KR20240044163A - 파우치형 전지 셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발화시 이웃하는 전지 셀로의 열 전파가 방지되고 벤팅이 하방으로 유도되는 전지 셀 및 상기 전지 셀을 포함하는 전지 모듈의 구조에 관한 것이다. 상기 전지 셀은, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하며 반으로 접혀, 접힌 면을 제외한 3면에서 실링되는 파우치, 및 상기 전극 조립체로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 전극 리드를 포함하는 전지 셀에 있어서, 일방이 개방된 상자 형태이고, 슬릿 형태의 리드 홀이 마련되는 단열, 내열, 및 내화성 차단 부재를 포함하며, 상기 리드 홀을 통하여 상기 차단 부재 외부로 상기 전극 리드를 돌출시키며, 상기 차단 부재에 의하여 상기 접힌 면을 제외한 5면이 커버된다.
Description
본 발명은 파우치형 전지 셀에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 열 및 화염의 전파가 차단되고 벤팅의 방향이 유도될 수 있는 파우치형 전지 셀에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀 들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같은 중대형 기기들에는 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.
도 1 및 도 2는 파우치형 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 사시도 및 분해 사시도이다. 이들 도면을 참조하면, 전지 모듈(1)은 복수 개의 전지 셀이 적층되어 형성되는 전지 셀 적층체(11) 및 이를 수용하는 하우징(12)을 포함할 수 있다.
도 3은 파우치형 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 전지 셀(2)은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치(22), 및 상기 전극 조립체로부터 연장되어 상기 파우치(22) 외부로 돌출되는 전극 리드(21)를 포함할 수 있다. 상기 파우치(22)는 금속박 재질의 파우치 시트가 상기 전극 조립체를 둘러싸고 접혀, 그 접힌 면을 제외한 3면이 실링됨으로써 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 파우치(22)는 상기 접힌 면의 반대측 면에 제1실링부(221a)를, 그리고 나머지 2면에 제2실링부(221b)를 포함할 수 있다. 상기 제1실링부(221a)는 실링된 후 그 단부가 접혀 테이핑되는 등으로 재차 실링될 수 있다. 상기 제2실링부(221b)에서는 상기 파우치 시트가 상기 전극 리드(21)를 개재하며 실링될 수 있다.
한편, 상기 전지 셀(2)은 단락이 일어나는 등으로 과열되어 발화할 위험이 있다. 상기 전지 셀(2)이 발화하는 경우, 열, 화염, 및 상기 파우치(22) 내부에 충전되는 전해액이 기화하여 발생하는 벤팅 가스가 상기 전지 셀(2)로부터 배출될 수 있다. 또한, 상기 전지 셀(2)의 발화로 인한 열 및 화염은 이웃하는 다른 전지 셀(2)에 전파되어 연쇄적인 발화를 유발할 수 있다.
도 4는 파우치형 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 상기 열, 화염, 및 벤팅 가스는, 상기 전지 셀(2)에서는 주로 상기 파우치(22)의 실링부(221)를 통하여 배출될 수 있다. 한편, 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 전지 셀(2)은 그 접힌 면이 하방을 향하도록 상기 하우징(12)에 수용될 수 있고, 이에 따라 상기 열, 화염, 및 벤팅 가스는 주로 상기 전지 모듈(1)의 상방을 향하여 배출될 수 있다.
그러나, 특히 전기 자동차에서 상기 전지 모듈은 복수 개가 집적된 전지 팩의 형태로 차량에 바닥면에 설치되는 경우가 일반적이다. 따라서, 상기 전지 모듈로부터 열, 화염, 및 벤팅 가스가 상방을 향하여 배출되는 경우 탑승자에게 큰 위험이 될 수 있다.
이에, 상기 전지 셀들 간의 열 전파를 방지하고, 화염 및 벤팅 가스의 배출을 하방으로 유도할 수 있는 전지 셀 단위 내지는 전지 모듈 단위에서의 해결 수단이 절실히 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 배경하에서 창안된 것으로서, 열 폭주시 벤팅을 하방으로 유도할 수 있는 전지 셀 및 전지 모듈의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 이웃하는 전지 셀들 간의 열 전파를 방지하여 연쇄적인 발화를 방지할 수 있는 전지 셀 및 전지 모듈의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 기존의 전지 셀 및 전지 모듈의 설계 및 생산 설비를 변경하지 않고, 기존 전지 모듈의 에너지 밀도를 그대로 유지하면서도 상기와 같은 열 폭주시의 안전 대책을 구비하는 전지 셀 및 전지 모듈의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하며 반으로 접혀 접힌 면을 제외한 3면에서 실링되는 파우치, 및 상기 전극 조립체로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 전극 리드를 포함하는 전지 셀에 있어서, 일방이 개방된 상자 형태이고, 슬릿 형태의 리드 홀이 마련되는 단열, 내열, 및 내화성 차단 부재를 포함하고, 상기 리드 홀을 통하여 상기 차단 부재 외부로 상기 전극 리드를 돌출시키며, 상기 차단 부재에 의하여 상기 접힌 면을 제외한 5면이 커버되는, 전지 셀의 구조를 제공한다.
