(57)【要約】  本発明の一実施例によるセルカートリッジは、封止部の外側へ延びた第１固定部を備える第１パウチセルと、封止部の外側へ延びた第２固定部を備える第２パウチセルと、前記第１パウチセル及び第２パウチセルが積層されて形成されたセル積層体を収容するカートリッジと、を含み、前記第１固定部は、前記第２パウチセルに向かう方向へ折り曲げられて前記第２パウチセルの動きを制限し、前記第２固定部は、前記第１パウチセルに向かう方向に折り曲げられて前記第１パウチセルの動きを制限する。
2020503643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止部の外側へ延びた第１固定部を備える第１パウチセルと、
封止部の外側へ延びた第２固定部を備える第２パウチセルと、
前記第１パウチセル及び第２パウチセルが積層されて形成されたセル積層体を収容するカートリッジと、を含み、
前記第１固定部が、前記第２パウチセルに向かう方向へ折り曲げられて前記第２パウチセルの動きを制限し、
前記第２固定部が、前記第１パウチセルに向かう方向へ折り曲げられて前記第１パウチセルの動きを制限する、セルカートリッジ。
【請求項２】
前記第１固定部及び第２固定部はそれぞれ、複数個が備えられることを特徴とする請求項１に記載のセルカートリッジ。
【請求項３】
複数個の第１固定部が、前記第１パウチセルの周りに沿って相互離隔して備えられ、
複数個の第２固定部が、前記第２パウチセルの周りに沿って相互離隔して備えられることを特徴とする請求項２に記載のセルカートリッジ。
【請求項４】
前記第１固定部が、前記第１パウチセルの電極リードが引き出された領域を除いた領域に形成され、
前記第２固定部が、前記第２パウチセルの電極リードが引き出された領域を除いた領域に形成されることを特徴とする請求項３に記載のセルカートリッジ。
【請求項５】
前記第１固定部及び第２固定部が、前記セル積層体の周りに沿って交互に配置されることを特徴とする請求項３に記載のセルカートリッジ。
【請求項６】
前記第１固定部が、前記第２パウチセルの収容部まで延びて前記第２パウチセルに付着され、
前記第２固定部が、前記第１パウチセルの収容部まで延びて前記第１パウチセルに付着されることを特徴とする請求項１に記載のセルカートリッジ。
【請求項７】
前記第１固定部及び第２固定部はそれぞれ、前記第１パウチセルの封止部及び第２パウチセルの封止部と一体で形成されることを特徴とする請求項１に記載のセルカートリッジ。
【請求項８】
請求項１に記載のセルカートリッジが複数積層されて形成されたセルカートリッジ積層体と、
前記セルカートリッジ積層体の両面を覆う一対のエンドプレートと、を含む、バッテリーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パウチセル相互間の動きを防止することができるバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、個々のセルカートリッジに含まれる一対のパウチセル相互間の動きを防止することができるようにパウチセルが相互結束した構造を有するバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年７月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００９６８０９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
従来のバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルを積層してなる積層体を固定するに際し、積層体の広い両面を覆うエンドプレートを用いて積層体の両面を加圧することでバッテリーセルの積層方向に平行な方向に沿ってバッテリーセルが動くことを防止する構造を有するだけであった。
【０００４】
しかし、このような従来のバッテリーモジュール構造は、バッテリーセルの積層方向と垂直した方向への動きには脆弱にならざるを得なかった。これは、バッテリーセルを収容するモジュールケースの内壁とバッテリーセルとの間に存在する微細な空間によってもバッテリーセルの動きが発生し得るためである。
【０００５】
このようにモジュールケース内でバッテリーセルの動きが発生する場合には、バッテリーモジュールの使用過程でバッテリーセルの破損が発生することがあり、これによる安全性及び製品信頼性が低下するという問題点がある。
【０００６】
