KR20170009741A - 파우치 셀들을 위한 수용 부재 - Google Patents

파우치 셀들을 위한 수용 부재 Download PDF

Info

Publication number
KR20170009741A
KR20170009741A KR1020160086962A KR20160086962A KR20170009741A KR 20170009741 A KR20170009741 A KR 20170009741A KR 1020160086962 A KR1020160086962 A KR 1020160086962A KR 20160086962 A KR20160086962 A KR 20160086962A KR 20170009741 A KR20170009741 A KR 20170009741A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
profile
pouch
sealing
pouch cell
cell
Prior art date
Application number
KR1020160086962A
Other languages
English (en)
Inventor
페터 크리처
올라프 나볼트
마르크 보가쉬
울라 프레쓸러
Original Assignee
칼 프로이덴베르크 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 칼 프로이덴베르크 카게 filed Critical 칼 프로이덴베르크 카게
Publication of KR20170009741A publication Critical patent/KR20170009741A/ko

Links

Images

Classifications

    • H01M2/1077—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0012—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by internal pressure generated in the material, e.g. foaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • H01M2/206—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B29K2105/046—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous with closed cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7146—Battery-cases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E60/122—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 기본 몸체(5)를 포함하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재(4)에 관한 것이고, 본 발명의 과제는 파우치 셀들을 안전하고도 비용 저렴하게 프레임 또는 하우징 내에 수용하는 것이며, 상기 기본 몸체(5)는 파우치 셀의 실링 심(sealing seam)(2)에 접하기 위한 접촉면(5a)을 갖는 프로필로서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

파우치 셀들을 위한 수용 부재 {RECEIVING ELEMENT FOR POUCH-CELLS}
본 발명은 특허 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 파우치 셀들을 위한 수용 부재에 관한 것이다.
예를 들어 리튬-기술, 예컨대 리튬-이온, 리튬-폴리머, 리튬-황에 기초하는 대형 배터리-시스템들은 다양한 적용예들에서 사용된다. 통상적으로 배터리-시스템은 50 내지 200개의 셀을 포함한다. 대형 에너지 저장기들의 경우에는 수천 개의 셀도 통용된다.
일반적으로 모듈당 6 내지 12개의 셀이 사용되며, 이때 셀의 개수는 대부분 50V의 모듈 전압에 의해 제한되어 있다. 50V를 초과하는 모듈들은 고압 컴포넌트들로 간주된다.
셀들은 상이한 실시예들로 존재할 수 있는데, 말하자면 단단한 금속 하우징을 구비한 라운드 셀들(round cells), 단단한 금속 하우징을 구비한 각기둥 셀들(prismatic cells), 또는 유연한 박막 하우징을 구비한 파우치 셀들로 존재할 수 있다.
파우치 셀들은 단단한 하우징을 구비한 셀 형태들과 비교하여 중요한 장점들이 있다.
에너지 밀도 또는 출력 밀도가 더 높은데, 그 이유는 하우징의 중량이 더 적기 때문이다.
제조 비용이 현저히 더 낮은데, 그 이유는 하우징이 더 저렴하기 때문이다.
하우징 내 전극 스택/세퍼레이터 스택의 조립 공정이 적층-제조 공정 내에 통합될 수 있다.
셀 크기가 간단하게 변경될 수 있는데, 그 이유는 더 큰 또는 더 두꺼운 셀들을 위해 새로운 셀 하우징이 필요하지 않기 때문이다. 그에 따라 셀 제조사들은 사용자들의 요구 사항에 신속하게 대응할 수 있다.
파우치 셀들은 미래의 활성 물질 개발 추세를 뒷받침한다. 이와 같은 방식으로 예를 들어 비흑연-캐리어에 기초하는 애노드 재료들은 사이클링(cycling)시 현저히 더 큰 볼륨 작용(volume work)을 나타내고, 이는 셀 하우징의 더 큰 두께를 야기한다. 이와 같은 호흡 작용은 단단한 하우징에 의해 단지 제한적으로만 허용될 수 있다. 그 밖에, 파우치 셀의 디자인은 미래의 셀-화학-개념들, 예컨대 알칼리금속-황-개념들에 적용될 수도 있다.
다른 한편으로는 다음의 기술적인 단점들이 제기된다. 모듈-하우징 또는 시스템-하우징 내 유연한 셀들의 조립이 복잡하다. 충전시 셀 두께가 변경된다. 장애 상황에서 셀 개구의 위치가 규정될 수 없다.
후속하는 표는 셀 타입들을 서로 비교한다:

라운드 셀
각기둥 셀
파우치 셀

시스템:
전극 및 세퍼레이터가 감겨 있음
금속-하우징
전극 및 세퍼레이터가 겹쳐 있음
금속-하우징
전극 및 세퍼레이터가
감겨 있거나 또는 겹쳐 있음
박막-하우징

기술적
장점
● 냉각이 효과적임
● 단단한 전극들
● 안정적인 하우징
● 기계적으로 민감하지 않음
● 셀들 사이에 데드 볼륨(dead volume)이 없음
● 단단한 전극들
● 안정적인 하우징
● 기계적으로 민감하지 않음
● 셀 내 냉각이 효과적임
● 셀들 사이에 데드 볼륨이 없음
● 크기 조정 가능성
● 셀 내 냉각이 효과적임
● 가벼움
● 제조 비용이 더 낮음

