WO2020022678A1 - 도포 방지부가 구비된 셀 프레임을 포함하는 이차전지 팩 - Google Patents

도포 방지부가 구비된 셀 프레임을 포함하는 이차전지 팩 Download PDF

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이태규
최범
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery pack including a cell frame provided with a coating prevention unit, and more particularly to a secondary battery pack having improved heat dissipation characteristics and safety.
  • 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. It has been spotlighted for its very low self discharge rate and high energy density.
  • Such secondary batteries have high electrical applicability and high energy density in various products.
  • Such secondary batteries are applied to electric vehicles or hybrid vehicles, power storage devices, and the like, which are driven by electric driving sources as well as portable electronic devices.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels is generated but also no by-products are generated due to the use of energy.
  • Secondary battery packs applied to electronic devices and the like may include a plurality of secondary batteries to obtain a high output, these secondary batteries have a structure electrically connected to each other.
  • each secondary battery is an electrode assembly, and may be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between components including a cathode and an anode current collector, a separator, an active material, an electrolyte, and the like.
  • the secondary battery pack is manufactured in a form in which a plurality of secondary batteries are concentrated in a narrow space, it is important to easily discharge heat generated from each secondary battery to the outside.
  • the density of secondary batteries tends to be very high due to space constraints.
  • the calorific value of the secondary battery is proportional to the square of the current, a phenomenon in which the temperature of the secondary battery rapidly increases during high rate discharge is likely to occur.
  • a heat island phenomenon in which heat is concentrated in an inner portion (center portion) of the array structure of the secondary battery mounted inside the secondary battery pack is likely to occur.
  • an object of the present invention is to provide a secondary battery pack that effectively improves safety with heat dissipation characteristics.
  • a plurality of cylindrical battery cells having electrode terminals formed at one end and the other end and arranged in one direction;
  • connection plate configured to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells to each other
  • a pack housing in which an inner space is formed such that the plurality of cylindrical battery cells are mounted in a form in which electrode terminals are positioned in a horizontal direction;
  • a thermally conductive resin interposed between an inner surface forming an inner space of the pack housing and an outer surface of the plurality of cylindrical battery cells;
  • It is configured to surround at least a portion of the upper surface of the plurality of cylindrical battery cells and the both ends of the electrode terminal is formed, the opening is formed so that the electrode terminal is exposed to the outside, at least a portion of the edge of the opening is in the outward direction It includes a cell frame formed with an application prevention portion extending protruding into the.
  • a bending structure in which the connecting plate is bent in the vertical direction or the horizontal direction may be formed along the outer surface of the structure protruding and extending in the outward direction of the coating preventing part.
  • the through hole may be formed in the coating prevention part so that a part of the connection plate is inserted.
  • the coating prevention part may have a gas vent structure that is open to discharge the internal air of the coating preventing part to the outside.
  • the cell frame may include a first frame covering one side of the plurality of cylindrical battery cells, and a center of the plurality of cylindrical battery cells coupled to the other side of the first frame. It may include a second frame covering the other side on the basis.
  • the thermally conductive resin may be applied to cover at least a lower portion of outer surfaces of the cylindrical battery cells.
  • first frame and the second frame may be formed with a perforated fixture so that a portion of the thermally conductive resin is introduced into and solidified.
  • the pack housing may further include an upper case covering an upper portion of the cell frame; And a lower case coupled to a lower surface of the upper case and having a plurality of concave structures inwardly formed to correspond to an outer surface of a lower portion of each of the plurality of cylindrical battery cells inside an inner space.
  • a plurality of convex portions convex in the outward direction may be formed on the outer surface of the lower case along the shapes of the plurality of concave structures formed on the inner side of the lower case.
  • a grating portion having a rib shape protruding in an outward direction extending in the longitudinal direction may be formed on an outer surface on which the plurality of convex portions of the lower case are formed.
  • the electronic device according to the present invention for achieving the above object includes the secondary battery pack.
  • the power tool according to the present invention for achieving the above object includes the secondary battery pack.
  • the secondary battery pack of the present invention by forming a coating prevention portion in the edge of the opening exposed by the electrode terminal of the cell frame, it is possible to prevent the thermally conductive resin is applied to the outer surface of the electrode terminal. . Accordingly, the present invention can prevent the safety vent structure from being operated by the thermally conductive resin in advance, thereby effectively increasing the safety of the secondary battery pack.
  • a plurality of cylindrical battery cells can be electrically connected to a portion of the connecting plate of the present invention by forming a bent structure corresponding to the application prevention portion.
  • the connection plate of the present invention is formed with a avoidance port so that the safety vent structure formed on the electrode terminal can operate normally, it is possible to ensure safety during abnormal operation of the secondary battery pack.
  • the connecting plate when the through-hole is formed so that a part of the connecting plate is inserted into the coating prevention portion of the cell frame of the present invention, the connecting plate can be firmly fixed to the outer surface of the cell frame, The extended length for contacting the electrode terminals of the connecting plate can be minimized, thereby reducing the material cost.
  • the cell frame of the present invention by forming a gas vent structure in the coating prevention portion, the gas discharged from the plurality of cylindrical battery cells is not stagnated in the coating prevention portion of the cell frame. It can be discharged to the outside as appropriate. Accordingly, it is possible to prevent the ignition or explosion caused by the stagnant gas.
  • the bonding force between the thermally conductive resin and the cell frame can be increased.
  • the thermally conductive resin can increase the binding force between the cell frame, the plurality of cylindrical battery cells, and the pack housing by the fastener, and can further enhance the durability of the secondary battery pack.
  • the heat of the plurality of cylindrical battery cells to accommodate the lower case Since the heat absorbed by the concave structure formed inside the part and absorbed by the concave structure can be quickly transferred to the plurality of convex portions, it is possible to effectively radiate heat through the plurality of convex portions exposed to the outside air of the pack housing. Accordingly, there is an effect that can greatly increase the cooling efficiency of the secondary battery pack.
  • the grating portion by forming the grating portion on the outer surface on which the convex portion of the lower case of the present invention is formed, the grating portion can not only prevent the convex portion of the lower case from colliding with the foreign material, The mechanical rigidity of the outer side in which the convex part is formed can be raised effectively.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic view of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating some separated components of a rechargeable battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a cross section in a vertical direction of a cylindrical battery cell of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view schematically illustrating a side portion cut along a line CC ′ of the rechargeable battery pack of FIG. 1.
  • 5 and 6 are one side perspective view and the other perspective view schematically showing some components of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view schematically illustrating a side portion cut along a line D-D ′ of the rechargeable battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a partial side cross-sectional view schematically illustrating an enlarged view of an E ′ region of the rechargeable battery pack of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a partial side cross-sectional view schematically illustrating a side portion cut in one direction of a rechargeable battery pack according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view schematically illustrating a first frame of a cell frame that is a part of a rechargeable battery pack according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial side cross-sectional view schematically illustrating a side portion cut in one direction of a rechargeable battery pack according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view schematically illustrating a lower case of a rechargeable battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a bottom perspective view schematically illustrating a lower portion of a lower housing of a rechargeable battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view showing a schematic view of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically illustrating some separated components of a rechargeable battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a cross section in a vertical direction of a cylindrical battery cell of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 200 of the present invention includes a plurality of cylindrical battery cells 100, a connection plate 210, a pack housing 220, and a cell frame 240. have.
  • the cylindrical battery cell 100 may include a cylindrical battery can 120, and an electrode assembly 140 accommodated in the battery can 120.
  • the battery can 120 may include a material having high electrical conductivity.
  • the battery can 120 may include aluminum, steel, or copper.
  • electrode terminals 111 may be formed at both ends of the battery can 120 in the horizontal direction.
  • the electrode terminal 111 may include a first electrode terminal 111A and a second electrode terminal 111B having different electrical polarities from each other.
  • a first electrode terminal 111A is formed at one end (left end) in the horizontal direction of the battery can 120, and the other end (in the horizontal direction) ( On the right end portion, a second electrode terminal 111B may be formed.
  • the electrode assembly 140 may be formed in a structure wound around a jelly-roll type with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • a positive electrode tab 170 may be attached to the positive electrode (not shown) to be connected to the first electrode terminal 111A of the upper end of the battery can 120.
  • a negative electrode tab (not shown) may be attached to the negative electrode (not shown) to be connected to the second electrode terminal 111B at the right end of the battery can 120.
  • the secondary battery pack 200 may include five cylindrical battery cells 100 arranged in one direction.
  • the electrode terminals 111 of the five cylindrical battery cells 100 may be disposed such that electrode terminals 111 having different polarities are adjacent to each other. That is, in the electrode terminal 111 of the foremost cylindrical battery cell 100, the first electrode terminal 111A is positioned at the left end of the battery can 120, and the second electrode terminal is disposed at the right end of the battery can 120. 111B may be located.
