WO2024112048A1 - 고전압 파우치 전지 셀 - Google Patents

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battery
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cells
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이정훈
정혜미
박민수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a pouch battery cell capable of outputting high voltage.
  • Secondary batteries which are easy to apply depending on the product group and have electrical characteristics such as high energy density, are widely applied not only to portable devices, but also to electric vehicles or hybrid vehicles driven by an electrical drive source, and power storage devices. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency, not only because they have the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels, but also because they do not generate any by-products due to energy use.
  • cylindrical, prismatic, and pouch-shaped battery cells are known as types of unit secondary battery cells. Since it is desirable for medium to large-sized battery modules to be manufactured in as small a size and weight as possible, rectangular batteries and pouch-type batteries that can be stacked with high integration and have a small weight-to-capacity battery are mainly used as battery cells for medium-to-large battery modules. Additionally, these battery modules or cylindrical battery cells may be gathered together to form a battery pack.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a general pouch-type battery cell.
  • a general pouch-type battery cell 11 includes a pouch 111 that accommodates an electrode assembly and is sealed, and an electrode lead 112 that extends from the electrode assembly and protrudes out of the pouch 111.
  • the electrode assembly is formed by repeatedly stacking an anode and a cathode alternately in the thickness direction with a separator interposed therebetween, and the electrode lead 112 includes an anode lead extending from the anode and a cathode lead extending from the cathode.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a battery module including the battery cell of FIG. 1.
  • the battery module 12 includes a battery cell stack formed by stacking a plurality of the battery cells 11 in the thickness direction and a module frame 121 for accommodating the same.
  • bus bars connecting the plurality of electrode leads 112 in series or parallel are connected to each other, and the bus bars are connected to terminals 122 exposed to the outside of the module frame 121.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a battery pack including the battery module of FIG. 2.
  • the battery pack 13 includes a plurality of the battery modules 12 and a pack frame 131 that accommodates them. Bus bars connecting the plurality of terminals 122 in series or parallel are connected to each other.
  • FIG. 4 is a plan view showing the structure of an electrode stack constituting a jelly roll type electrode assembly.
  • the jelly roll type electrode assembly 21 built into a cylindrical battery cell is an electrode stack in which the anode 211a, the separator 212, the cathode 211b, and the separator 212 are sequentially stacked in the winding direction. It is formed by winding along.
  • the positive electrode 211a and the negative electrode 211b are provided with a positive electrode uncoated area and a negative electrode uncoated area that are not coated with an active material layer for a battery reaction at one end and the other end in the axial direction, respectively.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a cylindrical battery cell including the jelly roll type electrode assembly of FIG. 4.
  • the negative electrode uncoated portion 223b passes through the negative electrode current collector plate 224b to the battery can ( 221), and the positive electrode uncoated portion 223a is connected to the top cap 222 covering the upper side of the battery can 221 through the positive electrode current collector 224a and the electrode tab 225 extending therefrom. It is manufactured by becoming.
  • the top cap 222 serves as the positive terminal of the battery cell 22
  • the battery can 221 serves as the negative terminal of the battery cell 22.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a battery pack including the battery cell of FIG. 5.
  • the battery pack 23 includes a plurality of the battery cells 22 and a pack frame 231 that accommodates them.
  • the plurality of positive and negative terminals may be connected to each other in series or parallel through a bus bar.
  • the disadvantages of the cylindrical battery cells and the battery packs containing them are that the current collector, battery can, top cap, etc. are made of metal and are heavy; unlike when using a flexible pouch, it is difficult to change the process; The process is complicated because it involves a lot of processing such as beading, crimping, and welding.
  • the present invention was created under the background of the above-mentioned prior art, and its purpose is to provide a structure of a battery cell and battery pack that has a simple structure, is easy to manufacture, is not vulnerable to tolerances, and is light in weight.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a structure of a battery cell and battery pack that reduces or prevents heat propagation between electrodes and cells and facilitates heat dissipation.
  • Another object of the present invention is to provide a structure of a battery cell and a battery pack that can be manufactured by easily changing the output voltage and capacity to meet requirements by easily changing the process and manufacturing specifications.
  • the present invention provides an electrode assembly formed by repeatedly stacking a first electrode and a second electrode alternately with a separator interposed therebetween, a pouch accommodating the electrode assembly, and an electrode assembly comprising the first electrode and the second electrode, respectively.
  • a pouch-type battery cell including a first electrode lead and a second electrode lead extending from an electrode and protruding outside the pouch, the electrode and the separator are axially stacked on each other, and the pouch is a flexible sheet. It provides a structure of a pouch-type battery cell including a peripheral member covering the outer peripheral surface of the electrode assembly and a pair of lid members covering both axial ends of the electrode assembly.
  • the electrode, the separator, and the lid member may be formed in a circular shape. Accordingly, the electrode assembly and the battery cell may have a cylindrical shape.
  • the electrode, the separator, and the lid member may be formed in a rectangular shape.
  • the rectangle may have each corner forming a right angle, but may also be a rectangle in a broad sense in which each corner is rounded.
  • the electrode assembly and the battery cell may have a square pillar or rectangular parallelepiped shape.
  • the shapes of the electrode, the separator, and the lid member are not limited to those described above, and may be formed in any shape as long as they are formed to correspond to each other and form the electrode assembly and the battery cell in the form of a single column. .
  • the peripheral member may be formed by fusing both ends of one sheet to each other at the first sealing portion.
  • the peripheral member may be formed by fusing the inner surfaces of both ends of the sheet to each other, or may be formed by fusing the inner surface of one end and the outer surface of the other end of the sheet.
  • the sheet can be formed in various shapes, such as a rectangle or parallelogram, as long as it can be formed into a pipe shape surrounding the outer peripheral surface of the electrode assembly by fusing both ends together as described above.
  • the peripheral member may be formed by fusing the inner surfaces of each end of a plurality of sheets to each other at a plurality of first sealing portions.
  • the circumferential member may be formed by fusing both ends of two sheets that are symmetrical in one horizontal direction.
  • the peripheral member may be formed by fusing the sheet while surrounding the electrode assembly, or may be formed in a sleeve shape into which the electrode assembly can be inserted by fusing the sheet in advance.
  • the peripheral member and the lid member may be fused to each other at the second sealing portion. It is preferable that the inner surfaces of the peripheral member and the lid member are fused to each other. At least one of the peripheral member and the lid member may be plastically deformed in advance to facilitate the fusion.
  • the lid member may be plastically deformed to recess inward in the axial direction, or the peripheral member may be plastically deformed so that both ends in the axial direction protrude outward in the radial direction.
  • the electrode lead may protrude through a slit provided in the lid member.
  • an insulating layer that insulates and seals the electrode lead and the lid member may be provided in the slit.
  • the insulating layer may provide fusion sealing between the slit and the electrode lead.
  • the electrode lead may be connected to the electrode while being coupled to the lid member, or may be coupled to the lid member by penetrating the slit while being connected to the electrode.
  • the electrode lead may protrude between the peripheral member and the lid member. At this time, the electrode leads may be sealed together at the second sealing part. The electrode lead may be connected to the electrode before the peripheral member and the lid member are fused to each other.
  • the present invention also provides a structure of a battery pack including the pouch-type battery cell, a pack frame accommodating the battery cell, and a bus bar to which the electrode lead is connected.
  • the battery pack may include an insulating material that fills the space between the battery cells inside the frame.
  • the insulating material may be of any material as long as it can reduce or prevent heat propagation between the battery cells.
  • the insulating material may be a compressible material.
  • the battery cell may be arranged within the frame such that the first electrode lead faces a first direction and the second electrode lead faces a second direction.
  • the bus bar includes a first bus bar connected to the first electrode lead on the first direction side of the battery cell, and a second bus connected to the second electrode lead on the second direction side of the battery cell. May include bars.
  • the battery cells may be connected in parallel between the first bus bar and the second bus bar.