기술적
문제
● 무거움
● 셀 내 냉각이 비효과적임
● 크기 조정 가능성이 제한적임
● 셀들 사이에 데드 볼륨이 있음

● 무거움
● 장애 상황에서 가스가 신속하게 배출됨
● 크기 조정 가능성이 제한적임
● 하우징 내 조립이 복잡함
● 충전시 셀 두께가 변경됨
● 장애 상황에서 셀 개구의 위치가 규정되지 못함
위에서 언급된 적용예들을 위한 파우치 셀들은 다음의 전형적인 치수들을 갖는다: 표면적은 대략 100×100㎟ 내지 300×400㎟이다. 두께는 대략 8 내지 15㎜이다. 증가한 셀 크기는 예컨대 에너지-배터리에서 증가한 셀 용량 또는 (출력 배터리에서) 증가한 셀 출력을 야기할 수 있다. 또한, 활성 물질의 교체에 의해 셀 치수의 조정이 필요할 수 있다. 동일한 시스템 파라미터에서 그리고 더 낮은 에너지 밀도의 활성 물질 사용시 더 두꺼운 셀들이 필요할 수 있다.
하우징 내 파우치 셀들의 고정 및/또는 지지는 이미 선행 기술에 기술되어 있다. 기존의 고정 개념들의 주요한 단점들은 다음과 같다: 셀들은 다소 복잡한 프레임 내에 매립된다. 그럼으로써 새로운 셀 크기는 완전히 새로운 프레임을 요구한다. 이와 같은 상황은 재차 일반적으로 높은 투자 비용, 예를 들어 플라스틱 프레임 또는 폴리머 프레임 사용시 새로운 공구와 결부된다. 따라서 주요한 장점들 중 하나의 장점-셀 크기의 신속하고도 저렴한 크기 조정 가능성-이 효과적으로 이용되지 못한다.
계속해서 프레임의 제조 공정이 셀들의 제조 공정과 비교하여 느리다. 그에 따라 프레임 제조 공정은 배터리-시스템 제조의 보틀넥(bottleneck)이거나, 또는 프레임들은 다수의 병렬 설비 또는 공구에서 제조되어야 한다. 이와 같은 상황은 재차 높은 투자 비용을 요구한다.
따라서 본 발명의 과제는 파우치 셀들을 안전하고도 비용 저렴하게 프레임 또는 하우징 내에 수용하는 것이다.
본 발명은 상기 언급된 과제를 특허 청구항 제 1 항의 특징들에 의해 해결한다.
본 발명에 따라 파우치-셀들을 위한 수용 개념이 기술되는데, 상기 수용 개념은 다음의 기본적인 장점들이 있다: 기본 수용 부재는 탄성 중합체, 열가소성 탄성 중합체, 또는 적어도 부분적으로 전술된 탄성 중합체들로 구성된 재료로 이루어진 압출 가공된 프로필(profile)을 갖는다. 본 발명에 따른 프로필은 파우치 셀의 실링 심(sealing seam)에 그리고/또는 실링 심을 둘러싸며 놓인다. 이 경우, 상기 실링 심은 개별 프로필들의 리세스 내에 또는 이웃한 2개의 프로필 사이의 리세스 내에 위치한다. 가압 공정에 의해 상기 실링 심은 탄성적으로 가압된다. 파우치 셀의 길이 확장 및/또는 폭 확장은 프로필의 간단한 길이 절단 공정에 의해 보상될 수 있다. 프로필들을 사용함으로써 다음의 주요한 장점들이 주어진다: 압출 가공된 프로필들을 위해서는 높은 공구 비용이 발생하지 않는다. 프로필들은 파우치 셀의 길이 및/또는 폭에 간단하게 조정된다. 상이한 크기의 파우치 셀들을 위해 새로운 공구에 투자할 필요 없이, 프로필들의 길이 절단 공정에 의해 완벽하게 설치된 수용 부재들이 제조된다.
본 개념에서 새로운 공구들은 기본적으로 항상, 상이한 두께의 새로운 파우치 셀들이 지지 되어야 하는 경우에 나타난다. 일반적으로 2개의 셀 변형예 사이의 두께 차는 크지 않음으로써, 결과적으로 12㎜ 두께의 파우치 셀용 프로필은 아무런 문제없이 10㎜ 두께의 파우치 셀을 위해 사용될 수 있다. 두꺼운 파우치 셀용 프로필들을 위한 공구는 기본적으로 변형될 수 있기 때문에, 결과적으로 얇은 파우치 셀용 프로필들도 제조될 수 있다.
다음에서 서두에 언급된 과제가 해결된다.
프로필은 연속 압출 가공 공정에 의해 제조될 수 있다. 그럼으로써 상기 프로필은 빌릿(billet)으로 형성될 수 있고 간단하게 가공될 수 있다.
프로필은 적어도 부분적으로 탄성 중합체, 열가소성 탄성 중합체 또는 폐쇄 기공형 폼(foam)으로 제조될 수 있거나, 또는 이와 같은 재료들을 포함할 수 있다. 전해질 안정성이 대부분은 큰 역할을 하지 않기 때문에, 원칙적으로 모든 탄성 중합체 재료, 특히 NBR가 사용될 수 있다. 압출 가공된 폐쇄 기공형 폼도 고려될 수 있다. 그러나 이 경우, 이와 같은 제작 재료들이 일반적으로 탄성 중합체보다 우수하지 않은 기계적 특성들, 특히 우수하지 않은 탄성을 갖는다는 사실에 주의해야 한다.
통상의 적합한 충전제를 매립함으로써 방염 조건들을 충족시킬 수 있다. 열적으로 까다로운 애플리케이션은 실리콘 탄성 중합체가 대안적이다. 게다가 이와 같은 재료들은 마찬가지로 내화성을 갖는다. 일반적으로 프로필들이 노출되는 온도들이 대략 60℃의 지속 온도이거나, 또는 85℃만큼의 최고 온도를 초과하지 않기 때문에, 열가소성 탄성 중합체(TPE)가 이용될 수도 있다. 그러나 이 경우, 기계적 가압 공정이 지나치게 강하게 설정되지 않도록, 그리고 그에 따라 배터리 수명에 걸쳐서 프로필의 세팅 거동(setting behavior)이 발생하지 않도록 주의해야 한다. 따라서 열가소성 탄성 중합체는 무엇보다 탄성 중합체에 대해 비용 저렴한 대안예를 나타낸다.
중공 몸체 충전제, 예컨대 유리 중공 볼(glass hollow ball) 또는 에어로겔(aerogel)을 사용함으로써, 프로필은 특히 최적의 중량으로 구현된다. 이와 같은 생성물들은 특히 이동식 적용예들에서, 특히 항공 운반 적용예들 또는 차량 운반 적용예들에서 관심을 받는다. 또한, 이와 같은 중공 몸체는 특정 적용예들에서, 예를 들어 낮은 온도 영역의 고정식 배터리용 백업-배터리-시스템들에서 장점으로 작용할 수 있는 열적 분리를 야기한다. 배터리의 방출되지 않은 공정 열은 이와 같은 배터리가 강하게 냉각되는 상황을 저지한다.
