WO2022055097A1 - 전지 팩 내부를 관통하는 보강 폴을 포함하는 전지 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

전지 팩 내부를 관통하는 보강 폴을 포함하는 전지 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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문정오
진희준
지호준
박진용
김경우
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack including a battery cell in which an electrode lead is formed in an asymmetric structure, a reinforcing pole penetrating the inside of the battery pack, and a vehicle including the same as a power source.
  • lithium ion batteries have advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • the demand for lithium secondary batteries such as lithium ion polymer batteries is high.
  • the pouch-type battery has a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed therebetween is built-in inside the case, and the positive and negative electrode tabs are respectively bonded to the electrode leads and sealed so as to be exposed to the outside of the case.
  • These electrode leads are electrically connected through contact with an external device, and the battery supplies power to an external device or receives power from an external device through the electrode leads.
  • the pouch-type battery has a limitation in that the space efficiency is not good due to the protruding electrode lead or the terrace area formed in the sealing process.
  • a separate space is required to form the reinforcement bar in order to reinforce the mechanical strength of the battery module.
  • FIG. 1 shows a conventional battery cell.
  • a first electrode lead 21 and a second electrode lead 22 protrude from both sides based on the cell body 11 in which the electrode assembly is embedded, respectively. the structure formed. Specifically, looking at the side of the cell body 11 on which the first electrode lead 21 is formed, the height of the cell body 11 is low in the width direction of the battery cell 10 with respect to the first electrode lead 21 .
  • the shoulder line tolerance (12, 13) is formed.
  • it has a structure in which a shoulder line tolerance is formed in both width directions with respect to the second electrode lead 22 .
  • FIG. 2 illustrates a structure in which the battery pack 50 is formed by combining the battery cells 10 shown in FIG. 1 .
  • four battery modules 31 , 32 , 33 , 34 in which a plurality of battery cells 10 are accommodated are assembled to form one battery pack 50 .
  • the reinforcement bar 40 is formed in order to increase the mechanical strength inside the battery pack 50 .
  • the reinforcing bar 40 is formed at a position crossing between the battery modules 31 and 32 located on the left and the battery modules 33 and 34 located on the right.
  • the conventional battery pack 50 requires a separate space to form the reinforcing bar 40 , and thus there is a problem in that space utilization is reduced.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2019-0069873
  • the present invention requires a technology capable of improving mechanical strength while increasing space efficiency in the process of forming a battery pack using a pouch-type battery cell.
  • the present invention provides a battery pack including a battery cell in which an electrode lead is formed in an asymmetric structure and a reinforcement pole passing between the battery cell.
  • the battery pack according to the present invention includes a pack case in which an accommodating part is formed; a plurality of battery cells oriented in one direction and accommodated in the receiving portion of the pack case; and a reinforcing pole for reinforcing mechanical strength inside the pack case.
  • the battery cell may include a cell body; and first and second electrode leads formed to protrude in opposite directions of the cell body, wherein the first and second electrode leads have opposite lateral directions with respect to a central axis in the longitudinal direction of the battery cell, respectively.
  • the second electrode lead of the p-th (p is an integer between 1 and a-1) cell stack block and the first electrode lead of the p+1-th cell stack block are connected at positions facing each other.
  • the reinforcement pole is disposed in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells are oriented, the second electrode lead and the p+1-th cell stack of the p-th (p is an integer between 1 and a-1) cell stack block It is a structure penetrating the dead space adjacent to the structure connected between the 1st electrode leads of a sieve block.
  • the battery pack has a structure in which two or more battery modules are accommodated in the direction in which the stored battery cells are oriented.
  • the reinforcing pole may include: a boundary region between a battery cell and a battery cell in the battery module; And it is disposed at any one or more positions of the boundary area between the battery module and the battery module.
  • each of the battery modules accommodated in the battery pack according to the present invention is a cell stack block in which a plurality of battery cells are stacked in the direction in which the stored battery cells are oriented, b (b is between 2 and a).
  • the second electrode lead of the q-th (q is an integer between 1 and b-1) cell stack block and the first electrode lead of the q+1-th cell stack block are connected at positions facing each other structure, wherein the reinforcement pole is disposed in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells are oriented, the second electrode lead and the q+1-th cell of the q-th (q is an integer between 1 and b-1) cell stack block It is a structure penetrating the dead space adjacent to the structure connected between the 1st electrode leads of a laminated body block.
  • the battery pack includes c battery modules (c is an integer between 2 and a) arranged in the direction in which the stored battery cells are oriented, but r-th (r is 1 to c) an integer between -1) the second electrode lead at the end of the battery module and the first electrode lead at the end of the r+1-th battery module are connected at positions facing each other, and the reinforcing poles are aligned with the direction in which the battery cells are oriented and Doedoe disposed in the vertical direction, the r-th (r is an integer between 1 and c-1) the second electrode lead at the end of the battery module and the r+1-th dead adjacent to the structure connected between the first electrode lead at the end of the battery module It is a structure that penetrates space.
  • the battery pack has a structure in which two or more battery modules are accommodated in the direction in which the reinforcement poles are formed, and the reinforcement poles have a structure penetrating the two or more battery modules.
  • the battery pack further includes a reinforcing bar disposed in a direction perpendicular to a direction in which the reinforcing pole is formed.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing pole is a circle, an ellipse, or a triangle.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing bar is a quadrangular or trapezoidal shape.
  • the battery pack includes first and second battery modules arranged in a direction perpendicular to the direction in which the stored battery cells are oriented, and the reinforcing pole has a structure in which the first and second battery modules pass through. am.
  • the battery pack is disposed between the first and second battery modules, and further includes a reinforcement bar positioned in a direction perpendicular to the reinforcement pole.
  • the battery pack may include first and second battery modules arranged in a direction perpendicular to the direction in which the stored battery cells are oriented; and third and fourth battery modules arranged in parallel with the first and second modules, respectively.
  • the reinforcing pole a position passing through the first and third battery modules; a position passing through the second and fourth battery modules; and a structure disposed at any one or more of positions passing between the first and second battery modules and between the third and fourth battery modules.
  • the battery pack further includes a reinforcing bar disposed at a position passing between the first and third battery modules and between the second and fourth battery modules.
  • the battery pack further includes a battery management system (BMS) located in the battery pack.
  • BMS battery management system
  • the present invention provides a vehicle including the above-described battery pack as a power source.
  • the battery pack according to the present invention has excellent space efficiency, can improve mechanical strength, and can be used as a power source for automobiles and the like.
  • 1 is a schematic diagram showing a conventional battery cell.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a conventional battery module.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are schematic diagrams and cross-sectional views showing the structure of a battery pack according to still another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams and cross-sectional views showing the structure of a battery pack according to still another embodiment of the present invention.
  • a battery pack according to the present invention includes a pack case in which a receiving part is formed; a plurality of battery cells oriented in one direction and accommodated in the receiving portion of the pack case; and a reinforcing pole for reinforcing mechanical strength inside the pack case.
  • the battery cell may include a cell body; and first and second electrode leads formed to protrude in opposite directions of the cell body, wherein the first and second electrode leads have opposite lateral directions with respect to a central axis in the longitudinal direction of the battery cell, respectively. It is a pouch-type battery cell with a structure that is biased toward
  • the present invention includes a battery cell having a novel structure that can utilize a dead space according to the formation of an electrode lead.
  • the first and second electrode leads have an asymmetric structure.
  • a pouch-type battery cell in one embodiment, includes a cell body in which an electrode assembly is accommodated; a first electrode lead protruding in one direction of the cell body; and a second electrode lead formed to protrude in a direction opposite to a direction in which the first electrode lead of the cell body is formed.
  • the electrode assembly has a structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the pouch-type battery cell has a structure in which the electrode assembly is sealed by a pouch-type case, and the first and second electrode leads protrude in opposite directions.
  • the first electrode lead is biased in one side direction with respect to the central axis in the longitudinal direction of the battery cell to form a dead space in the other side.
  • the second electrode lead is biased in the opposite direction to the first electrode lead with respect to the central axis in the longitudinal direction of the battery cell to form a dead space on the other side thereof.
  • each electrode lead is formed to be biased to one side, and the first and second electrodes It is an asymmetric structure in which the leads are biased in different directions.
  • the cell body has a structure in which a shoulder line tolerance is formed in which the height is lowered on both sides in the width direction with respect to the first and second electrode leads, respectively.
