WO2019160333A1 - 이차 전지 상태 추정 기능이 개선된 단자 케이스 - Google Patents

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WO2019160333A1
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Definitions

  • the present invention relates to a terminal case with improved secondary battery state estimation function. More particularly, the present invention relates to a terminal case configured to effectively estimate the lifespan, deterioration state, etc. of a secondary battery in the course of deterioration of a secondary battery.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material that seals the electrode assembly together with the electrolyte solution, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • Such secondary batteries are generally manufactured by injecting electrolyte in a state in which an electrode assembly is accommodated in a packaging material and sealing the packaging material.
  • secondary batteries have been widely used in small portable devices such as smart phones, as well as medium and large devices such as electric vehicles and power storage devices including hybrid vehicles.
  • the performance deteriorates from the initial stage as the service life increases.
  • estimating the degree of performance deterioration of the secondary battery is to estimate the state of health (SOH) of the secondary battery, and the SOH of the secondary battery is an important factor in determining the replacement time of the secondary battery.
  • the degree of degeneration of the secondary battery may be different for each secondary battery according to a production environment, a use environment, and the like of the secondary battery.
  • a necessity for accurately estimating the lifespan according to each deterioration degree of each secondary battery is required.
  • a battery management system BMS can efficiently operate a battery pack based on accurate estimation of the life of each secondary battery included in the battery pack.
  • the present invention has been made under the background of the prior art, and relates to an improved terminal case capable of effectively estimating the lifespan or deterioration state of a secondary battery in the course of deterioration of the secondary battery.
  • the terminal case according to an aspect of the present invention for achieving the above object may be connected to the positive electrode lead, the negative electrode lead, the first measurement lead, and the second measurement lead provided in the secondary battery.
  • the terminal case may include a housing unit coupled to the secondary battery; A plurality of normal mode terminals provided on a first surface of the housing part and connectable to the positive lead, the negative lead, the first measuring lead, and the second measuring lead, respectively, when the first face faces the secondary battery; And a second surface different from the first surface among the outer surfaces of the housing part, and when the second surface faces the secondary battery, the second surface may be connected to the positive lead, the negative lead, the first measuring lead, and the second measuring lead, respectively.
  • a plurality of measurement mode terminals may be included.
  • the plurality of normal mode terminals may be provided at positions symmetrical to positions of the plurality of measurement mode terminals provided on the second surface on the first surface.
  • the plurality of normal mode terminals may be provided at positions corresponding to the plurality of measurement mode terminals when the housing part is rotated along a rotation axis.
  • the rotation axis may include a straight axis that is perpendicular to both the first and second surfaces of the outer surface of the housing part and passes through the centers of both surfaces parallel to each other.
  • the housing part may be coupled to the secondary battery with the first or second surface facing the secondary battery.
  • Terminal case is provided on the housing portion to surround each of the first surface and the second surface, the removable member for wrapping the outer surface of the secondary battery and fixed to the secondary battery and the housing portion; It may further include.
  • the terminal case may further include a rotating member coupled to a position at which the rotation axis of the housing portion passes on each of two surfaces except for the first and second surfaces of the housing portion. have.
  • the terminal case according to another exemplary embodiment of the present invention may further include a connection member extending from the rotation member to connect the coupling member coupled to the rotation member and the secondary battery.
  • the plurality of normal mode terminals may include a first charge / discharge contacting the first measurement lead, the second measurement lead, and the positive electrode lead when the housing part and the secondary battery are coupled while the first surface faces the secondary battery. It may include a positive electrode terminal, and a first charge and discharge negative electrode terminal in contact with the negative electrode lead.
  • the plurality of measurement mode terminals may include a second charge / discharge positive electrode terminal contacting the positive electrode lead and the negative electrode lead when the second surface faces the secondary battery and the housing part and the secondary battery are coupled to each other. 2, a charge / discharge negative terminal, a first measuring terminal in contact with the first measuring lead, and a second measuring terminal in contact with the second measuring lead.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention includes a terminal case according to the present invention.
  • a terminal case having a plurality of terminals having various shapes may be provided to accurately measure the potential difference between two electrode plates.
  • a structure capable of externally measuring a reaction non-uniformity occurring in the planar direction of the plurality of electrode plates provided in the electrode assembly is provided, thereby more easily and accurately determining the degree of degeneration of the secondary battery. There is an advantage in helping.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a combined perspective view of the rechargeable battery illustrated in FIG. 1.
  • FIG 3 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are perspective views schematically showing a coupling configuration of the measuring plate and the insulating member according to different embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating some components of a rechargeable battery and a terminal case according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 and 9 are diagrams schematically showing the structures of each of the plurality of normal mode terminals and the plurality of measurement mode terminals of FIG. 7.
  • FIGS. 10 and 11 schematically show a state in which a plurality of electrode leads provided in a secondary battery according to an embodiment of the present invention are connected to a plurality of normal mode terminals and a plurality of measurement mode terminals provided in a housing part, respectively.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a layout relationship of a plurality of terminals provided in a terminal case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a terminal case according to an embodiment of the present invention is coupled to a secondary battery.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a terminal case according to another embodiment of the present invention is coupled to a secondary battery.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a combined perspective view of the secondary battery shown in FIG. 1.
  • the secondary battery 1 includes an exterior member 200, an electrode assembly 100, a positive electrode lead 310, a negative electrode lead 320, and a first measurement lead 330. And a second measurement lead 340.
  • the secondary battery 1 may be a pouch type.
  • the sheath 200 has a concave inner space, and the electrode assembly 100 and the electrolyte may be stored in the inner space.
  • the exterior member 200 may be composed of an upper cover 210 and a lower cover 220, in which case the inner space of the concave shape is shown in Figure 1 the upper cover 210 and the lower cover 220 It can be formed on both.
  • the exterior member 200 may be configured in such a way that the outer circumferential portions of the upper cover 210 and the lower cover 220 are sealed. That is, the upper cover 210 and the lower cover 220 are each provided with a sealing portion (S) on the edge of the inner space, the sealing portion (S) is sealed in a manner such as heat sealing, the interior of the exterior material 200 The space can be sealed.
  • the electrode assembly 100 may include a separator, a plurality of first electrode plates 110, a plurality of second electrode plates 120, a plurality of first electrode tabs 111, a plurality of second electrode tabs 121, and It may include a first measuring plate, a second measuring plate, a first measuring tab and a second measuring tab.
  • the first electrode plate is a positive electrode plate
  • the second electrode plate is a negative electrode plate
  • the first electrode tab may be a positive electrode tab
  • the second electrode tab may be called a negative electrode tab.
  • the electrode assembly 100 includes a plurality of electrode plates 110, 120, 130, and 140 with separators interposed therebetween.
  • the plurality of electrode plates are stored in the inner space of the exterior member 200 in a stacked form with separators interposed therebetween.
  • the electrode assembly 100 may be configured in a form in which a plurality of positive electrode plates 110 and a plurality of negative electrode plates 120 are stacked in the vertical direction.
  • the electrode plate is composed of a positive electrode plate 110 or a negative electrode plate 120, the electrode assembly 100 is stacked so that the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120 face each other with a separator between them. It may be configured in the form. That is, the electrode assembly 100 may be configured such that the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120 are alternately stacked with the separator interposed therebetween, and the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120 are spaced apart from each other by a predetermined distance. do.
  • the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120 are formed as a structure in which an active material slurry is applied to a current collector. The slurry is generally formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, and a plasticizer in a state where a solvent is added. Can be.
  • the positive electrode tab 111 may extend from the plurality of positive electrode plates 110, and the negative electrode tab 121 may extend from the plurality of negative electrode plates 120. More specifically, the positive electrode tab 111 may be provided on the non-coated portion in which the positive electrode active material is not coated on the positive electrode plate 110, and the negative electrode tab 121 is provided on the non-coated portion in which the negative electrode active material is not coated on the negative electrode plate 120. Can be.
  • the positive electrode tab 111 and the negative electrode tab 121 are formed to extend in a form protruding from the electrode plate, and the electrode plate is cut out or a metal plate of the same or different material is attached to the electrode plate. Can be formed.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 are configured to have the same polarity with each other.
  • both the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be plates having a polarity of a positive electrode or a negative electrode.
  • the first measurement plate 130 and the second measurement plate 140 is configured in a form in which the positive electrode active material is coated on the surface of the aluminum current collector, or in the form in which the negative electrode active material is coated on the surface of the aluminum current collector Can be.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided in place of at least one electrode plate of the positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 120. More specifically, the one positive electrode plate 110 or the negative electrode plate 120 in place of the positive electrode plate 110 or the negative electrode plate 120 of the plurality of positive electrode plates 110 and the negative electrode plate 120 alternately stacked in the vertical direction. At the position of the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at the position of the one positive plate 110 in place of the one positive plate 110.
  • both the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be plates having a polarity of the positive electrode.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at the position of the one negative plate 120 instead of one negative plate 120. In this case, both the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be plates having a polarity of the negative electrode.
  • the first measurement tab 131 is electrically connected to the first measurement plate 130, and the second measurement tab 141 is electrically connected to the second measurement plate 140.
  • the first measurement tab 131 may extend from the first measurement plate 130, and the second measurement tab 141 may extend from the second measurement plate 140.
  • the first measuring tab 131 is provided on the non-coated portion of the first measuring plate 130 to which the positive electrode active material is not coated, and the first measuring tab 131 is formed on the non-coating portion to which the negative electrode active material is not coated.
  • 2 measuring tap 141 may be provided.
  • the first measuring tab 131 and the second measuring tab 141 may be formed to protrude from the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140.
  • the first measurement tab 131 and the second measurement tab 141 are formed by cutting the first measurement plate 130 and the second measurement plate 140 or the first measurement plate 130 and the second measurement.
  • the plate 140 may be formed in the form of a metal plate of the same or different material attached thereto.
  • One end of the anode lead 310 is in electrical contact with the cathode tab 111, and the other end thereof is configured to be exposed to the outside of the exterior member 200.
  • a portion of the anode lead 310 is interposed in the exterior material 200.
  • the plurality of positive electrode tabs 111 protruding from each of the plurality of positive electrode plates 110 may be connected to the positive electrode lead 310 in contact with each other.
  • the connection between the plurality of positive electrode tabs 111 and / or the connection between the positive electrode tabs 111 and the positive electrode lead 310 may be performed by welding or the like.
  • the positive lead 310 may be directly connected to the plurality of positive electrode tabs 111 protruding from the plurality of positive electrode plates 110.
  • the anode lead 310 may be interposed between the upper cover 210 and the lower cover 220, and a part of the anode lead 310 may be located in an inner space of the exterior member 200. In addition, the remaining part of the anode lead 310 may be exposed to the outside of the exterior material 200. For example, as shown in FIG. 2, the anode lead 310 is formed to protrude in an outer direction of the exterior member 200, and a portion of the anode lead 310 may be exposed to the exterior of the exterior member 200.
  • One end of the negative electrode lead 320 is in electrical contact with the negative electrode tab 121, and the other end thereof is configured to be exposed to the outside of the exterior material 200.
  • a portion of the negative electrode lead 320 is interposed in the exterior member 200.
  • the plurality of negative electrode tabs 121 protruding from each of the plurality of negative electrode plates 120 may be connected to the negative electrode lead 320 in contact with each other.
  • the connection between the plurality of negative electrode tabs 121 and / or the connection between the negative electrode tab 121 and the negative electrode lead 320 may be performed by welding or the like.
