WO2024258036A1 - 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 장치 - Google Patents

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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery cell including a cover including a cooling path and a battery device including the same.
  • Secondary batteries unlike primary batteries, can be charged and discharged, and can be applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, laptops, hybrid cars, electric cars, and energy storage systems (ESS). Secondary batteries can be lithium-ion batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, or nickel-hydrogen batteries.
  • Secondary batteries are manufactured as flexible pouch-type battery cells or rigid square or cylindrical can-type battery cells.
  • a plurality of battery cells can be formed into a cell assembly in a stacked form.
  • the cell assemblies can be arranged inside the module housing to form a battery module, and a plurality of battery modules can be arranged inside the pack housing to form a battery pack.
  • a battery device e.g., a battery module or a battery pack
  • a battery device may include components for cooling the battery cells. If a plurality of battery cells are in contact with each other, thermal conductivity may increase, and the possibility of thermal runaway may increase.
  • a battery cell may be provided that includes a cover capable of maintaining an appropriate temperature of the battery cell and preventing thermal transfer and thermal runaway.
  • the cover may cool the battery cell by using a cooling channel through which a coolant flows.
  • a battery cell including a cover capable of improving assembly convenience can be provided.
  • a battery cell including a cover including a cooling path of the present disclosure and a battery device including the same can be widely applied in green technology fields such as electric vehicles, battery charging stations, and solar power generation and wind power generation using batteries.
  • a battery cell including a cover including a cooling path of the present disclosure and a battery device including the same can be used in eco-friendly electric vehicles and hybrid vehicles for preventing climate change by suppressing air pollution and greenhouse gas emissions.
  • a battery cell of the present disclosure may include an electrode assembly, a case housing the electrode assembly, and a cover surrounding at least a portion of the case and including a cooling channel.
  • the cover may include a first surface including a groove, and a second surface spaced from the first surface and including a protrusion. At least a portion of the case may be positioned between the first surface and the second surface.
  • the case may include a bottom surface, a first side surface extending from the bottom surface, and a second side surface extending from the bottom surface and spaced apart from the first side surface.
  • the cover may include a side cover including a base cover covering the bottom surface, a first side cover connected to the base cover and covering the first side surface, and a second side cover covering the second side surface.
  • the cooling channel may include an inlet formed in the first side cover, a connection passage formed in the base cover and connected to the inlet, and an outlet formed in the second side cover and connected to the connection passage.
  • the side cover may include a first end facing the base cover and having a first width, and a second end opposite the first end and having a second width shorter than the first width.
  • the second end may include a curved portion.
  • a flow rate of the refrigerant passing through the cooling channel located at the second end may be faster than a flow rate of the refrigerant passing through the cooling channel located at the first end.
  • the case may include a third side positioned between the first side and the second side, and a fourth side positioned between the first side and the second side and spaced apart from the third side.
  • the side cover may include a first extension portion forming the first side and covering at least a portion of the third side, and a second extension portion forming the second side and covering at least a portion of the fourth side.
  • the electrode assembly and the case can be positioned between the first side cover and the second side cover.
  • the battery cell may further include a sealing member disposed on the side cover and surrounding at least a portion of the cooling conduit.
  • the base cover and the side cover can be formed integrally.
  • the first side may face a first direction
  • the second side may face a second direction opposite to the first direction
  • a battery device may include a plurality of battery cells and a frame accommodating the plurality of battery cells.
  • Each of the plurality of battery cells may include an electrode assembly, a case accommodating the electrode assembly, and a cover surrounding at least a portion of the case and including a cooling channel.
  • the cover may include a first surface including a groove, and a second surface spaced apart from the first surface and including a protrusion. At least a portion of the case may be positioned between the first surface and the second surface.
  • the plurality of battery cells can be coupled to each other using the cover having the groove and the protrusion formed therein.
  • the cases of the plurality of battery cells can be spaced apart from one another.
  • the cooling efficiency of a battery cell can be increased and thermal runaway can be prevented.
  • the convenience of assembling a plurality of battery cells can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery cell according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of a battery cell according to one embodiment.
  • FIG. 3a illustrates a first extension including a first side of a cover, according to one embodiment.
  • FIG. 3b illustrates a second extension including a second side of the cover, according to one embodiment.
  • FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating the structure of a cooling channel according to one embodiment.
  • FIGS. 5A, 5B, and 5C are perspective views of a side cover according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a battery cell including a sealing structure according to one embodiment.
  • FIG. 7 is a top view of a battery device according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery cell according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of a battery cell according to one embodiment.
  • a battery cell (100) may include an electrode assembly (110), a case (120), and a cover (200).
  • the battery cell (100) may be a square secondary battery cell.
  • the battery cell (100) may be a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery capable of being charged and discharged.
  • the electrode assembly (110) may include configurations for charging and/or discharging.
  • the electrode assembly (110) may include at least one positive electrode plate, at least one negative electrode plate, and at least one separator.
  • the electrode assembly (110) may be housed within a case (120).
  • the structure of the electrode assembly (110) can be designed selectively.
  • the electrode assembly (110) can be a wound jelly roll type assembly, a Z-folding type assembly including a multi-folded separator, or a stack type assembly.
  • the case (120) forms at least a portion of the exterior of the battery cell (100) and can accommodate the electrode assembly (110).
  • the case (120) can provide a space in which the electrode assembly (110) and an electrolyte (not shown) are accommodated.
  • the case (120) can include aluminum.
  • the case (120) can be referred to as a can or a housing.
  • the case (120) may have a substantially rectangular cuboid shape that is at least partially open.
  • the case (120) may include a bottom surface (120a), a first side surface (120b), a second side surface (120c) opposite the first side surface (120b), a third side surface (120d) positioned between the first side surface (120b) and the second side surface (120c), and a fourth side surface (120e) positioned between the first side surface (120b) and the second side surface (120c) and opposite the third side surface (120d).
  • the second side surface (120c) may be spaced apart from the first side surface (120b).
  • the fourth side surface (120e) may be spaced apart from the third side surface (120d).
  • the side surfaces (120a, 120b, 120c, 120d) can be substantially perpendicular to the bottom surface (120a).
  • the bottom surface (120a) can face in an opposite direction of the cap assembly (130).
