WO2026019142A1 - 커버-셀 어셈블리, 이를 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

커버-셀 어셈블리, 이를 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩

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WO2026019142A1
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battery
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battery cell
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이재현
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cover-cell assembly, a battery cell assembly including the same, and a battery pack including the same.
  • secondary batteries can be charged and discharged multiple times. They are widely used as a power source for various wireless devices, including handsets, laptops, and cordless vacuum cleaners. Recently, improved energy density and economies of scale have dramatically reduced the per-unit manufacturing cost of secondary batteries. Furthermore, as the range of battery electric vehicles (BEVs) has increased to match that of fuel-powered vehicles, the primary use of secondary batteries is shifting from mobile devices to mobility.
  • BEVs battery electric vehicles
  • the technical idea of the present invention aims to solve a problem by providing a cover-cell assembly with enhanced safety.
  • the technical idea of the present invention is to provide a cover-cell assembly with improved performance and reliability.
  • the technical idea of the present invention aims to solve a problem by providing a battery cell assembly with improved safety.
  • the technical idea of the present invention aims to solve a problem by providing a battery cell assembly with improved performance and reliability.
  • the technical idea of the present invention aims to solve a problem by providing a battery pack with improved safety.
  • the technical idea of the present invention aims to solve a problem by providing a battery pack with improved performance and reliability.
  • a cover-cell assembly includes an electrode assembly including a positive electrode and a negative electrode stacked in a first direction; a case accommodating the electrode assembly; a cell cover coupled to the case; and an air pocket between one surface of the cell cover and the case, wherein the cell cover may include a phase change material (PCM).
  • PCM phase change material
  • the electrode assembly and the case constitute a battery cell
  • the cell cover includes a first portion overlapping a main surface of the battery cell in the first direction and a second portion connected to the first portion and overlapping the battery cell in a second direction intersecting the first direction, and the air pocket is disposed between the battery cell and the second portion of the cell cover, and the main surface of the battery cell and the first portion of the cell cover can be in close contact.
  • the first portion of the cell cover can completely cover the main surface of the battery cell.
  • the first portion of the cell cover may not cover at least a portion of the main surface of the battery cell.
  • the case and the cell cover can be spaced apart in a second direction intersecting the first direction.
  • the above cell cover may include a pad case and the phase change material packaged by the pad case.
  • the above pad case may comprise one selected from silicone, polyurethane, polypropylene, metal, and stainless steel.
  • the above cell cover comprises a sheet and a coating layer applied on the sheet, and the coating layer may comprise a capsule containing the phase change material and a binder mixed with the capsule.
  • the above cell cover may include a polymer film that seals the phase change material.
  • the above cell cover may include a thermally conductive compound layer and a capsule containing the phase change material dispersed within the thermally conductive compound layer.
  • a battery pack includes: a pack housing; a plurality of battery cells arranged in a first direction within the pack housing; and a plurality of cell covers coupled to corresponding ones of the plurality of battery cells, wherein a first portion of each of the plurality of cell covers is in close contact with a main surface of the plurality of battery cells in the first direction, a second portion of each of the plurality of cell covers is spaced apart from upper portions of the plurality of battery cells in a second direction intersecting the first direction, and the cell covers may include a phase change material (PCM).
  • PCM phase change material
  • a cover-cell assembly with enhanced safety can be provided.
  • a cover-cell assembly with improved performance and reliability can be provided.
  • a battery cell assembly with enhanced safety can be provided.
  • a battery cell assembly with improved performance and reliability can be provided.
  • a battery pack with enhanced safety can be provided.
  • a battery pack with improved performance and reliability can be provided.
  • FIG. 1 is a drawing showing a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery cell for explaining a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 3 is a drawing showing a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 9 is a drawing showing a battery cell assembly including a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 10 is a drawing showing a battery pack including a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 11 is a drawing showing a battery pack including a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 1 is a drawing showing a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery cell (121) for explaining a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • the cover-cell assembly (122) may include a battery cell (121) and a cell cover (121F) coupled to the battery cell (121).
  • the cell cover (121F) may be coupled to a case (121C) of the battery cell (121).
  • the battery cell (121) may include an electrode assembly (121EA) including a positive electrode and a negative electrode arranged in a first direction (X direction), a case (121C) accommodating the electrode assembly (121EA), and a positive terminal (121P) and a negative terminal (121N) protruding in a second direction (Y direction).
  • the second direction (Y direction) may intersect the first direction (X direction).
  • the second direction (Y direction) may be substantially parallel to each of the plurality of positive electrodes of the electrode assembly (121EA) and each of the plurality of negative electrodes of the electrode assembly (121EA).
  • the battery cell (121) may further include an electrolyte.
  • the case (121C) may have an approximately rectangular parallelepiped shape, and the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2) of the case (121C) may be widest surfaces of the case (121C).
  • the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2) may be substantially parallel to at least one of the electrode assembly (121EA) or the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes included in the electrode assembly (121EA).
  • the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2) may be opposite to each other.
  • the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2) may extend in the second direction (Y direction) and the third direction (Z direction).
  • the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2) may be substantially perpendicular to the first direction (X direction).
  • the cell cover (121F) may cover the upper portion (121U) of the battery cell (121).
  • the cell cover (121F) may cover the main surfaces (121FS1, 121FS2) of the battery cell (121).
  • the cell cover (121F) may include a first portion (121F_1) covering the first main surface (121FS1) and a second portion (121F_2) covering the second main surface (121FS2).
  • the cell cover (121F) may be connected to the first and second portions (121F_1, 121F_2) and may include a third portion (121F_3) covering the upper portion (121U) of the battery cell (121).
  • the first portion (121F_1) and the second portion (121F_2) of the cell cover (121F) may overlap the battery cell (121) in the first direction (X direction), respectively.
  • the first part (121F_1) and the second part (121F_2) of the cell cover (121F) can overlap the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2) in a first direction (X direction), respectively.
  • the third part (121F_3) of the cell cover (121F) can overlap the battery cell (121) in a third direction (Z direction).
  • the third part (121F_3) of the cell cover (121F) can overlap the upper part (121U) of the battery cell (121) in a third direction (Z direction).
  • the third direction (Z direction) can intersect the first direction (X direction) and the second direction (Y direction).
  • the cell cover (121F) may include curved portions.
  • the cell cover (121F) may include two curved portions, and thus may have an approximate n-shape, but is not limited thereto.
  • the cell cover (121F) may also have a shape deformed from the n-shape as a result of the progress of the process and use after shipment.
  • the third portion (121F_3) of the cell cover (121F) may be spaced apart from the battery cell (121).
  • the third portion (121F_3) may be spaced apart from the battery cell (121) in a third direction (Z direction).
  • the third portion (121F_3) may be spaced apart from the upper portion (121U) of the battery cell (121) in the third direction (Z direction).
  • an air pocket (121AP) may be positioned between one surface of the cell cover (121F) and the battery cell (121). Specifically, the air pocket (121AP) may be positioned in the upper portion (121U) of the battery cell (121). For example, the air pocket (121AP) may be positioned between the third portion (121F_3) of the cell cover (121F) and the upper portion (121U) of the battery cell (121). The air pocket (121AP) may be a space where the battery cell (121) and the cell cover (121F) are not positioned.
  • the first portion (121F_1) of the cell cover (121F) may be in contact with the first main surface (121FS1). Specifically, the first portion (121F_1) of the cell cover (121F) may be in close contact with the first main surface (121FS1). The second portion (121F_2) of the cell cover (121F) may be in close contact with the second main surface (121FS2). The second portion (121F_2) of the cell cover (121F) may be in close contact with the second main surface (121FS2).
  • the first portion (121F_1) of the cell cover (121F) may not completely cover the first main surface (121FS1).
  • the first portion (121F_1) of the cell cover (121F) may partially cover the first main surface (121FS1).
  • the first portion (121F_1) of the cell cover (121F) may not cover at least a portion of the first main surface (121FS1).
  • the first main surface (121FS1) may include at least a portion that does not overlap with the cell cover (121F) in the first direction (X direction).
  • the second portion (121F_2) of the cell cover (121F) may not completely cover the second main surface (121FS2).
  • the second portion (121F_2) of the cell cover (121F) may partially cover the second main surface (121FS2).
  • the second portion (121F_2) of the cell cover (121F) may not cover at least a portion of the second main surface (121FS2).
  • the second main surface (121FS2) may include at least a portion that does not overlap with the cell cover (121F) in the first direction (X direction).
  • the battery cell (121) may include one of a cylindrical battery cell, a prismatic battery cell, and a pouch-type battery cell.
  • the electrode assembly of the cylindrical battery cell is housed in a cylindrical metal can.
  • the electrode assembly of the prismatic battery cell is housed in a prismatic metal can.
  • the electrode assembly of the pouch-type battery cell is housed in a pouch case including an aluminum laminate sheet.
  • the electrode assembly (121EA) may include a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the electrode assembly (121EA) may be either a jelly-roll type or a stack type.
  • the jelly-roll type electrode assembly (121EA) may include a winding structure of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between them.
  • the stack type electrode assembly (121EA) may include a plurality of sequentially stacked positive electrodes, a plurality of negative electrodes, and a plurality of separators interposed between them.
  • a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes can be arranged in a first direction (X direction).
  • a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes can be stacked in a first direction (X direction).
  • Each of the plurality of anodes of the electrode assembly (121EA) may include an anode tab (not shown).
  • the anode tab (not shown) of each of the plurality of anodes of the electrode assembly (121EA) may be short-circuited with the anode terminal (121P).
  • the anode tab (not shown) of each of the plurality of anodes of the electrode assembly (121EA) may be welded with the anode terminal (121P).
  • Each of the plurality of cathodes of the electrode assembly (121EA) may include a cathode tab (121NT).
  • the cathode tab (121NT) of each of the plurality of cathodes of the electrode assembly (121EA) may be short-circuited with the cathode terminal (121N).
  • the cathode tab (121NT) of each of the plurality of cathodes of the electrode assembly (121EA) may be welded with the cathode terminal (121N).
