WO2024101898A1 - 배터리 셀, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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WO2024101898A1
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WO
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housing
battery
current collector
battery cell
electrode assembly
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PCT/KR2023/017914
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English (en)
French (fr)
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최수지
고광훈
김도균
윤영석
이다솜
황보광수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to battery cells, battery packs, and automobiles including the same.
  • Secondary batteries which are easy to apply depending on the product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HEV, Hybrid Electric Vehicle) that are driven by an electrical drive source. It is universally applied. These secondary batteries not only have the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels, but also have the advantage of not generating any by-products due to energy use, so they are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and improving energy efficiency.
  • EV Electric Vehicle
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries.
  • the operating voltage of these unit secondary battery cells is approximately 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, a battery pack may be constructed by connecting multiple battery cells in parallel depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack can be set in various ways depending on the required output voltage and/or charge/discharge capacity.
  • a height difference occurs between the portion seated on the electrode assembly and the portion seated on the beading portion of the battery housing, so that the connection connecting them is in the plane. It must be constructed or stretched to have a length greater than the connection distance.
  • connection portion For this purpose, conventionally, for example, a structure with wrinkles was applied to the connection, but in this case, it is difficult to manufacture a current collector simply by processing the plate within the range of maintaining the flat plate shape, and a separate structure is required for the processed plate. A process to change the shape three-dimensionally by molding was required. On the other hand, if a structure that allows the connection portion to be stretched like this is not applied to the current collector, there is a problem of the connection portion being damaged during the stretching process.
  • the present invention was created in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a current collector that can be stretched without wrinkles or damage without a separate structure.
  • another purpose of the present invention is to enable the production of a current collector simply by processing the plate within the range of maintaining the flat plate shape.
  • a battery cell for solving the above-described problem is an electrode assembly in which a first electrode, a second electrode, and a separator interposed between them are wound around a winding axis to define a core and an outer peripheral surface.
  • the first electrode includes an electrode assembly including a first uncoated portion that is not coated with an active material layer along the winding direction; a battery housing having an opening on one side and accommodating the electrode assembly through the opening; and a support part disposed on the upper part of the electrode assembly, a tab coupling part extending from the support part and coupled to the first uncoated part, and a tab coupling part extending from the support part and electrically coupled to the inner surface of the battery housing, the length of which is extendable.
  • It includes a current collector including a housing coupling portion configured to do so.
  • the boundary area of the support portion and the housing coupling portion may be bent so that an end of the housing coupling portion faces the opening portion and the inner surface of the battery housing.
  • the housing coupling portion may extend in the winding axial direction and radial direction of the electrode assembly.
  • the housing coupling portion includes a contact portion coupled to the inner surface of the battery housing; And it may include a connection part connecting the support part and the contact part.
  • the housing coupling portion may be configured to have a compressible length.
  • At least a portion of the housing coupling portion may be configured to have a rim shape with an empty center.
  • At least a portion of the housing coupling portion may have an elliptical planar shape.
  • At least a portion of the housing coupling portion may have a polygonal planar shape.
  • connection portion may be provided with at least one groove recessed toward the inside of the connection portion.
  • connection part may include at least one bent part.
  • the bent portion may have a convex shape in a direction toward the opening portion.
  • the contact portion may be configured to have a continuous shape along the inner surface of the battery housing.
  • the present invention provides a battery pack including at least one battery cell according to the above-described embodiment.
  • the present invention provides a vehicle including at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a current collector can be manufactured simply by processing the plate within the range of maintaining the flat plate shape.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a vertical cross-sectional perspective view of Figure 1.
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the battery cell of FIG. 1.
  • Figure 4 is a diagram for explaining a current collector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a state in which the current collector of FIG. 4 is stretched.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the current collector cut along A shown in FIG. 4.
  • Figure 7 is a diagram for explaining a housing coupling portion of a current collector according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram for explaining the process of stretching the housing coupling part of Figure 7.
  • Figure 9 is a diagram for explaining a current collector according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a diagram for explaining a current collector according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a diagram for explaining a current collector according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a diagram for explaining a current collector according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a state in which the current collector of FIG. 12 is stretched.
  • Figure 14 is a diagram for explaining a battery pack including battery cells according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a vehicle including the battery pack of FIG. 14.
  • substantially identical may include a deviation that is considered low in the art, for example, a deviation of less than 5%. Additionally, uniformity of a parameter in a certain area may mean uniformity from an average perspective.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless specifically stated to the contrary, the first component may also be a second component.
  • top (or bottom) of a component or the arrangement of any component on the “top (or bottom)” of a component means that any component is disposed in contact with the top (or bottom) of the component. , may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • each component when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but the other component is “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “combined,” or “connected” through other components.
  • the direction along the longitudinal direction of the winding axis of the electrode assembly 10 wound in a jelly roll shape is referred to as the axial direction (Y).
  • the direction surrounding the winding axis is referred to as the circumferential direction or circumferential direction (X).
  • the direction approaching or moving away from the winding axis is referred to as the radial direction.
  • the direction approaching the winding axis is called the centripetal direction, and the direction moving away from the winding axis is called the centrifugal direction.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a battery cell 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional perspective view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the battery cell 1 of FIG. 1.
  • a battery cell 1 includes an electrode assembly 10, a battery housing 20, and a current collector 30.
  • the battery cell 1 may further include a housing cover 40.
  • the present invention is not limited by the shape of the battery, and can also be applied to batteries of other shapes, such as prismatic batteries.
  • the electrode assembly 10 includes a first uncoated portion 11 and a second uncoated portion 12. More specifically, the electrode assembly 10 has a structure in which a first electrode and a second electrode and a separator sandwiched between them are wound around a winding axis to define a core and an outer peripheral surface, with a separator interposed therebetween.
  • the electrode assembly 10 applied to the present invention may be a jelly-roll type electrode assembly 10.
  • an additional separator may be provided on the outer peripheral surface of the electrode assembly 10 to insulate it from the battery housing 20.
  • the electrode assembly 10 may have a winding structure well known in the art, without limitation.
  • the first electrode includes a first electrode current collector and a first electrode active material applied on one or both sides of the first electrode current collector.
  • An uncoated portion in which the first electrode active material is not applied exists at one end of the first electrode in the width direction (a direction parallel to the height direction of the battery cell 1 shown in FIG. 1). That is, the first electrode is not coated with an active material on a long side end along the winding direction and includes an uncoated portion exposed to the outside of the separator.
  • the uncoated portion functioning as the first electrode tab will hereinafter be referred to as the first uncoated portion 11.
  • the first uncoated portion 11 is provided on the top of the electrode assembly 10 accommodated in the battery housing 20 in the height direction (a direction parallel to the height direction of the battery cell 1 shown in FIG. 1).
  • the first electrode includes a first uncoated region 11 that is not coated with an active material layer at the long side end and is exposed to the outside of the separator, and at least a portion of the first uncoated region 11 is itself an electrode. It is used as a tab.
  • the first uncoated portion 11 may be, for example, a negative electrode tab.
  • the first uncoated portion 11 may include a plurality of segments divided along the winding direction of the electrode assembly 10.
  • the plurality of segment pieces may be bent along the radial direction of the electrode assembly 10.
  • the plurality of segmented pieces of the first uncoated portion 11 that are bent may be overlapped in multiple layers to form a bent surface.
  • the tab coupling portion 32 of the current collector 30, which will be described later, may be coupled to the bent surface.
  • the tab coupling portion 32 may be coupled to an area where a plurality of segment pieces overlap in multiple layers.
  • welding may be performed on a certain area while the tab coupling portion 32 is seated on the curved surface of the first uncoated portion 11. That is, the tab coupling portion 32 may be coupled to an area where a plurality of segment pieces of the first uncoated portion 11 overlap in multiple layers.
  • the tab coupling portion 32 has at least one welded portion welded to a certain area when seated on the curved surface of the first uncoated portion 11. can do.
  • the second electrode includes a second electrode current collector and a second electrode active material applied on one or both sides of the second electrode current collector.
  • At the other end of the second electrode in the width direction (a direction parallel to the height direction of the battery cell 1 shown in FIG. 1), there is an uncoated portion where the second electrode active material is not applied. That is, the second electrode is not coated with an active material on a long side end along the winding direction and includes an uncoated portion exposed to the outside of the separator.
  • the uncoated portion functioning as the second electrode tab will hereinafter be referred to as the second uncoated portion 12.
  • the second uncoated portion 12 is provided at a lower portion in the height direction of the electrode assembly 10 accommodated in the battery housing 20.
  • the second electrode includes a second uncoated region 12 that is not coated with an active material layer at the long side end and is exposed to the outside of the separator, and at least a portion of the second uncoated region 12 is itself an electrode. It is used as a tab.
  • the second uncoated portion 12 may be, for example, an anode tab.
  • the positive electrode active material coated on the positive electrode plate and the negative electrode active material coated on the negative electrode plate can be used without limitation as long as they are active materials known in the art.
  • the battery housing 20 is a substantially cylindrical receptor with an opening formed on one side, and is made of a conductive metal material.
  • the side of the battery housing 20 and the lower surface located on the opposite side of the opening are generally formed as one piece. That is, the battery housing 20 generally has an open top in the height direction and a closed bottom.
  • the lower surface of the battery housing 20 may have a substantially flat shape.
  • the battery housing 20 accommodates the electrode assembly 10 through an opening formed on one side in the height direction.
  • the battery housing 20 can also accommodate electrolyte through the opening.