  • the widths of the first side surface (120b) and the second side surface (120c) can be narrower than the widths of the third side surface (120d) and the fourth side surface (120e).
  • the first side surface (120b) and the second side surface (120c) can be referred to as a first narrow surface and a second narrow surface, respectively
  • the third side surface (120d) and the fourth side surface (120e) can be referred to as a first wide surface and a second wide surface, respectively.
  • the battery cell (100) may include a cap assembly (130).
  • the cap assembly (130) may be coupled with the case (120) to form a receiving space for receiving the electrode assembly (110) and the electrolyte.
  • the cap assembly (130) may include a positive terminal (131) and a negative terminal (132).
  • the positive terminal (131) and the negative terminal (132) may be electrically connected to the positive plate and the negative plate of the electrode assembly (110), respectively.
  • the cap assembly (130) may include unillustrated components (e.g., a venting portion, an electrolyte inlet) used for the function of the battery cell (100).
  • the cover (200) may surround at least a portion of the case (120).
  • the cover (200) may include a base cover (210) covering a bottom (120a) of the case (120) and a side cover (220) covering at least a portion of the side surfaces (120b, 120c, 120d, 120e).
  • the side cover (220) may include a first side cover (221) connected to one end of the base cover (210) and covering a first side (120b) and a second side cover (222) connected to the other end of the base cover (210) and covering a second side (120c).
  • the electrode assembly (110) and the case (120) may be positioned between the first side cover (221) and the second side cover (222).
  • the case (120) may be assembled while being inserted between the first side cover (221) and the second side cover (220).
  • the base cover (210) and the side cover (220) may be formed integrally.
  • the side cover (220) may include a first end (223) connected to the base cover (210) and a second end (224) opposite the first end (223).
  • the cover (200) may include a cooling conduit (230) for cooling the battery cell (100).
  • the cooling conduit (230) may provide a path for a coolant (e.g., air or coolant) to flow.
  • the cooling conduit (230) may include an inlet (231) formed in the first side cover (221), and an outlet (232) formed in the second side cover (222).
  • the inlet (231) and the outlet (232) may be connected using a connecting passage formed in the base cover (210) (e.g., the connecting passage (233) of FIG. 4A).
  • the coolant delivered to the inlet (231) may pass through the inlet (231) and the connecting passage (233) and be discharged to the outlet (232).
  • At least a portion of the heat generated in the electrode assembly (110) can be transferred to the case (120). Since the cover (200) surrounds at least a portion of the case (120), the heat of the battery cell (100) can be dispersed. For example, the battery cell (100) can be cooled by the cooling path (230) of the cover (200). The amount of heat transferred to the surface of the battery cell (100) (e.g., in the ZX plane direction) can be greater than the amount of heat transferred in the stacking direction of the battery cell (100) (e.g., in the Y-axis direction). Since the cover (200) surrounds the bottom surface (120a), the first side surface (120a), and the second side surface (120b) of the case (120), the heat dissipation effect of the cover (200) can be improved.
  • a cover (200) of one battery cell (100) may have a structure for being coupled with a cover (200) of another battery cell (100).
  • the cover (200) may include a groove (240) and a protrusion (250).
  • the groove (240) and the protrusion (250) may be formed in the side cover (220).
  • the groove (240) may be formed in the first surface (200a) of the side cover (220), and the protrusion (250) may be formed in the second surface (200b) of the side cover (220).
  • the second surface (200b) may be positioned opposite the first surface (200a).
  • a first direction toward which the first surface (200a) faces is opposite to a second direction toward which the second surface (200b) faces, and the first surface (200a) and the second surface (200b) may be spaced apart from each other.
  • at least a portion of the case (120) may be positioned between the first surface (200a) and the second surface (200b).
  • the protrusion (250) of one battery cell (100) can be inserted into the groove (240) of another battery cell (100).
  • the groove (240) and the protrusion (250) can be formed in the cover (200) so as to face each other when a plurality of battery cells (100) are aligned.
  • the groove (240) can include at least one first groove (241) formed in the first surface (200a) of the first side cover (221) and at least one second groove (242) formed in the first surface (200a) of the second side cover (222).
  • the protrusion (250) may include at least one first protrusion (251) formed on the second surface (200b) of the first side cover (221) and at least one second protrusion (252) formed on the second surface (200b) of the second side cover (222).
  • the side cover (220) can cover at least a portion of a wide surface (e.g., the third side surface (120d) and the fourth side surface (120e)) of the case (120).
  • the side cover (220) can include a first extension portion (225) covering at least a portion of the third side surface (120d) and a second extension portion (226) covering at least a portion of the fourth side surface (120e).
  • the first extension portion (225) can form the first surface (200a).
  • the second extension portion (226) can form the second surface (200b).
  • the first surface (200a) can refer to an outer surface of the first extension portion (225).
  • the second surface (200b) can refer to an outer surface of the second extension portion (226).
  • the first extension (225) may include the groove (240).
  • the second extension (226) may include the protrusion (250).
  • FIG. 3a illustrates a first extension including a first side of a cover, according to one embodiment.
  • FIG. 3b illustrates a second extension including a second side of the cover, according to one embodiment.
  • the cover (200) may include a first extension portion (225) having a groove (240) formed therein and a second extension portion (226) having a protrusion (250) formed therein.
  • the description of the cover (200), the extension portions (225, 226), the groove (240), and/or the protrusion (250) of FIGS. 1 and/or 2 may be applied to FIGS. 3A and 3B.
  • the extensions (225, 226) may have a structure for being coupled to another battery cell (100).
  • a first extension (225) of one battery cell (100) may face a second extension (226) of another battery cell (100).
  • a groove (240) of the first extension (225) may receive a protrusion (250) of the second extension (226).
  • a plurality of battery cells (100) can be assembled.
  • the convenience of assembling the battery cells (100) is improved, and a separate adhesive material may not be required.
  • the bonding strength of the plurality of battery cells (100) can be improved.
  • the home (240) may be a linear empty space formed on the first surface (200a).
  • the protrusion (250) may be a portion of the cover (200) that protrudes linearly from the second surface (200b).
  • the structure (shape and/or number) of the grooves (240) and/or the protrusions (250) can be optionally changed.
  • the first extension (225) can include a plurality of grooves (240).