  • the case (121C) may include an inner resin layer, a metal layer, and an outer resin layer.
  • An adhesive and an anti-corrosion layer may further be provided between the inner resin layer and the metal layer and between the outer resin layer and the metal layer.
  • the inner resin layer may have heat-sealing properties and may be referred to as a sealant layer.
  • the inner resin layer enables sealing of the case (121C).
  • the inner resin layer may include a polyolefin-based resin, such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
  • the metal layer may include any one of an alloy of iron, carbon, chromium, and manganese, an alloy of iron, chromium, and nickel, and aluminum.
  • the metal layer may be a gas barrier.
  • the metal layer may block the ingress and egress of gas through the case (121C).
  • the outer resin layer may be a surface protection layer.
  • the outer resin layer may include a material having wear resistance and heat resistance, such as a nylon resin.
  • the case (121C) may be provided by joining a first case (121C1) and a second case (121C2).
  • the first case (121C1) may be substantially flat.
  • the first case (121C1) may not include a receiving portion.
  • the second case (121C2) may include a receiving portion (121R).
  • the receiving portion (121R) may be formed by a pouch forming process.
  • the receiving portion (121R) is a portion of the second case (121C2) formed into a bowl shape to receive the electrode assembly (121EA).
  • the terrace (121T) of the second case (121C2) can surround the receiving portion (121R).
  • the terrace (121T) of the second case (121C2) can be joined to the edge of the first case (121C1), and thus, the case (121C) can be provided.
  • each of the first case (121C1) and the second case (121C2) may include a receiving portion (121R) formed by a pouch forming process.
  • An insulating tape (121I) may be applied on the positive terminal (121P) and the negative terminal (121N).
  • the positive terminal (121P) and the negative terminal (121N) may protrude outside the case (121C).
  • the positive terminal (121P) and the negative terminal (121N) may protrude in a second direction (Y direction) from the case (121C). Accordingly, the resulting voltage and current of the battery cell (121) may be output through the positive terminal (121P) and the negative terminal (121N).
  • the positive terminal (121P) may be a positive lead.
  • the negative terminal (121N) may be a negative lead.
  • the technical concept of the present invention will be explained by focusing on an example of a bidirectional cell in which the positive terminal (121P) and the negative terminal (121N) of a battery cell (121) are formed on opposite sides. Those skilled in the art will readily achieve a unidirectional cell based on the description herein.
  • the positive terminal (121P) and the negative terminal (121N) may be spaced apart in the second direction (Y direction).
  • the cell cover (121F) may include a phase change material (PCM).
  • a phase change material may refer to a material that changes phase by absorbing or releasing heat.
  • a phase change material may change phase by absorbing heat.
  • a phase change material may change phase by releasing heat.
  • the cell cover (121F) may be based on voice feedback. Specifically, when the temperature of the battery cell (121) rises, the cell cover (121F) may act to lower it. Conversely, when the temperature of the battery cell (121) falls, the cell cover (121F) may act to raise it. For example, heat may be transferred between the battery cell (121) and the cell cover (121F).
  • the cell cover (121F) when the battery cell (121) emits heat, the cell cover (121F) may absorb the heat. For example, when the battery cell (121) emits heat, the heat may be transferred to the cell cover (121F) positioned adjacent to the battery cell (121). As described above, the cell cover (121F) may include a phase change material, and the phase change material may absorb heat and change phase. For example, the phase change material may change from a solid to a liquid or a gas, or from a liquid to a gas. As a result, the temperature of the battery cell (121) may decrease.
  • the cell cover (121F) can absorb the heat.
  • the cell cover (121F) can absorb the heat generated from the battery cell (121) to lower the temperature of the battery cell (121).
  • the reference temperature may be a value preset for the stability of the battery cell (121). Alternatively, the reference temperature may not be a specific value, but may refer to the initial temperature of the battery cell (121).
  • heat may be transferred to an adjacent battery cell (121), and the cell cover (121F) may absorb the heat, thereby delaying the heat transfer.
  • the cell cover (121F) may release heat and transfer it to the battery cell (121).
  • the cell cover (121F) may include a phase change material, which releases heat and can change phase.
  • the phase change material may change from a gas to a liquid or solid, or from a liquid to a solid. This may increase the temperature of the battery cell (121).
  • the cell cover (121F) may release heat.
  • the cell cover (121F) may release heat to increase the temperature of the battery cell (121).
  • an air pocket (121AP) may be disposed between the third portion (121F_3) of the cell cover (121F) and the battery cell (121) as the third portion (121F_3) of the cell cover (121F) is not in close contact with the battery cell (121) but is spaced apart from it.
  • Heat emitted from the battery cell (121) may be transferred to the air pocket (121AP).
  • heat emitted from the battery cell (121) may be transferred to the air within the air pocket (121AP). Flame and/or gas generated in the battery cell (121) may be transferred to the air pocket (121AP).
  • Heat transferred to the air pocket (121AP) may be transferred back to the cell cover (121F) that is in contact therewith. Heat transferred to the cell cover (121F) may be absorbed by the phase change material and undergo a phase change as described above. By this, the temperature of the battery cell (121) can be lowered.
  • the cover-cell assembly (122) described with reference to FIGS. 1 and 2 covers a battery cell (121) and may include a cell cover (121F) containing a phase change material.
  • a cell cover (121F) containing a phase change material As a result, the temperature of the cover-cell assembly (122) can be managed by absorbing or releasing heat through phase change.
  • the cover-cell assembly (122) described with reference to FIGS. 1 and 2 may further include an air pocket (121AP) between the battery cell (121) and the cell cover (121F). This delays the transfer of heat, flame, and/or gas to adjacent battery cells (121), thereby improving the safety of the cover-cell assembly (122).
  • a cover-cell assembly (122) with enhanced safety can be provided.
  • a cover-cell assembly (122) with improved performance and reliability can be provided.
  • FIG. 3 is a drawing showing a cover-cell assembly (122') according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • cover-cell assembly (122) described with reference to FIGS. 1 and 2 will be mainly described.
  • the cover-cell assembly (122') may include a battery cell (121) and a cell cover (121F') coupled to the battery cell (121). Specifically, the cell cover (121F') may be coupled to a case of the battery cell (121).
  • the cell cover (121F') may include a first portion (121F'_1) covering the first main surface (121FS1) and a second portion (121F'_2) covering the second main surface (121FS2).
  • the cell cover (121F') may be connected to the first and second portions (121F'_1, 121F'_2) and may include a third portion (121F'_3) covering the upper portion (121U) of the battery cell (121).
  • the first part (121F'_1) and the second part (121F'_2) of the cell cover (121F') may overlap the battery cell (121) in a first direction (X direction), respectively.
  • the first part (121F'_1) and the second part (121F'_2) of the cell cover (121F') may overlap the first main surface (121FS1) and the second main surface (121FS2), respectively, in the first direction (X direction).
  • the third part (121F'_3) of the cell cover (121F') may overlap the battery cell (121) in a third direction (Z direction).
  • the third part (121F'_3) of the cell cover (121F') may overlap the upper part (121U) of the battery cell (121) in a third direction (Z direction).
  • the third portion (121F'_3) of the cell cover (121F') may be spaced apart from the battery cell (121).
  • the third portion (121F'_3) may be spaced apart from the battery cell (121) in a third direction (Z direction).
  • the third portion (121F'_3) may be spaced apart from the upper portion (121U) of the battery cell (121) in the third direction (Z direction).
  • an air pocket (121AP) may be disposed between one surface of a cell cover (121F') and a battery cell (121). Specifically, the air pocket (121AP) may be disposed in an upper portion (121U) of the battery cell (121). For example, the air pocket (121AP) may be disposed between a third portion (121F'_3) of the cell cover (121F') and an upper portion (121U) of the battery cell (121). The air pocket (121AP) may be a space where the battery cell (121) and the cell cover (121F') are not disposed.
  • the first portion (121F'_1) of the cell cover (121F') may be in contact with the first main surface (121FS1). Specifically, the first portion (121F'_1) of the cell cover (121F') may be in close contact with the first main surface (121FS1). The second portion (121F'_2) of the cell cover (121F') may be in close contact with the second main surface (121FS2). The second portion (121F'_2) of the cell cover (121F') may be in close contact with the second main surface (121FS2).
  • the first portion (121F'_1) of the cell cover (121F') may completely cover the first main surface (121FS1).
  • the first portion (121F'_1) of the cell cover (121F') may entirely cover the first main surface (121FS1).
  • the second part (121F'_2) of the cell cover (121F') can completely cover the second main surface (121FS2).
  • the second part (121F'_2) of the cell cover (121F') can entirely cover the second main surface (121FS2).
  • the cover-cell assembly (122') described with reference to FIG. 3 covers the battery cell (121) and may include a cell cover (121F') containing a phase change material.
  • a cell cover (121F') containing a phase change material As a result, the temperature of the cover-cell assembly (122') can be managed by absorbing or releasing heat through phase change.
  • the cover-cell assembly (122') described with reference to FIG. 3 may further include an air pocket (121AP) between the battery cell (121) and the cell cover (121F'). This may delay the transfer of heat, flame, and/or gas to the adjacent battery cell (121), thereby improving the safety of the cover-cell assembly (122').
  • a cover-cell assembly (122') with enhanced safety can be provided.
  • a cover-cell assembly (122') with improved performance and reliability can be provided.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view corresponding to area A of FIG. 1, and is an enlarged cross-sectional view of a cell cover (121FA).
  • the cover-cell assembly (122) may include a cell cover (121FA) that covers a battery cell (121).
  • the cell cover (121FA) may be in the form of a pad that covers the battery cell (121).
  • the cell cover (121FA) may include a pad case (121FA_1) and a phase change material (121FA_2).
  • the phase change material (121FA_2) may be packaged by the pad case (121FA_1).
  • the phase change material (121FA_2) may be surrounded by the pad case (121FA_1) and may not leak out of the pad case (121FA_1). In particular, even if the phase of the phase change material (121FA_2) changes by absorbing or releasing heat, it may not leak out of the pad case (121FA_1).