  • the cylindrical battery cell 100 may include a top cap 110.
  • the top cap 110 may have a protruding shape.
  • the top cap 110 may be used as the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100.
  • the top cap 110 may be configured to be punctured when at least a portion of the internal gas reaches a specific air pressure or more.
  • the cylindrical battery cell 100 has a safety element 122 (for example, a PTC element (positive temperature coefficient element) to cut off the current by a large increase in battery resistance when the temperature inside the battery can 120 in the lower portion) , TCO, etc.) may be provided.
  • the cylindrical battery cell 100 has a shape that protrudes downward in a normal state, but has a safety vent structure 130 that ruptures while exhausting gas in one direction when the pressure inside the battery rises. can do.
  • the cylindrical battery cell 100 has a current interrupt device (CID) having one upper end coupled to the safety vent structure 130 and one lower end connected to an anode of the electrode assembly 140 ( 150 may be provided.
  • CID current interrupt device
  • the secondary battery pack 200 according to the present invention is not limited to the above-described cylindrical battery cell 100, and various cylindrical battery cells 100 known at the time of filing the present invention may be employed.
  • connection plate 210 may be configured to contact the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 100 to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells 100 to each other. Can be. That is, the connection plate 210 may be said to serve as a bus bar.
  • the connection plate 210 may include a metal material having high electrical conductivity.
  • the metal material may be an alloy including gold, aluminum, copper, nickel, and the like.
  • connection plate 210 may be electrically connected to the first electrode terminal 111A of one cylindrical battery cell 100 and the second electrode terminal 111B of the other cylindrical battery cell 100. One end may contact the first electrode terminal 111A of one cylindrical battery cell 100, and the other end may contact the second electrode terminal 111B of the other cylindrical battery cell 100.
  • connection plate 210 extends from one end of the main body portion 210b1 in contact with the electrode terminal 111 to transfer power to an external electronic device or to sense voltage of the cylindrical battery cell 100.
  • An extension 210b2 may be formed. That is, the extension part 210b2 may be electrically connected to the external input / output terminal 252 or the voltage sensing terminal of the battery management unit to transmit power to the outside.
  • the main body portions 210b1 of the four connection plates 210b may have a first electrode terminal (1) of one cylindrical battery cell 100. 111A) and the second electrode terminal 111B of the other cylindrical battery cell 100 may be configured to electrically connect.
  • the four connection plates 210b may be formed with an extension 210b2 extending from one end of the main body 210b1 so that the following battery management unit can sense a voltage.
  • connection plates 210a are set to be in electrical contact with the first electrode terminal 111A or the second electrode terminal 111B of one cylindrical battery cell 100.
  • the two connection plates 210a may be formed with extension portions extending from one end of the main body portion so as to transfer power to external electronic devices, similarly to other types of connection plates 210b.
  • connection plate 210 may include a first electrode terminal of one cylindrical battery cell 100. 111A) and the first electrode terminal 111A of the other cylindrical battery cell 100 is electrically connected, or one cylindrical battery cell different from the second electrode terminal 111B of one cylindrical battery cell 100 The second electrode terminal 111B of 100 may be electrically connected.
  • the secondary battery pack 200 may include an external input / output terminal 252 configured to receive power from an external device or to supply power.
  • the external input / output terminal 252 may be electrically connected to a battery management unit (BMU) for controlling charging and discharging of the plurality of cylindrical battery cells 100 described in detail below.
  • BMU battery management unit
  • the battery management unit 250 controls the charging and discharging of the battery by performing on / off control of a switch element (not shown) according to the charging or discharging state of the battery unit.
  • the pack housing 220 may be configured in one piece, or may be configured to couple the two members.
  • the pack housing 220 may include an upper case 221 and a lower case 226.
  • the pack housing 220 may be formed of an electrically insulating material.
  • the pack housing 220 may include a material of polyethylene terephthalate or polyvinyl chloride.
  • the pack housing 220 includes an upper case 221 relatively positioned at an upper portion and a lower case 226 coupled to a lower surface of the upper case 221. can do. That is, the pack housing 220 may be configured by combining the upper case 221 and the lower case 226 with each other.
  • an empty space may be formed in the pack housing 220 to accommodate components such as a plurality of cylindrical battery cells 100, a cell frame 240, and a battery management unit 250.
  • the pack housing 220 may have an internal space in which the cylindrical battery cells 100 are mounted in a form in which the electrode terminals 111 are positioned in a horizontal direction (x direction). That is, the cylindrical battery cells 100 may be disposed such that side portions of the battery can 120 in the up and down direction (z direction) contact the inner surface of the pack housing 220.
  • the interior of the lower case 226 of the pack housing 220 may be provided with an accommodating part 226a having an empty space to accommodate the cylindrical battery cell 100.
  • an accommodating part 226a having an empty space in which five cylindrical battery cells 100 may be accommodated in the pack housing 220 may be formed.
  • an upper portion of the upper case 221 of the pack housing 220 may be provided with an air inlet 125 having at least one opening formed therein to allow external air to flow therein.
  • the air inlet 125 may be formed on the pack housing 220 when viewed in the F direction.
  • terms indicating directions such as before, after, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the shape of the object. However, in the present specification, for convenience of description, the directions of front, rear, left, right, up, down, and the like are shown separately based on a time when viewed in the F direction.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view schematically illustrating a side portion cut along a line CC ′ of the rechargeable battery pack of FIG. 1.
  • the secondary battery pack 200 of the present invention may include a thermally conductive resin 230.
  • the thermally conductive resin 230 may be added to be interposed between an inner surface that forms an inner space of the pack housing 220 and an outer surface of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the thermally conductive resin 230 may be applied to surround at least a lower portion of outer surfaces of the cylindrical battery cells 100 accommodated in the pack housing 220.
  • the thermally conductive resin 230 may be formed in the left and right directions (x direction in FIG. 2) in which the electrode terminals 111 are formed among the outer surfaces of the cylindrical battery cells 100 housed in the pack housing 220. It may be added to contact a portion of both cross sections. In addition, the thermally conductive resin 230 may be added to contact the inner bottom surface of the lower case 226. For example, as shown in FIG. 4, the thermally conductive resin 230 may be interposed between the lower side of the battery can 120 of the five cylindrical battery cells 100 and the inner surface of the lower case 226. have.
  • the thermally conductive resin 230 is interposed between the inner surfaces of the plurality of cylindrical battery cells 100 and the pack housing 220, thereby, the plurality of cylindrical battery cells 100 Heat generated in the can be effectively transmitted to the pack housing 220, it is possible to maximize the heat dissipation effect of the secondary battery pack 200.
  • 5 and 6 are one side perspective view and the other perspective view schematically showing some components of a secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the cell frame 240 may be formed to surround upper portions of the cylindrical battery cells 100.
  • the cell frame 240 may include a first frame 241 and a second frame 246.
  • the first frame 241 may cover one side (left side) with respect to the center of the horizontal direction (x direction) of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the second frame 246 is coupled to the other side of the first frame 241 and covers the other side (right side) based on the center of the horizontal direction (x direction) of the plurality of cylindrical battery cells 100. It can be configured to.
  • the cell frame 240 may be formed to surround a portion of an upper portion of the plurality of cylindrical battery cells 100. To this end, a curved structure 241a corresponding to the upper outer surfaces of the plurality of cylindrical battery cells 100 may be formed on an upper surface of the inside of the cell frame 240.
  • the cell frame 240 may include a cover part 240c and an open part 240h.
  • the cover part 240c may have an inner surface formed to cover at least a portion of each of upper and horizontal sides of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the opening portion 240h may have an open structure such that lower portions of the cylindrical battery cells 100 are exposed to the outside.
  • the upper portion of the cell frame 240 a plurality of air received from the air inlet (Fig. 2, 125) formed in the upper case 221 of the pack housing 220 in the cell frame 240
  • An inlet tube 243 formed to be well transmitted to the cylindrical battery cell 100 may be formed.
  • the inlet pipe 243 may be formed in a hollow structure extending in an upward direction and having an inner hollow.
  • an inlet 243a through which air is introduced may be formed at an upper end of the inlet pipe 243, and an outlet 243b open to one side may be formed at a lower part thereof.
  • an upper portion of the cell frame 240 in which the first frame 241 and the second frame 246 are coupled is formed with an exposed portion 01 through which the plurality of cylindrical battery cells 100 are exposed to the outside.
  • the exposed part 01 may be formed at an adjacent position to be connected to the outlet 243b of the inlet pipe 243.