  • the groove (240) can include a first groove (240a) and a second groove (240b) spaced apart from the first groove (240a).
  • the second extension (226) can include a plurality of protrusions (250).
  • the protrusions (250) can include a first protrusion (250a) and a second protrusion (250b) spaced apart from the first protrusion (250a).
  • FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining the structure of a cooling channel according to one embodiment.
  • FIG. 4A is a side cross-sectional view of a cover (200).
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the cover in an unfolded state viewed from above.
  • the cover (200) of FIG. 4B is illustrated in an unfolded state.
  • the side cover (220) of FIG. 4B has a structure formed substantially perpendicular to the base cover (210).
  • FIGS. 5A, 5B, and 5C are perspective views of side covers according to one embodiment.
  • FIGS. 5A, 5B, and 5C are perspective views of a portion of a cover (200), such as a first side cover (221) or a second side cover (222).
  • the cover (200) (e.g., the side cover (220)) may form a cooling passage (230).
  • the description of the configuration of the base cover (210), the side cover (220), and/or the cooling passage (230) of FIGS. 1 and/or 2 may be applied to the base cover (210), the side cover (220), and/or the cooling passage (230) of FIGS. 4a, 4b, 5a, 5b, and/or 5c.
  • the side cover (220) may include a cooling passage (230).
  • the cooling passage (230) may include an inlet (231) and an outlet (232) formed in the side cover (220).
  • the cooling passage (230) may include a connecting passage (233) formed in the base cover (210).
  • the side cover (220) may include a first end (223) connected to the base cover (210) and a second end (224) opposite to the first end (223).
  • the inlet (231) and the outlet (232) of the cooling passage (230) may be formed in the second end (224).
  • the inlet (231) may be formed in the second end (224) of the first side cover (221), and the outlet (232) may be formed in the second end (224) of the second side cover (222).
  • the inlet (231) may be connected to one end of the connecting passage (233).
  • the outlet (232) may be connected to the other end of the connecting passage (233).
  • the side cover (220) may have a structure for improving the flow rate of the refrigerant passing through the cooling passage (230).
  • the first width (W1) of the first end (223) may be substantially the same as the width of the base cover (210).
  • the second width (W2) of the second end (224) may be narrower than the first width (W1) of the first end (223).
  • the cross-sectional area of the cooling passage (230) may be changed in accordance with the shape of the side cover (220).
  • the cross-sectional area of a portion of the cooling passage (230) formed by the second end (224) may be smaller than the cross-sectional area of the cooling passage (230) or the connecting passage (233) formed by the first end (223).
  • the cross-sectional area of the inlet (231) and the cross-sectional area of the outlet (232) may each be smaller than the cross-sectional area of the connecting passage (233). Due to the shape of the cooling passage (230), the flow rate of the refrigerant in the inlet (231) and the outlet (232) may be faster than the flow rate of the refrigerant in the connecting passage (233). As the flow rate of the refrigerant increases in the inlet (231) and the outlet (232), the heat dissipation effect of the battery cell (100) may be improved. For example, the path (P) through which the refrigerant flows is formed along the longitudinal direction of the battery cell (100) (e.g., the Z-axis direction of FIG. 1)), and heat transfer in the longitudinal direction may be improved. Due to the shape of the cooling passage (230), the flow of the refrigerant may be improved. For example, turbulence at the second end (224) may be reduced.
  • the first end (223) may face an electrode assembly (e.g., electrode assembly (110) of FIG. 1) and the second end (224) may face a cap assembly (e.g., cap assembly (130) of FIG. 1).
  • an electrode assembly e.g., electrode assembly (110) of FIG. 1
  • the second end (224) may face a cap assembly (e.g., cap assembly (130) of FIG. 1).
  • the shape of the second end (224) of the side cover (220) may be designed selectively. For example, if it is a structure that can improve the flow rate of the refrigerant in the cooling channel (230) (e.g., the inlet (231) or the outlet (232)) located at the second end (224), the shape of the second end (224) is not limited.
  • the cross-sectional area of the cooling channel (230) formed inside the second end (224) may have a shape in which it gradually decreases. The flow rate of the refrigerant passing through the cooling channel (230) located at the second end (224) may be faster than the flow rate of the refrigerant passing through the cooling channel (230) located at the first end (223).
  • the second end (224) of the cover (200) may include a curved portion (224a, 224b).
  • the number of inflection points of the curved portion (224a, 224b) of the cooling channel (230) may vary depending on the cooling of the battery cell (100).
  • the second end (224) of the cover (200) may be formed to have a continuously decreasing cross-sectional area.
  • the second end (224) may include a bevel (224c).
  • FIG. 6 is a perspective view of a battery cell including a sealing structure according to one embodiment.
  • the battery cell (100) may include a sealing member (260) disposed on the side cover (220).
  • the description of the battery cell (100) and the side cover (220) of FIG. 1 and/or FIG. 2 may be applied to the battery cell (100) and the side cover (220) of FIG. 6.
  • the sealing member (260) can prevent leakage of refrigerant from a cooling passage (e.g., cooling passage (230) of FIG. 1) or prevent inflow of foreign substances into the cooling passage (230).
  • the sealing member (260) can surround at least a portion of the cooling passage (e.g., cooling passage (230) of FIG. 1).
  • the sealing member (260) can be positioned adjacent to an inlet (e.g., inlet (231) of FIG. 1) or an outlet (e.g., outlet (232) of FIG. 1).
  • the sealing member (260) can be an O-ring.
  • the battery cell (100) may be supplied with a coolant (e.g., coolant) using a coolant pipe (270).
  • a coolant e.g., coolant
  • the coolant delivered from the coolant pipe (270) may flow inside a cover (e.g., cover (200) of FIG. 1) to cool the battery cell (100).
  • the coolant pipe (270) may be connected to an inlet (e.g., an inlet (231) of FIG. 1) of a first side cover (e.g., a first side cover (221) of FIG. 1) and an outlet (e.g., an outlet (232) of FIG. 1) of a second side cover (e.g., a second side cover (222) of FIG. 1).
  • At least a portion of the sealing member (260) may be positioned between the coolant pipe (270) and the side cover (220).
  • FIG. 7 is a top view of a battery device according to one embodiment.