そこで、バッテリーモジュール内でバッテリーセルの積層方向と垂直した方向へのバッテリーセルの動きを防止する結束構造の適用が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュール内でパウチセルの積層方向と垂直した方向へパウチセルが動くことを防止する結束構造を提供することを目的とする。
【０００８】
但し、本発明が解決しようとする課題はこれに限定されず、ここに言及されていないさらに他の技術的課題は、以下に記載された発明の説明からより明確に理解されるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するため、本発明の一実施例によるセルカートリッジは、封止部の外側へ延びた第１固定部を備える第１パウチセルと、封止部の外側へ延びた第２固定部を備える第２パウチセルと、前記第１パウチセル及び第２パウチセルが積層されて形成されたセル積層体を収容するカートリッジと、を含み、前記第１固定部は、前記第２パウチセルに向かう方向へ折り曲げられて前記第２パウチセルの動きを制限し、前記第２固定部は、前記第１パウチセルに向かう方向へ折り曲げられて前記第１パウチセルの動きを制限する。
【００１０】
前記第１固定部及び第２固定部はそれぞれ、複数個が備えられ得る。
【００１１】
複数個の第１固定部は、前記第１パウチセルの周りに沿って相互離隔して備えられ、複数個の第２固定部は、前記第２パウチセルの周りに沿って相互離隔して備えられ得る。
【００１２】
前記第１固定部は、前記第１パウチセルの電極リードが引き出された領域を除いた領域に形成され、前記第２固定部は、前記第２パウチセルの電極リードが引き出された領域を除いた領域に形成され得る。
【００１３】
前記第１固定部及び第２固定部は、前記セル積層体の周りに沿って交互に配置され得る。
【００１４】
前記第１固定部は、前記第２パウチセルの収容部まで延びて前記第２パウチセルに付着され、前記第２固定部は、前記第１パウチセルの収容部まで延びて前記第１パウチセルに付着され得る。
【００１５】
前記第１固定部及び第２固定部はそれぞれ、前記第１パウチセルの封止部及び第２パウチセルの封止部と一体で形成され得る。
【００１６】
一方、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、本発明の一実施例による前記セルカートリッジが複数積層されて形成されたセルカートリッジ積層体と、前記セルカートリッジ積層体の両面を覆う一対のエンドプレートと、を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一対のパウチセルがカートリッジ内でパウチセルの積層方向と垂直した方向に沿って動くことを防止することができ、これによって、カートリッジ内で一対のパウチセル相互間の動きによるパウチセルの破損及びそれによるバッテリーモジュール不良発生及びバッテリーモジュールの使用上の危険を減少させることができる。
【００１８】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す完成斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるセルカートリッジを示す分解斜視図である。
【図４】本発明に適用される第１パウチセルの平面図である。
【図５】本発明に適用される第２パウチセルの平面図である。
【図６】本発明に適用される第１パウチセル及び第２パウチセルが結束した状態を示す斜視図である。
【図７】本発明に適用される第１パウチセル及び第２パウチセルが結束した状態を示す斜視図であり、図６に示したものとは異なる結束形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００２１】
先ず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの全体的な構成を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す完成斜視図であり、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す分解斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるセルカートリッジを示す分解斜視図である。
【００２３】
図１〜図３を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、複数のセルカートリッジ１００が積層されて形成されたセルカートリッジ積層体及びセルカートリッジ積層体の両面を覆う一対のエンドプレート２００、３００を含む。
【００２４】