  • the battery cells include a first group of cells arranged in the frame such that the first electrode lead faces a first direction and the second electrode lead faces a second direction, and It may include a second group of cells arranged in the frame such that the first electrode lead faces a second direction and the second electrode lead faces a third direction.
  • the bus bar is a first bus bar connected to the first electrode lead of the first group cell on the first direction side of the battery cell, and a first bus bar connected to the first electrode lead of the first group cell on the second direction side of the battery cell.
  • the first group cells are connected in parallel between the first bus bar and the second bus bar
  • the second group cells are connected in parallel between the second bus bar and the third bus bar, thereby The first group cells and the second group cells may be connected in series.
  • the output voltage of one battery cell may be equal to or half of the output voltage of the battery pack. Accordingly, the bus bar can satisfy the required voltage of the battery pack simply by connecting one or two groups of battery cells in parallel, and its structure can be simplified.
  • a heat-conducting layer having insulation and heat conductivity may be interposed between the bus bar and the frame.
  • the present invention also provides a vehicle including the battery pack.
  • vehicle including the battery pack.
  • the structure of such an electric vehicle is known to those skilled in the art, and will not be described separately in this specification.
  • the present invention is a method of storing pouch-type battery cells in a pack as is. Most cells are connected in parallel with only a few bus bars, so the structure is simple, manufacturing is simple and weight is light, and the battery cells are stacked on top of each other. By arranging the battery cells and battery packs with a gap between them, rather than being separated from each other, it is possible to provide a structure of battery cells and battery packs that are not vulnerable to tolerances.
  • Another advantage of the structure of the battery cell provided by the present invention is that, unlike a jelly roll type electrode assembly in which one anode and one cathode are provided, a plurality of anodes and cathodes are stacked with a plurality of separators interposed between them. The point is that heat propagation between electrodes is delayed or prevented, and heat dissipation is also promoted by being housed in a thin pouch, unlike when housed in a thick battery can.
  • another advantage of the structure of the battery pack provided by the present invention is that heat propagation between cells is delayed or prevented by arranging a plurality of battery cells with an insulating material interposed, and a heat conduction layer is formed between the bus bar, which is simplified to a few numbers, and the pack frame. The point is that heat dissipation is promoted by being provided.
  • the battery cell according to the present invention is capable of outputting the high voltage required by a medium to large-sized battery module or battery pack with just one or two cells, so a battery pack can be directly constructed with only battery cells without the need to construct an intermediate unit called a battery module.
  • a battery pack can be directly constructed with only battery cells without the need to construct an intermediate unit called a battery module.
  • Unlike battery cans which require complex processes such as beading and crimping and are formed of a rigid body, they are made of flexible pouches, making it easy to change the manufacturing process and specifications. Increasing or decreasing the voltage of a battery cell is also easily possible by simply changing the cutting dimensions of the pouch and the number of stacked electrodes.
  • these high-voltage cells are used, most of the cells are connected to each other in parallel, so the structure of the bus bar can be simplified. Due to this simplicity, it is easy to provide a heat-conducting layer on the bus bar, and manufacturing the battery pack is also simple. It becomes.
  • the present invention may have various other effects, and these will be described in each embodiment, or the description of effects that can be easily inferred by a person skilled in the art will be omitted.
  • Figure 1 is a perspective view showing the structure of a general pouch-type battery cell.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a battery module including the battery cell of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a battery pack including the battery module of FIG. 2.
  • Figure 4 is a plan view showing the structure of an electrode stack constituting a jelly roll type electrode assembly.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a cylindrical battery cell including the jelly roll type electrode assembly of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a battery pack including the battery cell of FIG. 5.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing the structure of an electrode assembly according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 8 is a perspective view showing the structure of an electrode assembly according to Example 1 of the present invention.
  • Figures 9 and 10 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of a battery cell according to Example 1 of the present invention.
  • Figures 11 to 13 are a perspective view, a cross-sectional view, and a longitudinal cross-sectional view, respectively, showing the structure of the battery pack according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 14 is a perspective view showing the structure of an electrode assembly according to Example 2 of the present invention.
  • Figures 15 and 16 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of a battery cell according to Example 2 of the present invention.
  • Figures 17 to 19 are a perspective view, a cross-sectional view, and a longitudinal cross-sectional view, respectively, showing the structure of the battery pack according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 20 is a perspective view showing the structure of an automobile according to the present invention.
  • 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 the 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 placed in contact with the top (or bottom) of the component. Additionally, it 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 present invention relates to an electrode assembly formed by repeatedly stacking a first electrode and a second electrode with a separator interposed therebetween, a pouch accommodating the electrode assembly, and a pouch extending from the first electrode and the second electrode, respectively.
  • the pouch-type battery cell including an electrode lead including a first electrode lead and a second electrode lead that protrudes to the outside, the first electrode, the second electrode, and the separator are axially stacked on each other,
  • the pouch is made of a flexible sheet, and includes a peripheral member that covers the outer peripheral surface of the electrode assembly and a pair of lid members that cover both axial ends of the electrode assembly, and a pouch-type battery cell and a battery pack containing the same. Provides structure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of an electrode assembly according to Example 1 of the present invention.
  • the electrode assembly 31 may be formed by repeatedly stacking a plurality of first electrodes 311a and second electrodes 311b alternately with each other along the axial direction with a separator 312 interposed therebetween.
  • the electrode assembly 31 has the advantage that the speed and range of heat propagation when the electrode ignites are reduced compared to a jelly roll type electrode assembly formed by winding one long anode and cathode sheet, respectively.
  • the jelly roll type electrode assembly when the electrode ignites, there is a high risk that the entire electrode assembly will ignite due to rapid heat propagation through the axial cross section and all electrode sheets spanning the entire length.
  • the electrode assembly 31 since a plurality of electrodes 311 are provided along the axial direction with a separator interposed between them, heat propagation between the electrodes 311 is delayed or prevented, and accordingly, the electrode assembly 31 The entire ignition can be delayed or prevented.
  • the electrode assembly 31 according to this embodiment also has the advantage of being able to output high voltage due to a large number of stacked electrodes 311. This will be described later along with the structure of the battery pack.
  • FIG 8 is a perspective view showing the structure of an electrode assembly according to Example 1 of the present invention.
  • the electrode 311, the separator 312, and the lid member 322 may be formed in a circular shape. Accordingly, the electrode assembly 31 and the battery cell may have a cylindrical shape.
  • the shapes of the electrode 311, the separator 312, and the lid member 322 are not limited to those described above, and are formed to correspond to each other to form the electrode assembly 31 and the battery cell in the form of a single pillar. As long as it can be configured, it can be formed in any form.
  • Figures 9 and 10 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of a battery cell according to Example 1 of the present invention.
  • the battery cell 32 includes the electrode assembly 31, a pouch accommodating the electrode assembly 31, and an electrode lead 323 extending from the electrode 311 and protruding outside the pouch. may include.
  • the pouch may be made of a flexible sheet and may include a peripheral member 321 covering the outer peripheral surface of the electrode assembly and a pair of lid members 322 covering both axial ends of the electrode assembly.
  • the peripheral member 321 may be formed by fusing both ends of one sheet to each other at the first sealing portion 321S.
  • the circumferential member 321 may be formed by fusing the inner surfaces of both ends of the sheet with each other, or the inner surface of one end of the sheet and the outer surface of the other end of the sheet can be formed by fusing each other.
  • the sheet can be formed into various shapes, such as a rectangle or parallelogram, as long as it can be formed into a pipe shape surrounding the outer peripheral surface of the electrode assembly 31 by fusing both ends together as described above.
  • the peripheral member 321 may be formed by fusing the sheet while surrounding the electrode assembly 31, or may be formed in a sleeve shape into which the electrode assembly 31 can be inserted by fusing the sheet in advance. It may be possible.