  • the pad case (121FA_1) may include one selected from silicone, polyurethane, polypropylene, metal, and stainless steel.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view corresponding to area A of FIG. 1, and is an enlarged cross-sectional view of a cell cover (121FB).
  • the cover-cell assembly (122) may include a cell cover (121FB) that covers a battery cell (121).
  • the cell cover (121FB) may include a coating layer applied on a sheet.
  • the cell cover (121FB) may include a sheet covering a battery cell (121) and a coating layer applied on the sheet.
  • the cell cover (121FB) may include a capsule (121FB_1) containing a phase change material and a binder (121FB_2) mixed with the capsule (121FB_1).
  • the capsule (121FB_1) may include a polymer shell (121FB_11) and a phase change material (121FB_12).
  • the capsule (121FB_1) may have a spherical shape and may be composed of a phase change material (121FB_12) therein and a polymer shell (121FB_11) surrounding the phase change material.
  • the capsule (121FB_1) may be mixed with a binder (121FB_2) and applied to a location to be coated, and the mixture may be dried to form a coating layer.
  • a mixture of a capsule (121FB_1) and a binder (121FB_2) can be applied onto the sheet covering the battery cell (121), which can be dried to form a cell cover (121FB).
  • the phase change material (121FB_12) may be encapsulated by the polymer shell (121FB_11) and may not leak out of the capsule (121FB_1). In particular, even if the phase of the phase change material (121FB_12) changes by absorbing or releasing heat, it may not leak out of the capsule (121FB_1).
  • the capsule (121FB_1) may have adhesive and/or fixing properties by the binder (121FB_2).
  • the capsule (121FB_1) containing the phase change material (121FB_12) may be adhered or fixed on the sheet by the binder (121FB_2).
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view corresponding to area A of FIG. 1, and is an enlarged cross-sectional view of a cell cover (121FC).
  • the cover-cell assembly (122) may include a cell cover (121FC) that covers a battery cell (121).
  • the cell cover (121FC) may include a laminated form of a plurality of polymer films.
  • the cell cover (121FC) may include a plurality of first films (121FC_1) and second films (121FC_2) that are alternately laminated.
  • the first film (121FC_1) may be a polymer film and may be formed by alternately laminating the second film (121FC_2) that includes a phase change material.
  • the first film (121FC_1) may not include a phase change material.
  • the first film (121FC_1) may include a phase change material.
  • the second film (121FC_2) may be sealed to prevent the phase change material from leaking.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly (1222) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view corresponding to area A of FIG. 1, and is an enlarged cross-sectional view of a cell cover (121FD).
  • the cover-cell assembly (122) may include a cell cover (121FD) that covers a battery cell (121).
  • the cell cover (121FD) may include an outer layer (121FD_1) and an inner layer (121FD_2) in the form of a polymer film.
  • the inner layer (121FD_2) may be formed by including a phase change material.
  • the inner layer (121FD_2) may be a polymer film including a phase change material.
  • the outer layer (121FD_1) does not include a phase change material and may be a layer for laminating the inner layer (121FD_2).
  • the outer layer (121FD_1) may laminate the phase change material therebetween to prevent leakage of the phase change material.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a cover-cell assembly according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view corresponding to area A of FIG. 1, and is an enlarged cross-sectional view of a cell cover (121FE).
  • the cover-cell assembly (122) may include a cell cover (121FE) that covers a battery cell (121).
  • the cell cover (121FE) may include a compound layer (121FE_1) and a phase change material (121FE_2) dispersed within the compound layer (121FE_1).
  • the compound layer (121FE_1) may include a high viscosity grease or paste.
  • the phase change material (121FE_2) may include a capsule shape.
  • a compound layer (121FE_1) in which a phase change material (121FE_2) is dispersed may be applied to the outside of the battery pack (100) to form a cell cover (121FE).
  • the phase change material (121FE_2) may not leak.
  • the phase change material (121FE_2) may not leak.
  • FIG. 9 is a drawing showing a battery cell assembly (120) including a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • the battery cell assembly (120) may include a plurality of cover-cell assemblies (122_1, 122_2, 122_3, 122_4, 122_5, 122_6, 122_7, 122_8, 122_9, 122_10, 122_11, 122_12, hereinafter, 122_1 to 122_12).
  • Each of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) is substantially the same as the cover-cell assembly (122) described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) can be arranged in a first direction (X direction).
  • the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) can be joined by, for example, an adhesive.
  • a plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) can form a plurality of banks.
  • cover-cell assemblies (122_1, 122_2, 122_3) can be connected in parallel to each other and form a first bank.
  • Cover-cell assemblies (122_4, 122_5, 122_6) can be connected in parallel to each other and form a second bank.
  • Cover-cell assemblies (122_7, 122_8, 122_9) can be connected in parallel to each other and form a third bank.
  • Cover-cell assemblies (122_10, 122_11, 122_12) can be connected in parallel to each other and form a fourth bank.
  • the plurality of banks can be connected in series to each other.
  • connection configuration of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) may be referred to as 3-parallel-4-series (3P-4S), but this is for illustrative purposes only and does not limit the technical spirit of the present invention in any sense.
  • the number of series-connected banks and the number of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) included in the plurality of banks may be determined depending on the magnitude of the voltage and current to be output from the battery cell assembly (120).
  • the battery cell assembly (120) may further include pads, a first integrated circuit assembly, a second integrated circuit assembly, and an FFC (Flexible Flat Cable) assembly.
  • FFC Flexible Flat Cable
  • the pads can absorb swelling of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12).
  • Each of the pads can include polyurethane (PU).
  • Each of the pads can include a refractory material such as silicone.
  • the first integrated circuit assembly may include an insulating frame, an integrated circuit, bus bars, sensing plates, sensing bars, temperature sensors, wiring, and an insulating cover.
  • the second integrated circuit assembly may include an insulating frame, an integrated circuit, sensing plates, temperature sensors, wiring, and an insulating cover.
  • the first and second integrated circuit assemblies may include physical and functional components for providing electrical connections between the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12), outputting resulting voltages of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12), and measuring voltages (or currents) of nodes within a circuit comprised of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12).
  • the insulating frame may include an insulating material such as plastic.
  • the insulating frame may cover the front of a plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12).
  • the insulating frame may support integrated circuits, bus bars, sensing plates, sensing bars, temperature sensors, and wiring.
  • the bus bars may be short-circuited to the positive leads (121P) of the cover-cell assemblies (122_1, 122_2) of the first bank and to the negative leads (121N) of one or more cover-cell assemblies (122_11, 122_12) of the last bank.
  • the bus bars may be welded to the positive leads (121P) of the cover-cell assemblies (122_1, 122_2, 122_3) of the first bank and to the negative leads (121N) of one or more cover-cell assemblies (122_10, 122_11, 122_12) of the last bank.
  • the resulting voltages of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12) of the battery cell assembly (120) may be output through the bus bars.
  • the bus bars may be fixed to the insulating frame.
  • the integrated circuit may be mounted on an insulating frame.
  • the positive leads (121P) and negative leads (121N) welded to each other may form nodes within the battery cell assembly (120).
  • the integrated circuit may be configured to measure the voltages of the nodes via sensing plates and sensing bars.
  • the sensing bars may include a conductive material.
  • the sensing bars may have a rod-like shape.
  • the sensing bars may be short-circuited to the bus bars.
  • the sensing bars may be coupled to the bus bars.
  • the voltage of the bus bars may be measured through the sensing bars.
  • Each of the plurality of sensing plates may have a patch shape or a pad shape.
  • the plurality of sensing plates may include a conductive material.
  • the plurality of sensing plates may be short-circuited to corresponding ones of the positive lead (121P) and the negative lead (121N) of the plurality of cover-cell assemblies (122_1 to 122_12).
  • Each of the plurality of sensing plates can be connected to an integrated circuit. Through the plurality of sensing plates, the voltages of the plurality of nodes within the battery cell assembly (120) can be measured.
  • the temperature sensors may be configured to measure the temperature of multiple points of the battery cell assembly (120).
  • the temperature sensors may be spatially arranged, thereby allowing the temperature distribution within the battery cell assembly (120) to be measured.
  • the insulating cover may include an insulating material, such as plastic.
  • the insulating cover may be fitted to the insulating frame.
  • the insulating cover may cover the integrated circuit, bus bars, sensing plates, sensing bars, and temperature sensors, thereby protecting the electrical components of the first and second integrated circuit assemblies.
  • the battery cell assembly (120) described with reference to FIG. 9 may include a plurality of cover-cell assemblies (122) each of which covers a battery cell (121) and includes a cell cover (121F) containing a phase change material.
  • the temperature of the battery cell assembly (120) can be managed by absorbing or releasing heat through phase change.
  • a battery cell assembly (120) with enhanced safety can be provided.
  • a battery cell assembly (120) with improved performance and reliability can be provided.
  • FIG. 10 is a drawing showing a battery pack (100) including a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention.
  • FIG. 11 is a drawing showing a battery pack (100) including a cover-cell assembly (122) according to exemplary embodiments of the technical idea of the present invention. Specifically, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line X-X of FIG. 10.
  • a battery pack (100) may include a pack housing (110) and a plurality of battery cell assemblies (120).
  • the battery pack (100) may be a final product mounted in an application such as a vehicle.
  • the pack housing (110) may provide a space for mounting battery cell assemblies (120).
  • the pack housing (110) may include a base plate (111), side walls (112, 113, 114, 115), a center beam (116), and cross beams (117).
  • first direction (X direction) and the second direction (Y direction) may be substantially parallel to the mounting surface of the base plate (111) (i.e., the surface facing the battery cell assembly (120)), and the third direction (Z direction) may be substantially perpendicular to the mounting surface of the base plate (111).
  • the base plate (111) and the side walls (112, 113) may each be provided by an extrusion process.
  • the extrusion direction of each of the base plate (111) and the side walls (112, 113) may be the first direction (X direction).
  • the side walls (114, 115) may also be provided by an extrusion process.
  • the side walls (112, 113, 114, 115) may be substantially perpendicular to the base plate (111).