  • the secondary battery pack 200 can efficiently move external air to the inside, thereby effectively increasing the cooling efficiency of the secondary battery pack 200.
  • the cell frame 240 may be formed with a terminal cover part 240d configured to surround at least a portion of outer surfaces of both ends of the electrode terminal 111.
  • the terminal cover part 240d may have the left and right directions (x) of the plurality of cylindrical battery cells 100 in which the electrode terminals 111 are formed. It may be formed to surround both ends of the (direction).
  • the terminal cover part 240d may extend in a downward direction from both end portions of the cover part 240c covering the upper portion of the cell frame 240 in the x direction. In this case, the terminal cover part 240d may cover at least a portion of the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • an opening 02 may be formed in the terminal cover part 240d such that the electrode terminal 111 is exposed to the outside.
  • a portion of the connection plate 210 may be in contact with the electrode terminal 111 through the opening 02 of the cell frame 240.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view schematically illustrating a side portion cut along a line D-D ′ of the rechargeable battery pack of FIG. 1.
  • the cell frame 240 may include a coating prevention part 228 having at least a portion of an edge of the opening 02 protruding outward. .
  • the cell frame 240 may be formed with a coating prevention part 228 protruding outwardly to face the inner surface of the pack housing 220. That is, the coating prevention part 228 may be formed to protrude to surround the peripheral portion of the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100.
  • the coating prevention part 228 is a tubular form having a hollow structure extending from the terminal cover part 240d of the cell frame 240 in the horizontal direction (x direction). Can be.
  • a safety vent structure 130 for ejecting gas to the outside may be formed.
  • the coating prevention part 228 is formed at a portion of the electrode terminals 111A and 111B of the cylindrical battery cells 100 that faces the electrode terminal 111A on which the safety vent structure 130 is formed. Can be.
  • the safety vent structure 130 may be formed at a portion where the first electrode terminal 111A is formed in the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the two coating preventing parts 228 formed at both ends of the cell frame 240 may be formed at positions facing the first electrode terminals 111A of the cylindrical battery cells 100.
  • the thermally conductive resin 230 covers and seals the electrode terminal 111 in which the safety vent structure 130 is formed, the high pressure gas generated inside the cylindrical battery cell 100 when the high pressure gas is generated. Failure to discharge gas may cause an accident such as the cylindrical battery cell 100 is ignited or exploded.
  • the thermally conductive resin 230 is applied to the cell frame 240 to the electrode terminal 111 in which the safety vent structure 130 of the plurality of cylindrical battery cells 100 is formed.
  • the thermally conductive resin 230 can be prevented from being applied to the outer surface of the electrode terminal 111.
  • the present invention can prevent the safety vent structure 130 from being inactivated by the thermally conductive resin 230, thereby effectively increasing the safety of the secondary battery pack 200.
  • FIG. 8 is a partial side cross-sectional view schematically illustrating an enlarged view of an E ′ region of the rechargeable battery pack of FIG. 7.
  • the bent structure 210c and the avoidance tool 03 are connected to the connection plates 210b disposed at both ends of the electrode terminals 111 of the cylindrical battery cells 100. ) May be formed.
  • the connecting plate 210b has a bending structure 210c in which the connecting plate 210b is bent in the vertical direction or the horizontal direction along the outer surface of the structure protruding and extending in the outward direction of the coating preventing unit 228. Can be formed. That is, a part of the main body 210b2 of the connection plate 210b may be bent into the inside of the application prevention part 228 of the cell frame 240 and bent.
  • a portion of the main body 210b2 of the connection plate 210b may have a bending structure 210c in the vertical direction or the horizontal direction so as to contact the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100.
  • a main body 210b2 of the connection plate 210b may have a avoidance hole in which a portion of the electrode terminal 111 is exposed to the outside so as not to prevent the safety vent structure 130 from being opened to the outside. 03) can be formed. That is, the evacuation port 03, the body portion of the connecting plate (210b) so as not to interfere with the open portion of the safety vent structure 130, when the high-pressure gas generated in the cylindrical battery cell (100) A part of 210b2) is open.
  • connection plate 210b has a bending structure 210c bent in a horizontal direction or a lower direction along a protruding portion of the coating prevention part 228 protruding outward. Can be formed.
  • a avoidance tool 03 may be formed in the main body portion 210b2 of the connection plate 210b so that a part of the electrode terminal 111 may be exposed to the outside.
  • the bending structure 210c of the shape corresponding to the coating preventing portion in the connection plate 210b it is possible to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the safety vent structure (130) formed in the electrode terminal 111 is formed so that the evacuation port (03) to operate normally, it is possible to ensure the safety during abnormal operation of the secondary battery pack.
  • connection plate 210b may be interposed between the coating preventing part 228 of the cell frame 240 and the inner surface of the pack housing 220.
  • a part of the connecting plate 210b has a structure interposed between the application preventing portion 228 of the cell frame 240 and the inner surface of the pack housing 220. As a result, it may serve to block inflow of the thermally conductive resin 230. Accordingly, the thermally conductive resin 230 may be induced to be precisely applied to the intended site.
  • FIG. 9 is a partial side cross-sectional view schematically illustrating a cut side portion of a rechargeable battery pack according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 200 may include a through hole H1 inserted into a portion of the connection plate 210 in the coating prevention part 228 of the cell frame 240. ) May be formed.
  • a portion of the connection plate 210 configured to contact the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100 may be inserted into the through hole H1 of the coating prevention part 228.
  • the inserted portion of the connection plate 210 may have a structure 210c bent in a horizontal direction or a lower direction to be in contact with the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100.
  • connection plate 210 is inserted into the through hole H1 formed in the coating prevention part 228, and then inside the coating prevention part 228. Can be located.
  • the inserted portion of the connection plate 210 may be bent inward and connected to the outer surface of the first electrode terminal (FIGS. 2 and 111A) of the cylindrical battery cell 100.
  • connection Plate 210 when the through hole (H1) is formed so that a part of the connection plate 210 is inserted into the coating prevention portion 228 of the cell frame 240 of the present invention, the connection Plate 210 may be firmly fixed to the outer surface of the cell frame 240, and the length that is extended to contact the electrode terminal 111 of the connecting plate 210 can be minimized, thereby reducing the material cost It can have
  • the coating prevention unit 228 may discharge the internal gas of the coating prevention unit 228 to the outside.
  • the gas vent structure V1 may be formed so as to be open.
  • the gas vent structure V1 may be a notch (not shown) formed in the coating prevention part 228.
  • the notch may be a notch extending inward from the distal end portion protruding to the outside of the coating prevention part 228. That is, a notch having a split shape on both sides may be formed at the distal end portion of the coating preventing portion 228 in the outward direction.
  • the gas vent structure V1 of the coating preventing part 228 may include a through hole H2 through which a portion of the coating preventing part 228 penetrates from the outside to the inside, and It may be provided with a stopper (T1) formed to seal the through hole (H2).
  • the stopper T1 may be configured to be separated from the through-hole H2 in an upward direction when the air pressure inside the coating prevention part 228 is more than a predetermined value.
  • the cell frame 240 of the present invention is discharged from the plurality of cylindrical battery cells 100 by forming a gas vent structure (V1) in the coating prevention portion 228.
  • the gas is not stagnant inside the application prevention part 228 of the cell frame 240, and can be discharged to the outside as appropriate. Accordingly, it is possible to prevent the ignition or explosion caused by the stagnant gas.
  • FIG. 10 is a side view schematically illustrating a first frame of a cell frame that is a part of a rechargeable battery pack according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a partial side cross-sectional view schematically showing a side portion cut in one direction of a secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a view of the first frame 241 of the cell frame 240 of the rechargeable battery pack 200 according to another embodiment of the present invention.
  • a fixing tool H3 bored in the left and right directions may be formed in the terminal cover part 240d of the first frame 241 of the cell frame 240 of the secondary battery pack 200.
  • the fixture H3 may be perforated so that a portion of the thermally conductive resin 230 is introduced and solidified. That is, when the thermally conductive resin 230 is added inside the pack housing 220, a part of the thermally conductive resin 230 may flow into the fixing fixture H3 formed in the cell frame 240 to be solidified.
  • five fasteners H3 may be formed in the first frame 241 of the cell frame 240.
  • a portion of the thermally conductive resin 230 may be introduced into the fixture H3 to be solidified.
  • the fastener (H3) in the cell frame 240, it is possible to increase the bonding force between the thermally conductive resin 230 and the cell frame 240.
  • the thermally conductive resin 230 may increase the binding force between the cell frame 240, the plurality of cylindrical battery cells 100, and the pack housing 220 by the fastener H3. The durability of the pack 200 can be further improved.
