WO2023085669A1 - 이차 전지 모듈 - Google Patents

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WO2023085669A1
WO2023085669A1 PCT/KR2022/016760 KR2022016760W WO2023085669A1 WO 2023085669 A1 WO2023085669 A1 WO 2023085669A1 KR 2022016760 W KR2022016760 W KR 2022016760W WO 2023085669 A1 WO2023085669 A1 WO 2023085669A1
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disposed
battery cell
laminate
battery
battery cells
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Application number
PCT/KR2022/016760
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English (en)
French (fr)
Inventor
김명철
최영호
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
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    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary battery module including a plurality of battery cells.
  • a secondary battery is a battery that repeatedly performs charging and discharging unlike a primary battery.
  • Small-capacity secondary batteries are used in small portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and large-capacity secondary batteries can be used as power sources for driving motors of hybrid and electric vehicles.
  • a secondary battery may be used as a single cell in a small electronic device, or may be used in a module structure in which a plurality of cells are electrically connected, such as for driving a motor, or a pack structure in which a plurality of modules are electrically connected.
  • the secondary battery module may be configured to surround and fix a laminate of a plurality of battery cells aligned along one direction with a side plate and an end plate.
  • the battery module is required to be configured such that the shape is not deformed due to swelling of the battery cell.
  • An embodiment of the present invention provides a secondary battery module capable of reducing the amount of deformation of the module due to swelling of the battery cell.
  • a secondary battery module includes a laminate including a plurality of battery cells arranged along a first direction, a plurality of insulation assemblies disposed between the plurality of battery cells, and the first direction.
  • a side plate disposed at a first end of the laminate and a second end opposite to the first end to support the plurality of unit cells along a side plate, and the laminate along a second direction crossing the first direction. and an end plate disposed at a third end and a fourth end opposite to the third end to support the plurality of unit cells.
  • the stack is disposed in a space surrounded by the side plate and the end plate, and among the plurality of battery cells, an outermost battery cell disposed at least around the periphery of the stack and a battery adjacent to the outermost battery cell
  • the distance between the cells may be greater than the distance between the battery cells disposed adjacent to at least the center of the stack.
  • Intervals between the remaining battery cells may be the same except for intervals between the outermost battery cell and the battery cells adjacent to the outermost battery cell.
  • Intervals between battery cells may gradually increase from the center of the stack to the periphery of the stack.
  • the number of intervals equal to the interval between the outermost battery cell disposed in the periphery of the stack and the battery cell adjacent to the outermost battery cell is n, and When the number of intervals equal to the intervals between battery cells disposed adjacent to each other is m, n>m may be satisfied.
  • the thickness of the insulation assembly disposed between at least the outermost battery cell disposed on the periphery of the laminate and the battery cell adjacent to the outermost battery cell is at least adjacent to the center of the laminate. It may be greater than the thickness of the insulation assembly disposed between the battery cells disposed in such a way.
  • the battery cell may be a prismatic battery cell.
  • the battery cell includes a case including a wide surface disposed opposite to the wide surface and a narrow surface disposed perpendicular to and opposite to the wide surface, and the insulating assembly includes an insulating sheet having substantially the same size as the wide surface, and An adhesive tape may be disposed between the insulating sheet and the wide surface to attach the insulating sheet to the case.
  • the adhesive tape may be disposed separately from the insulating sheet with an air layer interposed therebetween.
  • the secondary battery module may further include fixing assemblies connected to and fixed to the side plate and the end plate, respectively.
  • a secondary battery module includes a laminate including a plurality of battery cells arranged along a first direction, a plurality of insulation assemblies disposed between the plurality of battery cells, and the first direction.
  • a side plate disposed at a first end of the laminate and a second end opposite to the first end to support the plurality of unit cells along a side plate, and the laminate along a second direction crossing the first direction. It includes an end plate disposed at a third end and a fourth end opposite to the third end to support the plurality of unit cells, and a fixing assembly connected to and fixed to the side plate and the end plate, respectively.
  • the stack is disposed in a space surrounded by the side plate and the end plate, and among the plurality of battery cells, an outermost battery cell disposed at least around the periphery of the stack and a battery adjacent to the outermost battery cell
  • the distance between the cells is greater than the distance between the battery cells disposed adjacent to at least the central portion of the stack, and among the plurality of insulation assemblies, the outermost battery cell disposed at least in the periphery of the stack and the outermost battery
  • a thickness of an insulation assembly disposed between battery cells adjacent to cells may be greater than a thickness of an insulation assembly disposed between battery cells disposed adjacent to at least a center of the stack.
  • Embodiments of the present invention when swelling of battery cells occurs in a secondary battery module, module deformation due to swelling can be minimized (or prevented) due to spacing between battery cells disposed on the periphery of a laminate. there is.
  • Such minimization of module deformation may not change (eg, expand) the size of the battery module's component parts (eg, side plate, end plate) according to the swelling phenomenon of the battery cell in the manufacture of the secondary battery module.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a plan view illustrating an arrangement state of battery cells of a laminate in a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an insulation assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an insulation assembly disposed between an outermost battery cell and a battery cell adjacent thereto in a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing an insulation assembly disposed between battery cells excluding outermost battery cells in a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 'and/or' includes a combination of a plurality of listed items or any item among a plurality of listed items.
  • 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
  • the secondary battery module 1 of the embodiment includes a laminate 30 including a plurality of battery cells 20 arranged along a first direction (x) and connected to a bus bar 10. do.
  • the laminate 30 is accommodated in a space created by the side plate 40 and the end plate 50 disposed to surround the outer periphery of the laminate 30 .