  • the base plate (111) and side walls (112, 113) may be joined by friction stir welding.
  • the base plate (111) may include a plurality of unit plates joined by friction stir welding.
  • the center beam (116) can extend in the first direction (X direction).
  • the center beam (116) can be interposed between the side walls (112, 113).
  • the center beam (116) can be included in a center plate, which is one of a plurality of unit plates that are friction stir welded to each other. Accordingly, the center beam (116) can be formed together with the center plate, and the center beam (116) can be a continuous element integrally formed with the center plate.
  • the cross beams (117) can extend in the second direction (Y direction).
  • the cross beams (117) can be interposed between the side walls (114, 115).
  • the base plate (111) may include a plurality of cooling channels.
  • the plurality of cooling channels may provide passages for the movement of a coolant, such as water, for example.
  • the plurality of cooling channels may be formed by an extrusion process.
  • the plurality of cooling channels may extend in a first direction (X direction).
  • the plurality of cooling channels may be spaced apart in a second direction (Y direction).
  • a plurality of battery cell assemblies (120) may be arranged on a base plate (111) of a pack housing (110).
  • the base plate (111) may support the plurality of battery cell assemblies (120).
  • Side walls (112, 113, 114, 115) may horizontally surround the plurality of battery cell assemblies (120).
  • the side walls (112, 113, 114, 115) may protect the plurality of battery cell assemblies (120).
  • the plurality of battery cell assemblies (120) may be arranged in a space defined by cross beams (117) on the base plate (111).
  • the battery cell assembly (120) may further include a plurality of battery cells (121) arranged in a first direction (X direction) and pads (not shown) arranged between the plurality of battery cells (121).
  • the pads are arranged between the plurality of battery cells (121) in the first direction (X direction) and may overlap the plurality of battery cells (121) in the first direction (X direction).
  • the pad can absorb swelling of multiple battery cells (121).
  • the pad can include an elastic material.
  • the pad can include PU (Poly Urethane).
  • the pad can also include a fire-resistant material.
  • the battery cell assembly (120) may further include a cell cover (121F) that covers each of the plurality of battery cells (121). As described above, the cell cover (121F) may include a phase change material.
  • the battery pack (100) may further include a pack lead (119) coupled to side walls (112, 113, 114, 115) of the pack housing (110).
  • the pack lead (119) may cover elements mounted inside the battery pack (100), such as a plurality of battery cell assemblies (120) and electrical components.
  • the pack lead (119) may be fixed to the pack housing (110) by a mechanical coupling means, such as bolting.
  • the arrangement of the plurality of battery cell assemblies (120) in FIG. 10 can be said to be a 3 * 2 arrangement.
  • the arrangement of the plurality of battery cell assemblies (120) disclosed in FIG. 10 is a non-limiting example and does not limit the technical idea of the present invention in any sense.
  • a person skilled in the art will be able to easily arrive at a plurality of battery cell assemblies (120) arranged in M * N (wherein, M and N are each integers greater than or equal to 2) based on the description herein.
  • the battery pack (100) may further include a Battery Management System (BMS).
  • BMS Battery Management System
  • the BMS may be configured to monitor, balance, and control the battery pack (100).
  • Monitoring of the battery pack (100) may include measuring voltage and current of specific nodes within a plurality of battery cell assemblies (120) and measuring temperature of set locations within the battery pack (100).
  • the battery pack (100) may include measuring instruments for measuring the voltage, current, and temperature described above.
  • Balancing of a battery pack (100) is an operation that reduces the deviation between multiple battery cell assemblies (120).
  • Control of the battery pack (100) includes preventing overcharge, overdischarge, and overcurrent. Through monitoring, balancing, and control, the battery pack (100) can operate under optimal conditions, thereby preventing shortening of the lifespan of each of the multiple battery cell assemblies (120).
  • the battery pack (100) may further include additional electrical components, such as a cooling device, a PRA (Power Relay Assembly), and a safety plug.
  • the cooling device may include a cooling fan.
  • the cooling fan may prevent overheating of each of the plurality of battery cell assemblies (120) by circulating air inside the battery pack (100).
  • the PRA may be configured to supply or cut off power from the high-voltage battery to an external load (e.g., a vehicle motor).
  • the PRA may protect the plurality of battery cell assemblies (120) and the external load (e.g., a vehicle motor) by cutting off power supply to the external load (e.g., a vehicle motor) in a situation where an abnormal voltage, such as a voltage surge, occurs.
  • Additional electrical components may be interposed between the plurality of battery cell assemblies (120) and the sidewall (115).
  • the space between the battery cell assemblies (120) and the sidewall (115) may also be referred to as an electrical component mounting area.
  • the battery pack (100) may further include a plurality of inter-busbars configured to electrically connect a plurality of battery cell assemblies (120).
  • the plurality of battery cell assemblies (120) may be connected in series by the plurality of inter-busbars. Accordingly, the battery pack (100) may be configured to output a high voltage to an external load (e.g., a vehicle motor).
  • an external load e.g., a vehicle motor
  • the battery pack (100) described with reference to FIGS. 10 and 11 may include a plurality of battery cell assemblies (120), each of which covers a battery cell (121) and is composed of a plurality of cover-cell assemblies (122) including a cell cover (121F) containing a phase change material.
  • the temperature of the battery pack (100) can be managed by absorbing or releasing heat by phase change.
  • a battery pack (100) with improved safety can be provided.
  • a battery pack (100) with improved performance and reliability can be provided.

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 커버-셀 어셈블리가 제공된다. 상기 커버-셀 어셈블리는, 제1 방향으로 적층되는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리; 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스; 상기 케이스에 결합되는 셀 커버; 및 상기 셀 커버의 일 면과 상기 케이스 사이의 에어 포켓을 포함하고, 상기 셀 커버는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)을 포함할 수 있다.

Description

커버-셀 어셈블리, 이를 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 커버-셀 어셈블리, 이를 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2024년 7월 6일에 출원된, 한국 출원 번호 10-2024-0093498의 이익을 주장하며, 해당 출원은 여기에 전체로서 참조된다.
이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차 전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다.
모빌리티용 이차 전지의 기술 개발의 트렌드는 에너지 밀도 및 안전성의 개선이다. 모빌리티용 이차 전지의 안전성은 승객의 생명과 직결되는 바 매우 중요하다. 이차 전지의 안전성은 기계적 강건성, 전기적 절연의 신뢰성 및 열 폭주 이벤트 발생시 열 전달 지연을 통해 달성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 안전성이 제고된 커버-셀 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 성능 및 신뢰성이 향상된 커버-셀 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 안전성이 제고된 배터리 셀 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 성능 및 신뢰성이 향상된 배터리 셀 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 안전성이 제고된 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 성능 및 신뢰성이 향상된 배터리 팩을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 커버-셀 어셈블리가 제공된다. 상기 커버-셀 어셈블리는, 제1 방향으로 적층되는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리; 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스; 상기 케이스에 결합되는 셀 커버; 및 상기 셀 커버의 일 면과 상기 케이스 사이의 에어 포켓을 포함하고, 상기 셀 커버는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)을 포함할 수 있다.
상기 전극 어셈블리 및 상기 케이스는 배터리 셀을 구성하고, 상기 셀 커버는 상기 배터리 셀의 주면과 상기 제1 방향으로 오버랩하는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되며, 상기 배터리 셀과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 오버랩하는 제2 부분을 포함하고, 상기 에어 포켓은 상기 배터리 셀과 상기 셀 커버의 상기 제2 부분 사이에 배치되며, 상기 배터리 셀의 상기 주면 및 상기 셀 커버의 상기 제1 부분은 밀착할 수 있다.
상기 셀 커버의 상기 제1 부분은 상기 배터리 셀의 상기 주면을 완전히 덮을 수 있다.
상기 셀 커버의 상기 제1 부분은 상기 배터리 셀의 상기 주면의 적어도 일부를 덮지 않을 수 있다.
상기 케이스와 상기 셀 커버는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격할 수 있다.
상기 셀 커버는 패드 케이스 및 상기 패드 케이스에 의해 패키징 된 상기 상변화 물질을 포함할 수 있다.
상기 패드 케이스는 실리콘, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 금속, 및 스테인리스 스틸 중 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
상기 셀 커버는 시트 및 상기 시트 상에 적용된 코팅 층을 포함하고, 상기 코팅 층은 상기 상변화 물질을 내포하는 캡슐 및 상기 캡슐과 혼합된 바인더를 포함할 수 있다.
상기 셀 커버는 상기 상변화 물질을 밀봉하는 폴리머 필름을 포함할 수 있다.
상기 셀 커버는 열전도 컴파운드 층 및 상기 열전도 컴파운드 층 내에 분산된 상기 상변화 물질을 내포하는 캡슐을 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 팩 하우징; 상기 팩 하우징 내에, 제1 방향으로 배열된 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 것에 결합된 복수의 셀 커버를 포함하고, 상기 복수의 셀 커버 각각의 제1 부분은 상기 복수의 배터리 셀의 주면과 상기 제1 방향으로 밀착하고, 상기 복수의 셀 커버 각각의 제2 부분은 상기 복수의 배터리 셀의 상부와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격하고, 상기 셀 커버는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 안전성이 제고된 커버-셀 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 성능 및 신뢰성이 향상된 커버-셀 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 안전성이 제고된 배터리 셀 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 성능 및 신뢰성이 향상된 배터리 셀 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 안전성이 제고된 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 성능 및 신뢰성이 향상된 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리를 설명하기 위한 배터리 셀의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리를 포함하는 배터리 셀 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리를 포함하는 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리를 포함하는 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)를 설명하기 위한 배터리 셀(121)의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121) 및 배터리 셀(121)에 결합된 셀 커버(121F)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121F)는 배터리 셀(121)의 케이스(121C)에 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 배터리 셀(121)은 제1 방향(X 방향)으로 배열되는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리(121EA), 전극 어셈블리(121EA)를 수용하는 케이스(121C), 및 제2 방향(Y 방향)으로 돌출된 양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N)를 포함할 수 있다. 제2 방향(Y 방향)은 제1 방향(X 방향)과 교차할 수 있다. 제2 방향(Y 방향)은 전극 어셈블리(121EA)의 복수의 양극들 각각 및 전극 어셈블리(121EA)의 복수의 음극들 각각에 실질적으로 평행할 수 있다. 배터리 셀(121)은 전해액을 더 포함할 수 있다.