  • the upper case 221 of the pack housing 220 is embedded in the pack housing 220 and has an external input / output terminal 252 electrically connected to the battery management unit 250.
  • the slit S1 opened to connect the terminal and the connection terminal (not shown) of the external electronic device may be formed.
  • the battery management unit 250 may include a data connector 254 for transmitting a data signal to an external electronic device (not shown).
  • the upper case 221 may be formed with a connection opening 04 opened so that a part of the data connector 254 is exposed to the outside of the upper case 221.
  • FIG. 12 is a plan view schematically illustrating a lower case of a rechargeable battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the lower case 226 may be configured to be coupled to the upper case 221 using a fastening member.
  • a plurality of bolt fasteners 226h for fastening the bolts with the upper case 221 may be formed in the lower case 226.
  • the upper case 221 may have a bolt insertion hole (FIGS. 1 and 221h) formed at a position corresponding to the bolt fastener 226h of the lower case 226.
  • the secondary battery pack 200 may further include a fastening bolt 270.
  • the fastening bolt 270 may be fastened to each of the fastener 226h of the lower case 226 and the bolt insertion hole 221h of the upper case 221.
  • four bolt fasteners 226h for bolt fastening may be formed in the lower case 226.
  • four bolt insertion holes 221h for fastening the bolt may be formed in the upper case 221.
  • four fastening bolts 270 may be inserted into the four bolt fasteners 226h and the four insertion holes 221h, respectively, to allow the upper case 221 and the lower case 226 to be coupled to each other. have.
  • a plurality of concave structures W1 may be formed inside the accommodating part 226a of the lower case 226.
  • the plurality of concave structures (W1), the inner portion may be a structure embedded in the lower direction to correspond to the outer surface of the lower portion of each of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • five recessed structures W1 embedded in the inner part of the lower case 226 may be formed to correspond to the outer surface of the lower portion of each of the five cylindrical battery cells 100. have.
  • FIG. 13 is a bottom perspective view schematically illustrating a lower portion of a lower housing of a rechargeable battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a plurality of convex portions B1 convex in the outward direction may be formed on the outer surface of the lower case 226.
  • the plurality of convex portions B1 may have a convex structure in the outward direction along the shapes of the plurality of concave structures W1 formed inside the accommodating portion 226a of the lower case 226. That is, the plurality of convex portions B1 formed on the outer surface of the lower case 226 have a shape corresponding to the plurality of concave structures W1 formed on the inner side of the accommodation portion 226a of the lower case 226. Can have.
  • the convex portion B1 may have a shape that is recessed in the inward direction from the outer surface such that the convex portion B1 located therein is exposed based on the outer surface of the lower case 226.
  • five convex portions B1 may be formed on the outer surface of the lower case 226.
  • the five convex portions B1 may have shapes corresponding to the five concave structures W1 formed on the inner side surface of the lower case 226.
  • the pack housing 220 is provided. It is possible to effectively radiate heat through the plurality of convex portions B1 exposed to the outside air. Accordingly, there is an effect that can greatly increase the cooling efficiency of the secondary battery pack 200.
  • a grating portion C1 having a rib shape protruding in an outward direction (lower direction) may be formed on an outer surface of the lower case 226.
  • the grid portion C1 may be formed on an outer surface of the lower case 226 where the plurality of convex portions B1 are formed.
  • a grating portion C1 having ribs having five vertical columns and three horizontal rows is formed on an outer surface on which the convex portion B1 of the lower case 226 is formed. Can be.
  • the grid portion C1 is the lower case 226. Not only can the convex portion B1 prevent the collision of an external material, but also effectively increase the mechanical rigidity of the outer portion where the convex portion B1 of the lower case 226 is formed.
  • the electronic device (not shown) according to the present invention includes the secondary battery pack 200.
  • the electronic device may be configured to operate by receiving power from the secondary battery pack 200.
  • the electronic device may include a connection connector (not shown) for connecting with an external input / output terminal (FIGS. 2 and 252) or a data connector (FIGS. 2 and 254) of the secondary battery pack 200. have.
  • the power tool according to the present invention may include the secondary battery pack 200.
  • the power tool may be an electric drill.
  • the secondary battery pack 200 may be coupled to a lower portion of the power tool.
  • connection plate 250 battery management unit
  • pack housing 221 upper case
  • thermally conductive resin 240 cell frame
  • first frame 246 second frame
  • the present invention relates to a secondary battery pack including a cell frame.
  • the present invention can be used in the industry related to electronic devices or power tools provided with the secondary battery pack.

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Abstract

본 발명에 따른 이차전지 팩은, 일단부 및 타단부 각각에 전극 단자가 형성되고, 일방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀; 상기 복수의 원통형 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 연결 플레이트; 상기 복수의 원통형 전지셀이 전극 단자가 수평 방향에 위치된 형태로 탑재되도록 내부 공간이 형성된 팩 하우징; 상기 팩 하우징의 내부 공간을 형성하는 내면과 상기 복수의 원통형 전지셀의 외면 사이에 개재된 열 전도성 수지; 및 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 및 상기 전극 단자가 형성된 양 단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성되고, 상기 전극 단자가 외부로 노출되도록 개구가 형성되며, 상기 개구의 테두리의 적어도 일부가 외측 방향으로 돌출 연장된 도포 방지부가 형성된 셀 프레임을 포함한다.

Description

도포 방지부가 구비된 셀 프레임을 포함하는 이차전지 팩
본 발명은 도포 방지부가 구비된 셀 프레임을 포함하는 이차전지 팩에 관한 것으로서, 보다 방열 특성과 함께 안전성을 효과적으로 향상시킨 이차전지 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 07월 23일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0085620호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 이차전지는 다양한 제품군에 적용성이 높고, 높은 에너지 밀도를 가지는 전기적 특성을 가지고 있다. 이러한 이차전지는 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 전력 저장 장치 등에 적용되고 있다.
이러한 이차전지는, 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점 뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
전자기기 등에 적용되는 이차전지 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 이차전지들을 포함할 수 있고, 이러한 이차전지들은 서로 전기적으로 연결된 구조를 가지고 있다. 그리고, 개개의 이차전지는 전극 조립체로서, 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로 활용하는 것을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 이차전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 이차전지 팩은 다수의 이차전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출하는 것이 중요하다.
즉, 이차전지의 충전 또는 방전의 과정은 전기 화학적 반응에 의하여 열이 발생한다. 따라서, 충방전 과정에서 발생한 이차전지들의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어날 수 있다. 또한, 이차전지의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다.
또한, 하나의 이차전지 팩 내부에 다수의 이차전지들이 탑재된 경우, 공간적인 제약으로 인해 이차전지들의 밀집도가 매우 높은 편이었다. 또한, 이차전지의 발열량은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 고율 방전 시, 이차전지의 온도가 급격히 상승하는 현상이 발생하기 쉬웠다. 특히, 이차전지 팩 내부에 탑재된 이차전지의 배열 구조의 내측 부위(중심 부위)에서 열이 집중되는 열섬 현상이 발생하기 쉬웠다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 상세하게는 방열 특성과 함께 안전성을 효과적으로 향상시킨 이차전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,
일단부 및 타단부 각각에 전극 단자가 형성되고, 일방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀;
상기 복수의 원통형 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 연결 플레이트;
상기 복수의 원통형 전지셀이 전극 단자가 수평 방향에 위치된 형태로 탑재되도록 내부 공간이 형성된 팩 하우징;
상기 팩 하우징의 내부 공간을 형성하는 내면과 상기 복수의 원통형 전지셀의 외면 사이에 개재된 열 전도성 수지; 및
상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 및 상기 전극 단자가 형성된 양 단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성되고, 상기 전극 단자가 외부로 노출되도록 개구가 형성되며, 상기 개구의 테두리의 적어도 일부가 외측 방향으로 돌출 연장된 도포 방지부가 형성된 셀 프레임을 포함한다.
또한, 상기 도포 방지부의 외측 방향으로 돌출 연장된 구조의 외면을 따라 상기 연결 플레이트가 상하 방향 또는 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 도포 방지부에는 상기 연결 플레이트의 일부위가 삽입되도록 관통구가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 도포 방지부는, 상기 전극 단자가 위치한 내부 공간의 공기압이 소정 값 이상일 경우, 상기 도포 방지부의 내부 공기를 외부로 배출할 수 있도록 개방되는 가스 벤트 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 셀 프레임은, 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 방향의 중심을 기준으로 일측을 커버하는 제1 프레임, 및 상기 제1 프레임의 타측과 결합되고 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 방향의 중심을 기준으로 타측을 커버하는 제2 프레임을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은, 상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 및 수평 방향의 측부 각각의 적어도 일부를 감싸도록 내면이 형성된 커버부, 및 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부가 외부로 노출되도록 개방된 개방부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 열 전도성 수지는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 외면 중, 적어도 하부를 감싸도록 도포될 수 있다.