  • the peripheral member 321 and the lid member 322 may be fused to each other at the second sealing portion 322S. It is preferable that the inner surfaces of the peripheral member 321 and the lid member 322 are fused to each other. At least one of the peripheral member 321 and the lid member 322 may be plastically deformed in advance to facilitate the fusion.
  • the lid member 322 may be plastically deformed to be recessed inward in the axial direction, or the peripheral member 321 may be plastically deformed so that both ends in the axial direction protrude outward in the radial direction.
  • the electrode lead 323 may protrude through a slit provided in the lid member 322.
  • an insulating layer 324 that insulates and seals the electrode lead 323 and the lid member 322 may be provided in the slit.
  • the insulating layer 324 may provide fusion sealing between the slit and the electrode lead 323.
  • the electrode lead 323 may be connected to the electrode 311 in a state coupled to the lid member 322, or may be connected to the lid member 322 by penetrating the slit in a state connected to the electrode 311. It may be possible.
  • the battery cell 32 may include the electrode assembly 31, the pouch, and the electrode lead 323;
  • the electrode assembly 31 may be formed by stacking the circular first electrode 311a, the second electrode 311b, and the separator 312 along the axial direction;
  • the pouch may include the peripheral member 321 and the lid member 322;
  • the peripheral member 321 may be formed by a rectangular sheet surrounding the electrode assembly 31 and the inner surfaces of both ends thereof being fused to each other at the first sealing portion 321S;
  • the pair of lid members 322 are plastically deformed into a shape that is depressed inward in the axial direction, so that the inner surface of the circumference is between the inner surface of both axial ends of the circumferential member 321 and the second seal portion 322S.
  • the lid member 322 may include a slit through which the electrode lead 323 passes, and the insulating layer 324 that seals and insulates between the electrode lead 323 and the slit;
  • the electrode lead 323 may be connected to the electrode 311 while combined with the lid member 322.
  • the battery cell 32 As the electrodes 311 are stacked in plurality along the axial direction, heat propagation between the electrodes 311 can be delayed or prevented, and high voltage can be output. .
  • the battery cell 32 is accommodated in the pouch made of a flexible sheet rather than a thick battery can, heat is easily dissipated, manufacturing is simple, the weight is light, and changes in the manufacturing process and specifications are simple. .
  • the present invention also provides a structure of a battery pack including the pouch-type battery cell, a pack frame accommodating the battery cell, and a bus bar to which the electrode lead is connected.
  • FIGS 11 to 13 are a perspective view, a cross-sectional view, and a longitudinal cross-sectional view, respectively, showing the structure of the battery pack according to Example 1 of the present invention.
  • the battery pack 33 includes the battery cells 32, a pack frame 331 accommodating the battery cells 32, and a bus bar 332 to which the electrode leads 323 are connected. ) may include.
  • the battery pack 33 may include an insulating material 333 that fills the space between the battery cells 32 inside the frame 331.
  • the insulating material 333 may be made of any material as long as it can reduce or prevent heat propagation between the battery cells 32.
  • the insulation material 333 may be a compressible material.
  • the space between the battery cells 32 can be increased, and as the space between them is filled with the insulating material 333, the battery cells ( 32) Heat propagation between devices can be delayed or prevented. Additionally, when the insulating material 333 has compressibility, the insulating material 333 may also have a function of absorbing the tolerance of the battery cell 32.
  • the battery cell 32 may be disposed within the frame 331 such that the first electrode lead 323a faces a first direction and the second electrode lead 323b faces a second direction.
  • the bus bar 332 includes a first bus bar 332a connected to the first electrode lead 323a on the first direction side of the battery cell 32, and a first bus bar 332a of the battery cell 32. It may include a second bus bar (332b) connected to the second electrode lead (323b) on the two-way side.
  • the battery cells 32 may be connected in parallel between the first bus bar 332a and the second bus bar 332b.
  • the output voltage of one battery cell 32 may be equal to or half of the output voltage of the battery pack 33. Accordingly, the bus bar 332 can satisfy the required voltage of the battery pack 33 simply by connecting one or two groups of battery cells 32 in parallel, and its structure can be simplified. there is.
  • a heat conductive layer 334 having insulation and heat conductivity may be interposed between the bus bar 332 and the frame 331.
  • the heat-conducting layer 334 may be made of a synthetic resin material that has thermal conductivity and insulating properties.
  • the number of bus bars 332 can be reduced and the structure can be simplified, which makes manufacturing of the battery pack 33 simple. This makes it easier to change the manufacturing process and specifications, and the contact area between the bus bar 332 and the pack frame 331 can be increased, which can be advantageous for heat dissipation.
  • Figure 14 is a perspective view showing the structure of an electrode assembly according to Example 2 of the present invention.
  • the electrode 411, the separator 412, and the lid member 422 may be formed in a rectangular shape.
  • the rectangle may have each corner forming a right angle, but may also be a rectangle in a broad sense in which each corner is rounded.
  • the electrode assembly 41 and the battery cell 42 may have a square pillar or rectangular parallelepiped shape.
  • Figures 15 and 16 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of a battery cell according to Example 2 of the present invention.
  • the peripheral member 421 may be formed by fusing the inner surfaces of each end of a plurality of sheets to each other in a plurality of first sealing portions 421S.
  • the peripheral member 421 may be formed by fusing both ends of two sheets that are symmetrical in one horizontal direction.
  • the electrode lead 423 may protrude between the peripheral member 421 and the lid member 422. At this time, the electrode leads 423 may be sealed together in the second sealing portion 422S. The electrode lead 423 may be connected to the electrode 411 before the peripheral member 421 and the lid member 422 are fused to each other.
  • the battery cell 42 may include the electrode assembly 41, the pouch, and the electrode lead 423;
  • the electrode assembly 41 may be formed by stacking the first electrode 411a, the second electrode 411b, and the separator 412, each of which has a square shape with rounded corners, along the axial direction.
  • the pouch may include the peripheral member 421 and the lid member 422;
  • the peripheral member 421 may be formed by a pair of rectangular sheets surrounding the electrode assembly 41 and the inner surfaces of both ends thereof being fused to each other at a pair of first sealing portions 421S;
  • the pair of lid members 422 are plastically deformed into a shape that is depressed inward in the axial direction, so that the inner surface of the circumference is between the inner surface of both axial ends of the circumferential member 421 and the second seal portion 422S. Can be fused;
  • the electrode lead 423 while connected to the electrode 411, penetrates the second sealing portion 422S and protrudes out of the pouch and seals with the peripheral member 421 and the lid member 422. It can be.
  • the battery cell 42 has a symmetrical shape of the pouch and a position of the first sealing portion 421S, and its overall shape is close to a rectangular parallelepiped, thereby facilitating ease of placement and connection and energy density. It has an advantage in securing.
  • Figures 17 to 19 are a perspective view, a cross-sectional view, and a longitudinal cross-sectional view, respectively, showing the structure of the battery pack according to Example 2 of the present invention.
  • the battery cell 42 is placed within the frame 431 such that the first electrode lead 423a faces a first direction and the second electrode lead 423b faces a second direction.
  • a first group cell disposed, and a second group cell disposed within the frame 431 such that the first electrode lead 423a faces the second direction and the second electrode lead 423b faces the third direction. may include.
  • the bus bar 432 is a first bus bar 432a connected to the first electrode lead 423a of the first group of cells on the first direction side of the battery cell 42, and the battery cell A second bus bar (432b) connected to the second electrode lead (423b) of the first group of cells and the first electrode lead (423a) of the second group of cells on the second direction side of (42), and It may include a third bus bar 432c connected to the second electrode lead 423b of the second group of cells on the third direction side of the battery cell 42.
  • the first group cells are connected in parallel between the first bus bar (432a) and the second bus bar (432b), and the second group cells are connected to the second bus bar (432b) and the second bus bar (432b).
  • the output voltage of one battery cell 42 may be equal to or half of the output voltage of the battery pack 43. Accordingly, the bus bar 432 can satisfy the required voltage of the battery pack 43 simply by connecting one or two groups of battery cells 42 in parallel, and its structure can be simplified. there is.