이하, 상기 차단 부재의 길이, 폭, 및 높이는 각각 X, Y 및 Z라고 한다.
상기 차단 부재는 하나의 전개도 형태의 차단재 시트를 상기 상자 형태로 접음으로써 제조될 수 있다.
상기 차단재 시트는 폴더부 및 날개부를 포함할 수 있다.
상기 폴더부는 가로 및 세로가 각각 X 및 Y+2Z인 직사각형일 수 있다.
상기 폴더부는 상기 전지 셀의 높이방향 일측면 및 두께방향 양측면에 대응할 수 있다.
상기 날개부는 가로 및 세로가 각각 Y 및 Z인 직사각형일 수 있다. 또는, 상기 날개부는 가로 및 세로가 각각 Z 및 Y인 직사각형일 수 있다.
상기 날개부는 상기 폴더부의 가로방향 양측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 날개부는 상기 전지 셀의 길이방향 양측면에 대응할 수 있다.
상기 차단 부재는 상기 전지 셀을 감싸도록 상기 차단재 시트를 접은 후 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 접착 테이프를 부착하여 연결함으로써 형성될 수 있다.
상기 접착 테이프는 내열 및 내화성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 차단재 시트는 접착 날개를 포함할 수 있다.
상기 접착 날개는, 상기 차단재 시트가 상기 전지 셀을 감싸도록 접혔을 때, 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들 중 한 모서리로부터 돌출되어 접힘으로써 다른 모서리를 커버하며 접착될 수 있도록 형성된 것일 수 있다.
상기 차단 부재는 모든 모서리가 서로 연결된 일체의 상자 형태일 수 있다.
상기 차단 부재는 하나의 전개도 형태의 차단재 시트를 접어, 서로 연결되지 않는 이웃하는 모서리들을 서로 융착하여 제조될 수 있다.
상기 전극 리드는 상기 전지 셀의 길이방향 양측으로 돌출될 수 있다. 이 때, 상기 리드 홀은, 상기 차단 부재의 길이방향 양측면에, 그 하단부까지 높이방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 차단 부재는 그 개방된 면으로 상기 전지 셀이 삽입됨으로써 상기 전지 셀에 씌워질 수 있다. 이 때, 상기 전극 리드는 상기 차단 부재의 길이방향 양측면 하단부로부터 상기 리드 홀을 따라 삽입될 수 있다.
상기 차단 부재에 상기 전지 셀이 삽입된 후, 상기 차단 부재의 길이방향 양측면의 하단부에는 접착 테이프가 부착될 수 있다.
상기 접착 테이프는 내열 및 내화성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 리드 홀과 상기 전극 리드 사이 틈에는 상기 틈을 밀봉하는 밀봉재가 마련될 수 있다.
상기 밀봉재는 내열 및 내화성 수지일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 차단 부재를 포함하는 상기 전지 셀이 복수 개 적층되어 형성되는 전지 셀 적층체 및 이를 수용하는 하우징을 포함하는 전지 모듈의 구조를 제공한다.
상기 차단 부재는 압축성 재질로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 차단 부재는 상기 전지 셀들 사이에 개재되어 스웰링 및 공차를 흡수할 수 있다.
상기 전지 셀 적층체는 상기 차단 부재의 개방된 방향이 하방을 향하도록 상기 하우징에 수용될 수 있다.
상기 하우징의 바닥면에는 하방으로 개방되는 벤트 홀이 마련될 수 있다.
상기 벤트 홀은 상기 하우징의 내압 증가에 따라 개방되는 것일 수 있다.
본 발명은, 하방이 개방된 차단 부재로 상기 전지 셀의 5면을 감쌈으로써 이웃하는 전지 셀들 간의 열 전파을 방지하여 연쇄적인 발화를 방지하고, 벤팅을 하방으로 유도할 수 있는 전지 셀의 구조를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 차단 부재가 일체로 형성됨으로써 전지 셀 발화시의 급격한 내압 증가에도 불구하고 그 상자 형태를 유지함으로써 벤팅 유도 성능을 발휘할 수 있는 전지 셀의 구조를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 이점은, 별도의 케이싱 부재의 부가 없이 얇은 차단재 시트로 이루어지는 차단 부재만으로 상기와 같이 급격한 내압 증가에 견딜 수 있음으로써 기존 전지 셀 및 전지 모듈의 설계 및 생산 설비의 변경이 필요하지 않고 기존 전지 모듈의 에너지 밀도가 그대로 유지되는 전지 셀 및 전지 모듈의 구조를 제공할 수 있다는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 이점은, 압축성 재질의 차단 부재를 사용함으로써 공차 및 스웰링을 흡수할 수 있다는 데에 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
도 1은 파우치형 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 파우치형 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 파우치형 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 4는 파우치형 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재에 전지 셀이 삽입되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 19은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 정단면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 측단면도이다.