이와 달리 프로필들이 셀들의 냉각에 기여해야 하는 경우에 열 전도성 충전제들이 이용될 수 있다. 프로필들이 전류 전도성 부분들, 특히 단자 부싱(terminal bushing)에 접촉하지 않는 한, 탄소 또는 금속에 기초하는 통상의 충전제들이 장점으로 작용한다. 이와 달리 프로필들이 전류 전도성 부분들, 특히 단자 부싱에 접촉한다면, 상기 프로필들은 전기적으로 절연되어야 한다. 이와 같은 경우에 질화붕소, 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄과 같은 무기 충전제들이 탄성 중합체의 열 전도성을 향상시킬 수 있다.
프로필은 오로지 탄성 중합체 또는 열가소성 탄성 중합체로만 제조될 수 있다. 상기 프로필을 구성하는 재료는 완전히 탄성 중합체로 이루어질 수 있다. EPDM은 비용 저렴하고, 손상되는 경우에 배출되는 전해질에 대해 안정적인 재료를 나타낸다.
프로필은 2개의 재료로 제조될 수 있으며, 이때 제 2 재료는 제 1 재료보다 더 단단하다. 상기 재료들 중 적어도 하나의 재료는 탄성 중합체 또는 열가소성 탄성 중합체일 수 있다. 더 단단한 재료는 열가소성 수지 또는 금속일 수 있고, 클램프, 압착 부재 또는 한계 정지 부재(limit stop element)로 기능 할 수 있다.
프로필은 파우치 셀의 실링 심을 수용하기 위해 리세스를 포함할 수 있다. 단 하나의 프로필이 하나의 실링 심을 수용할 수 있도록, 상기 리세스는 슬롯 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 이유로 프로필 내에 길이 방향으로 배치된 공동이 삽입되어 있는 상황이 고려될 수 있다.
프로필은 벌집 형태(comb-like)로 형성될 수 있는데, 말하자면 다수의 파우치 셀의 실링 심들을 수용하기 위해 다수의 리세스를 포함할 수 있다.
하나의 어레이는 본 출원서에 기술된 유형의 적어도 2개의 수용 부재 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함할 수 있고, 이때 상기 파우치 셀의 실링 심은 하나의 프로필 내에 또는 이웃한 2개의 프로필 사이에 위치 설정되어 있다.
프로필들은 셀의 실링 심을 적어도 하나의 측면에서 탄성적으로 가압할 수 있다. 그럼으로써 밀봉이 구현된다.
프로필들은 셀의 실링 심을 양 측면에서 탄성적으로 가압할 수 있다. 그럼으로써 탄력적인 가압 공정이 가능해진다.
수용 부재들은 파우치 셀의 적어도 2개의 측면을 둘러쌀 수 있다. 이와 같은 측면들에는 바람직하게 전류 콜렉터(current collector)가 없다.
수용 부재들은 파우치 셀의 3개 또는 4개의 측면을 둘러쌀 수 있다. 매립 부재들이 3개의 측면에 위치하는 경우에 신속하고도 간단한 조립이 가능해진다. 이와 같은 방식으로 한 측면에 전류 콜렉터들을 구비한 파우치 셀이 바람직하게 매립될 수 있다. 그런 다음 매립 부재들은 나머지 3개의 측면에 위치하게 된다.
전류 콜렉터 영역들도 프로필에 의해 가압 될 수 있다. 그럼으로써 전류 콜렉터가 안정화된다.
전류 콜렉터들에 직접 이웃하지 않는 실링 심 영역은, 내부 과압(overpressure)시 이와 같은 영역을 사전 결정된 절단 지점(predeterminded breaking point)으로 형성하기 위해 프로필에 의해 가압될 수 없다.
프로필들은 스택의 부분들로서 양 측면에서 실링 심들 상에 압착될 수 있고, 이때 이와 같은 어레이는 적어도 부분적으로 형상 결합 방식으로 하우징 내에 위치 설정되어 있으며, 그리고 이때 상기 하우징은 스택의 가압 공정 기능을 수행한다.
파우치 셀의 실링 심을 둘러싸는 프로필들에 의한 밀봉의 추가 기술적 장점들은 다음에 설명되어 있다.
실링 심의 한계점은 상기 실링 심을 따라서 침투가 이루어진다는 것이다. 한편으로는 전해질이 내부에서 외부로 스며들 수 있다. 그러나 이보다 더 위험한 것은 외부에서 내부로 특히 산소 및 물이 침투한다는 것이다. 두 가지 경우 모두 파우치 셀의 노화를 가속화한다. 그에 따라 파우치 셀을 긴 수명에 대해 설계하기 위해서는 더 길거나 또는 폭이 더 넓은 실링 심이 기술적으로 바람직하다. 외부에서 상기 실링 심 상을 가압하는 프로필 또는 상기 실링 심을 둘러싸는 프로필은 물의 침투를 현저히 감소시킨다. 그에 따라 이와 같은 프로필에 의해 밀봉된 파우치 셀들은 동일한 실링 심 폭에서 노화를 덜 경험한다. 대안적으로 프로필들에 의한 밀봉에 의해 실링 심 폭이 더 작아질 수 있다. 그에 따라 노화와 관련하여 타협이 이루어질 필요 없이, 공간 절약이 달성될 수 있다.
수용 부재는 도면들에서 단면도로 나타나 있는 모든 프로필을 가질 수 있다.
배터리-모듈 또는 배터리-시스템은 본 출원서에 기술된 수용 부재들에 고정되어 있는 파우치 셀들을 포함할 수 있다. 상기 배터리-모듈 또는 배터리-시스템은 본 출원서에 기술된 유형의 어레이를 포함할 수 있다.
도 1은 파우치 셀들의 개략도이고,
도 2는 각각의 셀의 실링 심이 프로필의 수용부 내에 삽입되어 있고, 그리고 이웃한 프로필들은 서로 맞물리며 이와 같은 방식으로 본 도면에서 5개의 셀을 구비한 스택의 조립을 구현하는, 다수의 파우치 셀을 포함하는 스택의 단면도이며,
도 3a는 실링 심에 대해 의도한 가압 공정을 달성하기 위해, 실링 심을 둘러싸는 프로필 내 리세스가 추가로 한 측면 또는 양 측면에서 길이 방향 노브(longitudinal nub)에 접해 있고, 스택의 특히 간단한 조립을 구현하기 위해, 파우치 셀의 단지 2개의 주 측면이 프로필에 의해 둘러싸여 있는, 도 2에 따른 스택의 부분 확대 단면도이고,
도 3b는 도 3a에 따른 프로필의 단면도이며,