나아가, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에는, 상기 열 전도성 수지의 일부가 유입되어 고화 되도록 천공된 고정구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 팩 하우징은, 상기 셀 프레임의 상부를 커버하는 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스의 하면과 결합되고, 내부 공간의 내측에 상기 복수의 원통형 전지셀 각각의 하부의 외면과 대응되도록 내입된 복수의 오목 구조가 형성된 하부 케이스를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 하부 케이스의 외측면에는 상기 하부 케이스의 내측부에 형성된 복수의 오목 구조의 형상을 따라 외측 방향으로 볼록한 복수의 볼록부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 하부 케이스의 복수의 볼록부가 형성된 외측면에는 외측 방향으로 돌출 형성된 리브 형상이 종횡 방향으로 연장된 격자부가 형성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 이차전지 팩을 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 공구는, 상기 이차전지 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 이차전지 팩은, 셀 프레임의 전극 단자가 노출된 개구의 테두리에 도포 방지부를 형성시킴으로써, 열 전도성 수지가 전극 단자의 외면에 도포되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 열 전도성 수지에 의해 안전 벤트 구조가 작동되지 않는 것을 미연에 방지할 수 있어, 이차전지 팩의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 연결 플레이트의 일부분에는 도포 방지부와 대응되는 형상의 절곡 구조를 형성시키는 것에 의해, 복수의 원통형 전지셀을 전기적으로 연결할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 연결 플레이트에는 전극 단자에 형성된 안전 벤트 구조가 정상적으로 작동할 수 있도록 회피구가 형성되어 있어, 이차전지 팩의 이상 작동시 안전성을 확보할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 셀 프레임의 도포 방지부에 연결 플레이트의 일부위가 삽입되도록 관통구가 형성될 경우, 연결 플레이트가 셀 프레임의 외측면에 단단히 고정될 수 있고, 연결 플레이트의 전극 단자와 접촉하기 위해 연장된 길이를 최소화할 수 있어, 재료비 절감의 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 셀 프레임은, 도포 방지부에 가스 벤트 구조를 형성시킴으로써, 복수의 원통형 전지셀로부터 배출된 가스가 셀 프레임의 도포 방지부 내부에 정체되지 않고, 적절하게 외부로 배출시킬 수 있다. 이에 따라, 정체된 가스로 인해 발화나 폭발이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 셀 프레임에 고정구를 형성함으로써, 열 전도성 수지와 셀 프레임 간의 결합력을 높일 수 있다. 그리고, 열 전도성 수지는, 고정구에 의해, 셀 프레임, 복수의 원통형 전지셀, 및 팩 하우징 간의 결속력을 높일 수 있어, 이차전지 팩의 내구성을 보다 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 하부 케이스의 내측면에는 오목 구조를 형성시키고, 하부 케이스의 외측면에는 복수의 볼록부를 형성시킴으로써, 복수의 원통형 전지셀의 열이 하부 케이스의 수용부의 내측에 형성된 오목 구조에 흡수되고, 오목 구조에 흡수된 열은, 복수의 볼록부로 빠르게 전달될 수 있으므로, 팩 하우징의 외부 공기에 노출된 복수의 볼록부를 통해 효과적으로 방열할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩의 냉각 효율을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 하부 케이스의 볼록부가 형성된 외측면에 격자부를 형성시킴으로써, 격자부는 하부 케이스의 볼록부가 외부 물질이 충돌하는 것을 저지할 수 있을 뿐만 아니라, 하부 케이스의 볼록부가 형성된 외측부의 기계적 강성을 효과적으로 높일 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 이차전지 팩에 대한 개략적인 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 분리된 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 원통형 전지셀의 상하 방향의 단면의 일부를 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 4는, 도 1의 이차전지 팩의 C-C' 선을 따라 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측 사시도 및 타측 사시도이다.
도 7은, 도 1의 이차전지 팩의 D-D' 선을 따라 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 8은, 도 7의 이차전지 팩의 E' 영역 부위를 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일방향으로 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성인 셀 프레임의 제1 프레임을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일방향으로 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 하부 케이스를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 하부 하우징의 하부를 개략적으로 나타낸 저면 사시도이다.
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.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 개략적인 모습을 나타낸 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 분리된 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 원통형 전지셀의 상하 방향의 단면의 일부를 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 이차전지 팩(200)은, 복수의 원통형 전지셀(100), 연결 플레이트(210), 팩 하우징(220), 및 셀 프레임(240)을 포함하고 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄, 스틸, 또는 구리 소재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전지캔(120)의 수평 방향의 양 단부 각각에 전극 단자(111)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 전극 단자(111)는, 서로 전기적 극성이 다른 제1 전극 단자(111A) 및 제2 전극 단자(111B)를 포함할 수 있다. 또한, F 방향(도 2에 도시함)으로 바라봤을 때, 상기 전지캔(120)의 수평 방향의 일단부(좌단부)에는 제1 전극 단자(111A)가 형성되고, 수평 방향의 타단부(우단부)에는 제2 전극 단자(111B)가 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상하전후좌우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
나아가, 상기 전극 조립체(140)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭(170)이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 제1 전극 단자(111A)에 접속될 수 있다. 더욱이, 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭(도시하지 않음)이 부착되어 전지캔(120)의 우측단의 제2 전극 단자(111B)에 접속될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 이차전지 팩(200)은, 일방향으로 배열된 5개의 원통형 전지셀(100)이 구비될 수 있다. 또한, 5개의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)는 서로 다른 극성의 전극 단자(111)가 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 최전방의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)는, 전지캔(120)의 좌단부에 제1 전극 단자(111A)가 위치하고, 전지캔(120)의 우단부에 제2 전극 단자(111B)가 위치될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 원통형 전지셀(100)은 탑 캡(110)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 탑 캡(110)은 돌출된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 탑 캡(110)은, 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)로 사용될 수 있다. 그리고, 탑 캡(110)은 적어도 일부가 내부 가스가 특정 기압 이상에 도달할 경우, 천공되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 원통형 전지셀(100)은, 하부에 전지캔(120) 내부의 온도 상승시, 전지 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 안전소자(122)(예컨대, PTC 소자(positive temperature coefficient element), TCO 등)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 원통형 전지셀(100)은, 정상적인 상태에서는 하향 돌출된 형상으로 되어 있으나, 전지 내부의 압력 상승시, 일방향으로 돌출되면서 파열되어 기체를 배기하는 안전 벤트 구조(safety vent, 130)를 구비할 수 있다.
나아가, 상기 원통형 전지셀(100)은, 상단 일측 부위가 안전 벤트 구조(130)에 결합되어 있고 하단 일측이 전극 조립체(140)의 양극에 연결되어 있는 전류차단부재(current interrupt device, CID)(150)가 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 이차전지 팩(200)에는, 앞서 설명한 원통형 전지셀(100)로만 한정되는 것은 아니고, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 원통형 전지셀(100)이 채용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 연결 플레이트(210)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)에 접촉되어 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 연결 플레이트(210)는 버스바 역할을 수행한다고 할 수 있다. 예를 들면, 상기 연결 플레이트(210)는 전기 전도성이 높은 금속 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 소재는 금, 알루미늄, 구리, 니켈 등이 포함된 합금일 수 있다.
구체적으로, 상기 연결 플레이트(210)는, 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)와 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)가 전기적으로 연결되도록, 일단이 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)에 접촉되고, 타단이 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)에 접촉될 수 있다.
또한, 상기 연결 플레이트(210)는, 외부 전자기기에 전력을 전달하거나, 원통형 전지셀(100)의 전압 센싱을 위해 상기 전극 단자(111)와 접촉된 본체부(210b1)의 일측단으로부터 연장된 연장부(210b2)가 형성될 수 있다. 즉, 이러한 연장부(210b2)는 외부로 전력을 전달할 수 있도록 외부입출력 단자(252)와 전기적으로 연결되거나, 하기 배터리 관리 유닛의 전압 센싱 단자와 연결될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 6개의 연결 플레이트(210) 중, 4개의 연결 플레이트(210b)의 본체부(210b1)가, 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)와 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 그리고, 4개의 연결 플레이트(210b)는 하기 배터리 관리 유닛이 전압을 센싱할 수 있도록 본체부(210b1)의 일측단으로부터 연장된 연장부(210b2)가 형성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 나머지 2개의 연결 플레이트(210a)는 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A) 또는 제2 전극 단자(111B)와 전기적으로 접촉 연결되도록 설정될 수 있다. 이때, 2개의 연결 플레이트(210a)는 다른 형태의 연결 플레이트(210b)와 마찬가지로, 외부 전자기기에 전력을 전달하도록 본체부의 일측단으로부터 연장된 연장부가 형성될 수 있다.