  • the battery housing 20 may include a beading portion 21 formed at an end adjacent to an opening provided at the top of the battery housing 20.
  • the battery housing 20 may further include a crimping portion 22 formed on the beading portion 21.
  • the beading portion 21 has a shape in which the outer peripheral surface of the battery housing 20 is press-fitted to a predetermined depth. More specifically, the beading portion 21 may have a shape press-fitted toward the inside in an area between an opening formed on one side of the battery housing 20 and a receiving portion that accommodates the electrode assembly 10.
  • the beading portion 21 is formed on the upper part of the electrode assembly 10.
  • the inner diameter of the battery housing 20 in the area where the beading portion 21 is formed is smaller than the diameter of the electrode assembly 10.
  • At least one tab coupling portion 32 of the current collector 30, which will be described later, may be located lower than the beading portion 21.
  • the beading portion 21 provides a support surface on which the housing cover 40 can be seated.
  • the beading portion 21 may provide a support surface on which at least a portion of the edge of the current collector 30, which will be described later, can be seated and coupled. That is, at least a portion of the edge of the current collector 30 of the present invention and/or the edge of the housing cover 40 may be seated on the upper surface of the beading portion 21.
  • the upper surface of the beading portion 21 is attached to the lower surface of the battery housing 20. It may have a shape that extends along a substantially parallel direction, that is, along a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20.
  • the beading portion 21 prevents the electrode assembly 10, which may have a size approximately corresponding to the inner diameter of the battery housing 20, from coming out through the opening formed at the top of the battery housing 20, and covers the housing cover ( 40) can function as a support on which it is seated.
  • the upper beading portion 21 may function as a support portion for fixing not only the housing cover 40 but also the contact portion 33a of the current collector 30 and the sealing gasket G1.
  • the crimping part 22 is formed on the upper part of the beading part 21.
  • the crimping part 22 has a shape that is extended and bent to surround the edge of the housing cover 40 disposed on the top of the beading part 21.
  • the housing cover 40 is fixed on the beading portion 21 by the shape of the crimping portion 22.
  • the current collector 30 according to an embodiment of the present invention is accommodated inside the battery housing 20, is electrically connected to the electrode assembly 10, and is also connected to the battery housing. It is electrically connected to (20). That is, the current collector 30 electrically connects the electrode assembly 10 and the battery housing 20.
  • Figure 4 is a diagram for explaining the current collector 30 according to an embodiment of the present invention.
  • the current collector 30 includes a support portion 31 located on one side of the electrode assembly 10, a tab extending from the support portion 31 and coupled to the first uncoated portion 11. It includes a coupling portion 32 and a housing coupling portion 33 extending from the support portion 31 and coupled to the inner surface of the battery housing 20.
  • the tab coupling portion 32 and the housing coupling portion 33 are indirectly connected through the support portion 31 and are not directly connected to each other. Therefore, when an external impact is applied to the battery cell 1 of the present invention, damage occurs at the joining site between the current collector 30 and the electrode assembly 10 and the joining site between the current collector 30 and the battery housing 20. The possibility can be minimized.
  • At least one tab coupling portion 32 and/or housing coupling portion 33 may be provided. At least one of the tab coupling portions 32 and at least one housing coupling portion 33 may be arranged, for example, in a substantially radial shape, a cross shape, or a combination thereof with respect to the center of the current collector 30. . In another aspect, each of the plurality of housing coupling parts 33 may be disposed between adjacent tab coupling parts 32.
  • the support portion 31 and the plurality of tab coupling portions 32 are disposed on the upper part of the electrode assembly 10.
  • the tab coupling portion 32 is coupled to the first uncoated portion 11 of the electrode assembly 10.
  • the tab coupling portion 32 may be coupled to the first uncoated portion 11 along the radial direction of the electrode assembly 10 by welding, for example.
  • the tab coupling portion 32 may be welded to the first uncoated portion 11 in a state substantially parallel to the lower surface of the battery housing 20.
  • the welding portion formed between the first uncoated portion 11 and the tab coupling portion 32 may form, for example, a substantially straight welding pattern extending along the radial direction of the electrode assembly 10 .
  • the tab coupling portion 32 may be coupled to the first uncoated portion 11.
  • the tab coupling portion 32 and the first uncoated portion 11 may be joined by welding.
  • the support part 31 and the tab coupling part 32 are located lower than the beading part 21 when the beading part 21 is formed in the battery housing 20.
  • the support portion 31 may include a current collector hole H2 formed at a position corresponding to the winding hole H1 formed at approximately the center of the electrode assembly 10.
  • the winding hole (H1) and the current collector hole (H2) that communicate with each other are the insertion of a welding rod or a laser beam for welding between the terminal 50 and the second current collector 30 or between the terminal and the lead tab (not shown). It can function as a conduit for investigation.
  • the current collector hole (H2) may have a diameter that is substantially the same as or larger than the winding hole (H1) of the electrode assembly (10) so as not to cover the winding hole (H1) formed in the core of the electrode assembly (10). there is.
  • the diameter of the current collector hole (H2) is excessively smaller than the diameter of the winding hole (H1), the hole formed in the winding hole (H1) may be obscured and the liquid injectability may be reduced, and also, when inserting a device for welding, It may be difficult to secure sufficient space for laser irradiation.
  • the plurality of tab coupling portions 32 may have a shape extending approximately radially from the support portion 31 of the current collector 30 toward the side wall of the battery housing 20 . Each of the plurality of tab coupling portions 32 may be positioned spaced apart from each other along the circumference of the support portion 31 .
  • the plurality of housing coupling portions 33 may have a shape extending approximately radially from the support portion 31 of the current collector 30 toward the side wall of the battery housing 20 . Each of the plurality of housing coupling portions 33 may be positioned spaced apart from each other along the circumference of the support portion 31 . At least one housing coupling part 33 may be located between adjacent tab coupling parts 32.
  • the housing coupling portion 33 may extend from the support portion 31 and be electrically coupled to the inner surface of the battery housing 20 .
  • the housing coupling portion 33 may be coupled to the inner surface of the battery housing 20, for example, to the beading portion 21.
  • the housing coupling portion 33 may be coupled to the upper surface of the beading portion 21.
  • the housing coupling portion 33 may be configured to be extendable in length. This will be described in detail below with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the current collector 30 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the current collector 30 of FIG. 4 in an extended state.
  • the housing coupling portion 33 may be configured to be extendable in length. That is, the housing coupling portion 33 may be configured so that the length when the housing coupling portion 33 is pulled is longer than the length when the housing coupling portion 33 is not pulled.
  • Figure 4 shows the current collector 30 before stretching.
  • the current collector 30 in FIG. 4 may be made of a flat plate material. That is, when manufacturing the current collector 30, the current collector 30 as shown in FIG. 4 can be manufactured by cutting and processing a flat plate. Such a current collector 30 may be in an elongated state as shown in FIG. 5 before or while being assembled into a battery cell.
  • the current collector 30 composed of a single flat plate can be easily stretched without a separate structure. More specifically, according to this structure, no wrinkles or damage occur when the current collector 30 is stretched, even without a separate structure. That is, the current collector 30 composed of a single plate can be stretched without wrinkles or damage.
  • the current collector 30 even if the current collector 30 is manufactured only in the form of a flat plate without an additional process, it is possible to prevent wrinkles or damage from occurring when the current collector 30 is stretched.
  • the risk of the connection portion 33b becoming vulnerable depending on the direction of wrinkle formation can be reduced.
  • the flow of current can be smoother.
  • the production cost can be lowered and the production process can be simplified in the production process of the current collector 30.
  • separate wrinkles provided in the conventional connecting portion 33b for stretching the connecting portion 33b can be omitted.
  • the boundary area between the support portion 31 and the housing coupling portion 33 is such that the end of the housing coupling portion 33 faces the opening portion and the inner surface of the battery housing 20. It may be configured to be bent to do so.
  • the housing coupling portion 33 is bent in a direction toward the top of the battery cell.
  • the current collector 30 may be assembled inside a battery cell from a flat plate state when manufactured, with some regions bent and deformed.
  • the boundary area between the support portion 31 and the housing coupling portion 33 may be bent, and at this time, the end of the housing coupling portion 33 may be bent to face the opening.
  • the housing coupling portion 33 may be configured to extend in the winding axial and radial directions of the electrode assembly 10.
  • the housing coupling portion 33 may extend in an inclined direction upward around the winding axis of the electrode assembly 10 .
  • the support portion 31 and the housing coupling portion 33 The boundary area must be bent upward, and as a result, the current collector 30 can have a shape with a predetermined height in the vertical direction. That is, the current collector 30 has a predetermined total height, and at this time, the total height may be configured to be deformable within a certain range.
  • the housing coupling portion 33 includes a contact portion 33a coupled to the inner surface of the battery housing 20 and a connection portion 33b connecting the support portion 31 and the contact portion 33a. may include.
  • the contact portion 33a is coupled to the inner surface of the battery housing 20.
  • the contact portion 33a may be coupled to the beading portion 21.
  • both the beading portion 21 and the contact portion 33a extend in a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, in a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20. It can have a shape.
  • the contact portion 33a may be welded to the upper surface of the beading portion 21. That is, the welded portion may be formed in the upper surface area of the beading portion 21. The welded portion formed between the contact portion 33a and the beading portion 21 may be formed narrower than the upper surface of the beading portion 21.
