51)은 단면으로 작용하도록 일편으로 음극층(52)과 마주할 수도 있다.

보다 구체적으로, 상기 전극 조립체(50)는 제1 축(Z1)을 따라, 제1 음극 집전체(521b), 제1 음극 활물질층(521a), 제1 전해질층(551), 제1 양극 활물질층(511a), 제1 양극 집전체(511b), 제2 양극 활물질층(512a), 제2 전해질층(552), 제2 음극 활물질층(522a) 및 제2 음극 집전체(522b)를 포함하는 바이 셀(bi-cell)을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기와 같은 구조의 바이 셀이 제1 축(Z1)을 다수 개로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전극 조립체(50)는 다수의 전극층이 적층된 구조를 포함하여, 요구되는 용량 및 전압에 따라 배터리 유닛(B)의 용량 및 전압을 적응적으로 설계할 수 있으며, 예를 들어, 음극층(52), 전해질층(55) 및 양극층(51)을 포함하는 모노폴라 구조의 전극 조립체(50)와 비교할 때, 높은 용량 및 높은 전압의 고출력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(50)는 바이폴라 스택 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 음극 집전체(521b) 및 제1 음극 활물질층(521a)을 포함하는 음극층(52)은, 제1, 제2 양극 활물질층(511a,512a) 및 제1 양극 집전체(511b)를 포함하는 양극층(51)과 일편으로 마주하면서 단면으로 작용할 수 있으며, 상기 양극층(51)은, 제1 음극 집전체(521b) 및 제1 음극 활물질층(521a)을 포함하는 음극층(52)과, 제2 음극 집전체(522b) 및 제2 음극 활물질(522a)을 포함하는 또 다른 음극층(52)과 양편으로 마주하면서 양면으로 작용할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전극 조립체(50)는, 다수의 전극층이 적층된 바이폴라 스택 구조로 형성됨으로써, 다수의 전극층 사이에서 서로에 대한 위치 정렬을 위한 정렬 구조를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 정렬 구조는 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 전극층 또는 다수의 전극층의 외주를 포함하는 확장된 영역에서 서로 대응되는 위치를 연속적으로 관통하도록 제1 축(Z1)을 따라 연장되는 가이드 컬럼(61)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 전극층을 형성하는 양극층(51) 및 음극층(52)은, 서로 다른 면적으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 음극층(52)은 상기 양극층(51) 보다 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 가이드 컬럼(61)은, 음극층(52)과 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)의 서로 대응되는 위치를 관통하면서, 제1 축(Z1)을 따라 양극층(51)과 음극층(52)을 서로에 대해 위치 정렬시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 음극층(52)과 양극층(51)은 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되는 위치에 번갈아 배치될 수 있으며, 상기 음극층(52)과 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)도 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되게 배치될 수 있고, 상기 가이드 컬럼(61)은 음극층(52)과 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)의 서로 대응되는 위치를 연속적으로 관통하면서 음극층(52)과 가스켓(65)을 서로에 대해 위치 정렬시킴으로써, 음극층(52)과 가스켓(65) 내지는 가스켓(65)에 의해 둘러싸인 양극층(51)을 서로에 대해 위치 정렬시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가스켓(65)은 양극층(51)이 놓여지는 중앙의 오프닝과, 상기 중앙의 오프닝을 둘러싸는 가장자리의 테두리를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(50)를 형성하는 전극층은, 한 쌍의 장변부 및 한 쌍의 단변부를 포함하는 대략 직사각형 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 가스켓(65)은, 양극층(51)의 장변부 방향을 따라 연장되면서 서로 마주하게 배치되는 한 쌍의 스트립(65a)과 양극층(51)의 단변부 방향을 따라 연장되면서 서로 마주하게 배치되는 또 다른 한 쌍의 스트립(65a)을 포함할 수 있으며, 상기 장변부 방향으로 연장되는 한 쌍의 스트립(65a)과 단변부 방향으로 연장되는 또 다른 한 쌍의 스트립(65a)이 서로 맞닿으면서 형성되는 코너 위치에 형성된 관통 홀을 통하여 상기 가이드 컬럼(61)이 끼워질 수 있으며, 4 코너 위치에서 가이드 컬럼(61)이 끼워지는 관통 홀을 통하여 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 가스켓(65)이 서로 위치 정렬될 수 있고, 이들 장변부 방향으로 연장되는 한 쌍의 스트립(65a)과 단변부 방향으로 연장되는 또 다른 한 쌍의 스트립(65a)이 서로 맞닿으면서 형성되는 중앙의 오프닝을 통하여 양극층(51)의 정 위치를 정의해줌으로써, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 양극층(51)의 위치가 정렬될 수 있다. 이때, 상기 가이드 컬럼(61)은 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)과 함께, 제1 축(Z1)을 따라 상기 가스켓(65) 내지는 양극층(51)과 교번되게 배치된 음극층(52)의 서로 대응되는 위치를 연속적으로 관통하면서, 가스켓(65) 내지는 가스켓(65)에 의해 둘러싸인 양극층(51)과 음극층(52) 사이를 서로에 대해 위치 정렬시킬 수 있다.