  • the shoulder line tolerance includes a structure in which the height is lowered outwardly from the electrode lead, and the height is sequentially or continuously lowered.
  • the first electrode lead has a structure formed by being biased to the left.
  • the right side has a long shoulder line tolerance and the left side has a short shoulder line tolerance.
  • the shoulder line tolerance formed on the right side may have a structure including a section in which the height is sequentially lowered in a straight line
  • the shoulder line tolerance formed on the left side may have a structure including a section in which the height is lowered in a curved shape drawing a convex arc.
  • the ratio of the width direction length of the shoulder line tolerance formed on both sides of the width direction with respect to the first and second electrode leads is in the range of 1:2 to 1:10.
  • a ratio of the width direction length of the shoulder line tolerance formed on both sides in the width direction is in the range of 1:2 to 1:10, and 1:3 to 1:10. , in the range of 1:5 to 1:10 or in the range of 1:3 to 1:6.
  • the first electrode lead has a structure formed by being biased to the left.
  • the right side has a long shoulder line tolerance and the left side has a short shoulder line tolerance.
  • the shoulder line tolerance formed on the left needs to secure a minimum width for sealing the corner portion, and the shoulder line tolerance formed on the right side is formed with a wide width to secure sufficient dead space.
  • the battery cells in the direction in which the stored battery cells are oriented, form a (a is an integer greater than or equal to 2) a cell stack block in which a plurality of battery cells are stacked, but p-th (p is between 1 and a-1) an arbitrary integer of) the second electrode lead of the cell stack block and the first electrode lead of the p+1-th cell stack block are connected at positions facing each other.
  • the cell stack block has a structure in which a are arranged in the x-axis direction (the direction in which the stored battery cells are oriented), among which each second electrode lead and p of the p-th arranged cell stack block Each of the first electrode leads of the +1-th cell stack block are in contact with each other at positions facing each other and are electrically connected in series.
  • the cell stack blocks arranged in the x-axis direction are electrically connected in series to each other to satisfy the voltage level required by the battery module.
  • the second electrode lead is disposed upwards with respect to the vertically stored position, and the first electrode lead of the p+1th cell stacked body block is also tilted upwards.
  • a is an integer of 2 or more, for example, in the range of 2 to 10.
  • the reinforcing pole is disposed in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells are oriented, the p-th (p is an arbitrary integer between 1 and a-1) the second electrode lead and the p+1-th of the cell stack block It is a structure penetrating the dead space adjacent to the structure connected between the 1st electrode leads of a cell laminated body block. Specifically, below the point where the second electrode lead of the p-th cell stack block and the first electrode lead of the p+1-th cell stack block meet the dead spaces of both cell stack blocks, the reinforcement pole can pass. An empty space is formed.
  • each cell stacked body block has a structure in which 5 to 50 battery cells are stacked.
  • 2 to 4 cell stack blocks are arranged in the x-axis direction, and each cell stack block has a structure in which 10 to 30 battery cells are stacked.
  • two battery modules are arranged in the y-axis direction (direction perpendicular to the x-axis direction), and each battery module has a cell stack block in which 24 battery cells are stacked in the x-axis direction. It may be a structure in which two are arranged.
  • the battery pack may include two battery modules each including 48 battery cells, and may have a structure including a total of 96 battery cells.
  • the battery pack according to the present invention has a structure in which two or more battery modules are accommodated in the direction in which the stored battery cells are oriented (x-axis direction).
  • the reinforcing pole may include: a boundary region between a battery cell and a battery cell in the battery module; And it is disposed at any one or more positions of the boundary area between the battery module and the battery module.
  • the reinforcement pole includes a case located in the dead space between the battery cell and the battery cell in the battery module, or includes a case located in the dead space between the battery module and the battery module.
  • the battery pack when one battery module is disposed in the x-axis direction, the battery pack includes a single reinforcing pole disposed in a dead space between a battery cell in the battery module and the battery cell.
  • the battery pack when two battery modules are arranged in the x-axis direction, one reinforcement pole is located in each battery module, and another reinforcement pole is located in the dead space between the battery module and the battery module.
  • the battery pack includes a total of three reinforcing poles.
  • each of the battery modules in the direction in which the stored battery cells are oriented, a plurality of battery cells stacked cell stack blocks b (b is between 2 to a) an integer), wherein the second electrode lead of the q-th (q is an arbitrary integer between 1 and b-1) cell stack block and the first electrode lead of the q+1-th cell stack block face each other It is a structure connected to
  • the reinforcement pole is disposed in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells are oriented, the second electrode lead of the q-th (q is an integer between 1 and b-1) cell stack block and the q+1-th cell stack It is a structure penetrating the dead space adjacent to the structure connected between the 1st electrode leads of a sieve block.
  • each battery module includes two or more cell stack blocks in the x-axis direction, and has a structure including reinforcing poles penetrating between the cell stack blocks.
  • An electrical connection is made between the electrode leads between the cell stack block and the adjacent cell stack block, and due to this, the conventional battery module has a limit in that a free space for forming a reinforcement body is not secured.
  • the battery module according to the present invention proposes a structure including a reinforcement pole capable of increasing the mechanical strength in the battery module.
  • the battery pack includes c battery modules (c is an integer between 2 and a) arranged in the direction in which the stored battery cells are oriented, but r-th (r is 1 to c) integer between -1)
  • the second electrode lead at the end of the battery module and the first electrode lead at the end of the r+1-th battery module are connected at positions facing each other.
  • the reinforcement pole is disposed in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells are oriented, the r-th (r is an integer between 1 and c-1) the second electrode lead at the end of the battery module and the r+1-th battery module end It is a structure penetrating the dead space adjacent to the structure connected between the first electrode leads of the.
  • the battery pack includes a plurality of battery modules in one direction (x-axis direction), and includes a reinforcement pole passing between the battery module and the battery module.
  • the battery pack includes two or more battery modules in the x-axis direction, and has a structure including reinforcement poles penetrating between the battery modules.
  • An electrical connection between the electrode leads is made between any one battery module and the battery module adjacent to the battery module, and for this reason, a separate space is required for a conventional battery pack to form a reinforcing body.
  • a pouch-type battery cell in which the electrode leads are formed in an asymmetric structure a sufficient dead space is secured at the connection portion between the electrode leads between the battery module and the battery module.
  • the battery pack according to the present invention proposes a structure including reinforcing poles that increase mechanical strength between battery modules without occupying a separate space.
  • the battery pack has a structure in which two or more battery modules are accommodated in a direction in which a reinforcement pole is formed, and the reinforcement pole has a structure penetrating the two or more battery modules.
  • a direction in which the reinforcement poles are formed is a direction (y-axis direction) perpendicular to a direction (x-axis direction) in which the stored battery cells are oriented.
  • it includes two or more battery modules disposed parallel to each other, and the reinforcement pole has a structure penetrating the two or more battery modules disposed in parallel. Through this, the mechanical strength of the battery pack in the y-axis direction may be increased.
  • the battery pack further includes a reinforcing bar disposed in a direction perpendicular to a direction in which the reinforcing pole is formed.
  • the battery pack includes two or more battery modules arranged parallel to each other, and a reinforcement bar arranged in the y-axis direction between the battery modules and the battery modules arranged in parallel. By forming the reinforcement bar, it is possible to increase the mechanical strength of the battery pack in the x-axis direction.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing pole is circular, oval or triangular. This can effectively penetrate the dead space formed adjacent to the connection portion between the electrode leads of the battery cell, compared to the case of having a simple rectangular cross-sectional structure.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing pole is circular.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing bar is not particularly limited, but has a rectangular or trapezoidal shape.
  • the reinforcing bar is disposed in parallel between the battery module and the battery module. For example, by forming the reinforcing bar to have a rectangular cross-sectional shape, it is possible to induce an improvement in mechanical strength and prevent a play from occurring at the corresponding position.
  • the battery pack includes first and second battery modules arranged in a direction perpendicular to the direction in which the stored battery cells are oriented, and the reinforcement poles penetrate the first and second battery modules.
  • the battery pack has a structure in which two battery modules are disposed in a y-axis direction, and the reinforcement pole passes through the two battery modules.
  • the battery pack further includes a reinforcement bar disposed between the first and second battery modules and positioned in a direction perpendicular to the reinforcement pole.
