WO2019225838A1 - 배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2019225838A1
WO2019225838A1 PCT/KR2019/002475 KR2019002475W WO2019225838A1 WO 2019225838 A1 WO2019225838 A1 WO 2019225838A1 KR 2019002475 W KR2019002475 W KR 2019002475W WO 2019225838 A1 WO2019225838 A1 WO 2019225838A1
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cover
battery
insertion hole
battery housing
coupling rod
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PCT/KR2019/002475
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박진용
문정오
지호준
김경모
김승준
유정빈
이정훈
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주식회사 엘지화학
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery housing and a battery module including the same. More particularly, the present invention relates to a battery housing and a battery module including the same, which are easy to manufacture, prevent thermal damage during manufacturing, and can be reinforced. .
  • 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 an exterior material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • the lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte interposed therebetween, and a lithium ion battery (LIB) and a lithium polymer battery according to which of the positive electrode active material and the negative electrode active material are used. , PLIB) and the like.
  • the electrode of these lithium secondary batteries is formed by apply
  • battery housings for protecting secondary batteries have been manufactured by joining through various types of welding such as laser welding. That is, a plurality of members are joined to each other by overlap welding or butt welding to fabricate a battery housing.
  • welding when manufacturing the battery housing by welding, the heat generated during welding may damage or deform the battery cells or the peripheral parts disposed inside the battery housing, and the longer the welding interval, the more deformation of the member due to the accumulation of heat. Thereby, there exists a problem that weldability falls.
  • an object of the present invention is to provide a battery housing and a battery module including the same, which can prevent damage to a battery cell or peripheral components disposed therein.
  • a battery housing for accommodating a battery, comprising: a plurality of covers coupled to each other to form a space in which the battery can be accommodated, the first cover of any one of the plurality of covers; A second cover disposed adjacent to the first cover and coupled to the first cover; And a coupling rod for coupling the first cover and the second cover to each other.
  • At least one first insertion hole into which one end of the coupling rod may be inserted is formed in the first cover, and at least one second insertion hole through which the other end of the coupling rod may be formed into the second cover.
  • an adhesive may be injected into the first insertion hole and the second insertion hole so as to couple the coupling rod to the first cover and the second cover.
  • a seating groove may be formed in the first cover to allow the second cover to be seated, and the first insertion hole may be formed in the seating recess.
  • the second cover may have a protrusion protruding from an end portion so that the second cover may be seated in the mounting groove of the first cover, and the second insertion hole may be formed in the protrusion.
  • the second cover may include an end plate, and the protrusion may be formed to be bent from the end plate.
  • an accommodation groove may be formed in at least one of the first insertion hole and the second insertion hole.
  • the receiving groove may be formed in the shape of a screw line.
  • the battery housing described above And a battery cell stack accommodated in the battery housing.
  • the battery housing described above And a battery module accommodated in the battery housing.
  • Embodiments of the present invention because the bonding of the cover through the coupling rod does not generate heat when bonding the cover, and therefore, there is an effect that the damage of the battery cell or the peripheral components disposed inside the battery housing can be prevented.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a battery housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a partial perspective view of a first cover and a second cover separated from the battery housing according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are cross-sectional views of a process in which the first cover and the second cover are coupled by the coupling rod in the battery housing according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 to 10 are cross-sectional views of a process in which a first cover and a second cover are coupled by a coupling rod in a battery housing according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the term 'bonding' or 'connection' is used indirectly or indirectly coupled to another member through a joint member as well as when one member and the other member are directly joined or directly connected. It also includes the case where it is connected.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a battery housing according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a partial perspective view of the first cover and the second cover separated in the battery housing according to an embodiment of the present invention.
  • Battery housing 100 is provided to accommodate a battery, as will be described later, may be a module housing in which the battery cell stack 200 is accommodated, or the battery module 10 It may be a pack housing to be accommodated, and should also be understood as a concept including all the various housings including various kinds of batteries.
  • the battery module 10 in which the battery cell stack 200 is accommodated in the battery housing 100 will be described based on the case, but the scope of the battery housing 100 is not limited thereto.
  • the battery housing 100 includes a plurality of covers, and the plurality of covers are coupled to each other to form a space for accommodating the battery cell stack 200. That is, the battery cell stack 200 may be accommodated in an inner space formed by coupling a plurality of covers to each other, and the battery cell stack 200 may be protected by a plurality of covers.