본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 가이드 컬럼(61)은, 상기 전극층을 형성하는 양극층(51) 및 음극층(52) 사이에서 면적의 대소 관계에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65) 및 음극층(52)의 서로 대응되는 위치를 연속적으로 관통하거나, 또는 상기 가스켓(65)이 개재되지 않고 양극층(51) 및 음극층(52)의 서로 대응되는 위치를 연속적으로 관통할 수도 있으며, 양극층(51) 및 음극층(52)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)의 서로 대응되는 위치를 연속적으로 관통할 수도 있다.

도 6에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가이드 컬럼(61)은 제1 축(Z1)을 따라 서로 교번되게 배치된 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65) 및 음극층(52)을 순차적으로 관통하도록 형성될 수 있으며, 이를 위해, 상기 가스켓(65)과 음극층(52)에는 가이드 컬럼(61)을 위한 관통 홀이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가스켓(65)과 음극층(52)의 서로 대응되는 위치에 관통 홀이 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 관통 홀은, 가스켓(65)의 4 코너 위치에 형성될 수 있으며, 음극층(52) 중에서 음극 활물질층(52a)이 배제된 음극 집전체(52b)의 4 코너 위치에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가이드 컬럼(61)은 서로 대응되는 위치의 가스켓(65)과 음극층(52)을 관통할 수 있으며, 예를 들어, 양극 활물질층(51a)이 형성된 양극 집전체(51b)를 벗어난 가스켓(65)의 위치와 음극 집전체(52b)의 내부 위치를 관통할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 가이드 컬럼(61)은 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)만을 관통할 수도 있으며, 음극층(52)에는 가이드 컬럼(61)을 위한 관통 홀이 형성되지 않을 수도 있다. 즉, 이러한 실시형태에서, 상기 음극층(52) 및 양극층(51)을 포함하는 전극층에는 가이드 컬럼(61)을 위한 관통 홀이 형성되지 않을 수 있으며, 양극층(51)의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)에 형성된 관통 홀을 통하여 가이드 컬럼(61)의 위치 정렬이 이루어질 수도 있다.

예를 들어, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 전극층은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 상기 가이드 컬럼(61)은, 제1 전극층 및 제2 전극층의 외주를 둘러싸는 가스켓(65)을 연속적으로 관통하면서 제1 전극층 및 가스켓(65)에 의해 둘러싸인 제2 전극층을 서로에 대해 위치 정렬시킬 수 있으며, 상기 제1, 제2 전극층은 상기한 음극층(52) 및 양극층(51)의 대소 관계에 따라 각각 음극층(52) 및 양극층(51)에 해당될 수 있고, 또는 이와 반대로 각각 양극층(51) 및 음극층(52)에 해당될 수도 있다. 앞서 설명된 정렬 기구를 형성하는 가이드 컬럼(61) 및 가스켓(65)에 관한 상세한 설명에서, 제1, 제2 전극층은 각각 음극층(52) 및 양극층(51)에 해당되거나 또는 각각 양극층(51) 및 음극층(52)에 해당될 수 있으며, 제1, 제2 전극층과 이들 간의 위치 정렬을 위한 정렬 기구로서의 가이드 컬럼(61) 및 가스켓(65)에 관한 중복적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(50)는 다수의 전극층이 적층된 바이폴라 스택 구조로 형성될 수 있으며, 모노폴라 구조의 전극 조립체(50)와 비교할 때, 상대적으로 고출력의 배터리 유닛(B)을 제공할 수 있으나, 모노폴라 구조의 전극 조립체(50)와 비교하여, 제1 축(Z1)을 따라 증가된 두꺼운 두께로 인하여 케이스(C)의 찢어짐을 방지하기 위한 엄격한 공정 관리가 요구될 수 있고, 또한, 상대적으로 두꺼운 두께에 동반되는 스웰링(swelling)의 증가에 따라 고체 전해질을 포함하는 전해질층(55)과 전극층(양극층 51 및 음극층 52) 사이의 접촉 불량(예를 들어, 접촉 압력의 불균일로 인한 접촉 불량)으로 인한 배터리의 출력 특성의 저하가 두드러지게 나타날 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는 상대적으로 기계적인 강도가 우수한 캔(CN)을 포함하는 케이스(C)를 적용함으로써, 예를 들어, 파우치 타입의 케이스(C)에서 상대적으로 두꺼운 두께의 전극 조립체(50)를 수용하기 위한 딥 드로잉(deep drawing)의 깊이 증가에 따른 케이스(C)의 모서리 찢어짐을 방지하고 