  • the reinforcing bar is a structure oriented in the y-axis direction, and is a structure disposed between the first and second battery modules.
  • the battery pack includes two battery modules, and the two battery modules are arranged parallel to each other.
  • the battery pack includes first and second battery modules arranged in a direction perpendicular to the direction in which the stored battery cells are oriented; and third and fourth battery modules arranged in parallel with the first and second modules, respectively.
  • the reinforcing pole a position passing through the first and third battery modules; a position passing through the second and fourth battery modules; and a structure disposed at any one or more of positions passing between the first and second battery modules and between the third and fourth battery modules.
  • the battery pack has a structure in which two battery modules are arranged in an x-axis direction and two battery modules are arranged in a y-axis direction, so that a total of four battery modules are arranged.
  • the battery pack in the battery pack, two reinforcing poles passing through the battery module in the y-axis direction are positioned, and one reinforcing pole penetrating between the battery module and the battery module in the y-axis direction is positioned.
  • the battery pack further includes a reinforcing bar disposed at a position passing between the first and third battery modules and between the second and fourth battery modules.
  • the battery pack includes three reinforcing poles for reinforcing mechanical strength in the y-axis direction and one reinforcing bar for reinforcing mechanical strength in the x-axis direction.
  • the battery pack further includes a battery management system (BMS) located in the battery pack.
  • BMS battery management system
  • the battery pack according to the present invention can be applied to various types of energy storage devices or power sources.
  • the energy storage device is an Energy Storage System (ESS) that stores a large amount of electrical energy.
  • the power source is applicable as a power source of a moving means, for example, a vehicle.
  • the automobile refers to various types of automobiles using secondary batteries as an auxiliary power source or a main power source.
  • the vehicle includes a hybrid (HEV), a plug-in hybrid (PHEV), or a pure electric vehicle (BEV, EV).
  • the battery cell 100 according to the present invention is a pouch-type battery cell 100 in which first and second electrode leads 121 and 122 are asymmetric to each other.
  • the battery cell 100 includes a cell body 110 in which an electrode assembly is accommodated; a first electrode lead 121 protruding in one direction of the cell body 110; and a second electrode lead 122 protruding in a direction opposite to the direction in which the first electrode lead 121 of the cell body 110 is formed.
  • the first electrode lead 121 is inclined downward and the second electrode lead 122 is inclined upward, and has an asymmetric structure.
  • the cell body 110 has a structure in which shoulder line tolerances 111 and 112 are formed in which the height is lowered in both width directions with respect to the first electrode lead 121 .
  • the shoulder line tolerances 111 and 112 have a structure in which the height is lowered outward from the electrode lead.
  • the first electrode lead 121 has a structure formed by being biased downward, and in this case, the shoulder line tolerance 111 is formed long on the upper side, so that a relatively large dead space is formed. is secured, and the shoulder line tolerance 112 is formed to be short on the lower side, so that a dead space of a narrow area is secured.
  • the ratio of the width direction lengths L 1 , L 2 of the shoulder line tolerances 111 and 112 formed in both width directions with respect to the first electrode lead 121 is about 5:1.
  • the ratio of the width direction length of the shoulder line tolerance formed in both width directions with respect to the second electrode lead 122 is also formed at a level of about 1:5.
  • the battery module 200 includes a structure in which cell stacks 210 and 220 in which a plurality of battery cells are stacked are accommodated in module housings 201 and 202 .
  • the module housing includes a U-shaped frame 202 (a side portion omitted) and a module housing upper plate 201 covering an upper surface of the U-shaped frame 202 .
  • FIG. 4 only the module housing lower plate 202 is shown among the U-shaped frame 202 for convenience of explanation.
  • Two cell stacks 210 and 220 are disposed in the battery module 200 in the x-axis direction, and each cell stack 210 and 220 has a structure in which 24 battery cells are stacked in the y-axis direction (not shown). city) is Accordingly, the battery module 200 accommodates 48 battery cells.
  • the first electrode lead 212 is formed below the left side with respect to the cell body 211
  • the second electrode lead 213 is above the right side of the cell body 211 .
  • the first electrode lead 222 is formed on the upper left side of the cell body 221
  • the second electrode lead 223 is formed on the lower side of the right side with respect to the cell body 221 . do.
  • the battery module 200 has a structure including a reinforcing pole 230 penetrating between the cell stacks 210 and 220 in order to reinforce the mechanical strength.
  • the reinforcing pole 230 is disposed to penetrate the dead space between the cell stack 210 and the cell stack 220 disposed in the x-axis direction.
  • the second electrode lead 213 of the left cell stack 210 and the first electrode lead 222 of the right cell stack 220 arranged in the x-axis direction are mutually connected to each other. It is a structure electrically connected in series by being contacted at opposite positions.
  • the second electrode lead 213 is disposed to be biased upward, and the first electrode lead of the right cell stack 220 is also disposed to be tilted upward.
  • the second electrode lead 213 of the left cell stack 210 and the first electrode lead 222 of the right cell stack 220 are electrically connected while facing each other at the same height and facing each other, and the A large area of dead space is formed at the bottom.
  • the reinforcing pole 230 passes through the dead space.
  • the battery module 200 according to the present invention does not require a separate additional space for forming the reinforcing pole 230 , and can realize excellent space utilization and high mechanical strength at the same time.
  • the battery pack 300 has a structure in which two battery modules 310 and 320 are assembled.
  • Each of the battery modules 310 and 320 has a structure in which two cell stacks 311 and 312 are disposed in the x-axis direction, and each cell stack 311 and 312 has a structure in which 24 battery cells are stacked in the y-axis direction.
  • the cell stack 311 disposed on the left and the cell stack 312 disposed on the right have a structure in which respective battery cells are electrically connected in series to each other.
  • the reinforcing pole 330 passes through the dead space region between the cell stack 311 disposed on the left and the cell stack 312 disposed on the right, but in the y-axis direction. It is arranged to penetrate through the two arranged battery modules (310, 320). The position of the reinforcement pole 330 is fixed by the reinforcement pole stopper 331 .
  • each of the battery modules 310 and 320 has a structure in which the front and rear side surfaces and the upper surface are surrounded by a U-shaped frame. It is also possible to further include a lower plate (not shown) if necessary.
  • the battery pack 400 includes first and second battery modules 410 and 420 arranged in parallel to each other in a pack case 401 , and a BMS is formed on one side.
  • the first battery module 410 shown at the bottom of FIG. 6 includes a structure in which two cell stacks 411 and 412 are arranged in the x-axis direction.
  • two cell stacks 411 and 412 are disposed in the x-axis direction, and the cell stacks 411 and 412 each include 24 battery cells.
  • the electrode lead of the battery cell forming the cell stack 411 on the left has a structure electrically connected in series with the electrode lead of the battery cell forming the cell stack 412 on the right side.
  • the second battery module 420 shown at the top of FIG. 6 is also formed in the same structure.
  • a reinforcing pole 430 passes through the dead space between the cell stacks 411 and 412 of the first battery module 410, and the reinforcing pole 430 includes the first and second battery modules 410 and 420. It is a structure that penetrates all
  • the first and second battery modules 410 and 420 have a structure arranged parallel to each other, and a reinforcing bar 440 is positioned therebetween.
  • the reinforcement pole 430 serves to reinforce the mechanical strength of the battery pack in the x-axis direction
  • the reinforcement bar 440 serves to reinforce the mechanical strength of the battery pack in the y-axis direction.
  • FIG. 7 illustrates a cross-sectional structure of the battery pack shown in FIG. 6 . 7, with reference to the first battery module 410 accommodated in the pack case 401, two cell stacks 411 and 412 are disposed in the x-axis direction and are electrically connected in series to each other. . A reinforcing pole 330 is disposed through the dead space between the two cell stacks 411 and 412 . In addition, a Battery Management System (BMS) is located on the right side of the inside of the battery pack 400 . If necessary, pack terminals 403 and 404 for electrical connection to the outside may be formed on left and right sides of the battery pack 401 , respectively.
  • BMS Battery Management System
  • the battery pack 500 has a structure in which four battery modules 510 , 520 , 530 , and 540 are accommodated in a 2x2 form in a pack case 501 .
  • the first and second battery modules 510 and 520 have a structure electrically connected to each other in series
  • the third and fourth battery modules 530 and 540 have a structure electrically connected to each other in series.