  • the battery cells 20 of the laminate 30 are supported by the side plate 40 and the end plate 50, and the fixing assembly 60 interconnecting the side plate 40 and the end plate 50. ) can be fixed by
  • the battery cells 20 are provided as, for example, lithium ion prismatic batteries, are disposed adjacent to each other in the first direction (x), and are electrically and mechanically connected to each other to form a laminate 30 .
  • the bus bar 10 is, for example, disposed above the secondary battery module to electrically connect the battery cells 20 to each other.
  • the battery cell may also be equipped with an all-solid-state battery.
  • a total of 12 battery cells 20 are provided, and the bus bar 10 connects four neighboring battery cells 20 in parallel, and in parallel with the four battery cells 20 connected in parallel. It is connected to connect four other neighboring battery cells 20 in series.
  • FIG. 2 is a perspective view of a battery cell applied in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2 .
  • the battery cell 20 is formed as a secondary battery that charges and discharges current.
  • the battery cell 20 includes an electrode assembly 200, a case 202 containing the electrode assembly 200, a cap plate 204 coupled to an opening of the case 202, and a first installed in the cap plate 204.
  • a first electrode (hereinafter referred to as “cathode”) 213 and a second electrode (hereinafter referred to as “anode”) 215 are disposed on both sides of a separator 212, which is an insulator, and It may be formed by winding the negative electrode 213, the separator 212, and the positive electrode 215 in a jelly roll state.
  • the negative electrode 213 and the positive electrode 215 include coated portions 213a and 215a obtained by applying an active material to a current collector of a metal plate, and uncoated portions 213b and 215b formed of the current collector exposed by not applying the active material, respectively. do.
  • An uncoated portion 213b of the negative electrode 213 is disposed at one end of the negative electrode 213 along the winding negative electrode 213 .
  • An uncoated portion 215b of the anode 215 is also disposed at one end of the anode 215 along the anode 215 to be wound.
  • the uncoated portions 213b and 215b may be disposed at both ends of the electrode assembly 200, respectively.
  • the case 202 may be formed in a substantially rectangular parallelepiped to set a space for accommodating the electrode assembly 200 and the electrolyte therein, and an opening connecting an external and internal space is formed on one surface of the rectangular parallelepiped. That is, the case 202 may have a shape including a wide surface 2020 disposed oppositely and a narrow surface 2022 disposed perpendicularly to and opposed to the wide surface 2020 . The opening allows the electrode assembly 200 to be inserted into the case 202 .
  • the cap plate 204 is installed in the opening of the case 202 to seal the opening of the case 202 .
  • the case 202 and the cap plate 204 may be formed of aluminum and welded to each other.
  • the cap plate 204 includes an electrolyte injection port 214, a vent hole 216, and terminal holes H1 and H2.
  • the electrolyte injection hole 214 allows electrolyte to be injected into the case 202 after the cap plate 204 is coupled to the case 202 . After the electrolyte is injected, the electrolyte injection port 214 is sealed with a sealing stopper 218 .
  • the vent hole 216 is sealed with a vent plate 220 to discharge internal pressure of the battery cell 20 .
  • the vent plate 220 is cut to open the vent hole 216 .
  • the bent plate 220 has a notch 220a leading to an incision.
  • the negative terminal 206 and the positive terminal 208 are installed in the terminal holes H1 and H2 of the cap plate 204 and are electrically connected to the electrode assembly 200 . That is, the negative terminal 206 is electrically connected to the negative electrode 13 of the electrode assembly 200, and the positive terminal 208 is electrically connected to the positive electrode 215 of the electrode assembly 200. Accordingly, the electrode assembly 200 is drawn out of the case 202 through the negative terminal 206 and the positive terminal 208 .
  • the side plates 40 are provided as a pair to the first end 302 and the second end 304 of the laminate 30 along the first direction (x).
  • the third end 306 and the fourth end of the laminate 30 are disposed adjacent to each other, and the end plates 50 are also provided as a pair along the second direction (y) crossing the first direction (x).
  • 308 are respectively disposed adjacent to each other.
  • the side plate 40 and the end plate 50 do not necessarily have to be provided only in a structure in which one pair is provided and disposed opposite to each other as described above.
  • an end plate may be integrally connected to one end or both ends of one side plate, or a structure in which side plates are integrally connected to both ends of one end plate may be provided.
  • the side plate 40 includes a body 400 made of a metal material (eg, stainless steel) having a substantially rectangular shape.
  • the body 400 is disposed adjacent to, for example, the narrow side of the case of the plurality of battery cells 20 along the first direction (x).
  • the side plate 40 includes coupling portions 402 extending from both ends (left and right ends in FIG. 1 ) of the body 400 and coupled to the fixing assembly 60 .
  • the end plate 50 is also provided in a substantially rectangular shape and disposed adjacent to the wide side of the case of the outermost battery cell among the plurality of battery cells 20 along the second direction (y), for example, the body 500 includes At both ends of the body 500 of the end plate 50 (left and right ends based on FIG. 1 ), coupling portions 502 coupled to the fixing assembly 60 extend in a protruding shape.
  • the end plate 50 includes a support 504 connected to the body 500 to support the outermost battery cell.
  • the body 500 of the end plate 50 may be made of metal (eg, stainless steel) and the support part 504 may be made of an electrical insulating material (eg, plastic).
  • the fixing assemblies 60 connecting the side plate 40 and the end plate 50 may be disposed at four corners of the secondary battery module 1 .
  • FIG. 4 is a plan view of the secondary battery module 1 shown to explain the arrangement state of the battery cells 20 of the laminate 30 according to the present embodiment.