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 케이스(C)는, 제1 축(Z1)을 따라 위치 이동되는 가동 면(15)을 제외한 나머지 부분이 일체적으로 형성된 캔(CN)을 포함하며, 보다 구체적으로, 상기 가동 면(15)을 제외한 제1 측(S1)의 제1 테두리부(11)로부터 측면(S3)과 제2 측(S2) 전부에 걸쳐서 일체적으로 형성된 캔(CN)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)을 제외한 케이스(C)의 나머지 부분이 일체적으로 형성된 캔(CN)은, 파우치와 같이 금속 박판을 이용하지 않고 상대적으로 두꺼운 금속 판재를 이용하여 상대적으로 강성이 우수하며, 제1 축(Z1)을 따라 발생되는 배터리 유닛(B)의 스웰링을 높은 강성으로 효과적으로 억제할 수 있으며, 특히 제1 축(Z1)을 따라 누적적으로 전파되는 스웰링을 효과적으로 차단할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)은, 제1 축(Z1)을 따른 배터리 유닛(B)의 스웰링을 완충하여 제1 축(Z1)에 따른 부피 변화를 흡수하고, 제1 축(Z1)에 따라 누적적으로 전파되는 스웰링을 흡수하도록, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 배터리 유닛(B) 사이에서 탄성 내지는 완충성을 제공하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가동 면(15)은 탄성 소재로 형성될 수 있으며, 탄성 소재로 형성된 가동 면(15)을 통하여, 캔(CN)으로 형성된 케이스(C)의 나머지 부분, 예를 들어, 제1 테두리부(11)와의 우수한 실링 특성을 발휘할 수 있다. 본 발명의 다양한 형태에서, 상기 가동 면(15)은 고무 소재나 금속 소재 등으로 형성될 수 있으며, 스웰링을 흡수할 수 있는 적정의 탄성 내지는 완충을 제공할 수 있는 형태, 예를 들어, 다수의 2차원 또는 3차원 기공을 포함하는 메쉬 구조 또는 망상 구조나, 스프링과 같이 유연한 변형이 가능한 형태로 형성될 수 있으며, 본 발명의 다양한 형태에서, 상기 가동 면(15)은 제1 축(Z1)을 따라 적정의 탄성 내지는 완충성을 제공하도록, 하나 이상의 부재를 포함할 수도 있고, 예를 들어, 상기 가동 면(15)은 둘 이상의 서로 다른 부재가 서로에 대해 덧대어진 형태로 형성될 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따르는 탄성을 발휘하도록 별도의 스프링 부재와 같은 탄성 수단이 덧대어진 형태로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 측(S1, 보다 구체적으로, 가동 면 15)은 탄성 내지는 완충성을 제공함으로써, 서로 이웃한 배터리 유닛(B) 사이에서 물리적인 간섭을 완충하고 스웰링을 흡수하기 위한 스페이서의 기능을 겸할 수 있으며, 절연성의 탄성 소재를 이용하여 서로 이웃한 배터리 유닛(B) 사이의 전기적인 간섭을 차단할 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(50)는 고체 전해질을 포함할 수 있으며, 상대적으로 유동성이 부족한 고체 전해질의 특성 상, 고체 전해질을 포함하는 전해질층(55)은, 이웃하는 전극층(양극층 51 및 음극층 52)과 상대적으로 높은 접촉 압력으로 가압되는 것이 배터리 유닛(B)의 출력 특성에 유리할 수 있으며, 이에, 본 발명의 일 실시형태에서는 배터리 팩(P)의 조립 과정에서 제공되는 결속력으로부터 제1 측(S1)의 위치 이동을 유도하고, 이에 따라 제1 축(Z1)을 따라 배열된 각각의 배터리 유닛(B)의 전극 조립체(50)를 높은 압력으로 압박하여, 상대적으로 다수의 전극층을 포함하는 바이폴라 스택 구조의 전극 조립체(50)에서 두께의 증가에 동반하여 증가될 수 있는 스웰링을 효과적으로 억제할 수 있으며, 예를 들어, 스웰링 내지는 스웰링에 따라 야기되는 고체 전해질을 포함하는 전해질층(55)과 전극층(양극층 51 및 음극층 52) 사이의 압력 불균일 등으로 인한 배터리 유닛(B)의 출력 저하를 막을 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서는 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 사이에서 물리적인 간섭을 통하여 제1 측(S1)의 슬라이딩 이동을 유도하고, 제1 측(S1)의 위치 이동에 따라 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 전극 조립체(50)를 압박함으로써, 케이스(C)의 동적 이동을 수반하지 않는 가압 방식과 비교할 때, 보다 효과적으로 배터리 유닛(B)을 압박할 수 있고, 사전에 설정된 높은 압력에 따라 배터리 유닛(B)의 충방전시에 발생될 수 있는 스웰링을 억제할 수 있으며, 특히 고체 전해질을 포함하는 전극 조립체(50)의 스웰링에 따른 출력 저하를 방지할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 이웃하는 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 