케이스(121C)는 대략 직육면체 형상을 가질 수 있고, 케이스(121C)의 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)은 케이스(121C)의 가장 넓은 면들일 수 있다. 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)은 전극 어셈블리(121EA) 또는 전극 어셈블리(121EA)에 포함된 복수의 양극들 및 복수의 음극들 중 적어도 하나와 실질적으로 평행할 수 있다. 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)은 서로 반대일 수 있다. 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)은 제2 방향(Y 방향) 및 제3 방향(Z 방향)으로 연장할 수 있다. 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)은 제1 방향(X 방향)에 실질적으로 수직할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)는 배터리 셀(121)의 상부(121U)를 커버할 수 있다. 셀 커버(121F)는 배터리 셀(121)의 주면(121FS1, 121FS2)을 커버할 수 있다.
구체적으로, 셀 커버(121F)는 제1 주면(121FS1)을 커버하는 제1 부분(121F_1), 제2 주면(121FS2)을 커버하는 제2 부분(121F_2)을 포함할 수 있다. 셀 커버(121F)는 제1 및 제2 부분들(121F_1, 121F_2)과 연결되고, 배터리 셀(121)의 상부(121U)를 커버하는 제3 부분(121F_3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1) 및 제2 부분(121F_2)은 각각 배터리 셀(121)과 제1 방향(X 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1) 및 제2 부분(121F_2)은 각각 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)과 제1 방향(X 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F)의 제3 부분(121F_3)은 배터리 셀(121)과 제3 방향(Z 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 셀 커버(121F)의 제3 부분(121F_3)은 배터리 셀(121)의 상부(121U)와 제3 방향(Z 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 제3 방향(Z 방향)은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)과 교차할 수 있다.
예를 들어, 셀 커버(121F)는 굽은 부분들을 포함할 수 있다. 셀 커버(121F)는 예컨대, 두 개의 굽은 부분들을 포함할 수 있고, 이에 따라, 대략 n자형상을 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 셀 커버(121F)는 공정의 진행 및 출하 후 사용에 의해, n자 형상으로부터 변형된 형상을 가질 수도 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)의 제3 부분(121F_3)은 배터리 셀(121)로부터 이격될 수 있다. 제3 부분(121F_3)은 배터리 셀(121)로부터 제3 방향(Z 방향)으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(121F_3)은 배터리 셀(121)의 상부(121U)로부터 제3 방향(Z 방향)으로 이격될 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)의 일면과 배터리 셀(121) 사이에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀(121)의 상부(121U)에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F)의 제3 부분(121F_3)과 배터리 셀(121)의 상부(121U) 사이에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 에어 포켓(121AP)은 배터리 셀(121) 및 셀 커버(121F)가 배치되지 않는 공간일 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1)은 제1 주면(121FS1)과 접할 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1)은 제1 주면(121FS1)과 밀착할 수 있다. 셀 커버(121F)의 제2 부분(121F_2)은 제2 주면(121FS2)과 접할 수 있다. 셀 커버(121F)의 제2 부분(121F_2)은 제2 주면(121FS2)과 밀착할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1)은 제1 주면(121FS1)을 완전히 덮지 않을 수 있다. 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1)은 제1 주면(121FS1)을 부분적으로 커버할 수 있다. 셀 커버(121F)의 제1 부분(121F_1)은 제1 주면(121FS1)의 적어도 일부를 덮지 않을 수 있다. 제1 주면(121FS1)은 셀 커버(121F)와 제1 방향(X 방향)으로 오버랩되지 않는 적어도 일부를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 셀 커버(121F)의 제2 부분(121F_2)은 제2 주면(121FS2)을 완전히 덮지 않을 수 있다. 셀 커버(121F)의 제2 부분(121F_2)은 제2 주면(121FS2)을 부분적으로 커버할 수 있다. 셀 커버(121F)의 제2 부분(121F_2)은 제2 주면(121FS2)의 적어도 일부를 덮지 않을 수 있다. 제2 주면(121FS2)은 셀 커버(121F)와 제1 방향(X 방향)으로 오버랩되지 않는 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 배터리 셀(121)은 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 파우치 형 배터리 셀 중 하나를 포함할 수 있다. 원통형 배터리 셀의 전극 어셈블리는 원통형 금속 캔에 내장된다. 각형 배터리 셀의 전극 어셈블리는 각형 금속 캔에 내장된다. 파우치 형 배터리 셀의 전극 어셈블리는 알루미늄 라미네이트 시트를 포함하는 파우치 케이스에 내장된다. 본 명세서에서는, 배터리 셀(121)이 파우치 형 배터리 셀을 포함하는 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상이 설명되나, 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여, 배터리 셀(121)이 원통형 배터리 셀 및 각형 배터리 셀 중 하나를 포함하는 예시에 용이하게 도달할 수 있을 것이다.
전극 어셈블리(121EA)는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(121EA)는 젤리-롤 타입 및 스택 타입 중 어느 하나일 수 있다. 젤리 롤 타입의 전극 어셈블리(121EA)는 양극, 음극 및 그들 사이에 개재된 분리막의 권취 구조를 포함할 수 있다. 스택 타입의 전극 어셈블리(121EA)는 순차로 적층된 복수의 양극들, 복수의 음극들 및 그들 사이에 개재된 복수의 분리막들을 포함할 수 있다.
스택 타입의 전극 어셈블리(121EA)에서, 복수의 양극들 및 복수의 음극들은 제1 방향(X 방향)으로 배열될 수 있다. 스택 타입의 전극 어셈블리(121EA)에서, 복수의 양극들 및 복수의 음극들은 제1 방향(X 방향)으로 적층될 수 있다.
전극 어셈블리(121EA)의 복수의 양극들 각각은 양극 탭(미도시)을 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(121EA)의 복수의 양극들 각각의 양극 탭(미도시)은 양극 단자(121P)와 단락될 수 있다. 전극 어셈블리(121EA)의 복수의 양극들 각각의 양극 탭(미도시)은 양극 단자(121P)와 용접될 수 있다.
전극 어셈블리(121EA)의 복수의 음극들 각각은 음극 탭(121NT)을 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(121EA)의 복수의 음극들 각각의 음극 탭(121NT)은 음극 단자(121N)와 단락될 수 있다. 전극 어셈블리(121EA)의 복수의 음극들 각각의 음극 탭(121NT)은 음극 단자(121N)와 용접될 수 있다.
케이스(121C)는 내부 수지 층, 금속 층 및 외부 수지 층을 포함할 수 있다. 내부 수지 층과 금속 층의 사이 및 외부 수지 층과 금속 층의 사이에 접착제 및 부식 방지층이 더 제공될 수 있다.
내부 수지 층은 열접착성을 가질 수 있고, 실란트 층이라고 지칭될 수 있다. 내부 수지 층은 케이스(121C)의 실링을 가능하게 한다. 내부 수지 층은 예컨대, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE) 등과 같은 폴리 올레핀 계 수지를 포함할 수 있다. 금속 층은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금, 철, 크롬 및 니켈의 합금 및 알루미늄 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 금속 층은 가스 배리어일 수 있다. 금속 층은 케이스(121C)를 통한 가스의 출입을 차단할 수 있다. 외부 수지 층은 표면 보호층일 수 있다. 외부 수지 층은 나일론 수지와 같이, 내마모성 및 내열성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
케이스(121C)는 제1 케이스(121C1) 및 제2 케이스(121C2)의 접합에 의해 제공될 수 있다. 본 예시에서, 제1 케이스(121C1)는 실질적으로 평평할 수 있다. 제1 케이스(121C1)는 수용부를 포함하지 않을 수 있다. 제2 케이스(121C2)는 수용부(121R)를 포함할 수 있다. 수용부(121R)는 파우치 포밍 공정에 의해 형성될 수 있다. 수용부(121R)는 전극 어셈블리(121EA)의 수용을 위해 그릇 형상으로 성형된 제2 케이스(121C2)의 부분이다.
제2 케이스(121C2)의 테라스(121T)는 수용부(121R)를 둘러쌀 수 있다. 제2 케이스(121C2)의 테라스(121T)는 제1 케이스(121C1)의 가장자리와 접합될 수 있고, 이에 따라, 케이스(121C)가 제공될 수 있다.
도 2의 예시와 같이, 제1 및 제2 케이스들(121C1, 121C2) 중 제2 케이스(121C2)에만 수용부가 형성될 수 있다. 도 2의 도시와 달리, 제1 케이스(121C1) 및 제2 케이스(121C2) 각각이 파우치 포밍 공정에 의해 형성된 수용부(121R)를 포함할 수도 있다.
양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N) 상에 절연 테이프(121I)가 적용될 수 있다. 양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N)는 케이스(121C) 외부로 돌출될 수 있다. 양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N)는 케이스(121C)로부터 제2 방향(Y 방향)으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N)를 통해 배터리 셀(121)의 결과적인 전압 및 전류가 출력될 수 있다. 양극 단자(121P)는 양극 리드일 수 있다. 음극 단자(121N)는 음극 리드일 수 있다.
본 명세서에서는, 배터리 셀(121)의 양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N)가 서로 반대 사이드들에 형성된 양방향 셀인 예시를 중심으로 본 발명의 기술적 사상을 설명하도록 한다. 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여, 단방향 셀에 용이하게 도달할 수 있을 것이다. 양극 단자(121P) 및 음극 단자(121N)는 제2 방향(Y 방향)으로 이격될 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)을 포함할 수 있다. 상변화 물질은, 열을 흡수하거나 방출하면서 상(phase)이 변화하는 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상변화 물질은 열을 흡수하여 상이 변화할 수 있다. 예를 들어, 상변화 물질은 열을 방출하여 상이 변화할 수 있다.
