WO2016195438A1 - 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩 - Google Patents

배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩 Download PDF

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WO2016195438A1
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battery
cell
battery cell
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module
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임성윤
김지현
안선모
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, a battery module and a battery pack including the same.
  • Such electric vehicles or hybrid vehicles generally include a battery pack made up of at least one assembly of battery modules including at least one battery cell as a secondary battery, in order to secure sufficient battery capacity to increase the charging distance. Is mounted.
  • the battery pack mounted on the vehicle is mounted as an accessory of the vehicle, the battery pack may have limitations in the size and number of module cases of the battery module according to the design structure of the vehicle or the requirements of the vehicle manufacturer. Accordingly, in order to secure sufficient battery capacity, it is necessary to secure the maximum capacity of the secondary battery in a limited size module case.
  • the module case of the battery module has an inner accommodating space having a shape corresponding to the secondary battery having a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the module case is provided with a plurality of mounting parts protruding out of the module case and spaced apart from each other for coupling with the pack case of the battery pack. Accordingly, an empty space is inevitably formed between the plurality of mounting parts of the module case.
  • the present invention is a battery cell accommodated in the module case of the battery module, the battery cell is provided with at least one or more is accommodated in the module case, dead space inside the module case Provided is a battery cell having a shape corresponding to an inner space of the module case to prevent formation.
  • the battery cell may have a volume corresponding to an internal space volume of the module case.
  • the battery cell may include a main cell unit accommodated in an inner space of the module case; And an auxiliary cell part protruding from the main cell part and arranged to fill an empty space between the inner space of the module case and the main cell part.
  • the auxiliary cell unit may have a cross section of at least one of a rectangular shape, a trapezoidal shape, a semicircle shape, and a semi-elliptic shape.
  • the battery cell may have a cross section of an uneven shape.
  • the battery cell may be provided with at least one of a pouch type secondary battery and a can type secondary battery.
  • the module case may include at least one mounting part disposed to face the battery cells on at least two inner walls and coupled to the pack case of the battery pack.
  • One side of the module case may be formed with a lead seating part on which the electrode leads of the battery cell are seated, and on the other side of the module case, the at least one mounting part may be formed.
  • the mounting units may be provided in pairs, and the pair of mounting units may be formed at opposite ends of the other side of the module case, and may be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the battery cell may include a main cell part accommodated in an inner space of the module case and having the electrode leads at one side thereof; And an auxiliary cell part extending from the other side of the main cell part and disposed between the pair of mounting parts in an inner space of the module case.
  • the main cell portion may have a square cross section
  • the auxiliary cell portion may have a square cross section smaller than the main cell portion
  • Both ends of the main cell unit connecting one side and the other side of the main cell unit may be folded at least once.
  • Both ends of the main cell unit may be folded twice.
  • the present invention provides a battery module comprising: at least one battery cell according to the embodiments described above; And a module case accommodating the at least one battery cell.
  • a battery pack at least one battery module according to the above embodiments; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for receiving the at least one battery module.
  • the space between the mounting portions of the module case may be used as an accommodation space of the cell unit according to the present embodiments, and through the structure of a battery cell having a shape corresponding to the accommodation space, within a limited module case size.
  • the capacity of the battery cell can be increased to the maximum.
  • a battery cell having a larger capacity may be accommodated in a module case through a battery cell capable of folding at least three sealing portions of at least three corners.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a battery module of the battery pack of FIG. 1.
  • 3 and 4 are diagrams for describing a battery cell of the battery module of FIG. 2.
  • 5 and 6 are diagrams for describing various folding structures of the battery cell of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a module case of the battery module of FIG. 2.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 includes a pack case 10 and a battery module 20.
  • the battery pack 1 may be mounted in a vehicle such as an automobile.
  • the battery pack 1 may be mainly mounted in an electric vehicle or a hybrid vehicle using the battery pack of the vehicle.
  • the pack case 10 forms an appearance of the battery pack 1 and accommodates one or more battery modules 20 to be described later.
  • the pack case 10 accommodating the battery module 20 may be combined with a pack cover (not shown) covering the battery module 20 to package the battery module 20 therein.
  • the battery module 20 may be accommodated in the pack case 10 and may be combined with the pack case 10 to be fixed in the pack case 10.
  • the battery module 20 may be coupled to the pack case 10 through a screw member 30 and fixed in the pack case 10.
  • FIG. 2 is a view illustrating a battery module of the battery pack of FIG. 1
  • FIGS. 3 and 4 are views for explaining a battery cell of the battery module of FIG. 2
  • FIGS. 5 and 6 are battery cells of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a view for explaining various folding structures, and FIG. 7 is a view for explaining a module case of the battery module of FIG. 2.
  • the battery module 20 includes a cell unit 100 and a module case 200.
  • the cell unit 100 may include at least one battery cell 100 or a plurality of battery cells 100.
  • the cell unit 100 may be one battery cell or a collection of battery cells formed of a stack of a plurality of battery cells.
  • the plurality of battery cells 100A may be mounted in individual cartridges, and then may form the cell unit 100 through stacking of individual cartridges.
  • the cell unit 100 may be provided as a single battery cell instead of an assembly of a plurality of battery cells.
  • the cell unit 100 that may be composed of a plurality of battery cells or a single battery cell may also be referred to as a “secondary battery” or a “battery cell”. That is, in the present embodiment, "cell unit”, “secondary battery” and “battery cell” may be understood as terms having substantially the same or similar meanings.
  • the battery cell 100 is accommodated in the module case 200, which will be described later, and has a shape corresponding to the internal space of the module case 200 to prevent the formation of a dead space inside the module case 200. It can be formed to have.
  • the battery cell 100 may have a volume corresponding to an internal space volume of the module case 200.