도 2는 파우치형 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 파우치형 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 4는 파우치형 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재에 전지 셀이 삽입되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 19은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 정단면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 측단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1구성요소는 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서는 편의상, 전지 셀 및 전지 모듈의 가장 긴 모서리가 따르는 방향을 전지 셀의 길이방향(X1), 전지 셀의 가장 넓은 면의 법선이 따르는 방향을 전지 셀의 두께방향(Y1), 그리고 상기 X1 및 Y1 모두와 교차하는 방향을 전지 셀의 높이방향(Z1)이라고 한다. 전지 셀의 길이방향, 두께방향, 및 높이방향은, 각각 전지 모듈의 길이방향, 폭방향, 및 높이방향과 대응할 수 있다.
또한, 차단 부재의 길이(X), 폭(Y), 및 높이(Z)는 각각 상기 X1, Y1, 및 Z2 방향을 따르는 치수를 의미한다. 한편, 차단재 시트의 치수에 관하여, 가로방향(X2) 및 세로방향(Y2)는 서로 교차하는 방향이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다.
도 3은 파우치형 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 전지 셀(2)은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치(22), 및 상기 전극 조립체로부터 연장되어 상기 파우치(22) 외부로 돌출되는 전극 리드(21)를 포함할 수 있다.
상기 파우치(22)는 금속박 재질의 파우치 시트가 상기 전극 조립체를 둘러싸고 반으로 접혀, 그 접힌 면을 제외한 3면이 실링됨으로써 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 파우치(22)는 상기 접힌 면의 반대측 면에 제1실링부(221a)를, 그리고 나머지 2면에 제2실링부(221b)를 포함할 수 있다.
상기 제1실링부(221a)는 실링된 후 그 단부가 접혀 실링 테이프(221T)가 부착될 수 있다.
상기 제2실링부(221b)에서는 상기 파우치 시트가 상기 전극 리드(21)를 개재하며 실링될 수 있다.
한편, 상기 전지 셀(2)은 단락이 일어나는 등으로 과열되어 발화할 위험이 있다. 상기 전지 셀(2)이 발화하는 경우, 열, 화염, 및 상기 파우치(22) 내부에 충전되는 전해액이 기화하여 발생하는 벤팅 가스가 상기 전지 셀(2)로부터 배출될 수 있다. 이러한 상기 전지 셀(2)의 발화로 인한 열 및 화염은 이웃하는 다른 전지 셀(2)에 전파되어 연쇄적인 발화를 유발할 수 있고, 이러한 연쇄적인 발화 및 벤팅 가스의 발생에 의한 순간적인 전지 내압 상승은 폭발로 이어질 수 있다.
도 4는 파우치형 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 상기 열, 화염, 및 벤팅 가스는, 상기 전지 셀(2)에서는 주로 상기 파우치(22)의 실링부(221)를 통하여 배출될 수 있다. 한편, 상기 전지 셀(2)은 그 실링부(221)가 상방 및 전후방을 향하도록 전지 모듈에 수용되는 경우가 일반적이다. 이 경우, 상기 전지 셀(2)로부터 발생한 열, 화염, 및 벤팅 가스는 하나의 전지 팩 내에서 이웃하는 다른 전지 모듈로 전파될 위험이 있고, 특히 전기 자동차의 경우, 탑승자를 향하여 폭발이 일어날 위험도 있다.
이에, 본 발명은, 상기 전지 셀에 있어서, 열 전파를 차단하고 화염 및 벤팅 가스를 특정한 방향으로 유도할 수 있는 차단 부재를 구비하는 전지 셀의 구조를 제공한다.
도 5는 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 전지 셀(2)은 차단 부재(3)를 구비할 수 있다.
상기 차단 부재(3)는 단열, 내열, 및 내화성 재질일 수 있다. 가령, 상기 차단 부재(3)는 단열, 내열, 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 차단 부재(3)는 일방이 개방된 상자 형태일 수 있다. 이하, 상기 차단 부재(3)의 길이, 폭, 및 높이는 각각 X, Y 및 Z라고 한다.
상기 차단 부재(3)에는 리드 홀(32)이 마련될 수 있다.
상기 리드 홀(32)은 복수 개 마련될 수 있다.
상기 전지 셀(2)은 상기 차단 부재에 의하여 상기 접힌 면을 제외한 5면이 커버될 수 있다. 이 때, 상기 전극 리드(21)는 상기 리드 홀(32)을 통하여 상기 차단 부재(3) 외부로 돌출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 차단 부재(3)는 하나의 전개도 형태의 차단재 시트(31)를 상자 형태로 접음으로써 제조될 수 있다.
상기 차단재 시트(31)는 단열, 내열, 및 내화성 재질일 수 있다. 가령, 상기 차단재 시트(31)는 단열, 내열, 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 차단재 시트(31)는 폴더부(311) 및 날개부(312)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 폴더부(311)는 가로 및 세로가 각각 X 및 Y+2Z인 직사각형일 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 날개부(312)는 가로 및 세로가 각각 Y 및 Z인 직사각형일 수 있다.
상기 날개부(312)는 상기 폴더부(311)의 가로방향 양측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 날개부(312)는 리드 홀(32)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 차단재 시트(31)는 상기 폴더부(311)와 상기 날개부(312)가 차례로 접혀 상기 전지 셀(2)의 5면을 둘러싸는 상기 차단 부재(3)를 형성할 수 있다.