  • the plurality of covers may include a first cover 110 and a second cover 120.
  • the battery housing 100 may include a first cover 110, a second cover 120, and a coupling rod 130.
  • the first cover 110 may have various shapes as any cover of any one of the plurality of covers. Referring to FIGS. 1 and 2, for example, the first cover 110 may have a rectangular shape. However, the shape of the first cover 110 is not limited thereto.
  • the first cover 110 may be made of various materials. For example, a metal material such as aluminum may be used, or various composite resins such as plastic may be used.
  • the second cover 120 is disposed adjacent to the first cover 110 and coupled to the first cover 110.
  • the second cover 120 may be formed in a rectangular shape, and may also be made of various composite materials such as a metal material such as aluminum or plastic, but the second cover 120 may be formed.
  • the shape and material of the is not limited thereto.
  • the coupling rod 130 may couple the first cover 110 and the second cover 120.
  • the coupling rod 130 may be coupled to the first cover 110 and the second cover 120 may vary.
  • a male screw portion or a female screw portion is formed in the coupling rod 130, and a female screw portion or a male screw portion corresponding to the first cover 110 and the second cover 120 may be formed and coupled to each other.
  • the coupling rod 130 may be inserted into a hole formed in the first cover 110 and the second cover 120 by an interference fit method.
  • the coupling rod 130 may be provided to be coupled to the first cover 110 and the second cover 120 through the adhesive 140 (see FIG. 4).
  • the adhesive 140 includes all of various materials capable of attaching the same kind of material or different kinds of materials to each other, and is a concept including an adhesive.
  • the coupling rod 130 will be described based on the case in which the adhesive 140 is coupled to the first cover 110 and the second cover 120.
  • At least one first insertion hole 112 may be formed in the first cover 110, and one end of the coupling rod 130 may be the first insertion hole 112 of the first cover 110.
  • One end of the coupling rod 130 is inserted into the first insertion hole 112 and fixed by the adhesive 140.
  • the adhesive 140 is injected into the first insertion hole 112, one end of the coupling rod 130 is inserted into the first insertion hole 112, and the adhesive 140 is cured to form the coupling rod 130.
  • One end may be fixedly coupled to the first cover 110, or one end of the coupling rod 130 is inserted into the first insertion hole 112 while the adhesive 140 is buried in the coupling rod 130. It may be fixed to the cover 110.
  • At least one second insertion hole 122 may be formed in the second cover 120, similarly to the first cover 110, and the other end of the coupling rod 130 may be formed as the second cover 120. It may be inserted into the insertion hole 122. Then, the other end of the coupling rod 130 is inserted into the second insertion hole 122 is fixed by the adhesive 140. For example, the adhesive 140 is injected into the second insertion hole 122, the other end of the coupling rod 130 is inserted into the second insertion hole 122, and the adhesive 140 is cured to form the coupling rod 130.
  • the other end may be fixedly coupled to the second cover 120, or the other end of the coupling rod 130 is inserted into the second insertion hole 122 while the adhesive 140 is buried in the coupling rod 130 so that the second cover It may be fixed to 120.
  • the adhesive 140 may be injected into the first insertion hole 112 and the second insertion hole 122, and may be provided on the surfaces of the first cover 110 and the second cover 120 to provide a first cover ( 110 and the second cover 120 may be provided to be attached.
  • a seating groove 111 may be formed in the first cover 110, and a second cover 120 may be seated in the seating groove 111.
  • the first cover 110 and the second cover. 120 may be more stably combined.
  • the first insertion hole 112 may be formed in the mounting groove 111.
  • a protrusion 121 protruding from an end portion of the second cover 120 may be formed, and the protrusion 121 of the second cover 120 may be seated in the seating recess 111 of the first cover 110.
  • the second insertion hole 122 may be formed in the protrusion 121.
  • the second cover 120 may include an end plate, and the protrusion 121 may be bent from the end plate.
  • the end plate of the second cover 120 has a flat plate shape, and may be bent at approximately right angles at both ends of the end plate to form a protrusion 121.
  • 3 to 6 are cross-sectional views of a process in which the first cover and the second cover are coupled by the coupling rod in the battery housing according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating only the first cover 110 at one end of the battery housing 100, for example, the portion A of FIG. 1.