도 4는 각각의 파우치 셀의 실링 심이 프로필의 리세스 내에 삽입되어 있고, 상기 프로필은 코너를 돌아 진행되고 전류 콜렉터 영역에는 존재하지 않은, 스택의 부분 확대 단면도이고,
도 5는 각각의 파우치 셀의 실링 심이 이웃한 2개의 프로필 사이에 위치 설정되어 있고, 이웃한 프로필들은 후크 동작(hooking)에 의해 서로 맞물리고 이와 같은 방식으로 본 도면에서 5개의 셀을 구비한 스택의 조립을 구현하며, 스택의 특히 간단한 조립을 구현하기 위해, 도시된 경우에 파우치 셀의 단지 2개의 주 측면이 프로필에 의해 둘러싸여 있고, 그리고 추가로 셀들 사이에서 공기 흐름에 의한 냉각이 달성될 수 있는, 다수의 파우치 셀을 포함하는 스택의 단면도이며,
도 6a는 셀들 사이에 규정된 간격 또는 간극이 조절될 수 있는, 도 5에 따른 스택의 부분 확대 단면도이고,
도 6b는 프로필이 다수의 립을 구비한 밀봉 립(sealing lip) 디자인을 갖는, 도 5에 따른 프로필의 단면도이며,
도 7은 각각의 파우치 셀의 실링 심이 이웃한 2개의 프로필 사이에 삽입되어 있고, 이웃한 프로필들은 후크 동작에 의해 서로 맞물리고 이와 같은 방식으로 본 도면에서 5개의 셀로 이루어진 스택의 조립을 구현하며, 상기 프로필들은 하나의 파우치 셀을 중심으로 링형으로 둘러싸고, 그럼으로써 전류 콜렉터 영역에서 실링 심의 가압 공정도 보증되는, 다수의 파우치 셀을 포함하는 스택의 단면도이고,
도 8은 파우치 셀의 실링 심을 수용하는 리세스가 제공되어 있고, 상기 파우치 셀은 프로필 내로 통합된 지지면 상에 적어도 부분적으로 놓일 수 있는, 프로필의 단면도이며,
도 9는 프로필이 우수한 스택을 구현하고 하우징의 부분으로도 이용될 수 있는, 금속, 열가소성 수지 또는 제 2 탄성 중합체로 이루어질 수 있는 강성의 후면을 구비한 프로필의 단면도이고,
도 10은 프로필에 의해 가압 공정시 주요한 힘의 흐름이 그루브(groove)를 스쳐 지나가고, 상기 프로필의 강성의 후면은 하우징의 부분으로 이용될 수 있는, 금속, 열가소성 수지 또는 제 1 탄성 중합체와 다른 쇼어 경도(shore hardness)를 갖는 제 2 탄성 중합체로 이루어질 수 있는 삽입 바아(insertion bar)를 구비한 프로필의 단면도이며,
도 11은 프로필의 보강이 주어지면서도 우수한 가압 공정이 가능한 스프링 강 시트(spring steel sheet)를 구비한 프로필의 단면도이고,
도 12는 유연한 연결이 가능하면서도 강성의 프로필이 주어지고, 프로필의 강성의 후면은 하우징의 부분으로 이용될 수 있는, 금속, 열가소성 수지 또는 제 1 탄성 중합체와 다른 쇼어 경도를 갖는 제 2 탄성 중합체로 이루어질 수 있는, 단단한 코어(core)를 구비한 프로필의 단면도이며,
도 13은 우수하게 연결될 수 있는, 그 자체가 강성인 프로필의 탄력적인 연결이 가능하고, 상기 프로필의 강성의 후면은 하우징의 부분으로 이용될 수 있는, 2성분 부품으로 설계되어 있는 프로필의 단면도이고,
도 14는 중량의 감소와 다른 구조들 및 부품들의 수용 가능성이 주어지는, U자 레일을 구비한 프로필의 단면도이며,
도 15는 중량의 감소, 재료의 절약 및 비용의 감소, 그리고 프로필의 탄력적인 연결이 가능한, 중공 챔버를 구비한 프로필의 단면도이고,
도 16은 예를 들어 냉각 시스템을 프로필 내에 통합시키기 위해, 파이프를 구비한 프로필의 단면도이며,
도 17은 측면 실링 심을 접어 올림으로써, 상기 실링 심의 폭이 감소할 필요 없이 측면 설치 공간이 파우치 셀을 위해 이용될 수 있고, 향상된 공간 사용이 달성될 수 있는, Z형 횡단면을 구비한 프로필의 단면도이고,
도 18은 측면 실링 심을 접어 올림으로써, 상기 실링 심의 폭이 감소할 필요 없이 측면 설치 공간이 파우치 셀을 위해 이용될 수 있고, 향상된 공간 사용이 달성될 수 있으며, 대응면으로서 하우징의 사용하에 재차 공간이 절약되고, 그리고 추가로, 특히 냉각된 하우징 벽이 금속 또는 열을 우수하게 전도하는 재료로 이루어진 경우에 파우치 셀들의 직접 냉각이 야기되는, 대응 부재로서 하우징 벽의 사용하에 유용한 Z형 횡단면을 구비한 프로필의 단면도이며,
도 19는 프로필이 벌집 형태로 설계됨으로써, 추후에 스택으로 개별 프로필들의 조립 공정이 생략되고, 그리고 실링 심 상에 의도한 가압 공정을 달성하기 위해, 실링 심을 둘러싸는 프로필 내 리세스는 추가로 한 측면 또는 양 측면에서 길이 방향 노브를 갖도록 설치될 수 있는, 개별 파우치 셀들의 실링 심용 리세스들을 포함하는 벌집 형태 프로필로 조합될 수 있는 개별 프로필들의 개략도이고,
도 20은 파우치 셀의 고정 개념들에 관한 개략도이며,
도 21은 프로필들이 전류 콜렉터의 부싱들까지 덮는 부속물들의 개략도이고, 그리고
도 22는 프로필들이 전류 콜렉터의 부싱들까지 덮지만, 그러나 실링 심 영역은 노출시키는 부속물들의 개략도이다.
도 1은 파우치 셀, 말하자면 그 내부에 전극-세퍼레이터-층들이 위치하는 고유한 셀 몸체(1), 그 영역에서 상부 커버 박막과 하부 커버 박막이 서로 용접되어 있는 주변을 둘러싸는 실링 심(2) 및 상기 커버 박막들 사이에서 셀로부터 돌출되어 나오고 추가로 박막에 의해 밀봉되어 있는 전류 콜렉터들(3)로 이루어진, 유연한 코팅을 구비한 갈바니 전지(galvanic cell)의 개략도를 보여준다. 이 경우, 상기 전류 콜렉터들(3)은 동일한 측면에서 하우징으로부터 돌출되어 나올 수 있거나, 또는 상이한 측면 상에 놓일 수 있다.
셀 작동시, 말하자면 충전 및/또는 방전시 상기 셀 몸체(1)의 두께는 일반적인 방식으로 충전 상태와 방전 상태 사이에서 5 내지 10％만큼 변경된다. 또한, 노화된 셀은 새로운 셀보다 대략 5％ 더 두껍다. 따라서 노화되고 충전된 셀은 충전되지 않은 새로운 셀보다 대략 10 내지 15％ 더 두껍다.