  • the module case 200 may be provided.
  • the inner case may be mounted inside the module case 200 so that no empty space is generated.
  • the area and volume of the battery cell 100 in the module case 200 of the battery module 20 when the battery case 100 is mounted inside the module case 200 Since it is possible to secure the maximum, it is possible to ensure the maximum capacity of the battery cell in the same size battery module.
  • the battery cell 100 may be provided with at least one of a pouch type secondary battery and a can type secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being limited to the pouch type secondary battery.
  • the battery cell 100 may include an electrode assembly 101, a battery case 102, and electrode leads 108 and 109.
  • the electrode assembly 101 may include a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator.
  • the electrode assembly 101 may have a shape corresponding to an appearance shape of the battery cell 100 in the battery case 102. That is, in the present exemplary embodiment, the electrode assembly 101 may be formed to have a cross section of an approximately uneven shape corresponding to the external appearance of the battery cell 100.
  • a part of the electrode assembly 101 according to the present embodiment may be disposed between the pair of mounting parts 250 and 260 in the module case 200, which will be described later.
  • the capacity of the electrode assembly 101 may be secured to the maximum.
  • the electrode assembly 101 may be stacked or a combination of stacked and folded types. In consideration of the ease of manufacture, a stacked form of lamination may be more desirable. Since the electrode assembly 101 is well known, detailed description thereof will be omitted below.
  • the battery cases 103 and 104 are for packaging the electrode assembly 101, and may form external appearances of the main cell unit 110 and the auxiliary cell unit 150 of the battery cell 100, which will be described later. .
  • the battery cases 103 and 104 may include an upper case 103 and a lower case 104.
  • the upper case 103 and the lower case 104 may package the electrode assembly 101 therein through mutual coupling.
  • ends of the upper case 103 and the lower case 104 coupled to each other protrude to a predetermined length d, and may serve as a well-known sealing part S.
  • the electrode leads 108 and 109 are exposed to the outside of the battery case 102 to function as electrode terminals.
  • the electrode leads 108 may be electrically connected to the electrode assembly 101, and may include a positive electrode lead 108 and a negative electrode lead 109. Since the electrode leads 108 and 109 formed of the anode lead 108 and the cathode lead 109 are well known, detailed descriptions thereof will be omitted below.
  • the plurality of battery cells 100 stacked or provided in the singular form may have a cross-section having an approximately uneven shape, and may include a main cell part 110 and an auxiliary cell part 120.
  • the main cell unit 110 may be accommodated in an internal space of the module case 200 and may include the electrode leads 108 and 109 on one side 112.
  • the main cell unit 110 may have a substantially rectangular cross section.
  • An appearance of the main cell unit 110 may be formed of the battery cases 103 and 104, and an end portion of the edge of the main cell unit 110 may be understood as the sealing unit S. Referring to FIG. Here, both end portions S1 and S2 of the sealing portion S connecting the one side 112 and the other side 116 of the main cell unit 110 may be provided at least once.
  • both end portions S1 and S2 of the main cell part 110 have a protruding length shorter than the protruding length d of the sealing part S when not folded as a single folding as shown in FIG. 5.
  • a protrusion length shorter than the protrusion length d 'of the sealing portion S' which is provided with a one-time folded sealing portion S 'having a d' or folded as a double folding as disclosed in FIG. It may be provided with a sealing portion (S ") folded twice with" d ").
  • both ends S1 and S2 of the main cell part 110 are provided as the folded sealing parts S ′ and S ′′, the sealing parts S ′ and S ′′ of the main cell part 110 are provided.
  • the width of both side ends S1 and S2 can be reduced. Accordingly, when the main cell unit 110 is accommodated in the module case 200, a portion of the main cell unit 110 excluding the sealing portions S ′ and S ′′ has an area corresponding to the width of the reduced both ends S1 and S2. It can be secured in the area of.
  • the area of the battery cell accommodated in the module case 200 may be increased through both end portions S1 and S2 of the main cell unit 110 that is folded at least once.
  • the capacity of the main cell unit 110 accommodated in the 200 may be increased.
  • Increasing the capacity of the main cell unit 110 may mean that the capacity of the electrode assembly 101 corresponding to the main cell unit 110 is increased.
  • the auxiliary cell unit 120 may extend and protrude integrally from the other side 116 of the main cell unit 110 to fill an empty space between the inner space of the module case 200 and the main cell unit 110. Can be arranged.
  • the auxiliary cell part 120 may protrude in a symmetric square shape having a square cross section smaller than the main cell part 110 at the center of the other side 116 of the main cell part 110. have.
  • the battery cell 100 has a shape of an approximately uneven shape due to the protruding shape of the auxiliary cell part 120.
  • the auxiliary cell unit is not limited thereto, and may be formed to have a protrusion shape of various other shapes such as a trapezoidal shape, a chamfered square shape, a semicircle shape, or a semi-elliptic shape.
  • the auxiliary cell unit 120 may be disposed between the pair of mounting units 250 and 260 which will be described later in the module case 200.
  • the auxiliary cell unit 120 is an empty space between the module case 200 and the cell unit 100 within the module case 200, a space other than the pair of mounting units 250 and 260 is provided. It can be formed so that it can be arranged.
  • the battery cell 100 when the battery cell 100 is accommodated in the module case 200 through the auxiliary cell unit 120 disposed between the pair of mounting units 250 and 260, the battery cell 100 may be disposed in the module case 200.
  • the space between the pair of mounting units 250 and 260 may also be disposed.
  • the battery cell 100 may be disposed while occupying most of the volume in the cell unit module case 200. This means that the area of the battery cell 100 can be secured to the maximum within the module case 200, and the capacity of the battery cell 100 is limited within the size of the module case 200. It can be increased to the maximum.