  • a seating recess 111 is formed in the first cover 110, and four first insertion holes 112 are formed in the seating recess 111 of the first cover 110.
  • the number of the first insertion holes 112 is only one example, the first insertion hole 112 may be one or more.
  • the adhesive 140 is injected into four first insertion holes 112 of the first cover 110. 5, one end of each of the four coupling rods 130 is inserted into each of the four first insertion holes 112 of the first cover 110, and when the adhesive 140 is hardened, the coupling rods.
  • One end of the 130 may be fixed to the first cover 110 while being inserted into the first insertion hole 112.
  • the adhesive 140 is injected into four second insertion holes 122 of the second cover 120. 6, the protrusion 121 of the second cover 120 is seated in the seating groove 111 of the first cover 110 to be stably connected to the first cover 110.
  • the other end of each of the four coupling rods 130 is inserted into the second insertion hole 122 formed in the protrusion 121 of the second cover 120, when the adhesive 140 is cured, the coupling rod 130
  • the other end of the second cover 120 may be fixed to the second cover 120 while being inserted into the second insertion hole 122.
  • the coupling stiffness of the first cover 110 and the second cover 120 may be increased by the coupling rod 130 inserted into the first cover 110 and the second cover 120.
  • the number of the insertion holes 112 and 122 and the coupling rod 130 may vary, and is not limited to those shown in the drawings.
  • FIG. 7 to 10 are cross-sectional views of a process in which a first cover and a second cover are coupled by a coupling rod in a battery housing according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • Another embodiment of the present invention is different from the embodiment in that the receiving groove 115 or the receiving groove 125 is formed in each of the first insertion hole 112 or the second insertion hole 122.
  • the receiving groove 115 may be formed in the first insertion hole 112, or the receiving groove 125 may also be formed in the second insertion hole 122.
  • the shape of the accommodating groove 115 or the accommodating groove 125 may be various, for example, it may be formed in the shape of a screw thread and the screw bone is repeated as shown in the figure.
  • the accommodation groove 115 or the accommodation groove 125 will be described with reference to the case formed in the shape of a screw line as described above.
  • the receiving groove 115 may be formed only in the first insertion hole 112, or the receiving groove 125 is formed only in the second insertion hole 122.
  • Receiving grooves 115 and 125 may be formed in both the first insertion hole 112 and the second insertion hole 122, respectively.
  • the adhesive 140 may be formed in comparison with the case in which the accommodating grooves 115 and 125 are not formed. Since the area in contact with the first insertion hole 112 or the second insertion hole 122 increases, the overall adhesion area increases, whereby the first cover 110 or the second cover 120 and the coupling rod 130. The binding force of the effect is increased.
  • the coupling rod 130 may be formed with a screw thread (135), the thread and the screw bone is repeated (see Figs. 9 and 10), as shown in Figs. This may not be formed. If the threaded line 135 is formed in the coupling rod 130, the threaded line 135 of the coupling rod 130 is accommodated in the thread shape formed in each of the first insertion hole 112 or the second insertion hole 122. Since the coupling rods 130 are also screwed to the grooves 115 and 125, and the adhesive rods 130 are also coupled by the adhesive 140, the first cover 110 or the first coupling 110 may be doubled by screwing and bonding the adhesive 140. 2 has the effect that the coupling force of the cover 120 and the coupling rod 130 is much increased.
  • the adhesive 140 is injected into the receiving groove 115 of FIG. 9 and the receiving grooves 115 and 125 of FIG. 10.
  • the receiving groove (1) in the first insertion hole 112 or the second insertion hole (122) 115 or when the receiving groove 125 is formed the area where the pressure-sensitive adhesive 140 contacts the first insertion hole 112 or the second insertion hole 122 is compared with the case where the receiving grooves 115 and 125 are not formed. Since it increases, the adhesive area as a whole increases, whereby the coupling force of the first cover 110 or the second cover 120 and the coupling rod 130 may be increased.
  • the battery cell stack 200 may be included.
  • the battery cell stack 200 is provided with a plurality of battery cells provided with electrode leads.
  • the electrode lead provided in the battery cell is a kind of terminal exposed to the outside and connected to an external device, and a conductive material may be used.
  • the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may be disposed in opposite directions with respect to the longitudinal direction of the battery cell, or the positive electrode lead and the negative electrode lead may be positioned in the same direction with respect to the longitudinal direction of the battery cell.
