KR20240011647A - 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 전극 조립체; 일 측에 구비되는 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 배터리 하우징; 상기 배터리 하우징의 상기 개방부와 반대 편에 구비되는 폐쇄부를 통해 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되도록 구성되는 단자; 상기 단자와 상기 배터리 하우징 사이에 개재되는 가스켓; 및 상기 가스켓과 상기 전극 조립체가 대면하는 영역에서 상기 가스켓을 커버하도록 구성되는 커버 부재; 를 포함한다.

Description

배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{Battery, and Battery pack and Vehicle comprising the battery}
본 발명은 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 배터리는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 배터리는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 배터리의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리를 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리를 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 배터리 팩에 포함되는 배터리의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
최근 고용량 및/또는 고출력을 갖는 배터리에 대한 요구가 증가하면서 배터리에서 써멀 이벤트(thermal event)가 발생되었을 때 안전성을 확보할 수 있는 배터리에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
배터리의 사용 과정에서 이상이 발생되면, 배터리의 내압이 증가할 수 있으며, 내부에서 고온의 가스 및/또는 화염이 발생됨에 따라 써멀 이벤트가 확산될 수 있다. 고용량 및/또는 고출력을 갖는 배터리에서 이러한 써멀 이벤트가 발생되는 경우, 더욱 큰 피해가 발생될 수 있다.
배터리의 내부에서 발생되는 써멀 이벤트에 따라 배터리 내부 부품(들)이 파손되는 경우 부품들 간의 불필요한 전기적 접촉에 의한 쇼트가 발생될 수 있다. 배터리의 양극 단자 및 음극 단자로서 각각 기능하는 부품들은 전기 절연성을 갖는 부품에 의해 절연 상태를 유지할 수 있다. 이러한 전기 절연성을 갖는 부품이 고온의 환경에서 손상되는 경우 양극 단자와 음극 단자가 서로 직접 전기적으로 연결될 수 있고, 이로써 써멀 이벤트가 크게 확산될 수 있다.
따라서, 배터리 사용 과정에서 이상이 발생되어 배터리 내부의 부품들이 고온의 환경에 노출되더라도 전기 절연을 위한 부품이 손상을 입지 않도록 구성됨으로써 배터리 사용 상의 안전성을 확보할 수 있도록 할 필요가 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 서로 반대 극성을 갖는 배터리의 단자와 배터리 하우징 간의 전기적 절연이 고온의 환경에서도 잘 유지될 수 있도록 하는 것을 일 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.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 전극 조립체; 일 측에 구비되는 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 배터리 하우징; 상기 배터리 하우징의 상기 개방부와 반대 편에 구비되는 폐쇄부를 통해 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되도록 구성되는 단자; 상기 단자와 상기 배터리 하우징 사이에 개재되는 가스켓; 및 상기 가스켓과 상기 전극 조립체가 대면하는 영역에서 상기 가스켓을 커버하도록 구성되는 커버 부재; 를 포함한다.
상기 가스켓은, 상기 배터리 하우징의 내부에서 상기 단자의 외측으로 노출되는 노출 영역을 포함할 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 가스켓의 상기 노출 영역이 상기 전극 조립체를 향하는 방향으로 노출되지 않도록 상기 노출 영역을 커버할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 전극 조립체와 상기 배터리 하우징의 상기 폐쇄부 사이에 개재되는 인슐레이터를 포함할 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 단자 및 상기 가스켓의 결합체의 외경과 같거나 이보다 작은 내경을 갖는 인슐레이터 홀을 구비할 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 인슐레이터와 일체로 형성될 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 배터리의 반경 방향을 따라 상기 인슐레이터 홀의 내측에 형성되는 공간 내에 배치될 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 인슐레이터와 상기 전극 조립체 사이에 배치될 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 인슐레이터 홀보다 더 작은 직경을 갖는 커버 부재 홀을 구비할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 전극 조립체와 상기 배터리 하우징의 상기 폐쇄부의 내부 면 사이에 배치되고 상기 전극 조립체 및 상기 단자와 전기적으로 결합되는 집전체를 포함할 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 집전체와 일체로 형성될 수 있다.