상기 폴더부(311) 및 상기 날개부(312)의 접히는 순서는 무관하다. 가령, 상기 폴더부(311)와 상기 날개부(312)가 일측씩 교대로 접히는 방식도 가능하다.
상기 폴더부(311)는 상기 전지 셀(2)의 높이방향 일측면 및 두께방향 양측면에 대응할 수 있다.
상기 날개부(312)는 상기 전지 셀(2)의 길이방향 양측면에 대응할 수 있다.
상기 날개부(312)를 접는 과정에서, 상기 전극 리드(21)가 상기 리드 홀(32)을 통과할 수 있다. 이로써 상기 전극 리드(21)는 상기 차단 부재(3) 외부로 돌출될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 차단 부재(3)는 상기 차단재 시트(31)가 상기 전지 셀(2)을 감싸도록 접힌 후, 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 서로 접착 테이프(33)를 부착하여 연결함으로써 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는 그 길이방향 양측면과 그 두께방향 양측면이 서로 만나는 4개의 모서리가 서로 상기 접착 테이프(33)에 의하여 연결됨으로써 형성될 수 있다.
상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 재질로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 리드 홀(32)과 상기 전극 리드(21) 사이 틈에는 상기 틈을 밀봉하는 밀봉재가 마련될 수 있다.
상기 밀봉재는 내열 및 내화성 수지일 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀에서 벤팅이 일어나는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 차단 부재(3)는 상기 전지 셀(2)의 5면을 모두 커버하여 상기 전지 셀(2)로부터의 열 전파를 방지하고, 화염 및 벤팅 가스의 방향을 그 개방구로 유도할 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는, 상기 제1실링부(221a)에 대응하는 면의 네 변이 서로 일체로서 연결되고, 상기 제2실링부(221b)에 대응하는 면의 각 두 변이 상기 접착 테이프(33)로 연결됨으로써 밀봉될 수 있다. 이에 따라, 상기 전지 셀(2)의 전면 및 측면에 위치하는 상기 차단재 시트(31)가 발화로 인한 급격한 내압 증가에도 상기 전지 셀(2)로부터 탈락하지 않을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 상기 날개부(312)는 상기 전극 리드(21)가 연장되는 방향으로 접히기 때문에, 접는 과정에서 상기 리드 홀(32)에 상기 전극 리드(21)를 삽입하기가 용이하다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 차단재 시트(31)는 폴더부(311) 및 날개부(312)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 폴더부(311)는 가로 및 세로가 각각 X 및 Y+2Z인 직사각형일 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 날개부(312)는 가로 및 세로가 각각 Z 및 Y인 직사각형일 수 있다.
상기 날개부(312)는 상기 폴더부(311)의 가로방향 양측으로, 서로 마주보는 위치에서 돌출되어 형성될 수 있다. 또는, 상기 날개부(312)는 상기 폴더부(311)의 가로방향 양측으로, 서로 엇갈리는 위치에서 돌출되어 형성될 수도 있다.
상기 날개부(312)는 리드 홀(32)을 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 차단재 시트(31)는 상기 폴더부(311)와 상기 날개부(312)가 차례로 접혀 상기 전지 셀(2)의 5면을 둘러싸는 상기 차단 부재(3)를 형성할 수 있다.
상기 폴더부(311) 및 상기 날개부(312)의 접히는 순서는 무관하다. 가령, 상기 폴더부(311)와 상기 날개부(312)가 일측씩 교대로 접히는 방식도 가능하다.
상기 폴더부(311)는 상기 전지 셀(2)의 높이방향 일측면 및 두께방향 양측면에 대응할 수 있다.
상기 날개부(312)는 상기 전지 셀(2)의 길이방향 양측면에 대응할 수 있다.
상기 날개부(312)를 접는 과정에서, 상기 전극 리드(21)가 상기 리드 홀(32)을 통과할 수 있다. 이로써 상기 전극 리드(21)는 상기 차단 부재(3) 외부로 돌출될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 차단 부재(3)는 상기 차단재 시트(31)가 상기 전지 셀(2)을 감싸도록 접힌 후, 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 서로 접착 테이프(33)를 부착하여 연결함으로써 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는 그 길이방향 양측면이 그 두께방향 각 일측면 및 높이방향 일측면과 서로 만나는 4개의 모서리가 서로 상기 접착 테이프(33)에 의하여 연결됨으로써 형성될 수 있다.
상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 재질로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 리드 홀(32)과 상기 전극 리드(21) 사이 틈에는 상기 틈을 밀봉하는 밀봉재가 마련될 수 있다.
상기 밀봉재는 내열 및 내화성 수지일 수 있다.