더욱이, 도 2에는 도시되지 않았으나, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 전기적으로 병렬 연결하도록 구성될 경우, 상기 연결 플레이트(210)는, 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)와 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)가 전기적으로 연결되거나, 또는 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)와 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)가 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 이차전지 팩(200)은, 외부 장치로부터 전력을 공급받거나, 전력을 공급하도록 구성된 외부입출력 단자(252)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 외부입출력 단자(252)는, 아래에서 자세히 설명되는 복수의 원통형 전지셀(100)의 충방전을 제어하는 배터리 관리 유닛(BMU, Battery Management Unit, 250)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 유닛(250)은, 배터리 단위의 충전 또는 방전 상태에 따라 스위치 소자(도시하지 않음)를 온/오프 제어하여 배터리의 충전 및 방전이 수행되도록 제어한다.
한편, 상기 팩 하우징(220)은, 일체형으로 구성될 수 있고, 또는 2개의 부재가 결합되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 팩 하우징(220)은 상부 케이스(221) 및 하부 케이스(226)를 구비할 수 있다. 상기 팩 하우징(220)은 전기 절연성의 소재로 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 팩 하우징(220)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리염화비닐의 소재를 구비할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 팩 하우징(220)은, 상대적으로 상부에 위치되는 상부 케이스(221) 및 상기 상부 케이스(221)의 하면과 결합되는 하부 케이스(226)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 팩 하우징(220)은 상기 상부 케이스(221)와 상기 하부 케이스(226)가 서로 결합되어 구성될 수 있다.
그리고, 상기 팩 하우징(220) 내부에는 복수의 원통형 전지셀(100), 셀 프레임(240), 및 배터리 관리 유닛(250) 등의 구성들을 수용할 수 있는 빈 공간이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 팩 하우징(220)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 전극 단자(111)가 수평 방향(x 방향)에 위치된 형태로 탑재되도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은, 전지캔(120)의 상하 방향(z 방향)의 측부가 팩 하우징(220) 내부면에 접하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 팩 하우징(220)의 하부 케이스(226)의 내부에는, 상기 원통형 전지셀(100)을 수용하도록 빈 공간이 형성된 수용부(226a)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 5개의 원통형 전지셀(100)들이 상기 팩 하우징(220) 내부에 수용될 수 있는 빈 공간을 가진 수용부(226a)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 팩 하우징(220)의 상부 케이스(221)의 상부에는, 외부 공기가 내부로 유입되도록 적어도 하나 이상의 개구가 형성된 공기 유입부(125)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공기 유입부(125)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 팩 하우징(220)의 상부에 형성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
도 4는, 도 1의 이차전지 팩의 C-C' 선을 따라 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2와 함께 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 이차전지 팩(200)은, 열 전도성 수지(230)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 팩 하우징(220)의 내부 공간을 형성하는 내면과 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 외면 사이에 개재되도록 부가될 수 있다. 또한, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 팩 하우징(220) 내부에 수납된 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 외면 중, 적어도 하부를 감싸도록 도포될 수 있다.
더욱이, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 팩 하우징(220) 내부에 수납된 복수의 원통형 전지셀(100)의 외면 중, 전극 단자(111)가 형성된 좌우 방향(도 2의 x 방향)의 양 단면의 일부에 접촉하도록 부가될 수 있다. 그리고, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 하부 케이스(226)의 내부 하면과 접촉되도록 부가될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 5개의 원통형 전지셀(100)의 전지캔(120)의 하측면과 하부 케이스(226)의 내부면 사이에는 열 전도성 수지(230)가 개재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)과 상기 팩 하우징(220)의 내면 사이에 개재됨으로써, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)에서 발생된 열을 효과적으로 상기 팩 하우징(220)에 전달할 수 있어, 이차전지 팩(200)의 방열 효과를 극대화할 수 있다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 일측 사시도 및 타측 사시도이다.
다시 도 2와 함께 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 셀 프레임(240)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부를 감싸도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 셀 프레임(240)은, 제1 프레임(241) 및 제2 프레임(246)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임(241)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 방향(x 방향)의 중심을 기준으로 일측(좌측)을 커버할 수 있다. 더욱이, 상기 제2 프레임(246)은, 상기 제1 프레임(241)의 타측과 결합되고 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 방향(x 방향)의 중심을 기준으로 타측(우측)을 커버하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 셀 프레임(240)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부의 일부위를 감싸도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 셀 프레임(240)의 내부의 상면에는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부 외면과 대응되는 굴곡 구조(241a)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 셀 프레임(240)은, 커버부(240c) 및 개방부(240h)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 커버부(240c)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부 및 수평 방향의 측부 각각의 적어도 일부를 감싸도록 내면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 개방부(240h)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 하부가 외부로 노출되도록 개방된 구조일 수 있다.
더욱이, 상기 셀 프레임(240)의 상측부에는, 상기 팩 하우징(220)의 상부 케이스(221)에 형성된 공기 유입부(도 2, 125)로부터 유입된 공기를 셀 프레임(240) 내부에 수용된 복수의 원통형 전지셀(100)로 잘 전달될 수 있도록 형성된 유입관(243)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유입관(243)은, 상부 방향으로 연장되고 내부 비어 있는 중공 구조로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 유입관(243)의 상단에는 공기가 유입되는 입구(243a)가 형성되고, 하부에는 일측으로 개구된 배출구(243b)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 프레임(241) 및 상기 제2 프레임(246)이 결합된 셀 프레임(240)의 상측부에는 내부 복수의 원통형 전지셀(100)이 외부로 노출되는 노출부(01)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 노출부(01)는, 상기 유입관(243)의 배출구(243b)와 연결되도록 인접한 위치에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 셀 프레임(240)의 상측부에 유입관(243) 및 노출부(01)를 형성시킴으로써, 외부로부터 유입된 공기가 셀 프레임(240) 내부로 투입될 수 있도록 가이드할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩(200)은, 효율적으로 외부 공기를 내부로 이동시킬 수 있어, 이차전지 팩(200)의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
더욱이, 상기 셀 프레임(240)은, 상기 전극 단자(111)가 형성된 양 단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성된 단자 커버부(240d)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 단자 커버부(240d)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 수평 방향으로 배열될 경우, 전극 단자(111)가 형성된 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 좌우 방향(x 방향)의 양 단부를 감싸도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 단자 커버부(240d)는, 상기 셀 프레임(240)의 상부를 커버하고 있는 커버부(240c)의 x 방향의 양측단으로부터 하부 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 이때, 상기 단자 커버부(240d)는, 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)의 적어도 일부위를 감쌀 수 있다.
또한, 상기 단자 커버부(240d)는 상기 전극 단자(111)가 외부로 노출되도록 개구(02)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 연결 플레이트(210)의 일부위는 상기 셀 프레임(240)의 개구(02)를 통해, 상기 전극 단자(111)와 접촉될 수 있다.
도 7은, 도 1의 이차전지 팩의 D-D' 선을 따라 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2 및 도 5와 함께, 도 7을 참조하면, 상기 셀 프레임(240)은, 상기 개구(02)의 테두리의 적어도 일부가 외측 방향으로 돌출 연장된 도포 방지부(228)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 셀 프레임(240)은, 상기 팩 하우징(220)의 내부면과 대면하도록 외측 방향으로 돌출 연장된 도포 방지부(228)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 도포 방지부(228)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)의 주변부를 둘러싸도록 돌출 연장된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 도포 방지부(228)는 상기 셀 프레임(240)의 단자 커버부(240d)로부터 좌우 방향(x 방향)으로 연장된 중공 구조의 관형 형태일 수 있다.
다시 도 3 및 도 5와 함께 도 7을 참조하면, 상기 원통형 전지셀(100)의 양 단부에 형성된 전극 단자들(111A, 111B) 중, 어느 하나에는 특정 내압 이상으로 내부 가스가 발생될 경우, 외부로 가스를 분출하는 안전 벤트 구조(130)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 도포 방지부(228)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자들(111A, 111B) 중, 안전 벤트 구조(130)가 형성된 전극 단자(111A)와 대면한 부위에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 제1 전극 단자(111A)가 형성된 부위에 안전 벤트 구조(130)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 셀 프레임(240)의 양 단부에 형성된 2개의 도포 방지부(228)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)와 대면하는 위치에 형성될 수 있다.