  • side plates and end plates are not shown, and battery cells (20, 20 1 , 20 2 , 20 3 , 20 4 , 20 5 , 20 6 , 20 7 , 20 8 , 20 9 , 20 10 ,20 11 ,20 12 ) and the insulation assembly interposed between the battery cells 20 (70,70 1 ,70 2 ,70 3 ,70 4 , 70 5 , 70 6 ,70 7 ,70 8 ,70 9 ,70 10 ,70 11 ) only.
  • the battery cells 20 are provided with a total of 12 from the first battery cell 20 1 to the twelfth battery cell 20 12 , of the side plate 40 and the end plate 50 shown in FIG. They are arranged in a row along the first direction (x) within a space defined (or enclosed) by the coupling.
  • the outermost battery cells 20 1 and 20 12 disposed at the periphery of the stack 30, that is, at both ends of the stack 30, are adjacent to the second battery cells 20 2 and the eleventh battery.
  • a first distance d 1 having a first size and an eleventh distance d 11 between the cells 20 11 are disposed.
  • the remaining battery cells (20 2 ,20 3 ,20 4 ,20 5 ,20 6 ,20 7 ,20 8 ,20 9 ,20 10 ,20 11 ), that is, the second battery cell 20 2 to the eleventh battery Cells 20 11 have a second size between adjacent battery cells 20 2 , 20 3 , 20 4 , 20 5 , 20 6 , 20 7 , 20 8 , 20 9 , 20 10 , 20 11 In the second interval (d 2 ) having a tenth interval (d 10 ) are respectively arranged.
  • the first interval (d 1 ) and the eleventh interval (d 11 ) are made of the same size, and the tenth interval (d 10 ) in the second interval (d 2 ) is made of the same size, while the first Sizes of the distance d 1 and the eleventh distance d 11 may be greater than those from the second distance d 2 to the tenth distance d 10 .
  • FIG. 5 is a perspective view showing an insulating assembly 70 according to an embodiment of the present invention.
  • the insulation assembly 70 includes an insulation sheet 700 having an arbitrary size and shape and an adhesive for attaching the insulation sheet 700 to the case 202 of each battery cell 20. Includes tape 702.
  • the insulating sheet 700 is provided with a material having excellent insulation and heat insulation, for example, a material including muscotive or airgel, and the wide surface of the case 202 of the battery cell 20 ( 2020) has a rectangular shape with a size substantially equal to or equal to the size of
  • the adhesive tape 702 is provided as, for example, a double-sided tape and has a size smaller than that of the insulating sheet 700 and is provided on opposite surfaces of the insulating sheet 700, respectively.
  • the adhesive tape 702 is disposed around both ends of the insulating sheet 700 along a direction (z) perpendicular to the longitudinal direction (y) of the insulating sheet 700 .
  • two adhesive tapes 702 are disposed on opposite surfaces of the insulating sheet 700, and an air layer 704 is formed on the insulating sheet 700 between the adhesive tapes 702 due to the thickness of the adhesive tape 702. this place can be
  • Insulation assemblies 70 of this configuration are disposed between each of the battery cells 20, and in this embodiment, the insulation assembly 70 also has a thickness corresponding to the distance between the battery cells 20 described above.
  • the thickness of the insulating assembly 70 means the total sum of the thickness of the insulating sheet 700 and the thickness of both adhesive tapes 702 respectively disposed on opposite surfaces of the insulating sheet 700 .
  • the eleventh insulating assembly 70 11 disposed between (20 12 ) and the eleventh battery cells 20 11 adjacent thereto is a first insulating sheet having an arbitrary thickness (t a ).
  • First and second adhesive tapes 7020 and 7022 having a thickness (t b ) greater than the thickness (t a ) of the first insulating sheet 7001 may be provided on opposite surfaces of the (7001), respectively. Accordingly, the thickness t 1 of the first insulation assembly 70 1 and the thickness t 11 of the eleventh insulation assembly 70 11 may be made the same.
  • Third and fourth adhesive tapes 7024 and 7026 having a thickness (t d ) smaller than the thickness (t c ) of the second insulating sheet 7003 may be provided on opposite surfaces, respectively. That is, the second insulating assembly 70 2 to the tenth insulating assembly 70 10 may have the same thickness t 2 to t 10 .
  • the thicknesses t 1 and t 11 of the first and eleventh insulating assemblies 70 1 and 70 11 are greater than the thicknesses t 2 to t 10 of the second to tenth insulating assemblies 70 2 to 70 10 . can be thick
  • the secondary battery module 1 including the laminate 30 configured as described above When the secondary battery module 1 including the laminate 30 configured as described above is applied to an electric vehicle to provide power necessary for driving the electric vehicle, even if a swelling phenomenon occurs in the battery cell 20, the secondary battery module 1 The amount of deformation of the battery module 1 can be minimized.
  • both end plates 50 due to the swinging phenomenon of the battery cell 20 can mean the sum of the degrees of transformation.
  • the secondary battery module is pushed to the outside of the stack due to the expansion of the battery cells disposed on the periphery of the stack and causes deformation.
  • the stack 30 Battery cells 20 2 to 20 with different distances (d 1 , d 11 ) between the periphery, that is, the outermost battery cells 20 1 and 20 12 located at both ends and the battery cells 20 2 and 20 11 adjacent thereto. 11 ), since it is larger than the intervals (d 2 to d 10 ), even if the battery cells disposed on the periphery of the laminate 30 expand due to the swelling phenomenon, the above-described intervals d 1 and d 11 can absorb it. Free space can be used.
  • the secondary battery module 1 according to the present embodiment can reduce the amount of deformation.