특히 새로운 애노드 재료들, 예를 들어 최근에 사용되는 흑연-캐리어에 비해 더 큰 리튬 저장 용량을 구현하는 규소에 기초하는 재료들은 더 큰 볼륨 작용을 경험한다. 더 큰 용량의 셀들을 구현하는 새로운 애노드 재료들에서 상기 셀들의 볼륨 작용은 점점 더 중요해진다.
도 2는 기본 몸체(5)를 포함하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재(4)를 보여주며, 상기 기본 몸체(5)는 실링 심(2)에 접하기 위한 접촉면(5a)을 갖는 프로필로서 형성되어 있다. 상기 프로필은 연속 압출 가공 공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 프로필은 탄성 중합체로 제조되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 따른 상기 프로필이 파우치 셀의 실링 심(2)을 수용하기 위해 리세스(6)를 포함하는 것을 보여준다. 상기 리세스(6)는 마주 놓인 2개의 접촉면(5a)을 포함한다.
이와 같은 점에서 도 2는 어레이, 말하자면 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 스택을 보여주며, 이때 상기 파우치 셀의 실링 심(2)은 프로필 내에 위치 설정되어 있다. 프로필들은 상기 파우치 셀의 실링 심(2)을 양 측면에서 가압한다. 상기 수용 부재들(4)은 파우치 셀의 적어도 2개의 측면을 둘러싼다.
상기 프로필에는 다수의 병렬 밀봉 립을 포함하는 밀봉 립 구조물(7)이 제공되어 있다.
충전시 그리고 수명에 걸쳐서 두께 변동을 보상하기 위해, 혹은 파우치 셀들 사이에서 공기 흐름 또는 송풍기에 의한 냉각을 달성하기 위해, 파우치 셀들 사이에는 규정된 간극이 존재한다.
대안적으로 상기 간극에는 압축 가능한 부재들, 특히 폼 또는 부직포 재료가 설치될 수 있다. 이와 같은 압축 가능한 부재들은 열 전달 구성 소자들로 기능 할 수 있다. 대안적으로 내화성 재료들, 특히 "방염"-부직포 재료들도 고려될 수 있다. 이와 같은 내화성 재료들은 스택 내부에서 화재의 발생 그리고 특히 확장을 방지하거나 또는 감소시킬 수 있다.
추가로 냉각은 전류 콜렉터들에서 접촉 냉각에 의해, 또는 프로필들의 측면 접촉 냉각에 의해 이루어질 수 있다.
도 4는 프로필이 코너를 돌아 안내되고 전류 콜렉터(3)를 위한 공간을 남기는 어레이를 보여준다.
도 5는 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이를 보여주며, 이때 상기 파우치 셀의 실링 심(2)은 이웃한 2개의 프로필 사이에 위치 설정되어 있다.
도 4 및 도 5는 탄성 중합체로 이루어진 프로필 내에 나사 또는 나사선을 추후에 삽입 또는 제공함으로써, 개별 파우치 셀들의 직렬연결을 가능하게 하는 도체 레일이 상기 프로필에 제공될 수 있는 어레이를 보여준다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 따른 상기 프로필의 부분 확대 단면도를 보여준다. 상기 프로필에는 다수의 병렬 밀봉 립을 포함하는 밀봉 립 구조물(7)이 제공되어 있다. 계속해서 상기 프로필은 클로 부재(claw element)(8) 및 클로 부재 수용부(9)를 포함한다. 스택을 형성하기 위해, 상기 클로 부재(8)는 형상 결합 방식으로 다른 프로필의 클로 부재 수용부(9) 내로 맞물릴 수 있다.
도 7은 수용 부재들(4)이 파우치 셀의 3개의 측면을 둘러싸는 어레이를 보여준다.
이와 같은 어레이에서도 탄성 중합체로 이루어진 프로필 내에 나사 또는 나사선을 추후에 삽입 또는 제공함으로써, 파우치 셀들의 직렬연결을 가능하게 하는 도체 레일이 상기 프로필에 제공될 수 있다.
도 8은 특히 바람직하게 수평 스택-구조에서 사용되는 프로필을 단면도로 보여준다. 상기 프로필은 간단한 조립을 가능하게 하고, 충격 또는 진동에 대하여 우수한 저항력을 나타낸다.
도 9는 2개의 재료로 제조된 프로필을 보여주며, 이때 제 2 재료는 제 1 재료보다 더 단단하다. 상기 프로필은 상기 제 2 재료로 제조되어 있는 강성의 후면(10)을 포함한다.
도 10은 금속, 열가소성 수지 또는 제 1 탄성 중합체와 다른 쇼어-경도를 갖는 제 2 탄성 중합체로 이루어진 삽입 바아(11)를 구비한 프로필의 단면도를 보여준다.
도 11은 프로필의 보강이 주어지면서도 우수한 가압 공정이 가능한 스프링 강 시트(12)를 구비한 프로필의 단면도를 보여준다.
도 12는 금속, 열가소성 수지 또는 제 1 탄성 중합체와 다른 쇼어-경도를 갖는 제 2 탄성 중합체로 이루어질 수 있는 단단한 코어(13)를 구비한 프로필의 단면도를 보여준다.
도 13은 2성분 부품으로 설계되어 있는 프로필의 단면도를 보여준다. 상기 프로필의 강성의 후면(14)은 클로 부재(8) 및 클로 부재 수용부(9)를 포함한다.
이와 같은 방식으로 실링 심(2)의 한 측면 상에는 단단한 프로필이 접할 수 있고, 반대로 다른 측면 상에는 탄력적인 프로필이 접할 수 있다. 이와 같은 상황은 특히, 상기 단단한 프로필이 추가 지지부로 기능 할 수 있는 경우에, 말하자면 파우치 셀 아래에 위치 설정되어 있는 경우에 바람직하다,
도 14는 중량의 감소와 다른 구조물들 및 부품들의 수용 가능성이 주어지는 U자 레일(15)을 구비한 프로필의 단면도를 보여준다.
도 15는 폐쇄된 중공 챔버(16)를 구비한 프로필의 단면도를 보여준다.