  • the battery cells 42 have a rectangular shape, they can be accommodated in the pack frame 431 with a higher degree of integration, and thus the battery pack 43 can have a high energy density. . Additionally, due to the arrangement of the bus bar 432, the battery pack 43 has the advantage that its positive and negative terminals can face in the same direction.
  • the present invention also provides a vehicle including the battery pack.
  • FIG 20 is a perspective view showing the structure of an automobile according to the present invention.
  • the battery pack (P) may be built into the vehicle (V) as a power source. Since the structure of such an electric vehicle is known to those skilled in the art, it will not be described separately in this specification.

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Abstract

본 발명은, 제1전극 및 제2전극이 분리막을 개재하며 교대로 반복 적층되어 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치, 및 각각 상기 제1전극 및 상기 제2전극으로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 제1전극 리드 및 제2전극 리드를 포함하는 파우치형 전지 셀에 있어서, 상기 전극, 및 상기 분리막은 서로 축방향으로 적층되고, 상기 파우치는, 유연한 시트로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외주면을 커버하는 둘레부재 및 상기 전극 조립체의 축방향 양단부를 커버하는 한 쌍의 뚜껑부재를 포함하는 파우치형 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 팩의 구조를 제공한다.

Description

고전압 파우치 전지 셀
본 출원은 2022년 11월 21일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0156367호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 고전압을 출력할 수 있는 파우치 전지 셀에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀 들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같은 중대형 기기들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈 또는 전지 팩이 사용된다.
한편, 단위 이차전지 셀의 종류로서, 원통형, 각형, 및 파우치형 전지 셀이 알려져 있다. 중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지 및 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀로서 주로 사용된다. 또한, 이러한 전지 모듈 또는 원통형 전지 셀이 모여 전지 팩을 이룰 수도 있다.
도 1은 일반적인 파우치형 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 일반적인 파우치형 전지 셀(11)은, 전극 조립체를 수용하며 실링되는 파우치(111) 및 상기 전극 조립체로부터 연장되어 상기 파우치(111)외부로 돌출되는 전극 리드(112)를 포함한다. 상기 전극 조립체는, 양극 및 음극이 분리막을 개재하며 두께방향으로 교대로 반복 적층되어 형성되고, 상기 전극 리드(112)는 상기 양극으로부터 연장되는 양극 리드 및 상기 음극으로부터 연장되는 음극 리드를 포함한다.
도 2는 도 1의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 전지 모듈(12)은, 상기 전지 셀(11)이 두께방향으로 복수 개 적층되어 형성되는 전지 셀 적층체 및 이를 수용하는 모듈 프레임(121)을 포함한다. 이때, 복수 개의 상기 전극 리드(112)에는 이들을 서로 직렬 또는 병렬로 연결하는 버스바가 연결되고, 상기 버스바는 상기 모듈 프레임(121) 외부로 노출되는 터미널(122)에 연결된다.
도 3은 도 2의 전지 모듈을 포함하는 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 전지 팩(13)은 복수 개의 상기 전지 모듈(12) 및 이들을 수용하는 팩 프레임(131)을 포함한다. 복수 개의 상기 터미널(122)에는 이들을 서로 직렬 또는 병렬로 연결하는 버스바가 연결된다.
상기와 같이 파우치형 전지 셀을 내장하는 전지 모듈 및 전지 팩의 단점은, 복수 개의 파우치를 적층하여 제조되기 때문에 공차 발생 가능성이 크고, 각 전지 셀들 간에 열 전파가 쉽게 일어나 하나의 셀만의 발화만으로도 모듈 전체 및 팩 전체에까지도 화염이 전파될 수 있다는 데에 있다. 또한, 전지 셀이 모여 바로 전지 팩을 이루는 것이 아니라 전지 셀이 모여 우선 전지 모듈을 이루고, 상기 전지 모듈이 모여 전지 팩을 이루는 과정에서, 구조가 복잡해지고 에너지 밀도가 낮아진다는 점도 문제이다.
도 4는 젤리 롤 타입의 전극 조립체를 구성하는 전극 적층체의 구조를 나타내는 평면도이다. 이를 참조하면, 원통형 전지 셀에 내장되는 젤리 롤 타입의 전극 조립체(21)는 양극(211a), 분리막(212), 음극(211b), 및 분리막(212)이 순차로 적층된 전극 적층체가 권취방향을 따라 권취되어 형성된다. 이때, 상기 양극(211a)과 음극(211b)에는 각각 축방향 일측 및 타측 단부에 전지 반응을 위한 활물질층이 코팅되지 않은 양극 무지부 및 음극 무지부가 마련된다.
도 5는 도 4의 젤리 롤 타입의 전극 조립체를 포함하는 원통형 전지 셀의 구조를 나타내는 단면도이다. 이를 참조하면, 원통형 전지 셀(22)은, 상기 전극 조립체(21)가 원통형의 전지 캔(221)에 수용된 후, 상기 음극 무지부(223b)는 음극 집전판(224b)을 통하여 상기 전지 캔(221)과 연결되고, 상기 양극 무지부(223a)는 양극 집전판(224a) 및 이로부터 연장되는 전극 탭(225)을 통하여 상기 전지 캔(221)의 상방을 커버하는 탑 캡(222)과 연결됨으로써 제조된다. 이때, 상기 탑 캡(222)은 상기 전지 셀(22)의 양극 단자 역할을, 상기 전지 캔(221)은 상기 전지 셀(22)의 음극 단자 역할을 한다.
도 6은 도 5의 전지 셀을 포함하는 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 전지 팩(23)은, 복수 개의 상기 전지 셀(22) 및 이들을 수용하는 팩 프레임(231)을 포함한다. 복수 개의 상기 양극 단자 및 음극 단자는 서로 버스바를 통하여 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
상기와 같은 원통형 전지 셀 및 이를 내장하는 전지 팩의 단점은, 상기 집전판, 전지 캔, 탑 캡 등이 금속으로 이루어져 무거워진다는 점, 유연한 파우치를 이용하는 경우와는 달리 공정의 변경이 어렵다는 점, 비딩, 크림핑, 용접 등의 가공이 많아 공정이 복잡하다는 점 등이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 배경하에서 창안된 것으로서, 구조가 단순하여 제작이 간단하고, 공차에 취약하지 않으며, 무게가 가벼운 전지 셀 및 전지 팩의 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또다른 기술적 과제는 전극 간 및 셀 간 열 전파가 저감 내지 방지되고, 열 배출이 용이한 전지 셀 및 전지 팩의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 또한, 공정 및 제조 사양의 변경이 용이하여, 요구에 맞추어 쉽게 출력 전압 및 용량을 변경하여 제조될 수 있는 전지 셀 및 전지 팩의 구조를 제공하는 것을 그 또다른 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 제1전극 및 제2전극이 분리막을 개재하며 교대로 반복 적층되어 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치, 및 각각 상기 제1전극 및 상기 제2전극으로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 제1전극 리드 및 제2전극 리드를 포함하는 파우치형 전지 셀에 있어서, 상기 전극, 및 상기 분리막은 서로 축방향으로 적층되고, 상기 파우치는, 유연한 시트로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외주면을 커버하는 둘레부재 및 상기 전극 조립체의 축방향 양단부를 커버하는 한 쌍의 뚜껑부재를 포함하는 파우치형 전지 셀의 구조를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전극, 상기 분리막, 및 상기 뚜껑부재는 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 조립체 및 상기 전지 셀은 원기둥 형상을 이룰 수 있다.
본 발명의 타 실시예에서, 상기 전극, 상기 분리막, 및 상기 뚜껑부재는 직사각형으로 형성될 수 있다. 상기 직사각형은 그 각 꼭지점이 직각을 이룰 수도 있으나, 각 꼭지점이 라운드 처리된 넓은 의미의 직사각형일 수도 있다. 이에 따라, 상기 전극 조립체 및 상기 전지 셀은 사각기둥 또는 직육면체 형상을 이룰 수 있다.