  • the battery device (300) may include at least one cell assembly (101) and a frame (310).
  • the description of the battery cell (100) and/or side cover (220) of FIGS. 1 to 6 may be applied to the battery cell (100) and/or cover (220) of FIG. 7.
  • the battery device (300) may be a battery module, a battery pack, or a power storage system.
  • the cell assembly (101) may include a plurality of battery cells (100).
  • the plurality of battery cells (100) may be connected using a side cover (220).
  • the plurality of battery cells (100) may be combined using grooves (e.g., grooves (240) of FIG. 2) and protrusions (e.g., protrusions (250) of FIG. 2) formed in the first side cover (221) and the second side cover (222).
  • a heat dissipation space (102) may be formed between cases (e.g., case (120) of FIG. 1) of the plurality of battery cells (100).
  • the heat dissipation space (102) may be an empty space formed between side surfaces (e.g., third side surfaces (120d) and fourth side surfaces (120e) of FIG. 2) of the case (120).
  • the cases (120) of the plurality of battery cells (100) may be spaced apart based on the width direction (e.g., Y-axis direction) of the battery cells (100).
  • the arrangement method of the cell assembly (101) illustrated in FIG. 7 is optional.
  • the number of battery cells (100) included in one cell assembly (101) may be optionally changed.
  • the frame (310) can accommodate at least one cell assembly (101).
  • the frame (310) can include a bottom portion supporting a bottom surface of the cell assembly (101), a cover portion (not shown) covering an upper portion of the cell assembly (101), and a side wall connecting the bottom portion and the cover portion.
  • the battery device (300) may include a battery control unit (320) for controlling the battery cell (100).
  • the battery control unit (320) may be placed within the frame (310).
  • the battery control unit (320) may include a battery management system (BMS). Since the configuration of the battery control unit (320) is known in various forms, a detailed description thereof will be omitted.
  • the battery control unit (320) may be referred to as a processor.
  • the battery device (300) may include a bulkhead (330) positioned inside the frame (310).
  • the bulkhead (330) may be positioned inside the frame (310) to reinforce the rigidity of the frame (310).
  • the cell assembly (101) may be positioned between a plurality of bulkheads (330).
  • the battery device (300) may include a duct member (340) positioned within the frame (310).
  • the duct member (340) may include venting holes that provide a path for gases and/or flames discharged from the cell assembly (101).

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Abstract

전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 상기 케이스의 적어도 일부를 둘러싸고, 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하는 배터리 셀이 제공된다. 상기 커버는 홈을 포함하는 제1 면, 및 상기 제1 면과 이격되고, 돌출부를 포함하는 제2 면을 포함한다. 상기 케이스의 적어도 일부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 위치한다.

Description

냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 장치
본 개시는 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 장치에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기자동차, 에너지 저장 시스템(ESS; Energy storage system)과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차전지는 리튬이온 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지 또는 니켈-수소 전지일 수 있다.
이차전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouch-type) 배터리 셀이나 강성을 가진 각형 또는 원통형 캔형(can type) 배터리 셀로 제조된다. 복수의 배터리 셀들은 적층된 형태의 셀 조립체로 형성될 수 있다.
셀 조립체는 모듈 하우징 내부에 배치되어 배터리 모듈을 형성하고, 복수의 배터리 모듈은 팩 하우징 내부에 배치되어 배터리 팩을 형성할 수 있다.
전기 자동차용 배터리에서, 고출력, 고속 및 반복 충전 등으로 인하여 열이 발생될 수 있다. 예를 들어, 서로 인접한 배터리 셀들에서 열 폭주(thermal runaway) 현상이 발생될 수 있다. 배터리 장치(예: 배터리 모듈 또는 배터리 팩)는 배터리 셀의 냉각을 위한 부품을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들이 서로에 대하여 접촉된다면, 열 전도도가 증가되고, 열 폭주 발생 가능성이 증가될 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 배터리 셀의 적정 온도를 유지하고, 열 전이 및 열 폭주를 방지할 수 있는 커버를 포함하는 배터리 셀이 제공될 수 있다. 예를 들어, 커버는 냉매가 흐르는 냉각 유로를 이용하여 배터리 셀을 냉각시킬 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 조립 편의성을 향상시킬 수 있는 커버를 포함하는 배터리 셀이 제공될 수 있다.
본 개시의 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하는 배터리 셀 이를 포함하는 배터리 장치는 전기 자동차, 배터리 충전소, 그 외 배터리를 이용하는 태양광 발전, 풍력 발전 등 녹색 기술 분야에서 널리 적용될 수 있다. 또한, 본 개시의 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하는 배터리 셀 이를 포함하는 배터리 장치는 대기 오염 및 온실 가스 방출을 억제하여 기후 변화를 방지하기 위한 친환경(eco-friendly) 전기 자동차, 및 하이브리드 자동차 등에 사용될 수 있다.