도 18을 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 차단 부재(3)는 상기 전지 셀(2)의 5면을 모두 커버하여 상기 전지 셀(2)로부터의 열 전파를 방지하고, 화염 및 벤팅 가스의 방향을 그 개방구로 유도할 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는 상기 제1실링부(221a) 및 상기 제2실링부(221b)에 대응하는 각 면의 두 변이 일체로서 연결되고, 나머지 두 변이 상기 접착 테이프(33)에 의하여 서로 연결되어 밀봉될 수 있다. 이에 따라, 상기 전지 셀(2)의 전면 및 측면에 위치하는 상기 차단재 시트(31)가 발화로 인한 급격한 내압 증가에도 상기 전지 셀(2)로부터 탈락하지 않을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는 실시예 1에 비하여 상기 접착 테이프(33)의 필요량이 더 적다는 이점이 있다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 차단재 시트를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 차단재 시트(31)는 상기 실시예 1의 상기 차단재 시트(31)에 더하여, 접착 날개(313)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 접착 날개(313)는 상기 차단재 시트(31)의 적어도 한 변으로부터 외부로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 접착 날개(313)는 상기 날개부(312)에 마련될 수도 있고, 상기 폴더부(311)에 마련될 수도 있다. 또한, 상기 접착 날개(313)는 상기 날개부(312) 및 상기 폴더부(311)에 마련될 수도 있다.
상기 접착 날개(313)는 사다리꼴 등 사각형일 수 있고, 바람직하게는 상기 날개부(312) 및/또는 상기 폴더부(311)의 한 변 전체에 걸쳐 돌출되어 마련될 수 있으나, 어떤 형태든 돌출된 형태기만 하면 무방하다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따른 차단재 시트가 전지 셀을 감싸며 접히는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 차단재 시트(31)는 상기 실시예 1과 같이 상기 전지 셀(2)을 감싸고 접힐 수 있다.
이 때, 상기 접착 날개(313)는 상기 차단재 시트(31)가 상기 전지 셀(2)을 감싸도록 접혔을 때, 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들 중 한 모서리로부터 돌출되어 접힘으로써 다른 모서리를 커버하며 접착될 수 있다.
상기 접착 날개(313)는 그 자체의 접착성 또는 그 자체에 도포되는 접착제로 인하여 직접 상기 차단재 시트(31)에 접착될 수도 있고, 후술할 바와 같이 접착 테이프에 의하여 접착될 수도 있다.
상기 접착 날개(313)는 이웃하는 모서리들 중 일변으로부터 타변으로 돌출되어 접힐 수도 있고, 양변으로부터 각 타변으로 돌출되어 접힘으로써 이중으로 접착될 수도 있다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는, 상기 접착 날개(313)가 접혀 상기 차단재 시트(31)가 상자 형태를 이룬 후에 상기 접착 날개(313)를 상기 차단재 시트(31)에 접착 테이프(33)로 접착함으로써 형성될 수 있다.
상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 재질로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 리드 홀(32)과 상기 전극 리드(21) 사이 틈에는 상기 틈을 밀봉하는 밀봉재가 마련될 수 있다.
상기 밀봉재는 내열 및 내화성 수지일 수 있다.
도 18을 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 차단 부재(3)는 상기 전지 셀(2)의 5면을 모두 커버하여 상기 전지 셀(2)로부터의 열 전파를 방지하고, 화염 및 벤팅 가스의 방향을 그 개방구로 유도할 수 있다.
본 실시예에 따른 차단 부재(3)는, 상기 실시예 1에 비하여, 상기 접착 날개(313)를 구비함으로써, 상기 차단 부재(3)에 존재할 수 있는 틈새가 최소화되고, 더 구조적으로 높은 강도를 갖는다는 이점이 있다.
도 15는 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 차단 부재(3)는 모든 모서리가 서로 연결된 일체의 상자 형태일 수 있다.
상기 차단 부재(3)는 하나의 전개도 형태의 차단재 시트(31)를 상자 형태로 접어 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 서로 융착함으로써 제조될 수 있다. 그러나, 상기 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 서로 연결하는 방법에는 단열, 내열, 및 내화성 접착 테이프를 부착하는 방식과 같이 다양한 방법이 사용될 수 있다.
상기 차단재 시트(31)는 단열, 내열, 및 내화성 재질일 수 있다. 가령, 상기 차단재 시트(31)는 단열, 내열, 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 차단 부재(3)의 길이방향 양측면에는 상기 리드 홀(32)이 마련될 수 있다.
상기 리드 홀(32)은 상기 차단 부재(3)의 길이방향 양측면 하단부까지 높이방향으로 연장되어 마련될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재에 전지 셀이 삽입되는 모습을 나타내는 모식도이다. 이를 참조하면, 상기 차단 부재(3)는 그 개방된 면으로 상기 전지 셀(2)이 삽입됨으로써 상기 전지 셀에 씌워질 수 있다.
이 때, 상기 전극 리드(21)는 상기 차단 부재(3)의 길이방향 양측면 하단부로부터 상기 리드 홀(32)을 따라 삽입될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예 4에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 차단 부재(3)는 상기 전지 셀(2)이 삽입된 후 그 길이방향 양측면의 하단부에 접착 테이프(33)가 부착됨으로써 형성될 수 있다.
상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 재질로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 접착 테이프(33)는 내열 및 내화성 합성 수지 재질일 수 있다.
상기 리드 홀(32)과 상기 전극 리드(21) 사이 틈에는 상기 틈을 밀봉하는 밀봉재가 마련될 수 있다.
상기 밀봉재는 내열 및 내화성 수지일 수 있다.