  • the front end portion (S3) of the auxiliary cell portion 120 may be understood as a sealing portion (S), such as both ends (S1, S2) of the edge side of the main cell portion (110).
  • the tip part S3 of the auxiliary cell part 120 may also be provided to be folded at least one or more times, such as both ends S1 and S2 of the main cell part 110.
  • the tip portion S3 of the auxiliary cell part 120 is spaced apart from both end portions S1 and S2 of the main cell part 110. Therefore, when the front end portion S3 of the auxiliary cell unit 120 is folded, easy folding may be performed without being disturbed by both end portions S1 and S2 of the main cell unit 110.
  • the battery cell has a rectangular shape, and if it is desired to fold the opposite end portions, that is, the edge regions adjacent to each other after folding both edge regions, the edge region adjacent to the folded edge region due to the folded sides is already present. Folding becomes hard. As a result, when the battery cells are rectangular in shape, only the opposite edges of the battery cells can be folded due to the difficulty of folding, so that folding occurs only at two corners of the battery cells.
  • the front end portion S3 of the auxiliary cell portion 120 protruding from the main cell portion 110 is folded, it is not influenced by both end portions S1 and S2 of the main cell portion 110.
  • the folding of the sealing unit S may be performed at at least three corners S1, S2, and S3 of the battery cell 100. Accordingly, in the present exemplary embodiment, the sealing portion S of the three corners S1, S2, and S3 of the battery cell 100 may be folded at least once, thereby providing a larger capacity than the module case 200.
  • the battery cell 100 may be accommodated.
  • the module case 200 may have a substantially rectangular parallelepiped shape forming an accommodation space therein, and accommodate the battery cell 100 to package the battery cell 100.
  • the module case 200 according to the present exemplary embodiment may have a rectangular parallelepiped appearance and may not have a structure protruding to the outside of the side surface. Accordingly, in the present embodiment, when the module case 200 is accommodated and mounted in the pack case 10, the outer surface of the module case 200 is almost formed on the inner wall of the pack case 10 (see FIG. 1). It may be in close contact. Therefore, in the present embodiment, when the module case 200 is accommodated in the pack case 10, an empty space as unnecessary dead space may be hardly formed even in the pack case 10.
  • the lead seating portions 210 and 220 on which the electrode leads 108 and 109 of the battery cell 100 are seated are formed at one side 202 of the module case 200.
  • the other side 206 of the 200 may be provided with the mounting parts 250 and 260 for coupling with the pack case 10.
  • the lead seating portions 210 and 220 may include a cathode lead mounting portion 210 on which the anode lead 108 of the battery cell 100 is seated and a cathode on which the cathode lead 109 of the battery cell 100 is seated.
  • the lead seating part 220 may be included.
  • At least one anode lead 108 seated on the anode lead seating portion 210 may be electrically connected to each other to control board (not shown) of the battery module 20 through a separate terminal member (not shown) or the like. It may be electrically connected to an electrode terminal (not shown) of the pack case 10.
  • At least one negative electrode lead 109 seated on the negative electrode lead seating part 220 is electrically connected to each other like the positive electrode lead 108 and is controlled by the control board of the battery module 20 through a separate terminal member or the like. It may be electrically connected to the electrode terminal of the pack case 10. Since the electrical connection with the control board of the positive electrode lead and the negative electrode lead and the structure therefor are well known, detailed description thereof will be omitted below.
  • the mounting parts 250 and 260 may be provided in one or more pieces, and may be integrally formed with the module case 200 or may be mounted to the module case 200 as a separate member.
  • the present invention will be described in a limited manner provided with a plurality of mounting parts 250 and 260 integrally formed in the module case 200 for stable coupling with the pack case 10.
  • the plurality of mounting units 250 and 260 may be provided in two. That is, it may be provided with a pair of mounting parts 250 and 260.
  • the pair of mounting units 250 and 260 include a first mounting unit 250 and a second mounting unit 260.
  • the first mounting part 250 may be integrally formed at one end of the other side 206 of the module case 200, and may include a fastening hole 252 for fastening the screw member 30. have.
  • the first mounting part 250 may be formed at one end of the other side 206 of the module case 200 in a structure that does not protrude out of the module case 200.
  • the first mounting unit 250 may include two inner walls 255 and 256 facing the battery cells 100 when receiving the battery cells 100 in the module case 200. Can be.
  • the two inner walls 255 and 256 are inner walls 255 disposed to face the main cell unit 110 of the battery cell 100 when the battery cell 100 is received into the module case 200. And an inner wall 256 disposed to face the auxiliary cell unit 120 of the battery cell 100.
  • the second mounting unit 260 may be integrally formed at the other end of the other side 206 of the module case 200, and may be disposed to be spaced apart from the first mounting unit 260 by a predetermined distance.
  • the second mounting part 260 may also be provided with a fastening hole 262 for fastening the screw member 30.
  • the second mounting unit 260 may be formed at the other end of the other side 206 of the module case 200 in a structure that does not protrude out of the module case 200 like the first mounting unit 260. Can be.
  • the second mounting unit 260 When the second mounting unit 260 also accommodates the battery cell 100 in the module case 200 like the first mounting unit 250, the second mounting unit 260 faces the battery cell 100. It may include two inner walls (265, 266).
  • the two inner walls 265 and 266 are inner walls 265 disposed to face the main cell unit 110 of the battery cell 100 when the battery cell 100 is received into the module case 200. And an inner wall 266 disposed to face the auxiliary cell unit 120 of the battery cell 100.
  • the first accommodating space A1 and the second accommodating space are approximately formed therein through the above-described structure. (A2) may be provided.
  • the second cell formed between the first mounting part 250 and the second mounting part 260 is accommodated in the first accommodating space A1, and the main cell part 110 of the battery cell 100 is accommodated.