  • the negative electrode lead 320 may be directly connected to the plurality of negative electrode tabs 121 protruding from the plurality of negative electrode plates 120.
  • the negative lead 320 may be interposed between the upper cover 210 and the lower cover 220, and a part thereof may be located in an inner space of the exterior member 200. In addition, the remaining part of the negative electrode lead 320 may be exposed to the outside of the packaging material 200. For example, as shown in FIG. 2, the negative electrode lead 320 is formed to protrude in an outer direction of the exterior member 200, and a portion of the negative electrode lead 320 may be exposed to the exterior of the exterior member 200.
  • One end of the first measurement lead 330 is in electrical contact with the first measurement tab 131, and the other end thereof is configured to be exposed to the outside of the exterior member 200.
  • a portion of the first measurement lead 330 is interposed in the exterior member 200.
  • the first measuring tab 131 formed to protrude from the first measuring plate 130 may be connected to the first measuring lead 330.
  • the connection between the first measurement tab 131 and the first measurement lead 330 may be performed by welding or the like.
  • the first measurement lead 330 may be directly connected to the first measurement tab 131 protruding from the first measurement plate 130.
  • the first measurement lead 330 may be interposed between the upper cover 210 and the lower cover 220, and a part of the first measurement lead 330 may be located in the inner space of the exterior member 200. The remaining portion of the first measurement lead 330 may be exposed to the outside of the exterior material 200.
  • the first measurement lead 330 is formed to protrude in an outer direction of the exterior member 200, and a portion of the first measurement lead 330 may be exposed to the exterior of the exterior member 200.
  • One end of the second measurement lead 340 is in electrical contact with the second measurement tab 141, and the other end thereof is configured to be exposed to the outside of the exterior member 200.
  • a portion of the second measurement lead 340 is interposed in the exterior member 200.
  • the second measurement tab 141 formed to protrude from the second measurement plate 140 may be connected to the second measurement lead 340.
  • the connection between the second measurement tab 141 and the second measurement lead 340 may be performed by welding or the like.
  • the second measurement lead 340 may be directly connected to the second measurement tab 141 formed to protrude from the second measurement plate 140.
  • the second measurement lead 340 may be interposed between the upper cover 210 and the lower cover 220, and a part of the second measurement lead 340 may be located in an inner space of the exterior member 200. The remaining portion of the second measurement lead 340 may be exposed to the outside of the exterior member 200.
  • the second measurement lead 340 is formed to protrude in an outer direction of the exterior member 200, and a portion of the second measurement lead 340 may be exposed to the exterior of the exterior member 200.
  • the state of the secondary battery may be estimated using the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340.
  • the present invention may estimate the lifespan, deterioration state, etc. of the secondary battery using the potential difference between the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340. For example, when the secondary battery 1 degenerates, a potential difference occurs between the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340, and the life of the secondary battery may be estimated according to the degree of the generated potential difference.
  • the first measurement tab 131 may be configured to be integrated with the first measurement lead 330 in the form of a plate.
  • the second measurement tab 141 may be configured to be integrated with the second measurement lead 340 in the form of a plate.
  • the anode lead 310, the cathode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 may be in the same direction from the exterior member 200.
  • the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 may be formed by the + of FIGS. 1 and 2. It may protrude in the y-axis direction.
  • the voltage with respect to a 1st measurement lead and a 2nd measurement lead can be measured easily.
  • the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340 may be easily contacted with a measurement terminal configured to be connected to the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340.
  • first measurement tab 131 and the second measurement tab 141 are disposed between the positive electrode tab 111 and the negative electrode tab 121 in the horizontal direction and the position of the positive electrode tab 111 and the negative electrode tab 121. It may be formed at another location. That is, the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340 may be formed to be parallel to the positive lead 310 and the negative lead 320. For example, as shown in FIG. 1, the first measurement tab 131 and the second measurement tab 141 are between the positive electrode tab 111 and the negative electrode tab 121, the positive electrode tab 111 and the negative electrode tab. It may be formed at a position spaced apart from the 121 in the x-axis, or a predetermined distance in the x and z-axis direction.
  • the anode lead 310, the cathode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 are formed in parallel to each other, and the anode lead 310 and the cathode lead protruding out of the exterior member 200 ( 320, portions of the first measurement lead 330 and the second measurement lead 340 may be parallel to each other.
  • the anode lead 310, the cathode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 may be positioned on the same imaginary plane, and the respective length directions may face the same direction. have. For example, referring to FIG.
  • the anode lead 310, the cathode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 are located on the same plane, and the upper surfaces thereof are parallel to each other. Each longitudinal direction may equally face the + y direction.
  • charge / discharge of the secondary battery and estimation of the state of the secondary battery can be easily performed.
  • it is easy to estimate the state of the secondary battery by the first measurement tab and the second measurement tab formed at a different position in the horizontal direction with the positive electrode tab and the negative electrode tab used for charging and discharging the secondary battery can do.
  • the electrode assembly 100 may have a form in which a plurality of electrode plates are stacked in a vertical direction.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided in place of at least one electrode plate among the plurality of positive electrode plates 110 and the negative electrode plates 120. More specifically, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be stacked on the same layer in the electrode assembly 100 in which a plurality of electrode plates are stacked.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at the position of the one positive plate 110 instead of one positive plate 110. have. That is, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided on the same layer between the two negative electrode plates 120.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at the position of the one negative plate 120 instead of one negative plate 120. That is, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided on the same layer between the two positive electrode plates 110. According to this configuration of the present invention, since the potential difference due to nonuniformity inside the interest battery can be measured, it is possible to more accurately estimate the state of the secondary battery.
  • the electrode assembly 100 according to the present invention may further include an insulating member 150. This will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • 4 and 5 are perspective views schematically showing a coupling configuration of the measuring plate and the insulating member according to different embodiments of the present invention.
  • the insulating member 150 may fix the first measurement plate 130 and the second measurement plate 140. More specifically, the insulating member 150 may include the first measuring plate 130 and the second measuring plate 130 and the second measuring plate 140 so that the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be positioned side by side on one of the plurality of electrode plates. The measuring plate 140 may be fixed.
  • the insulating member 150 may be made of an insulating material, and may be implemented as a plate having the same size as other electrode plates provided in the electrode assembly 100.
  • an internal space 151 having the same size as that of the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be formed in the insulating member 150.
  • the internal space 151 may be an empty space that is open at an upper portion and a lower portion and penetrates in the vertical direction in the same size as the areas of the first measurement plate 130 and the second measurement plate 140.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided in the internal space 151.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be fitted and fixed to the internal space 151 of the insulating member 150 in the direction a of FIG. 4.
  • the inner space into which the first measuring plate 130 is inserted and the inner space into which the second measuring plate 140 is inserted may be configured to be spaced apart by a predetermined distance in the first direction.
  • the first direction may include the x-axis direction illustrated in FIGS. 2 and 3. Therefore, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be coupled to the insulating member 150 to maintain an insulating state.
  • the insulating member 150 may be made of an insulating material and may be positioned between the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140.
  • the insulating member 150 may be configured in the form of a rod extending in the longitudinal direction of the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140.
  • the insulating member 150 may have the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 disposed in parallel with each other in a horizontal direction, that is, in the first direction in a state in which a wide surface is laid down toward the upper and lower parts. Interposed therebetween, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be spaced apart from each other.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be electrically insulated through the insulating member 150.
  • the insulating member 150 may be configured in a form in which the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be fitted to the insulating member 150. More specifically, the insulating member 150 may have an inner groove 152.
  • the inner groove 152 has a length of the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 so that the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 can be bound to the inner groove 152. It can be formed long in the direction.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be inserted into and fixed to the inner groove 152 of the insulating member 150 in the direction a of FIG. 5.
  • the insulating member 150 may be configured to electrically insulate the first measuring plate 130 from the second measuring plate 140. More specifically, the insulating member 150 includes the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 so that the distance between the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 can be maintained by a predetermined distance. Can be spaced apart. In addition, the insulating member 150 may be made of an insulating material so that the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 do not contact each other. For example, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be spaced apart from each other by the insulating member 150 so as not to contact each other.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • the separator is not shown in FIG. 6.
  • a detailed description of parts to which the description of the above embodiments can be similarly applied will be omitted, and description will be given focusing on differences.
  • the electrode assembly 100 may have a form in which a plurality of electrode plates 110, 120, 130, and 140 are stacked in a vertical direction.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at positions of the two electrode plates in place of two electrode plates having the same polarity among the plurality of positive electrode plates 110 and the negative electrode plates 120.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be configured to be stacked on different layers.
  • each of the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at positions of the two positive plates 110 instead of the two positive plates 110.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided at positions of the two negative plates 120 instead of the two negative plates 120. That is, the first measuring plate 130 is provided at the position of the first negative plate of the plurality of negative electrode plates 120, and the second measuring plate 140 is a second that is not the same as the first negative plate of the plurality of negative electrode plates 120. It may be provided at the position of the negative electrode plate. Accordingly, the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided between the positive electrode plates 110, respectively, and the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be provided on different layers. have.
  • the secondary battery according to the present invention can be manufactured by replacing the negative electrode plate with the first measuring plate and the second measuring plate, the production of the secondary battery can be made easier.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating some components of a rechargeable battery and a terminal case according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 8 and 9 are diagrams schematically showing the structures of each of the plurality of normal mode terminals and the plurality of measurement mode terminals of FIG. 7.
  • the terminal case 2 according to the present invention may be coupled to the secondary battery 1 to estimate the deterioration state of the secondary battery 1.
  • the terminal case 2 according to the present invention can be used for estimating the state of the secondary battery 1, and can be used to estimate the life of the secondary battery 1.
  • the terminal case 2 may be connected to the positive electrode lead 310, the negative electrode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 included in the secondary battery 1. It can be applied to an apparatus for estimating the life of the secondary battery 1.
  • an outer surface thereof may be taped.
  • the secondary battery 1 may be configured in a rectangular parallelepiped shape by tapering an outer surface thereof.
  • the secondary battery 1 may include a plurality of leads on one surface.
  • the secondary battery 1 may include the positive lead 310, the negative lead 320, the first measurement lead 330, and the first lead on one surface of the + y axis direction of FIG. 7. 2 measuring leads 340 may be provided.
  • the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 may be configured to be bent in an upper or lower direction. More specifically, the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 are bent in an upward or downward direction such that a flat surface of the positive lead 310, the negative lead 320, and the second measuring lead 340 extend outside the secondary battery 1. Can be configured to face. For example, as shown in FIG. 7, the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 are in the + z axis direction or the -z axis direction. Bent, the flat surface may be configured to face in the + y-axis direction.
  • the height of the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 may be lower than the height of one surface of the secondary battery 1.
  • the bent portion of each of the anode lead 310, the cathode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 may be configured to have a height corresponding to half of the height of the one surface. Can be.
  • the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 are formed from the lower surface of the secondary battery 1. It may be configured to be bent in the upper direction (in the z-axis direction) by a predetermined height (h). According to this configuration of the present invention, the plurality of leads can be easily contacted with the measurement terminal or the like.
  • the terminal case 2 includes a housing portion 400, a plurality of normal mode terminals, and a plurality of measurement mode terminals.
  • the housing part 400 may be coupled to one surface of the secondary battery 1 including the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340. have.
  • the housing part 400 may be coupled to one side of the secondary battery 1 in the b direction of FIG. 7.