상기 전극, 상기 분리막, 및 상기 뚜껑부재의 형상은 상기한 것에 한정되지 않고, 서로 대응하도록 형성되어 하나의 기둥 형태의 상기 전극 조립체 및 상기 전지 셀을 구성할 수 있는 것이면 어떤 형태로 형성되더라도 무방하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 둘레부재는 하나의 시트의 양단부가 제1실링부에서 서로 융착되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 둘레부재는 상기 시트의 양단부의 각 내면이 서로 융착되어 형성될 수도 있고, 상기 시트의 일단부의 내면과 타단부의 외면이 서로 융착되어 형성될 수도 있다. 상기 시트는 상기와 같이 양단부가 서로 융착됨으로써 상기 전극 조립체의 외주면을 감싸는 파이프 형상으로 형성될 수만 있으면 직사각형, 평행사변형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 타 실시예에서, 상기 둘레부재는 복수 개의 시트의 각 단부의 내면이 서로 복수 개의 제1실링부에서 융착되어 형성될 수도 있다. 가령, 상기 둘레부재는 서로 일 수평방향으로 대칭되는 형상의 두 시트의 각 양단부가 서로 융착됨으로써 형성될 수 있다.
상기 둘레부재는, 상기 시트가 상기 전극 조립체를 감싼 상태에서 융착됨으로써 형성될 수도 있고, 상기 시트가 미리 융착됨으로써 상기 전극 조립체가 삽입될 수 있는 슬리브 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 둘레부재와 상기 뚜껑부재는 서로 제2실링부에서 융착될 수 있다. 상기 둘레부재와 상기 뚜껑부재는 그 각 내면이 서로 융착되는 것이 바람직하다. 상기 둘레부재 및 상기 뚜껑부재 중 적어도 어느 하나는 상기 융착이 용이하도록 미리 소성 변형될 수 있다. 가령, 상기 뚜껑부재가 축방향 내측으로 함몰되도록 소성 변형되거나, 상기 둘레부재가 그 축방향 양단부가 반경방향 외측으로 돌출되도록 소성 변형될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전극 리드는 상기 뚜껑부재에 마련되는 슬릿을 통하여 돌출될 수 있다. 이때, 상기 슬릿에는 상기 전극 리드와 상기 뚜껑부재 사이를 절연하는 동시에 실링하는 절연층이 마련될 수 있다. 상기 절연층은 상기 슬릿과 상기 전극 리드 사이를 융착 실링하는 것일 수 있다. 상기 전극 리드는 상기 뚜껑부재와 결합한 상태로 상기 전극과 연결될 수도 있고, 상기 전극과 연결된 상태에서 상기 슬릿을 관통하여 상기 뚜껑부재와 결합할 수도 있다.
본 발명의 타 실시예에서, 상기 전극 리드는 상기 둘레부재와 상기 뚜껑부재 사이로 돌출될 수 있다. 이때, 상기 전극 리드는 상기 제2실링부에서 함께 실링될 수 있다. 상기 전극 리드는 상기 둘레부재와 상기 뚜껑부재가 서로 융착되기 전부터 상기 전극에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명은 상기 파우치형 전지 셀, 상기 전지 셀을 수용하는 팩 프레임, 및 상기 전극 리드가 연결되는 버스바를 포함하는 전지 팩의 구조 역시 제공한다.
상기 전지 팩은, 상기 프레임 내부의 상기 전지 셀들 사이 공간을 채우는 단열재를 포함할 수 있다. 상기 단열재는 상기 전지 셀들 간의 열 전파를 저감 내지 방지할 수 있는 것이면 어떤 재질이든 무방하다. 상기 단열재는 압축성 재질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전지 셀은, 상기 제1전극 리드가 제1방향을 향하고, 상기 제2전극 리드가 제2방향을 향하도록 상기 프레임 내에 배치될 수 있다. 이때, 상기 버스바는, 상기 전지 셀의 제1방향측에서 상기 제1전극 리드와 연결되는 제1버스바, 및 상기 전지 셀의 제2방향측에서 상기 제2전극 리드와 연결되는 제2버스바를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 전지 셀은 상기 제1버스바와 상기 제2버스바 사이에서 서로 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 타 실시예에서, 상기 전지 셀은, 상기 제1전극 리드가 제1방향을 향하고, 상기 제2전극 리드가 제2방향을 향하도록 상기 프레임 내에 배치되는 제1군 셀, 및 상기 제1전극 리드가 제2방향을 향하고, 상기 제2전극 리드가 제3방향을 향하도록 상기 프레임 내에 배치되는 제2군 셀을 포함할 수 있다. 이때, 상기 버스바는, 상기 전지 셀의 제1방향측에서 상기 제1군 셀의 상기 제1전극 리드와 연결되는 제1버스바, 상기 전지 셀의 제2방향측에서 상기 제1군 셀의 상기 제2전극 리드 및 상기 제2군 셀의 상기 제1전극 리드와 연결되는 제2버스바, 및 상기 전지 셀의 제3방향측에서 상기 제2군 셀의 상기 제2전극 리드와 연결되는 제3버스바를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1군 셀은 상기 제1버스바와 상기 제2버스바 사이에서 서로 병렬 연결되고, 상기 제2군 셀은 상기 제2버스바와 상기 제3버스바 사이에서 서로 병렬 연결됨으로써 상기 제1군 셀과 상기 제2군 셀은 서로 직렬 연결될 수 있다.
하나의 상기 전지 셀의 출력 전압은 상기 전지 팩의 출력 전압과 같거나 그 절반일 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바는, 하나 또는 두 군의 상기 전지 셀을 병렬로 연결하는 것만으로 상기 전지 팩의 요구 전압을 충족시킬 수 있어, 그 구조가 단순화될 수 있다.
상기 버스바와 상기 프레임 사이에는 절연성 및 열전도성을 갖는 열전도층이 개재될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지 팩을 포함하는 자동차를 제공한다. 이러한 전기 자동차의 구조는 통상의 기술자에게 공지된 것으로, 본 명세서에서는 별도로 설명하지 않도록 한다.
본 발명은, 파우치형 전지 셀을 그대로 팩에 수용하는 방식으로, 소수의 버스바만으로 대부분의 셀들이 서로 병렬로 연결되어 그 구조가 단순하여 제작이 간단하고 무게가 가벼우며, 전지 셀들이 서로 적층되는 것이 아니라 서로 간에 여유 공간을 두고 배치됨으로써 공차에도 취약하지 않은 전지 셀 및 전지 팩의 구조를 제공할 수 있다.
본 발명이 제공하는 전지 셀의 구조의 또다른 이점은, 양극 및 음극이 각각 하나씩 마련되는 젤리 롤 타입의 전극 조립체와는 달리, 다수의 양극 및 음극이 다수의 분리막을 개재하며 적층된 형태를 함으로써 전극 간의 열 전파가 지연 내지 방지되고, 두꺼운 전지 캔에 수용되는 경우와는 달리, 얇은 파우치에 수용됨으로써 열 배출도 촉진된다는 데에 있다. 또한 본 발명이 제공하는 전지 팩의 구조의 또다른 이점은, 복수 개의 전지 셀이 단열재를 개재하며 배치됨으로써 셀들 간의 열 전파가 지연 내지 방지되며, 소수로 단순화된 버스바와 팩 프레임 사이에 열전도층이 구비됨으로써 열 배출은 촉진된다는 데에 있다.