  • the first and second battery modules 510 and 520 and the third and fourth battery modules 530 and 540 are arranged parallel to each other.
  • two cell stacks are accommodated in the x-axis direction, and each cell stack has a structure in which 24 battery cells are stacked.
  • the battery pack 500 is positioned through the first and third battery modules (510, 530); a position passing through the second and fourth battery modules (520, 540); and reinforcing poles 531 , 532 , 533 are positioned at positions passing between the first and second battery modules 510 and 520 and between the third and fourth battery modules 530 and 540 , respectively.
  • the reinforcing bar 550 is disposed at a position passing between the first and third battery modules 510 and 530 and between the second and fourth battery modules 520 and 540 .
  • the BMS 502 is positioned inside the pack case 501 of the battery pack 500 .
  • the battery pack 500 includes first and second battery modules 510 and 520 accommodated in the pack case 501 in the x-axis direction.
  • the first battery module includes two cell stacks 511 and 512
  • the second battery module includes two cell stacks 521 and 522 .
  • a reinforcing pole 531 is positioned in the dead space between the two cell stacks 511 and 512 in the first battery module 510 , and between the two cell stacks 521 and 522 in the first battery module 520 .
  • Reinforcement pole 533 is also located in the dead space of.
  • the reinforcing pole 532 is also located in the dead space between the first battery module 510 and the second battery module 520 .

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Abstract

본 발명은 전극 리드가 비대칭 구조로 형성된 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로, 공간 효율이 우수하고 기계적 강도를 향상된 전지 모듈을 제공한다.

Description

전지 팩 내부를 관통하는 보강 폴을 포함하는 전지 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 출원은 2020.09.08.자 한국 특허 출원 제10-2020-0114882호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 리드가 비대칭 구조로 형성된 전지 셀과 전지 팩 내부를 관통하는 보강 폴을 포함하는 전지 팩, 및 이를 동력원으로 포함하는 자동차에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에, 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원 으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용할 수 있는 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이러한 파우치형 전지는 케이스 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극 조립체가 내장되어 있고, 양극 및 음극 탭들이 각각 전극 리드에 접합되어 케이스의 외부로 노출되도록 실링된 구조이다. 이러한 전극 리드들은 외부 장치와 접촉을 통해 전기적으로 연결되고, 전지는 전극 리드들을 통해 외부 장치에 전력을 공급하거나 외부 장치로부터 전력을 공급받게 된다.
그러나, 다수의 전지 셀들을 조합하여 전지 모듈을 형성하는 경우에, 파우치형 전지는 돌출된 전극 리드 내지 실링 과정에서 형성된 테라스 영역 등으로 인해 공간 효율이 좋지 못하다는 한계가 있다. 더불어, 전지 모듈의 기계적 강도를 보강하기 위해서 보강 바를 형성하기 위해서 별도의 공간이 요구된다는 문제도 있다.
도 1은 종래의 전지 셀을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 파우치형 전지 셀은 전극 조립체가 내장된 셀 바디(11)를 기준으로 양 측면으로 각각 제1 전극 리드(21)와 제2 전극 리드(22)가 돌출되어 형성된 구조이다. 구체적으로, 셀 바디(11)의 제1 전극 리드(21)가 형성된 측면을 살펴보면, 제1 전극 리드(21)를 기준으로 전지 셀(10)의 폭 방향으로 셀 바디(11)의 높이가 낮아지는 어깨선 공차(12, 13)가 형성된 구조이다. 또한, 제2 전극 리드(22)를 기준으로 양쪽 폭 방향으로도 어깨선 공차가 형성된 구조이다.
도 2는 도 1에 도시된 전지 셀(10)을 조합하여 전지 팩(50)을 형성한 구조를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 다수의 전지 셀(10)들이 수납된 4개의 전지 모듈(31, 32, 33, 34)이 집합되어 하나의 전지 팩(50)을 형성한다. 이 경우, 전지 팩(50) 내부의 기계적 강도를 높이기 위해서 보강 바(40)가 형성된다. 상기 보강 바(40)는 좌측에 위치한 전지 모듈들(31, 32)과 우측에 위치한 전지 모듈들(33, 34) 사이를 가로지르는 위치에 형성된다. 종래의 전지 팩(50)은 이러한 보강 바(40) 형성을 위해서 별도의 공간이 요구되고, 이로 인해 공간 활용도가 저하되는 문제가 있다.
따라서, 전지 팩 조립시, 공간 효율을 높이면서도 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 새로운 기술이 요구되는 실정이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 특허공개공보 제2019-0069873호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 파우치형 전지 셀을 이용하여 전지 팩을 형성하는 과정에서, 공간 효율을 높이면서도 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
본 발명은 전극 리드가 비대칭 구조로 형성된 전지 셀과 상기 전지 셀 사이를 관통하는 보강 폴을 포함하는 전지 팩을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 팩은, 수납부가 형성된 팩 케이스; 상기 팩 케이스의 수납부에 일 방향으로 배향되어 수납된 다수의 전지 셀; 및 팩 케이스 내부의 기계적 강도를 보강하는 보강 폴을 포함한다. 상기 전지 셀은, 셀 바디; 및 상기 셀 바디의 서로 반대 방향으로 돌출되어 형성된 제1 및 제2 전극 리드를 포함하되, 상기 제1 및 제2 전극 리드는, 각각 전지 셀의 길이 방향의 중심축을 기준으로, 서로 반대되는 측면 방향으로 치우쳐서 형성된 구조인 파우치형 전지 셀이고, 상기 전지 셀은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로, 다수의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록을 a 개(a는 2 이상의 정수) 형성하되, p 번째(p는 1 내지 a-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이다. 또한, 상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, p 번째(p는 1 내지 a-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조이다.
하나의 예에서, 상기 전지 팩은 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로 2 또는 그 이상의 전지 모듈이 수납된 구조이다. 또한, 상기 보강 폴은, 전지 모듈 내의 전지 셀과 전지 셀 사이의 경계 영역; 및 전지 모듈과 전지 모듈 사이의 경계 영역 중 어느 하나 이상의 위치에 배치된다.
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 팩에 수납된 전지 모듈 각각은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로, 다수의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록을 b 개(b는 2 내지 a 사이의 정수) 포함하되, q 번째(q는 1 내지 b-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 q+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이고, 상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, q 번째(q는 1 내지 b-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 q+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조이다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로 배열된 전지 모듈을 c 개(c는 2 내지 a 사이의 정수) 포함하되, r 번째(r은 1 내지 c-1 사이의 정수) 전지 모듈 말단의 제2 전극 리드와 r+1 번째 전지 모듈 말단의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이고, 상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, r 번째(r은 1 내지 c-1 사이의 정수) 전지 모듈 말단의 제2 전극 리드와 r+1 번째 전지 모듈 말단의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조이다.
하나의 예에서, 상기 전지 팩은, 보강 폴이 형성된 방향으로 2 또는 그 이상의 전지 모듈이 수납된 구조이고, 상기 보강 폴은, 상기 2 또는 그 이상의 전지 모듈들을 관통하는 구조이다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 전지 팩은, 보강 폴의 형성된 방향과 수직 방향으로 배치된 보강 바를 더 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 보강 폴의 단면 형상은, 원형, 타원형 또는 삼각형이다. 또한, 상기 보강 바의 단면 형상은, 사각형 또는 사다리꼴 형상이다.
하나의 예에서, 상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배열된 제1 및 제2 전지 모듈을 포함하고, 상기 보강 폴은 제1 및 제2 전지 모듈을 관통하는 구조이다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 전지 팩은, 제1 및 제2 전지 모듈 사이에 배치되고, 상기 보강 폴과 수직 방향으로 위치하는 보강 바를 더 포함한다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배열된 제1 및 제2 전지 모듈; 및 제1 및 제2 모듈과 각각 평행하게 배열된 제3 및 제4 전지 모듈을 포함한다. 또한, 상기 보강 폴은, 제1 및 제3 전지 모듈을 관통하는 위치; 제2 및 제4 전지 모듈을 관통하는 위치; 및 제1 및 제2 전지 모듈 사이와 제3 및 제4 전지 모듈 사이를 지나는 위치 중 어느 하나 이상에 배치된 구조이다.
구체적인 예에서, 상기 전지 팩은, 제1 및 제3 전지 모듈 사이와 제2 및 제4 전지 모듈 사이를 지나는 위치에 배치된 보강 바를 더 포함한다.