  • the housing part 400 may be configured to be coupled to the secondary battery 1 with the first surface of the housing part 400 or the second surface of the housing part 400 facing the secondary battery 1. .
  • the housing part 400 may be coupled to one side of the secondary battery 1 having a coupling part.
  • the housing part 400 includes a coupling part protruding from the housing part 400 in the direction of the secondary battery 1 on the surface of the -y axis direction of FIG.
  • the secondary battery 1 may have a predetermined groove formed to fix the coupling part.
  • the coupling part may be fixed to the groove.
  • the plurality of common mode terminals may include an electrically conductive material such as metal.
  • these terminals may be configured in a plate shape.
  • the plurality of normal mode terminals may be provided on an inner side of the secondary battery 1 that is configured to face the electrode lead side. That is, the plurality of normal mode terminals may be provided on the first surface of the housing part 400 configured to face the secondary battery 1.
  • the first surface may be referred to as one surface configured to be coupled to the secondary battery 1 in the housing part 400.
  • the plurality of normal mode terminals may be configured to be connected to the positive lead 310, the negative lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340, respectively.
  • the plurality of normal mode terminals may selectively contact the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340.
  • the plurality of normal mode terminals according to the present invention may include the positive lead 310, the negative lead 320, and the first measurement lead 330 provided in the secondary battery 1 when the secondary battery 1 is charged or discharged. ) And the second measurement lead 340.
  • the plurality of normal mode terminals may be provided to be positioned at a predetermined height h in the upper direction (in the z-axis direction) from the lower surface of the housing part 400. Through such a configuration, the plurality of normal mode terminals may be accurately contacted with the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340 provided in the secondary battery 1. Can be.
  • the plurality of measurement mode terminals may be made of an electrically conductive material such as metal.
  • the plurality of measurement mode terminals may be configured in a plate shape.
  • the plurality of measurement mode terminals are directed outward from an inner surface configured to face the positive lead 310, the negative lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 of the secondary battery 1. It may be provided on the outer surface provided with. That is, the plurality of measurement mode terminals may be provided on a second surface of the housing part 400 different from the first surface.
  • the plurality of normal mode terminals may be provided at positions symmetrical to the plurality of measurement mode terminals provided on the second surface on the first surface. That is, when the housing part 400 is rotated, the plurality of normal mode terminals may be provided at positions on the first surface that are symmetrical with positions of the plurality of measurement mode terminals.
  • the plurality of measurement mode terminals may be provided on the second surface of the housing part 400 located in the + y-axis direction of FIG. 7 from the first surface provided with the plurality of normal mode terminals.
  • a first surface provided with a plurality of normal mode terminals and a second surface provided with a plurality of measurement mode terminals may be parallel to each other.
  • the first surface provided with the plurality of normal mode terminals and the second surface provided with the plurality of measurement mode terminals are sufficient as the outer surfaces different from each other in the housing part 400, and are not limited to the surfaces parallel to each other.
  • the plurality of measurement mode terminals may be connected to the positive lead 310, the negative lead 320, the first measuring lead 330, and the second measuring lead 340.
  • the plurality of measurement mode terminals may be provided on the second surface of the housing part 400, and may be provided to be positioned at a predetermined height h from the upper surface of the housing part 400 in the downward direction (in the -z axis direction). have. Therefore, the plurality of measurement mode terminals can be accurately contacted with the plurality of electrode leads provided in the secondary battery 1.
  • the plurality of normal mode terminals and the plurality of measurement mode terminals may be provided on the first surface of the housing part 400 and the second surface of the housing part 400 so as to be symmetrical with each other in the vertical direction.
  • the plurality of normal mode terminals when the first surface of the housing part 400 faces the secondary battery 1, the plurality of normal mode terminals are positioned at the lower end of the first surface, and the plurality of measurement mode terminals are provided. May be located at an upper end of the second surface.
  • the housing part 400 is rotated so that the second surface faces the secondary battery 1
  • the plurality of measurement mode terminals are positioned at the lower end of the second surface, and the plurality of normal mode terminals are positioned at the upper end of the first surface. can do.
  • the plurality of normal mode terminals may include a first charge / discharge positive terminal 511 and a first charge / discharge negative terminal 512.
  • the first charge / discharge positive terminal 511 and the first charge / discharge negative terminal 512 may be made of an electrically conductive material such as metal.
  • the first charge / discharge positive terminal 511 may be in contact with all of the first measurement lead 330, the second measurement lead 340, and the positive electrode lead 310.
  • the first charge / discharge negative terminal 512 may be in contact with the negative lead 320.
  • the first charge / discharge positive electrode terminal 511 and the first charge / discharge negative electrode terminal 512 are bent toward the outer surface of the secondary battery 1.
  • the cathode lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 may be provided at positions facing the corresponding leads.
  • the plurality of measurement mode terminals may include a second charge / discharge positive terminal 610, a second charge / discharge negative terminal 620, a first measurement terminal 630, and a second measurement terminal 640. It may include.
  • the second charge / discharge positive terminal 610, the second charge / discharge negative terminal 620, the first measurement terminal 630, and the second measurement terminal 640 may be made of an electrically conductive material such as metal.
  • the second charge / discharge positive terminal 610 may be in contact with the positive lead 310, and the second charge / discharge negative terminal 620 may be in contact with the negative lead 320.
  • the first measurement terminal 630 may be in contact with the first measurement lead 330, and the second measurement terminal 640 may be in contact with the second measurement lead 340.
  • the second charging / discharging positive terminal 610, the second charging / discharging negative terminal 620, the first measuring terminal 630, and the second measuring terminal 640 May be in contact with a corresponding electrode lead of the positive lead 310, the negative lead 320, the first measurement lead 330, and the second measurement lead 340 of the secondary battery 1, respectively.
  • FIGS. 10 and 11 schematically show a state in which a plurality of electrode leads provided in a secondary battery according to an embodiment of the present invention are connected to a plurality of normal mode terminals and a plurality of measurement mode terminals provided in a housing part, respectively.
  • a plurality of normal mode terminals may include a cathode lead 310, an anode lead 320, a first measurement lead 330, and a second measurement lead provided in the secondary battery 1.
  • 340 may be contacted.
  • the housing part 400 may be coupled to the secondary battery 1 with the first surface of the housing part 400 facing the secondary battery 1.
  • the first charge / discharge positive electrode terminal 511 may be configured to contact the positive lead 310 of the secondary battery 1.
  • the first charge / discharge positive terminal 511 may include the first measurement lead 330 and the second measurement lead ( 340 may be configured to contact.
  • the first charge / discharge positive electrode terminal 511 may be formed to be long in the width direction so as to be in contact with all of the first measurement lead 330, the second measurement lead 340, and the positive electrode lead 310.
  • the first charge / discharge anode terminal 511 may be formed long in the x-axis direction.
  • the first charge / discharge positive electrode terminal 511 when the secondary battery 1 is charged or discharged, the first charge / discharge positive electrode terminal 511 includes the plurality of first electrode plates 110 having the positive polarity included in the secondary battery 1.
  • the first measuring plate 130 and the second measuring plate 140 may be electrically connected to each other.
  • the first charge / discharge negative electrode terminal 512 may be in electrical contact with the negative electrode lead 320 of the secondary battery 1.
  • the first charge / discharge negative terminal 512 may be provided at a position facing the negative lead 320.
  • the first charge / discharge negative terminal 512 may be connected to the negative electrode lead 320 in a one-to-one manner. That is, when the secondary battery 1 is charged or discharged, the first charge / discharge negative electrode terminal 512 may be electrically connected to the plurality of negative electrode plates 120 included in the secondary battery 1.
  • the first charge / discharge negative electrode terminal 512 is provided at a position spaced apart from the first charge / discharge positive electrode terminal 511 by a predetermined distance in the + x-axis direction, and thus, the negative lead 320 )
  • the first charging / discharging negative terminal 512 may include the first measuring lead when the first measuring lead 330 and the second measuring lead 340 are leads having the polarity of the negative electrode. 330 and the second measurement lead 340.
  • the first charge / discharge negative terminal 512 may be formed long in the width direction (in the x-axis direction).
  • a plurality of measurement mode terminals may be in contact with a plurality of electrode leads provided in the secondary battery 1.
  • the housing part 400 may be coupled to the secondary battery 1 with the second surface of the housing part 400 facing the secondary battery 1.
  • the second charge / discharge positive terminal 610 may be a cathode lead 310. It may be provided in a position facing the.
  • the second charge / discharge positive terminal 610 may be electrically connected to the positive lead 310.
  • the second charge / discharge positive terminal 610 may be connected to the positive lead 310 in a one-to-one manner.
  • the second charge / discharge negative terminal 620 may be the negative electrode lead 320. It may be provided in a position facing the.
  • the second charge / discharge negative terminal 620 may be electrically connected to the negative lead 320.
  • the second charge / discharge negative terminal 620 may be connected to the negative electrode lead 320 in a one-to-one manner.
  • the first measurement terminal 630 When the housing part 400 is coupled to the secondary battery 1 with the second surface of the housing part 400 facing the secondary battery 1, the first measurement terminal 630 is connected to the first measurement lead 330. It may be provided in a position facing the. The first measurement terminal 630 may be electrically connected to the first measurement lead 330. More specifically, as illustrated in FIG. 11, the first measurement terminal 630 may be connected to the first measurement lead 330 in a one-to-one manner.
  • the second measurement terminal 640 is connected to the second measurement lead 340. It may be provided in a position facing the.
  • the second measurement terminal 640 may be electrically connected to the second measurement lead 340. In detail, as illustrated in FIG. 11, the second measurement terminal 640 may be connected one-to-one with the second measurement lead 340.
  • the first measuring terminal 630 may be electrically connected to the first measuring plate 130 provided in the electrode assembly 100 through the first measuring lead 330, and the second measuring terminal 640 may measure the second measurement.
  • the lead 340 may be electrically connected to the second measurement plate 140 provided in the electrode assembly 100.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a layout relationship of a plurality of terminals provided in a terminal case according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal case 2 may include a first charge / discharge positive terminal 511, a first charge / discharge negative terminal 512, and a fourth charge on the first surface of the housing part 400.
  • the discharge anode terminal 521, the fourth charge / discharge cathode terminal 522, the third measurement terminal 523, and the fourth measurement terminal 524 may be included.
  • the terminal case 2 may include a second charge / discharge positive terminal 610, a second charge / discharge negative terminal 620, a first measurement terminal 630, and a second measurement terminal on a second surface of the housing part 400.
  • the first surface of the housing part 400 may refer to one surface of the housing part 400 provided in the -y axis direction of FIG. 12.
  • the second surface of the housing part 400 may refer to one surface of the housing part 400 provided in the + y axis direction of FIG. 12.
  • a plurality of terminals respectively provided on the first and second surfaces of the housing part 400 according to the present invention may be connected to each other.
  • the terminal case 2 may include an electrical circuit inside the housing part 400 to allow electrical connection between a plurality of terminals.
  • the first charging / discharging positive electrode terminal 511 of the first surface of the housing part 400 is connected to the third charging / discharging positive electrode terminal 650 of the second surface of the housing part 400.
  • the first charge / discharge negative terminal 512 may be connected to the third charge / discharge negative terminal 660 provided on the second surface of the housing part 400.
  • the first charge / discharge positive electrode terminal 511 and the first charge / discharge negative electrode terminal 512 are the electrode leads of the secondary battery 1. Can be contacted.