본 발명에 따른 전지 셀은, 하나 또는 두 개만으로 중대형 전지 모듈 내지는 전지 팩이 요구하는 고전압을 출력할 수 있는바, 전지 모듈이라는 중간 단위를 구성할 필요 없이 전지 셀만으로 곧바로 전지 팩을 구성할 수 있으며, 비딩, 크림핑 등의 복잡한 공정을 요하고 강체로 형성되는 전지 캔과는 다르게, 유연한 파우치로 제작되어 그 제조 공정 및 사양의 변경이 용이하다. 전지 셀의 전압을 증감하는 것 역시 파우치의 재단 치수 및 적층되는 전극의 수를 변경하는 것만으로 쉽게 가능하다. 또한, 이러한 고전압 셀을 이용하는 까닭에, 대부분의 셀들이 서로 병렬로 연결되어 버스바의 구조가 단순해질 수 있고, 이에 단순함에 따라 버스바에 열전도층을 구비하기가 용이하며, 전지 팩의 제작도 간단해진다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
도 1은 일반적인 파우치형 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지 모듈을 포함하는 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 젤리 롤 타입의 전극 조립체를 구성하는 전극 적층체의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 젤리 롤 타입의 전극 조립체를 포함하는 원통형 전지 셀의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 전지 셀을 포함하는 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 11 내지 도 13은 각각 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도, 횡단면도, 및 종단면도이다.
도 14 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 15 및 도 16은 각각 본 발명의 실시예 2에 따른 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 각각 본 발명의 실시예 2에 따른 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도, 횡단면도, 및 종단면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 자동차의 구조를 나타내는 사시도이다.
[부호의 설명]
11: 전지 셀
111: 파우치
112: 전극 리드
12: 전지 모듈
121: 모듈 프레임
122: 터미널
13: 전지 팩
131: 팩 프레임
21: 전극 조립체
211: 전극
211a: 양극
211b: 음극
212: 분리막
22: 전지 셀
221: 전지 캔
222: 탑 캡
223: 전극 무지부
223a: 양극 무지부
223b: 음극 무지부
224: 집전판
224a: 양극 집전판
224b: 음극 집전판
225: 전극 탭
23: 전지 팩
231: 팩 프레임
31: 전극 조립체
311: 전극
311a: 제1전극
311b: 제2전극
312: 분리막
32: 전지 셀
321: 둘레부재
321S: 제1실링부
322: 뚜껑부재
322S: 제2실링부
323: 전극 리드
323a: 제1전극 리드
323b: 제2전극 리드
324: 절연층
33: 전지 팩
331: 팩 프레임
332: 버스바
332a: 제1버스바
332b: 제2버스바
333: 단열재
334: 열전도층
41: 전극 조립체
411: 전극
411a: 제1전극
411b: 제2전극
412: 분리막
42: 전지 셀
421: 둘레부재
421S: 제1실링부
422: 뚜껑부재
422S: 제2실링부
423: 전극 리드
423a: 제1전극 리드
423b: 제2전극 리드
424: 절연층
43: 전지 팩
431: 팩 프레임
432: 버스바
432a: 제1버스바
432b: 제2버스바
432c: 제3버스바
433: 단열재
434: 열전도층
P: 전지 팩
V: 자동차
X1: 길이방향
Y1: 두께방향/폭방향
Z1: 높이방향
X2: 길이방향/원주방향
Y2: 반경방향
Z2: 높이방향/두께방향/축방향
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2등이 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, 제1구성요소는 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 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.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
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.
본 발명은, 제1전극 및 제2전극이 분리막을 개재하며 교대로 반복 적층되어 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치, 및 각각 상기 제1전극 및 상기 제2전극으로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 제1전극 리드 및 제2전극 리드를 포함하는 전극 리드를 포함하는 파우치형 전지 셀에 있어서, 상기 제1전극, 상기 제2전극, 및 상기 분리막은 서로 축방향으로 적층되고, 상기 파우치는, 유연한 시트로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외주면을 커버하는 둘레부재 및 상기 전극 조립체의 축방향 양단부를 커버하는 한 쌍의 뚜껑부재를 포함하는, 파우치형 전지 셀 및 이를 포함하는 전지 팩의 구조를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다.
[실시예 1]
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체의 구조를 나타내는 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 전극 조립체(31)는, 복수 개의 제1전극(311a) 및 제2전극(311b)이 축방향을 따라 분리막(312)을 개재하며 서로 교대로 반복 적층되어 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전극 조립체(31)는, 각각 하나의 긴 양극 및 음극 시트가 권취되어 형성되는 젤리 롤 타입의 전극 조립체에 비하여, 전극 발화 시 열 전파 속도 및 범위가 저감된다는 이점을 갖는다. 상기 젤리 롤 타입의 전극 조립체는, 전극 발화 시, 그 축방향 단면 및 길이 전체에 걸쳐 있는 일체의 전극 시트를 통하여 열 전파가 빠르게 일어나 전극 조립체 전체가 발화할 위험이 크지만, 본 발명에 따른 상기 전극 조립체(31)의 경우, 상기 전극(311)이 축방향을 따라 분리막을 개재하며 복수 개로 마련되므로, 상기 전극(311) 상호 간의 열 전파가 지연 내지 방지되고, 이에 따라 상기 전극 조립체(31) 전체의 발화가 지연 내지 방지될 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전극 조립체(31)는 또한, 상기 전극(311)의 적층 횟수가 많아 고전압을 출력할 수 있다는 이점도 갖는다. 이에 관하여는 전지 팩의 구조와 함께 후술한다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 전극(311), 상기 분리막(312), 및 상기 뚜껑부재(322)는 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 조립체(31) 및 상기 전지 셀은 원기둥 형상을 이룰 수 있다. 상기 전극(311), 상기 분리막(312), 및 상기 뚜껑부재(322)의 형상은 상기한 것에 한정되지 않고, 서로 대응하도록 형성되어 하나의 기둥 형태의 상기 전극 조립체(31) 및 상기 전지 셀을 구성할 수 있는 것이면 어떤 형태로 형성되더라도 무방하다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 전지 셀(32)은, 상기 전극 조립체(31), 상기 전극 조립체(31)를 수용하는 파우치, 및 상기 전극(311)으로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 전극 리드(323)를 포함할 수 있다.
상기 파우치는 유연한 시트로 이루어질 수 있고, 상기 전극 조립체의 외주면을 커버하는 둘레부재(321) 및 상기 전극 조립체의 축방향 양단부를 커버하는 한 쌍의 뚜껑부재(322)를 포함할 수 있다.
상기 둘레부재(321)는 하나의 시트의 양단부가 제1실링부(321S)에서 서로 융착되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 둘레부재(321)는, 상기 시트의 양단부의 각 내면이 서로 융착되어 형성될 수도 있고, 상기 시트의 일단부의 내면과 타단부의 외면이 서로 융착되어 형성될 수도 있다. 상기 시트는 상기와 같이 양단부가 서로 융착됨으로써 상기 전극 조립체(31)의 외주면을 감싸는 파이프 형상으로 형성될 수만 있으면 직사각형, 평행사변형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 둘레부재(321)는, 상기 시트가 상기 전극 조립체(31)를 감싼 상태에서 융착됨으로써 형성될 수도 있고, 상기 시트가 미리 융착됨으로써 상기 전극 조립체(31)가 삽입될 수 있는 슬리브 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 둘레부재(321)와 상기 뚜껑부재(322)는 서로 제2실링부(322S)에서 융착될 수 있다. 상기 둘레부재(321)와 상기 뚜껑부재(322)는 그 각 내면이 서로 융착되는 것이 바람직하다. 상기 둘레부재(321) 및 상기 뚜껑부재(322) 중 적어도 어느 하나는 상기 융착이 용이하도록 미리 소성 변형될 수 있다. 가령, 상기 뚜껑부재(322)가 축방향 내측으로 함몰되도록 소성 변형되거나, 상기 둘레부재(321)가 그 축방향 양단부가 반경방향 외측으로 돌출되도록 소성 변형될 수 있다.