즉, 상기 열 전도성 수지(230)가, 안전 벤트 구조(130)가 형성된 전극 단자(111)를 덮어 밀폐시킬 경우, 고압의 가스가 생성시에 상기 원통형 전지셀(100) 내부에 발생된 고압의 가스를 배출하지 못해, 상기 원통형 전지셀(100)이 발화되거나, 폭발하는 등의 사고가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 셀 프레임(240)에, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 안전 벤트 구조(130)가 형성된 전극 단자(111)에 열 전도성 수지(230)가 도포되지 않도록, 도포 방지부(228)를 형성시킴으로써, 상기 열 전도성 수지(230)가 상기 전극 단자(111)의 외면에 도포되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 상기 열 전도성 수지(230)에 의해 안전 벤트 구조(130)가 작동되지 않는 것을 미연에 방지할 수 있어, 이차전지 팩(200)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 8은, 도 7의 이차전지 팩의 E' 영역 부위를 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 2 및 도 7과 함께 도 8을 참조하면, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)의 양 단부에 위치한 연결 플레이트(210b)에는, 절곡 구조(210c) 및 회피구(03)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결 플레이트(210b)에는, 상기 도포 방지부(228)의 외측 방향으로 돌출 연장된 구조의 외면을 따라 상기 연결 플레이트(210b)가 상하 방향 또는 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조(210c)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 연결 플레이트(210b)의 본체부(210b2)의 일부위는 상기 셀 프레임(240)의 도포 방지부(228)의 내부로 내입되어 절곡된 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 연결 플레이트(210b)의 본체부(210b2)의 일부위가 상기 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)와 접촉되도록 상하 방향 또는 수평 방향으로 절곡 구조(210c)를 가질 수 있다.
그리고, 상기 연결 플레이트(210b)의 본체부(210b2)에는 상기 안전 벤트 구조(130)가 외부로 개방될 수 있는 것을 방해하지 않도록 상기 전극 단자(111)의 일부위가 외부로 노출되는 회피구(03)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 회피구(03)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 내부에 고압의 가스 발생시, 상기 안전 벤트 구조(130)의 개방되는 일부위와 간섭되지 않도록 상기 연결 플레이트(210b)의 본체부(210b2)의 일부위가 개방되어 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 연결 플레이트(210b)는, 상기 외측으로 돌출된 도포 방지부(228)의 돌출 부위를 따라 수평 방향 또는 하부 방향으로 절곡된 절곡 구조(210c)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 연결 플레이트(210b)의 본체부(210b2)에 상기 전극 단자(111)의 일부가 외부로 노출될 수 있도록 회피구(03)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 연결 플레이트(210b)에는 상기 도포 방지부와 대응되는 형상의 절곡 구조(210c)를 형성시켜, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 전기적으로 연결할 수 있다. 더욱이, 상기 전극 단자(111)에 형성된 안전 벤트 구조(130)가 정상적으로 작동할 수 있도록 회피구(03)가 형성되어 있어, 이차전지 팩의 이상 작동시 안전성을 확보할 수 있다.
그리고, 상기 연결 플레이트(210b)의 일부위는 상기 셀 프레임(240)의 도포 방지부(228)와 상기 팩 하우징(220)의 내부면 사이에 개재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 연결 플레이트(210b)의 일부위가 상기 셀 프레임(240)의 도포 방지부(228)와 상기 팩 하우징(220)의 내부면 사이에 개재된 구조를 가짐으로써, 열 전도성 수지(230)의 유입을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 열 전도성 수지(230)가 의도된 부위에 정밀하게 도포되도록 유도할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 9를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩(200)은, 셀 프레임(240)의 상기 도포 방지부(228)에 상기 연결 플레이트(210)의 일부위가 삽입되도록 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결 플레이트(210)의 상기 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)와 접촉하도록 구성된 일부위가 상기 도포 방지부(228)의 관통구(H1)에 삽입될 수 있다. 그리고, 상기 연결 플레이트(210)의 삽입된 일부위는, 상기 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)와 접촉할 수 있도록 수평 방향 또는 하부 방향으로 절곡된 구조(210c)를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연결 플레이트(210)의 일부위는, 상기 도포 방지부(228)에 형성된 관통구(H1)에 삽입되어, 상기 도포 방지부(228) 내부에 위치될 수 있다. 또한, 상기 연결 플레이트(210)의 삽입된 일부위는, 내측 방향으로 절곡되어 상기 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(도 2, 111A)의 외측면에 접속될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 셀 프레임(240)의 도포 방지부(228)에 상기 연결 플레이트(210)의 일부위가 삽입되도록 관통구(H1)가 형성될 경우, 상기 연결 플레이트(210)가 상기 셀 프레임(240)의 외측면에 단단히 고정될 수 있고, 상기 연결 플레이트(210)의 전극 단자(111)와 접촉하기 위해 연장된 길이를 최소화할 수 있어, 재료비 절감의 효과를 가질 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 상기 도포 방지부(228)는, 상기 전극 단자(111)가 위치한 내부 공간의 공기압이 소정 값 이상일 경우, 상기 도포 방지부(228)의 내부 가스를 외부로 배출할 수 있도록 개방되는 가스 벤트 구조(V1)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 벤트 구조(V1)는, 상기 도포 방지부(228)에 형성된 노치(도시하지 않음)일 수 있다. 또한, 상기 노치는, 상기 도포 방지부(228)의 외측으로 돌출된 말단부로부터 내측 방향으로 연장된 노치일 수 있다. 즉, 상기 도포 방지부(228)의 외측 방향의 말단부에는 양쪽으로 갈라진 형태의 노치가 형성될 수 있다.
그리고, 또 다른 하나의 실시예에 따른 상기 도포 방지부(228)의 가스 벤트 구조(V1)는, 상기 도포 방지부(228)의 일부위가 외부에서 내부로 관통된 관통홀(H2), 및 상기 관통홀(H2)을 밀폐시키도록 형성된 마개(T1)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 마개(T1)는, 상기 도포 방지부(228)의 내부의 공기압이 소정 이상일 경우, 상기 관통홀(H2)로부터 상부 방향으로 분리되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 셀 프레임(240)은, 상기 도포 방지부(228)에 가스 벤트 구조(V1)를 형성시킴으로써, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)로부터 배출된 가스가 셀 프레임(240)의 도포 방지부(228) 내부에 정체되지 않고, 적절하게 외부로 배출시킬 수 있다. 이에 따라, 정체된 가스로 인해 발화나 폭발이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일부 구성인 셀 프레임의 제1 프레임을 개략적으로 나타낸 측면도이다. 그리고, 도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 일방향으로 절단된 측면 부위를 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다. 여기서, 도 10은, 좌측에서 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩(200)의 셀 프레임(240)의 제1 프레임(241)을 바라본 모습을 도시하였다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 이차전지 팩(200)의 셀 프레임(240)의 제1 프레임(241)의 단자 커버부(240d)에는 좌우 방향으로 천공된 고정구(H3)가 형상될 수 있다. 구체적으로, 상기 고정구(H3)는, 상기 열 전도성 수지(230)의 일부가 유입되어 고화되도록 천공될 수 있다. 즉, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 팩 하우징(220) 내부에 부가될 경우, 일부가 상기 셀 프레임(240)의 형성된 고정구(H3)로 유입되어 고화될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 셀 프레임(240)의 제1 프레임(241)에는 5개의 고정구(H3)가 형성될 수 있다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 고정구(H3)에 상기 열 전도성 수지(230)의 일부가 유입되어 고화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성의 의하면, 셀 프레임(240)에 고정구(H3)를 형성함으로써, 상기 열 전도성 수지(230)와 상기 셀 프레임(240) 간의 결합력을 높일 수 있다. 또한, 상기 열 전도성 수지(230)는, 상기 고정구(H3)에 의해, 상기 셀 프레임(240), 복수의 원통형 전지셀(100), 및 팩 하우징(220) 간의 결속력을 높일 수 있어, 이차전지 팩(200)의 내구성을 보다 높일 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 팩 하우징(220)의 상부 케이스(221)는, 팩 하우징(220)의 내부에 내장되고 배터리 관리 유닛(250)과 전기적으로 연결된 외부입출력 단자(252)와 외부 전자기기의 접속 단자(도시하지 않음)를 접속하도록 개구된 슬릿(S1)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 관리 유닛(250)은, 외부 전자기기(도시하지 않음)로 데이터 신호를 전송하기 위한 데이터 커넥터(254)를 구비할 수 있다. 나아가, 상기 상부 케이스(221)는, 상기 데이터 커넥터(254)의 일부가 상기 상부 케이스(221)의 외부로 노출되도록 개구된 접속 개구(04)가 형성될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 하부 케이스를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
다시 도 2 및 도 12를 참조하면, 상기 하부 케이스(226)는, 상기 상부 케이스(221)와 체결 부재를 사용하여 결합되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 케이스(226)에는, 상기 상부 케이스(221)와의 볼트 체결을 위한 볼트 체결구(226h)가 복수개 형성될 수 있다. 그리고, 상기 상부 케이스(221)는, 상기 하부 케이스(226)의 볼트 체결구(226h)와 대응되는 위치에 볼트 삽입구(도 1, 221h)가 형성될 수 있다.