하나의 예에서, 상기 전지 팩은, 전지 팩 내에 위치하는 BMS(Battery Management System)을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 팩을 동력원으로 포함하는 자동차를 제공한다.
본 발명에 따른 전지 팩은, 공간 효율이 우수하고 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 자동차 등의 동력원으로 활용 가능하다.
도 1은 종래의 전지 셀을 도시한 모식도이다.
도 2는 종래의 전지 모듈을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀을 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 모듈의 단면 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 구조를 도시한 모식도이다.
도 6 및 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 구조를 도시한 모식도 및 그 단면도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 구조를 도시한 모식도 및 그 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 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.
본 발명은 기계적 강도가 보강되고, 기계적 강도 보강을 위한 공간을 최소화 한 전지 팩을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 팩은, 수납부가 형성된 팩 케이스; 상기 팩 케이스의 수납부에 일 방향으로 배향되어 수납된 다수의 전지 셀; 및 팩 케이스 내부의 기계적 강도를 보강하는 보강 폴을 포함한다. 상기 전지 셀은, 셀 바디; 및 상기 셀 바디의 서로 반대 방향으로 돌출되어 형성된 제1 및 제2 전극 리드를 포함하되, 상기 제1 및 제2 전극 리드는, 각각 전지 셀의 길이 방향의 중심축을 기준으로, 서로 반대되는 측면 방향으로 치우쳐서 형성된 구조인 파우치형 전지 셀이다.
일반적으로 파우치형 전지 셀은 전극 리드의 형성으로 인해 데드 스페이스가 발생하고 이는 공간 효율을 저하시키는 원인이 된다. 본 발명에서는 전극 리드 형성에 따른 데드 스페이스를 활용할 수 있는 새로운 구조의 전지 셀을 포함한다. 본 발명에 적용된 파우치형 전지 셀은 제1 및 제2 전극 리드가 서로 비대칭 구조이다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 파우치형 전지 셀은, 전극 조립체가 수납된 셀 바디; 상기 셀 바디의 일 방향으로 돌출되어 형성된 제1 전극 리드; 및 상기 셀 바디의 제1 전극 리드가 형성된 방향과 반대편 방향으로 돌출되어 형성된 제2 전극 리드를 포함한다. 구체적으로는, 상기 전극 조립체는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 구조이다. 또한, 상기 파우치형 전지 셀은 파우치형 케이스에 의해 전극 조립체를 밀봉하되, 제1 및 제2 전극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되어 형성된 구조이다.
또한, 상기 파우치형 전지 셀에서, 상기 제1 전극 리드는, 전지 셀의 길이 방향의 중심축을 기준으로, 어느 한 측면 방향으로 치우쳐서 다른 측면에 데드 스페이스(dead space)를 형성한다. 동시에, 상기 제2 전극 리드는, 전지 셀의 길이 방향의 중심축을 기준으로, 제1 전극 리드와는 반대 방향으로 치우쳐서 다른 측면에 데드 스페이스를 형성한다. 기존의 전지 셀들이 일 측면과 타측면 중앙부에 각각 전극 리드가 형성된 대칭 구조인 것과 대비하여, 본 발명에 따른 파우치형 전지 셀은 각 전극 리드가 일 측방으로 치우쳐서 형성되되, 제1 및 제2 전극 리드가 서로 다른 방향으로 치우쳐서 형성된 비대칭 구조이다.
하나의 실시예에서, 상기 셀 바디는, 제1 및 제2 전극 리드를 기준으로, 각각 폭 방향 양측으로 높이가 낮아지는 어깨선 공차가 형성된 구조이다. 상기 어깨선 공차는 전극 리드로부터 외측 방향으로 높이가 낮아지는 구조이고, 그 높이는 순차적 또는 연속적으로 낮아지는 경우를 포함한다. 예를 들어, 제1 전극 리드는 왼쪽으로 치우쳐서 형성된 구조이고, 이 경우 우측은 어깨선 공차가 길게 형성되고 좌측은 어깨선 공차가 짧게 형성된다. 우측에 형성된 어깨선 공차는 직선형으로 높이가 순차적으로 낮아지는 구간을 포함하는 구조일 수 있고, 좌측에 형성된 어깨선 공차는 볼록 형상의 호를 그리는 곡선형으로 높이가 낮아지는 구간을 포함하는 구조일 수 있다.
구체적인 실시예에서, 상기 셀 바디는, 제1 및 제2 전극 리드를 기준으로, 각각 폭 방향 양측으로 형성된 어깨선 공차의 폭 방향 길이의 비가 1:2 내지 1:10 범위이다. 구체적으로, 상기 셀 바디는, 제1 및 제2 전극 리드를 기준으로, 각각 폭 방향 양측으로 형성된 어깨선 공차의 폭 방향 길이의 비가 1:2 내지 1:10 범위, 1:3 내지 1:10 범위, 1:5 내지 1:10 범위 또는 1:3 내지 1:6 범위이다. 예를 들어, 제1 전극 리드는 왼쪽으로 치우쳐서 형성된 구조이고, 이 경우 우측은 어깨선 공차가 길게 형성되고 좌측은 어깨선 공차가 짧게 형성된다. 이 경우, 좌측에 형성된 어깨선 공차는 모서리 부분의 밀봉을 위한 최소 폭은 확보될 필요가 있고, 우측에 형성된 어깨선 공차는 충분한 데드 스페이스 확보를 위해 넓은 폭으로 형성된다.
상기 전지 셀은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로, 다수의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록을 a 개(a는 2 이상의 정수) 형성하되, p 번째(p는 1 내지 a-1 사이의 임의의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이다. 구체적인 실시예에서, 상기 셀 적층체 블록은 x축 방향(수납된 전지 셀이 배향된 방향)으로 a개 배치된 구조이고, 그 중에서 p 번째 배치된 셀 적층체 블록의 각 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 각 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접촉되어 전기적으로 직렬 연결된 구조이다. 구체적으로는, x축 방향으로 배치된 셀 적층체 블록은 서로 전기적으로 직렬 연결되어 전지 모듈에서 요구하는 전압 수준을 충족하게 된다. 예를 들어, p 번째 셀 적층체 블록은, 수직 수납된 위치를 기준으로, 제2 전극 리드가 위쪽으로 치우져서 배치되고, p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드도 위쪽으로 치우져서 배치된다. 이 경우, p 번째 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 동등 높이에서 서로 마주보게 되고, 양 전극 리드들은 접촉되어 전기적으로 직렬 연결을 형성하게 된다. 상기 a는 2 이상의 정수이며, 예를 들어, 2 내지 10 범위이다.
또한, 상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, p 번째(p는 1 내지 a-1 사이의 임의의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조이다. 구체적으로는, p 번째 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드가 접하는 지점의 아래쪽은 양 셀 적층체 블록의 데드 스페이스가 만나면서 보강 폴이 지날 수 있는 빈 공간이 형성된다.