  • the third charge / discharge positive electrode terminal 650 and the third charge / discharge negative electrode terminal 660 may exchange charge / discharge currents through the first charge / discharge positive electrode terminal 511 and the first charge / discharge negative electrode terminal 512. have.
  • the second charge / discharge positive terminal 610, the second charge / discharge negative terminal 620, the first measurement terminal 630, and the second measurement terminal 640 provided on the second surface of the housing part 400.
  • the fourth charging and discharging positive terminal 521, the fourth charging and discharging negative terminal 522, the third measuring terminal 523, and the fourth measuring terminal 524 provided on the first surface of the housing unit 400, respectively. Can be connected.
  • the second charge / discharge positive terminal 610 may be connected to the fourth charge / discharge positive terminal 521 in one-to-one
  • the second charge / discharge negative terminal 620 may be the fourth
  • the charging / discharging negative electrode terminal 522 may be connected one-to-one.
  • the first measurement terminal 630 may be connected one-to-one with the third measurement terminal 523
  • the second measurement terminal 640 may be connected one-to-one with the fourth measurement terminal 524.
  • the second charge / discharge positive electrode terminal 610 is in contact with the positive electrode lead 310 of the secondary battery 1.
  • the second charge / discharge negative terminal 620 may be in contact with the negative electrode lead 320 of the secondary battery 1.
  • the first measurement terminal 630 contacts the first measurement lead 330 of the secondary battery 1
  • the second measurement terminal 640 contacts the second measurement lead 340 of the secondary battery 1. Can be.
  • the fourth charge / discharge positive terminal 521 is electrically connected to the positive lead 310 through the second charge / discharge positive terminal 610
  • the fourth charge / discharge negative terminal 522 is the second charge / discharge negative electrode
  • the terminal 620 may be electrically connected to the negative lead 320.
  • the third measurement terminal 523 is electrically connected to the first measurement lead 330 through the first measurement terminal 630
  • the fourth measurement terminal 524 is provided through the second measurement terminal 640. 2 may be electrically connected to the measurement lead 340.
  • the same voltage as that of the first measurement plate 130 and the second measurement plate 140 may be applied to the third measurement terminal 523 and the fourth measurement terminal 524, respectively.
  • the secondary battery 1 state estimation device to which the terminal case 2 according to the present invention is applied measures the potential difference between the third measurement terminal 523 and the fourth measurement terminal 524, and uses the potential difference to use the secondary battery.
  • the lifetime or deterioration state of (1) can be estimated.
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a terminal case according to an embodiment of the present invention is coupled to a secondary battery.
  • the terminal case 2 may further include a rotation member 710, a connection member 720, and a coupling member 730.
  • the terminal case 2 according to the present invention may be coupled to the secondary battery 1.
  • the terminal case 2 according to the present invention may be coupled to the secondary battery 1 using the rotation member 710, the connection member 720, and the coupling member 730.
  • Housing portion 400 may be rotated about the rotation axis.
  • the housing part 400 may be rotated such that the first surface or the second surface thereof faces the secondary battery 1.
  • the first surface of the housing part 400 may be rotated about the rotational axis so that the second surface faces the secondary battery 1.
  • the axis of rotation of the housing part 400 may include a straight axis passing through the centers of both surfaces that are perpendicular to both the first and second surfaces of the outer surface of the housing part 400 and parallel to each other.
  • the rotation axis of the housing part 400 is the central axis C, and the housing part 400 rotates about the central axis C, so that the first or second surface of the housing part 400 is rotated. Can be aimed at.
  • the rotating member 710 may be coupled to at least two portions of the housing part 400.
  • the rotating member 710 may be coupled to both surfaces of the housing 400.
  • the rotating member 710 may be coupled to a position through which the rotation axis of the housing part 400 passes on any of both surfaces except for the first and second surfaces of the outer surface of the housing part 400.
  • the rotating member 710 may be configured to include a turning plate and a turning screw so that the housing part 400 may rotate in the vertical direction.
  • the rotating member 710 may be coupled to a position where the rotation axis of the housing part 400 passes.
  • the housing part 400 may rotate with the turning screw as the rotation axis. That is, as shown in FIG. 13, the housing part 400 may be rotated using the central axis C passing through the rotation member 710 as the rotation axis.
  • connection member 720 may connect the coupling member 730 coupled to the secondary battery 1 and the rotation member 710 provided in the housing part 400.
  • the connection member 720 may extend from the rotating member 710. More specifically, the connection member 720 extends from the rotation member 710 to connect the coupling member 730 coupled to the secondary battery 1 and the rotation member 710 provided in the housing part 400. have.
  • the coupling member 730 may be physically coupled to at least a portion of the secondary battery 1. That is, the coupling member 730 may be coupled to the secondary battery 1 to surround the outer surface of the secondary battery 1. For example, as illustrated in FIG. 13, the coupling member 730 may be formed in a band shape to contact at least a portion of the secondary battery 1.
  • the terminal case 2 according to the present invention can be rotated using the central axis (C) as the rotation axis. Moreover, the terminal case 2 which concerns on this invention divides the case of charging or discharging the secondary battery 1, and the case of estimating the state of the secondary battery 1, and is equipped with several terminal, and the several terminal is provided. As the terminal case 2 rotates, the state of the secondary battery 1 can be estimated easily.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration in which a terminal case according to another embodiment of the present invention is coupled to a secondary battery 1.
  • the terminal case 2 may further include a detachable member 740.
  • the detachable member 740 may be coupled to the first and second surfaces of the housing part 400, respectively.
  • the detachable member 740 may be configured in the form of a rectangular strip so that the protruding portion surrounds the secondary battery 1.
  • the detachable member 740 may be implemented as a strip of a rectangular shape configured to protrude from the housing part 400.
  • the detachable member 740 may be fixed to the secondary battery 1 when the housing part 400 is coupled to the secondary battery 1. Specifically, the detachable member 740 may be fixed to the outer surface of the secondary battery 1 when the housing part 400 is coupled to the secondary battery 1. In particular, the detachable member 740 may be provided with an inner space configured to surround one side of the secondary battery 1. For example, as shown in FIG. 14, the detachable member 740 is fixed to the secondary battery 1 in a form of surrounding the secondary battery 1 when the housing part 400 is coupled to the secondary battery 1. Can be.
  • the terminal case 2 according to the present invention can be easily detached from the secondary battery 1.
  • the user may selectively detach the first surface or the second surface of the housing part 400 from the secondary battery 1.
  • the terminal case 2 according to the present invention may be provided in the battery pack itself. That is, the battery pack according to the present invention may include the terminal case 2 according to the present invention described above.
  • the battery pack may include a plurality of secondary batteries, terminal cases, electrical appliances (BMS, relays, fuses, etc.), cases, and the like.
  • electrode assembly 110 positive electrode plate
  • first measurement tab 140 second measurement plate
  • first measurement terminal 640 second measurement terminal

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Abstract

본 발명은 이차 전지가 퇴화되어 가는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 수명이나 열화 상태 등을 추정할 수 있도록 구성된 단자 케이스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단자 케이스는 이차 전지에 결합 가능한 하우징부, 상기 하우징부의 제1 면에 구비된 복수의 보통 모드 단자 및 상기 하우징부의 제2 면에 구비된 복수의 측정 모드 단자를 포함한다.

Description

이차 전지 상태 추정 기능이 개선된 단자 케이스
본 출원은 2018년 02월 19일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2018-0019431호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 이차 전지 상태 추정 기능이 개선된 단자 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지가 퇴화되어 가는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 수명이나 열화 상태 등을 추정할 수 있도록 구성된 단자 케이스에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 이차 전지로 분류될 수 있다. 이러한 이차 전지는 대체로 전극 조립체가 외장재에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 외장재가 실링되는 과정을 통해 제조된다.
최근에는, 이와 같은 이차 전지의 적용 범위가 확대되면서, 스마트폰을 비롯한 소형 휴대 장치는 물론, 하이브리드 자동차를 포함한 전기 자동차나 전력 저장 장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다.
이러한 이차 전지의 경우, 사용 기간이 증가함에 따라 초기보다 성능이 퇴화된다. 그리고, 이러한 이차 전지의 성능 퇴화의 정도를 추정하는 것을 이차 전지의 SOH(State Of Health)를 추정한다고 하며, 이차 전지의 SOH는 이차 전지의 교체 시기를 결정하는데 있어서 중요한 요소이다.
또한, 이차 전지는, 이차 전지의 제작 환경이나 사용 환경 등에 따라 각 이차 전지 별로 퇴화 정도가 다르게 나타날 수 있다. 그리고, 다수의 이차 전지가 구비된 배터리 팩의 경우, 이러한 각 이차 전지의 각 퇴화 정도에 따른 수명을 정확히 추정할 필요성이 요구되고 있다. 대표적으로, BMS(Battery Management System)는, 배터리 팩에 구비된 각 이차 전지의 수명을 정확히 추정해야만 이를 기초로 배터리 팩을 효율적으로 운용할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 이차 전지가 퇴화되어 가는 과정에서 효과적으로 이차 전지의 수명이나 열화 상태 등을 추정할 수 있는 개선된 단자 케이스에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 단자 케이스는 이차 전지에 구비된 양극 리드, 음극 리드, 제1 측정 리드, 및 제2 측정 리드에 연결 가능할 수 있다.
상기 단자 케이스는 상기 이차 전지에 결합 가능한 하우징부; 상기 하우징부의 제1 면에 구비되며, 상기 제1 면이 상기 이차 전지를 향하는 경우 상기 양극 리드, 음극 리드, 제1 측정 리드 및 제2 측정 리드와 각각 연결 가능한 복수의 보통 모드 단자; 및 상기 하우징부의 외면 중 상기 제1 면과 상이한 제2 면에 구비되며, 상기 제2 면이 상기 이차 전지를 향하는 경우 상기 양극 리드, 음극 리드, 제1 측정 리드 및 제2 측정 리드와 각각 연결 가능한 복수의 측정 모드 단자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 보통 모드 단자는, 상기 제1 면에서, 상기 제2 면에 구비된 복수의 측정 모드 단자의 위치와 대칭되는 위치에 구비될 수 있다.
상기 복수의 보통 모드 단자는, 상기 하우징부를 회전축을 따라 회전시켰을 때, 상기 복수의 측정 모드 단자와 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
상기 회전축은, 상기 하우징부의 외면 중 제1 면 및 제2 면 모두에 수직하고, 서로 평행한 양면의 중심을 통과하는 직선 축을 포함할 수 있다.
상기 하우징부는, 상기 제1 면 또는 제2 면이 상기 이차 전지를 향한 채로 상기 이차 전지에 결합 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단자 케이스는 상기 제1 면 및 제2 면을 각각 감싸도록 상기 하우징부에 구비되고, 상기 이차 전지의 외면을 감싸며 상기 이차 전지와 상기 하우징부를 고정 결합시키는 탈착 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 케이스는 상기 하우징부의 외면 중 상기 제1 면 및 제2 면을 제외한 임의의 양면 각각에서, 상기 하우징부의 회전축이 통과하는 위치에 결합된 회전 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 케이스는 상기 회전 부재로부터 연장 형성되어, 상기 회전 부재와 상기 이차 전지에 결합된 결합 부재를 연결 가능한 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 보통 모드 단자는, 상기 제1 면이 상기 이차 전지를 향하면서 상기 하우징부와 이차 전지가 결합된 경우, 상기 제1 측정 리드, 제2 측정 리드 및 양극 리드와 접촉되는 제1 충방전 양극 단자, 및 상기 음극 리드와 접촉되는 제1 충방전 음극 단자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 측정 모드 단자는, 상기 제2 면이 상기 이차 전지를 향하면서 상기 하우징부와 이차 전지가 결합된 경우, 상기 양극 리드와 접촉되는 제2 충방전 양극 단자, 상기 음극 리드와 접촉되는 제2 충방전 음극 단자, 상기 제1 측정 리드와 접촉되는 제1 측정 단자 및 상기 제2 측정 리드와 접촉되는 제2 측정 단자를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 단자 케이스를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 두 전극판 사이의 전위차를 정확히 측정할 수 있도록 다양한 형태를 갖는 다수의 단자가 구비된 단자 케이스가 제공될 수 있다.