  • the electrode leads can be electrically coupled to the busbars.
  • the battery cell is a unit cell arranged in the order of the positive plate-separator-cathode plate or a bi-cell arranged in the order of the positive plate-separator-cathode plate-separator-anode plate-separator-cathode plate according to the battery capacity. It may have a structure in which a plurality of laminated.
  • the battery cell stack 200 may be configured such that a plurality of battery cells are stacked on each other.
  • the battery cells may have various structures, and the plurality of battery cells may be stacked in various ways.
  • the battery cell stack 200 may include a plurality of cartridges (not shown) that accommodate each battery cell.
  • Each cartridge (not shown) may be manufactured by injection molding of plastic, and a plurality of cartridges (not shown) having an accommodating portion for accommodating the battery cells may be stacked.
  • the cartridge assembly in which a plurality of cartridges (not shown) are stacked may be provided with a connector element or a terminal element.
  • the connector element may include, for example, various types of electrical connection parts or connection members for connection to a battery management system (BMS) or the like, which may provide data on voltage or temperature of a battery cell.
  • BMS battery management system
  • the terminal element is a main terminal connected to the battery cell and includes a positive terminal and a negative terminal, and the terminal element may be provided with a terminal bolt to be electrically connected to the outside.
  • the battery cell may have a variety of shapes.
  • the battery cell stacks 200 may be laminated with each other by bonding the battery cells with double-sided tape.
  • the battery housing 100 included in the battery module 10 according to an embodiment of the present invention has a function of a module housing accommodating the battery cell stack 200.
  • a battery pack (not shown) may include a battery housing and a battery module 10 accommodated in the battery housing.
  • the battery pack (not shown), in addition to the battery module 10, a variety of devices for controlling the charge and discharge of the battery module 10, such as BMS, current sensors, fuses may be further included.
  • the battery housing included in the battery pack has a function of a pack housing that accommodates the battery module 10.
  • the present invention relates to a battery housing and a battery module including the same, in particular, it can be used in the industry related to secondary batteries.

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Abstract

배터리 하우징이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징은, 배터리를 수용하는 배터리 하우징에 있어서, 상호 결합되어 배터리가 수용될 수 있는 공간을 형성하는 복수의 커버를 포함하며, 복수의 커버 중 어느 하나의 제1 커버; 제1 커버로부터 이웃하게 배치되어 제1 커버에 결합되는 제2 커버; 및 제1 커버와 제2 커버를 결합시키는 결합봉을 포함한다.

Description

배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈
본 출원은 2018년 05월 25일자로 출원된 한국 특허 출원번호 10-2018-0059804호 및 2019년 02월 14일자로 출원된 한국 특허 출원번호 10-2019-0017321호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은, 배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제작이 간편하고 제작시의 열 손상이 방지되며 강성이 보강될 수 있는 배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 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.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.
종래, 이차 전지를 보호하기 위한 배터리 하우징은 레이저 용접과 같은 다양한 방식의 용접을 통해 접합하여 제작되었다. 즉, 복수의 부재가 겹치기 용접 내지 맞대기 용접을 통해 서로 접합되어 배터리 하우징이 제작되었다. 하지만, 용접에 의해 배터리 하우징을 제작하는 경우 용접시 발생되는 열로 인해 배터리 하우징 내부에 배치된 배터리 셀 또는 주변 부품이 손상되거나 변형될 우려가 있으며, 용접 구간이 길어질수록 열의 누적으로 인한 부재의 변형에 의해 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내부에 배치된 배터리 셀 또는 주변 부품의 손상이 방지될 수 있는 배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 접합이 용이하면서도 강성이 증대될 수 있는 배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리를 수용하는 배터리 하우징에 있어서, 상호 결합되어 배터리가 수용될 수 있는 공간을 형성하는 복수의 커버를 포함하며, 상기 복수의 커버 중 어느 하나의 제1 커버; 상기 제1 커버로부터 이웃하게 배치되어 상기 제1 커버에 결합되는 제2 커버; 및 상기 제1 커버와 상기 제2 커버를 결합시키는 결합봉을 포함하는 배터리 하우징이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 커버에는 상기 결합봉의 일단이 삽입될 수 있는 적어도 하나의 제1 삽입홀이 형성되고, 상기 제2 커버에는 상기 결합봉의 타단이 삽입될 수 있는 적어도 하나의 제2 삽입홀이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버에 상기 결합봉을 결합시킬 수 있도록, 상기 제1 삽입홀과 상기 제2 삽입홀에 점착제가 주입될 수 있다.