대면 접촉을 통하여 균일한 가압을 유도할 수 있으며, 제1 측(S1)의 슬라이딩 이동을 통하여 제1, 제2 측(S1,S2) 사이의 전극 조립체(50)를 균일한 압력으로 압박할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서와 달리, 케이스(C)의 동적 이동을 수반하지 않고 케이스(C) 자체를 가압하는 방식에서는 상대적으로 케이스(C)의 각진 코너 위치와 중앙 위치에서 압력의 불균일이 야기될 수 있으며, 이에 따라, 전극 조립체(50)의 위치에 따른 불균일한 압력으로 고체 전해질을 포함하는 전해질층(55)과 이웃한 전극층(양극층 51 및 음극층 52)의 접촉 압력이 달라질 수 있으며, 이에 따라 출력 특성이 저하될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극 조립체(50)는 액상 또는 겔 상의 전해질 보다 유동성이 낮은 고체 전해질을 적용함으로써, 서로 이웃하는 배터리 유닛(B) 간의 물리적인 간섭을 통하여 제1 측(S1)의 위치 이동을 유도하더라도, 제1 측(S1)의 위치 이동에 따른 전해질의 누출 우려가 적을 수 있으며, 예를 들어, 제1 측(S1)의 위치 이동을 형성하는 가동 면(15)과 상기 가동 면(15)을 둘러싸는 제1 테두리부(11) 간의 실링(예를 들어, 탄성 소재로 형성된 가동 면 15을 통한 실링)을 통하여 전해질의 누출을 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

S1: 제1 측 S2: 제2 측
S3: 측면 B: 배터리 유닛
C: 케이스 CN: 캔
11: 제1 테두리부 15: 가동 면
21: 제2 테두리부 25: 돌출 면
40: 가압 플레이트 50: 전극 조립체
51: 양극층 52: 음극층
55: 전해질층 80: 엔드 플레이트
81: 전방 엔드 플레이트 82: 후방 엔드 플레이트
85: 결속 기구

Claims (25)

1. 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛을 포함하는 배터리 팩으로서,
   각각의 배터리 유닛은,
   전극 조립체; 및
   상기 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함하고,
   상기 케이스는, 상기 제1 축을 따라 서로 마주하는 제1, 제2 측을 포함하며,
   상기 제1 측은 제1 축을 따라 위치 이동이 가능하도록 구성된 가동 면을 포함하고,
   상기 제2 측은 제1 축을 따라 제1 측으로부터 멀어지는 방향을 향하여 돌출된 돌출 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동 면의 위치 이동은, 상기 제1, 제2 측 사이에 개재된 전극 조립체를 압박하는 방향으로의 이동을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 유닛은, 상기 제1, 제2 측을 연결해주는 측면을 더 포함하며,
   상기 가동 면의 위치 이동은, 상기 측면을 따라 가이드 되는 슬라이딩 이동을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 축을 따라 서로 이웃한 배터리 유닛 사이에서, 상기 제1 축의 가동 면은, 이웃한 다른 배터리 유닛의 제2 측의 돌출 면으로부터의 압력을 수용하여, 제1 축을 따라 위치 이동되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 측의 가동 면은, 상기 제1 측이 속한 동일한 배터리 유닛의 제2 측을 향하여 위치 이동하면서, 제1, 제2 측 사이에 개재된 전극 조립체를 압박하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 측은, 상기 제2 측으로부터 상대적으로 먼 가동 면의 외측에서 가동 면을 둘러싸는 제1 테두리부를 더 포함하고,
   상기 제2 측은, 상기 제1 측으로부터 상대적으로 가까운 돌출 면의 내측에서 상기 돌출 면을 둘러싸는 제2 테두리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 테두리부로부터 노출된 가동 면의 노출 영역과 상기 돌출 면은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 테두리부는 상기 가동 면으로부터 제2 측에서 멀어지는 외측을 향하여 단차지게 형성되고,
   상기 제2 테두리부는 상기 돌출 면으로부터 제1 측으로 접근하는 내측을 향하여 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제6항에 있어서,
   상기 케이스는, 상기 제1 측의 제1 테두리부로부터 제1, 제2 측을 연결해주는 측면과 제2 측의 전부에 걸쳐서 일체적으로 형성된 캔을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 상기 제1, 제2 측은, 제1 축을 따라 교번되게 번갈아 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 제1 축을 따라 최외곽 위치에 해당되는 일단 위치 및 타단 위치에는 각각 제1, 제2 측이 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 최외곽 위치의 제1 측의 외측에는, 상기 제1 측의 가동 면에 대해 압력을 제공하기 위한 돌출 면이 형성된 가압 플레이트가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛을 서로 물리적으로 결속하기 위한 결속력을 제공하는 결속 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 제13항에 있어서,