  • Table 1 below shows the secondary battery module 1 according to the first embodiment including the stack 30 of battery cells having d 1 to d 11 and the insulation assembly 70 having t 1 to t 11 of the above configuration and the secondary battery module according to Comparative Example. From Table 1, it can be seen that the secondary battery module 1 according to the first embodiment can reduce the amount of deformation of the secondary battery module compared to the comparative example in which the battery cell spacing is uniformly constant.
  • t o means the thickness at which the adhesive tape of the insulation assembly is pressed on the wide surface of the battery cell case after the secondary battery module 1 is manufactured.
  • the thickness of the adhesive tape of the insulating assembly is 0.25 mm (t b of the first embodiment t 1 and t 11 ), 014 mm (first embodiment t 2 to t 10 t b of ) and 0.2mm (t b of t 1 to t 11 of the comparative example), but after being interposed between battery cells and configured as a secondary battery module, the thickness of the insulating tape is as much as t o (0.11mm) of the battery cell 0.14 mm (t b of the first embodiment t 1 , t 11 ), 0.03 mn (t b of the first embodiment t 2 to t 10 ) and 0.09 mm (t 1 to t 11 of the comparative example) of t b ).
  • the outermost battery cell and the adjacent battery cell have a larger distance than other battery cells, but the present invention must It is not limited to this.
  • the present invention is a case where the interval between battery cells gradually increases from the center to the periphery of the stack (Example 3), or the outermost battery cell disposed in the periphery of the stack
  • n the number of intervals equal to the interval between the battery cells adjacent to the outermost battery cell
  • O the number of intervals equal to the interval between the battery cells disposed adjacent to the center (O) of the stack
  • Example 2 2.05 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
  • Example 3 1.05 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40
  • Example 4 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.40 0.40

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 모듈(RECHARGEABLE BATTERY MODULE)은, 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 전지 셀을 포함하는 적층체와, 상기 복수의 전지 셀 사이에 배치되는 복수의 절연 어셈블리와, 상기 제1 방향을 따라 상기 적층체의 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 사이드 플레이트, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 상기 적층체의 제3 단부 및 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 엔드 플레이트를 포함한다. 상기 적층체는 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되고, 상기 복수의 전지 셀 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격이, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격보다 클 수 있다.

Description

이차 전지 모듈
본 기재는 복수의 전지 셀들을 포함한 이차 전지 모듈에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
이차 전지는 소형 전자 기기에서 단일 셀로 사용되거나, 모터 구동용과 같이 복수의 셀들을 전기적으로 연결한 모듈 구조 또는 복수의 모듈을 전기적으로 연결한 팩 구조로 사용될 수 있다.
예를 들어, 이차 전지 모듈은 일 방향을 따라 정렬된 복수의 전지 셀들의 적층체를 사이드 플레이트(side plate)와 엔드 플레이트(end plate)로 감싸 고정시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서 전지 모듈은 전지 셀의 스웰링(swelling) 현상에 의해 형상이 변형되지 않도록 구성되는 것이 요구된다.
본 발명의 실시예는 전지 셀의 스웰링 현상에 의한 모듈 변형량을 줄일 수 있도록 한 이차 전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 제1 측면에 따른 이차 전지 모듈은, 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 전지 셀을 포함하는 적층체와, 상기 복수의 전지 셀 사이에 배치되는 복수의 절연 어셈블리와, 상기 제1 방향을 따라 상기 적층체의 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 사이드 플레이트, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 상기 적층체의 제3 단부 및 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 엔드 플레이트를 포함한다. 상기 적층체는 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되고, 상기 복수의 전지 셀 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격이, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격보다 클 수 있다.
상기 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격을 제외한 나머지 전지 셀의 사이 간격이 동일할 수 있다.
상기 적층체의 중심에서 상기 적층체의 주변부로 갈수록 전지 셀의 사이 간격이 점진적으로 증가할 수 있다.
상기 복수의 전지 셀의 사이 간격 중, 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격과 같은 간격의 수가 n개이고, 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격과 같은 간격의 수가 m개 일 때, n > m 일 수 있다.
상기 복수의 절연 어셈블리 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께가, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께보다 클 수 있다.
상기 전지 셀은, 각형 전지 셀일 수 있다.
상기 전지 셀은 대향 배치되는 넓은 면과 상기 넓은 면에 수직하며 대향 배치되는 좁은 면을 포함하는 케이스를 포함하고, 상기 절연 어셈블리는, 상기 넓은 면의 크기와 실질적으로 같은 크기를 갖는 절연 시트, 및 상기 절연 시트와 상기 넓은 면 사이에 배치되어 상기 절연 시트를 상기 케이스에 부착시키는 접착 테이프를 포함할 수 있다.
상기 접착 테이프는 상기 절연 시트에 공기층을 사이에 두고 분리 배치될 수 있다.
상기 이차 전지 모듈은, 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 각기 연결되어 고정되는 고정 어셈블리를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따른 이차 전지 모듈은, 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 전지 셀을 포함하는 적층체와, 상기 복수의 전지 셀 사이에 배치되는 복수의 절연 어셈블리와, 상기 제1 방향을 따라 상기 적층체의 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 사이드 플레이트와, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 상기 적층체의 제3 단부 및 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 엔드 플레이트, 및 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 각기 연결되어 고정되는 고정 어셈블리를 포함한다. 상기 적층체는 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되고, 상기 복수의 전지 셀 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격이, 적어도 상기 적층체의 중심부에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격보다 크고, 상기 복수의 절연 어셈블리 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께가, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예는, 이차 전지 모듈에 있어 전지 셀의 스웰링이 발생되는 경우, 적층체의 주변부에 배치되는 전지 셀의 간격으로 인해 스웰링에 의한 모듈 변형을 최소화(또는 방지화)할 수 있다.