나아가, 이차전지 팩(200)은, 체결 볼트(270)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 체결 볼트(270)는, 상기 하부 케이스(226)의 체결구(226h) 및 상기 상부 케이스(221)의 볼트 삽입구(221h) 각각에 삽입 체결될 수 있다.
예를 들면, 도 12에서와 같이, 상기 하부 케이스(226)에는, 볼트 체결을 위한 4개의 볼트 체결구(226h)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 상부 케이스(221)에는, 볼트 체결을 위한 4개의 볼트 삽입구(221h)가 형성될 수 있다. 나아가, 4개의 체결 볼트(270)는 상기 4개의 볼트 체결구(226h) 및 4개의 삽입구(221h) 각각에 삽입되어, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(226)를 서로 결합되도록 할 수 있다.
다시 도 2와 함께 도 12를 참조하면, 상기 하부 케이스(226)의 수용부(226a)의 내측에는 복수의 오목 구조(W1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 오목 구조(W1)는, 내측부에는 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 각각의 하부의 외면과 대응되도록 하부 방향으로 내입된 구조일 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(226)의 내측부에는 5개의 원통형 전지셀(100) 각각의 하부의 외면과 대응되도록 내입된 5개의 오목 구조(W1)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 하부 케이스(226)에 상기 복수의 원통형 전지셀(100)과 대응되는 복수의 오목 구조(W1)를 형성시킴으로써, 상기 팩 하우징(220)에 수용되는 복수의 원통형 전지셀(100)과의 접촉 면적을 최대화할 수 있으므로, 복수의 원통형 전지셀(100)에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 배출 시킬 수 있다.
그리고, 도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 하부 하우징의 하부를 개략적으로 나타낸 저면 사시도이다.
다시 도 2 및 도 12와 함께 도 13을 참고하면, 상기 하부 케이스(226)의 외측면에는, 외측 방향으로 볼록한 복수의 볼록부(B1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 볼록부(B1)는, 상기 하부 케이스(226)의 수용부(226a)의 내측에 형성된 복수의 오목 구조(W1)의 형상을 따라 외측 방향으로 볼록한 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 하부 케이스(226)의 외측면에 형성된 복수의 볼록부(B1)는, 상기 하부 케이스(226)의 수용부(226a)의 내측에 형성된 복수의 오목 구조(W1)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
달리 말해, 상기 볼록부(B1)는, 상기 하부 케이스(226)의 외측면을 기준으로, 내부에 위치한 볼록부(B1)가 드러나도록 외측면에서 내부 방향으로 파인 형상일 수 있다.
예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(226)의 외측면에는, 5개의 볼록부(B1)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 5개의 볼록부(B1)는, 상기 하부 케이스(226)의 내측면에 형성된 5개의 오목 구조(W1)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 하부 케이스(226)의 외측면에 복수의 볼록부(B1)를 형성시킴으로써, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 열이 상기 하부 케이스(226)의 수용부(226a)의 내측에 형성된 오목 구조(W1)에 흡수되고, 오목 구조(W1)에 흡수된 열은, 상기 복수의 볼록부(B1)로 빠르게 전달될 수 있으므로, 상기 팩 하우징(220)의 외부 공기에 노출된 복수의 볼록부(B1)를 통해 효과적으로 방열할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 팩(200)의 냉각 효율을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
다시 도 13을 참조하면, 상기 하부 케이스(226)의 외측면에는 외측 방향(하부 방향)으로 돌출 형성된 리브 형상이 종횡 방향으로 연장된 격자부(C1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 케이스(226)의 복수의 볼록부(B1)가 형성된 외측면에는 상기 격자부(C1)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(226)의 볼록부(B1)가 형성된 외측면에는 리브 형상이 5개의 종열과 3개의 횡열로 교차하여 이루어진 격자부(C1)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 하부 케이스(226)의 볼록부(B1)가 형성된 외측면에 격자부(C1)를 형성시킴으로써, 상기 격자부(C1)는, 상기 하부 케이스(226)의 볼록부(B1)가 외부 물질이 충돌하는 것을 저지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 하부 케이스(226)의 볼록부(B1)가 형성된 외측부의 기계적 강성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 상기 이차전지 팩(200)을 포함한다. 이때, 상기 전자 디바이스는, 상기 이차전지 팩(200)으로부터 전력을 공급받아 작동되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 디바이스는, 상기 이차전지 팩(200)의 외부입출력 단자(도 2, 252) 또는 데이터 커넥터(도 2, 254)와 연결되기 위한 접속 커넥터(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 전동 공구는 상기 이차전지 팩(200)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전동 공구는, 전동 드릴일 수 있다. 나아가, 상기 이차전지 팩(200)은, 상기 전동 공구의 하부에 결합될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
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]
200: 이차전지 팩
100: 원통형 전지셀 111: 전극 단자
210: 연결 플레이트 250: 배터리 관리 유닛
210c: 절곡 구조 O3: 회피구
220: 팩 하우징 221: 상부 케이스
226: 하부 케이스 228: 도포 방지부
H1: 관통구 V1: 가스 벤트 구조
230: 열 전도성 수지 240: 셀 프레임
241: 제1 프레임 246: 제2 프레임
240c: 커버부 H3: 고정구
B1: 볼록부 W1: 오목 구조
본 발명은 셀 프레임을 포함하는 이차전지 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 이차전지 팩이 구비된 전자 디바이스 또는 전동 공구와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. 일단부 및 타단부 각각에 전극 단자가 형성되고, 일방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀;
    상기 복수의 원통형 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 연결 플레이트;
    상기 복수의 원통형 전지셀이 전극 단자가 수평 방향에 위치된 형태로 탑재되도록 내부 공간이 형성된 팩 하우징;
    상기 팩 하우징의 내부 공간을 형성하는 내면과 상기 복수의 원통형 전지셀의 외면 사이에 개재된 열 전도성 수지; 및
    상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 및 상기 전극 단자가 형성된 양 단부의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 구성되고, 상기 전극 단자가 외부로 노출되도록 개구가 형성되며, 상기 개구의 테두리의 적어도 일부가 외측 방향으로 돌출 연장된 도포 방지부가 형성된 셀 프레임
    을 포함한 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도포 방지부의 외측 방향으로 돌출 연장된 구조의 외면을 따라 상기 연결 플레이트가 상하 방향 또는 수평 방향으로 절곡된 절곡 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도포 방지부에는 상기 연결 플레이트의 일부위가 삽입되도록 관통구가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도포 방지부는, 상기 전극 단자가 위치한 내부 공간의 공기압이 소정 값 이상일 경우, 상기 도포 방지부의 내부 공기를 외부로 배출할 수 있도록 개방되는 가스 벤트 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셀 프레임은,
    상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 방향의 중심을 기준으로 일측을 커버하는 제1 프레임, 및 상기 제1 프레임의 타측과 결합되고 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 방향의 중심을 기준으로 타측을 커버하는 제2 프레임을 포함하고,
    상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은,
    상기 복수의 원통형 전지셀의 상부 및 수평 방향의 측부 각각의 적어도 일부를 감싸도록 내면이 형성된 커버부, 및 상기 복수의 원통형 전지셀의 하부가 외부로 노출되도록 개방된 개방부를 구비하고,
    상기 열 전도성 수지는, 상기 복수의 원통형 전지셀의 외면 중, 적어도 하부를 감싸도록 도포된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에는, 상기 열 전도성 수지의 일부가 유입되어 고화 되도록 천공된 고정구가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 팩 하우징은,
    상기 셀 프레임의 상부를 커버하는 상부 케이스; 및
    상기 상부 케이스의 하면과 결합되고, 내부 공간의 내측에 상기 복수의 원통형 전지셀 각각의 하부의 외면과 대응되도록 내입된 복수의 오목 구조가 형성된 하부 케이스
    를 구비한 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부 케이스의 외측면에는 상기 하부 케이스의 내측부에 형성된 복수의 오목 구조의 형상을 따라 외측 방향으로 볼록한 복수의 볼록부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 케이스의 복수의 볼록부가 형성된 외측면에는 외측 방향으로 돌출 형성된 리브 형상이 종횡 방향으로 연장된 격자부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 공구.
PCT/KR2019/008645 2018-07-23 2019-07-12 도포 방지부가 구비된 셀 프레임을 포함하는 이차전지 팩 WO2020022678A1 (ko)

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