    상기 결속 기구에 의해 제공되는 결속력은, 다수의 배터리 유닛이 배열된 제1 축을 따라 전달되면서, 각각의 배터리 유닛에서 제1 축의 가동 면의 위치 이동을 유도하는 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
15. 제13항에 있어서,
    상기 결속 기구는,
    상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 배열에서, 제1 축의 일단 위치 및 타단 위치의 외측에 각각 형성된 전방 엔드 플레이트와 후방 엔드 플레이트를 포함하는 한 쌍의 엔드 플레이트; 및
    상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 측면을 가로질러 연장되면서, 전방 엔드 플레이트와 후방 엔드 플레이트를 서로 연결해주는 한 쌍의 사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
16. 제15항에 있어서,
    상기 전방 엔드 플레이트 및 후방 엔드 플레이트 중에서 어느 하나의 엔드 플레이트는, 제1 축을 따라 최외곽 위치의 제1 측의 가동 면에 대해 압력을 제공하기 위한 돌출 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
17. 제1항에 있어서,
    상기 가동 면은, 상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 배터리 유닛의 스웰링을 흡수할 수 있도록, 서로 이웃한 배터리 유닛 사이에서 탄성 내지는 완충성을 제공하는 것을 특징으로 배터리 팩.
18. 제17항에 있어서,
    상기 가동 면은 탄성 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
19. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제1 축을 따라 적층된 다수의 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
20. 제19항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제1 축을 따라 서로 다른 극성의 전극층 사이에 개재되는 전해질층을 포함하고,
    상기 전해질층은 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
21. 제19항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 배열된 다수의 전극층을 서로에 대해 위치 정렬시키기 위한 정렬 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
22. 제21항에 있어서,
    상기 정렬 기구는, 제1 축을 따라 배열된 다수의 전극층 또는 다수의 전극층의 외주를 둘러싸는 가스켓의 서로 대응되는 위치를 관통하도록 제1 축을 따라 연장되는 가이드 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
23. 제22항에 있어서,
    상기 전극층은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극층을 포함하고,
    상기 가이드 컬럼은, 제1 전극층 및 제2 전극층의 외주를 둘러싸는 가스켓을 연속적으로 관통하면서 제1 전극층 및 가스켓에 의해 둘러싸인 제2 전극층을 서로에 대해 위치 정렬시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
24. 제23항에 있어서,
    상기 가스켓은, 상기 제2 전극층의 정 위치를 정의하는 중앙의 오프닝과, 상기 중앙의 오프닝을 둘러싸는 가장자리의 테두리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
25. 제23항에 있어서,
    상기 가스켓은,
    상기 제2 전극층의 장변부 방향을 따라 연장되면서 서로 마주하게 배치되는 한 쌍의 스트립과, 상기 제2 전극층의 단변부 방향을 따라 연장되면서 서로 마주하게 배치되는 또 다른 한 쌍의 스트립; 및
    상기 장변부 방향으로 연장되는 한 쌍의 스트립과 상기 단변부 방향을 따라 연장되는 또 다른 한 쌍의 스트립이 서로 맞닿으면서 형성되는 4 코너 위치에 형성된 관통 홀을 포함하고,
    상기 가이드 컬럼은, 상기 가스켓의 4 코너 위치에 형성된 관통 홀 및 제2 전극층의 4 코너 위치에 형성된 관통 홀을 연속적으로 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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