前記セルカートリッジ１００は、一対のパウチセル１０、２０が積層されて形成されるセル積層体及びこれを収容するカートリッジ５０を含み、前記カートリッジ５０は、セル積層体の一側面から結合する第１カートリッジ３０及びセル積層体の他側面から結合する第２カートリッジ４０を含む。
【００２５】
一方、前記セルカートリッジ１００を構成する一対の第１カートリッジ３０及び第２カートリッジ４０、そしてエンドプレート２００、３００は、上端部の両側のコーナー領域に形成される締結孔Ｈを備える。このような締結孔Ｈに締結ボルトＢを挿入することで、第１カートリッジ３０と第２カートリッジ４０との締結と、複数のセルカートリッジ１００相互間の締結とが行われる。一方、一対のエンドプレート２００、３００それぞれの下端中心部には、締結クリップＣが装着され、エンドプレート２００、３００間の結束力をさらに堅固に維持できる。
【００２６】
また、このようなボルトＢ及びクリップＣを用いた締結によってセルカートリッジ積層体とエンドプレート２００、３００との締結も行われ、これによって、エンドプレート２００、３００がセルカートリッジ積層体を加圧することで複数のセルカートリッジ１００間の動きを防止する。
【００２７】
本発明の図面においては、一つのバッテリーモジュール内に三つのセルカートリッジ１００が含まれる場合のみが示されているが、これによって本発明が限定されず、要求されるバッテリーの電圧及び／または容量などに応じて、より少ない個数またはより多い個数のセルカートリッジ１００を適用することも可能である。
【００２８】
次は、図３と共に図４〜図６を参照し、本発明の一実施例によるセルカートリッジ１００についてより具体的に説明する。
【００２９】
図４は、本発明に適用される第１パウチセルの平面図であり、図５は、本発明に適用される第２パウチセルの平面図であり、図６は、本発明に適用される第１パウチセル及び第２パウチセルが結束した状態を示す斜視図である。
【００３０】
図３〜図６を参照すれば、前記セルカートリッジ１００を構成する第１パウチセル１０は、電極組立体（図示せず）、一対の電極リード１１、パウチケース１２及び複数の第１固定部１５を含む。
【００３１】
図示していないが、前記電極組立体は、交互に反復積層された正極板と負極板との間にセパレーターが挟まれた形態を有し、両側の最外郭には絶縁のためにセパレーターがそれぞれ位置することが望ましい。
【００３２】
前記正極板は、正極集電体及び少なくともその一面上にコーティングされる正極活物質層からなり、一側端部には正極活物質がコーティングされていない正極非コーティング領域が形成され、このような正極非コーティング領域は、電極リード１１と接続する正極タブとして機能する。
【００３３】
同様に、前記負極板は、負極集電体及び少なくともその一面上にコーティングされる負極活物質層からなり、一側端部には、負極活物質層がコーティングされていない非コーティング領域が形成され、このような非コーティング領域は、電極リード１１と接続する負極タブとして機能する。
【００３４】
また、前記セパレーターは、正極板と負極板との間に挟まれ、相異なる極性を有する電極板同士が直接接触することを防止し、正極板と負極板との間で電解質を媒介体にしてイオンの移動を可能にするために多孔性材質からなり得る。
【００３５】
前記電極リード１１は、正極タブに接続する正極リード及び負極タブに接続する負極リードに分けられ、パウチケース１２の一方へ平行に引き出されて延びる。
【００３６】
前記パウチケース１２は、電極組立体の上部を覆う上部ケース及び下部を覆う下部ケースからなり、上部ケース及び下部ケースはそれぞれ、第１樹脂層／金属層／第２樹脂層から構成される多層のパウチフィルムからなり得る。
【００３７】
この場合、パウチフィルムの最内側面をなす第１樹脂層は、上・下部ケースが当接した状態で熱を加えたとき、相互溶着を容易にするために熱溶着性を有する樹脂からなり得る。
【００３８】
前記パウチケース１２は、電極組立体（図示せず）を収容する収容部１３と、収容部の周り方向へ延びて電極リード１１が外部に引き出された状態で熱溶着してパウチケース１２を密封する封止部１４と、の二つの領域を含む。
【００３９】
前記第１固定部１５は、前記第１パウチセル１０の封止部１４から外側へ延びるように備えられ、第１パウチセル１０と対向して積層された第２パウチセル２０に向かう方向へ折り曲げられて第２パウチセル２０の動きを制限する。
【００４０】
前記第１固定部１５は複数個が備えられ、複数個の第１固定部１５は、前記第１パウチセル１０の周りに沿って相互離隔して形成され、電極リード１１が引き出される領域には形成されない。