상기 단자는, 상기 집전체와 결합도록 구성되는 결합부를 구비할 수 있고, 상기 커버 부재는, 상기 결합부의 외측으로 연장되어 상기 가스켓을 커버하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 반대 극성을 갖는 배터리의 단자와 배터리 하우징 간의 전기적 절연이 고온의 환경에서도 잘 유지될 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 도출되는 유리한 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 유리한 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 하부(lower portion) 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리의 일부 부품들만을 나타내는 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 하부(lower portion) 구조를 나타내는 도면으로서 도 1 내지 도 2에 도시된 배터리와 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리의 일부 부품들만을 나타내는 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 하부(lower portion) 구조를 나타내는 도면으로서 도 1 내지 도 4에 도시된 배터리와 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 배터리의 일부 부품들만을 나타내는 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 하부(lower portion) 구조를 나타내는 도면으로서 도 1 내지 도 6에 도시된 배터리와 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 배터리의 일부 부품들만을 나타내는 부분 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 하부(lower portion) 구조를 나타내는 도면으로서 도 1 내지 도 8에 도시된 배터리와 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 배터리의 일부 부품들만을 나타내는 부분 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 하부(lower portion) 구조를 나타내는 도면으로서 도 1 내지 도 10에 도시된 배터리와 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 배터리의 일부 부품들만을 나타내는 부분 확대도이다.
도 13은 본 발명의 지전체의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 상부(upper portion) 구조를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(1)는 전극 조립체(10), 배터리 하우징(20), 단자(30), 가스켓(40) 및 커버 부재(50)를 포함할 수 있다. 상기 배터리(1)는 이차전지일 수 있다. 상기 배터리(1)는 원통형 배터리일 수 있다.
상기 전극 조립체(10)는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(10)는, 예를 들어 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 적층체를 권취하여 형성된 젤리롤 타입의 전극 조립체일 수 있다.
상기 배터리 하우징(20)은, 일 측에 형성되는 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 배터리 하우징(20)은 전도성 금속을 포함할 수 있다. 상기 배터리 하우징(20)은 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 배터리 하우징(20) 내에는 전극 조립체(10)와 함께 전해질이 수용될 수 있다. 상기 단자(30)는 배터리 하우징(20)의 개방부 반대 편에 구비되는 폐쇄부를 통해 배터리 하우징(20)의 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다. 상기 단자(30)는 예를 들어 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 단자(30)는 노출부(31), 결합부(32) 및 플랜지부(33)를 포함할 수 있다. 상기 노출부(31)는 배터리 하우징(20)의 외측으로 노출될 수 있다. 상기 노출부(31)는 단자(30)의 삽입을 위해 배터리 하우징(20)의 폐쇄부에 형성되는 홀보다 더 큰 직경(또는 폭)을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 결합부(32)는 배터리 하우징(20) 내에서 전극 조립체(10)와 전기적으로 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 결합부(32)는 예를 들어 전극 조립체(10)의 코어에 형성되는 권취 중심 홀과 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 상기 플랜지부(33)는 결합부(32)의 외측에 구비될 수 있으며, 배터리 하우징(20)의 폐쇄부를 향하는 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다. 상기 플랜지부(33)는 결합부(32)의 외측 둘레로부터 배터리 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면을 향해 휘어진 형태를 갖도록 리벳팅(riveting) 될 수 있다. 상기 플랜지부(33)의 이러한 형태 변형에 의해 단자(30)는 배터리 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면 상에 고정될 수 있다.
상기 가스켓(40)은 단자(30)와 배터리 하우징(20) 사이에 개재될 수 있다. 상기 가스켓(40)은 전기 절연성을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 상기 단자(30)와 배터리 하우징(20)은 서로 반대 극성을 가질 수 있으며, 이 경우에 있어서 가스켓(40)은 단자(30)와 배터리 하우징(20) 간의 접촉에 따른 쇼트를 방지하도록 구성될 수 있다. 상기 가스켓(40)은 전기 절연성 및 전해질에 대한 내화학성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
상기 가스켓(40)은 배터리 하우징(20)의 내부에서 상기 단자(30)의 리벳팅 시에 함께 형태 변형될 수 있다. 상기 가스켓(40)은 이러한 형태 변형에 따라 배터리 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면과 단자(30) 사이에 개재될 수 있다.