셀 커버(121F)는 음성 피드백 기반일 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121F)는 배터리 셀(121)의 온도가 상승하면, 이를 하강시키는 방향으로 작용할 수 있다. 반대로, 셀 커버(121F)는 배터리 셀(121)의 온도가 하강하면, 이를 상승시키는 방향으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(121)과 셀 커버(121F) 사이에서 열이 이동할 수 있다.
일부 실시예들에서, 배터리 셀(121)이 열을 방출하면, 셀 커버(121F)가 열을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(121)이 열을 방출하면, 이와 인접하게 배치된 셀 커버(121F)에 상기 열이 전달될 수 있다. 전술한 바와 같이, 셀 커버(121F)는 상변화 물질을 포함할 수 있고, 상변화 물질은 열을 흡수하며 상이 변화할 수 있다. 예를 들어, 고체에서 액체 또는 기체로 상변화하거나, 액체에서 기체로 상변화할 수 있다. 이에 의해, 배터리 셀(121)의 온도가 하강할 수 있다.
예를 들어, 배터리 셀(121)의 온도가 기준 온도를 초과하면 셀 커버(121F)가 열을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F)가 배터리 셀(121)로부터 발생한 열을 흡수하여, 배터리 셀(121)의 온도를 낮출 수 있다. 상기 기준 온도는 배터리 셀(121)의 안정성을 위해 미리 설정된 값일 수 있다. 또는 상기 기준 온도는 특정 값이 아니라, 배터리 셀(121)의 초기 온도를 의미할 수 있다.
특히, 배터리 셀(121)에서 열 폭주 이벤트가 발생하면, 인접한 배터리 셀(121)로 열이 전달될 수 있는데, 셀 커버(121F)가 상기 열을 흡수하여, 열 전달을 지연시킬 수 있다.
다른 실시예들에서, 셀 커버(121F)가 열을 방출하여 배터리 셀(121)로 전달할 수 있다. 전술한 바와 같이, 셀 커버(121F)는 상변화 물질을 포함할 수 있고, 상변화 물질은 열을 방출하며 상이 변화할 수 있다. 예를 들어, 기체에서 액체 또는 고체로 상변화하거나, 액체에서 고체로 상변화할 수 있다. 이에 의해, 배터리 셀(121)의 온도가 상승할 수 있다.
예를 들어, 배터리 셀(121)의 온도가 기준 온도 미만이면 셀 커버(121F)가 열을 방출할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F)가 열을 방출하여, 배터리 셀(121)의 온도를 높일 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F)의 제3 부분(121F_3)이 배터리 셀(121)과 밀착하지 않고, 이격됨에 따라 셀 커버(121F)의 제3 부분(121F_3)과 배터리 셀(121) 사이에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 배터리 셀(121)에서 방출된 열은 에어 포켓(121AP)으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(121)에서 방출된 열은 에어 포켓(121AP) 내의 공기로 전달될 수 있다. 배터리 셀(121)에서 발생된 화염 및/또는 가스는 에어 포켓(121AP)으로 전달될 수 있다. 에어 포켓(121AP)으로 전달된 열은 이와 접촉하는 셀 커버(121F)로 다시 전달될 수 있다. 셀 커버(121F)로 전달된 열은 전술한 바와 같이, 상변화 물질이 흡수하여 상변화 할 수 있다. 이에 의해, 배터리 셀(121)의 온도를 낮출 수 있다.
배터리 셀(121) 상부의 에어 포켓(121AP)으로 배터리 셀(121)로부터 방출된 열, 발생된 화염 및/또는 가스가 전달됨에 따라, 인접한 다른 배터리 셀(121)로 상기 열, 화염, 및/또는 가스의 전달이 지연될 수 있다. 이에 의해, 안전성이 개선될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)을 커버하며, 상변화 물질을 포함하는 셀 커버(121F)를 포함할 수 있다. 이에 의해, 상변화에 의해 열을 흡수하거나 방출하여 커버-셀 어셈블리(122)의 온도를 관리할 수 있다.
특히, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)과 셀 커버(121F) 사이의 에어 포켓(121AP)을 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 인접한 배터리 셀(121)로의 열, 화염, 및/또는 가스의 전달이 지연되어 커버-셀 어셈블리(122)의 안전성이 개선될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 안전성이 제고된 커버-셀 어셈블리(122)를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 성능 및 신뢰성이 향상된 커버-셀 어셈블리(122)를 제공할 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122')를 나타내는 도면이다. 이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 커버-셀 어셈블리(122)와의 차이점 위주로 설명하겠다.
도 3을 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122')는 배터리 셀(121) 및 배터리 셀(121)에 결합된 셀 커버(121F')를 포함할 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121F')는 배터리 셀(121)의 케이스에 결합될 수 있다.
구체적으로, 셀 커버(121F')는 제1 주면(121FS1)을 커버하는 제1 부분(121F'_1), 제2 주면(121FS2)을 커버하는 제2 부분(121F'_2)을 포함할 수 있다. 셀 커버(121F')는 제1 및 제2 부분들(121F'_1, 121F'_2)과 연결되고, 배터리 셀(121)의 상부(121U)를 커버하는 제3 부분(121F'_3)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 셀 커버(121F')의 제1 부분(121F'_1) 및 제2 부분(121F'_2)은 각각 배터리 셀(121)과 제1 방향(X 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 셀 커버(121F')의 제1 부분(121F'_1) 및 제2 부분(121F'_2)은 각각 제1 주면(121FS1) 및 제2 주면(121FS2)과 제1 방향(X 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F')의 제3 부분(121F'_3)은 배터리 셀(121)과 제3 방향(Z 방향)으로 오버랩 할 수 있다. 셀 커버(121F')의 제3 부분(121F'_3)은 배터리 셀(121)의 상부(121U)와 제3 방향(Z 방향)으로 오버랩 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F')의 제3 부분(121F'_3)은 배터리 셀(121)로부터 이격될 수 있다. 제3 부분(121F'_3)은 배터리 셀(121)로부터 제3 방향(Z 방향)으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(121F'_3)은 배터리 셀(121)의 상부(121U)로부터 제3 방향(Z 방향)으로 이격될 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F')의 일면과 배터리 셀(121) 사이에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀(121)의 상부(121U)에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(121F')의 제3 부분(121F'_3)과 배터리 셀(121)의 상부(121U) 사이에 에어 포켓(121AP)이 배치될 수 있다. 에어 포켓(121AP)은 배터리 셀(121) 및 셀 커버(121F')가 배치되지 않는 공간일 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F')의 제1 부분(121F'_1)은 제1 주면(121FS1)과 접할 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121F')의 제1 부분(121F'_1)은 제1 주면(121FS1)과 밀착할 수 있다. 셀 커버(121F')의 제2 부분(121F'_2)은 제2 주면(121FS2)과 접할 수 있다. 셀 커버(121F')의 제2 부분(121F'_2)은 제2 주면(121FS2)과 밀착할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121F')의 제1 부분(121F'_1)은 제1 주면(121FS1)을 완전히 덮을 수 있다. 셀 커버(121F')의 제1 부분(121F'_1)은 제1 주면(121FS1)을 전체적으로 커버할 수 있다.
마찬가지로, 셀 커버(121F')의 제2 부분(121F'_2)은 제2 주면(121FS2)을 완전히 덮을 수 있다. 셀 커버(121F')의 제2 부분(121F'_2)은 제2 주면(121FS2)을 전체적으로 커버할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 커버-셀 어셈블리(122')는 배터리 셀(121)을 커버하며, 상변화 물질을 포함하는 셀 커버(121F')를 포함할 수 있다. 이에 의해, 상변화에 의해 열을 흡수하거나 방출하여 커버-셀 어셈블리(122')의 온도를 관리할 수 있다.
특히, 도 3을 참조하여 설명한 커버-셀 어셈블리(122')는 배터리 셀(121)과 셀 커버(121F') 사이의 에어 포켓(121AP)을 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 인접한 배터리 셀(121)로의 열, 화염, 및/또는 가스의 전달이 지연되어 커버-셀 어셈블리(122')의 안전성이 개선될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 안전성이 제고된 커버-셀 어셈블리(122')를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 성능 및 신뢰성이 향상된 커버-셀 어셈블리(122')을 제공할 수 있다.
(제3 실시예)
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
구체적으로, 도 4는 도 1의 A 영역에 대응되는 확대 단면도로, 셀 커버(121FA)의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)을 커버하는 셀 커버(121FA)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121FA)는 배터리 셀(121)을 커버하는 패드 형태일 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121FA)는 패드 케이스(121FA_1) 및 상변화 물질(121FA_2)을 포함할 수 있다. 상변화 물질(121FA_2)은 패드 케이스(121FA_1)에 의해 패키징 될 수 있다. 상변화 물질(121FA_2)은 패드 케이스(121FA_1)에 의해 둘러싸여 패드 케이스(121FA_1) 외부로 누출되지 않을 수 있다. 특히, 열을 흡수하거나 또는 열을 방출하여 상변화 물질(121FA_2)의 상이 변화하더라도, 패드 케이스(121FA_1) 외부로 누출되지 않을 수 있다.
예를 들어, 패드 케이스(121FA_1)는 실리콘, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 금속, 및 스테인리스 스틸 중 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
(제4 실시예)
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
구체적으로, 도 5은 도 1의 A 영역에 대응되는 확대 단면도로, 셀 커버(121FB)의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)을 커버하는 셀 커버(121FB)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121FB)는 시트 상에 적용된 코팅 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121FB)는 배터리 셀(121)을 커버하는 시트 및 상기 시트 상에 적용된 코팅 층을 포함할 수 있다.