도 18을 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 차단 부재(3)는 상기 전지 셀(2)의 5면을 모두 커버하여 상기 전지 셀(2)로부터의 열 전파를 방지하고, 화염 및 벤팅 가스의 방향을 그 개방구로 유도할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 차단 부재(3)는, 애초부터 하방의 개방면을 제외한 5면이 서로 모든 모서리가 연결되어 밀봉된 상태로 상기 전지 셀(2)을 둘러싸기 때문에, 상기 전지 셀(2)에서 발생하는 열, 화염, 및 벤팅 가스가 누출되지 않고 오로지 하방으로만 배출되도록 유도할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 차단 부재(3)는 완전한 밀봉에 소요되는 상기 접착 테이프(33)의 필요량이 매우 적다는 이점이 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같이 차단 부재를 포함하는 상기 전지 셀을 포함하는 전지 모듈의 구조를 개시한다. 실시예 1 내지 실시예 4의 상기 전지 셀 역시 후술할 바와 같은 구조의 전지 모듈을 구성할 수 있음은 물론이다.
우선 일반적인 전지 모듈의 구조를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 파우치형 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 사시도 및 분해 사시도이다. 이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지 셀을 포함하는 전지 모듈은, 상기 전지 셀(2)이 복수 개 적층되어 형성되는 전지 셀 적층체 및 상기 전지 셀 적층체(11)를 수용하는 하우징(12)을 포함할 수 있다.
상기 전지 셀 적층체(11)는 상기 전지 셀(2)이 서로 두께방향으로 복수 개 적층되어 형성될 수 있다.
상기 전지 셀 적층체(11)는 상기 전지 셀(2)들이 압축성 패드를 개재하며 서로 두께방향으로 복수 개 적층되어 형성될 수 있다. 상기 압축성 패드는 상기 전지 셀(2)의 형상에 맞게 압축 성형됨으로써 공차 및 스웰링(전지 셀의 파우치 내부에 가스가 차서 상기 파우치가 부풀어 오르는 현상)을 흡수할 수 있다.
상기 하우징(12)은, 상방 및 길이방향 양측방이 개방된 'U'자 형태의 U프레임(123), 상기 U프레임(123)의 전후방을 커버하는 엔드 플레이트(122), 및 상기 U프레임의 상방을 커버하는 탑 플레이트(121)를 포함할 수 있다.
상기 전지 셀 적층체(11)는 상기 전지 셀(2)의 상기 접힌 면이 하방을 향하도록, 즉, 상기 제1실링부(221a)가 상방을 향하도록 상기 하우징에 수용될 수 있다.
상기 하우징(12)과 상기 전지 셀 적층체(11) 사이에는 상기 전지 셀 적층체(11)와 외부 간의 절연을 위하여 절연 필름이 개재되어 마련될 수 있다.
상기 U프레임(123)의 바닥면에는 상기 전지 셀 적층체(11)로부터의 발열을 냉각하기 위하여 외부로 열을 전도시킬 수 있는 열전도성 수지가 마련될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 모듈의 구조를 도면을 참조하여 설명한다.
도 19 및 도 20은 각각 본 발명에 따른 차단 부재를 구비하는 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 나타내는 정단면도 및 측단면도이다. 이들 도면을 참조하면, 상기 전지 셀(2)은 상기 차단 부재(3)로 감싸진 상태에서 서로 두께방향으로 적층되어 상기 전지 셀 적층체(11)를 형성할 수 있다.
상기 전지 셀(2)은 상기 차단 부재(3)의 개방된 방향이 서로 모두 일치하도록 적층되어 상기 전지 셀 적층체(11)를 형성할 수 있다.
상기 차단 부재(3)는 압축성 재질로 이루어질 수 있다. 이로써, 상기 차단 부재(3)는 상기 압축성 패드와 같이 공차 및 스웰링을 흡수하는 기능을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 차단 부재(3)는 상기 압축성 패드가 차지하던 공간을 그대로 차지할 뿐이어서, 설계 변경이나 생산 설비의 변경 없이 기존 압축성 패드를 이용하는 전지 모듈에서 상기 전지 셀 적층체(11)의 제조 과정을 약간 변형하는 것만으로 본 실시예에 따른 전지 모듈(1)의 제조가 가능하다.
이는, 상기 차단 부재(3)가 그 특유의 일체형 구조로 인하여 얇은 상기 차단재 시트(31)로 이루어짐에도 불구하고 강한 내압에 대하여 그 상자 형태의 구조를 유지할 수 있음으로써 가능해지는 것으로, 별도의 강체 케이싱 등을 부가할 필요가 없이 기존의 압축성 패드를 상기 차단 부재(3)로 대체하는 것만으로 본 발명의 실시가 가능하다는 점에서 오는 이점이다.
본 실시예의 또 다른 이점은, 상기와 같이 별도의 부재를 부가함이 없이 상기 전지 모듈(1)이 제조될 수 있는 경우, 하나의 상기 전지 모듈(1) 당 수용 가능한 상기 전지 셀(2)의 수 및 체적 대비 에너지 용량, 즉, 에너지 밀도가 기존 전지 모듈에 비하여 감소하지 않는다는 데에 있다.
상기 전지 셀 적층체(11)는 상기 전지 셀(2)의 상기 접힌 면 및 상기 차단 부재(3)의 개방된 면이 하방을 향하도록 상기 하우징(12)에 수용될 수 있다.