  • Welding for joining the battery housing 20 and the current collector 30 may include, for example, laser welding, ultrasonic welding, or spot welding.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the current collector 30 taken along A shown in FIG. 4.
  • the housing coupling portion 33 may be configured to have a compressible length.
  • the current collector 30 is manufactured by cutting and processing a flat plate as described above. That is, when first manufactured, the current collector 30 is in a flat plate state. This state will be defined as the first state (S1).
  • the current collector 30 according to an embodiment of the present invention has a total height (distance between the upper surface of the contact portion 33a and the upper surface of the support portion 31 along the extending direction of the winding axis) in the first state (S1).
  • the distance between the upper surface of the contact portion 33a and the upper surface of the tab coupling portion 32 along the extension direction of the winding axis may be 0 mm.
  • the housing coupling portion 33 may have a rim shape with an empty center.
  • the housing coupling portion 33 may have an oval shape with a long axis (L) and a short axis (S).
  • L long axis
  • S short axis
  • the major axis (L) of the ellipse may be approximately 10 mm and the minor axis (S) may be approximately 6 mm.
  • the current collector 30 in order for the current collector 30 to function as a component, a predetermined area of the current collector 30 must be in a bent state.
  • the current collector 30 electrically connects the electrode assembly 10 and the battery housing 20, so that the coupling surface of the battery housing 20 and the current collector 30 and the electrode assembly ( When there is a height difference between the coupling surface of 10) and the current collector 30, it must be shaped to cover the height difference.
  • the boundary area between the support portion 31 of the current collector 30 and the housing coupling portion 33 must be bent upward. In this way, the state before the current collector 30 is bent and deformed and assembled into the battery cell will be defined as the second state (S2).
  • the current collector 30 in the second state (S2) can be finally accommodated inside the battery housing 20 to be assembled into a battery cell.
  • the total height of the current collector 30 is longer than the axial distance (distance along the extending direction of the winding axis of the electrode assembly 10) between the upper surface of the electrode assembly 10 and the upper surface of the beading portion 21. It can be configured to be the same. If the total height of the current collector 30 is shorter than the axial distance between the upper surface of the electrode assembly 10 and the upper surface of the beading portion 21, the contact portion 33a of the current collector 30 is connected to the beading portion 21. ) is caught so that the support portion 31 and/or the tab coupling portion 32 cannot contact the electrode assembly 10.
  • the contact portion 33a is caught on the beading portion 21 so that the electrode assembly 10 is It becomes impossible to reach the bottom of the battery housing 20. Ultimately, empty space may occur and energy efficiency may decrease.
  • the total height of the current collector 30, that is, the winding axial height between the support portion 31 and the contact portion 33a can be set to about 5 mm. At this time, structurally The required stretching length of the connection portion 33b may be about 1.18 mm.
  • the total height of the current collector 30 is preferably configured to be longer than or equal to the axial distance between the upper surface of the electrode assembly 10 and the upper surface of the beading portion 21.
  • the contact portion 33a of the current collector 30 is located higher than the beading portion 21.
  • the connecting portion 33b may be compressed so that the contact portion 33a contacts the beading portion 21.
  • welding may be performed with the contact portion 33a in contact with the beading portion 21.
  • the state in which the contact portion 33a is in contact with the beading portion 21 is defined as the third state (S3).
  • the total height of the current collector 30 can be set to about 3.38 mm, and at this time, the connecting portion 33b can be compressed to a predetermined length. That is, the connection portion 33b, which has been stretched to a total height of about 5 mm, can be compressed again to 3.38 mm.
  • the housing coupling portion 33 may be configured to have a length that can be stretched and/or compressed. Specifically, in the process of being transformed from the first state (S1) to the second state (S2), the housing coupling portion 33 may be extended in length. Next, in the process of being transformed from the second state (S2) to the third state (S3), the length of the housing coupling portion 33 may be compressed. According to the structure configured such that the length of the housing coupling portion 33 can be stretched and compressed, a single current collector 30 design can be applied to several battery cells having various sizes and specifications.
  • the current collector 30 composed of a single flat plate can be easily stretched and/or compressed without a separate structure. Additionally, according to this structure, wrinkles or damage do not occur when the current collector 30 is stretched and/or compressed without a separate structure. That is, according to the present invention, even if the current collector 30 is manufactured only in the form of a flat plate without an additional process, it is possible to prevent wrinkles or damage from occurring when the current collector 30 is stretched and/or compressed.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the housing coupling portion 33 of the current collector 30 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the process of stretching the housing coupling portion 33 of FIG. 7. It is a drawing.
  • At least a portion of the housing coupling portion 33 may be configured to have a rim shape with an empty center.
  • the connection portion 33b of the housing coupling portion 33 may be configured to have a rim shape with an empty center.
  • the rim shape includes a circular shape, but is not necessarily limited to a circular shape.
  • the rim shape meant in the present invention may be a polygonal structure such as a triangle or square, or may mean a specific shape with a curved edge.
  • the rim shape referred to in the present invention includes all shapes with an empty center and a continuous edge.
  • the housing coupling portion 33 may be configured to have an elliptical planar shape as shown in FIGS. 7 and 8.
  • the ellipse includes a circle.
  • the planar shape of the connecting portion 33b of the housing engaging portion 33 may be oval.
  • Both the connection portion 33b before being stretched and the connection portion 33b after being stretched may have an oval shape.
  • the connection portion 33b before stretching may be configured to have a substantially elliptical shape.
  • the elliptical shape of the connecting portion 33b may be transformed into another elliptical shape with a longer major axis (L) and a shorter minor axis (S).
  • the housing coupling portion 33 may wrinkle when stretched and/or compressed. And/or damage can be prevented from occurring. That is, according to the present invention, the durability of the current collector 30 can be improved even with a simple manufacturing process.
  • Figure 9 is a diagram for explaining the current collector 30 according to another embodiment of the present invention.
  • At least a portion of the housing coupling portion 33 may be configured to have a polygonal planar shape.
  • the connection portion 33b may be configured to have a polygonal planar shape.
  • connection portion 33b may have a diamond-shaped planar shape.
  • shape of the connection portion 33b of the present invention is not limited to this diamond shape, and of course includes all polygonal shapes such as triangles, squares, and pentagons.
  • the connection portion 33b of the present invention will be said to include all shapes having a polygonal shape with an empty center and continuous edges.
  • Figure 10 is a diagram for explaining a current collector 30 according to another embodiment of the present invention.
  • the outer edge of the connecting portion 33b may be provided with at least one groove N recessed toward the inside of the connecting portion 33b.
  • connection portion 33b may be configured to have a substantially oval shape, and may be provided with a plurality of grooves N on the outer edge of the oval.
  • the connection portion 33b which has an elliptical shape, to be stretched in the long axis (L) direction, the length of the outer edge of the connection portion 33b must decrease and the length of the inner edge must increase.
  • the current collector 30 is made of metal to ensure electrical conductivity, but since metal generally has high strength, it may be difficult to deform its shape.
  • the outer edge of the connecting portion 33b is provided with a groove N recessed toward the inside of the connecting portion 33b, so that when the connecting portion 33b is extended, the area between the grooves N They can get closer to each other. Accordingly, the circumferential length of the outer edge of the connection portion 33b can be easily reduced.
  • the connecting portion 33b when assembling the current collector 30 to the battery cell 1, the connecting portion 33b can be easily stretched. That is, the current collector 30 made of a single plate can be stretched without wrinkles or damage without the need for a separate structure.
  • the support portion 31 of the current collector 30 is a predetermined distance from the contact portion 33a of the housing coupling portion 33 of the current collector 30 in the direction of the central axis of the battery cell 1. It has a separated state. In order to do so, the current collector 30, which has a planar shape as shown in FIG. 4, must be deformed while being stretched in the vertical direction.
  • bending may be performed at the boundary between the support portion 31 and the connection portion 33b and the boundary between the contact portion 33a of the connection portion 33b.
  • the length of the connecting portion 33b must be increased. Therefore, when the housing coupling portion 33 is bent as shown in FIG. 5, the shape of the connecting portion 33b is deformed and the housing coupling portion 33 can be easily stretched along its extension direction. At the same time, the occurrence of wrinkles and/or breakage during the stretching process can be suppressed.
  • Figure 11 is a diagram for explaining the current collector 30 according to another embodiment of the present invention.
  • connection portion 33b may include at least one bent portion F.
  • the bent portion F may have a convex shape in the direction toward the opening portion.
  • the bent portion (F) passes through the center of an imaginary straight line connecting one end of the contact portion (33a) and one end of the tab coupling portion (32) and touches the bottom of the battery housing (20). It may be located above an imaginary plane parallel to the plane.
  • the at least one bent portion F may be bent at an obtuse angle so that the current collectors 30 do not overlap each other when viewed along the longitudinal axis of the battery housing 20.
  • the connection portion 33b may include a plurality of bent portions F. At this time, the boundary point between the contact portion 33a and the connection portion 33b may be bent at an obtuse angle. That is, the inclination of the connecting portion 33b may gradually or gradually decrease as the connecting portion 33b moves toward the beading portion 21.
  • the total height variability of the current collector 30 can be further increased. That is, the bending portion F may further increase the capacity for the current collector 30 to be stretched or compressed in the vertical direction. In addition, the stress applied to the current collector 30 in the later battery sizing process can be effectively distributed.
  • the contact portion 33a may be configured to have a continuous shape along the inner surface of the battery housing 20.