본 개시의 배터리 셀은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 상기 케이스의 적어도 일부를 둘러싸고, 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함할 수 있다. 상기 커버는 홈을 포함하는 제1 면, 및 상기 제1 면과 이격되고, 돌출부를 포함하는 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 케이스의 적어도 일부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 케이스는 밑면, 상기 밑면에서 연장된 제1 측면, 상기 밑면에서 연장되고, 상기 제1 측면과 이격된 제2 측면을 포함할 수 있다. 상기 커버는 상기 밑면을 덮는 베이스 커버, 상기 베이스 커버에 연결되고, 상기 제1 측면을 덮는 제1 사이드 커버 및 상기 제2 측면을 덮는 제2 사이드 커버를 포함하는 사이드 커버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 냉각 유로는, 상기 제1 사이드 커버에 형성된 유입구, 상기 베이스 커버에 형성되고, 상기 유입구에 연결된 연결 통로, 및 상기 제2 사이드 커버에 형성되고, 상기 연결 통로에 연결된 배출구를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 사이드 커버는 제1 폭을 가지고 상기 베이스 커버를 향하는 제1 단부, 및 상기 제1 단부의 반대이고, 상기 제1 폭보다 짧은 제2 폭을 가진 제2 단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 단부는 곡면부를 포함할 수 있다. 상기 제2 단부에 위치한 상기 냉각 유로를 지나는 냉매의 유속은 상기 제1 단부에 위치한 상기 냉각 유로를 지나는 냉매의 유속보다 빠를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 케이스는 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 사이에 위치한 제3 측면, 및 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 사이에 위치하고, 상기 제3 측면과 이격된 제4 측면을 포함할 수 있다. 상기 사이드 커버는 상기 제1 면을 형성하고, 상기 제3 측면의 적어도 일부를 덮는 제1 연장부 및 상기 제2 면을 형성하고, 상기 제4 측면의 적어도 일부를 덮는 제2 연장부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체 및 상기 케이스는 상기 제1 사이드 커버와 상기 제2 사이드 커버 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 배터리 셀은 상기 사이드 커버 상에 배치되고, 상기 냉각 유로의 적어도 일부를 둘러싸는 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 커버와 상기 사이드 커버는 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 면은 제1 방향을 향하고, 상기 제2 면은 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향을 향할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 배터리 장치는 복수의 배터리 셀들 및 상기 복수의 배터리 셀들을 수용하는 프레임을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀들 각각은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 상기 케이스의 적어도 일부를 둘러싸고, 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함할 수 있다. 상기 커버는 홈을 포함하는 제1 면, 및 상기 제1 면과 이격되고, 돌출부를 포함하는 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 케이스의 적어도 일부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀들은 상기 홈 및 상기 돌출부가 형성된 상기 커버를 이용하여 서로에 대하여 결합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀들의 상기 케이스는 서로에 대하여 이격될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 배터리 셀의 냉각 효율이 증가되고, 열 폭주가 방지될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀들의 조립 편의성이 향상될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 상면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 커버의 제1 면을 포함하는 제1 연장부를 도시한다. 도 3b는 일 실시예에 따른, 커버의 제2 면을 포함하는 제2 연장부를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른, 냉각 유로의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 일 실시예에 따른, 사이드 커버의 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 실링 구조를 포함하는 배터리 셀의 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 배터리 장치의 상면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 개시에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이는 예시적인 것에 불과하고 본 개시가 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않는다. 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석할 것이다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 개시의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음이 이해될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들이 설명된다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 표현된다. 또한, 본 개시의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다. 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 상면도이다.
도 1 및/또는 도 2를 참조하면, 배터리 셀(100)은 전극 조립체(110), 케이스(120) 및 커버(200)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 셀(100)은 각형 이차전지 셀일 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)은 충전 및 방전이 가능한 리튬 이온 전지 또는 니켈 금속수소 전지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 조립체(110)는 충전 및/또는 방전을 위한 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(110)는 적어도 하나의 양극 판, 적어도 하나의 음극 판, 및 적어도 하나의 분리막을 포함할 수 있다. 전극 조립체(110)는 케이스(120) 내에 수용될 수 있다.
전극 조립체(110)의 구조는 선택적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(110)는 권취된 젤리 롤 타입의 조립체, 복수회 접힌 분리막을 포함하는 Z-폴딩 타입의 조립체, 또는 스택 타입의 조립체일 수 있다.
케이스(120)는 배터리 셀(100)의 외관의 적어도 일부를 형성하고, 전극 조립체(110)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 케이스(120)는 전극 조립체(110) 및 전해액(미도시)이 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 케이스(120)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 케이스(120)는 캔 또는 하우징으로 지칭될 수 있다.
케이스(120)는 실질적으로 적어도 일부가 개방된 직육면체 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 케이스(120)는 밑면(120a), 제1 측면(120b), 제1 측면(120b)의 반대인 제2 측면(120c), 제1 측면(120b) 및 제2 측면(120c)사이에 위치한 제3 측면(120d), 및 제1 측면(120b) 및 제2 측면(120c)사이에 위치하고, 제3 측면(120d)의 반대인 제4 측면(120e)을 포함할 수 있다. 제2 측면(120c)은 제1 측면(120b)과 이격될 수 있다. 제4 측면(120e)은 제3 측면(120d)과 이격될 수 있다.
측면(120a, 120b, 120c, 120d)은 실질적으로 밑면(120a)에 수직일 수 있다. 밑면(120a)은 캡 조립체(130)의 반대 방향을 향할 수 있다. 제1 측면(120b) 및 제2 측면(120c)의 폭은 제3 측면(120d) 및 제4 측면(120e)의 폭보다 좁을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 측면(120b) 및 제2 측면(120c)은 각각 제1 협폭면 및 제2 협폭면으로 지칭되고, 제3 측면(120d) 및 제4 측면(120e)은 각각 제1 광폭면 및 제2 광폭면으로 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 셀(100)은 캡 조립체(130)를 포함할 수 있다. 캡 조립체(130)는 케이스(120)와 결합되어, 전극 조립체(110) 및 전해액을 수용하기 위한 수용 공간을 형성할 수 있다.
캡 조립체(130)는 양극 단자(131) 및 음극 단자(132)를 포함할 수 있다. 상기 양극 단자(131) 및 음극 단자(132)는 각각 전극 조립체(110)의 양극 판 및 음극 판에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 조립체(130)는 배터리 셀(100)의 기능을 위해 사용되는 미도시된 부품(예: 벤팅부, 전해액 주입구)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 커버(200)는 케이스(120)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 커버(200)는 케이스(120)의 밑면(120a)을 덮는 베이스 커버(210) 및 측면(120b, 120c, 120d, 120e)의 적어도 일부를 덮는 사이드 커버(220)를 포함할 수 있다.
사이드 커버(220)는 베이스 커버(210)의 일 단부에 연결되고, 제1 측면(120b)을 덮는 제1 사이드 커버(221) 및 베이스 커버(210)의 다른 단부에 연결되고, 제2 측면(120c)을 덮는 제2 사이드 커버(222)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 조립체(110), 및 케이스(120)는 제1 사이드 커버(221)와 제2 사이드 커버(222) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 케이스(120)는 제1 사이드 커버(221)와 제2 사이드 커버(220) 사이에 삽입되면서 조립될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 커버(210)와 사이드 커버(220)는 일체로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사이드 커버(220)는 베이스 커버(210)에 연결된 제1 단부(223) 및 제1 단부(223)의 반대인 제2 단부(224)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 커버(200)는 배터리 셀(100)의 냉각을 위한 냉각 유로(230)를 포함할 수 있다. 냉각 유로(230)는 냉매(예: 공기 또는 냉각수)가 흐르는 경로를 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 냉각 유로(230)는 제1 사이드 커버(221)에 형성된 유입구(231), 및 제2 사이드 커버(222)에 형성된 배출구(232)를 포함할 수 있다. 유입구(231)와 배출구(232)는 베이스 커버(210)에 형성된 연결 통로(예: 도 4a의 연결 통로(233))를 이용하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 유입구(231)로 전달된 냉매는 유입구(231) 및 상기 연결 통로(233)를 지나서 배출구(232)로 방출될 수 있다.