상기 가스켓(40)은 제1 부분(41) 및 제2 부분(42)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(41)은 단자(30)의 노출부(31)와 배터리 하우징(20)의 폐쇄부의 외부 면 사이에 개재될 수 있다. 상기 제2 부분(42)은 플랜지부(43)와 배터리 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면 사이에 개재될 수 있다. 상기 가스켓(40)은 배터리 하우징(20)의 내부에서 단자(30)의 외측으로 노출되는 노출 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스켓(40)의 제2 부분(42)은 적어도 부분적으로 단자(30)의 플랜지부(33)의 외측으로 노출될 수 있다.
상기 커버 부재(50)는 배터리 하우징(20)의 내부에서 단자(30)의 외측으로 노출되는 가스켓(40)의 노출 영역이 전극 조립체(10)를 향하는 방향으로 노출되지 않도록 노출 영역을 커버할 수 있다. 상기 커버 부재(50)는 가스켓(40)과 전극 조립체(10)가 대면하는 영역에서 가스켓(40)을 커버하도록 구성될 수 있다.
상기 커버 부재(50)는 가스켓(40)과 비교하여 더 높은 융점을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 상기 커버 부재(50)는 예를 들어 난연성 소재를 포함할 수 있다. 상기 커버 부재(50)는 예를 들어 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함할 수 있다. 상기 커버 부재(50)는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 폴리페닐렌설파이드(PPS)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 소재 및 난연성 소재 및/또는 유리 섬유를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 난연성 소재 및/또는 유리 섬유의 첨가량은 대략 30wt% 이하일 수 있다. 다만, 이로써 상기 커버 부재(50)의 소재가 한정되는 것은 아니며, 커버 부재(50)가 하우징(20)의 폐쇄부 내부 면과 접촉하지 않도록 배치되는 경우 커버 부재(50)는 금속을 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 커버 부재(50)의 융점을 높일 수 있으며, 이로써 커버 부재(50)가 갖는 가스켓(40) 보호 기능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 배터리(1)는, 이처럼 배터리 하우징(20)의 내부에서 단자(30)의 외측으로 연장된 가스켓(40) 부분이 전극 조립체(10)를 향하는 방향으로 노출되지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 배터리(1)의 내부에서 써멀 이벤트(thermal event) 발생에 따른 비정상적인 고온의 환경이 조성되더라도, 서로 반대 극성을 갖도록 구성되는 단자(30)와 배터리 하우징(20) 간의 접촉 방지를 위한 가스켓(40)의 용융을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 것과는 달리 커버 부재(50)가 하우징(20)의 폐쇄부 내부 면과 전극 조립체(10) 사이의 공간을 부분적으로 채우도록 구성되어 있다. 만약 상기 배터리(1)가 후술할 집전체(제1 집전체)(60)를 포함하는 경우라면, 커버 부재(50)는 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면과 집전체(60) 사이에 개재될 수 있다. 상기 집전체(60)에 대해서는 상세히 후술하기로 한다.
상기 커버 부재(50)는 이처럼 가스켓(40)의 제2 부분(42)의 단부를 커버할 뿐만 아니라 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면과 전극 조립체(10) 사이에서 스페이서로서 기능하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 커버 부재(50)는 절연성을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 이 경우, 하우징(20)과 단자(30) 간의 전기적 절연성 및/또는 전극 조립체(10)의 제1 전극과 하우징(20) 간의 전기적 절연성이 확보될 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 배터리(1)는 인슐레이터(70)를 포함할 수 있다. 상기 인슐레이터(70)는 전극 조립체(10)와 하우징(20)의 폐쇄부 사이에 개재될 수 있다. 상기 인슐레이터(70)는 전기 절연성을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 상기 인슐레이터(70)는 단자(30) 및 가스켓(40)의 결합체의 외경과 같거나 이보다 작은 내경을 갖는 인슐레이터 홀을 구비할 수 있다. 상기 단자(30)는 인슐레이터 홀을 통해 전극 조립체(10)를 향해 노출될 수 있다.