하나의 실시예에서, 상기 셀 적층체 블록은, x축 방향(수납된 전지 셀이 배향된 방향)으로 2 내지 10 개 배치된다. 또한, 각 셀 적층체 블록은, 5 내지 50 개의 전지 셀이 적층된 구조이다. 구체적으로는, 상기 셀 적층체 블록은 x축 방향으로 2 내지 4 개 배치되고, 각 셀 적층체 블록은 10 내지 30 개의 전지 셀이 적층된 구조이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전지 팩은 2개의 전지 모듈이 y축 방향(x축 방향과 수직 방향)으로 배열되고, 각 전지 모듈은 24 개의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록이 x축 방향으로는 2 개 배치된 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 전지팩은 각각 48 개의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈을 2개 포함하여, 총 96 개의 전지 셀을 포함하는 구조일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향(x 축 방향)으로 2 또는 그 이상의 전지 모듈이 수납된 구조이다. 또한, 상기 보강 폴은, 전지 모듈 내의 전지 셀과 전지 셀 사이의 경계 영역; 및 전지 모듈과 전지 모듈 사이의 경계 영역 중 어느 하나 이상의 위치에 배치된다. 구체적으로, 상기 보강 폴은 전지 모듈 내의 전지 셀과 전지 셀 사이의 데드 스페이스에 위치하는 경우를 포함하고, 혹은 전지 모듈과 전지 모듈 사이의 데드 스페이스에 위치하는 경우를 포함한다. 예를 들어, x 축 방향으로 하나의 전지 모듈이 배치된 경우에는, 상기 전지 팩은, 전지 모듈 내의 전지 셀과 전지 셀 사이의 데드 스페이스에 배치된 하나의 보강 폴을 포함한다. 또 다른 예를 들어, x 축 방향으로 2 개의 전지 모듈이 배치된 경우에는, 각 전지 모듈 내에 하나씩의 보강 폴이 위치하고, 전지 모듈과 전지 모듈 사이의 데드 스페이스에 또 다른 하나의 보강 폴이 위치하여, 상기 전지 팩은 총 3개의 보강 폴을 포함한다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 팩에서, 전지 모듈 각각은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로, 다수의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록을 b 개(b는 2 내지 a 사이의 정수) 포함하되, q 번째(q는 1 내지 b-1 사이의 임의의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 q+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이다. 또한, 상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, q 번째(q는 1 내지 b-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 q+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조이다. 본 실시예는, 개별 전지 모듈을 기준으로, 각 전지 모듈을 관통하는 보강 폴을 포함하는 구조를 나타낸 것이다. 본 발명에서는 각 전지 모듈이 x축 방향으로 둘 이상의 셀 적층체 블록을 포함하고, 셀 적층체 블록 사이를 관통하는 보강 폴을 포함하는 구조이다. 셀 적층체 블록과 인접하는 셀 적층체 블록 사이는 전극 리드 간의 전기적 접속이 이루어지며, 이로 인해 기존의 전지 모듈은 보강체를 형성할 수 있는 여유 공간이 확보되지 않는 한계가 있었다. 본 발명에서는, 파우치형 전지 젤의 전극 리드를 비대칭 구조로 형성함으로써, 전극 리드 간의 접속 부위에 충분한 데드 스페이스를 확보하였다. 이를 통해, 본 발명에 따른 전지 모듈은 전지 모듈 내에 기계적 강도를 높일 수 있는 보강 폴을 포함하는 구조를 제시한다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로 배열된 전지 모듈을 c 개(c는 2 내지 a 사이의 정수) 포함하되, r 번째(r은 1 내지 c-1 사이의 정수) 전지 모듈 말단의 제2 전극 리드와 r+1 번째 전지 모듈 말단의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이다. 또한, 상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, r 번째(r은 1 내지 c-1 사이의 정수) 전지 모듈 말단의 제2 전극 리드와 r+1 번째 전지 모듈 말단의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조이다. 본 실시예는, 전지 팩이 일 방향(x 축 방향)으로 복수의 전지 모듈을 포함하되, 전지 모듈과 전지 모듈 사이를 관통하는 보강 폴을 포함하는 구조를 나타낸 것이다. 본 발명에서는 전지 팩이 x축 방향으로 둘 이상의 전지 모듈을 포함하고, 전지 모듈 사이를 관통하는 보강 폴을 포함하는 구조이다. 어느 하나의 전지 모듈과 상기 전지 모듈과 인접하는 전지 모듈 사이는 전극 리드 간의 전기적 접속이 이루어지며, 이로 인해 기존의 전지 팩은 보강체를 형성하기 위해서 별도의 공간이 요구된다. 본 발명에서는, 전극 리드가 비대칭 구조로 형성된 파우치형 전지 셀을 적용함으로써, 전지 모듈과 전지 모듈 사이의 전극 리드 간 접속 부위에 충분한 데드 스페이스를 확보하였다. 이를 통해, 본 발명에 따른 전지 팩은, 별도의 공간을 할애하지 않으면서도 전지 모듈 사이에 기계적 강도를 높이는 보강 폴을 포함하는 구조를 제시한다.
하나의 실시예에서, 상기 전지 팩은, 보강 폴이 형성된 방향으로 2 또는 그 이상의 전지 모듈이 수납된 구조이고, 상기 보강 폴은 상기 2 또는 그 이상의 전지 모듈들을 관통하는 구조이다. 상기 보강 폴이 형성된 방향은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향(x 축 방향)과 수직인 방향(y 축 방향)이다. 본 발명에서는 서로 평행하게 배치된 둘 이상의 전지 모듈을 포함하고, 상기 보강 폴은 평행하게 배치된 둘 이상의 전지 모듈을 관통하는 구조이다. 이를 통해, 전지 팩의 y 축 방향으로의 기계적 강도를 높일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 전지 팩은, 보강 폴의 형성된 방향과 수직 방향으로 배치된 보강 바를 더 포함한다. 상기 전지 팩은 서로 평행하게 배치된 둘 이상의 전지 모듈을 포함하되, 평행하게 배치된 전지 모듈과 전지 모듈 사이에 y 축 방향으로 배치된 보강 바를 포함한다. 상기 보강 바를 형성함으로써, 전지 팩의 x 축 방향으로의 기계적 강도를 높일 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 보강 폴의 단면 형상은, 원형, 타원형 또는 삼각형이다. 이는 단순 사각 형상의 단면 구조를 갖는 경우와 대비하여, 전지 셀의 전극 리드 간의 접속 부위에 인접하여 형성되는 데드 스페이스를 효과적으로 관통할 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 폴의 단면 형상은 원형이다. 또한, 상기 보강 바의 단면 형상은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 사각형 또는 사다리꼴 형상이다. 상기 보강 바는 전지 모듈과 전지 모듈 사이에 평행하게 배치된다. 예를 들어, 상기 보강 바를 사각형의 단면 형상을 갖도록 형성함으로써, 기계적 강도의 향상을 유도하고 해당 위치에 유격이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배열된 제1 및 제2 전지 모듈을 포함하고, 상기 보강 폴은 제1 및 제2 전지 모듈을 관통하는 구조이다. 예를 들어, 상기 전지 팩은, y 축 방향으로 2개의 전지 모듈이 배치되고, 상기 보강 폴은 상기 2개의 전지 모듈을 관통하는 구조이다. 구체적인 실시예에서, 상기 전지 팩은, 제1 및 제2 전지 모듈 사이에 배치되고 상기 보강 폴과 수직 방향으로 위치하는 보강 바를 더 포함한다. 상기 보강 바는 y 축 방향으로 배향된 구조이고, 제1 및 제2 전지 모듈 사이에 배치되는 구조이다. 예를 들어, 상기 전지 팩은 2개의 전지 모듈을 포함하고, 상기 2개의 전지 모듈은 서로 평행하게 배치된 구조이다.
또 다른 구체적인 실시예에서, 상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배열된 제1 및 제2 전지 모듈; 및 제1 및 제2 모듈과 각각 평행하게 배열된 제3 및 제4 전지 모듈을 포함한다. 상기 보강 폴은, 제1 및 제3 전지 모듈을 관통하는 위치; 제2 및 제4 전지 모듈을 관통하는 위치; 및 제1 및 제2 전지 모듈 사이와 제3 및 제4 전지 모듈 사이를 지나는 위치 중 어느 하나 이상에 배치된 구조이다. 예를 들어, 상기 전지 팩은 x 축 방향으로 2 개의 전지 모듈이 배치되고, y 축 방향으로 2 개의 전지 모듈이 배치되어, 총 4개의 전지 모듈이 배치된 구조이다. 이 경우, 상기 전지 팩은, 전지 모듈을 y 축 방향으로 관통하는 보강 폴이 2 개 위치하고, 전지 모듈과 전지 모듈 사이를 y 축 방향으로 관통하는 보강 폴이 1 개 위치한다. 구체적인 실시예에서, 상기 전지 팩은, 제1 및 제3 전지 모듈 사이와 제2 및 제4 전지 모듈 사이를 지나는 위치에 배치된 보강 바를 더 포함한다. 이를 통해, 상기 전지 팩은, y 축 방향으로 기계적 강도를 보강하는 3 개의 보강 폴과, x 축 방향으로 기계적 강도를 보강하는 1 개의 보강 바를 포함한다.
필요에 따라, 상기 전지 팩은, 전지 팩 내에 위치하는 BMS(Battery Management System) 등을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전지 팩은 다양한 형태의 에너지 저장 장치 내지 동력원으로 적용 가능하다. 예를 들어, 상기 에너지 저장 장치는 대용량의 전기 에너지를 저장하는 ESS(Enegry Storage System)이다. 또한, 상기 동력원은 이동 수단, 예를 들어, 자동차의 동력원으로 적용 가능하다. 상기 자동차는 보조 동력원 또는 주 동력원으로 이차전지를 사용하는 다양한 형태의 자동차를 총칭한다. 구체적으로, 상기 자동차는 하이브리드(HEV), 플러그인 하이브리드(PHEV), 또는 순수 전기차(BEV, EV) 등을 포함한다.