또한, 상기 제1 커버에는 상기 제2 커버가 안착될 수 있는 안착홈이 형성되며, 상기 제1 삽입홀은 상기 안착홈 내부에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 커버의 안착홈에 안착될 수 있도록 상기 제2 커버에는 단부로부터 돌출되는 돌출부가 형성되며, 상기 제2 삽입홀은 상기 돌출부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 커버는 엔드 플레이트를 포함하며, 상기 돌출부는 상기 엔드 플레이트로부터 절곡되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 삽입홀 및 상기 제2 삽입홀 중 적어도 하나에는 수용홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 수용홈은 나사선의 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 하우징; 및 상기 배터리 하우징에 수용되는 배터리 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 하우징; 및 상기 배터리 하우징에 수용되는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 결합봉을 통해 커버들을 접합시키므로 커버들의 접합시 열이 발생하지 않으며, 따라서, 배터리 하우징 내부에 배치된 배터리 셀 또는 주변 부품의 손상이 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 커버들 내부에 결합봉이 삽입되므로 커버들의 접합이 용이하면서도 강성이 증대될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징에서 제1 커버와, 제2 커버가 분리된 부분 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징에서 제1 커버와, 제2 커버가 결합봉에 의해 결합되는 과정의 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 하우징에서 제1 커버와, 제2 커버가 결합봉에 의해 결합되는 과정의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징에서 제1 커버와, 제2 커버가 분리된 부분 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징(100)은 배터리를 수용하도록 마련되며, 후술하는 바와 같이, 배터리 셀 적층체(200)가 수용되는 모듈 하우징일 수도 있고, 또는, 배터리 모듈(10)이 수용되는 팩 하우징일 수도 있으며, 또한, 그외 다양한 종류의 배터리를 포함하는 각종 하우징을 모두 포함하는 개념으로 이해되어져야 한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 배터리 하우징(100)에 배터리 셀 적층체(200)가 수용된 배터리 모듈(10)인 경우를 중심으로 설명하지만 배터리 하우징(100)의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.
배터리 하우징(100)은 복수의 커버를 포함하며, 복수의 커버가 상호 결합되어 배터리 셀 적층체(200)를 수용할 수 있는 공간을 형성한다. 즉, 복수의 커버가 상호 결합되어 형성된 내부 공간에 배터리 셀 적층체(200)가 수용될 수 있으며, 배터리 셀 적층체(200)는 복수의 커버에 의해 보호될 수 있다. 여기서, 복수의 커버는 제1 커버(110)와, 제2 커버(120)를 포함할 수 있다.
배터리 하우징(100)은, 제1 커버(110)와, 제2 커버(120)와, 결합봉(130)을 포함할 수 있다.
제1 커버(110)는 복수의 커버 중 어느 하나의 임의의 커버로 다양한 형상을 가질 수 있으며, 도 1 및 도 2를 참조하면, 예를 들어 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 제1 커버(110)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 제1 커버(110)는 다양한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속 재질이 사용될 수도 있고 또는 플라스틱과 같은 다양한 복합수지가 사용될 수도 있다.