상기 배터리(1)가 이처럼 인슐레이터(70)를 구비하는 경우에 있어서, 커버 부재(50)는 인슐레이터(70)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 커버 부재(50)가 인슐레이터(70)보다 얇은 두께를 갖도록 구성될 수있다. 상기 커버 부재(50)는 인슐레이터(70)의 내주면으로부터 배터리(1)의 반경 방향을 따라 중심부를 향하는 방향으로 연장되어 가스켓(40)의 노출 영역(단자(30)의 외측으로 노출된 영역)을 커버하도로 구성될 수 있다.
이와 같이 상기 커버 부재(50)가 인슐레이터(70)와 일체로 형성되는 경우, 하나의 부품으로 전극 조립체(10)와 하우징(20)의 내부 면 사이의 절연 및 단자(30)의 외측으로 노출된 가스켓(40)의 보호를 모두 실현할 수 있다.
다음으로, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 상기 커버 부재(50)는 인슐레이터(70)와는 별도의 부품으로서 제공될 수 있다.
먼저, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 커버 부재(50)는 예를 들어 배터리(1)의 반경 방향을 따라 인슐레이터 홀의 내측에 형성되는 공간 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 커버 부재(50)는 절연성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
상기 커버 부재(50)는 전극 조립체(10)와 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면 사이의 공간 중 인슐레이터(70)에 의해 채워지고 남은 공간의 적어도 일부를 채우도록 구성될 수 있다. 상기 커버 부재(50)는 전극 조립체(10)와 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면 사이의 거리와 대응되는 두께를 가질 수 있다. 상기 커버 부재(50)는 인슐레이터 홀보다 더 작은 직경을 갖는 커버 부재 홀을 구비할 수 있다. 상기 단자(30)는 커버 부재 홀을 통해 전극 조립체(10)쪽으로 노출될 수 있다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 커버 부재(50)는 인슐레이터(70)와 전극 조립체(10) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 커버 부재(50)는 절연성 소재를 포함할 수도 있고, 금속을 포함할 수도 있다. 상기 커버 부재(50)가 금속을 포함하는 경우, 커버 부재(50)의 융점을 충분히 높일 수 있으며, 이로써 고온의 환경으로부터 가스켓(40)을 더 효과적으로 보호할 수 있다.
다음으로, 도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 배터리(1)는 집전체(제1 집전체)(60)를 포함할 수 있다. 상기 집전체(60)는 도 1 내지 도 10에 도시된 배터리(1)에도 구비될 수 있다. 상기 집전체(60)는 전극 조립체(10)와 배터리 하우징(20)의 폐쇄부의 내부 면 사이에 배치될 수 있다. 상기 집전체(60)는 전극 조립체(10)의 제1 전극과 단자(30) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 집전체(60)는 전극 조립체(10) 및 단자(30)와 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 집전체(60)는 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11)와 결합될 수 있다. 상기 전극 조립체(10)의 제1 전극은 그 일 단부에서 권취 방향을 따라 연장되는 제1 무지부(11)를 구비할 수 있다. 이에 따라 상기 전극 조립체(10)의 일 면 상에는 제1 무지부(11)가 구비될 수 있다. 상기 제1 무지부(11)는 예를 들어 전극 조립체(10)의 하방으로 연장될 수 있다.