상기 전지 셀 적층체(11)와 상기 하우징(12)의 상기 탑 플레이트(121) 및 양 측벽 사이에는 상기 절연 필름(13)이 개재될 수 있다.
상기 전지 셀 적층체(11)와 상기 하우징(12)의 바닥면 사이에는 상기 열전도성 수지(14)가 개재될 수 있다.
상기 전지 모듈(1)의 바닥면에는 이를 하방으로 관통하여 개방되는 벤트 홀(124)이 마련될 수 있다. 상기 전지 셀(2)의 발화시, 상기 차단 부재(3)에 의하여 하방으로 유도되는 화염 및 벤팅 가스는 상기 벤트 홀(124)을 통하여 상기 전지 모듈(1) 외부로 배출될 수 있다. 이로써, 상기 전지 셀(2) 단위에서부터 상기 전지 모듈(1) 단위에서까지 상기 전지 셀(2)의 발화로 인한 화염 및 벤팅 가스는 하방으로 유도될 수 있다.
이 경우, 상기 차단 부재(3)가 상기 전지 셀(2) 단위에서부터 상기 벤팅 가스로 인한 순간적인 내압 증가를 견딜 수 있고, 상기 차단 부재(3)는 압축성 재질로 이루어질 수 있기 때문에, 급격히 증가하는 내압이 상기 하우징에 가하는 부담이 저감될 수 있다. 가령, 상기 전지 모듈(1) 단위에서만 벤팅을 하방으로 유도하는 경우는, 상기 전지 셀(2)로부터 발생하는 화염이 상기 절연 필름(13) 및 상기 열전도성 수지(14)를 손상시킬 가능성이 크다.
특히, 상기 엔드 플레이트(122)에는 주로 상기 전지 모듈(1)이 이웃하는 다른 전지 모듈과 연결되어 전지 팩을 구성할 수 있도록 상기 전지 셀 적층체(11)를 외부와 전기적으로 연결할 수 있는 터미널이 마련될 수 있다. 그런데 전지 모듈 단위에서의 벤팅 유도는 상기 엔드 플레이트(122)를 가열시키고 화염 및 벤팅 가스에 노출시키기 때문에 이웃하는 전지 모듈로의 열 전파를 방지하기가 매우 어렵고, 따라서 전지 팩 내에서의 전지 모듈들 간의 연쇄적인 발화가 일어나 상기 전지 셀(2)의 발화가 더 큰 폭발로 이어질 위험이 있다. 본 발명에 따르면, 상기와 같은 전지 모듈 간의 연쇄적인 발화도 방지할 수 있다.
또한, 상기 차단 부재(3)는 상기 전지 셀(2)들 간의 열 전파를 방지할 수도 있기 때문에, 애초부터 상기 전지 셀(2)의 연쇄적인 발화에 의한 과도한 열 폭주가 방지될 수 있다.
상기 벤트 홀(124)은 상기 하우징(12)의 내압 증가에 따라 개방되는 것일 수 있다. 또한, 상기 벤트 홀(124)은 상기 하우징(12)의 내압 감소에 따라 다시 폐쇄될 수 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 벤트 홀(124)은 상기 하우징(12)의 내압의 증감에 따라 개폐 가능한 것일 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
1: 전지 모듈
11: 전지 셀 적층체
12: 하우징
121: 탑 플레이트
122: 엔드 플레이트
123: U 프레임
124: 벤트 홀
13: 절연 필름
14: 열전도성 수지
2: 전지 셀
21: 전극 리드
22: 파우치
221: 실링부
221a: 제1실링부
221b: 제2실링부
221T: 실링 테이프
222: 돌출부
3: 차단 부재
31: 차단재 시트
311: 폴더부
312: 날개부
313: 접착 날개
32: 리드 홀
33: 접착 테이프
11: 전지 셀 적층체
12: 하우징
121: 탑 플레이트
122: 엔드 플레이트
123: U 프레임
124: 벤트 홀
13: 절연 필름
14: 열전도성 수지
2: 전지 셀
21: 전극 리드
22: 파우치
221: 실링부
221a: 제1실링부
221b: 제2실링부
221T: 실링 테이프
222: 돌출부
3: 차단 부재
31: 차단재 시트
311: 폴더부
312: 날개부
313: 접착 날개
32: 리드 홀
33: 접착 테이프
Claims (20)
- 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하며 반으로 접혀, 접힌 면을 제외한 3면에서 실링되는 파우치; 및
상기 전극 조립체로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 전극 리드;를 포함하는 전지 셀에 있어서,
길이, 폭, 및 높이가 각각 X, Y, 및 Z인 일방이 개방된 상자 형태이고, 슬릿 형태의 리드 홀이 마련되는 단열, 내열, 및 내화성 차단 부재를 포함하고,
상기 리드 홀을 통하여 상기 차단 부재 외부로 상기 전극 리드를 돌출시키며, 상기 차단 부재에 의하여 상기 접힌 면을 제외한 5면이 커버되는, 전지 셀.
- 청구항 1에 있어서,
상기 차단 부재는 하나의 전개도 형태의 차단재 시트를 접어 제조되는, 전지 셀.