이하, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
(제1 실시형태)
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 모식도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀(100)은 제1 및 제2 전극 리드(121, 122)가 서로 비대칭 구조로 형성된 파우치형 전지 셀(100)이다. 상기 전지 셀(100)은, 전극 조립체가 수납된 셀 바디(110); 상기 셀 바디(110)의 일 방향으로 돌출되어 형성된 제1 전극 리드(121); 및 상기 셀 바디(110)의 제1 전극 리드(121)가 형성된 방향과 반대편 방향으로 돌출되어 형성된 제2 전극 리드(122)를 포함한다.
상기 전지 셀(100)에서, 제1 전극 리드(121)는 아래쪽으로 치우쳐서 형성되고 제2 전극 리드(122)는 위쪽으로 치우쳐서 형성된 비대칭 구조이다. 구체적으로, 상기 셀 바디(110)는, 제1 전극 리드(121)를 기준으로, 양측 폭 방향으로 높이가 낮아지는 어깨선 공차(111, 112)가 형성된 구조이다. 상기 어깨선 공차(111, 112)는 전극 리드로부터 외측 방향으로 높이가 낮아지는 구조이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 도면을 참조하면, 제1 전극 리드(121)는 아래쪽으로 치우쳐서 형성된 구조이고, 이 경우 위측은 어깨선 공차(111)가 길게 형성되어 상대적으로 넓은 면적의 데드 스페이스가 확보되고, 아래측은 어깨선 공차(112)가 짧게 형성되어 좁은 면적의 데드 스페이스가 확보된다.
상기 셀 바디(110)는, 제1 전극 리드(121)를 기준으로, 양쪽 폭 방향으로 형성된 어깨선 공차(111, 112)의 폭 방향 길이(L1, L2)의 비가 약 5:1 수준이다. 더불어, 상기 셀 바디(110)는, 제2 전극 리드(122)를 기준으로, 양쪽 폭 방향으로 형성된 어깨선 공차의 폭 방향 길이의 비도 약 1:5 수준으로 형성된다. 이처럼 본 발명에 따른 전지 셀(100)은 전극 리드(121, 122)를 측면 일 방향으로 치우치도록 형성함으로써, 보다 넓은 면적의 데드 스페이스를 확보할 수 있다. 또한, 제1 전극 리드(121)와 제2 전극 리드(122)가 서로 다른 측면 방향으로 치우치도록 형성한 비대칭 구조를 형성한다.
(제2 실시형태)
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 모듈의 단면을 도시한 모식도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈(200)은 모듈 하우징(201, 202) 내에 복수 개의 전지 셀이 적층된 셀 적층체(210, 220)가 수납된 구조를 포함한다. 상기 모듈 하우징은 U형 프레임(202, 측면부 생략)과 상기 U형 프레임(202)의 상부면을 덮는 모듈 하우징 상부 플레이트(201)를 포함한다. 도 4에서는 설명의 편의를 위하여 U형 프레임(202) 중에서 모듈 하우징 하부 플레이트(202)만을 도시하였다.
상기 전지 모듈(200) 내에는 x축 방향으로 2 개의 셀 적층체(210, 220)가 배치되고, 각 셀 적층체(210, 220)는 y축 방향으로 24 개의 전지 셀이 적층된 구조(미도시)이다. 따라서, 상기 전지 모듈(200)은 48 개의 전지 셀이 수납된다. 도 4에서, 좌측에 형성된 셀 적층체(210)는, 셀 바디(211)를 기준으로, 좌측면의 아래쪽에 제1 전극 리드(212)가 형성되고, 우측면의 위쪽에 제2 전극 리드(213)가 형성된다. 또한, 우측에 형성된 셀 적층체(220)는, 셀 바디(221)를 기준으로, 좌측의 위쪽에 제1 전극 리드(222)가 형성되고, 우측의 아래쪽에 제2 전극 리드(223)가 형성된다.
또한, 상기 전지 모듈(200)은 기계적 강도의 보강을 위해서 셀 적층체(210, 220) 사이를 관통하는 보강 폴(230)을 포함하는 구조이다. 상기 보강 폴(230)은 x축 방향으로 배치된 셀 적층체(210)와 셀 적층체(220) 사이의 데드 스페이스를 관통하도록 배치된다. 구체적으로, 상기 전지 모듈(200)에서, x축 방향으로 배치된 좌측 셀 적층체(210)의 제2 전극 리드(213)와 우측 셀 적층체(220)의 제1 전극 리드(222)가 서로 마주보는 위치에서 접촉되어 전기적으로 직렬 연결된 구조이다. 좌측 셀 적층체(210)는 제2 전극 리드(213)가 위쪽으로 치우쳐서 배치되고, 우측 셀 적층체(220)의 제1 전극 리드도 위쪽으로 치우쳐서 배치된다. 이 경우, 좌측 셀 적층체(210)의 제2 전극 리드(213)와 우측 셀 적층체(220)의 제1 전극 리드(222)는 서로 동등 높이에서 서로 마주보는 상태에서 전기적으로 접속되고, 그 아래쪽은 넓은 면적의 데드 스페이스가 형성된다. 상기 데드 스페이스를 통해 보강 폴(230)이 관통하게 된다.
이처럼, 본 발명에 따른 전지 모듈(200)은 보강 폴(230)을 형성하기 위한 별도의 추가 공간이 요구되지 않으며, 우수한 공간 활용도와 높은 기계적 강도를 동시에 구현할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 팩을 도시한 모식도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩(300)은 2개의 전지 모듈(310, 320)이 집합된 구조이다. 각 전지 모듈(310, 320)은 x축 방향으로 2 개의 셀 적층체(311, 312)가 배치되고, 각 셀 적층체(311, 312)는 y축 방향으로 24 개의 전지 셀이 적층된 구조이다. 또한, 좌측에 배치된 셀 적층체(311)와 우측에 배치된 셀 적층체(312)는 각 전지 셀들이 서로 전기적으로 직렬 연결된 구조이다. 또한, 상기 전지 팩(300)에서, 보강 폴(330)은 좌측에 배치된 셀 적층체(311)과 우측에 배치된 셀 적층체(312) 사이의 데드 스페이스 영역을 관통하되, y 축 방향으로 배열된 2개의 전지 모듈(310, 320)을 관통하도록 배치된다. 상기 보강 폴(330)은 보강 폴 스토퍼(331)에 의해 위치가 고정된다.
또한, 각 전지 모듈(310, 320)은 U형 프레임에 의해 전후 측면과 상부면이 감싸진 구조이다. 필요에 따라 하부 플레이트(미도시)를 더 포함하는 것도 가능하다.
(제4 실시형태)
도 6 및 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 팩을 도시한 모식도들이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩(400)은 팩 케이스(401) 내에 서로 평행하게 배열된 제1 및 제2 전지 모듈(410, 420)을 포함하고, 일측에는 BMS가 형성된 구조이다. 구체적으로, 도 6의 하단에 도시된 제1 전지 모듈(410)은 2개의 셀 적층체(411, 412)가 x 축 방향으로 배열된 구조를 포함한다. 제1 전지 모듈(410)은 x 축 방향으로 2 개의 셀 적층체(411, 412)가 배치되고, 셀 적층체(411, 412)는 각각 24 개의 전지 셀을 포함한다. 또한, 좌측의 셀 적층체(411)를 형성하는 전지 셀의 전극 리드는 우측의 셀 적층체(412)를 형성하는 전지 셀의 전극 리드와 전기적으로 직렬 연결된 구조이다. 도 6의 상단에 도시된 제2 전지 모듈(420)도 동일한 구조로 형성된다.
또한, 제1 전지 모듈(410)의 셀 적층체(411, 412) 사이의 데드 스페이스에는 보강 폴(430)이 지나며, 상기 보강 폴(430)은 제1 및 제2 전지 모듈(410, 420)을 모두 관통하는 구조이다. 제1 및 제2 전지 모듈(410, 420)은 서로 평행하게 배치된 구조이고, 그 사이에는 보강 바(440)가 위치한다. 상기 보강 폴(430)은 x 축 방향으로 전지 팩의 기계적 강도를 보강하고, 상기 보강 바(440)는 y 축 방향으로 전지 팩의 기계적 강도를 보강하는 역할을 한다.
도 7은 도 6에 도시된 전지 팩의 단면 구조를 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 팩 케이스(401) 내부에 수납된 제1 전지 모듈(410)을 기준으로, x 축 방향으로 2개의 셀 적층체(411, 412)가 배치되되 서로 전기적으로 직렬 연결된 구조이다. 상기 2개의 셀 적층체(411, 412) 사이의 데드 스페이스를 통해 보강 폴(330)이 배치된다. 또한, 전지 팩(400) 내부의 우측에는 BMS(Battery Management System)가 위치한다. 필요에 따라, 전지 팩(401)의 좌우측에는 각각 외부와의 전기적 연결을 위한 팩 단자(403, 404)가 형성될 수 있다.
(제5 실시형태)
도 8 및 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 팩을 도시한 모식도들이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩(500)은 팩 케이스(501) 내에 4개의 전지 모듈(510, 520, 530, 540)이 2x2 형태로 수납된 구조이다. 제1 및 제2 전지 모듈(510, 520)은 서로 전기적으로 직렬 연결된 구조이고, 제3 및 제4 전지 모듈(530, 540)은 서로 전기적으로 직렬 연결된 구조이다. 또한, 제1 및 제2 전지 모듈(510, 520)과 제3 및 제4 전지 모듈(530, 540)은 서로 평행하기 배치된 구조이다. 상기 4개의 전지 모듈(510, 520, 530, 540)은 각각 2 개의 셀 적층체가 x 축 방향으로 수납되고, 각 셀 적층체는 24 개의 전지 셀이 적층된 구조이다.
구체적으로, 상기 전지 팩(500)은 제1 및 제3 전지 모듈(510, 530)을 관통하는 위치; 제2 및 제4 전지 모듈(520, 540)을 관통하는 위치; 및 제1 및 제2 전지 모듈(510, 520) 사이와 제3 및 제4 전지 모듈(530, 540) 사이를 지나는 위치에 각각 보강 폴(531, 532, 533)이 위치한다. 또한, 제1 및 제3 전지 모듈(510, 530) 사이와 제2 및 제4 전지 모듈(520, 540) 사이를 지나는 위치에 보강 바(550)가 배치된다.
또한, 전지 팩(500)의 팩 케이스(501) 내부에는 BMS(502)가 위치한다.
도 9는 도 8에 도시된 전지 팩의 단면 구조를 도시한 것이다. 도 9을 참조하면, 상기 전지 팩(500)은 팩 케이스(501) 내부에 x 축 방향으로 수납된 제1 및 제2 전지 모듈(510, 520)을 포함한다. 제1 전지 모듈은 2개의 셀 적층체(511, 512)를 포함하고, 제2 전지 모듈은 2개의 셀 적층체(521, 522)를 포함한다. 제1 전지 모듈(510) 내 2 개의 셀 적층체(511, 512) 사이의 데드 스페이스에 보강 폴(531)이 위치하고, 제1 전지 모듈(520) 내 2 개의 셀 적층체(521, 522) 사이의 데드 스페이스에도 보강 폴(533)이 위치한다. 또한, 제1 전지 모듈(510)과 제2 전지 모듈(520) 사이의 데드 스페이스에도 보강 폴(532)이 위치한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야 할 것이다.
[부호의 설명]
10, 100: 전지 셀
210, 220, 311, 312, 411, 412, 511, 512, 521, 522: 셀 적층체
11, 110, 211, 221: 셀 바디
12, 13, 111, 112: 어깨선 공차
21, 121, 221: 제1 전극 리드
22, 122, 222: 제2 전극 리드
31, 32, 33, 34, 200, 310, 320, 410, 420, 510, 520, 530, 540: 전지 모듈
40, 440, 550: 보강 바
50, 300, 400, 500: 전지 팩
301: 모듈 하우징 상부 플레이트
302: 모듈 하우징 하부 플레이트
230, 330, 430, 531, 532, 533: 보강 폴
331: 보강 폴 스토퍼
401, 501: 팩 케이스
402, 502: BMS
403, 404, 503, 504: 팩 단자

Claims (13)

  1. 수납부가 형성된 팩 케이스; 상기 팩 케이스의 수납부에 일 방향으로 배향되어 수납된 다수의 전지 셀; 및 팩 케이스 내부의 기계적 강도를 보강하는 보강 폴을 포함하고,
    상기 전지 셀은, 셀 바디; 및 상기 셀 바디의 서로 반대 방향으로 돌출되어 형성된 제1 및 제2 전극 리드를 포함하되, 상기 제1 및 제2 전극 리드는, 각각 전지 셀의 길이 방향의 중심축을 기준으로, 서로 반대되는 측면 방향으로 치우쳐서 형성된 구조인 파우치형 전지 셀이고,
    상기 전지 셀은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로, 다수의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록을 a 개(a는 2 이상의 정수) 형성하되, p 번째(p는 1 내지 a-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이고,
    상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, p 번째(p는 1 내지 a-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 p+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조인 전지 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로 2 또는 그 이상의 전지 모듈이 수납된 구조이고,
    상기 보강 폴은,
    전지 모듈 내의 전지 셀과 전지 셀 사이의 경계 영역; 및
    전지 모듈과 전지 모듈 사이의 경계 영역
    중 어느 하나 이상의 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전지 모듈 각각은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로, 다수의 전지 셀이 적층된 셀 적층체 블록을 b 개(b는 2 내지 a 사이의 정수) 포함하되, q 번째(q는 1 내지 b-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 q+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이고,
    상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, q 번째(q는 1 내지 b-1 사이의 정수) 셀 적층체 블록의 제2 전극 리드와 q+1 번째 셀 적층체 블록의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조인 전지 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은, 수납된 전지 셀이 배향된 방향으로 배열된 전지 모듈을 c 개(c는 2 내지 a 사이의 정수) 포함하되,
    r 번째(r은 1 내지 c-1 사이의 정수) 전지 모듈 말단의 제2 전극 리드와 r+1 번째 전지 모듈 말단의 제1 전극 리드는 서로 마주보는 위치에서 접속되는 구조이고,
    상기 보강 폴은, 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배치되되, r 번째(r은 1 내지 c-1 사이의 정수) 전지 모듈 말단의 제2 전극 리드와 r+1 번째 전지 모듈 말단의 제1 전극 리드 사이의 접속되는 구조에 인접하는 데드 스페이스를 관통하는 구조인 전지 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은, 보강 폴이 형성된 방향으로 2 또는 그 이상의 전지 모듈이 수납된 구조이고,
    상기 보강 폴은, 상기 2 또는 그 이상의 전지 모듈들을 관통하는 구조인 전지 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은,
    보강 폴의 형성된 방향과 수직 방향으로 배치된 보강 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보강 폴의 단면 형상은, 원형, 타원형 또는 삼각형이고,
    상기 보강 바의 단면 형상은, 사각형 또는 사다리꼴 형상인 전지 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은,
    수납된 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배열된 제1 및 제2 전지 모듈을 포함하고,
    상기 보강 폴은 제1 및 제2 전지 모듈을 관통하는 구조인 전지 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전지 팩은,
    제1 및 제2 전지 모듈 사이에 배치되고, 상기 보강 폴과 수직 방향으로 위치하는 보강 바를 더 포함하는 전지 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은,
    수납된 전지 셀이 배향된 방향과 수직 방향으로 배열된 제1 및 제2 전지 모듈; 및
    제1 및 제2 모듈과 각각 평행하게 배열된 제3 및 제4 전지 모듈을 포함하고,
    상기 보강 폴은,
    제1 및 제3 전지 모듈을 관통하는 위치;
    제2 및 제4 전지 모듈을 관통하는 위치; 및
    제1 및 제2 전지 모듈 사이와 제3 및 제4 전지 모듈 사이를 지나는 위치 중 어느 하나 이상에 배치된 구조인 전지 팩.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전지 팩은,
    제1 및 제3 전지 모듈 사이와 제2 및 제4 전지 모듈 사이를 지나는 위치에 배치된 보강 바를 더 포함하는 전지 팩.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전지 팩은, 전지 팩 내에 위치하는 BMS(Battery Management System)을 더 포함하는 전지 팩.
  13. 제 1 항에 따른 전지 팩을 동력원으로 포함하는 자동차.
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