상기 전극 리드(323)는 상기 뚜껑부재(322)에 마련되는 슬릿을 통하여 돌출될 수 있다. 이때, 상기 슬릿에는 상기 전극 리드(323)와 상기 뚜껑부재(322) 사이를 절연하는 동시에 실링하는 절연층(324)이 마련될 수 있다. 상기 절연층(324)은 상기 슬릿과 상기 전극 리드(323) 사이를 융착 실링하는 것일 수 있다. 상기 전극 리드(323)는 상기 뚜껑부재(322)와 결합한 상태로 상기 전극(311)과 연결될 수도 있고, 상기 전극(311)과 연결된 상태에서 상기 슬릿을 관통하여 상기 뚜껑부재(322)와 결합할 수도 있다.
본 실시예에 따른 상기 전지 셀(32)은, 상기 전극 조립체(31), 상기 파우치, 및 상기 전극 리드(323)를 포함할 수 있고; 상기 전극 조립체(31)는, 각각 원형의 상기 제1전극(311a), 상기 제2전극(311b), 및 상기 분리막(312)이 서로 축방향을 따라 적층되어 형성될 수 있고; 상기 파우치는, 상기 둘레부재(321)와 상기 뚜껑부재(322)를 포함할 수 있고; 상기 둘레부재(321)는, 하나의 직사각형 시트가 상기 전극 조립체(31)를 감싼 상태에서 그 양단부의 내면이 서로 상기 제1실링부(321S)에서 융착됨으로써 형성될 수 있고; 상기 한 쌍의 뚜껑부재(322)는, 축방향 내측으로 함몰되는 형상으로 소성 변형되어, 그 둘레의 내면이 상기 둘레부재(321)의 축방향 양단부의 내면과 상기 제2실링부(322S)에서 융착될 수 있고; 상기 뚜껑부재(322)는, 상기 전극 리드(323)가 관통하는 슬릿, 및 상기 전극 리드(323)와 상기 슬릿 사이를 실링하는 동시에 절연하는 상기 절연층(324)을 포함할 수 있고; 상기 전극 리드(323)는, 상기 뚜껑부재(322)와 결합한 상태에서 상기 전극(311)에 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전지 셀(32)은, 상기 전극(311)이 축방향을 따라 다수 적층됨에 따라, 상기 전극(311) 간의 열 전파가 지연 내지 방지될 수 있고, 고전압을 출력할 수 있다. 또한 상기 전지 셀(32)은, 두꺼운 전지 캔이 아닌 유연한 시트로 이루어지는 상기 파우치에 수용됨에 따라, 열 배출이 용이하고, 제조가 간편하고, 무게가 가벼우며, 제조 공정 및 사양의 변경이 간단하다.
본 발명은 상기 파우치형 전지 셀, 상기 전지 셀을 수용하는 팩 프레임, 및 상기 전극 리드가 연결되는 버스바를 포함하는 전지 팩의 구조 역시 제공한다.
도 11 내지 도 13은 각각 본 발명의 실시예 1에 따른 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도, 횡단면도, 및 종단면도이다. 이들 도면을 참조하면, 상기 전지 팩(33)은, 상기 전지 셀(32), 상기 전지 셀(32)을 수용하는 팩 프레임(331), 및 상기 전극 리드(323)가 연결되는 버스바(332)를 포함할 수 있다.
상기 전지 팩(33)은, 상기 프레임(331) 내부의 상기 전지 셀(32)들 사이 공간을 채우는 단열재(333)를 포함할 수 있다. 상기 단열재(333)는 상기 전지 셀(32)들 간의 열 전파를 저감 내지 방지할 수 있는 것이면 어떤 재질이든 무방하다. 상기 단열재(333)는 압축성 재질일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 전지 셀(32)이 원형의 횡단면을 가짐에 따라 상기 전지 셀(32) 사이 공간이 커질 수 있고, 이 사이 공간에 상기 단열재(333)가 채워짐에 따라 상기 전지 셀(32)들 간의 열 전파가 지연 내지 방지될 수 있다. 또한, 상기 단열재(333)가 압축성을 갖는 경우, 상기 단열재(333)는 상기 전지 셀(32)의 공차를 흡수하는 기능 역시 가질 수 있다.
상기 전지 셀(32)은, 상기 제1전극 리드(323a)가 제1방향을 향하고, 상기 제2전극 리드(323b)가 제2방향을 향하도록 상기 프레임(331) 내에 배치될 수 있다. 이때, 상기 버스바(332)는, 상기 전지 셀(32)의 제1방향측에서 상기 제1전극 리드(323a)와 연결되는 제1버스바(332a), 및 상기 전지 셀(32)의 제2방향측에서 상기 제2전극 리드(323b)와 연결되는 제2버스바(332b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 전지 셀(32)은 상기 제1버스바(332a)와 상기 제2버스바(332b) 사이에서 서로 병렬 연결될 수 있다.
하나의 상기 전지 셀(32)의 출력 전압은 상기 전지 팩(33)의 출력 전압과 같거나 그 절반일 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(332)는, 하나 또는 두 군의 상기 전지 셀(32)을 병렬로 연결하는 것만으로 상기 전지 팩(33)의 요구 전압을 충족시킬 수 있어, 그 구조가 단순화될 수 있다.
상기 버스바(332)와 상기 프레임(331) 사이에는 절연성 및 열전도성을 갖는 열전도층(334)이 개재될 수 있다. 상기 열전도층(334)은 열전도성 및 절연성을 갖는 합성수지 재질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 전지 셀(32)이 고전압을 출력할 수 있음에 따라 상기 버스바(332)의 수가 적고 그 구조가 단순해질 수 있고, 이로 인하여 상기 전지 팩(33)의 제조가 간편해지고, 제조 공정과 사양 변경이 용이해지며, 상기 버스바(332)와 상기 팩 프레임(331) 간의 접촉 면적을 늘릴 수 있어 열 배출에 유리해질 수 있다.
[실시예 2]
이하, 본 실시예에서 별설하지 않은 부분에 관한 설명은 실시예 1에서와 같다.
도 14 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 전극(411), 상기 분리막(412), 및 상기 뚜껑부재(422)는 직사각형으로 형성될 수 있다. 상기 직사각형은 그 각 꼭지점이 직각을 이룰 수도 있으나, 각 꼭지점이 라운드 처리된 넓은 의미의 직사각형일 수도 있다. 이에 따라, 상기 전극 조립체(41) 및 상기 전지 셀(42)은 사각기둥 또는 직육면체 형상을 이룰 수 있다.
도 15 및 도 16은 각각 본 발명의 실시예 2에 따른 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 둘레부재(421)는 복수 개의 시트의 각 단부의 내면이 서로 복수 개의 제1실링부(421S)에서 융착되어 형성될 수도 있다. 가령, 상기 둘레부재(421)는 서로 일 수평방향으로 대칭되는 형상의 두 시트의 각 양단부가 서로 융착됨으로써 형성될 수 있다.
상기 전극 리드(423)는 상기 둘레부재(421)와 상기 뚜껑부재(422) 사이로 돌출될 수 있다. 이때, 상기 전극 리드(423)는 상기 제2실링부(422S)에서 함께 실링될 수 있다. 상기 전극 리드(423)는 상기 둘레부재(421)와 상기 뚜껑부재(422)가 서로 융착되기 전부터 상기 전극(411)에 연결되어 있을 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전지 셀(42)은, 상기 전극 조립체(41), 상기 파우치, 및 상기 전극 리드(423)를 포함할 수 있고; 상기 전극 조립체(41)는, 각각 각 꼭지점이 라운드 처리된 정사각형의 상기 제1전극(411a), 상기 제2전극(411b), 및 상기 분리막(412)이 서로 축방향을 따라 적층되어 형성될 수 있고; 상기 파우치는, 상기 둘레부재(421)와 상기 뚜껑부재(422)를 포함할 수 있고; 상기 둘레부재(421)는, 한 쌍의 직사각형 시트가 상기 전극 조립체(41)를 감싼 상태에서 그 각 양단부의 내면이 서로 한 쌍의 상기 제1실링부(421S)에서 융착됨으로써 형성될 수 있고; 상기 한 쌍의 뚜껑부재(422)는, 축방향 내측으로 함몰되는 형상으로 소성 변형되어, 그 둘레의 내면이 상기 둘레부재(421)의 축방향 양단부의 내면과 상기 제2실링부(422S)에서 융착될 수 있고; 상기 전극 리드(423)는, 상기 전극(411)에 연결된 상태에서 상기 제2실링부(422S)를 관통하여 상기 파우치 외부로 돌출되며 상기 둘레부재(421) 및 상기 뚜껑부재(422)와 함께 실링될 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전지 셀(42)은, 상기 파우치의 형상 및 상기 제1실링부(421S)의 위치가 대칭적이고, 그 전체적인 형상이 직육면체에 가깝게 형성됨으로써, 배치 및 연결의 용이성 및 에너지 밀도 확보에 있어서 이점을 갖는다.
도 17 내지 도 19는 각각 본 발명의 실시예 2에 따른 전지 팩의 구조를 나타내는 사시도, 횡단면도, 및 종단면도이다. 이들 도면을 참조하면, 상기 전지 셀(42)은, 상기 제1전극 리드(423a)가 제1방향을 향하고, 상기 제2전극 리드(423b)가 제2방향을 향하도록 상기 프레임(431) 내에 배치되는 제1군 셀, 및 상기 제1전극 리드(423a)가 제2방향을 향하고, 상기 제2전극 리드(423b)가 제3방향을 향하도록 상기 프레임(431) 내에 배치되는 제2군 셀을 포함할 수 있다. 이때, 상기 버스바(432)는, 상기 전지 셀(42)의 제1방향측에서 상기 제1군 셀의 상기 제1전극 리드(423a)와 연결되는 제1버스바(432a), 상기 전지 셀(42)의 제2방향측에서 상기 제1군 셀의 상기 제2전극 리드(423b) 및 상기 제2군 셀의 상기 제1전극 리드(423a)와 연결되는 제2버스바(432b), 및 상기 전지 셀(42)의 제3방향측에서 상기 제2군 셀의 상기 제2전극 리드(423b)와 연결되는 제3버스바(432c)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1군 셀은 상기 제1버스바(432a)와 상기 제2버스바(432b) 사이에서 서로 병렬 연결되고, 상기 제2군 셀은 상기 제2버스바(432b)와 상기 제3버스바(432c) 사이에서 서로 병렬 연결됨으로써 상기 제1군 셀과 상기 제2군 셀은 서로 직렬 연결될 수 있다.
하나의 상기 전지 셀(42)의 출력 전압은 상기 전지 팩(43)의 출력 전압과 같거나 그 절반일 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(432)는, 하나 또는 두 군의 상기 전지 셀(42)을 병렬로 연결하는 것만으로 상기 전지 팩(43)의 요구 전압을 충족시킬 수 있어, 그 구조가 단순화될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 전지 셀(42)이 직사각형 형상을 함에 따라 더 높은 집적도로 상기 팩 프레임(431)에 수용될 수 있고, 이에 따라 상기 전지 팩(43)은 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다. 또한, 상기 버스바(432)의 배치로 인하여, 상기 전지 팩(43)은 그 양극 터미널과 음극 터미널이 서로 같은 방향을 향할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지 팩을 포함하는 자동차를 제공한다.
도 20은 본 발명에 따른 자동차의 구조를 나타내는 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 전지 팩(P)은 상기 자동차(V)에 동력원으로서 내장될 수 있다. 이러한 전기 자동차의 구조는 통상의 기술자에게 공지된 것이므로 본 명세서에서는 별도로 설명하지 않도록 한다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (19)

  1. 전극 리드를 구비하는 파우치형 전지 셀;
    상기 전지 셀을 수용하는 팩 프레임; 및
    상기 전극 리드가 연결되는 버스바를 포함하는, 전지 팩.
    상기 전지 셀은:
    제1전극 및 제2전극이 분리막을 개재하며 교대로 반복 적층되어 형성되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 파우치;를 포함하고,
    상기 전극 리드는 각각 상기 제1전극 및 상기 제2전극으로부터 연장되어 상기 파우치 외부로 돌출되는 제1전극 리드 및 제2전극 리드를 포함하고,
    상기 제1전극, 상기 제2전극, 및 상기 분리막은 서로 축방향으로 적층되고,
    상기 파우치는:
    유연한 시트로 이루어지고,
    상기 전극 조립체의 외주면을 커버하는 둘레부재; 및
    상기 전극 조립체의 축방향 양단부를 커버하는 한 쌍의 뚜껑부재;를 포함하는, 전지 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 분리막, 및 상기 뚜껑부재는 원형으로 형성되는, 전지 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 분리막, 및 상기 뚜껑부재는 직사각형으로 형성되는, 전지 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 분리막, 및 상기 뚜껑부재는 각 꼭지점이 라운드 처리된 직사각형으로 형성되는, 전지 팩.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 둘레부재는 하나의 시트의 양단부가 서로 제1실링부에서 융착되어 형성되는, 전지 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 둘레부재는 상기 시트의 양단부의 각 내면이 서로 융착되어 형성되는, 전지 팩.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 둘레부재는 상기 시트의 일단부의 내면과 타단부의 외면이 서로 융착되어 형성되는, 전지 팩.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 둘레부재는 복수 개의 시트의 각 단부의 내면이 서로 복수 개의 제1실링부에서 융착되어 형성되는, 전지 팩.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 둘레부재와 상기 뚜껑부재는 서로 제2실링부에서 융착되는, 전지 팩.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 리드는 상기 뚜껑부재에 마련되는 슬릿을 통하여 돌출되는, 전지 팩.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬릿에는 상기 전극 리드와 상기 뚜껑부재 사이를 절연하는 동시에 실링하는 절연층이 마련되는, 전지 팩.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 전극 리드는 상기 둘레부재와 상기 뚜껑부재 사이로 돌출되는, 전지 팩.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 팩 프레임 내부의 상기 전지 셀들 사이 공간을 채우는 단열재를 포함하는, 전지 팩.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지 셀은 상기 제1전극 리드가 제1방향을 향하고 상기 제2전극 리드가 제2방향을 향하도록 상기 팩 프레임 내에 배치되고,
    상기 버스바는:
    상기 전지 셀의 제1방향측에서 상기 제1전극 리드와 연결되는 제1버스바; 및
    상기 전지 셀의 제2방향측에서 상기 제2전극 리드와 연결되는 제2버스바를 포함하는, 전지 팩.
  15. 청구항 14에 있어서,
    하나의 상기 전지 셀의 출력 전압은 상기 전지 팩의 출력 전압과 같거나 그 절반인, 전지 팩.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지 셀은:
    상기 제1전극 리드가 제1방향을 향하고 상기 제2전극 리드가 제2방향을 향하도록 상기 팩 프레임 내에 배치되는 제1군 셀; 및
    상기 제1전극 리드가 제2방향을 향하고 상기 제2전극 리드가 제3방향을 향하도록 상기 팩 프레임 내에 배치되는 제2군 셀;을 포함하고,
    상기 버스바는:
    상기 전지 셀의 제1방향측에서 상기 제1군 셀의 상기 제1전극 리드와 연결되는 제1버스바;
    상기 전지 셀의 제2방향측에서 상기 제1군 셀의 상기 제2전극 리드 및 상기 제2군 셀의 상기 제1전극 리드와 연결되는 제2버스바; 및
    상기 전지 셀의 제3방향측에서 상기 제2군 셀의 상기 제2전극 리드와 연결되는 제3버스바;를 포함하는, 전지 팩.
  17. 청구항 16에 있어서,
    하나의 상기 전지 셀의 출력 전압은 상기 전지 팩의 출력 전압과 같거나 그 절반인, 전지 팩.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 버스바와 상기 팩 프레임 사이에는 절연성 및 열전도성을 갖는 열전도층이 개재되는, 전지 팩.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 하나의 전지 팩을 포함하는, 자동차.
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