  • the auxiliary cell part 120 of the battery cell 100 may be accommodated in the accommodation space A2.
  • the battery module 20 may have a space A2 between the mounting parts 250 and 260 of the module case 200, that is, the first and second mounting parts 250.
  • the second accommodating space A2 may be formed in the second accommodating space A2 to accommodate the portion 120 of the battery cell 100, and may be a space between the mounting parts 250 and 260, which may become a dead space.
  • A2 may be used as an accommodation space A2 of the battery cell 100.
  • the battery module 20 according to the present embodiment is limited in size or number of the pack case 10 of the battery pack 1 or the module case 200 of the battery module 20 mounted on a vehicle.
  • the space between the mounting parts that have been previously left as an empty space under limited case design structure conditions may also be used as an accommodation space of the battery cell 100.
  • the battery module 20 according to the present embodiment, and further, the battery pack 1 according to the present embodiment may utilize the space in the module case 200 as an accommodation space of the battery cell 100 as much as possible.
  • the capacity of the battery cell 100, specifically, the capacity of the electrode assembly 101 may be ensured within the limited size of the module case 200.
  • an automobile in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle, equipped with the battery pack 1 including at least one or more of the battery modules 20 according to the present embodiment is limited within the size of the battery pack 1.
  • the maximum battery capacity can be ensured, and the battery pack 1 having a larger battery capacity at the same size as the conventional battery pack can be provided.
  • an electric vehicle or a hybrid vehicle having the battery pack 1 according to the present embodiment can implement a vehicle having a longer one-time charging distance.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스 내부에 수용되는 배터리 셀은, 적어도 하나 이상으로 구비되어 모듈 케이스 내부에 수용되며, 모듈 케이스 내부의 데드 스페이스 형성을 방지할 수 있게 모듈 케이스의 내부 공간에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩
본 발명은 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 06월 04일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2015-0079342호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근 들어, 자동차 시장에서는 화석 연료 대신에 충방전을 수행할 수 있는 이차 전지를 전원으로 이용할 수 있는 전기 자동차나 하이브리드 자동차가 주목 받고 있다.
이러한 전기 자동차나 하이브리드 자동차에는, 일반적으로, 1회 충전 거리를 늘릴 수 있는 충분한 전지의 용량 확보를 위해, 이차 전지인 적어도 하나의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈의 적어도 하나 이상의 집합체로 이루어진 배터리 팩이 장착된다.
그러나, 차량에 장착되는 배터리 팩은 차량의 부속품으로 장착되는 바, 차량의 설계 구조나 차량 제조사의 요구 등에 따라, 배터리 모듈의 모듈 케이스의 사이즈나 개수에서 제약을 가질 수 밖에 없다. 이에 따라, 충분한 전지 용량 확보를 위해서는 제한된 사이즈의 모듈 케이스 내에서 이차 전지의 용량을 최대한으로 확보하는 것이 필요하다.
종래, 배터리 모듈의 경우, 배터리 모듈의 모듈 케이스에는 대략 직육면체 형상의 이차 전지를 수용할 수 있게 이에 대응되는 형상의 내부 수용 공간을 갖는다. 아울러, 모듈 케이스에는 배터리 팩의 팩 케이스와의 결합을 위해 모듈 케이스 밖으로 돌출되며 서로 이격 배치되는 복수 개의 마운팅부들이 구비된다. 이에 따라, 모듈 케이스의 복수 개의 마운팅부들 사이에는 필연적으로 빈 공간이 형성되게 된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서, 이러한 빈 공간은 배터리 팩의 팩 케이스 내에 장착되더라도 그대로 남아 있어, 전지 용량 확보와는 무관한 불필요한 사이즈 증대 인자로만 작용하게 된다.
그러므로, 제한된 모듈 케이스의 사이즈 내에서 배터리 셀의 용량을 최대로 증대시킬 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 제한된 모듈 케이스의 사이즈 내에서 용량을 최대로 증대시킬 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈의 모듈 케이스 내부에 수용되는 배터리 셀로서, 상기 배터리 셀은, 적어도 하나 이상으로 구비되어 상기 모듈 케이스 내부에 수용되며, 상기 모듈 케이스 내부의 데드 스페이스 형성을 방지할 수 있게 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀을 제공한다.
상기 배터리 셀은, 상기 모듈 케이스의 내부 공간 용적에 대응되는 체적을 가질 수 있다.
상기 배터리 셀은, 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 수용되는 메인 셀부; 및 상기 메인 셀부로부터 돌출되게 연장되며, 상기 모듈 케이스의 내부 공간과 상기 메인 셀부 사이의 빈 공간을 채울 수 있게 배치되는 보조 셀부;를 포함할 수 있다.
상기 보조 셀부는, 사각 형상, 사다리꼴 형상, 반원 형상 및 반타원 형상 중 적어도 하나의 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 배터리 셀은, 요철 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지 및 캔형 이차 전지 중 적어도 하나로 구비될 수 있다.
상기 모듈 케이스에는, 적어도 둘 이상의 내벽에서 상기 배터리 셀을 마주하게 배치되며, 배터리 팩의 팩 케이스와 결합되는 적어도 하나의 마운팅부가 구비될 수 있다.
상기 모듈 케이스의 일측에는, 상기 배터리 셀의 전극 리드들이 안착되는 리드 안착부가 형성되며, 상기 모듈 케이스의 타측에는, 상기 적어도 하나의 마운팅부가 형성될 수 있다.
상기 마운팅부는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 마운팅부는, 상기 모듈 케이스의 타측 양단부에 각각 형성되며, 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 수용되며, 일측에 상기 전극 리드들이 구비되는 메인 셀부; 및 상기 메인 셀부의 타측에서 연장되어 돌출되며, 상기 모듈 케이스의 내부 공간 내에서 상기 한 쌍의 마운팅부 사이에 배치되는 보조 셀부;를 포함할 수 있다.