상기 배터리(1)가 이처럼 집전체(60)를 구비하는 경우에 있어서, 커버 부재(50)는 집전체(60)와 일체로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 가스켓(40)의 보호를 위한 별도의 부품을 적용할 필요 없이 집전체(60)의 적용을 통해 가스켓(40)을 고온의 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 커버 부재(50)가 집전체(60)와 일체로 형성되는 경우에는 커버 부재(50)가 금속을 포함할 수 있으며, 이에 따라 커버 부재(50)의 융점이 충분히 높게 형성될 수 있다. 따라서, 고온의 환경으로부터 가스켓(40)을 더욱 효과적으로 보호할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 단자(30)는 집전체(60)와 결합되도록 구성되는 결합부(32)를 구비할 수 있다. 이 때, 상기 커버 부재(50)는 결합부(32)의 외측으로 연장되어 단자(30)의 외측으로 노출된 가스켓(40)을 커버하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 11 및 도 12와 함께 도 13을 참조하면, 상기 집전체(60)는 제1 결합부(61) 및 제2 결합부(62)를 포함할 수 있다. 상기 제1 결합부(61)는 단자(30)와 전기적으로 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 제2 결합부(62)는 전극 조립체(10)와 전기적으로 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 제1 결합부(61) 및 제2 결합부(62)는 배터리(1)의 반경 방향을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 집전체(60)는 제1 결합부(61) 및 제2 결합부(62)를 전기적으로 연결시키도록 구성되는 연결부(63)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(63)는 대략 림(rim) 형태일 수 있다. 상기 제1 결합부(61)는 연결부(63)로부터 내측으로 연장될 수 있다. 상기 집전체(60)는 연결부(63)와 제1 결합부(61)를 연결하도록 구성되는 브릿지(64)를 포함할 수 있다. 상기 브릿지(64)는 연결부(63)로부터 내측으로 연장될 수 있다. 상기 제1 결합부(61)는 연결부(63)의 내측에서 대략 중심부에 위치할 수 있다. 상기 제1 결합부(61)는 전극 조립체(10)의 코어에 형성되는 권취 중심 홀과 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 배터리(1)에 있어서 제1 결합부(61) 및 제2 결합부(62)는 배터리(1)의 반경 방향을 따라 서로 이격될 수 있으며, 단자(30)의 외측으로 노출된 가스켓(40)은 제1 결합부(61)와 제2 결합부(62) 사이에 형성되는 이격 공간을 통해 전극 조립체(10)쪽으로 노출될 수 있다. 따라서, 상기 집전체(60)가 구비되더라도 전극 조립체(10)로부터 발생되는 고온의 가스 및/또는 화염 등에 의해 가스켓(40)이 손상될 우려가 존재할 수 있다. 따라서, 상기 집전체(60)와 일체로 형성되어 가스켓(40)의 노출 영역을 커버하도록 구성되는 커버 부재(50)가 구비되는 경우, 이러한 가스켓(40)의 손상 우려를 없애거나 크게 감소시킬 수 있다.
상기 커버 부재(50)가 이처럼 집전체(60)와 일체로 형성되는 경우에 있어서, 커버 부재(50)는 제1 결합부(61)로부터 배터리(1)의 외측을 향하는 방향으로 연장될 수도 있고, 제2 결합부(62)로부터 배터리(1)의 내측을 향하는 방향으로 연장될 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 10에 도시된 배터리(1)의 경우에도 집전체(60)를 구비할 수 있으며, 이 경우 집전체(60)의 제1 결합부(61)와 제2 결합부(62) 간의 이격 공간과 대응되는 위치에 커버 부재(50)가 마련될 수 있다.
다음으로, 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(1)는 캡(80)을 포함할 수 있다. 상기 캡(80)은 배터리 하우징(20)의 일 측에 형성되는 개방부를 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 캡(80)은 금속을 포함할 수 있다.
상기 캡(80)은 벤팅부를 구비할 수 있다. 상기 벤팅부는 캡(80)에 있어서 주변의 다른 영역보다 더 취약하게 구성된 영역일 수 있다. 상기 벤팅부는 예를 들어 나머지 영역과 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역일 수 있다. 상기 벤팅부는 예를 들어 캡(80)의 일 면 또는 양 면이 노칭된 영역일 수 있다. 상기 벤팅부는 캡(80)의 중심부를 둘러싸는 폐루프를 그리도록 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 벤팅부는 연속적으로 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 배터리(1)가 벤팅부를 구비하는 경우, 배터리(1)의 이상이 발생하더라도 배터리(1)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 것을 방지할 수 있다. 다만, 이러한 벤팅부가 형성된 경우라도, 배터리 하우징(20)의 폐쇄부 측으로는 내부 가스 및/또는 화염이 빠져나갈 수가 없고, 이에 따라 가스켓(40)이 고온의 환경에 노출될 수 있다. 따라서, 배터리 하우징(20)의 폐쇄부 측에는 앞서 설명한 바와 같은 커버 부재(50)의 적용이 필요한 것이다.