도 16은 파이프(17)를 구비한 프로필의 단면도를 보여준다. 상기 프로필 내에 냉각 시스템을 통합시키기 위해, 이와 같은 파이프(17)는 예를 들어 냉각 파이프로 설계될 수 있다.
도 17은 Z형 횡단면을 갖는 프로필의 단면도를 보여주며, 이때 측면 실링 심(2)을 접어 올림으로써, 상기 실링 심(2)의 폭이 감소할 필요 없이 측면 설치 공간이 파우치 셀을 위해 이용될 수 있다. 이와 같은 프로필에서도 이미 언급된 프로필의 보강 수단들이 고려될 수 있다.
도 18은 대응 부재로서 하우징 벽(18)의 사용하에 유용한 Z형 횡단면을 갖는 프로필의 단면도를 보여주며, 이때 측면 실링 심(2)을 접어 올림으로써, 측면 설치 공간이 파우치 셀을 위해 이용될 수 있다. 대응면으로서 하우징 벽(18)의 사용하에 공간이 절약되고, 특히 냉각된 하우징 벽(18)이 금속 또는 열을 우수하게 전도하는 재료로 이루어진 경우에 파우치 셀들의 직접 냉각이 이루어진다.
도 19는 프로필이 벌집 형태로 형성되어 있는, 말하자면 다수의 파우치 셀의 실링 심들(2)을 수용하기 위해 프로필이 다수의 리세스(6)를 포함하는 수용 부재(4)를 보여준다.
도 20은 좌측에서 우측으로 수용 부재들(4)을 갖지 않는 파우치 셀, 마주 놓인 전류 콜렉터들(3)을 구비한 파우치 셀(이때 수용 부재들(4)은 전류 콜렉터(3)를 포함하지 않는 측면에 위치함), 단 하나의 측면에 전류 콜렉터들(3)을 구비한 파우치 셀(이때 수용 부재들(4)은 나머지 3개의 측면에 위치하고, 이와 같은 경우에 파우치 셀의 코너들은 노출되어 있으며, 그럼으로써 신속하고도 간단한 조립이 가능해짐) 및 단 하나의 측면에 전류 콜렉터들(3)을 구비한 파우치 셀(이때 수용 부재들(4)은 나머지 3개의 측면에 위치함)을 보여준다. 우측에 도시된 3개의 어레이에서는 프로필들이 파우치 셀들의 실링 심(2)을 적어도 하나의 측면에서 탄성적으로 가압한다.
우측 어레이에서는 코너들이 각각 하나의 프로필에 의해 덮여 있다. 이와 같은 상황은 기계적 보호가 향상된다는 장점 및 이와 같은 영역들에서 기체 또는 액체의 침투가 감소한다는 장점이 있다. 이 경우, 도시된 바와 같이 프로필들을 서로 접하도록 놓는 것을 고려할 수 있다. 또한, 마이터 섹션(miter section)을 제공하고, 이와 같은 방식으로 프로필들을 45°각도 또는 파우치 셀의 기하학적 구조에 의해 사전 결정된 다른 각도로 서로 접하도록 놓는 것도 고려할 수 있다. 프로필들 사이에 존재하는 심은 선택적으로 접착제에 의해 밀봉될 수 있으며, 이는 특히 실링 심(2)에서의 침투를 감소시킬 수 있다. 외부로 개방된 측면 영역은 선택적으로 접착제에 의해 밀봉될 수 있으며, 이는 특히 실링 심(2)에서의 침투를 감소시킬 수 있다.
이와 같은 이유에서 상기 실링 심(2)은 2개의 프로필 사이에 간단하게 위치 설정될 수 있다. 실링 심(2)을 수용하는 하나의 프로필을 사용하는 경우, 상기 프로필을 절단 또는 절개함으로써 유사한 구조가 구현될 수 있다.
도 21은 프로필들이 전류 콜렉터(3)의 부싱들까지도 덮는 부속물들의 개략도를 보여준다. 실링 심(2)을 수용하는 하나의 프로필을 사용하는 경우, 상기 전류 콜렉터(3)의 영역에서 절단 또는 절개함으로써, 이러한 전류 콜렉터(3)가 상기 프로필을 통해 돌출하는 구조가 구현될 수 있다. 도 21은 전류 콜렉터들(3)의 영역들도 프로필들에 의해 가압되어 있는 것을 보여준다.
도 22는 프로필들이 전류 콜렉터(3)의 부싱들까지도 덮지만, 그러나 실링 심(2)의 영역은 노출하는 부속물들의 개략도를 보여준다. 노출된 영역은 파열 플레이트로 기능 할 수 있다. 손상적인 내부 과압시 파우치 셀은 이와 같은 영역에서 개방된다. 방출된 가스, 분해 산물 또는 전해질은 조절되어 배출될 수 있다. 이와 같은 가스, 분해 산물 또는 전해질이 전류 전달 부분들에 접촉하는 상황은 방지될 수 있다. 이와 같은 방식으로 화재 및 폭발이 방지될 수 있다.
이와 같은 점에서 도 22는 전류 콜렉터(3)에 직접 이웃하지 않는 실링 심의 영역이, 내부 과압시 이와 같은 영역을 사전 결정된 절단 지점으로 형성하기 위해 프로필에 의해 가압되지 않는 것을 보여준다.
본 도면에 도시된 어레이들에서는 프로필들이 스택의 부분들로서 양 측면에서 실링 심들(2) 상을 가압하고, 이때 어레이는 직접 적어도 부분적으로 형상 결합 방식으로 하우징 내에 위치 설정될 수 있으며, 그리고 이때 상기 하우징은 상기 스택의 가압 공정 기능을 수행한다.
스택으로 프레임들이 설치된 파우치 셀들의 조립 공정으로는 다수의 실시예가 고려될 수 있다. 프로필들을 통해 뻗는 클램프, 인장 밴드, 나사 로드 또는 나사를 이용하여 스택을 고정하는 공정이 고려될 수 있다. 마찬가지로 스택이 삽입된 이후에 가압 공정을 보증하는 커버가 설치되는 하우징 내 고정 공정도 고려될 수 있다.
마찬가지로 가압 공정이 랙(rack)의 벽들에 의해 보증되는 랙 내 고정 공정도 고려될 수 있다. 이 경우, 상기 랙은 전방 및 후방으로, 단지 후방으로 또는 단지 전방으로 적어도 부분적으로 개방될 수 있다. 이와 같은 상황은 전기 접촉 또는 냉각을 간단하게 제공한다. 특히 냉각 팬을 이용한 공기 냉각법이 가능하다. 마찬가지로 프로필들을 둘러싸고 고정하는 금속 클램프를 이용한 고정 공정이 고려될 수 있다.
마찬가지로 스택을 둘러싸는 하우징 내에 프로필들의 리세스들과 동일한 위치에 제공되는 개구를 형성하는 것도 고려될 수 있다. 파우치 셀의 개방시 방출된 오염 가스는 하우징의 상기 개구를 통해 안전하게 제거될 수 있다. 이 경우, 탄성 중합체 밀봉은 대부분의 가스가 상기 개구를 통해 지나가고, 가급적 단지 매우 작은 부분만이 프로필과 내부 하우징 벽 사이의 의도하지 않은 누설 경로로 벗어나도록 보증한다.