또한, 이차 전지가 퇴화될수록 전극 조립체에 구비된 복수의 전극판의 평면 방향에 발생하는 반응 불균일 현상을 외부에서 측정할 수 있는 구조가 제공됨으로써, 이차 전지의 퇴화 정도를 보다 용이하고 정확하게 판단하는 데에 도움을 주는 장점이 있다.
특히, 단자 케이스의 작동 모드에 따라 이차 전지를 충방전 시키는 보통 모드와 이차 전지의 수명이나 열화 상태 등을 추정하는 측정 모드를 선택적으로 운용할 수 있게 함으로써, 이차 전지를 충전 및 방전하는 중에도 간편하고 빠르게 이차 전지의 퇴화도를 추정할 수 있는 장점이 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 이차 전지의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 측정판과 절연 부재의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 단자 케이스의 일부 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 8 및 도 9는, 도 7의 복수의 보통 모드 단자 및 복수의 측정 모드 단자 각각의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 구비된 복수의 전극 리드가 하우징부에 구비된 복수의 보통 모드 단자 및 복수의 측정 모드 단자에 각각 연결되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 케이스에 구비된 복수의 단자의 배치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 케이스가 이차 전지에 결합되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 케이스가 이차 전지에 결합되는 구성을 개략적으로 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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이고, 도 2는, 도 1에 도시된 이차 전지의 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지(1)는, 외장재(200), 전극 조립체(100), 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)를 포함한다. 이차 전지(1)는 파우치 타입일 수 있다.
상기 외장재(200)는 오목한 형태의 내부 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 전극 조립체(100) 및 전해액이 수납될 수 있다.
특히, 외장재(200)는 상부 커버(210)와 하부 커버(220)로 구성될 수 있으며, 이 경우 오목한 형태의 내부 공간은 도 1에 도시된 바와 같이 상부 커버(210)와 하부 커버(220) 모두에 형성될 수 있다.
외장재(200)는 이러한 상부 커버(210)와 하부 커버(220)의 외주부가 실링된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상부 커버(210)와 하부 커버(220)는 각각 내부 공간의 테두리에 실링부(S)를 구비하며, 실링부(S)가 열융착 등의 방식으로 실링됨으로써, 외장재(200)의 내부 공간이 밀폐될 수 있다.
상기 전극 조립체(100)는 세퍼레이터, 복수의 제1 전극판(110), 복수의 제2 전극판(120), 복수의 제1 전극 탭(111), 복수의 제2 전극 탭(121), 제1 측정판, 제2 측정판, 제1 측정 탭 및 제2 측정 탭을 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 제1 전극판은 양극판이고, 제2 전극판은 음극판인 것으로 가정한다. 이 경우, 제1 전극 탭은 양극 탭이고, 제2 전극 탭은 음극 탭이라고 할 수 있다. 물론, 제1 전극판이 음극판이고, 제2 전극판이 양극판인 것을 제한하는 것은 아니다.
전극 조립체(100)의 구성은 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다. 다만, 설명의 편의를 위해 도 3에서는 세퍼레이터는 도시되지 않도록 한다. 도 3을 참조하면, 상기 전극 조립체(100)는 세퍼레이터를 사이에 두고 다수의 전극판(110, 120, 130 및 140)을 구비한다. 특히, 다수의 전극판은 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 형태로 외장재(200)의 내부 공간에 수납된다. 보다 구체적으로, 전극 조립체(100)는 다수의 양극판(110)과 다수의 음극판(120)이 상하 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 전극판은 양극판(110) 또는 음극판(120)으로 구성되며, 전극 조립체(100)는 양극판(110)과 음극판(120)이 세퍼레이터를 사이에 두고 넓은 면이 서로 마주보는 형태가 되도록 적층된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 전극 조립체(100)는 양극판(110)과 음극판(120)이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 형태로 구성될 수 있으며, 양극판(110)과 음극판(120)은 서로 소정 거리 이격되게 배치된다. 그리고, 양극판(110)과 음극판(120)은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다.
상기 양극 탭(111)은 다수의 양극판(110)으로부터 연장 형성되고, 상기 음극 탭(121)은 다수의 음극판(120)으로부터 연장 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 양극판(110)에서 양극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 양극 탭(111)이 구비될 수 있고, 음극판(120)에서 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 음극 탭(121)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭(111)과 음극 탭(121)은 전극판으로부터 돌출된 형태로 연장 형성되며, 전극판이 절취된 형태 또는 전극판에 그와 동일하거나 다른 재질의 금속판이 부착된 형태 등으로 형성될 수 있다.
제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 서로 동일한 극성을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 모두 양극 또는 음극의 극성을 갖는 판일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 알루미늄 집전체의 표면에 양극 활물질이 도포된 형태로 구성되거나, 알루미늄 집전체의 표면에 음극 활물질이 도포된 형태로 구성될 수 있다.
제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 양극판(110)과 음극판(120) 중 적어도 하나의 전극판을 대신하여 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상하 방향으로 교대로 적층된 다수의 양극판(110)과 음극판(120) 중 적어도 하나의 양극판(110) 또는 음극판(120)을 대신하여 상기 하나의 양극판(110) 또는 음극판(120)의 위치에 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)이 구비될 수 있다.
예를 들어, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 하나의 양극판(110)을 대신하여 상기 하나의 양극판(110)의 위치에 구비될 수 있다. 이때, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 모두 양극의 극성을 갖는 판일 수 있다. 마찬가지로, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 하나의 음극판(120)을 대신하여 상기 하나의 음극판(120)의 위치에 구비될 수 있다. 이때, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 모두 음극의 극성을 갖는 판일 수 있다.
제1 측정 탭(131)은 제1 측정판(130)에 전기적으로 연결되고, 제2 측정 탭(141)은 제2 측정판(140)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 제1 측정 탭(131)은 제1 측정판(130)으로부터 연장 형성되고, 제2 측정 탭(141)은 제2 측정판(140)으로부터 연장 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 측정판(130)에서 양극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 제1 측정 탭(131)이 구비되고, 제2 측정판(140)에서 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 제2 측정 탭(141)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 측정 탭(131)과 제2 측정 탭(141)은 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)으로부터 돌출된 형태로 연장 형성될 수 있다. 이때, 제1 측정 탭(131)과 제2 측정 탭(141)은, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)이 절취된 형태 또는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)에 그와 동일하거나 다른 재질의 금속판이 부착된 형태 등으로 형성될 수 있다.
상기 양극 리드(310)는 일단이 양극 탭(111)과 전기적으로 접촉되며, 타단이 외장재(200)의 외부로 노출되도록 구성된다. 그리고, 양극 리드(310)는 일부분이 외장재(200)에 개재된다. 보다 구체적으로, 다수의 양극판(110) 각각으로부터 돌출되게 형성된 다수의 양극 탭(111)이 서로 접촉된 상태로 양극 리드(310)에 연결될 수 있다. 이때, 다수의 양극 탭(111) 간 연결 및/또는 양극 탭(111)과 양극 리드(310) 간 연결은 용접 등의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극 리드(310)는 다수의 양극판(110)으로부터 돌출되게 형성된 다수의 양극 탭(111)과 직접 연결될 수 있다.
또한, 양극 리드(310)는 상부 커버(210)와 하부 커버(220)의 사이에 개재되어 일부분이 외장재(200)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 그리고, 양극 리드(310)의 나머지 부분은 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 리드(310)는, 외장재(200)의 외측 방향으로 돌출되게 형성되어, 일부분이 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다.
상기 음극 리드(320)는 일단이 음극 탭(121)과 전기적으로 접촉되며, 타단이 외장재(200)의 외부로 노출되도록 구성된다. 그리고, 음극 리드(320)는 일부분이 외장재(200)에 개재된다. 보다 구체적으로, 다수의 음극판(120) 각각으로부터 돌출되게 형성된 다수의 음극 탭(121)이 서로 접촉된 상태로 음극 리드(320)에 연결될 수 있다. 이때, 다수의 음극 탭(121) 간 연결 및/또는 음극 탭(121)과 음극 리드(320) 간 연결은 용접 등의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 음극 리드(320)는 다수의 음극판(120)으로부터 돌출되게 형성된 다수의 음극 탭(121)과 직접 연결될 수 있다.
또한, 음극 리드(320)는 상부 커버(210)와 하부 커버(220)의 사이에 개재되어 일부분이 외장재(200)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 그리고, 음극 리드(320)의 나머지 부분은 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 음극 리드(320)는 외장재(200)의 외측 방향으로 돌출되게 형성되어, 일부분이 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다.
상기 제1 측정 리드(330)는 일단이 제1 측정 탭(131)과 전기적으로 접촉되며, 타단이 외장재(200)의 외부로 노출되도록 구성된다. 그리고, 제1 측정 리드(330)는 일부분이 외장재(200)에 개재된다. 보다 구체적으로, 제1 측정판(130)으로부터 돌출되게 형성된 제1 측정 탭(131)이 제1 측정 리드(330)에 연결될 수 있다. 이때, 제1 측정 탭(131)과 제1 측정 리드(330) 간 연결은 용접 등의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 측정 리드(330)는 제1 측정판(130)으로부터 돌출되게 형성된 제1 측정 탭(131)과 직접 연결될 수 있다.
또한, 제1 측정 리드(330)는 상부 커버(210)와 하부 커버(220)의 사이에 개재되어 일부분이 외장재(200)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 그리고, 제1 측정 리드(330)의 나머지 부분은 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 측정 리드(330)는, 외장재(200)의 외측 방향으로 돌출되게 형성되어, 일부분이 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다.
상기 제2 측정 리드(340)는 일단이 제2 측정 탭(141)과 전기적으로 접촉되며, 타단이 외장재(200)의 외부로 노출되도록 구성된다. 그리고, 제2 측정 리드(340)는 일부분이 외장재(200)에 개재된다. 보다 구체적으로, 제2 측정판(140)으로부터 돌출되게 형성된 제2 측정 탭(141)이 제2 측정 리드(340)에 연결될 수 있다. 이때, 제2 측정 탭(141)과 제2 측정 리드(340) 간 연결은 용접 등의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 측정 리드(340)는, 제2 측정판(140)으로부터 돌출되게 형성된 제2 측정 탭(141)과 직접 연결될 수 있다.
또한, 제2 측정 리드(340)는 상부 커버(210)와 하부 커버(220)의 사이에 개재되어 일부분이 외장재(200)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 그리고, 제2 측정 리드(340)의 나머지 부분은 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 측정 리드(340)는 외장재(200)의 외측 방향으로 돌출되게 형성되어, 일부분이 외장재(200)의 외부로 노출될 수 있다.