  • the current collector 30 is configured such that the sum of the circumferential extension lengths of each contact portion 33a of the plurality of housing coupling portions 33 is substantially equal to or slightly equal to the inner circumference of the battery housing 20. It can be configured to be short.
  • the contact portion 33a may be configured to have a continuous shape along the inner surface of the battery housing 20. That is, the contact portion 33a may have a ring shape extending along the inner surface of the battery housing 20.
  • the connecting portion 33b when molding the current collector 30 in the longitudinal direction of the battery cell, the connecting portion 33b must be stretched in the longitudinal direction to maintain the shape of the contact portion 33a. You can. Therefore, by configuring at least a portion of the housing coupling portion 33 to be stretchable as in the present invention, the shape of the contact portion 33a can be kept constant.
  • the contact area between the current collector 30 and the battery housing 20 can be maximized. Accordingly, the bonding force between the current collector 30 and the battery housing 20 may increase. Additionally, battery internal resistance can be reduced.
  • the contact portion 33a is interposed between the beading portion 21 and the sealing gasket G1, according to the above structure, the distance between the beading portion 21 and the sealing gasket G1 is maintained constant. You can. Accordingly, it is possible to secure an overall uniform sealing gasket (G1) compression rate during the crimping process. Therefore, the risk of electrolyte leakage after the crimping process can be reduced.
  • the sealing gasket G1 is placed on the beading portion 21 and the contact portion 33a, and then the contact portion 33a, the beading portion 21, and the crimping portion 22 are formed.
  • the sealing gasket (G1) may be in a compressed form.
  • the contact portion 33a does not have a continuous shape along the inner surface of the battery housing 20 and has a structure that extends in both directions from the end of the connecting portion 33b and has a predetermined width
  • the beading portion 21 Can be divided into an area in contact with the contact portion 33a and an area not in contact with the contact portion 33a.
  • the contact portion (33a) is interposed between the beading portion (21) and the sealing gasket (G1) and an area where the contact portion (33a) is not interposed between the beading portion (21) and the sealing gasket (G1). do.
  • the compressing force along the circumferential direction does not change and is the same, so the components provided inside the crimping part 22 receive a constant force. Therefore, the compression rate of the sealing gasket (G1) in the area where the contact portion (33a) is interposed between the beading portion (21) and the sealing gasket (G1) is the contact portion (33a) between the beading portion (21) and the sealing gasket (G1).
  • the compression ratio of the sealing gasket G1 becomes larger than the compression ratio of the sealing gasket (G1) in the area where it is not interposed.
  • the compression ratio of the sealing gasket G1 alternately repeats increases and decreases along the circumferential direction. Accordingly, the sealing characteristics of the sealing gasket G1 may be weakened, increasing the risk of leakage of electrolyte, etc.
  • the contact portion 33a is configured to have a continuous shape along the inner surface of the battery housing 20, the contact portion 33a is always interposed between the beading portion 21 and the sealing gasket G1. It becomes a structure that becomes As a result, the compression rate of the sealing gasket G1 can be maintained constant along the circumferential direction. Accordingly, the sealing characteristics of the sealing gasket G1 are strengthened, and the risk of leakage of electrolyte, etc. can be effectively reduced.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the current collector 30 according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the current collector 30 of FIG. 12 in an extended state.
  • the contact portion 33a may have an arc shape extending in the circumferential direction along the beading portion 21 of the battery housing 20.
  • the circumferential extension length of the contact portion 33a can be formed to be longer than the width of the connection portion 33b.
  • the contact portion 33a may have an arc shape extending in opposite directions along the circumferential direction on the beading portion 21 from the intersection point of the connecting portion 33b and the contact portion 33a.
  • the housing cover 40 may be provided with a venting portion 41 formed to prevent an increase in internal pressure due to gas generated inside the battery housing 20.
  • the venting portion 41 may be configured to break when the internal pressure of the battery housing 20 increases above a certain level.
  • the venting portion 41 is formed in a portion of the housing cover 40 and may be a structurally weaker area than the surrounding area so that it can be easily broken when internal pressure is applied.
  • the venting portion 41 may be an area with a thinner thickness compared to the surrounding area. Referring to FIGS. 1 and 2, the venting portion 41 may form a substantially circular closed loop.
  • the housing cover 40 covers the opening formed on one side of the battery housing 20.
  • the housing cover 40 may be fixed by a crimping portion 22 formed on the top of the battery housing 20.
  • a sealing gasket (G1) is interposed between the battery housing 20 and the housing cover 40 and between the current collector 30 and the housing cover 40 to improve the fixing force and the sealing property of the battery housing 20. It could be.
  • the contact portion 33a may be interposed between the beading portion 21 of the battery housing 20 and the sealing gasket G1. In this way, the contact portion 33a interposed between the beading portion 21 and the sealing gasket G1 can be fixed by bending the crimping portion 22 extending upward from the beading portion 21.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a battery pack 3 including battery cells 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 3 is a battery assembly in which a plurality of battery cells 1 according to an embodiment of the present invention are electrically connected as described above and accommodating the same. Includes pack housing (2).
  • parts such as bus bars, cooling units, and power terminals for electrical connection are omitted for convenience of illustration.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the automobile 5 including the battery pack 3 of FIG. 14.
  • the vehicle 5 may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle, and includes a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.
  • the automobile 5 includes a four-wheeled automobile and a two-wheeled automobile.
  • the vehicle 5 operates by receiving power from the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서, 제1 전극은 권취 방향을 따라 활물질층이 코팅되어 있지 않은 제1 무지부를 포함하는 전극 조립체, 일 측에 개방부를 구비하고 개방부를 통해 전극 조립체를 수용하는 전지 하우징, 및 전극 조립체의 상부에 배치되는 지지부, 지지부로부터 연장되어 제1 무지부와 결합되는 탭 결합부 및 지지부로부터 연장되어 전지 하우징의 내면 상에 전기적으로 결합되며, 그 길이가 연신 가능하도록 구성된 하우징 결합부를 포함하는 집전체를 포함한다.

Description

배터리 셀, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 셀, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 11월 11일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2022-0150570호 및 2023년 05월 30일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2023-0069484호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 전극 조립체와 전지 하우징 간을 전기적으로 연결하도록 구성되는 집전체에 있어서, 전극 조립체에 안착하는 부분과 전지 하우징의 비딩부에 안착하는 부분 간에 높이 차이가 생기게 되어 이들을 연결하는 연결부가 평면에서의 연결 거리 이상의 길이를 갖도록 구성되거나 연신되어야 한다.
이를 위하여, 종래에는 연결부에 예를 들어 주름이 형성된 구조를 적용하기도 하였으나, 이 경우 플랫한 판재 형태를 유지하는 범위에서 판재를 가공하는 것만으로는 집전체를 제조하기가 어려우며, 가공된 판재에 별도의 성형을 가하여 입체적으로 형태를 변형시키는 공정이 요구되었다. 한편, 집전체에 이처럼 연결부가 연신될 수 있는 구조가 적용되지 않는 경우에는 연신 과정 중에 연결부가 파손되는 문제가 있었다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 구조의 집전체가 필요하게 되었다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 별도의 구조물 없이도 주름이나 파손 없이 연신이 가능한 집전체를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 플랫한 판재 형태를 유지하는 범위에서 판재를 가공하는 것만으로도 집전체를 제조할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서, 상기 제1 전극은 권취 방향을 따라 활물질층이 코팅되어 있지 않은 제1 무지부를 포함하는 전극 조립체; 일 측에 개방부를 구비하고 상기 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 하우징; 및 상기 전극 조립체의 상부에 배치되는 지지부, 상기 지지부로부터 연장되어 상기 제1 무지부와 결합되는 탭 결합부 및 상기 지지부로부터 연장되어 상기 전지 하우징의 내면 상에 전기적으로 결합되며, 그 길이가 연신 가능하도록 구성된 하우징 결합부를 포함하는 집전체를 포함한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 지지부와 상기 하우징 결합부의 경계 영역은, 상기 하우징 결합부의 단부가, 상기 개방부 및 상기 전지 하우징의 내면을 향하도록 절곡되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 하우징 결합부는, 상기 전극 조립체의 권취 축방향 및 반경 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 하우징 결합부는, 상기 전지 하우징의 내면 상에 결합되는 접촉부; 및 상기 지지부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 하우징 결합부는, 그 길이가 압축 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 하우징 결합부의 적어도 일부는, 중심부가 비어 있는 림 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징 결합부의 적어도 일부는, 평면 형상이 타원 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태로서, 상기 하우징 결합부의 적어도 일부는, 평면 형상이 다각형 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 연결부의 외측 테두리에는, 상기 연결부의 내부를 향해 만입된 홈이 적어도 하나 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 연결부는, 적어도 하나의 절곡부를 구비할 수 있다.
바람직하게, 상기 절곡부는, 상기 개방부를 향하는 방향으로 볼록한 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 접촉부는, 상기 전지 하우징의 내면을 따라 연속된 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공한다.
본 발명에 의하면, 집전체의 원활한 연신이 가능해진다.
보다 구체적으로, 본 발명에 의하면, 별도의 구조물이 없어도, 집전체를 연신할 때, 주름이나 파손이 발생하지 않는다.
다른 측면에서, 본 발명에 의하면, 플랫한 판재 형태를 유지하는 범위에서 판재를 가공하는 것만으로도 집전체를 제조할 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 효과는 상술한 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적인 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 종단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 셀의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 집전체를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 집전체가 연신된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 A를 따라 집전체를 절단한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 따르는 집전체의 하우징 결합부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 하우징 결합부가 연신되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 집전체를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 집전체를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 집전체를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 집전체를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 집전체가 연신된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다.