구체적으로, 셀 커버(121FB)는 상변화 물질을 내포하는 캡슐(121FB_1) 및 캡슐(121FB_1)과 혼합된 바인더(121FB_2)를 포함할 수 있다. 캡슐(121FB_1)은 폴리머 쉘(121FB_11) 및 상변화 물질(121FB_12)을 포함할 수 있다. 캡슐(121FB_1)은 구형으로, 내부의 상변화 물질(121FB_12) 및 이를 둘러싸는 폴리머 쉘(121FB_11)로 구성될 수 있다. 캡슐(121FB_1)은 바인더(121FB_2)와 혼합되어 코팅되고자 하는 곳에 도포될 수 있고, 상기 혼합물은 건조되어 코팅층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(121)을 커버하는 상기 시트 상에 캡슐(121FB_1) 및 바인더(121FB_2)의 혼합물이 도포될 수 있고, 이는 건조되어 셀 커버(121FB)를 형성할 수 있다.
상변화 물질(121FB_12)은 폴리머 쉘(121FB_11)에 의해 캡슐화 될 수 있고, 캡슐(121FB_1) 외부로 누출되지 않을 수 있다. 특히, 열을 흡수하거나 또는 열을 방출하여 상변화 물질(121FB_12)의 상이 변화하더라도, 캡슐(121FB_1) 외부로 누출되지 않을 수 있다.
캡슐(121FB_1)은 바인더(121FB_2)에 의해 접착력 및/또는 고정력을 가질 수 있다. 예를 들어, 바인더(121FB_2)에 의해 상변화 물질(121FB_12)을 내포하는 캡슐(121FB_1)이 상기 시트 상에 접착되거나, 고정될 수 있다.
(제5 실시예)
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
구체적으로, 도 6은 도 1의 A 영역에 대응되는 확대 단면도로, 셀 커버(121FC)의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)을 커버하는 셀 커버(121FC)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121FC)는 복수의 폴리머 필름의 적층 형태를 포함할 수 있다. 구체적으로, 셀 커버(121FC)는 교대로 적층되는 복수의 제1 필름(121FC_1) 및 제2 필름(121FC_2)을 포함할 수 있다. 제1 필름(121FC_1)은 폴리머 필름으로, 상변화 물질을 포함하는 제2 필름(121FC_2)과 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 제1 필름(121FC_1)은 상변화 물질을 포함하지 않을 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 필름(121FC_1)은 상변화 물질을 포함할 수 있다. 제2 필름(121FC_2)은 상변화 물질이 누출되지 않도록 밀봉된 것일 수 있다.
(제6 실시예)
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(1222)의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
구체적으로, 도 7은 도 1의 A 영역에 대응되는 확대 단면도로, 셀 커버(121FD)의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)을 커버하는 셀 커버(121FD)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121FD)는 폴리머 필름 형태의 외층(121FD_1) 및 내층(121FD_2)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 내층(121FD_2)은 상변화 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 내층(121FD_2)은 상변화 물질을 포함하는 폴리머 필름일 수 있다. 외층(121FD_1)은 상변화 물질을 포함하지 않으며, 내층(121FD_2)을 라미네이션 하기 위한 층일 수 있다. 외층(121FD_1)은 사이의 상변화 물질을 라미네이션 하여, 상변화 물질의 누출을 방지할 수 있다.
(제7 실시예)
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
구체적으로, 도 8은 도 1의 A 영역에 대응되는 확대 단면도로, 셀 커버(121FE)의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 커버-셀 어셈블리(122)는 배터리 셀(121)을 커버하는 셀 커버(121FE)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀 커버(121FE)는 컴파운드 층(121FE_1) 및 컴파운드 층(121FE_1) 내에 분산된 상변화 물질(121FE_2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴파운드 층(121FE_1)은 고점도의 그리스(grease) 또는 페이스트(paste)를 포함할 수 있다. 상변화 물질(121FE_2)은 캡슐 형태를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상변화 물질(121FE_2)이 분산된 컴파운드 층(121FE_1)이 배터리 팩(100) 외부에 도포되어, 셀 커버(121FE)를 형성할 수 있다. 상기 컴파운드 층(121FE_1)에 의해, 상변화 물질(121FE_2)이 누출되지 않을 수 있다. 특히, 열을 흡수하거나 또는 열을 방출하여 상변화 물질(121FE_2)의 상이 변화하더라도, 상변화 물질(121FE_2)이 누출되지 않을 수 있다.
(제8 실시예)
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)를 포함하는 배터리 셀 어셈블리(120)를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 배터리 셀 어셈블리(120)는 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1, 122_2, 122_3, 122_4, 122_5, 122_6, 122_7, 122_8, 122_9, 122_10, 122_11, 122_12, 이하, 122_1~122_12)을 포함할 수 있다. 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12) 각각은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 커버-셀 어셈블리(122)와 실질적으로 동일하다.
복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)은 제1 방항(X 방향)으로 배열될 수 있다. 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)은 예컨대, 접착제에 의해 결합될 수 있다.
복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)은 복수의 뱅크들을 구성할 수 있다. 예컨대, 커버-셀 어셈블리들(122_1, 122_2, 122_3)은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 첫 번째 뱅크를 구성할 수 있다. 커버-셀 어셈블리들(122_4, 122_5, 122_6)은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 두 번째 뱅크를 구성할 수 있다. 커버-셀 어셈블리들(122_7, 122_8, 122_9)은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 세 번째 뱅크를 구성할 수 있다. 커버-셀 어셈블리들(122_10, 122_11, 122_12)은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 네 번째 뱅크를 구성할 수 있다. 복수의 뱅크들은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 결과적인 연결 형태는 3병렬-4직렬(3P-4S)라고 지칭될 수 있으나 이는 예시를 위한 것으로서 어떠한 의미에서도 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 직렬 연결된 뱅크들의 수 및 복수의 뱅크들에 포함된 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 수는 배터리 셀 어셈블리(120)로부터 출력하고자 하는 전압 및 전류의 크기에 따라 결정될 수 있다.
배터리 셀 어셈블리(120)는 패드들, 제1 집적 회로 어셈블리, 제2 집적 회로 어셈블리 및 FFC(Flexible Flat Cable) 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
패드들은 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 스웰링을 흡수할 수 있다. 패드들 각각은 PU(Poly Urethane)을 포함할 수 있다. 패드들 각각은 실리콘(Silicone)과 같은 내화 소재를 포함할 수 있다.
제1 집적 회로 어셈블리는 절연 프레임, 집적 회로, 버스바들, 센싱 플레이트들, 센싱 바들, 온도 센서들, 배선들 및 절연 커버를 포함할 수 있다. 제2 집적 회로 어셈블리는 절연 프레임, 집적 회로, 센싱 플레이트들, 온도 센서들, 배선들 및 절연 커버를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 집적 회로 어셈블리들은 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12) 사이의 전기적 연결을 제공하고, 및 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 결과적인 전압을 출력하며, 및 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)로 구성된 회로 내부의 노드들의 전압(또는 전류)를 측정하기 위한 물리적 및 기능적 구성들을 포함할 수 있다.
절연 프레임은 플라스틱과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 절연 프레임은 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 전방을 커버할 수 있다. 절연 프레임은 집적 회로, 버스 바들, 센싱 플레이트들, 센싱 바들, 온도 센서들 및 배선들을 지지할 수 있다.
버스 바들은 첫 번째 뱅크의 커버-셀 어셈블리들(122_1, 122_2)의 양극 리드들(121P) 및 마지막 뱅크의 하나 이상의 커버-셀 어셈블리들(122_11, 122_12)의 음극 리드들(121N)에 단락될 수 있다. 버스 바들은 첫 번째 뱅크의 커버-셀 어셈블리들(122_1, 122_2, 122_3)의 양극 리드들(121P) 및 마지막 뱅크의 하나 이상의 커버-셀 어셈블리들(122_10, 122_11, 122_12)의 음극 리드들(121N)에 용접될 수 있다. 버스 바들을 통해 배터리 셀 어셈블리(120)의 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 결과적인 전압이 출력될 수 있다. 버스 바들은 절연 프레임에 고정될 수 있다.
집적 회로는 절연 프레임에 실장될 수 있다. 서로 용접된 양극 리드들(121P) 및 음극 리드들(121N)은 배터리 셀 어셈블리(120) 내부의 노드들을 구성할 수 있다. 집적 회로는 센싱 플레이트들 및 센싱 바들을 통해 상기 노드들의 전압을 계측하도록 구성될 수 있다.
센싱 바들은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 센싱 바들은 막대 형상을 가질 수 있다. 센싱 바들은 버스 바들에 단락될 수 있다. 센싱 바들은 버스 바들에 결합될 수 있다. 센싱 바들을 통해, 버스 바들의 전압이 계측될 수 있다.
복수의 센싱 플레이트들 각각은 패치 형상, 또는 패드 형상을 가질 수 있다. 복수의 센싱 플레이트들은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 복수의 센싱 플레이트들은 복수의 커버-셀 어셈블리들(122_1~122_12)의 양극 리드(121P) 및 음극 리드(121N) 중 대응하는 것들에 단락될 수 있다.
복수의 센싱 플레이트들 각각은 집적 회로에 연결될 수 있다. 복수의 센싱 플레이트들을 통해, 배터리 셀 어셈블리(120) 내부의 복수의 노드들의 전압이 계측될 수 있다.
온도 센서들은 배터리 셀 어셈블리(120)의 복수의 지점들의 온도를 계측하도록 구성될 수 있다. 온도 센서들은 공간적으로 배열될 수 있고, 이에 따라, 배터리 셀 어셈블리(120) 내에서의 온도 분포가 계측될 수 있다.
절연 커버는 플라스틱과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 절연 커버는 절연 프레임에 끼움 결합될 수 있다. 절연 커버는 집적 회로, 버스 바들, 센싱 플레이트들, 센싱 바들, 온도 센서들을 커버할 수 있고, 이에 따라, 제1 및 제2 집적 회로 어셈블리들의 전기 요소들이 보호될 수 있다.
도 9를 참조하여 설명한 배터리 셀 어셈블리(120)는 각각 배터리 셀(121)을 커버하며, 상변화 물질을 포함하는 셀 커버(121F)를 포함하는 복수의 커버-셀 어셈블리들(122)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 상변화에 의해 열을 흡수하거나 방출하여 배터리 셀 어셈블리(120)의 온도를 관리할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 안전성이 제고된 배터리 셀 어셈블리(120)를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 성능 및 신뢰성이 향상된 배터리 셀 어셈블리(120)를 제공할 수 있다.