제2 커버(120)는 제1 커버(110)로부터 이웃하게 배치되어 제1 커버(110)에 결합된다. 제2 커버(120)는 제1 커버(110)와 마찬가지로 사각형 형상으로 형성될 수 있고, 또한, 알루미늄과 같은 금속 재질 또는 플라스틱과 같은 다양한 복합수지 재질로 제작될 수 있지만, 제2 커버(120)의 형상과 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
결합봉(130)은 제1 커버(110)와 제2 커버(120)를 결합시킬 수 있다. 결합봉(130)이 제1 커버(110)와 제2 커버(120)에 결합되는 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 결합봉(130)에 숫나사부 또는 암나사부가 형성되고, 제1 커버(110)와 제2 커버(120)에 이에 대응되는 암나사부 또는 숫나사부가 형성되어 서로 결합될 수 있다. 또는, 제1 커버(110)와 제2 커버(120)에 형성된 홀에 결합봉(130)을 억지끼움 방식으로 끼워서 결합할 수도 있다. 또는, 점착제(140, 도 4 참조)를 통해 결합봉(130)이 제1 커버(110)와 제2 커버(120)에 결합되도록 마련될 수도 있다. 여기서, 점착제(140)는 동일 종류의 물질 또는 다른 종류의 물질을 서로 부착시킬 수 있는 각종 물질을 모두 포함하며, 접착제를 포함하는 개념이다. 이하에서는, 결합봉(130)이 점착제(140)에 의해 제1 커버(110)와 제2 커버(120)에 결합되는 경우를 중심으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 제1 커버(110)에는 적어도 하나의 제1 삽입홀(112)이 형성될 수 있으며, 결합봉(130)의 일단이 제1 커버(110)의 제1 삽입홀(112)에 삽입될 수 있다. 그리고, 결합봉(130)의 일단은 제1 삽입홀(112)에 삽입되어 점착제(140)에 의해 고정된다. 예를 들어, 점착제(140)가 제1 삽입홀(112)에 주입되고 결합봉(130)의 일단이 제1 삽입홀(112)에 삽입되며 점착제(140)가 경화되어 결합봉(130)의 일단이 제1 커버(110)에 고정결합될 수도 있고, 또는, 점착제(140)가 결합봉(130)에 묻혀진채 결합봉(130)의 일단이 제1 삽입홀(112)에 삽입되어 제1 커버(110)에 고정될 수도 있다.
그리고, 제2 커버(120)에는 제1 커버(110)와 마찬가지로 적어도 하나의 제2 삽입홀(122)이 형성될 수 있으며, 결합봉(130)의 타단이 제2 커버(120)의 제2 삽입홀(122)에 삽입될 수 있다. 그리고, 결합봉(130)의 타단은 제2 삽입홀(122)에 삽입되어 점착제(140)에 의해 고정된다. 예를 들어, 점착제(140)가 제2 삽입홀(122)에 주입되고 결합봉(130)의 타단이 제2 삽입홀(122)에 삽입되며 점착제(140)가 경화되어 결합봉(130)의 타단이 제2 커버(120)에 고정결합될 수도 있고, 또는 점착제(140)가 결합봉(130)에 묻혀진채 결합봉(130)의 타단이 제2 삽입홀(122)에 삽입되어 제2 커버(120)에 고정될 수도 있다. 점착제(140)는 제1 삽입홀(112)과 제2 삽입홀(122)에 주입될 수 있고, 또한, 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 면에 제공되어 제1 커버(110)와 제2 커버(120)가 부착되도록 마련될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 제1 커버(110)에는 안착홈(111)이 형성될 수 있으며, 안착홈(111)에는 제2 커버(120)가 안착될 수 있다. 이와 같이 제1 커버(110)에 안착홈(111)이 형성되고, 제2 커버(120)가 제1 커버(110)의 안착홈(111)에 안착되면 제1 커버(110)와 제2 커버(120)가 보다 안정적으로 결합될 수 있다. 여기서, 제1 삽입홀(112)은 안착홈(111) 내부에 형성될 수 있다.
그리고, 제2 커버(120)에는 단부로부터 돌출되는 돌출부(121)가 형성될 수 있으며, 제2 커버(120)의 돌출부(121)가 제1 커버(110)의 안착홈(111)에 안착될 수 있다. 여기서, 제2 삽입홀(122)은 돌출부(121)에 형성될 수 있다.
제2 커버(120)는 엔드 플레이트를 포함할 수 있으며, 돌출부(121)는 엔드 플레이트로부터 절곡되어 형성될 수 있다. 제2 커버(120)의 엔드 플레이트는 평판 형상이며, 엔드 플레이트의 양측 끝부분에서 대략 직각으로 절곡되어 돌출부(121)가 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징에서 제1 커버와, 제2 커버가 결합봉에 의해 결합되는 과정의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징(100)에서 제1 커버(110)와, 제2 커버(120)가 결합봉(130)에 의해 결합되는 과정에 대해 설명한다.