본 발명은 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)를 이용하여 이차 전지의 상태를 추정할 수 있다. 특히, 본 발명은 제1 측정 리드(330)와 제2 측정 리드(340) 사이의 전위차를 이용하여 이차 전지의 수명이나 열화 상태 등을 추정할 수 있다. 예컨대, 이차 전지(1)가 퇴화되면 제1 측정 리드(330)와 제2 측정 리드(340) 사이에 전위차가 발생하고, 발생된 전위차의 정도에 따라 이차 전지의 수명이 추정될 수 있다.
상기 제1 측정 탭(131)은 제1 측정 리드(330)와 하나의 플레이트 형태로 일체화되게 구성될 수 있다. 또한, 제2 측정 탭(141)은 제2 측정 리드(340)와 하나의 플레이트 형태로 일체화되게 구성될 수 있다.
또한, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는 외장재(200)로부터 동일한 방향으로 될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는 도 1 및 도 2의 +y축 방향으로 돌출될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 측정 리드와 제2 측정 리드에 대한 전압을 용이하게 측정할 수 있다. 특히, 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)가 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 연결되도록 구성된 측정 단자 등에 용이하게 접촉될 수 있다.
또한, 제1 측정 탭(131)과 제2 측정 탭(141)은 양극 탭(111)과 음극 탭(121)의 사이에서, 양극 탭(111)과 음극 탭(121)의 위치와 수평 방향으로 다른 위치에 형성될 수 있다. 즉, 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는 양극 리드(310) 및 음극 리드(320)와 평행을 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 측정 탭(131)과 제2 측정 탭(141)은 양극 탭(111)과 음극 탭(121) 사이에서, 양극 탭(111)과 음극 탭(121)으로부터 x축, 또는 x 및 z축 방향으로 소정 거리만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다. 또한 양극리드(310), 음극리드(320), 제1 측정리드(330) 및 제2 측정리드(340)는 평행하게 형성되어, 외장재(200) 밖으로 돌출된 양극리드(310), 음극리드(320), 제1 측정리드(330) 및 제2 측정리드(340)의 일부분들이 평행을 이룰 수 있다. 구체적으로, 양극리드(310), 음극리드(320), 제1 측정리드(330) 및 제2 측정리드(340)는 동일한 가상의 평면 상에 위치하여, 각각의 길이방향이 동일한 방향을 향할 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 양극리드(310), 음극리드(320), 제1 측정리드(330) 및 제2 측정리드(340)은 동일 평면 상에 위치하여, 각각의 윗면이 평행하고, 각각의 길이방향이 동일하게 +y방향을 향할 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 충방전과 이차 전지의 상태 추정을 용이하게 수행할 수 있다. 특히, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 충방전에 이용되는 양극 탭과 음극 탭과 수평 방향으로 다른 위치에 형성된 제1 측정 탭과 제2 측정 탭에 의하여 이차 전지의 상태 추정을 용이하게 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는, 다수의 전극판이 상하 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 다수의 양극판(110)과 음극판(120) 중 적어도 하나의 전극판을 대신하여 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 다수의 전극판이 적층된 형태의 전극 조립체(100)에서 동일 층에 적층될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 하나의 양극판(110)을 대신하여 상기 하나의 양극판(110)의 위치에 구비될 수 있다. 즉, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 두 개의 음극판(120) 사이의 동일 층에 구비될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 하나의 음극판(120)을 대신하여 상기 하나의 음극판(120)의 위치에 구비될 수 있다. 즉, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 두 개의 양극판(110) 사이의 동일 층에 구비될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면 이자 전지 내부의 불균일에 의한 전위차를 측정할 수 있기 때문에 이차 전지의 상태 추정을 보다 정확하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 절연 부재(150)를 더 구비할 수 있다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 측정판과 절연 부재의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 절연 부재(150)는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)을 고정시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 절연 부재(150)는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)이 다수의 전극판 중 하나의 층에 나란히 위치할 수 있도록 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)을 고정시킬 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 부재(150)는 절연 재질로 이루어지며, 전극 조립체(100)에 구비된 다른 전극판과 동일한 크기의 판으로 구현될 수 있다. 그리고, 절연 부재(150)에는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)의 면적과 동일한 크기의 내부 공간(151)이 형성될 수 있다. 여기서, 내부 공간(151)은 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)의 면적과 동일한 크기로 상부와 하부가 개방되며 상하 방향으로 관통된 빈 공간일 수 있다. 그리고, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 상기 내부 공간(151)에 구비될 수 있다. 여기서, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 도 4의 a 방향으로 절연 부재(150)의 내부 공간(151)에 끼워져 고정될 수 있다. 이때, 제1 측정판(130)이 삽입되는 내부 공간과 제2 측정판(140)이 삽입되는 내부 공간은 제1 방향으로 소정 거리 이격된 형태로 구성될 수 있다. 여기서 제1 방향은 도 2 및 3에 도시된 x축 방향을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 절연 부재(150)에 결합되어, 절연 상태가 유지될 수 있다. 다른 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연 부재(150)는 절연 재질로 이루어지며, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)의 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 절연 부재(150)는 제1 측정판(130) 및 제2 측정판(140)의 길이방향으로 연장 형성된 막대 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 절연 부재(150)는 넓은 면이 상부와 하부를 향하도록 눕혀진 상태에서 수평 방향 즉, 상기 제1 방향으로 서로 나란하게 배치된 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140) 사이에 개재되어, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140) 사이를 이격시킬 수 있다. 절연 부재(150)를 통해 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 전기적으로 절연된 상태가 유지될 수 있다.
특히, 절연 부재(150)는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)이 절연 부재(150)에 끼워질 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연 부재(150)는 내부 홈(152)을 구비할 수 있다. 상기 내부 홈(152)은 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)이 내부 홈(152)에 결속될 수 있도록 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다. 여기서, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 도 5의 a 방향으로 절연 부재(150)의 내부 홈(152)에 끼워져 고정될 수 있다.
또한, 절연 부재(150)는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140) 사이를 전기적으로 절연시키도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연 부재(150)는 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)의 사이가 일정 거리만큼 유지될 수 있도록 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)을 이격시킬 수 있다. 또한, 절연 부재(150)는 절연성 재질로 이루어져 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)이 접촉되지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은, 서로 접촉되지 않도록 절연 부재(150)에 의해 서로 이격될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다. 다만, 설명의 편의를 위해, 도 6에서도 세퍼레이터는 도시되지 않도록 한다. 또한, 본 실시예에서는, 앞선 실시예에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 다수의 전극판(110, 120, 130 및 140)이 상하 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 다수의 양극판(110)과 음극판(120) 중 동일한 극성을 갖는 두 개의 전극판을 대신하여 상기 두 개의 전극판의 위치에 구비될 수 있다. 즉, 제1 측정판(130)은 다수의 양극판(110)과 음극판(120) 중 어느 하나의 특정 전극판을 대신하여 구비되고, 제2 측정판(140)은 다수의 양극판(110)과 음극판(120) 중 상기 특정 전극판과 동일한 극성을 갖는 다른 전극판을 대신하여 구비될 수 있다. 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 서로 다른 층에 적층되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140) 각각은 두 개의 양극판(110)을 대신하여 상기 두 개의 양극판(110)의 위치에 각각 구비될 수 있다. 즉, 제1 측정판(130)은 다수의 양극판(110) 중 제1 양극판의 위치에 구비되고, 제2 측정판(140)은 다수의 양극판(110) 중 제1 양극판과 동일하지 않은 제2 양극판의 위치에 구비될 수 있다. 따라서 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 각각 음극판(120) 사이에 구비되며, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 서로 다른 층에 구비될 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 두 개의 음극판(120)을 대신하여 상기 두 개의 음극판(120)의 위치에 구비될 수 있다. 즉, 제1 측정판(130)은 다수의 음극판(120) 중 제1 음극판의 위치에 구비되고, 제2 측정판(140)은 다수의 음극판(120) 중 제1 음극판과 동일하지 않은 제2 음극판의 위치에 구비될 수 있다. 따라서 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 각각 양극판(110) 사이에 구비되며, 제1 측정판(130)과 제2 측정판(140)은 서로 다른 층에 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 양극판 또는 음극판 중 어느 하나에 제1 측정판 및 제2 측정판을 소정 거리 이격되게 포함시키는 것이 아니라, 복수의 양극판 중 선택된 두 개의 양극판 또는 복수의 음극판 중 선택된 두 개의 음극판을 제1 측정판 및 제2 측정판으로 대체함으로써 본 발명에 따른 이차 전지를 제작할 수 있기 때문에, 이차 전지의 제작이 보다 용이해질 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 단자 케이스의 일부 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 8 및 도 9는, 도 7의 복수의 보통 모드 단자 및 복수의 측정 모드 단자 각각의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 이차 전지(1)의 열화 상태를 추정하기 위해 이차 전지(1) 에 결합될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 이러한 이차 전지(1) 상태 추정에 이용되어, 이차 전지(1)의 수명을 추정하는데 사용될 수 있다. 특히, 단자 케이스(2)는, 이차 전지(1)에 구비된 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330), 및 제2 측정 리드(340)에 연결 가능하여, 이차 전지(1)의 수명을 추정하는 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지(1)는, 외부 면이 테이핑될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(1)는, 외부 면이 테이핑되어 직육면체 형상으로 구성될 수 있다. 그리고, 이차 전지(1)는, 일면에 복수의 리드를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(1)는, 도 7의 +y축 방향의 일면에 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는, 상부 또는 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는 상부 또는 하부 방향으로 절곡되어 평평한 면이 이차 전지(1)의 외측을 향하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는, +z축 방향 또는 -z축 방향으로 절곡되어, 평평한 면이 +y축 방향을 향하도록 구성될 수 있다.
양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)의 높이는, 이차 전지(1)의 일면의 높이보다 낮을 수 있다. 구체적으로, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340) 각각에서 절곡된 부분은, 상기 일면의 높이의 절반에 해당하는 높이로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)는, 이차 전지(1)의 하부 면으로부터 상부 방향으로(z축 방향으로) 소정의 높이(h)만큼 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 리드가 측정 단자 등에 용이하게 접촉될 수 있다.
본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 하우징부(400), 복수의 보통 모드 단자 및 복수의 측정 모드 단자를 포함한다.
상기 하우징부(400)는, 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330), 및 제2 측정 리드(340)가 구비된 이차 전지(1)의 일면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징부(400)는, 도 7의 b 방향으로 이차 전지(1)의 일측에 결합될 수 있다.
하우징부(400)는, 하우징부(400)의 제1 면 또는 하우징부(400)의 제2 면이 상기 이차 전지(1)를 향한 채로 상기 이차 전지(1)에 결합 가능하도록 구성될 수 있다. 하우징부(400)는 결합부를 구비하여 이차 전지(1)의 일측에 결합될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시되지는 않았지만, 하우징부(400)는 도 7의 -y축 방향의 면에 하우징부(400)로부터 이차 전지(1)의 방향으로 돌출된 형태의 결합부를 구비하고, 이차 전지(1)는 상기 결합부가 고정되도록 형성된 소정의 홈을 구비할 수 있다. 그리고, 하우징부(400)가 도 7의 -y축 방향으로 이차 전지(1)에 접근하는 경우, 상기 결합부가 상기 홈에 고정될 수 있다.
상기 복수의 보통 모드 단자는 금속과 같은 전기 전도성 재질을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 단자들은 판상으로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 보통 모드 단자는 이차 전지(1)의 전극 리드 측을 향하도록 구성된 내측 면에 구비될 수 있다. 즉, 복수의 보통 모드 단자는 이차 전지(1)를 향하도록 구성된 하우징부(400)의 제1 면에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 제1 면은, 하우징부(400)에서 이차 전지(1)와 결합되도록 구성된 일면이라 할 수 있다.