【００４１】
前記第２パウチセル２０は、電極組立体（図示せず）、一対の電極リード２１、パウチケース２２及び複数の第２固定部２５を含む。
【００４２】
前記第１パウチセル１０及び第２パウチセル２０は、上述の第１パウチセル１０と比較して固定部１５、２５の形成位置が相違した点を除いては、残りの構成要素は実質的に同一であるため、第２固定部２５を除いた残りの構成要素についての反復的な説明は省略する。
【００４３】
前記第２固定部２５は、第２パウチセル２０の封止部２４から外側へ延びるように備えられ、第２パウチセル２０と対向して積層された第１パウチセル１０に向かう方向へ折り曲げられて第１パウチセル１０の動きを制限する。
【００４４】
前記第２固定部２５は複数個が備えられ、複数個の第２固定部２５は、前記第２パウチセル２０の周りに沿って相互離隔して形成され、電極リード２１が引き出される領域には形成されない。
【００４５】
また、前記第２固定部２５は、第１パウチセル１０及び第２パウチセル２０が積層されたとき、第１固定部１５が形成されていない位置に備えられる。したがって、前記第１固定部１５及び第２固定部２５は、第１パウチセル１０及び第２パウチセル２０が積層されて形成されるセル積層体の周りに沿って交互に配置される。
【００４６】
このように反対側に位置するパウチセル２０、１０に向かって折り曲げられた固定部１５、２５によって一対のパウチセル１０、２０相互間の結束力を高めて、カートリッジ５０内で第１パウチセル１０及び第２パウチセル２０相互間の相対的な動きが発生しないようにすることができる。
【００４７】
このような固定部１５、２５は、パウチケース１２、２２と一体で形成されるものであって、封止部１４、２４の一部が外側へもう少し長く延びて形成されたものである。
【００４８】
次は、図７を参照して、本発明に適用される一対のパウチセル１０、２０間の結束形態の他の例を説明する。
【００４９】
図７は、本発明に適用される第１パウチセル及び第２パウチセルが結束した状態を示す斜視図であり、図６に示されたものとは異なる結束形態を示す斜視図である。
【００５０】
図７に示したセル積層体は、前述の図６に示したセル積層体に比べて固定部１５、２５がさらに長く形成されてセル積層体の外側面に付着されるという点を除いては実質的に同一である。
【００５１】
したがって、図７に示したセル積層体を説明するに際しては、相違点のある固定部１５、２５を重点的に説明し、実質的に同一である残りの構成要素についての反復的な説明は省略する。
【００５２】
本実施例において、前記固定部１５、２５はそれぞれ、反対側のパウチセル２０、１０の収容部１３、２３まで延びて接着剤などによって収容部１３、２３上に付着されることができ、これによって一対のパウチセル１０、２０相互間の結束力をさらに高めてカートリッジ５０内で第１パウチセル１０及び第２パウチセル２０相互間の相対的な動きが発生しないようにすることができる。
【００５３】
図３を再度参照すれば、上述のような構造を有することで結束力が強化したセル積層体は、カートリッジ５０内に収容される。
【００５４】
前記カートリッジ５０は、セル積層体の一側面から結合する第１カートリッジ３０及びセル積層体の他側面から結合する第２カートリッジ４０から構成され、各カートリッジ３０、４０は、パウチセル１０、２０を収容できる空間を提供するセル収容部４１と、電極リード１１、２１がカートリッジ５０の外側へ引き出される空間を提供するリード引出部４２と、を備える。
【００５５】
複数個のセルカートリッジ１００が接続したとき、前記リード引出部４２から引き出された電極リードを相互接続して複数のパウチセルが、直列、並列または直列と並列との混合形態で接続したバッテリーモジュールを具現することができる。
【００５６】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０  パウチセル
１５  第１固定部
２５  第２固定部
３０  第１カートリッジ
４０  第２カートリッジ
４１  収容部
４２  リード引出部
５０  カートリッジ
１００  セルカートリッジ
２００、３００  エンドプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020503643.tif 000009
【国際調査報告】
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2020503643.tif 000011
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