이러한 모듈 변형의 최소화는, 이차 전지 모듈의 제조에 있어, 전지 모듈의 구성 부품(예: 사이드 플레이트, 엔드 플레이트)의 크기를 전지 셀의 스웰링 현상에 따라 변경(예: 확장)하지 않을 수 있어, 모듈 제조 생산에 이점(예: 부품 재고 방지)을 가질 수 있다.
도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전지 셀을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 모듈에 있어 적층체의 전지 셀의 배열 상태를 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 절연 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 모듈에 있어, 최외곽 전지 셀과 이에 이웃하는 전지 셀 사이에 배치되는 절연 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 모듈에 있어, 최외곽 전지 셀을 제외한 전지 셀 사이에 배치되는 절연 어셈블리를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 모듈의 사시도이다. 도 1를 참조하면, 실시예의 이차 전지 모듈(1)은 제1 방향(x)을 따라 배열되어 버스 바(10)로 연결되는 복수의 전지 셀들(20)을 포함하는 적층체(30)를 포함한다. 적층체(30)는 적층체(30)의 외곽을 감싸 배치되는 사이드 플레이트(40)와 엔드 플레이트(50)가 만드는 공간 내에 수용된다.
본 실시예에서 적층체(30)의 전지 셀들(20)은 사이드 플레이트(40)와 엔드 플레이트(50)에 의해 지지되고 사이드 플레이트(40)와 엔드 플레이트(50)를 상호 연결하는 고정 어셈블리(60)에 의해 고정될 수 있다.
본 실시예에 전지 셀들(20)은 예를 들어, 리튬 이온 각형 전지로 구비되어 제1 방향(x)으로 이웃하여 배치되고, 전기적 및 기구적으로 서로 연결되어 적층체(30)로 구성된다. 버스 바(10)는 가령, 이차 전지 모듈의 상방에 배치되어 전지 셀들(20)을 전기적으로 연결한다. 전지 셀은 전고체 전지로도 구비될 수 있다.
본 실시예에 전지 셀들(20)은 총 12개로 구비되며, 버스 바(10)는 이웃하는 4개의 전지 셀들(20)을 병렬로 연결하고, 병렬로 연결된 4개의 전지 셀들(20)과 병렬로 연결되어 이웃하는 다른 4개의 전지 셀들(20)을 직렬로 연결한다.
도 2는 도 1에 적용되는 전지 셀의 사시도이고, 도 3는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2 및 도 3를 참조하면, 전지 셀(20)은 전류를 충전 및 방전하는 이차 전지로 형성된다.
전지 셀(20)은 전극 조립체(200), 전극 조립체(200)를 내장하는 케이스(202), 케이스(202)의 개구에 결합되는 캡 플레이트(204), 캡 플레이트(204)에 설치되는 제1전극 단자(이하 "음극 단자"라 한다)(206)와 제2전극 단자(이하 "양극 단자"라 한다)(208), 및 음극 단자(206) 측에 구비되는 외부 단락부(210)를 포함한다.
전극 조립체(200)는 절연체인 세퍼레이터(212)의 양면에 제1전극(이하, "음극"이라 한다)(213)과 제2전극(이하, "양극"이라 한다)(215)을 배치하고, 음극(213), 세퍼레이터(212) 및 양극(215)을 젤리롤 상태로 귄취하여 형성될 수 있다.
음극(213) 및 양극(215)은 각각 금속판의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(213a, 215a), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부(213b, 215b)를 포함한다.
음극(213)의 무지부(213b)는 권취되는 음극(213)을 따라 음극(213)의 한 쪽 단부에 배치된다. 양극(215)의 무지부(215b)도 권취되는 양극(215)을 따라 양극(215)의 한 쪽 단부에 배치된다. 무지부들(213b, 215b)은 전극 조립체(200)의 양단에 각각 배치될 수 있다.
케이스(202)는 내부에 전극 조립체(200)와 전해액을 수용하는 공간을 설정하도록 대략 직육면체로 이루어질 수 있으며, 외부와 내부 공간을 연결하는 개구를 직육면체의 일면에 형성한다. 즉, 케이스(202)는 대향 배치되는 넓은 면(2020)과 이 넓은 면(2020)에 수직하게 배치되어 대향 배치되는 좁은 면(2022)을 포함한 형상을 가질 수 있다. 개구는 전극 조립체(200)를 케이스(202)의 내부로 삽입할 수 있게 한다.
캡 플레이트(204)는 케이스(202)의 개구에 설치되어 케이스(202)의 개구를 밀폐한다. 예를 들면, 케이스(202)와 캡 플레이트(204)는 알루미늄으로 형성되어 서로 용접될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(204)는 전해액 주입구(214)와 벤트 홀(216) 및 단자홀(H1, H2)을 구비한다. 전해액 주입구(214)는 케이스(202)에 캡 플레이트(204)를 결합한 후, 케이스(202)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(214)는 밀봉 마개(218)로 밀봉된다.
벤트 홀(216)은 전지 셀(20)의 내부 압력을 배출할 수 있도록 벤트 플레이트(220)로 밀폐된다. 전지 셀(20)의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(220)가 절개되어 벤트 홀(216)을 개방한다. 벤트 플레이트(220)는 절개를 유도하는 노치(220a)를 가진다.