도 3은 배터리 하우징(100)의 일측 단부, 예를 들어 도 1의 A 부분에서 제1 커버(110)만을 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제1 커버(110)에는 안착홈(111)이 형성되며, 제1 커버(110)의 안착홈(111)에 4개의 제1 삽입홀(112)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 삽입홀(112)의 개수는 하나의 예시일 뿐이며, 제1 삽입홀(112)은 하나 이상일 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 커버(110)의 4개의 제1 삽입홀(112)에 점착제(140)가 주입되어 있다. 그리고, 도 5를 참조하면, 4개의 결합봉(130)의 각각의 일단이 제1 커버(110)의 4개의 제1 삽입홀(112)에 각각 삽입되며, 점착제(140)가 경화되면 결합봉(130)의 일단이 제1 삽입홀(112)에 삽입된 채 제1 커버(110)에 고정될 수 있다. 그리고, 제2 커버(120)의 4개의 제2 삽입홀(122)에 점착제(140)가 주입된다. 그리고, 도 6을 참조하면, 제2 커버(120)의 돌출부(121)가 제1 커버(110)의 안착홈(111)에 안착되어 제1 커버(110)와 안정적으로 연결된다. 이때, 제2 커버(120)의 돌출부(121)에 형성된 제2 삽입홀(122)에 4개의 결합봉(130)의 각각의 타단이 삽입되며, 점착제(140)가 경화되면 결합봉(130)의 타단이 제2 삽입홀(122)에 삽입된 채 제2 커버(120)에 고정될 수 있다. 이러한 방식에 의해 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 접합시 열이 발생하지 않으므로 하우징 내부에 배치된 배터리 셀 또는 주변 부품의 손상이 방지될 수 있는 효과가 있다. 그리고, 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 내부에 삽입된 결합봉(130)에 의해 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 결합 강성이 증대될 수 있는 효과가 있다. 한편, 본 실시예에서 삽입홀(112, 122)과 결합봉(130)의 개수는 다양할 수 있으며, 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 하우징에서 제1 커버와, 제2 커버가 결합봉에 의해 결합되는 과정의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 하우징(100)의 작용 및 효과에 대해 설명하되, 본 발명의 일 실시예에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.
본 발명의 다른 실시예의 경우 제1 삽입홀(112) 또는 제2 삽입홀(122) 각각에 수용홈(115) 또는 수용홈(125)이 형성된다는 점에서 일 실시예와 차이가 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 제1 삽입홀(112)에는 수용홈(115)이 형성될 수 있고, 또는, 제2 삽입홀(122)에도 수용홈(125)이 형성될 수 있다. 여기서, 수용홈(115) 또는 수용홈(125)의 형상은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 도면에서와 같이 나사산과 나사골이 반복되는 나사선의 형상으로 형성될 수 있다. 이하에서는 수용홈(115) 또는 수용홈(125)이 전술한 바와 같이 나사선의 형상으로 형성된 경우를 중심으로 설명한다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예의 경우, 예를 들어, 제1 삽입홀(112)에만 수용홈(115)이 형성될 수도 있고, 또는, 제2 삽입홀(122)에만 수용홈(125)이 형성될 수도 있으며, 제1 삽입홀(112)과 제2 삽입홀(122) 모두에 각각 수용홈(115, 125)이 형성될 수도 있다. 제1 삽입홀(112) 또는 제2 삽입홀(122)에 수용홈(115) 또는 수용홈(125)이 형성되면 수용홈(115, 125)이 형성되지 않은 경우에 비해 점착제(140)가 제1 삽입홀(112) 또는 제2 삽입홀(122)에 접촉되는 면적이 증대하므로, 전체적으로 점착 면적이 증대하며, 이에 의해 제1 커버(110) 또는 제2 커버(120)와 결합봉(130)의 결합력이 증대되는 효과가 있다.