상기 배터리(1)는 집전체(제2 집전체)(90)를 포함할 수 있다. 상기 집전체(90)는 전극 조립체(10)이 제2 전극과 배터리 하우징(20) 간을 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 상기 집전체(90)는 전극 조립체(10)의 일 면 상에 배치될 수 있다. 상기 집전체(90)는 전극 조립체(10)의 제2 무지부(12)와 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 전극 조립체(10)의 제2 전극은 그 일 단부에서 권취 방향을 따라 연장되는 제2 무지부(12)를 구비할 수 있다. 이에 따라 상기 전극 조립체(10)의 일 면 상에는 제2 무지부(12)가 구비될 수 있다. 상기 제2 무지부(12)는 예를 들어 전극 조립체(10)의 상방으로 연장될 수 있다.
상기 배터리(1)는 캡(80)과 배터리 하우징(20)의 내측 면 사이에 개재되는 실링 부재(G)를 포함할 수 있다. 상기 실링 부재(G)가 구비되는 경우, 집전체(90)는 실링 부재(G)와 배터리 하우징(20)의 내측 면 사이에 개재될 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)은, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 배터리(1)를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 배터리(1)는 팩 하우징(2) 내에 수용될 수 있다. 상기 배터리 팩(3)은 배터리(1)들의 전기적 연결을 위한 부품 및/또는 배터리(1)의 충방전을 제어하도록 구성되는 BMS(Battery management system) 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는 적어도 하나의 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(5)는 배터리 팩(3)에 의해 전력을 공급 받아 동작하도록 구성될 수 있다. 상기 자동차(5)는 예를 들어 하이브리드 자동차(HEV) 또는 전기 자동차(EV)일 수 있다.
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.
1: 배터리
2: 팩 하우징
3: 배터리 팩
5: 자동차
10: 전극 조립체
11: 제1 무지부
12: 제2 무지부
20: 배터리 하우징
30: 단자
31: 노출부
32: 결합부
33: 플랜지부
40: 가스켓
41: 제1 부분
42: 제2 부분
50: 커버 부재
60: 집전체(제1 집전체)
61: 제1 결합부
62: 제2 결합부
63: 연결부
64: 브릿지
70: 인슐레이터
80: 캡
90: 집전체(제2 집전체)
G: 실링 부재

Claims (14)

  1. 전극 조립체;
    일 측에 구비되는 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 배터리 하우징;
    상기 배터리 하우징의 상기 개방부와 반대 편에 구비되는 폐쇄부를 통해 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되도록 구성되는 단자;
    상기 단자와 상기 배터리 하우징 사이에 개재되는 가스켓; 및
    상기 가스켓과 상기 전극 조립체가 대면하는 영역에서 상기 가스켓을 커버하도록 구성되는 커버 부재;
    를 포함하는 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓은,
    상기 배터리 하우징의 내부에서 상기 단자의 외측으로 노출되는 노출 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 가스켓의 상기 노출 영역이 상기 전극 조립체를 향하는 방향으로 노출되지 않도록 상기 노출 영역을 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 전극 조립체와 상기 배터리 하우징의 상기 폐쇄부 사이에 개재되는 인슐레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 단자 및 상기 가스켓의 결합체의 외경과 같거나 이보다 작은 내경을 갖는 인슐레이터 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 인슐레이터와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 배터리의 반경 방향을 따라 상기 인슐레이터 홀의 내측에 형성되는 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 인슐레이터와 상기 전극 조립체 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 인슐레이터 홀보다 더 작은 직경을 갖는 커버 부재 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 전극 조립체와 상기 배터리 하우징의 상기 폐쇄부의 내부 면 사이에 배치되고 상기 전극 조립체 및 상기 단자와 전기적으로 결합되는 집전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 집전체와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단자는, 상기 집전체와 결합도록 구성되는 결합부를 구비하며,
    상기 커버 부재는, 상기 결합부의 외측으로 연장되어 상기 가스켓을 커버하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리를 포함하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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