(제9 실시예)
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)를 포함하는 배터리 팩(100)을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예들에 따른 커버-셀 어셈블리(122)를 포함하는 배터리 팩(100)을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 11은 도 10의 X-X 선을 따른 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 배터리 팩(100)은 팩 하우징(110) 및 복수의 배터리 셀 어셈블리(120)를 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 차량 등과 같은 어플리케이션에 실장되는 최종 제품일 수 있다.
팩 하우징(110)은 배터리 셀 어셈블리들(120)이 실장되기 위한 공간을 제공할 수 있다. 팩 하우징(110)은 베이스 플레이트(111), 측벽들(112, 113, 114, 115), 센터 빔(116), 및 크로스 빔들(117)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)은 베이스 플레이트(111)의 실장면(즉, 배터리 셀 어셈블리(120)를 마주하는 면)에 실질적으로 평행할 수 있고, 제3 방향(Z 방향)은 베이스 플레이트(111)의 실장면에 실질적으로 수직할 수 있다.
베이스 플레이트(111) 및 측벽들(112, 113) 각각은 압출 공정에 의해 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(111) 및 측벽들(112, 113) 각각의 압출 방향은 제1 방향(X 방향)일 수 있다. 측벽들(114, 115) 또한, 압출 공정에 의해 제공될 수 있다. 측벽들(112, 113, 114, 115)은 베이스 플레이트(111)에 실질적으로 수직할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 베이스 플레이트(111) 및 측벽들(112, 113)은 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding)에 의해 결합될 수 있다. 베이스 플레이트(111)는 마찰 교반 용접에 의해 결합된 복수의 단위 플레이트들을 포함할 수 있다.
센터 빔(116)은 제1 방향(X 방향)으로 연장될 수 있다. 센터 빔(116)은 측벽들(112, 113)의 사이에 개재될 수 있다. 센터 빔(116)은 서로 마찰 교반 용접된 복수의 단위 플레이트들 중 어느 하나인 센터 플레이트에 포함될 수 있다. 이에 따라, 센터 빔(116)은 센터 플레이트와 함께 형성될 수 있고, 센터 빔(116)은 센터 플레이트와 일체로서 연속한 요소일 수 있다.
크로스 빔들(117)은 제2 방향(Y 방향)으로 연장될 수 있다. 크로스 빔들(117)은 측벽들(114, 115) 사이에 개재될 수 있다.
베이스 플레이트(111)는 복수의 냉각 채널들을 포함할 수 있다. 복수의 냉각 채널들은 예컨대, 물과 같은 냉매의 이동을 위한 통로를 제공할 수 있다. 복수의 냉각 채널들은 압출 공정에 의해 형성될 수 있다. 복수의 냉각 채널들은 제1 방향(X 방향)으로 연장될 수 있다. 복수의 냉각 채널들은 제2 방향(Y 방향)으로 이격될 수 있다.
복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)은 팩 하우징(110)의 베이스 플레이트(111) 상에 배치될 수 있다. 베이스 플레이트(111)는 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)을 지지할 수 있다. 측벽들(112, 113, 114, 115)은 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)을 수평적으로 둘러쌀 수 있다. 측벽들(112, 113, 114, 115)은 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)을 보호할 수 있다. 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)은 베이스 플레이트(111) 상에서, 크로스 빔들(117)에 의해 정의되는 공간에 배치될 수 있다.
배터리 셀 어셈블리(120)는 제1 방향(X 방향)으로 배치되는 복수의 배터리 셀(121) 및 복수의 배터리 셀(121) 사이에 배치되는 패드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 패드는 복수의 배터리 셀(121)의 제1 방향(X 방향)으로 사이에 배치되며, 복수의 배터리 셀(121)과 제1 방향(X 방향)으로 오버랩 할 수 있다.
패드는 복수의 배터리 셀(121)의 스웰링을 흡수할 수 있다. 패드는 신축성 물질을 포함할 수 있다. 패드는 PU(Poly Urethane)을 포함할 수 있다. 패드는 내화 소재를 포함할 수도 있다.
배터리 셀 어셈블리(120)는 복수의 배터리 셀(121)을 각각 커버하는 셀 커버(121F)를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 셀 커버(121F)는 상변화 물질을 포함할 수 있다.
배터리 팩(100)은 팩 하우징(110)의 측벽들(112, 113, 114, 115)에 결합되는 팩 리드(119)를 더 포함할 수 있다. 팩 리드(119)는 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120) 및 전장 부품과 같이 배터리 팩(100) 내부에 실장되는 요소들을 커버할 수 있다. 팩 리드(119)는 예컨대 볼팅과 같은 기계적인 결합 수단에 의해 팩 하우징(110)에 고정될 수 있다.
도 10에서 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)의 배열은 3 * 2의 배치라고 할 수 있다. 도 10에 개시된 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)의 배치는 비제한적인 예시로서, 어떠한 의미에서도 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여 M * N으로 배치된 (여기서, M, N 각각은 2 이상의 정수) 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)에 용이하게 도달할 수 있을 것이다.
배터리 팩(100)은 BMS(Battery Management System)을 더 포함할 수 있다. BMS는 배터리 팩(100)의 모니터링, 밸런싱 및 제어 등을 수행하도록 구성될 수 있다. 배터리 팩(100)의 모니터링은 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120) 내부의 특정 노드들의 전압 및 전류의 측정 및 배터리 팩(100) 내부의 설정된 위치들의 온도의 측정을 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 상술된 전압, 전류 및 온도를 측정하기 위한 계측기들을 포함할 수 있다.
배터리 팩(100)의 밸런싱은 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)의 사이의 편차를 줄이는 동작이다. 배터리 팩(100)의 제어는 과충전, 과방전 및 과전류의 발생을 방지하는 것을 포함한다. 모니터링, 밸런싱 및 제어를 통해 배터리 팩(100)은 최적 조건에서 동작할 수 있으며, 이에 따라 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120) 각각의 수명 단축이 방지될 수 있다.
배터리 팩(100)은 냉각 장치, PRA(Power Relay Assembly) 및 안전 플러그 등과 같은 추가적인 전장 부품들을 더 포함할 수 있다. 냉각 장치는 냉각 팬을 포함할 수 있다. 냉각 팬은 배터리 팩(100) 내부의 공기를 순환시킴으로써 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120) 각각의 과열을 방지할 수 있다. PRA는 고전압 배터리의 전력을 외부 부하(예컨대, 차량의 모터)로 공급하거나 차단하도록 구성될 수 있다. PRA는 전압 서지 등과 같은 이상 전압이 발생하는 상황에서 외부 부하(예컨대, 차량의 모터)로의 전원 공급을 차단함으로써 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120) 및 외부 부하(예컨대, 차량의 모터)를 보호할 수 있다. 추가적인 전장 부품들은 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)과 측벽(115)의 사이에 개재될 수 있다. 배터리 셀 어셈블리들(120)과 측벽(115)의 사이의 공간은 전장 부품 실장 영역이라고 지칭될 수도 있다.
배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)을 전기적으로 연결시키도록 구성된 복수의 인터 버스바들을 더 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)은 복수의 인터 버스바들에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(100)은 외부의 부하(예컨대, 차량의 모터)에 높은 전압을 출력하도록 구성될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 배터리 팩(100)은 각각 배터리 셀(121)을 커버하며, 상변화 물질을 포함하는 셀 커버(121F)를 포함하는 복수의 커버-셀 어셈블리들(122)로 구성된 복수의 배터리 셀 어셈블리들(120)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 상변화에 의해 열을 흡수하거나 방출하여 배터리 팩(100)의 온도를 관리할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 안전성이 제고된 배터리 팩(100)을 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따라, 성능 및 신뢰성이 향상된 배터리 팩(100)을 제공할 수 있다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (11)

  1. 제1 방향으로 적층되는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스;
    상기 케이스에 결합되는 셀 커버; 및
    상기 셀 커버의 일 면과 상기 케이스 사이의 에어 포켓을 포함하고,
    상기 셀 커버는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리 및 상기 케이스는 배터리 셀을 구성하고,
    상기 셀 커버는 상기 배터리 셀의 주면과 상기 제1 방향으로 오버랩하는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되며, 상기 배터리 셀과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 오버랩하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 에어 포켓은 상기 배터리 셀과 상기 셀 커버의 상기 제2 부분 사이에 배치되며,
    상기 배터리 셀의 상기 주면 및 상기 셀 커버의 상기 제1 부분은 밀착한 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 셀 커버의 상기 제1 부분은 상기 배터리 셀의 상기 주면을 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 셀 커버의 상기 제1 부분은 상기 배터리 셀의 상기 주면의 적어도 일부를 덮지 않는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스와 상기 셀 커버는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격한 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 셀 커버는 패드 케이스 및 상기 패드 케이스에 의해 패키징 된 상기 상변화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 패드 케이스는 실리콘, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 금속, 및 스테인리스 스틸 중 선택되는 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 셀 커버는 시트 및 상기 시트 상에 적용된 코팅 층을 포함하고,
    상기 코팅 층은 상기 상변화 물질을 내포하는 캡슐 및 상기 캡슐과 혼합된 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 셀 커버는 상기 상변화 물질을 밀봉하는 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 셀 커버는 열전도 컴파운드 층 및 상기 열전도 컴파운드 층 내에 분산된 상기 상변화 물질을 내포하는 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버-셀 어셈블리.
  11. 팩 하우징;
    상기 팩 하우징 내에, 제1 방향으로 배열된 복수의 배터리 셀; 및
    상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 것에 결합된 복수의 셀 커버를 포함하고,
    상기 복수의 셀 커버 각각의 제1 부분은 상기 복수의 배터리 셀의 주면과 상기 제1 방향으로 밀착하고,
    상기 복수의 셀 커버 각각의 제2 부분은 상기 복수의 배터리 셀의 상부와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격하고,
    상기 셀 커버는 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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