그리고, 결합봉(130)에는 나사산과 나사골이 반복되는 나사선(135)이 형성될 수도 있고(도 9 및 도 10 참조), 도 5 및 도 6에서와 같이 결합봉(130)에 나사선(135)이 형성되지 않을 수도 있다. 만약, 결합봉(130)에 나사선(135)이 형성된 경우라면, 결합봉(130)의 나사선(135)이 제1 삽입홀(112) 또는 제2 삽입홀(122) 각각에 형성된 나사선 형상의 수용홈(115, 125)에 나사 결합되고, 또한, 점착제(140)에 의해서도 결합봉(130)이 결합되므로, 나사선 결합 및 점착제(140) 결합에 의한 2중 결합으로 제1 커버(110) 또는 제2 커버(120)와 결합봉(130)의 결합력이 훨씬 증대되는 효과가 있다. 여기서, 도 9의 수용홈(115)과, 도 10의 수용홈(115, 125)에는 점착제(140)가 주입되어 있다. 그리고, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 결합봉(130)에 나사선(135)이 형성되지 않은 경우라도, 전술한 바와 같이, 제1 삽입홀(112) 또는 제2 삽입홀(122)에 수용홈(115) 또는 수용홈(125)이 형성되면 수용홈(115, 125)이 형성되지 않은 경우에 비해 점착제(140)가 제1 삽입홀(112) 또는 제2 삽입홀(122)에 접촉되는 면적이 증대하므로, 전체적으로 점착 면적이 증대하며, 이에 의해 제1 커버(110) 또는 제2 커버(120)와 결합봉(130)의 결합력이 증대될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 하우징(100)과, 배터리 하우징(100)에 수용되는 배터리 셀 적층체(200)를 포함할 수 있다. 배터리 셀 적층체(200)에는 전극 리드가 구비되는 배터리 셀이 복수로 마련된다. 배터리 셀에 구비되는 전극 리드는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다. 전극 리드는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다. 양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다. 전극 리드는 버스바에 전기적으로 결합될 수 있다. 배터리 셀은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀 적층체(200)는 복수의 배터리 셀이 서로 적층되도록 구성될 수 있다. 여기서, 배터리 셀은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 또한, 복수의 배터리 셀은 다양한 방식으로 적층될 수 있다.
배터리 셀 적층체(200)는 각각의 배터리 셀을 수납하는 카트리지(미도시)가 복수로 구비될 수 있다. 각각의 카트리지(미도시)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀을 수납할 수 있는 수납부가 형성된 복수의 카트리지들(미도시)이 적층될 수 있다. 복수의 카트리지들(미도시)이 적층된 카트리지 조립체에는 커넥터 요소 또는 단자 요소가 구비될 수 있다. 커넥터 요소는, 예를 들어, 배터리 셀의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다. 그리고, 단자 요소는 배터리 셀에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함하며, 단자 요소는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 셀은 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 배터리 셀 적층체(200)는 배터리 셀끼리 양면 테이프에 의해 접착되어 서로 적층될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)에 포함된 배터리 하우징(100)은 배터리 셀 적층체(200)를 수용하는 모듈 하우징의 기능을 가진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 배터리 하우징과, 배터리 하우징에 수용되는 배터리 모듈(10)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다. 여기서, 배터리 팩에 포함된 배터리 하우징은 배터리 모듈(10)을 수용하는 팩 하우징의 기능을 가진다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 배터리 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 특히, 이차전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 배터리를 수용하는 배터리 하우징에 있어서,
    상호 결합되어 배터리가 수용될 수 있는 공간을 형성하는 복수의 커버를 포함하며,
    상기 복수의 커버 중 어느 하나의 제1 커버;
    상기 제1 커버로부터 이웃하게 배치되어 상기 제1 커버에 결합되는 제2 커버; 및
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버를 결합시키는 결합봉을 포함하는 배터리 하우징.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버에는 상기 결합봉의 일단이 삽입될 수 있는 적어도 하나의 제1 삽입홀이 형성되고, 상기 제2 커버에는 상기 결합봉의 타단이 삽입될 수 있는 적어도 하나의 제2 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버에 상기 결합봉을 결합시킬 수 있도록, 상기 제1 삽입홀과 상기 제2 삽입홀에 점착제가 주입된 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 커버에는 상기 제2 커버가 안착될 수 있는 안착홈이 형성되며, 상기 제1 삽입홀은 상기 안착홈 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버의 안착홈에 안착될 수 있도록 상기 제2 커버에는 단부로부터 돌출되는 돌출부가 형성되며, 상기 제2 삽입홀은 상기 돌출부에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 커버는 엔드 플레이트를 포함하며,
    상기 돌출부는 상기 엔드 플레이트로부터 절곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 삽입홀 및 상기 제2 삽입홀 중 적어도 하나에는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수용홈은 나사선의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 배터리 하우징; 및
    상기 배터리 하우징에 수용되는 배터리 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 배터리 하우징; 및
    상기 배터리 하우징에 수용되는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
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