전극 조립체(110)에서 발생된 열의 적어도 일부는 케이스(120)로 전달될 수 있다. 커버(200)가 케이스(120)의 적어도 일부를 둘러쌈으로써, 배터리 셀(100)의 열은 분산될 수 있다. 예를 들어, 커버(200)의 냉각 유로(230)에 의하여, 배터리 셀(100)이 냉각될 수 있다. 배터리 셀(100)의 표면(예: ZX 평면 방향)으로 전달되는 열의 크기는 배터리 셀(100)의 적층 방향(예: Y축 방향)으로 전달되는 열의 크기보다 클 수 있다. 커버(200)가 케이스(120)의 밑면(120a), 제1 측면(120a), 및 제2 측면(120b)을 둘러쌈으로써, 커버(200)의 방열 효과가 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하나의 배터리 셀(100)의 커버(200)는 다른 배터리 셀(100)의 커버(200)와 결합되기 위한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 커버(200)는 홈(240) 및 돌출부(250)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈(240) 및 돌출부(250)는 사이드 커버(220)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 홈(240)은 사이드 커버(220)의 제1 면(200a)에 형성되고, 돌출부(250)는 사이드 커버(220)의 제2 면(200b)에 형성될 수 있다. 제2 면(200b)은 제1 면(200a)의 반대에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 면(200a)이 향하는 제1 방향은 제2 면(200b)이 향하는 제2 방향의 반대이고, 제1 면(200a)과 제2 면(200b)은 서로에 대하여 이격될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 케이스(120)의 적어도 일부는 제1 면(200a)과 제2 면(200b) 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하나의 배터리 셀(100)의 돌출부(250)는 다른 배터리 셀(100)의 홈(240)에 삽입될 수 있다. 홈(240) 및 돌출부(250)는 복수의 배터리 셀(100)들이 정렬되었을 뗴, 서로에 대하여 대면하도록 커버(200)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 홈(240)은 제1 사이드 커버(221)의 제1 면(200a)에 형성된 적어도 하나의 제1 홈(241) 및 제2 사이드 커버(222)의 제1 면(200a)에 형성된 적어도 하나의 제2 홈(242)을 포함할 수 있다. 돌출부(250)는 제1 사이드 커버(221)의 제2 면(200b)에 형성된 적어도 하나의 제1 돌출부(251) 및 제2 사이드 커버(222)의 제2 면(200b)에 형성된 적어도 하나의 제2 돌출부(252)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사이드 커버(220)는 케이스(120)의 광폭면(예: 제3 측면(120d) 및 제4 측면(120e))의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 사이드 커버(220)는 제3 측면(120d)의 적어도 일부를 덮는 제1 연장부(225) 및 제4 측면(120e)의 적어도 일부를 덮는 제2 연장부(226)를 포함할 수 있다. 제1 연장부(225)는 제1 면(200a)을 형성할 수 있다. 제2 연장부(226)는 제2 면(200b)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 면(200a)은 제1 연장부(225)의 외면을 지칭할 수 있다. 제2 면(200b)은 제2 연장부(226)의 외면을 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 연장부(225)는 상기 홈(240)을 포함할 수 있다. 제2 연장부(226)는 상기 돌출부(250)를 포함할 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 커버의 제1 면을 포함하는 제1 연장부를 도시한다. 도 3b는 일 실시예에 따른, 커버의 제2 면을 포함하는 제2 연장부를 도시한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 커버(200)는 홈(240)이 형성된 제1 연장부(225) 및 돌출부(250)가 형성된 제2 연장부(226)를 포함할 수 있다. 도 1 및/또는 도 2의 커버(200), 연장부(225, 226), 홈(240), 및/또는 돌출부(250)에 대한 설명은 도 3a 및 도 3b에 준용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연장부(225, 226)는 다른 배터리 셀(100)에 결합되기 위한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 배터리 셀(100)의 제1 연장부(225)는 다른 배터리 셀(100)의 제2 연장부(226)와 대면할 수 있다. 상기 제1 연장부(225)의 홈(240)은 상기 제2 연장부(226)의 돌출부(250)를 수용할 수 있다.
돌출부(250)가 홈(240)에 삽입되면서, 복수의 배터리 셀(100)들은 조립될 수 있다. 커버(200)의 홈(240) 및 돌출부(250)를 이용하여 조립됨으로써, 배터리 셀(100)의 조립 편의성이 향상되고, 별도의 접착 물질이 요구되지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 커버(200)의 홈(240) 및 돌출부(250)를 이용하여 조립됨으로써, 복수의 배터리 셀(100)들의 결합력이 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈(240)은 제1 면(200a)에 형성된 선형의 빈 공간일 수 있다. 돌출부(250)는 제2 면(200b)에서 선형으로 돌출된 커버(200)의 일부분일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈(240) 및/또는 돌출부(250)의 구조(형상 및/또는 개수)는 선택적으로 변경될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 연장부(225)는 복수의 홈(240)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홈(240)은 제1 홈(240a) 및 제1 홈(240a)과 이격된 제2 홈(240b)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 연장부(226)는 복수의 돌출부(250)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(250)는 제1 돌출부(250a) 및 제1 돌출부(250a)와 이격된 제2 돌출부(250b)를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른, 냉각 유로의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 예를 들어, 도 4a는 커버(200)의 측면 단면도이다. 도 4b는 펼쳐진 상태의 커버를 상부에서 바라본 단면도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 4b의 커버(200)는 펼쳐진 상태로 도시되었다. 다만, 당업자는 도 4b의 사이드 커버(220)가 베이스 커버(210)에 실질적으로 수직하게 형성된 구조를 이해할 것이다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 일 실시예에 따른, 사이드 커버의 사시도이다. 예를 들어, 도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 커버(200)의 일 부분(예: 제1 사이드 커버(221) 또는 제2 사이드 커버(222))의 사시도이다.