또한, 복수의 보통 모드 단자는 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 각각 연결되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 보통 모드 단자는 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)에 선택적으로 접촉될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 복수의 보통 모드 단자는 이차 전지(1)를 충전 또는 방전시키는 경우에 이차 전지(1)에 구비된 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330), 및 제2 측정 리드(340) 에 접촉될 수 있다.
복수의 보통 모드 단자는 하우징부(400)의 하부 면으로부터 상부 방향으로(+z축 방향으로) 소정의 높이(h)만큼 위치하도록 구비될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 복수의 보통 모드 단자가 이차 전지(1)에 구비된 양극리드(310), 음극리드(320), 제1 측정리드(330) 및 제2 측정리드(340)에 정확하게 접촉될 수 있다.
상기 복수의 측정 모드 단자는 금속과 같은 전기 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 복수의 측정 모드 단자는 판상으로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 측정 모드 단자는 이차 전지(1)의 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)를 향하도록 구성된 내측 면으로부터 외측 방향으로 구비된 외측 면에 구비될 수 있다. 즉, 복수의 측정 모드 단자는 상기 제1 면과 상이한 하우징부(400)의 제2 면에 구비될 수 있다.
복수의 보통 모드 단자는 제1 면에서, 제2 면에 구비된 복수의 측정 모드 단자와 대칭이 되는 위치에 구비될 수 있다. 즉, 복수의 보통 모드 단자는 하우징부(400)를 회전시켰을 때, 복수의 측정 모드 단자의 위치와 대칭되는 제1 면 상의 위치에 구비될 수 있다.
예를 들면, 복수의 측정 모드 단자는 복수의 보통 모드 단자가 구비된 제1 면으로부터 도 7의 +y축 방향에 위치한 하우징부(400)의 제2 면에 구비될 수 있다. 도 7을 참조하면, 복수의 보통 모드 단자가 구비된 제1 면과 복수의 측정 모드 단자가 구비된 제2 면은 서로 평행할 수 있다. 다만, 복수의 보통 모드 단자가 구비된 제1 면과 복수의 측정 모드 단자가 구비된 제2 면은 하우징부(400)에서 서로 상이한 외면이면 족하고, 서로 평행한 면으로만 제한되는 것은 아니다.
또한, 복수의 측정 모드 단자는 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 접촉되어 연결될 수 있다.
복수의 측정 모드 단자는 하우징부(400)의 제2 면에 구비되고, 하우징부(400)의 상부 면으로부터 하부 방향으로(-z축 방향으로) 소정의 높이(h)만큼 위치하도록 구비될 수 있다. 따라서 복수의 측정 모드 단자는 이차 전지(1)에 구비된 복수의 전극 리드에 정확하게 접촉될 수 있다.
복수의 보통 모드 단자 및 복수의 측정 모드 단자는, 상하 방향으로 서로 대칭이 되도록 하우징부(400)의 제1 면 및 하우징부(400)의 제2 면에 각각 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징부(400)의 제1 면이 이차 전지(1)를 향하는 경우, 복수의 보통 모드 단자는 제1 면의 하단부에 위치하고, 복수의 측정 모드 단자는 제2 면의 상단부에 위치할 수 있다. 반대로, 하우징부(400)가 회전되어 제2 면이 이차 전지(1)를 향하는 경우, 복수의 측정 모드 단자는 제2 면의 하단부에 위치하고, 복수의 보통 모드 단자는 제1 면의 상단부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 보통 모드 단자는, 제1 충방전 양극 단자(511) 및 제1 충방전 음극 단자(512)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 충방전 양극 단자(511) 및 제1 충방전 음극 단자(512)는 금속과 같은 전기 전도성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 충방전 양극 단자(511)는 제1 측정 리드(330), 제2 측정 리드(340) 및 양극 리드(310)와 모두 접촉될 수 있다. 또한, 상기 제1 충방전 음극 단자(512)는 음극 리드(320)와 접촉될 수 있다.
예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 충방전 양극 단자(511)와 제1 충방전 음극 단자(512)는 이차 전지(1)의 외면을 향하도록 절곡된 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 마주보는 위치에 구비되어 대응되는 리드에 각각 접촉될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 측정 모드 단자는 제2 충방전 양극 단자(610), 제2 충방전 음극 단자(620), 제1 측정 단자(630) 및 제2 측정 단자(640)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 충방전 양극 단자(610), 제2 충방전 음극 단자(620), 제1 측정 단자(630) 및 제2 측정 단자(640)는 금속과 같은 전기 전도성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 충방전 양극 단자(610)는 양극 리드(310)와 접촉될 수 있고, 상기 제2 충방전 음극 단자(620)는 음극 리드(320)와 접촉될 수 있다. 또한, 상기 제1 측정 단자(630)는 제1 측정 리드(330)와 접촉될 수 있고, 상기 제2 측정 단자(640)는 제2 측정 리드(340)와 접촉될 수 있다.
예를 들어, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 충방전 양극 단자(610), 제2 충방전 음극 단자(620), 제1 측정 단자(630) 및 제2 측정 단자(640)는 이차 전지(1)의 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340) 중 대응되는 전극 리드에 각각 접촉될 수 있다.
도 10 및 도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 구비된 복수의 전극 리드가 하우징부에 구비된 복수의 보통 모드 단자 및 복수의 측정 모드 단자에 각각 연결되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 복수의 보통 모드 단자는 이차 전지(1)에 구비된 양극 리드(310), 음극 리드(320), 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 접촉될 수 있다. 이 경우, 하우징부(400)의 제1 면이 이차 전지(1)를 향한 채로 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합될 수 있다.
제1 충방전 양극 단자(511)는 이차 전지(1)의 양극 리드(310)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 충방전 양극 단자(511)는 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)가 양극의 극성을 갖는 리드인 경우, 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 충방전 양극 단자(511)는, 제1 측정 리드(330), 제2 측정 리드(340) 및 양극 리드(310)와 모두 접촉할 수 있도록 폭 방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 충방전 양극 단자(511)는 x축 방향으로 길게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 제1 충방전 양극 단자(511)는, 이차 전지(1)가 충전 또는 방전 되는 경우, 이차 전지(1)에 포함된 양극 극성을 가진 복수의 제1 전극판(110), 제1 측정판(130) 및 제2 측정판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 충방전 음극 단자(512)는 이차 전지(1)의 음극 리드(320)와 전기적으로 접촉될 수 있다. 이를 위해, 제1 충방전 음극 단자(512)는 하우징부(400)가 이차 전지(1) 와 결합되는 경우, 음극 리드(320)와 마주보는 위치에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 충방전 음극 단자(512)는 음극 리드(320)와 일대일로 연결될 수 있다. 즉, 제1 충방전 음극 단자(512)는, 이차 전지(1)가 충전 또는 방전 되는 경우, 이차 전지(1)에 포함된 복수의 음극판(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 충방전 음극 단자(512)는 제1 충방전 양극 단자(511)로부터 +x축 방향으로 일정 거리 이격된 위치에 구비되어, 음극 리드(320)를 향할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 충방전 음극 단자(512)는, 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)가 음극의 극성을 갖는 리드인 경우, 제1 측정 리드(330) 및 제2 측정 리드(340)와 전기적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 충방전 음극 단자(512)는 폭 방향으로(x축 방향으로) 길게 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 복수의 측정 모드 단자는, 이차 전지(1)에 구비된 다수의 전극 리드와 접촉될 수 있다. 이 경우, 하우징부(400)의 제2 면이 이차 전지(1)를 향한 채로 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합될 수 있다.
하우징부(400)의 제2 면이 이차 전지(1)를 향한 채로 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 상기 제2 충방전 양극 단자(610)는 양극 리드(310)와 마주보는 위치에 구비될 수 있다. 제2 충방전 양극 단자(610)는 양극 리드(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 충방전 양극 단자(610)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 양극 리드(310)와 일대일로 연결될 수 있다.
하우징부(400)의 제2 면이 이차 전지(1)를 향한 채로 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 상기 제2 충방전 음극 단자(620)는 음극 리드(320)와 마주보는 위치에 구비될 수 있다. 제2 충방전 음극 단자(620)는 음극 리드(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 충방전 음극 단자(620)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 음극 리드(320)와 일대일로 연결될 수 있다.
하우징부(400)의 제2 면이 이차 전지(1)를 향한 채로 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 상기 제1 측정 단자(630)는 제1 측정 리드(330)와 마주보는 위치에 구비될 수 있다. 제1 측정 단자(630)는, 제1 측정 리드(330)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 측정 단자(630)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 측정 리드(330)와 일대일로 연결될 수 있다.
하우징부(400)의 제2 면이 이차 전지(1)를 향한 채로 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 상기 제2 측정 단자(640)는 제2 측정 리드(340)와 마주보는 위치에 구비될 수 있다. 제2 측정 단자(640)는 제2 측정 리드(340)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 측정 단자(640)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 측정 리드(340)와 일대일로 연결될 수 있다.
제1 측정 단자(630)는 제1 측정 리드(330)를 통해 전극 조립체(100)에 구비된 제1 측정판(130)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 측정 단자(640)는 제2 측정 리드(340)를 통해 전극 조립체(100)에 구비된 제2 측정판(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 케이스에 구비된 복수의 단자의 배치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 하우징부(400)의 제1 면에 제1 충방전 양극 단자(511), 제1 충방전 음극 단자(512), 제4 충방전 양극 단자(521), 제4 충방전 음극 단자(522), 제3 측정 단자(523) 및 제4 측정 단자(524)를 포함할 수 있다. 또한, 단자 케이스(2)는 하우징부(400)의 제2 면에 제2 충방전 양극 단자(610), 제2 충방전 음극 단자(620), 제1 측정 단자(630), 제2 측정 단자(640), 제3 충방전 양극 단자(650) 및 제3 충방전 음극 단자(660)를 포함할 수 있다. 여기서, 하우징부(400)의 제1 면은 도 12의 -y축 방향에 구비된 하우징부(400)의 일면을 지칭할 수 있다. 또한, 하우징부(400)의 제2 면은 도 12의 +y축 방향에 구비된 하우징부(400)의 일면을 지칭할 수 있다.
본 발명에 따른 하우징부(400)의 제1 면과 제2 면에 각각 구비된 복수의 단자는 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 단자 케이스(2)는, 하우징부(400)의 내부에 전기적 회로를 구비하여, 복수의 단자 사이가 각각 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
먼저, 하우징부(400)의 제1 면에 구비된 제1 충방전 양극 단자(511)는 하우징부(400)의 제2 면에 구비된 제3 충방전 양극 단자(650)와 연결되고, 제1 충방전 음극 단자(512)는 하우징부(400)의 제2 면에 구비된 제3 충방전 음극 단자(660)와 연결될 수 있다.
예컨대, 하우징부(400)의 제1 면이 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 제1 충방전 양극 단자(511) 및 제1 충방전 음극 단자(512)가 이차 전지(1)의 전극 리드에 접촉될 수 있다. 그리고, 제3 충방전 양극 단자(650) 및 제3 충방전 음극 단자(660)는 제1 충방전 양극 단자(511) 및 제1 충방전 음극 단자(512)를 통해 충방전 전류를 주고 받을 수 있다.