음극 단자(206) 및 양극 단자(208)는 캡 플레이트(204)의 단자홀(H1, H2)에 설치되고 전극 조립체(200)에 전기적으로 연결된다. 즉 음극 단자(206)는 전극 조립체(200)의 음극(13)에 전기적으로 연결되고, 양극 단자(208)는 전극 조립체(200)의 양극(215)에 전기적으로 연결된다. 따라서 전극 조립체(200)는 음극 단자(206) 및 양극 단자(208)를 통하여 케이스(202)의 외부로 인출된다.
도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에서 사이드 플레이트(40)는 1쌍으로 구비되어 제1 방향(x)을 따라 적층체(30)의 제1 단부(302)와 제2 단부(304)에 이웃하여 각기 배치되고, 엔드 플레이트(50) 또한 1쌍으로 구비되어 제1 방향(x)에 교차하는 제2 방향(y)을 따라 적층체(30)의 제3 단부(306)와 제4 단부(308)에 이웃하여 각기 배치된다.
본 발명에 있어 사이드 플레이트(40)와 엔드 플레이트(50)가 반드시 상기한 것처럼 각기 1쌍으로 마련되어 대향 배치되는 구조로만 구비되야 하는 것은 아니다. 가령, 하나의 사이드 플레이트의 일 단부 또는 양 단부에 엔드 플레이트가 일체로 연결되거나, 하나의 엔드 플레이트의 양 단부에 사이드 플레이트가 일체로 연결된 구조를 포함하도록 마련될 수 있다.
본 실시예에서 사이드 플레이트(40)는 대략 직사각형의 형상을 가진 금속 재질(예: 스테인레스 스틸)의 몸체(400)를 포함한다. 이 몸체(400)는 제1 방향(x)을 따라 예를 들어, 복수의 전지 셀들(20)의 케이스가 갖는 좁은 측면에 이웃하여 배치된다.
또한, 사이드 플레이트(40)는 몸체(400)의 양 단부(도 1을 기준으로 좌,우 단부)로부터 연장되어 고정 어셈블리(60)와 결합되는 결합부(402)를 포함한다. 엔드 플레이트(50) 또한 대략 직사각형으로 구비되어 제2 방향(y)을 따라 예를 들어, 복수의 전지 셀들(20) 중 최외곽 전지 셀의 케이스가 갖는 넓은 측면에 이웃하여 배치되는 몸체(500)를 포함한다. 엔드 플레이트(50)의 몸체(500)의 양 단부(도 1을 기준으로 좌,우 단부)에는 고정 어셈블리(60)와 결합되는 결합부(502)가 돌출진 형태로 연장된다.
또한, 엔드 플레이트(50)는 몸체(500)에 연결되어 최외곽 전지 셀을 지지하는 지지부(504)를 포함한다. 본 실시예에서 엔드 플레이트(50)의 몸체(500)는 금속(예: 스테인레스 스틸)으로 이루어질 수 있고 지지부(504)는 전기 절연재(예: 플라스틱)로 이루어질 수 있다.
사이드 플레이트(40)와 엔드 플레이트(50)를 연결하는 고정 어셈블리(60)는 이차 전지 모듈(1)의 4 모퉁이에 배치될 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 적층체(30)의 전지 셀들(20)의 배열 상태를 설명하기 위해 도시한 이차 전지 모듈(1)의 평면도이다. 설명의 편의를 위해 도 4에는 사이드 플레이트와 엔드 플레이트는 도시하지 않고 전지 셀들(20, 201,202,203,204,205,206,207,208,209,2010,2011,2012)과 이 전지 셀들(20) 사이에 개재되는 절연 어셈블리(70,701,702,703,704,705,706,707,708,709,7010,7011)만을 도시하였다.
본 실시예에서 전지 셀들(20)은 제1 전지 셀(201)에서 제12 전지 셀(2012)까지 총 12개로 구비되어 도 1에 도시한 사이드 플레이트(40)와 엔드 플레이트(50)의 결합에 의해 규정되는(또는 둘러싸이는) 공간 내에 제1 방향(x)을 따라 일렬로 배치된다.
전지 셀들(20)이 일렬을 이룰 때, 이웃하는 전지 셀(201,202,203,204,205,206,207,208,209,2010,2011,2012) 사이에는 각기 간격(d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,d8,d9,d10,d11)이 설정된다. 예를 들어, 적층체(30)의 주변부 즉, 적층체(30)의 양단부에 배치된 최외곽 전지 셀(201,2012)은 각기 이웃하는 제2 전지 셀(202)과 제11 전지 셀(2011)과의 사이에 제1 크기를 갖는 제1 간격(d1)과 제11 간격(d11)을 두고 배치된다.
반면, 나머지 전지 셀(202,203,204,205,206,207,208,209,2010,2011) 즉, 제2 전지 셀(202)부터 제11 전지 셀(2011)은 각기 이웃하는 전지 셀(202,203,204,205,206,207,208,209,2010,2011)과의 사이에 제2 크기를 갖는 제2 간격(d2)에서 제10 간격(d10)을 각기 두고 배치된다.
본 실시예에서 제1 간격(d1)과 제11 간격(d11)은 동일한 크기로 이루어지고, 제2 간격(d2)에서 제10 간격(d10)이 동일한 크기로 이루어지는 반면, 제1 간격(d1)과 제11 간격(d11)의 크기는, 제2 간격(d2)으로부터 제10 간격(d10)까지의 크기보다 크게 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 절연 어셈블리(70)를 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 절연 어셈블리(70)는 임의의 크기와 형상을 갖는 절연 시트(700)와 이 절연 시트(700)를 각 전지 셀(20)의 케이스(202)에 부착시키기 위한 접착 테이프(702)를 포함한다.
본 실시예에서 절연 시트(700)는 절연과 단열이 우수한 재질, 예를 들어, 백운모(muscotive) 또는 에어로젤(aerogel)을 포함한 재질로 구비되어 전지 셀(20)의 케이스(202)의 넓은 면(2020)의 크기와 실질적으로 같거나 동일한 크기를 가진 직사각형의 형상을 가진다.
반면, 접착 테이프(702)는 예를 들어, 양면 테이프로 구비되어 절연 시트(700)의 크기보다 작은 크기를 가지고 절연 시트(700)의 대향면에 각기 제공된다. 예를 들어, 접착 테이프(702)는 절연 시트(700)의 양 단부 주위에 절연 시트(700)의 길이 방향(y) 방향에 수직한 방향(z)을 따라 길게 배치된다.
이에 따라, 절연 시트(700)의 대향면에는 2개의 접착 테이프(702)가 각각 배치되며, 이들 접착 테이프(702) 사이로 절연 시트(700) 상에는 접착 테이프(702)의 두께로 인해 공기층(704)이 자리할 수 있다.
이러한 구성의 절연 어셈블리(70)가 전지 셀(20) 사이 각각에 배치되는데, 본 실시예에서 절연 어셈블리(70) 또한 상기한 전지 셀(20) 사이의 간격에 대응하는 두께를 갖는다. 여기서, 절연 어셈블리(70)의 두께는 절연 시트(700)의 두께와 절연 시트(700)의 대향면에 각기 배치되는 양 접착 테이프(702)의 두께의 전체 합을 의미한다.
예를 들어, 최외곽 전지 셀인 제1 전지 셀(201)과 이에 이웃하는 제2 전지 셀(202) 사이에 배치되는 제1 절연 어셈블리(701)와, 최외곽 전지 셀인 제12 전지 셀(2012)과 이에 이웃하는 제11 전지 셀(2011) 사이에 배치되는 제11 절연 어셈블리(7011)는 도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 두께(ta)를 갖는 제1 절연 시트(7001)의 대향면에 이 제1 절연 시트(7001)의 두께(ta)보다 두꺼운 두께(tb)를 갖는 제1,2 접착 테이프(7020, 7022)가 각기 제공되어 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 절연 어셈블리(701)의 두께(t1)와 제11 절연 어셈블리(7011)의 두께(t11)는 동일하게 이루어질 수 있다.
반면, 최외곽 전지 셀(201, 2012)을 제외한 나머지 전지 셀들(202,203,204,205,206,207,208,209,2010,2011) 사이에 배치되는 제2 절연 어셈블리(702) 내지 제10 절연 어셈블리(7010)는 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 임의의 두께(tc)를 갖는 제2 절연 시트(7003)의 대향면에 이 제2 절연 시트(7003)의 두께(tc)보다 얇은 두께(td)를 갖는 제3,4 접착 테이프(7024, 7026)가 각기 제공되어 구성될 수 있다. 즉, 제2 절연 어셈블리(702) 내지 제10 절연 어셈블리(7010)는 동일한 두께(t2~t10)를 가질 수 있다.
이에 따라, 제1,11 절연 어셈블리(701,7011)의 두께(t1,t11)는 제2 내지 제10 절연 어셈블리(702~7010)의 두께(t2~t10) 보다 두꺼울 수 있다.
이와 같이 구성되는 적층체(30)를 포함한 이차 전지 모듈(1)은, 가령 전기 자동차에 적용되어 전기 자동차의 구동에 필요한 전원을 제공할 때, 전지 셀(20)에 스웰링 현상이 일어나게 되더라도 이차 전지 모듈(1)의 변형량을 최소화할 수 있다.
여기서, 변형량은 고정값으로 제공되는 제1 방향(x)에 따른 적층체(30)의 길이(L, 도 4 참조)에 대해, 전지 셀(20)의 스웨링 현상에 의해 양 엔드 플레이트(50)로 변형되는 정도의 합을 의미할 수 있다.
전지 셀이 일렬로 배열된 이차 전지 모듈에 있어 전지 셀의 스웰링 현상은 적층체의 중심부보다는 주변부에 배치된 전지 셀에서 더욱 일어난다. 즉, 적층체의 주변부에 배치된 전지 셀이 적층체의 외측으로 더욱 팽창할 수 있다.
이에 따라 이차 전지 모듈은 적층체의 주변부에 배치된 전지 셀의 팽창에 의해 적층체의 외측으로 밀려 변형을 일으키게 되는데, 본 실시예에 따른 이차 전지 모듈(1)에 있어서는, 적층체(30)의 주변부 즉, 양 단부에 위치한 최외곽 전지 셀(201,2012)과 이에 이웃한 전지 셀(202,2011)의 사이 간격(d1,d11)이 다른 전지 셀들(202~2011)의 사이 간격(d2~d10)보다 크기에 때문에, 적층체(30)의 주변부에 배치된 전지 셀이 스웰링 현상에 의해 팽창되더라도 상기한 간격 d1와 d11이 이를 흡수할 수 있는 여유 공간을 작용할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 이차 전지 모듈(1)은 변형량을 줄일 수 있게 된다.
아래 표 1은, 위 구성의 d1 내지 d11을 갖는 전지 셀의 적층체(30) 및 t1 내지 t11을 갖는 절연 어셈블리(70)를 포함한 제1 실시예에 따른 이차 전지 모듈(1)과 비교예에 따른 이차 전지 모듈을 비교한 것이다. 표 1을 통해 제1 실시예에 따른 이차 전지 모듈(1)은 전지 셀의 간격을 일률적으로 일정하게 이룬 비교예에 비해 이차 전지 모듈의 변형량을 줄일 수 있음을 알 수 있었다.
표 1에서 to는 이차 전지 모듈(1)이 제조된 이후, 절연 어셈블리의 부착 테이프가 전지 셀의 케이스의 넓은 면에 눌려지는 두께를 의미한다. 다시 말해, 절연 어셈블리가 전지 셀 사이에 배치되기 전, 절연 어셈블리의 접착 테이프의 두께는 0.25mm (제1 실시예 t1, t11의 tb), 014mm (제1 실시예 t2~t10의 tb) 및 0.2mm (비교예의 t1~t11의 tb)로 유지되나, 전지 셀 사이 개재되어 이차 전지 모듈로 구성된 이후, 절연 테이프의 두께는 to (0.11mm) 만큼 전지 셀의 케이스의 넓은 면에 눌려져 0.14mm (제1 실시예 t1, t11의 tb), 0.03mn (제1 실시예 t2~t10의 tb) 및 0.09mm (비교예의 t1~t11의 tb)로 유지된다.
아울러, 제1 실시예에는 적층체(30)의 최외곽 전지 셀(201,2012)과 엔드 플레이트 사이에 간격이 없는 경우로 이루어지나, 필요에 따라서는 이들 사이에 적정의 간격이 설정될 수도 있다.
제1 실시예 비교예
d1, d11 (mm) 0.43 0.33
d2~d10 (mm) 0.21 0.33
t1, t11 (mm) tb 0.25 tb 0.2
ta 0.15 ta 0.15
tb 0.25 tb 0.2
t2~t10 (mm) td 0.14 td 0.2
tc 0.15 tc 0.15
td 0.14 td 0.2
to (mm) 0.11 0.11
변형량(mm) 3.98 4.27
제1 실시예서는 적층체(30)를 구성하는 복수의 전지 셀 중, 최외곽 전지 셀과 이에 이웃하는 전지 셀의 간격이 다른 전지 셀들의 사이 간격 보다 큰 경우로 이루어진 경우이나, 본 발명이 반드시 이로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 아래 표 2에 기재한 것과 같이, 적층체의 중심에서 주변부로 갈수록 전지 셀의 사이 간격이 점진적으로 증가하는 경우(실시예 3)나, 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격과 같은 간격의 수가 n개이고, 적층체의 중심(O)에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격과 같은 간격의 수가 m개 일 때, n > m 인 경우(실시예 4, n=4, m=2)로도 이루어질 수 있다. 실시예 2는 실시예 1와 같은 경우이다.
d1,d11(mm) d2,d10(mm) d3,d9(mm) d4,d8(mm) d5,d7(mm) d6(mm)
실시예 2 2.05 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
실시예 3 1.05 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40
실시예 4 0.80 0.80 0.80 0.80 0.40 0.40
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
-부호의 설명-
1: 이차 전지 모듈
20: 전지 셀
30: 적층체
40: 사이드 플레이트
50: 엔드 플레이트
70: 절연 어셈블리

Claims (10)

  1. 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 전지 셀을 포함하는 적층체;
    상기 복수의 전지 셀 사이에 배치되는 복수의 절연 어셈블리;
    상기 제1 방향을 따라 상기 적층체의 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 사이드 플레이트; 및
    상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 상기 적층체의 제3 단부 및 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 엔드 플레이트;
    를 포함하고,
    상기 적층체는 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되고,
    상기 복수의 전지 셀 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격이, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격보다 큰, 이차 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격을 제외한 나머지 전지 셀의 사이 간격이 동일한, 이차 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층체의 중심에서 상기 적층체의 주변부로 갈수록 전지 셀의 사이 간격이 점진적으로 증가하는, 이차 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀의 사이 간격 중, 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격과 같은 간격의 수가 n개이고, 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격과 같은 간격의 수가 m개 일 때, n > m 인, 이차 전지 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 절연 어셈블리 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께가, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께보다 큰, 이차 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀은, 각형 전지 셀인 이차 전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전지 셀은 대향 배치되는 넓은 면과 상기 넓은 면에 수직하며 대향 배치되는 좁은 면을 포함하는 케이스를 포함하고,
    상기 절연 어셈블리는,
    상기 넓은 면의 크기와 실질적으로 같은 크기를 갖는 절연 시트; 및
    상기 절연 시트와 상기 넓은 면 사이에 배치되어 상기 절연 시트를 상기 케이스에 부착시키는 접착 테이프
    를 포함하는, 이차 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착 테이프는 상기 절연 시트에 공기층을 사이에 두고 분리 배치되는, 이차 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지 모듈은, 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 각기 연결되어 고정되는 고정 어셈블리를 더욱 포함하는, 이차 전지 모듈.
  10. 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 전지 셀을 포함하는 적층체;
    상기 복수의 전지 셀 사이에 배치되는 복수의 절연 어셈블리;
    상기 제1 방향을 따라 상기 적층체의 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 사이드 플레이트;
    상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 상기 적층체의 제3 단부 및 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부에 배치되어 상기 복수의 단위 셀을 지지하는 엔드 플레이트; 및
    상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 각기 연결되어 고정되는 고정 어셈블리;
    를 포함하고,
    상기 적층체는 상기 사이드 플레이트와 상기 엔드 플레이트에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되고,
    상기 복수의 전지 셀 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이 간격이, 적어도 상기 적층체의 중심부에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이 간격보다 크고,
    상기 복수의 절연 어셈블리 중, 적어도 상기 적층체의 주변부에 배치되는 최외곽 전지 셀과 상기 최외곽 전지 셀에 이웃한 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께가, 적어도 상기 적층체의 중심에 이웃하여 배치되는 전지 셀의 사이에 배치되는 절연 어셈블리의 두께보다 큰, 이차 전지 모듈.
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