- 청구항 2에 있어서,
상기 차단재 시트는:
가로 및 세로가 각각 X 및 Y+2Z인 직사각형의 폴더부; 및
상기 폴더부의 가로방향 양측으로 돌출되고, 상기 리드 홀이 마련되며, 가로 및 세로가 각각 Y 및 Z인 직사각형의 날개부;를 포함하고,
상기 폴더부는 상기 전지 셀의 높이방향 일측면 및 두께방향 양측면에 대응하고,
상기 날개부는 상기 전지 셀의 길이방향 양측면에 대응하는, 전지 셀.
- 청구항 2에 있어서,
상기 차단재 시트는:
가로 및 세로가 각각 X 및 Y+2Z인 직사각형의 폴더부; 및
상기 폴더부의 가로방향 양측으로 돌출되고, 상기 리드 홀이 마련되며, 가로 및 세로가 각각 Z 및 Y인 직사각형의 날개부;를 포함하고,
상기 폴더부는 상기 전지 셀의 높이방향 일측면 및 두께방향 양측면에 대응하고,
상기 날개부는 상기 전지 셀의 길이방향 양측면에 대응하는, 전지 셀.
- 청구항 2에 있어서,
상기 차단 부재는 상기 전지 셀을 감싸도록 상기 차단재 시트를 접은 후 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 접착 테이프를 부착하여 연결함으로써 형성되는, 전지 셀.
- 청구항 5에 있어서,
상기 접착 테이프는 내열 및 내화성 재질로 이루어지는, 전지 셀.
- 청구항 2에 있어서,
상기 차단재 시트는, 상기 전지 셀을 감싸도록 접혔을 때 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들 중 한 모서리로부터 돌출되어 접힘으로써 다른 모서리를 커버하며 접착될 수 있는 접착 날개를 포함하는, 전지 셀.
- 청구항 2에 있어서,
상기 리드 홀과 상기 전극 리드 사이의 틈을 밀봉하는 밀봉재를 추가로 포함하는, 전지 셀.
- 청구항 8에 있어서,
상기 밀봉재는 내열 및 내화성 수지인, 전지 셀.
- 청구항 2에 있어서,
상기 차단 부재는 모든 모서리가 서로 연결된 일체의 상자 형태인, 전지 셀.
- 청구항 10에 있어서,
상기 차단 부재는 하나의 전개도 형태의 차단재 시트를 접어, 서로 연결되지 않고 이웃하는 모서리들을 서로 융착하여 제조되는, 전지 셀.
- 청구항 10에 있어서,
상기 전극 리드는 상기 전지 셀의 길이방향 양측으로 돌출되고,
상기 리드 홀은, 상기 차단 부재의 길이방향 양측면에, 그 하단부까지 높이방향으로 연장 형성되는, 전지 셀.
- 청구항 12에 있어서,
상기 차단 부재는 그 개방된 면으로 상기 전지 셀이 삽입됨으로써 상기 전지 셀에 씌워지고,
상기 차단 부재의 길이방향 양측면의 하단부에는 접착 테이프가 부착되는, 전지 셀.
- 청구항 13에 있어서,
상기 접착 테이프는 내열 및 내화성 재질로 이루어지는, 전지 셀.
- 청구항 10에 있어서,
상기 리드 홀과 상기 전극 리드 사이의 틈을 밀봉하는 밀봉재를 추가로 포함하는, 전지 셀.
- 청구항 1 내지 청구항 15의 전지 셀이 복수 개 적층되어 형성되는 전지 셀 적층체 및 이를 수용하는 하우징을 포함하는, 전지 모듈.
- 청구항 16에 있어서,
상기 차단 부재는 압축성 재질로 이루어지는, 전지 모듈.
- 청구항 16에 있어서,
상기 전지 셀 적층체는 상기 차단 부재의 개방된 방향이 하방을 향하도록 상기 하우징에 수용되는, 전지 모듈.
- 청구항 18에 있어서,
상기 하우징의 바닥면에는 하방으로 개방되는 벤트 홀이 마련되는, 전지 모듈.
- 청구항 19에 있어서,
상기 벤트 홀은 상기 하우징의 내압 증가에 따라 개방되는, 전지 모듈.
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|---|---|---|---|
| KR1020220123603A KR20240044163A (ko) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 파우치형 전지 셀 |
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| KR1020220123603A KR20240044163A (ko) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 파우치형 전지 셀 |
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| US8765277B2 (en) * | 2008-05-08 | 2014-07-01 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Electrochemical device and packaging structure thereof |
| JP5287104B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-09-11 | 大日本印刷株式会社 | 電気化学セル |
| CN108604718B (zh) * | 2016-03-14 | 2021-06-25 | 松下知识产权经营株式会社 | 复合片以及使用该复合片的电池组 |
| KR20220021143A (ko) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 에스케이온 주식회사 | 배터리 모듈 |
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2022
- 2022-09-28 KR KR1020220123603A patent/KR20240044163A/ko active Search and Examination
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2023
- 2023-09-22 WO PCT/KR2023/014561 patent/WO2024071869A1/ko unknown
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