도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 및/또는 도 5c를 참조하면, 커버(200)(예: 사이드 커버(220))는 냉각 유로(230)를 형성할 수 있다. 도 1 및/또는 도 2의 베이스 커버(210), 사이드 커버(220) 및/또는 냉각 유로(230)의 구성에 대한 설명은 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 및/또는 도 5c의 베이스 커버(210), 사이드 커버(220) 및/또는 냉각 유로(230)에 준용될 수 있다.
사이드 커버(220)는 냉각 유로(230)를 포함할 수 있다. 냉각 유로(230)는 사이드 커버(220)에 형성된 유입구(231) 및 배출구(232)를 포함할 수 있다. 냉각 유로(230)는 베이스 커버(210)에 형성된 연결 통로(233)를 포함할 수 있다. 사이드 커버(220)는 베이스 커버(210)에 연결된 제1 단부(223) 및 제1 단부(223)의 반대인 제2 단부(224)를 포함할 수 있다. 냉각 유로(230)의 유입구(231) 및 배출구(232)는 상기 제2 단부(224)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 유입구(231)는 제1 사이드 커버(221)의 제2 단부(224)에 형성되고, 배출구(232)는 제2 사이드 커버(222)의 제2 단부(224)에 형성될 수 있다. 유입구(231)는 연결 통로(233)의 일 단부에 연결될 수 있다. 배출구(232)는 연결 통로(233)의 다른 단부에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사이드 커버(220)는 냉각 유로(230)를 지나는 냉매의 유속을 향상시키기 위한 구조를 가질 수 있다. 제1 단부(223)의 제1 폭(W1)은 실질적으로 베이스 커버(210)의 폭과 동일할 수 있다. 제2 단부(224)의 제2 폭(W2)은 제1 단부(223)의 제1 폭(W1)보다 좁을 수 있다. 냉각 유로(230)의 단면적은 사이드 커버(220)의 형상에 대응하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 제2 단부(224)에 의해 형성된 냉각 유로(230)의 일부분(예: 유입구(231) 및 배출구(232))의 단면적은 제1 단부(223)에 의해 형성된 냉각 유로(230) 또는 연결 통로(233)의 단면적보다 작을 수 있다.
유입구(231)의 단면적 및 배출구(232)의 단면적은 각각 연결 통로(233)의 단면적보다 작을 수 있다. 냉각 유로(230)의 형상으로 인하여 유입구(231) 및 배출구(232)의 냉매의 유속은 연결 통로(233)의 냉매의 유속보다 빠를 수 있다. 냉매의 유속이 유입구(231) 및 배출구(232)에서 상승됨으로써, 배터리 셀(100)의 방열 효과가 향상될 수 있다. 예를 들어, 냉매가 흐르는 경로(P)는 배터리 셀(100)의 길이 방향(예: 도 1의 Z축 방향))을 따라서 형성되고, 상기 길이 방향으로의 열 전달을 향상시킬 수 있다. 냉각 유로(230)의 형상으로 인하여 냉매의 흐름이 개선될 수 있다. 예를 들어, 제2 단부(224)에서의 난류가 감소될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 단부(223)는 전극 조립체(예: 도 1의 전극 조립체(110))와 대면하고, 제2 단부(224)는 캡 조립체(예: 도 1의 캡 조립체(130))와 대면할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사이드 커버(220)의 제2 단부(224)의 형상은 선택적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 제2 단부(224)에 위치한 냉각 유로(230)(예: 유입구(231) 또는 배출구(232))에서의 냉매의 유속을 향상시킬 수 있는 구조라면, 제2 단부(224)의 형상은 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 제2 단부(224) 내부에 형성된 냉각 유로(230)의 단면적은 점진적으로 감소되는 형상을 가질 수 있다. 제2 단부(224)에 위치한 상기 냉각 유로(230)를 지나는 냉매의 유속은 제1 단부(223)에 위치한 상기 냉각 유로(230)를 지나는 냉매의 유속보다 빠를 수 있다.
일 실시예(예: 도 5a 및/또는 도 5b)에 따르면, 커버(200)의 제2 단부(224)는 곡면부(224a, 224b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 유로(230)의 곡면부(224a, 224b)의 변곡점의 개수는 배터리 셀(100)의 냉각에 따라 변경될 수 있다.
일 실시예(예: 도 5c)에 따르면, 커버(200)의 제2 단부(224)는 연속적으로 단면적이 감소되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 단부(224)는 빗면(224c)을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른, 실링 구조를 포함하는 배터리 셀의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 배터리 셀(100)은 사이드 커버(220) 상에 배치된 실링 부재(260)를 포함할 수 있다. 도 1 및/또는 도 2의 배터리 셀(100) 및 사이드 커버(220)에 대한 설명은 도 6의 배터리 셀(100) 및 사이드 커버(220)에 준용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 실링 부재(260)는 냉각 유로(예: 도 1의 냉각 유로(230))에서 냉매의 유출을 방지하거나 냉각 유로(230)로의 이물질의 유입을 방지할 수 있다. 예를 들어, 실링 부재(260)는 냉각 유로(예: 도 1의 냉각 유로(230))의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 실링 부재(260)는 유입구(예: 도 1의 유입구(231)) 또는 배출구(예: 도 1의 배출구(232))에 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 실링 부재(260)는 O-링일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 셀(100)은 냉매 파이프(270)를 이용하여 냉매(예: 냉각수)를 공급받을 수 있다. 예를 들어, 냉매 파이프(270)로부터 전달받은 냉매는 커버(예: 도 1의 커버(200)) 내부를 흐르면서, 배터리 셀(100)을 냉각시킬 수 있다. 상기 냉매 파이프(270)는 제1 사이드 커버(예: 도 1의 제1 사이드 커버(221))의 유입구(예: 도 1의 유입구(231)) 및 제2 사이드 커버(예: 도 1의 제2 사이드 커버(222))의 배출구(예: 도 1의 배출구(232))에 연결될 수 있다. 실링 부재(260)의 적어도 일부는 냉매 파이프(270)와 사이드 커버(220) 사이에 위치할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른, 배터리 장치의 상면도이다.
도 7을 참조하면, 배터리 장치(300)는 적어도 하나의 셀 조립체(101) 및 프레임(310)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 6의 배터리 셀(100) 및/또는 사이드 커버(220)에 대한 설명은 도 7의 배터리 셀(100) 및/또는 커버(220)에 준용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 장치(300)는 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 전력 저장 시스템일 수 있다.
셀 조립체(101)는 복수의 배터리 셀(100)들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀(100)들은 사이드 커버(220)를 이용하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀(100)들은 제1 사이드 커버(221) 및 제2 사이드 커버(222)에 형성된 홈(예: 도 2의 홈(240)) 및 돌출부(예: 도 2의 돌출부(250))를 이용하여 결합될 수 있다. 사이드 커버(220)를 이용하여 복수의 배터리 셀(100)들이 결합됨으로써, 복수의 배터리 셀(100)들의 케이스(예: 도 1의 케이스(120)) 사이에는 방열 공간(102)이 형성될 수 있다. 방열 공간(102)은 상기 케이스(120)의 측면(예: 도 2의 제3 측면(120d) 및 제4 측면(120e))사이에 형성된 빈 공간일 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀(100)들의 상기 케이스(120)는 배터리 셀(100)의 폭 방향(예: Y축 방향)을 기준으로 이격될 수 있다. 도 7에 도시된 셀 조립체(101)의 배열 방법은 선택적이다. 예를 들어, 하나의 셀 조립체(101)에 포함된 배터리 셀(100)의 개수는 선택적으로 변경될 수 있다.
프레임(310)은 적어도 하나의 셀 조립체(101)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 프레임(310)은 셀 조립체(101)의 바닥면을 지지하는 바닥부 및 셀 조립체(101)의 상부를 덮는 커버부(미도시) 및 바닥부와 커버부를 연결하는 측벽을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 장치(300)는 배터리 셀(100)을 제어하기 위한 배터리 제어부(320)를 포함할 수 있다. 배터리 제어부(320)는 프레임(310) 내에 배치될 수 있다. 배터리 제어부(320)는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 포함할 수 있다. 배터리 제어부(320)의 구성은 다양한 형태로 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 일 실시예에서, 배터리 제어부(320)는 프로세서로 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 장치(300)는 프레임(310) 내부에 위치한 격벽(330)을 포함할 수 있다. 격벽(330)은 프레임(310)의 강성보강을 위해 프레임(310) 내부에 배치될 수 있다. 셀 조립체(101)는 복수의 격벽(330)들 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예예 따르면, 배터리 장치(300는 프레임(310) 내부에 위치한 덕트 부재(340)를 포함할 수 있다. 덕트 부재(340)는 셀 조립체(101)에서 배출된 가스 및/또는 화염의 경로를 제공하는 벤팅 홀을 포함할 수 있다.
위에서 설명된 내용은 단지 본 개시의 원리를 적용한 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성이 더 포함될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 전술한 실시예에서 일부의 구성요소를 삭제하여 실시될 수 있고, 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수도 있다.

Claims (13)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 적어도 일부를 둘러싸고, 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하고,
    상기 커버는 홈을 포함하는 제1 면, 및 상기 제1 면과 이격되고, 돌출부를 포함하는 제2 면을 포함하고,
    상기 케이스의 적어도 일부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 위치한 배터리 셀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는 밑면, 상기 밑면에서 연장된 제1 측면, 상기 밑면에서 연장되고, 상기 제1 측면과 이격된 제2 측면을 포함하고,
    상기 커버는 상기 밑면을 덮는 베이스 커버, 상기 베이스 커버에 연결되고, 상기 제1 측면을 덮는 제1 사이드 커버 및 상기 제2 측면을 덮는 제2 사이드 커버를 포함하는 사이드 커버를 포함하는 배터리 셀.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 냉각 유로는, 상기 제1 사이드 커버에 형성된 유입구, 상기 베이스 커버에 형성되고, 상기 유입구에 연결된 연결 통로, 및 상기 제2 사이드 커버에 형성되고, 상기 연결 통로에 연결된 배출구를 포함하는 배터리 셀.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 사이드 커버는 제1 폭을 가지고 상기 베이스 커버를 향하는 제1 단부, 및
    상기 제1 단부의 반대이고, 상기 제1 폭보다 짧은 제2 폭을 가진 제2 단부를 포함하는 배터리 셀.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 단부는 곡면부를 포함하고,
    상기 제2 단부에 위치한 상기 냉각 유로를 지나는 냉매의 유속은 상기 제1 단부에 위치한 상기 냉각 유로를 지나는 냉매의 유속보다 빠른 배터리 셀.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 사이에 위치한 제3 측면, 및 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 사이에 위치하고, 상기 제3 측면과 이격된 제4 측면을 포함하고,
    상기 사이드 커버는 상기 제1 면을 형성하고, 상기 제3 측면의 적어도 일부를 덮는 제1 연장부 및 상기 제2 면을 형성하고, 상기 제4 측면의 적어도 일부를 덮는 제2 연장부를 포함하는 배터리 셀.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체 및 상기 케이스는 상기 제1 사이드 커버와 상기 제2 사이드 커버 사이에 위치한 배터리 셀.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 사이드 커버 상에 배치되고, 상기 냉각 유로의 적어도 일부를 둘러싸는 실링 부재를 더 포함하는 배터리 셀.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 베이스 커버와 상기 사이드 커버는 일체로 형성된 배터리 셀.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 면은 제1 방향을 향하고, 상기 제2 면은 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향을 향하는 배터리 셀.
  11. 복수의 배터리 셀들; 및
    상기 복수의 배터리 셀들을 수용하는 프레임을 포함하고,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각은
    전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 적어도 일부를 둘러싸고, 냉각 유로를 포함하는 커버를 포함하고,
    상기 커버는 홈을 포함하는 제1 면, 및 상기 제1 면과 이격되고, 돌출부를 포함하는 제2 면을 포함하고,
    상기 케이스의 적어도 일부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 위치한 배터리 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들은 상기 홈 및 상기 돌출부가 형성된 상기 커버를 이용하여 서로에 대하여 결합된 배터리 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들의 상기 케이스는 서로에 대하여 이격된 배터리 장치.
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