다음으로, 하우징부(400)의 제2 면에 구비된 제2 충방전 양극 단자(610), 제2 충방전 음극 단자(620), 제1 측정 단자(630) 및 제2 측정 단자(640)는 하우징부(400)의 제1 면에 구비된 제4 충방전 양극 단자(521), 제4 충방전 음극 단자(522), 제3 측정 단자(523) 및 제4 측정 단자(524)와 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 충방전 양극 단자(610)는 제4 충방전 양극 단자(521)와 일대일로 연결될 수 있고, 제2 충방전 음극 단자(620)는 제4 충방전 음극 단자(522)와 일대일로 연결될 수 있다. 또한, 제1 측정 단자(630)는 제3 측정 단자(523)와 일대일로 연결될 수 있고, 제2 측정 단자(640)는 제4 측정 단자(524)와 일대일로 연결될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 하우징부(400)의 제2 면이 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 제2 충방전 양극 단자(610)는 이차 전지(1)의 양극 리드(310)에 접촉되고, 제2 충방전 음극 단자(620)는 이차 전지(1)의 음극 리드(320)에 접촉될 수 있다. 또한, 제1 측정 단자(630)는 이차 전지(1)의 제1 측정 리드(330)에 접촉되고, 제2 측정 단자(640)는 이차 전지(1)의 제2 측정 리드(340)에 접촉될 수 있다.
이 경우, 제4 충방전 양극 단자(521)는 제2 충방전 양극 단자(610)를 통해 양극 리드(310)와 전기적으로 연결되고, 제4 충방전 음극 단자(522)는 제2 충방전 음극 단자(620)를 통해 음극 리드(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제3 측정 단자(523)는 제1 측정 단자(630)를 통해 제1 측정 리드(330)와 전기적으로 연결되고, 제4 측정 단자(524)는 제2 측정 단자(640)를 통해 제2 측정 리드(340)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제3 측정 단자(523) 및 제4 측정 단자(524)는, 각각 제1 측정판(130) 및 제2 측정판(140)과 동일한 전압이 인가될 수 있다.
본 발명에 따른 단자 케이스(2)가 적용된 이차 전지(1) 상태 추정 장치는, 제3 측정 단자(523) 및 제4 측정 단자(524) 사이의 전위차를 측정하고, 상기 전위차를 이용하여 이차 전지(1)의 수명이나 열화 상태 등을 추정할 수 있다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 케이스가 이차 전지에 결합되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 회전 부재(710), 연결 부재(720) 및 결합 부재(730)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 이차 전지(1)에 결합될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 회전 부재(710), 연결 부재(720) 및 결합 부재(730)를 이용하여 이차 전지(1)에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부(400)는 회전축을 중심으로 회전될 수 있다. 구체적으로, 하우징부(400)는 제1 면 또는 제2 면이 이차 전지(1)를 향하도록 회전될 수 있다. 하우징부(400)의 제1 면이 이차 전지(1)를 향하는 경우, 회전축을 중심으로 회전하여 제2 면이 이차 전지(1)를 향하도록 위치할 수 있다. 예컨대, 하우징부(400)의 회전축은 하우징부(400)의 외면 중 제1 면 및 제2 면 모두에 수직하고, 서로 평행한 양면의 중심을 통과하는 직선 축을 포함할 수 있다. 도 13을 참조하면, 하우징부(400)의 회전축은 중심축(C)으로서, 하우징부(400)는 중심축(C)을 중심으로 회전하여, 제1 면 또는 제2 면이 이차 전지(1)를 향해질 수 있다.
상기 회전 부재(710)는 하우징부(400)의 적어도 두 부분에 결합될 수 있다. 특히, 회전 부재(710)는 하우징부(400)의 양면에 각각 결합될 수 있다. 예컨대, 회전 부재(710)는 하우징부(400)의 외면 중 제1 면 및 제2 면을 제외한 임의의 양면 각각에서, 하우징부(400)의 회전축이 통과하는 위치에 결합될 수 있다.
예를 들어, 회전 부재(710)는 돌림판과 돌림 나사를 구비하여 하우징부(400)가 상하 방향으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 회전 부재(710)는, 하우징부(400)가 회전하는 경우, 하우징부(400)의 회전축이 통과하는 위치에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 돌림 나사가 하우징부(400)에 결합되는 경우, 하우징부(400)는 돌림 나사를 회전축으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 하우징부(400)는 회전 부재(710)를 통과하는 중심축(C)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다.
상기 연결 부재(720)는, 이차 전지(1)에 결합된 결합 부재(730)와 하우징부(400)에 구비된 회전 부재(710)를 연결할 수 있다. 특히, 연결 부재(720)는 회전 부재(710)로부터 연장 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 연결 부재(720)는 회전 부재(710)로부터 연장 형성되어, 이차 전지(1)에 결합된 결합 부재(730)와 하우징부(400)에 구비된 회전 부재(710)를 연결할 수 있다.
결합 부재(730)는 이차 전지(1)의 적어도 일부분에 물리적으로 결합될 수 있다. 즉, 결합 부재(730)는, 이차 전지(1)의 외면을 감싸도록 이차 전지(1)에 결합될 수 있다. 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이, 결합 부재(730)는 띠 형태로 구성되어 이차 전지(1)의 적어도 일부에 접촉될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는 중심축(C)을 회전축으로 삼아 회전될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 이차 전지(1)를 충전 또는 방전 시키는 경우와 이차 전지(1)의 상태를 추정하는 경우를 나누어 복수의 단자를 구비하고, 복수의 단자가 구비된 단자 케이스(2)가 회전되면서 간단하게 이차 전지(1)의 상태를 추정할 수 있다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 케이스가 이차 전지(1)에 결합되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 탈착 부재(740)를 더 포함할 수 있다.
상기 탈착 부재(740)는 하우징부(400) 제1 면 및 제2 면에 각각 결합될 수 있다. 특히, 탈착 부재(740)는 돌출된 부분이 이차 전지(1)를 감싸도록 직사각형의 띠 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 탈착 부재(740)는, 하우징부(400)로부터 돌출되도록 구성되는 직사각형 형태의 띠로 구현될 수 있다.
또한, 탈착 부재(740)는 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우, 이차 전지(1)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 탈착 부재(740)는, 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우 이차 전지(1)의 외면에 접촉되어 고정될 수 있다. 특히, 탈착 부재(740)에는 이차 전지(1)의 일측을 감싸도록 구성된 내부 공간이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 탈착 부재(740)는, 하우징부(400)가 이차 전지(1)에 결합되는 경우 이차 전지(1)를 감싸는 형태로 이차 전지(1)에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 이차 전지(1)로부터 용이하게 탈착될 수 있다. 특히, 사용자가 이차 전지(1)로부터 하우징부(400)의 제1 면 또는 제2 면을 선택적으로 용이하게 탈착할 수 있다.
본 발명에 따른 단자 케이스(2)는, 배터리 팩에 자체적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 단자 케이스(2)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 다수의 이차 전지, 단자 케이스, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
이상과 같이, 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.
(부호의 설명)
1: 파우치형 이차 전지 2: 단자 케이스
100: 전극 조립체 110: 양극판
111: 양극 탭 120: 음극판
121: 음극 탭 130: 제1 측정판
131: 제1 측정 탭 140: 제2 측정판
141: 제2 측정 탭 150: 절연 부재
151: 내부 공간 152: 내부 홈
200: 파우치 외장재 210: 상부 파우치
220: 하부 파우치 310: 양극 리드
320: 음극 리드 330: 제1 측정 리드
340: 제2 측정 리드 400: 하우징부
511: 제1 충방전 양극 단자 512: 제1 충방전 음극 단자
521: 제4 충방전 양극 단자 522: 제4 충방전 음극 단자
523: 제3 측정 단자 524: 제4 측정 단자
610: 제2 충방전 양극 단자 620: 제2 충방전 음극 단자
630: 제1 측정 단자 640: 제2 측정 단자
650: 제3 충방전 양극 단자 660: 제3 충방전 음극 단자
710: 회전 부재 720: 연결 부재
730: 접촉 부재 740: 탈착 부재

Claims (10)

  1. 이차 전지에 구비된 양극 리드, 음극 리드, 제1 측정 리드 및 제2 측정 리드에 연결 가능한 단자 케이스에 있어서,
    상기 이차 전지에 결합 가능한 하우징부;
    상기 하우징부의 제1 면에 구비되며, 상기 제1 면이 상기 이차 전지를 향하는 경우, 상기 양극 리드, 상기 음극 리드, 상기 제1 측정 리드 및 상기 제2 측정 리드와 각각 연결 가능한 복수의 보통 모드 단자; 및
    상기 하우징부의 외면 중 상기 제1 면과 상이한 제2 면에 구비되며, 상기 제2 면이 상기 이차 전지를 향하는 경우, 상기 양극 리드, 상기 음극 리드, 상기 제1 측정 리드 및 상기 제2 측정 리드와 각각 연결 가능한 복수의 측정 모드 단자를 포함하는,
    단자 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보통 모드 단자는,
    상기 제1 면에서, 상기 제2 면에 구비된 복수의 측정 모드 단자와 대칭되는 위치에 구비되는,
    단자 케이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 보통 모드 단자는,
    상기 하우징부를 회전축을 따라 회전시켰을 때, 상기 복수의 측정 모드 단자의 위치와 대응되는 위치에 구비되고,
    상기 회전축은,
    상기 하우징부의 외면 중 상기 제1 면 및 제2 면 모두에 수직하고, 서로 평행한 양면의 중심을 통과하는 직선 축을 포함하는,
    단자 케이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부는,
    상기 제1 면 또는 제2 면이 상기 이차 전지를 향한 채로 상기 이차 전지에 결합 가능한,
    단자 케이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 면 및 제2 면을 각각 감싸도록 상기 하우징부에 구비되고, 상기 이차 전지의 외면을 감싸며 상기 이차 전지와 상기 하우징부를 고정 결합시키는 탈착 부재를 더 포함하는,
    단자 케이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부의 외면 중 상기 제1 면 및 제2 면을 제외한 임의의 양면 각각에서, 상기 하우징부의 회전축이 통과하는 위치에 결합된 회전 부재를 더 포함하고,
    상기 하우징부의 회전축은,
    상기 하우징부의 외면 중 제1 면 및 제2 면 모두에 수직하고, 서로 평행한 양면의 중심을 통과하는 직선 축을 포함하는,
    단자 케이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전 부재로부터 연장 형성되어, 상기 회전 부재와 상기 이차 전지에 결합된 결합 부재를 연결 가능한 연결 부재를 더 포함하는,
    단자 케이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보통 모드 단자는,
    상기 제1 면이 상기 이차 전지를 향하면서 상기 하우징부와 이차 전지가 결합된 경우, 상기 제1 측정 리드, 제2 측정 리드 및 양극 리드와 접촉되는 제1 충방전 양극 단자, 및 상기 음극 리드와 접촉되는 제1 충방전 음극 단자를 포함하는,
    단자 케이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 측정 모드 단자는,
    상기 제2 면이 상기 이차 전지를 향하면서 상기 하우징부와 이차 전지가 결합된 경우, 상기 양극 리드와 접촉되는 제2 충방전 양극 단자, 상기 음극 리드와 접촉되는 제2 충방전 음극 단자, 상기 제1 측정 리드와 접촉되는 제1 측정 단자 및 상기 제2 측정 리드와 접촉되는 제2 측정 단자를 포함하는,
    단자 케이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 단자 케이스를 포함하는 배터리 팩.
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