2 개의 비교 대상이 동일하다는 언급은 '실질적으로 동일'한 것을 의미한다. 따라서 실질적 동일은 당업계에서 낮은 수준으로 간주되는 편차, 예를 들어 5% 이내의 편차를 가지는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 소정 영역에서 어떠한 파라미터가 균일하다는 것은 평균적 관점에서 균일하다는 것을 의미할 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
설명의 편의상 본 명세서에서 젤리롤 형태로 감기는 전극 조립체(10)의 권취축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향(Y)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축을 둘러싸는 방향을 원주방향 또는 둘레방향(X)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축에 가까워지거나 권취축으로부터 멀어지는 방향을 반경방향이라 지칭한다. 이들 중 특히 권취축에 가까워지는 방향을 구심방향, 권취축으로부터 멀어지는 방향을 원심방향이라 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 셀(1)을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 종단면 사시도이다. 도 3은 도 1의 배터리 셀(1)의 종단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(1)은 전극 조립체(10), 전지 하우징(20) 및 집전체(30)를 포함한다. 상기 배터리 셀(1)은, 그 밖에도 하우징 커버(40)를 더 포함할 수도 있다. 본 발명은 전지의 형상에 의해 제한되지 않으며, 다른 형상의 전지, 예컨대 각형 전지에도 적용 가능하다.
상기 전극 조립체(10)는, 제1 무지부(11) 및 제2 무지부(12)를 구비한다. 좀 더 구체적으로는, 상기 전극 조립체(10)는 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태로 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 구조를 갖는다. 즉, 본 발명에 적용되는 전극 조립체(10)는, 젤리-롤 타입의 전극 조립체(10)일 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(10)의 외주면 상에는 전지 하우징(20)과의 절연을 위해 추가적인 분리막이 구비될 수도 있다. 상기 전극 조립체(10)는, 제한 없이, 당업계에서 잘 알려진 권취 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체 및 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제1 전극 활물질을 포함한다. 상기 제1 전극의 폭 방향(도 1에 도시된 배터리 셀(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 즉, 상기 제1 전극은 권취 방향을 따라 장변 단부에 활물질이 코팅되어 있지 않으며 분리막의 외부로 노출된 무지부를 포함한다. 제1 전극 탭으로서 기능하는 상기 무지부를 이하 제1 무지부(11)로 칭하기로 한다. 상기 제1 무지부(11)는, 전지 하우징(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(도 1에 도시된 배터리 셀(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 상부에 구비된다. 즉, 상기 제1 전극은, 장변 단부에 활물질 층이 코팅되어 있지 않으며 분리막의 외부로 노출된 제1 무지부(11)를 포함하고, 제1 무지부(11)의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용되는 것이다. 상기 제1 무지부(11)는, 예를 들어 음극 탭일 수 있다.
한편, 상기 제1 무지부(11)의 적어도 일부는, 전극 조립체(10)의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 분절편은, 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 밴딩될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 밴딩된 상기 제1 무지부(11)의 복수의 분절편은, 여러 겹으로 중첩되어 절곡면을 형성할 수 있다. 이 경우, 후술할 집전체(30)의 탭 결합부(32)는, 상기 절곡면 상에 결합될 수 있다. 상기 탭 결합부(32)는, 복수의 분절편이 여러 겹으로 중첩되어 있는 영역에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 탭 결합부(32)가 제1 무지부(11)의 절곡면 상에 안착된 상태에서, 일정 영역에 대한 용접이 실시될 수 있다. 즉, 상기 탭 결합부(32)는, 제1 무지부(11)의 복수의 분절편들이 여러 겹으로 중첩되어 있는 영역에 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 탭 결합부(32)는, 제1 무지부(11)의 절곡면 상에 안착된 상태에서, 일정 영역에 대해 용접된 용접부를 적어도 하나 구비할 수 있다.
상기 제2 전극은, 제2 전극 집전체 및 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2 전극 활물질을 포함한다. 상기 제2 전극의 폭 방향(도 1에 도시된 배터리 셀(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 즉, 상기 제2 전극은 권취 방향을 따라 장변 단부에 활물질이 코팅되어 있지 않으며 분리막의 외부로 노출된 무지부를 포함한다. 제2 전극 탭으로서 기능하는 상기 무지부를 이하 제2 무지부(12)로 칭하기로 한다. 상기 제2 무지부(12)는, 전지 하우징(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향 하부에 구비된다. 즉, 상기 제2 전극은, 장변 단부에 활물질 층이 코팅되어 있지 않으며 분리막의 외부로 노출된 제2 무지부(12)를 포함하고, 제2 무지부(12)의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용되는 것이다. 상기 제2 무지부(12)는, 예를 들어 양극 탭일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 전지 하우징(20)은, 일 측에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질이다. 상기 전지 하우징(20)의 측면, 그리고 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 하면은 일체로 형성되는 것이 일반적이다. 즉, 상기 전지 하우징(20)은, 그 높이 방향 상단은 개방되어 있고, 하단은 폐쇄된 형태를 갖는 것이 일반적이다. 상기 전지 하우징(20)의 하면은 대략 플랫한 형태를 가질 수 있다. 상기 전지 하우징(20)은, 그 높이 방향 일 측에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수용한다. 상기 전지 하우징(20)은, 상기 개방부를 통해 전해질도 함께 수용할 수 있다.
상기 전지 하우징(20)은, 전지 하우징(20)의 상단에 구비된 개방부에 인접한 단부에 형성되는 비딩부(21)를 구비할 수 있다. 상기 전지 하우징(20)은, 비딩부(21) 상에 형성되는 클림핑부(22)를 더 구비할 수도 있다. 상기 비딩부(21)는, 전지 하우징(20)의 외주면 둘레가 소정의 깊이로 압입된 형태를 갖는다. 좀 더 구체적으로, 상기 비딩부(21)는 전지 하우징(20)의 일 측에 형성된 개방부와 전극 조립체(10)를 수용하는 수용부 사이의 영역에서 내측을 향해 압입된 형태를 가질 수 있다.
상기 비딩부(21)는, 전극 조립체(10)의 상부에 형성된다. 상기 비딩부(21)가 형성된 영역에서의 전지 하우징(20)의 내경은, 전극 조립체(10)의 직경보다 더 작게 형성된다. 후술할 집전체(30)의 적어도 하나의 탭 결합부(32)는, 비딩부(21)보다 더 하측에 위치할 수 있다.
상기 비딩부(21)는, 하우징 커버(40)가 안착될 수 있는 지지 면을 제공한다. 또한, 상기 비딩부(21)는, 후술할 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부가 안착 및 결합될 수 있는 지지 면을 제공할 수 있다. 즉, 상기 비딩부(21)의 상면에는, 본 발명의 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레가 안착될 수 있다. 상기 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레를 안정적으로 지지할 수 있도록 하기 위해, 상기 비딩부(21)의 상면은 전지 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향을 따라, 즉 전지 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 비딩부(21)는, 전지 하우징(20)의 내경과 대략 대응되는 사이즈를 가질 수 있는 전극 조립체(10)가 전지 하우징(20)의 상단에 형성된 개구부를 통해 빠져나오지 않도록 하며, 하우징 커버(40)가 안착되는 지지부로서 기능할 수 있다. 상기 상부 비딩부(21)는 하우징 커버(40)뿐만 아니라 집전체(30)의 접촉부(33a), 실링 가스켓(G1) 등을 고정시키기 위한 지지부로서 기능할 수 있다.
상기 클림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 형성된다. 상기 클림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 배치되는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레를 감싸도록 연장 및 밴딩된 형태를 갖는다. 이러한 클림핑부(22)의 형상에 의해 하우징 커버(40)는 비딩부(21) 상에 고정된다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(30)는, 전지 하우징(20) 내부에 수용되며, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되고, 또한 전지 하우징(20)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 집전체(30)는, 전극 조립체(10)와 전지 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 집전체(30)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 집전체(30)는, 전극 조립체(10)의 일 면 상에 위치하는 지지부(31), 상기 지지부(31)로부터 연장되어 제1 무지부(11)와 결합되는 탭 결합부(32) 및 상기 지지부(31)로부터 연장되어 전지 하우징(20)의 내면 상에 결합되는 하우징 결합부(33)를 포함한다.
상기 탭 결합부(32)와 하우징 결합부(33)는, 지지부(31)를 통해 간접적으로 연결되며, 서로 직접 연결되지 않는다. 따라서, 본 발명의 배터리 셀(1)에 외부 충격이 가해졌을 때, 집전체(30)와 전극 조립체(10)의 결합 부위 및 집전체(30)와 전지 하우징(20)의 결합 부위에 손상 발생 가능성을 최소화할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 탭 결합부(32) 및/또는 하우징 결합부(33)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 적어도 하나의 상기 탭 결합부(32)와 적어도 하나의 상기 하우징 결합부(33)는 집전체(30)의 중심부를 기준으로 예를 들어 대략 방사형, 십자형, 또는 이들이 조합된 헝태로 배치될 수 있다. 다른 측면에서, 복수의 상기 하우징 결합부(33) 각각은, 서로 인접하는 탭 결합부(32) 사이에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 지지부(31) 및 복수의 탭 결합부(32)는 전극 조립체(10)의 상부에 배치된다. 상기 탭 결합부(32)는, 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11)와 결합된다. 상기 탭 결합부(32)는, 예를 들어 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 제1 무지부(11)와 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 탭 결합부(32)는, 예를 들어 전지 하우징(20)의 하면과 대략 평행한 상태로 제1 무지부(11)에 용접 결합될 수 있다. 상기 제1 무지부(11)와 탭 결합부(32) 사이에 형성되는 용접부는, 예를 들어 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 연장된 대략 직선 형상의 용접 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 상기 탭 결합부(32) 뿐만 아니라, 상기 지지부(31) 역시 제1 무지부(11)와 결합될 수도 있다. 상기 탭 결합부(32)와 제1 무지부(11)는 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 지지부(31) 및 탭 결합부(32)는, 전지 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치한다.