Claims (17)

  1. 기본 몸체(5)를 포함하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재(4)로서,
    상기 기본 몸체(5)는 파우치 셀의 실링 심(sealing seam)(2)에 접하기 위한 접촉면(5a)을 갖는 프로필(profile)로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로필은 연속 압출 가공 공정에 의해 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로필은 적어도 부분적으로 탄성 중합체, 열가소성 탄성 중합체 또는 폐쇄 기공형 폼(foam)으로 제조될 수 있거나, 또는 이와 같은 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로필은 오로지 탄성 중합체 또는 열가소성 탄성 중합체로만 제조되어 있는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로필은 2개의 재료로 제조되어 있고, 이때 제 2 재료는 제 1 재료보다 더 단단한 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로필은 파우치 셀의 실링 심(2)을 수용하기 위해 리세스(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로필은 벌집 형태(comb-like)로 형성되어 있는데, 말하자면 다수의 파우치 셀의 실링 심들(2)을 수용하기 위해 다수의 리세스(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀들을 지지하기 위한 수용 부재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이로서,
    파우치 셀의 실링 심(2)은 하나의 프로필 내에 또는 이웃한 2개의 프로필 사이에 위치 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로필들은 상기 파우치 셀의 실링 심(2)을 적어도 한 측면에서 탄성적으로 가압하는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 프로필들은 상기 파우치 셀의 실링 심(2)을 양 측면에서 탄성적으로 가압하는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 부재들(4)은 파우치 셀의 적어도 2개의 측면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 부재들(4)은 파우치 셀의 3개 또는 4개의 측면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전류 콜렉터(current collector)(3)의 영역들도 프로필에 의해 가압 되어 있는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전류 콜렉터(3)에 직접 이웃하지 않는 실링 심(2)의 영역은, 내부 과압(overpressure)시 이와 같은 영역을 사전 결정된 절단 지점(predeterminded breaking point)으로 형성하기 위해 프로필에 의해 가압 되지 않는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로필들은 스택의 부분들로서 양 측면에서 실링 심들(2) 상에 압착하고, 이때 이와 같은 어레이는 적어도 부분적으로 형상 결합 방식으로 하우징 내에 위치 설정되어 있으며, 그리고 이때 상기 하우징은 상기 스택의 가압 공정 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 적어도 2개의 수용 부재(4) 및 적어도 하나의 파우치 셀을 포함하는 어레이.
  16. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 수용 부재들(4)에 고정되어 있는 파우치 셀들 및/또는 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 어레이를 포함하는 배터리-모듈.
  17. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 수용 부재들(4)에 고정되어 있는 파우치 셀들 및/또는 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 어레이를 포함하는 배터리-시스템.
KR1020160086962A 2015-07-15 2016-07-08 파우치 셀들을 위한 수용 부재 KR20170009741A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15176896.7 2015-07-15
EP15176896.7A EP3118910B1 (de) 2015-07-15 2015-07-15 Aufnahmeelement für pouch-zellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170009741A true KR20170009741A (ko) 2017-01-25