상기 메인 셀부는, 사각 형상의 단면을 가지며, 상기 보조 셀부는, 상기 메인 셀부보다 작은 사각 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 메인 셀부의 일측과 타측을 연결하는 상기 메인 셀부의 양측 단부는, 적어도 1회 폴딩될 수 있다.
상기 메인 셀부의 양측 단부는, 2회 폴딩될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 셀; 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제한된 모듈 케이스의 사이즈 내에서 용량을 최대로 증대시킬 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예들에 따라 모듈 케이스의 마운팅부 사이의 공간을 셀 유닛의 수용 공간으로 활용할 수 있고, 이러한 수용 공간에 대응되는 형상을 갖는 배터리 셀의 구조를 통해, 제한된 모듈 케이스의 사이즈 내에서 배터리 셀의 용량을 최대로 증대시킬 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따라, 적어도 세 모서리의 실링부를 적어도 1회 폴딩할 수 있는 배터리 셀을 통해 모듈 케이스 내에 보다 더 큰 용량을 갖는 배터리 셀을 수용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 배터리 셀의 다양한 폴딩 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 배터리 모듈의 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 팩 케이스(10) 및 배터리 모듈(20)을 포함한다. 이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차 등의 차량에 장착될 수 있고, 특히, 최근 들어, 이를 차량의 배터리로 사용하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 등에 주로 장착될 수 있다.
상기 팩 케이스(10)는 상기 배터리 팩(1)의 외관을 형성하며, 후술하는 하나 또는 그 이상의 배터리 모듈(20)을 수용한다. 상기 배터리 모듈(20)을 수용한 상기 팩 케이스(10)는 상기 배터리 모듈(20)를 덮는 팩 커버(미도시) 등과 결합하여 상기 배터리 모듈(20)을 내부에 패키징할 수 있다.
상기 배터리 모듈(20)은 상기 팩 케이스(10) 내에 수용되며, 상기 팩 케이스(10)와 결합되어 상기 팩 케이스(10) 내에서 고정될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 모듈(20)은 스크류부재(30)를 통해 상기 팩 케이스(10)와 결합되어 상기 팩 케이스(10) 내에 고정될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)에 대해 더 자세히 살펴 본다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 5 및 도 6은 도 3의 배터리 셀의 다양한 폴딩 구조들을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 2의 배터리 모듈의 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은 셀 유닛(100) 및 모듈 케이스(200)를 포함한다.
상기 셀 유닛(100)은 적어도 하나의 배터리 셀(100) 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀들(100)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 셀 유닛(100)은 하나의 배터리 셀이거나 또는 복수 개의 배터리 셀들의 적층으로 이루어진 배터리 셀들의 집합체일 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 배터리 셀(100A)들은 개별 카트리지에 각각 장착된 후 개별 카트리지들의 적층을 통해 셀 유닛(100)을 이룰 수도 있다.
그리고, 상기 셀 유닛(100)은 복수 개의 배터리 셀들의 집합체 대신 단일의 배터리 셀로 구비되는 것도 가능함은 물론이다. 한편, 본 실시예에서 복수 개의 배터리 셀들로 이루어지거나 또는 단일의 배터리 셀로 이루어 질 수 있는 셀 유닛(100)은 "이차 전지" 또는 "배터리 셀"로도 지칭될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 "셀 유닛", "이차 전지" 및 "배터리 셀"은 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 의미의 용어로 이해될 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 후술하는 모듈 케이스(200) 내부에 수용되며, 상기 모듈 케이스(200) 내부의 데드 스페이스 형성을 방지할 수 있게 상기 모듈 케이스(200)의 내부 공간에 대응되는 형상을 갖게 형성될 수 있다. 아울러, 상기 배터리 셀(100)은 상기 모듈 케이스(200) 내부 공간 용적에 대응되는 체적을 가질 수 있으며, 이와 같은 형상 및 체적을 통해 상기 모듈 케이스(200) 내부에 수용 시, 상기 모듈 케이스(200) 내부 공간에 빈 공간이 발생되지 않게 상기 모듈 케이스(200) 내부에 장착될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)의 상기 모듈 케이스(200) 내부 장착 시, 상기 배터리 모듈(20)의 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀(100)의 면적 및 체적을 최대한 확보할 수 있기에, 동일 사이즈의 배터리 모듈에서 배터리 셀의 용량을 최대한 확보할 수 있다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은 파우치형 이차 전지 및 캔형 이차 전지 중 적어도 하나로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(101), 전지 케이스(102) 및 전극 리드들(108, 109)을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(101)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(101)은 상기 전지 케이스(102) 내에서 상기 배터리 셀(100)의 외관 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 실시예에서 상기 전극 조립체(101)는 상기 배터리 셀(100)의 외관 형상에 대응되는 대략 요철(凸) 형상의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 전극 조립체(101)의 일부는 결과적으로 후술하는 상기 모듈 케이스(200) 내의 한 쌍의 마운팅부(250, 260) 사이에 배치될 수 있는 바, 제한된 상기 모듈 케이스(200) 사이즈 내에서 상기 전극 조립체(101)의 용량을 최대한 확보할 수 있다.
상기 전극 조립체(101)는 스택형, 또는 스택형과 폴딩형의 조합형일 수 있다. 제조의 용이성을 고려한다면, 적층으로 이루어지는 스택형이 좀 더 바람직할 수 있다. 상기 전극 조립체(101)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(103, 104)는 상기 전극 조립체(101)를 패키징하기 위한 것으로서, 후술하는 상기 배터리 셀(100)의 상기 메인 셀부(110) 및 상기 보조 셀부(150)의 외관을 형성할 수 있다.
이러한 상기 전지 케이스(103, 104)는 상부 케이스(103) 및 하부 케이스(104)를 포함할 수 있다. 상기 상부 케이스(103)와 상기 하부 케이스(104)는 상호 결합을 통해 상기 전극 조립체(101)를 내부에 패키징할 수 있다. 그리고, 서로 결합된 상기 상부 케이스(103)와 상기 하부 케이스(104)의 단부는 소정 길이(d)로 돌출되며, 잘 알려진 실링부(S)로서의 역할을 수행할 수 있다.
상기 전극 리드들(108, 109)은 상기 전지 케이스(102)의 외부로 노출되어 전극 단자로서 기능한다. 이러한 상기 전극 리드들(108)은 상기 전극 조립체(101)와 전기적으로 연결되며, 양극 리드(108) 및 음극 리드(109)를 포함할 수 있다. 상기 양극 리드(108) 및 상기 음극 리드(109)로 구성되는 상기 전극 리드들(108, 109)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
이러한 복수 개가 적층되거나 또는 단수 개로 구비되는 상기 배터리 셀(100)은 대략 요철(凸) 형상의 단면을 가지며, 메인 셀부(110) 및 보조 셀부(120)로 이루어질 수 있다.
상기 메인 셀부(110)는 상기 모듈 케이스(200)의 내부 공간에 수용되며, 일측(112)에 상기 전극 리드들(108, 109)을 구비할 수 있다. 이러한 상기 메인 셀부(110)는 대략 사각 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 메인 셀부(110)의 외관은 상기 전지 케이스(103, 104)로 이루어질 수 있으며, 상기 메인 셀부(110)의 테두리 측의 단부는 상기 실링부(S)로 이해될 수 있다. 여기서, 상기 메인 셀부(110)의 일측(112)과 타측(116)을 연결하는 상기 실링부(S)로서의 양측 단부(S1, S2)는 각각 적어도 1회 폴딩되어 구비될 수 있다.
구체적으로 살펴 보면, 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)는 도 5에 개시된 것과 같이 싱글 폴딩으로서 폴딩되지 않을 경우의 실링부(S)의 돌출 길이(d)보다 짧은 돌출 길이(d')를 갖는 1회 폴딩된 실링부(S')로 구비되거나 또는 도 6에 개시된 것과 같이 더블 폴딩으로서 1회 폴딩된 실링부(S')의 돌출 길이(d')보다 짧은 돌출 길이(d")를 갖는 2회 폴딩된 실링부(S")로 구비될 수 있다.
이러한 폴딩된 상기 실링부(S', S")로써 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)가 구비될 경우, 상기 메인 셀부(110)의 실링부(S', S")로서의 양측 단부(S1, S2)의 폭을 줄일 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 셀부(110)는 상기 모듈 케이스(200) 내에 수용시, 줄어든 양측 단부(S1, S2)의 폭에 해당하는 부피만큼의 면적을 실링부(S', S")를 제외한 부분의 면적에서 확보할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 적어도 1회 이상 폴딩된 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)를 통해 상기 모듈 케이스(200) 내에 수용되는 배터리 셀의 면적을 늘릴 수 있어, 상기 모듈 케이스(200) 내에 수용되는 상기 메인 셀부(110)의 용량을 증대시킬 수 있다. 상기 메인 셀부(110)의 용량이 증대된다는 것은 상기 메인 셀부(110)에 해당하는 상기 전극 조립체(101)의 용량이 증대된다는 것을 의미할 수 있다.
상기 보조 셀부(120)는 상기 메인 셀부(110)의 타측(116)에서 일체로 연장되어 돌출될 수 있으며, 상기 모듈 케이스(200)의 내부 공간과 상기 메인 셀부(110) 사이의 빈 공간을 채울 수 있게 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 보조 셀부(120)의 상기 메인 셀부(110)의 타측(116)의 중앙에서 상기 메인 셀부(110)보다 작은 사각 형상의 단면을 갖는 좌우 대칭인 사각 형상 형태로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 돌출된 상기 보조 셀부(120)의 형상으로 말미암아 상기 배터리 셀(100)은 앞선 대략 요철(凸) 형상을 이루게 된다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 보조 셀부는 사다리꼴 형상, 모따인 사각 형상, 반원 형상 또는 반타원 형상 등 기타 다양한 형태의 돌출 모양을 가지도록 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 상기 보조 셀부(120)는 상기 모듈 케이스(200) 내에서 후술하는 한 쌍의 마운팅부(250, 260) 사이에 배치될 수 있다. 아울러, 상기 보조 셀부(120)는 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 모듈 케이스(200)와 상기 셀 유닛(100) 사이의 빈 공간이라면 상기 한 쌍의 마운팅부(250, 260) 사이가 아닌 공간에도 배치될 수 있게 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리 셀(100)은 상기 한 쌍의 마운팅부(250, 260) 사이에 배치되는 상기 보조 셀부(120)를 통해 상기 모듈 케이스(200) 내에 수용시, 상기 모듈 케이스(200)의 상기 한 쌍의 마운팅부(250, 260) 사이의 공간 또한 차지하며 배치될 수 있다. 그 결과, 상기 배터리 셀(100)은 셀 유닛 모듈 케이스(200) 내에서 대부분의 부피를 점유하며 배치될 수 있다. 이는 곧 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀(100)의 면적을 최대한으로 확보할 수 있음을 의미하는 바, 제한된 상기 모듈 케이스(200)의 사이즈 내에서 상기 배터리 셀(100)의 용량을 최대로 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 보조 셀부(120)의 선단부(S3)는 상기 메인 셀부(110)의 테두리 측의 양측 단부(S1, S2)와 같이 실링부(S)로 이해될 수 있다. 이러한 상기 보조 셀부(120)의 선단부(S3) 또한 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)와 같이 적어도 1회 이상 폴딩되어 구비될 수 있다.
이때, 상기 보조 셀부(120)의 선단부(S3)는 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)와 이격 배치된다. 따라서, 상기 보조 셀부(120)의 선단부(S3)의 폴딩시, 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)에 의해 방해 받지 않는 용이한 폴딩이 수행될 수 있다.
만약, 배터리 셀이 직사각형 형상일 경우에는 마주보는 양측 단부, 즉, 양측 모서리 영역을 폴딩한 이후 그에 인접한 모서리 영역을 폴딩하고자 할 경우, 기 폴딩된 양측 모서리로 인해 폴딩된 모서리 영역에 인접한 모서리 영역의 폴딩이 힘들게 된다. 결국, 배터리 셀이 직사각형 형상일 때는 폴딩의 어려움으로 인해 사실상 마주보는 모서리만을 폴딩할 수 있는 바, 배터리 셀의 두 모서리에서만 폴딩이 이루어지게 된다.
그러나, 본 실시예에서는, 상기 메인 셀부(110)로부터 돌출된 상기 보조 셀부(120)의 선단부(S3)의 폴딩시, 상기 메인 셀부(110)의 양측 단부(S1, S2)의 영향을 받지 않으므로, 상기 배터리 셀(100)의 적어도 세 모서리(S1, S2, S3)에서 실링부(S)의 폴딩이 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 배터리 셀(100)의 세 모서리(S1, S2, S3)의 실링부(S)가 적어도 1회 폴딩될 수 있어, 상기 모듈 케이스(200) 내에 보다 더 큰 용량을 갖는 상기 배터리 셀(100)이 수용될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는 내부에 수용 공간을 형성하는 대략 직육면체 형상으로써, 상기 배터리 셀(100)을 패키징할 수 있게 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 본 실시예에 따른 상기 모듈 케이스(200)는 직육면체 형상의 외관을 갖는 바, 측면 외측으로 돌출된 구조 등을 갖지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 모듈 케이스(200)가 상기 팩 케이스(10)에 수용 장착될 때, 상기 팩 케이스(10, 도 1 참조)의 내벽에 상기 모듈 케이스(200)의 외측면이 거의 밀착될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 모듈 케이스(200)의 팩 케이스(10)로의 수용시, 상기 팩 케이스(10) 내에서도 불필요한 데드 스페이스로서의 빈 공간이 거의 형성되지 않을 수 있다.
그리고, 이러한 상기 모듈 케이스(200)의 일측(202)에는 상기 배터리 셀(100)의 전극 리드들(108, 109)이 안착되는 상기 리드 안착부(210, 220)가 형성되며, 상기 모듈 케이스(200)의 타측(206)에는 상기 팩 케이스(10)와의 결합을 위한 상기 마운팅부(250, 260)가 구비될 수 있다.
상기 리드 안착부(210, 220)는 상기 배터리 셀(100)의 상기 양극 리드(108)가 안착되는 양극 리드 안착부(210) 및 상기 배터리 셀(100)의 음극 리드(109)가 안착되는 음극 리드 안착부(220)를 포함할 수 있다.
상기 양극 리드 안착부(210)에 안착되는 적어도 하나의 양극 리드(108)는 서로 전기적으로 연결되어 별도의 터미널 부재(미도시) 등을 통해 상기 배터리 모듈(20)의 제어 보드(미도시) 또는 상기 팩 케이스(10)의 전극 단자(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 음극 리드 안착부(220)에 안착되는 적어도 하나의 음극 리드(109)는 상기 양극 리드(108)와 마찬가지로 서로 전기적으로 연결되어 별도의 터미널 부재 등을 통해 상기 배터리 모듈(20)의 제어 보드 또는 상기 팩 케이스(10)의 전극 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 양극 리드 및 음극 리드의 제어 보드와의 전기적인 연결과 이를 위한 구조 등은 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 마운팅부(250, 260)는 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 모듈 케이스(200)에 일체로 형성되거나 또는 별도의 부재로써 모듈 케이스(200)에 장착될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 팩 케이스(10)와의 안정적인 결합을 위해 상기 모듈 케이스(200)에 일체로 형성되는 복수 개의 마운팅부들(250, 260)이 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 마운팅부들(250, 260)은 두 개로 구비될 수 있다. 즉, 한 쌍의 마운팅부(250, 260)로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 마운팅부(250, 260)는 제1 마운팅부(250) 및 제2 마운팅부(260)를 포함한다.
상기 제1 마운팅부(250)는 상기 모듈 케이스(200)의 타측(206)의 일단부에 일체로 형성될 수 있으며, 상기 스크류부재(30)를 체결하기 위한 체결공(252)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 마운팅부(250)는 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 돌출되지 않는 구조로 상기 모듈 케이스(200)의 타측(206)의 일단부에 형성될 수 있다.
이러한 상기 제1 마운팅부(250)는 상기 모듈 케이스(200) 내의 상기 배터리 셀(100)을 수용할 때, 상기 배터리 셀(100)을 마주하며 배치되는 두 개의 내벽(255, 256)을 포함할 수 있다.
상기 두 개의 내벽(255, 256)은 상기 모듈 케이스(200) 내로의 상기 배터리 셀(100)의 수용시, 상기 배터리 셀(100)의 상기 메인 셀부(110)을 마주하게 배치되는 내벽(255) 및 상기 배터리 셀(100)의 상기 보조 셀부(120)를 마주하게 배치되는 내벽(256)으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 마운팅부(260)는 상기 모듈 케이스(200)의 타측(206)의 타단부에 일체로 형성될 수 있으며, 상기 제1 마운팅부(260)와 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 마운팅부(260) 또한 상기 스크류부재(30)를 체결하기 위한 체결공(262)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제2 마운팅부(260)는 상기 제1 마운팅부(260)와 같이 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 돌출되지 않는 구조로 상기 모듈 케이스(200)의 타측(206)의 타단부에 형성될 수 있다.
그리고, 이러한 상기 제2 마운팅부(260) 또한 상기 제1 마운팅부(250)와 같이 상기 모듈 케이스(200) 내의 상기 배터리 셀(100)을 수용할 때, 상기 배터리 셀(100)을 마주하며 배치되는 두 개의 내벽(265, 266)을 포함할 수 있다.
상기 두 개의 내벽(265, 266)은 상기 모듈 케이스(200) 내로의 상기 배터리 셀(100)의 수용시, 상기 배터리 셀(100)의 상기 메인 셀부(110)를 마주하게 배치되는 내벽(265) 및 상기 배터리 셀(100)의 상기 보조 셀부(120)를 마주하게 배치되는 내벽(266)으로 이루어질 수 있다.
그리고, 이러한 상기 제1 마운팅부(250) 및 상기 제2 마운팅부(260)가 형성된 상기 모듈 케이스(200)에는 전술한 구조를 통해 내부에 대략적으로 제1 수용공간(A1) 및 제2 수용공간(A2)가 마련될 수 있다.
상기 제1 수용공간(A1)에는 상기 배터리 셀(100)의 상기 메인 셀부(110)가 수용되며, 상기 제1 마운팅부(250)와 상기 제2 마운팅부(260) 사이에 형성되는 상기 제2 수용공간(A2)에는 상기 배터리 셀(100)의 보조 셀부(120)가 수용될 수 있게 된다.
이에 따라, 본 실시예에 따는 상기 배터리 모듈(20)은 상기 모듈 케이스(200)의 상기 마운팅부(250, 260) 사이의 공간(A2), 즉, 상기 제1 및 제2 마운팅부(250, 260) 사이에 형성되는 상기 제2 수용공간(A2)에 상기 배터리 셀(100)의 일부(120)를 수용할 수 있는 바, 데드 스페이스가 될 수 있는 상기 마운팅부(250, 260) 사이의 공간(A2)을 상기 배터리 셀(100)의 수용공간(A2)으로 활용할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)은 차량 등에 장착되는 상기 배터리 팩(1)의 상기 팩 케이스(10) 또는 상기 배터리 모듈(20)의 상기 모듈 케이스(200)의 사이즈나 개수 제한 등에 따른 제한된 케이스 설계 구조 여건 하에서 종전 빈 공간으로 방치된 마운팅부 사이 공간 또한 상기 배터리 셀(100)의 수용 공간으로 활용할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20), 나아가 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)은, 상기 모듈 케이스(200) 내의 공간을 최대한 배터리 셀(100)의 수용 공간으로 활용할 수 있는 바, 제한된 상기 모듈 케이스(200)의 사이즈 내에서 상기 배터리 셀(100)의 용량, 구체적으로, 상기 전극 조립체(101)의 용량을 최대한 확보할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)을 적어도 하나 이상 구비하는 상기 배터리 팩(1)이 장착된 자동차, 특히, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차는 제한된 상기 배터리 팩(1)의 사이즈 내에서 최대한의 배터리 용량을 확보할 수 있어, 종전 배터리 팩과 대비하여 동일한 사이즈에서 더 큰 배터리 용량을 갖는 상기 배터리 팩(1)을 구비할 수 있다.
그러므로, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)을 구비한 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차는 보다 더 긴 1회 충전 거리를 갖는 차량을 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 배터리 모듈의 모듈 케이스 내부에 수용되는 배터리 셀에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    적어도 하나 이상으로 구비되어 상기 모듈 케이스 내부에 수용되며, 상기 모듈 케이스 내부의 데드 스페이스 형성을 방지할 수 있게 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 모듈 케이스의 내부 공간 용적에 대응되는 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 모듈 케이스의 내부 공간에 수용되는 메인 셀부; 및
    상기 메인 셀부로부터 돌출되게 연장되며, 상기 모듈 케이스의 내부 공간과 상기 메인 셀부 사이의 빈 공간을 채울 수 있게 배치되는 보조 셀부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 셀부는,
    사각 형상, 사다리꼴 형상, 반원 형상 및 반타원 형상 중 적어도 하나의 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    요철 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    파우치형 이차 전지 및 캔형 이차 전지 중 적어도 하나로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스에는,
    적어도 둘 이상의 내벽에서 상기 배터리 셀을 마주하게 배치되며, 배터리 팩의 팩 케이스와 결합되는 적어도 하나의 마운팅부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 일측에는,
    상기 배터리 셀의 전극 리드들이 안착되는 리드 안착부가 형성되며,
    상기 모듈 케이스의 타측에는,
    상기 적어도 하나의 마운팅부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마운팅부는,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 마운팅부는,
    상기 모듈 케이스의 타측 양단부에 각각 형성되며, 서로 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 모듈 케이스의 내부 공간에 수용되며, 일측에 상기 전극 리드들이 구비되는 메인 셀부; 및
    상기 메인 셀부의 타측에서 연장되어 돌출되며, 상기 모듈 케이스의 내부 공간 내에서 상기 한 쌍의 마운팅부 사이에 배치되는 보조 셀부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메인 셀부는,
    사각 형상의 단면을 가지며,
    상기 보조 셀부는,
    상기 메인 셀부보다 작은 사각 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 메인 셀부의 일측과 타측을 연결하는 상기 메인 셀부의 양측 단부는,
    적어도 1회 폴딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 메인 셀부의 양측 단부는,
    2회 폴딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  14. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 셀; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제14항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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