상기 지지부(31)는, 전극 조립체(10)의 대략 중심부에 형성되는 권취 홀(H1)과 대응되는 위치에 형성되는 집전체 홀(H2)을 구비할 수 있다. 서로 연통되는 권취 홀(H1) 및 집전체 홀(H2)은, 단자(50)와 제2 집전체(30) 간의 용접 또는 단자와 리드 탭(미도시) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저 빔의 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다. 상기 집전체 홀(H2)은, 전극 조립체(10)의 코어에 형성되는 권취 홀(H1)을 가리지 않도록 전극 조립체(10)의 권취 홀(H1)이 실질적으로 동일하거나 이보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 만약, 상기 집전체 홀(H2)의 직경이 권취 홀(H1)의 직경보다 과도하게 작다면 권취 홀(H1)에 형성된 홀이 가려져서 주액성이 저하될 수 있고, 또한 용접을 위한 장치의 삽입이나 레이저 조사를 위한 공간이 충분히 확보되기 어려울 수 있다.
복수의 탭 결합부(32)들은 집전체(30)의 지지부(31)로부터 대략 방사상으로 전지 하우징(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 복수의 탭 결합부(32)들 각각은 지지부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다.
복수의 하우징 결합부(33)들은 집전체(30)의 지지부(31)로부터 대략 방사상으로 전지 하우징(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 하우징 결합부(33)들 각각은 지지부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 서로 이웃하는 탭 결합부(32) 사이에는 적어도 하나의 하우징 결합부(33)가 위치할 수 있다.
상기 하우징 결합부(33)는, 상기 지지부(31)로부터 연장되어 상기 전지 하우징(20)의 내면 상에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징 결합부(33)는, 전지 하우징(20)의 내면 중, 예를 들어 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 특히, 상기 하우징 결합부(33)는, 비딩부(21)의 상면에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 하우징 결합부(33)는, 그 길이가 연신 가능하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 이하 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 집전체(30)를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 집전체(30)가 연신된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5을 참조하여 설명하면, 상기 하우징 결합부(33)는, 그 길이가 연신 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 하우징 결합부(33)는, 하우징 결합부(33)를 잡아당겼을 때의 길이가 하우징 결합부(33)를 잡아당기지 않았을 때의 길이보다 더 길어지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 연신되기 전의 집전체(30)를 나타낸다. 도 4의 집전체(30)는 평평한 플랫 형상을 갖는 판재로 구성될 수 있다. 즉, 집전체(30)를 제조할 때 평평한 판재를 절단 및 가공하여 도 4와 같은 집전체(30)를 제조할 수 있다. 이와 같은 집전체(30)는 배터리 셀에 조립되기 전 또는 조립되면서 도 5와 같이 연신된 상태가 될 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면 하나의 플랫한 판재로 구성된 집전체(30)가 별도의 구조물 없이 용이하게 연신될 수 있다. 보다 구체적으로, 이와 같은 구조에 의하면, 별도의 구조물 없이도, 집전체(30)를 연신할 때, 주름이나 파손이 발생하지 않는다. 즉, 하나의 판재로 구성된 집전체(30)가 주름이나 파손 없이 연신될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 집전체(30) 제조 시 추가 공정 없이 플랫한 판재 형태만으로 제조하더라도, 집전체(30) 연신 시 주름이나 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 종래 집전체(30)의 연결부(33b)의 연신을 위하여 연결부(33b)에 별도의 주름을 형성하는 경우 주름의 형성 방향에 따라 연결부(33b)가 취약해지는 위험성을 줄일 수 있다. 아울러, 집전체(30)에 주름이나 별도의 구조가 없기 때문에, 전류의 흐름이 더욱 원활할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의하면, 집전체(30) 생산 과정에서 생산 단가를 낮추고 생산 공정을 간소화할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 종래 연결부(33b)의 연신을 위하여 연결부(33b)에 마련하던 별도의 주름을 생략할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 지지부(31)와 상기 하우징 결합부(33)의 경계 영역은, 상기 하우징 결합부(33)의 단부가, 상기 개방부 및 상기 전지 하우징(20)의 내면을 향하도록 절곡되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 하우징 결합부(33)는 배터리 셀의 상부를 향하는 방향으로 절곡되어 있다. 즉, 집전체(30)는, 제조 시의 평평한 판재 상태에서, 일부 영역이 절곡 변형된 상태로 배터리 셀 내부에 조립될 수 있다. 특히, 지지부(31)와 상기 하우징 결합부(33)의 경계 영역이 절곡될 수 있고, 이 때, 하우징 결합부(33)의 단부는 개방부를 향하도록 절곡된 상태가 될 수 있다.
바람직하게, 상기 하우징 결합부(33)는, 상기 전극 조립체(10)의 권취 축방향 및 반경 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 하우징 결합부(33)는, 전극 조립체(10)의 권취 축을 중심으로 상방을 향하며 경사진 방향으로 연장될 수 있다. 결국, 집전체(30)가 최초 제조 시의 플랫한 판재 상태에서, 도 5와 같이 하우징 결합부(33)가 상방으로 연장된 상태가 되기 위해서는, 지지부(31)와 상기 하우징 결합부(33)의 경계 영역이 상방으로 절곡되어야 하며, 그 결과, 집전체(30)는 상하 방향으로 소정 높이를 갖는 형태가 될 수 있다. 즉 집전체(30)는 소정 총고를 갖고, 이 때 상기 총고는 일정 범위 내에서 변형 가능하도록 구성될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 하우징 결합부(33)는 전지 하우징(20)의 내면 상에 결합되는 접촉부(33a) 및 지지부(31)와 접촉부(33a) 사이를 연결하는 연결부(33b)를 포함할 수 있다.
상기 접촉부(33a)는, 전지 하우징(20)의 내면 상에 결합된다. 상기 전지 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 접촉부(33a)는 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 안정적인 접촉 및 결합을 위해 비딩부(21) 및 접촉부(33a)는 모두 전지 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 전지 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
한편, 상기 접촉부(33a)는, 비딩부(21)의 상면에 용접 결합될 수 있다. 즉 용접부는 상기 비딩부(21)의 상면 영역에 형성될 수 있다. 상기 접촉부(33a)와 비딩부(21) 사이에 형성되는 용접부는, 비딩부(21)의 상면보다 좁게 형성될 수 있다. 상기 전지 하우징(20)과 집전체(30)의 결합을 위한 용접은, 예를 들어 레이저 용접, 초음파 용접 또는 스폿 용접 등이 적용될 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 A를 따라 집전체(30)를 절단한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 하우징 결합부(33)는, 그 길이가 압축 가능하도록 구성될 수 있다.
집전체(30)는 전술한 바와 같이 플랫한 판재 상에서 절단 및 가공되어 제조된다. 즉, 최초 제조 시 집전체(30)는 플랫판 판재 상태이다. 이 상태를 제1 상태(S1)로 정의하기로 한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 형태를 따른 집전체(30)는, 제1 상태(S1)에서 총고(권취 축의 연장 방향을 따른 접촉부(33a)의 상면과 지지부(31)의 상면 사이의 거리 또는 권취 축의 연장 방향을 따른 접촉부(33a)의 상면과 탭 결합부(32)의 상면 사이의 거리)가 0 mm 가 될 수 있다. 한편, 상세히 후술할 바와 같이 하우징 결합부(33)는 중심부가 비어 있는 림(rim) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징 결합부(33)는 장축(L)과 단축(S)을 갖는 타원 형태를 가질 수 있다. 일 예로서, 제1 상태(S1)에서는, 타원의 장축(L)이 약 10 mm, 단축(S)이 약 6 mm 가 되도록 구성될 수 있다.
한편, 집전체(30)가 부품으로서 기능하기 위해서는, 집전체(30)의 소정 영역이 절곡된 상태가 되어야 한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 집전체(30)는 전극 조립체(10)와 전지 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결하므로, 전지 하우징(20)과 집전체(30)의 결합면과 전극 조립체(10)와 집전체(30)의 결합면 사이에 높이 차이가 존재할 때, 상기 높이 차이를 커버할 수 있는 형태가 되어야 한다. 구체적으로, 도 3 및 도 5를 참조하면, 집전체(30)의 지지부(31)와 하우징 결합부(33)의 경계 영역이, 상방으로 절곡된 상태가 되어야 한다. 이와 같이 집전체(30)가 절곡 변형되어 배터리 셀에 조립되기 전의 상태를 제2 상태(S2)로 정의하기로 한다. 제2 상태(S2)의 집전체(30)는 비로소 배터리 셀에 조립되기 위해 전지 하우징(20) 내부로 수용될 수 있다. 이 때, 집전체(30)의 총고는, 전극 조립체(10)의 상면과 비딩부(21)의 상면 사이의 축 방향 거리(전극 조립체(10)의 권취 축의 연장 방향을 따른 거리)보다 더 길거나 같도록 구성될 수 있다. 만약, 집전체(30)의 총고가, 전극 조립체(10)의 상면과 비딩부(21)의 상면 사이의 축 방향 거리보다 더 짧으면, 집전체(30)의 접촉부(33a)가 비딩부(21)에 걸려 지지부(31) 및/또는 탭 결합부(32)가 전극 조립체(10)와 접촉할 수 없다. 또는, 만약 집전체(30)가 먼저 전극 조립체(10)와 먼저 결합된 상태로 전지 하우징(20) 내에 수용되는 경우에는, 접촉부(33a)가 비딩부(21)에 걸려서 전극 조립체(10)가 전지 하우징(20)의 바닥 면까지 도달할 수 없게 된다. 결국, 빈 공간이 발생하여 에너지 효율이 저하될 수 있다. 일 예로서, 제2 상태(S2)에서는, 집전체(30)의 총고, 즉 지지부(31)와 접촉부(33a) 사이의 권취 축 방향 높이를 약 5 mm 로 설정할 수 있는데, 이 때, 구조적으로 필요한 연결부(33b)의 연신 길이는 약 1.18 mm 일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 집전체(30)의 총고는, 전극 조립체(10)의 상면과 비딩부(21)의 상면 사이의 축 방향 거리보다 더 길거나 같도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조에 의하면, 집전체(30)의 접촉부(33a)가 비딩부(21)보다 더 상방에 위치하게 된다. 여기서, 접촉부(33a)가 비딩부(21)에 접촉하도록 상기 연결부(33b)는 압축될 수 있다. 이 때, 접촉부(33a)가 비딩부(21)에 접촉한 상태에서 용접이 이루어질 수도 있다. 이와 같이 접촉부(33a)가 비딩부(21)에 접촉한 상태를 제3 상태(S3)로 정의하기로 한다. 일 예로서, 제3 상태(S3)에서는, 집전체(30)의 총고를 약 3.38 mm 로 설정할 수 있는데, 이 때, 연결부(33b)는 소정 길이로 압축될 수 있다. 즉, 총고 약 5 mm 로 연신되었던 연결부(33b)는, 다시 3.38 mm 로 압축될 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 하우징 결합부(33)는, 그 길이가 연신 및/또는 압축 가능하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 상태(S1)에서 제2 상태(S2)로 변형되는 과정에서 하우징 결합부(33)는 그 길이가 연신될 수 있다. 다음으로, 제2 상태(S2)에서 제3 상태(S3)로 변형되는 과정에서 하우징 결합부(33)는 그 길이가 압축될 수 있다. 이와 같이 하우징 결합부(33)의 길이가 연신 및 압축 가능하도록 구성된 구조에 의하면, 하나의 집전체(30) 디자인으로, 다양한 사이즈와 스펙을 갖는 여러 배터리 셀들에 적용이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 하나의 플랫한 판재로 구성된 집전체(30)가 별도의 구조물 없이도 용이하게 연신 및/또는 압축될 수 있다. 또한, 이와 같은 구조에 의하면, 별도의 구조물 없이도, 집전체(30)를 연신 및/또는 압축할 때, 주름이나 파손이 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 의하면, 집전체(30) 제조 시 추가 공정 없이 플랫한 판재 형태만으로 제조하더라도, 집전체(30) 연신 및/또는 압축 시 주름이나 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 따르는 집전체(30)의 하우징 결합부(33)를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 하우징 결합부(33)가 연신되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 하우징 결합부(33)의 적어도 일부는, 중심부가 비어 있는 림(rim) 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 특히, 하우징 결합부(33)의 연결부(33b)는, 중심부가 비어 있는 림(rim) 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
여기서, 림(rim) 형태란, 원형을 포함하지만, 반드시 원형으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에서 의미하는 림 형태는, 삼각형, 사각형과 같은 다각형 구조일 수도 있으며, 테두리가 굴곡진 특정 형상을 의미할 수도 있다. 즉, 본 발명에서 말하는 림 형태란, 중심부가 비어 있고 테두리가 연속된 형상을 갖는 모든 형태를 포함한다고 할 것이다.
예를 들어 본 발명의 일 실시 형태로서, 상기 하우징 결합부(33)의 적어도 일부는 도 7 및 도 8과 같이 평면 형상이 타원 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 여기서 타원은 원을 포함한다. 특히, 상기 하우징 결합부(33)의 연결부(33b)의 평면 형상은 타원 형태일 수 있다. 연신되기 전의 연결부(33b)와 연신된 후의 연결부(33b)는 모두 타원 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 도 7과 같이 연신 전의 연결부(33b)는 대략 타원 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 한편 도 8과 같이 집전체(30)가 연신되는 경우, 연결부(33b)의 타원 형태는 장축(L)이 더 길고 단축(S)이 더 짧은 또 다른 타원 형태로 변형될 수 있다.
상기와 같이, 하우징 결합부(33)의 적어도 일부가, 중심부가 비어 있고 테두리가 연속된 형상을 갖는 구조에 의하면, 플랫한 판재 형태를 갖는 하우징 결합부(33)라도 연신 및/또는 압축 시 주름 및/또는 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면 간단한 제조 과정으로도 집전체(30)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 집전체(30)를 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 따른 집전체(30)는 앞선 실시예의 집전체(30) 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시 형태로서, 상기 하우징 결합부(33)의 적어도 일부는, 평면 형상이 다각형 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 특히, 연결부(33b)가 평면 형상이 다각형 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
예를 들어 도 9를 참조하면, 상기 연결부(33b)는 평면 형상이 마름모 꼴을 가질 수도 있다. 그러나 본 발명의 연결부(33b)의 형태가 이와 같은 마름모 꼴로 한정되는 것은 아니고, 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형의 모든 형태를 포함하는 것은 물론이다. 즉, 본 발명의 연결부(33b)는, 중심부가 비어 있고 테두리가 연속된 다각형 형상을 갖는 모든 형태를 포함한다고 할 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 집전체(30)를 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 따른 집전체(30)는 앞선 실시예의 집전체(30) 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태로서, 상기 연결부(33b)의 외측 테두리에는, 상기 연결부(33b)의 내부를 향해 만입된 홈(N)이 적어도 하나 구비될 수 있다.
도 10을 참조하여 설명하면, 연결부(33b)는 대략 타원 형태를 갖도록 구성될 수 있고, 타원의 외측 테두리에 홈(N)이 복수 개 구비될 수 있다. 타원 형태를 갖는 연결부(33b)가 장축(L) 방향으로 연신되기 위해서는, 연결부(33b)의 외측 테두리의 길이가 감소함과 동시에 내측 테두리의 길이가 증가해야 한다. 이와 관련하여, 집전체(30)는 전기 전도성을 확보하기 위해 금속으로 구성되는데, 금속은 일반적으로 강도가 높기 때문에, 형상 변형에 어려움이 있을 수 있다.
그러나, 본 발명에 의하면, 연결부(33b)의 외측 테두리에, 연결부(33b)의 내부를 향해 만입된 홈(N)을 구비함으로써, 연결부(33b)를 연장할 때, 홈(N) 사이의 영역들이 서로 가까워질 수 있다. 이에 따라, 연결부(33b)의 외측 테두리의 둘레 길이를 용이하게 감소시킬 수 있다.
이상과 같은 도 4 내지 도 10의 실시 형태에 의하면, 집전체(30)를 배터리 셀(1)에 조립할 때, 연결부(33b)가 용이하게 연신될 수 있다. 즉, 별도의 구조물의 필요 없이, 하나의 판재로 구성된 집전체(30)가 주름이나 파손 없이 연신될 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 집전체(30)의 지지부(31)는 집전체(30)의 하우징 결합부(33)의 접촉부(33a)와 배터리 셀(1)의 중심축 방향으로 소정 거리 이격된 상태를 갖는다. 그렇게 되기 위해서는 도 4와 같은 평면 형상의 집전체(30)가 상하 방향으로 연신되면서 변형되어야 한다. 예를 들어, 지지부(31)와 연결부(33b)의 경계와 연결부(33b)의 접촉부(33a)의 경계에서 각각 절곡이 이루어질 수 있다. 이 때, 집전체(30)의 중심으로부터 하우징 결합부(33)의 말단까지의 반경 방향 길이가 일정하게 유지되기 위해서는 연결부(33b)의 길이가 길어져야 한다. 따라서, 도 5와 같이 하우징 결합부(33)의 절곡이 발생할 때, 연결부(33b)의 형상이 변형되면서 하우징 결합부(33)는 그 연장 방향을 따라 용이하게 연신될 수 있다. 동시에, 연신 과정에서 주름 및/또는 파손의 발생이 억제될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 집전체(30)를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 연결부(33b)는, 적어도 하나의 절곡부(F)를 구비할 수 있다. 바람직하게, 상기 절곡부(F)는, 상기 개방부를 향하는 방향으로 볼록한 형태를 가질 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 절곡부(F)는 상기 접촉부(33a)의 일 단부와 상기 탭 결합부(32)의 일 단부를 연결한 가상의 직선의 중심을 지나면서 배터리 하우징(20)의 바닥면과 평행한 가상의 평면보다 상방에 위치할 수 있다. 상기 적어도 하나의 절곡부(F)는, 상기 전지 하우징(20)의 길이 방향 축을 따라 보았을 때, 집전체(30)끼리 서로 중첩되지 않도록, 둔각으로 절곡되어 있을 수 있다. 다른 실시 형태로서, 상기 연결부(33b)는 복수의 절곡부(F)를 포함할 수도 있다. 이 때, 상기 접촉부(33a)와 상기 연결부(33b)의 경계 지점은, 둔각으로 절곡되어 있을 수 있다. 즉, 상기 연결부(33b)는, 상기 연결부(33b)가 상기 비딩부(21)를 향해 갈수록, 그 경사가 단계적 또는 점진적으로 감소할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 하우징 결합부(33)가 절곡부(F)를 갖는 구조에 의하면, 집전체(30)의 총고 가변성이 한 층 더 증가될 수 있다. 즉, 절곡부(F)에 의해 집전체(30)가 상하 방향으로 늘어나거나 압축될 수 있는 여력이 더 증가할 수 있다. 또한, 추후 배터리 사이징 공정에서 집전체(30)에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 접촉부(33a)는, 상기 전지 하우징(20)의 내면을 따라 연속된 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
접촉 면적의 극대화를 위해, 상기 집전체(30)는, 복수의 하우징 결합부(33) 각각의 접촉부(33a)의 원주방향 연장 길이의 합이 전지 하우징(20)의 내주와 실질적으로 동일하거나 약간 짧도록 구성될 수 있다. 특히, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 접촉부(33a)는, 상기 전지 하우징(20)의 내면을 따라 연속된 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 접촉부(33a)는 전지 하우징(20)의 내면을 따라 연장된 링 형상을 가질 수 있다. 다만, 이와 같이 접촉부(33a)가 링 타입으로 구성되는 경우, 집전체(30)를 배터리 셀의 길이 방향으로 성형할 때, 연결부(33b)가 길이 방향으로 연신 되어야만 접촉부(33a)의 형상을 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 하우징 결합부(33)의 적어도 일부를 연신 가능하게 구성함에 따라, 접촉부(33a)의 형상을 일정하게 유지할 수 있다.
나아가, 접촉부(33a)가 전지 하우징(20)의 내면을 따라 연속된 형상을 갖도록 구성된 구조에 의하면, 집전체(30)와 전지 하우징(20) 사이의 접촉 면적이 극대화될 수 있다. 이에 따라, 집전체(30)와 전지 하우징(20) 간의 결합력이 증가할 수 있다. 또한, 전지 내부 저항을 감소시킬 수 있다.
한편, 접촉부(33a)가 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 개재되어 있기 때문에, 상기와 같은 구조에 의하면, 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라 클림핑 과정에서 전체적으로 균일한 실링 가스켓(G1) 압축률을 확보할 수 있다. 따라서 클림핑 공정 이후 전해액 등의 누출 발생 위험성을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3에서와 같이 비딩부(21)와 접촉부(33a) 상에 실링 가스켓(G1)이 얹혀지고 그 후 크림핑부(22)에 의해, 접촉부(33a), 비딩부(21) 및 실링 가스켓(G1)이 압축된 형태가 될 수 있다. 이 때, 접촉부(33a)가 전지 하우징(20)의 내면을 따라 연속된 형상을 갖지 않고, 연결부(33b)의 단부로부터 양 방향으로 뻗어나가면서 소정 폭을 갖는 구조를 가질 경우, 비딩부(21)는, 접촉부(33a)와 접하는 영역과 접촉부(33a)와 접하지 않는 영역으로 나누어질 수 있다. 즉, 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 접촉부(33a)가 개재된 영역과, 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 접촉부(33a)가 개재되지 않은 영역이 존재하게 된다. 한편, 크림핑부(22)가 형성될 때, 원주 방향에 따라 압축되는 힘이 달라지지 않고 동일하기 때문에, 크림핑부(22)의 안쪽에 구비된 구성요소들은 일정한 힘을 받게 된다. 따라서, 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 접촉부(33a)가 개재된 영역에서의 실링 가스켓(G1)의 압축률이, 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 접촉부(33a)가 개재되지 않은 영역에서의 실링 가스켓(G1)의 압축률보다, 더 커지게 된다. 그 결과, 실링 가스켓(G1)의 압축률은, 원주 방향을 따라 증가와 감소를 교차로 반복하게 된다. 이에 따라, 실링 가스켓(G1)의 실링 특성이 약화되어, 전해액 등의 누출 발생 위험성이 증가할 수 있다.
반면, 본 발명에 의하면, 접촉부(33a)가 전지 하우징(20)의 내면을 따라 연속된 형상을 갖도록 구성되었기 때문에, 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 항상 접촉부(33a)가 개재되는 구조가 된다. 그 결과, 실링 가스켓(G1)의 압축률이 원주 방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 실링 가스켓(G1)의 실링 특성이 강화되어, 전해액 등의 누출 발생 위험성을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 집전체(30)를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 도 12의 집전체(30)가 연신된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태로서, 상기 접촉부(33a)는 적어도 일부가 전지 하우징(20)의 비딩부(21)를 따라 원주 방향으로 연장된 호 형태를 가질 수 있다. 이로써, 상기 접촉부(33a)의 원주 방향 연장 길이는 연결부(33b)의 폭보다 더 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 접촉부(33a)는, 연결부(33b)와 접촉부(33a)의 교차 지점으로부터 비딩부(21) 상에서 원주 방향을 따라 서로 반대 방향으로 연장된 호 형태를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 하우징 커버(40)는, 전지 하우징(20) 내부에 발생된 가스로 인한 내압 증가를 방지하기 위해 형성되는 벤팅부(41)를 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 상기 전지 하우징(20)의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하게 되면 파단되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 벤팅부(41)는, 하우징 커버(40)의 일부에 형성되며 내부 압력이 가해졌을 때 용이하게 파단될 수 있도록 주변 영역보다 구조적으로 취약한 영역일 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 예를 들어 주변 영역과 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역일 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 벤팅부(41)는 대략 원형의 폐루프를 구성할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 하우징 커버(40)는, 전지 하우징(20)의 일 측에 형성된 상기 개방부를 커버한다. 상기 하우징 커버(40)는, 전지 하우징(20) 상단에 형성되는 클림핑부(22)에 의해 고정될 수 있다. 이 경우, 고정력의 향상 및 전지 하우징(20)의 밀폐성 향상을 위해 전지 하우징(20)과 하우징 커버(40) 사이 및 집전체(30)와 하우징 커버(40) 사이에는 실링 가스켓(G1)이 개재될 수도 있다. 이 경우, 상기 접촉부(33a)는, 전지 하우징(20)의 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 개재될 수 있다. 이처럼 비딩부(21)와 실링 가스켓(G1) 사이에 개재된 접촉부(33a)는, 비딩부(21)로부터 상방으로 연장되는 클림핑부(22)의 절곡에 의해 고정될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 셀(1)을 포함하는 배터리 팩(3)을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 배터리 셀(1)이 전기적으로 연결된 전지 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 본 발명의 도면에서는, 도면 도시의 편의상 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 전력 단자 등의 부품은 생략되었다.
도 15는 도 14의 배터리 팩(3)을 포함하는 자동차(5)를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 예를 들어 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(5)는, 4륜 자동차 및 2륜 자동차를 포함한다. 상기 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급 받아 동작한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구 범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
5: 자동차
3: 배터리 팩
2: 팩 하우징
1: 배터리 셀
10: 전극 조립체
11: 제1 무지부
12: 제2 무지부
H1: 권취 홀
20: 전지 하우징
21: 비딩부
22: 클림핑부
30: 집전체
H2: 집전체 홀
31: 지지부
32: 탭 결합부
33: 하우징 결합부
33a: 접촉부
33b: 연결부
N: 홈
F: 절곡부
S1: 제1 상태
S2: 제2 상태
S3: 제3 상태
40: 하우징 커버
41: 벤팅부
G1: 실링 가스켓

Claims (14)

  1. 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서, 상기 제1 전극은 권취 방향을 따라 활물질층이 코팅되어 있지 않은 제1 무지부를 포함하는 전극 조립체;
    일 측에 개방부를 구비하고 상기 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 하우징; 및
    상기 전극 조립체의 상부에 배치되는 지지부, 상기 지지부로부터 연장되어 상기 제1 무지부와 결합되는 탭 결합부 및 상기 지지부로부터 연장되어 상기 전지 하우징의 내면 상에 전기적으로 결합되며, 그 길이가 연신 가능하도록 구성된 하우징 결합부를 포함하는 집전체
    를 포함하는 배터리 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 하우징 결합부의 경계 영역은,
    상기 하우징 결합부의 단부가, 상기 개방부 및 상기 전지 하우징의 내면을 향하도록 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는,
    상기 전극 조립체의 권취 축방향 및 반경 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는,
    상기 전지 하우징의 내면 상에 결합되는 접촉부; 및
    상기 지지부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 연결부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는,
    그 길이가 압축 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 결합부의 적어도 일부는,
    중심부가 비어 있는 림 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 결합부의 적어도 일부는,
    평면 형상이 타원 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 결합부의 적어도 일부는,
    평면 형상이 다각형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부의 외측 테두리에는, 상기 연결부의 내부를 향해 만입된 홈이 적어도 하나 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부는,
    적어도 하나의 절곡부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 절곡부는,
    상기 개방부를 향하는 방향으로 볼록한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 접촉부는,
    상기 전지 하우징의 내면을 따라 연속된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 셀을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 기재된 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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