Family

ID=53673788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160086962A KR20170009741A (ko) 2015-07-15 2016-07-08 파우치 셀들을 위한 수용 부재

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10686170B2 (ko)
EP (1) EP3118910B1 (ko)
JP (1) JP2017041437A (ko)
KR (1) KR20170009741A (ko)
CN (1) CN106384795A (ko)
BR (1) BR102016016253A2 (ko)
WO (1) WO2017009791A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018164146A1 (ja) 2017-03-06 2018-09-13 日本合成化学工業株式会社 樹脂組成物およびそれからなる成形材料並びに多層構造体
WO2018207608A1 (ja) * 2017-05-12 2018-11-15 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを備える車両、蓄電装置並びに電源装置用セパレータ
WO2018220199A1 (en) 2017-06-01 2018-12-06 Johnson Controls Advanced Power Solutions Gmbh Cell assembly, cell sub-module, energy storage module and method for assembling the same
KR102270266B1 (ko) * 2017-11-30 2021-06-28 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈
KR102282482B1 (ko) 2018-02-06 2021-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
DE102018204220A1 (de) 2018-03-20 2019-09-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie
DE102018205896A1 (de) 2018-04-18 2019-10-24 Volkswagen Aktiengesellschaft "Batteriemodul und Batterieanordnung"
EP3591730A1 (de) * 2018-07-04 2020-01-08 Hilti Aktiengesellschaft Pouchzelle und stack
DE102018214528A1 (de) * 2018-08-28 2020-03-05 Mahle International Gmbh Akkumulatoranordnung
CN208674236U (zh) * 2018-10-22 2019-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池缓冲垫以及电池模组
DE102020118323B3 (de) 2020-07-10 2021-10-07 Hans Martin Tekeser e.K. Längen- und höhenverstellbare Rahmenvorrichtung für die Aufnahme einer Einzelzelle mit zumindest einem mehrteiligen winkelverstellbaren Winkel-Teilelement sowie ein elektrisches Speichermodul umfassend eine Rahmenvorrichtung
DE102020213561B3 (de) * 2020-10-28 2022-04-21 Audi Aktiengesellschaft Zellmodul sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
KR102461833B1 (ko) * 2020-12-09 2022-11-01 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
CN112853760B (zh) * 2021-01-12 2022-12-09 江苏中迪新材料技术有限公司 防火隔热毡、其制备方法及电池模组和电池包
DE102021114357A1 (de) 2021-06-02 2022-12-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezellenbaugruppe und Batteriezelle sowie Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle und Verfahren zum Betrieb einer Batteriezelle
DE102021116018A1 (de) * 2021-06-21 2022-12-22 Webasto SE Batteriemodul zum Ausbilden einer Batterie für ein Fahrzeug
KR20230093945A (ko) * 2021-12-20 2023-06-27 에스케이온 주식회사 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20230134375A (ko) * 2022-03-14 2023-09-21 에스케이온 주식회사 배터리 셀 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 모듈
CN115172974A (zh) * 2022-07-26 2022-10-11 中创新航科技股份有限公司 电池装置
SE2250971A1 (en) * 2022-08-17 2024-02-18 Cuberg Inc Pouch battery cell system
DE102022134057A1 (de) 2022-12-20 2024-06-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie mit optimierter Temperierbarkeit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005123128A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Tdk Corp 電池パック
KR100932227B1 (ko) 2005-09-02 2009-12-16 주식회사 엘지화학 이차전지 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101001320B1 (ko) * 2007-11-09 2010-12-14 주식회사 엘지화학 향상된 열 안정성의 전지셀 및 이를 포함하는 중대형전지모듈
JP5673314B2 (ja) * 2011-04-08 2015-02-18 日産自動車株式会社 二次電池とケースとの組立体およびこれを用いた組電池
DE202011052087U1 (de) * 2011-11-24 2013-02-25 Rehau Ag + Co. Rahmen und System zum Halten und Temperieren einer Batteriezelle
EP2786439B1 (de) * 2011-11-30 2016-08-31 ads-tec GmbH Flachzelle für ein akkupack
KR101908583B1 (ko) * 2012-06-28 2018-10-17 에스케이이노베이션 주식회사 가스 포집 및 배출이 용이한 이차전지모듈
JP2014093239A (ja) * 2012-11-06 2014-05-19 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US10686170B2 (en) 2020-06-16
JP2017041437A (ja) 2017-02-23
BR102016016253A2 (pt) 2017-01-24
EP3118910A1 (de) 2017-01-18
WO2017009791A1 (de) 2017-01-19
US20170018746A1 (en) 2017-01-19
CN106384795A (zh) 2017-02-08
EP3118910B1 (de) 2022-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170009741A (ko) 파우치 셀들을 위한 수용 부재
JP5405102B2 (ja) バッテリシステム
CN106953135B (zh) 电池模块及其制造方法
US11121395B2 (en) Battery module with movable end plate responsive to cell swelling and battery pack including same
US9324982B2 (en) Battery module
JP2020537296A (ja) 電気化学装置および電気化学システム
US10026986B2 (en) Fuel cell stack
KR20130086677A (ko) 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20180034091A1 (en) Fuel cell stack
US10615382B2 (en) Cell module
JP2009170687A (ja) 電気化学蓄電素子モジュール
JP6828471B2 (ja) 蓄電装置
JP2019096431A (ja) 組電池と、組電池に用いられる単電池の製造方法
KR102296045B1 (ko) 축전 장치
WO2016013150A1 (ja) 電池モジュール
JP6277987B2 (ja) 電池モジュール
JP7392662B2 (ja) 蓄電装置
JP7225795B2 (ja) 蓄電装置
KR20220100424A (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
JP4711382B2 (ja) 燃料電池スタック
KR20220039160A (ko) 전지셀의 수명이 향상된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
JP2008108485A (ja) 燃料電池
KR100759395B1 (ko) 이차 전지
US11101486B2 (en) Stack case and outer restraining member for fuel cell
JP2020087659A (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment