KR20190077569A - 하나 이상의 갈바니 전지를 포함한 배터리 셀, 배터리, 그리고 배터리 셀 제조 방법 - Google Patents

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로베르트 하펜브락
레온하르트 페르디난트 슐츠
마틴 슈퇴브
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 갈바니 전지, 제1 셀 하우징 부재(12) 및 제2 셀 하우징 부재(16)를 포함하는 배터리 셀(20)에 관한 것으로, 상기 2개의 셀 하우징 부재(12, 16)가 함께 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸며, 제1 셀 하우징 부재(12)는 자신의 내부 표면(13) 상에 내부 함몰부들(30)을 구비하고, 이들 내부 함몰부는 상기 내부 표면(13)에 직접 대면해 있는 제1 셀 하우징 부재(12)의 외부 표면(14) 상에서는 제1 추가 배터리 셀(20)과의 전기 접촉을 위한 외부 돌출부들(30)이 되며, 그리고/또는 제2 셀 하우징 부재(16)는 자신의 내부 표면(17) 상에 내부 돌출부들(40)을 구비하고, 이들 내부 돌출부는 상기 내부 표면(17)에 직접 대면해 있는 제2 셀 하우징 부재(16)의 외부 표면(18) 상에서는 제2 추가 배터리 셀(20)과의 전기 접촉을 위한 외부 함몰부들(40)이 되며, 본 발명은, 제1 보상 부재(50, 65 내지 69) 및/또는 제2 보상 부재(62, 63)가 제공되고, 제1 보상 부재(50, 65 내지 69)는, 이들 제1 보상 부재(50, 65 내지 69)가 내부 함몰부들(30)과 함께 제1 셀 하우징 부재(12)의 실질적으로 평평한 내부 표면(13)을 형성하도록 내부 함몰부들(30)에 대해 상보적으로 형성되어 내부 함몰부들(30) 내에 배치되며, 그리고/또는 제2 보상 부재(62, 63)는, 이들 제2 보상 부재(62, 63)가 내부 돌출부들(40)과 함께 제2 셀 하우징 부재(16)의 실질적으로 평평한 내부 표면(17)을 형성하도록 내부 돌출부들(40)에 대해 상보적으로 형성되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

하나 이상의 갈바니 전지를 포함한 배터리 셀, 배터리, 그리고 배터리 셀 제조 방법
본 발명은, 하나 이상의 갈바니 전지(galvanic cell)를 포함하는 배터리 셀, 배터리, 그리고 배터리 셀을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
하나 또는 복수의 갈바니 전지를 포함하는 다수의 배터리 셀이 공지되어 있다. 배터리 셀들은 일반적으로, 갈바니 전지들을 에워싸거나 둘러싸는 하나의 셀 하우징을 포함한다.
배터리 셀들의 셀 하우징들은, 셀 하우징들 또는 셀 하우징들 내 갈바니 전지들이 다른 배터리 셀들과 전기적으로 연결될 수 있도록 하기 위해, 흔히 돌출부들(protrusion) 및/또는 함몰부들(recess)을 포함한다. 돌출부들 및/또는 함몰부들은 예컨대 딥드로잉 가공을 통해 형성될 수 있다. 그 결과, 셀 하우징의 외부 표면 상의 각각의 돌출부는 셀 하우징의 내부 표면 상의 함몰부를 형성하며, 셀 하우징의 외부 표면 상의 각각의 함몰부는 셀 하우징의 내부 표면 상의 돌출부를 형성한다.
여기서 단점은, 일반적으로 셀 하우징 내 갈바니 전지에서 압력 피크가 발생할 수 있다는 점인데, 그 이유는 갈바니 전지가 셀 하우징의 내부 표면과 점 형태로만 접촉하고, 넓은 면에 걸쳐 접촉하지 않기 때문이다. 이는 특히 서로 겹쳐서 배치되는 복수의, 예컨대 3개 또는 그 이상의 갈바니 전지를 포함하는 배터리 셀들에 해당한다. 이 경우, 중량 힘 및/또는 압착력에 의해 일반적으로 (최하층) 갈바니 전지 내에서 불균일한 압력 분포가 발생할 수 있다. 또한, 갈바니 전지들은 일반적으로 충전/방전 동안 팽창될 수 있으며, 그로 인해 갈바니 전지들이 셀 하우징의 평탄하지 않은 내부 표면 쪽으로 밀착되고, 그 결과 보통 마찬가지로 불균일한 압력 분포가 발생하게 된다.
이는, 불리한 상황들에서 갈바니 전지의 손상을 야기할 수 있다. 또한, 이는, 불리한 상황들에서 배터리 셀의 유효수명을 단축시킬 수 있다. 더욱이, 일반적으로 셀 하우징은 압력 피크들을 견뎌 내도록 하기 위해 상대적으로 더 안정적으로 구성되어야 하며, 그로 인해 셀 하우징은 전형적으로 더 높은 중량을 갖는다.
발명의 장점.
본 발명의 실시예들은 바람직한 방식으로, 갈바니 전지로 셀 하우징 압력이 균일하게 분포되는 배터리 셀, 특히 리튬이온 배터리 셀, 또는 배터리, 특히 리튬이온 배터리, 또는 배터리 셀 제조 방법을 제시하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 하나 이상의 갈바니 전지, 제1 셀 하우징 부재 및 제2 셀 하우징 부재를 포함하는 배터리 셀이 제안되며, 상기 2개의 셀 하우징 부재는 함께 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸며, 제1 셀 하우징 부재는 자신의 내부 표면상에 내부 함몰부들을 포함하고, 이들 내부 함몰부는 상기 내부 표면에 직접 대면해 있는 제1 셀 하우징 부재의 외부 표면상에서는 제1 추가 배터리 셀과의 전기 접촉을 위한 외부 돌출부들이 되며, 그리고/또는 제2 셀 하우징 부재는 자신의 내부 표면상에 내부 돌출부들을 포함하고, 이들 내부 돌출부는 내부 표면에 직접 대면해 있는 제2 셀 하우징 부재의 외부 표면상에서는 제2 추가 배터리 셀과의 전기 접촉을 위한 외부 함몰부들이 되며; 상기 배터리 셀은, 제1 보상 부재들 및/또는 제2 보상 부재들이 제공되고, 제1 보상 부재들은, 이들 제1 보상 부재가 내부 함몰부들과 함께 제1 셀 하우징 부재의 실질적으로 평평한 내부 표면을 형성하도록 내부 함몰부들에 대해 상보적으로 형성되어 내부 함몰부들 내에 배치되고, 그리고/또는 제2 보상 부재들은, 이들 제2 보상 부재가 내부 돌출부들과 함께 제2 셀 하우징 부재의 실질적으로 평평한 내부 표면을 형성하도록 내부 돌출부들에 대해 상보적으로 형성되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 경우 장점은, 갈바니 전지에 통상 적은 힘이 작용하고, 발생하는 힘은 갈바니 전지와 셀 하우징 사이에 균일하게 분포된다는 점이다. 갈바니 전지는 셀 하우징 또는 셀 하우징 부재의 내부 표면, 또는 셀 하우징 부재의 내부 표면들과 넓은 면에 걸쳐 접촉한다. 일반적으로, 배터리 셀 내에서 또는 갈바니 전지 내에서 압력 피크가 전혀 발생하지 않거나 약간만 발생하며, 발생하는 압력, 특히 중량 압력은 갈바니 전지에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된다. 이는, 전형적으로 셀 하우징뿐만 아니라 갈바니 전지의 외부 케이스도 박벽(thin-walled)으로 형성될 수 있게 하며, 그 결과 적은 중량을 갖게 한다. 또한, 배터리 셀은 일반적으로 높은 유효수명을 갖는다. 더 나아가, 통상 갈바니 전지에 적은 힘이 작용한다.
본 발명의 제2 양태에 따라서, 2개 이상의 본 발명에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리가 제안되며, 상기 배터리 셀들 중 제1 배터리 셀의 외부 돌출부들은 배터리 셀들 중 제2 배터리 셀의 외부 함몰부들 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 배터리 셀들은 외부 돌출부들 및 외부 함몰부들을 통해 서로 전기적으로 연결된다.
이를 통해, 일반적으로 배터리 셀들 간에 기술적으로 간단한 전기적 연결이 달성된다. 더 나아가, 배터리는 일반적으로 특히 형태 안정적으로 형성된다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 배터리 셀을 제조하기 위한 한 방법이 제안되며, 이 방법에서는 배터리 셀이 하나 이상의 갈바니 전지와 셀 하우징을 포함하며, 셀 하우징은 하나 이상의 제1 셀 하우징 부재와 하나 이상의 제2 셀 하우징 부재를 포함하고, 상기 2개의 셀 하우징 부재는 함께 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸며, 제1 셀 하우징 부재는 내부 함몰부들을 구비한 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 함몰부들은 내부 표면에 직접 대면해 있는 제1 셀 하우징 부재의 외부 표면상에서 제1 추가 배터리 셀과의 전기 접촉을 위한 외부 돌출부들이 되며, 그리고/또는 제2 셀 하우징 부재는 내부 돌출부들을 구비한 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 돌출부들은 내부 표면에 직접 대면해 있는 제2 셀 하우징 부재의 외부 표면상에서 제2 추가 배터리 셀과의 전기 접촉을 위한 외부 함몰부들이 되며,
상기 방법은, 제1 셀 하우징 부재 및 제2 셀 하우징 부재를 제공하는 단계; 갈바니 전지를 제공하는 단계; 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면의 평평한 표면을 형성하기 위해 내부 돌출부들 주위의 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면상에, 그리고/또는 제1 셀 하우징 부재의 내부 표면의 평평한 표면을 형성하기 위해 제1 셀 하우징 부재의 내부 함몰부들 내에, 보상 재료를 도포하는 단계; 및 갈바니 전지가 두 셀 하우징 부재의 내부 표면들 사이에서 상기 두 셀 하우징 부재에 의해 형성된 공동부 내에 내포되는 방식으로, 상기 두 셀 하우징 부재로 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸는 단계;를 포함한다.
이 경우 장점은, 상기 방법으로 제조된 배터리 셀의 경우, 갈바니 전지에 통상 적은 힘 또는 균일하게 분포된 힘이 작용한다는 점이다. 갈바니 전지는 셀 하우징 부재의 내부 표면(들)과 넓은 면에 걸쳐 접촉한다. 일반적으로, 배터리 셀 내에서는 압력 피크가 전혀 발생하지 않거나 약간만 발생하며, 발생하는 압력, 특히 중량 압력은 갈바니 전지에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포된다. 이는, 전형적으로 셀 하우징뿐만 아니라 갈바니 전지의 외부 케이스도 박벽으로 형성될 수 있게 하며, 그 결과로 적은 중량을 갖게 한다. 또한, 본원의 방법을 통해 제조되는 배터리 셀은 일반적으로 높은 유효수명을 갖는다. 더 나아가, 통상 갈바니 전지에 적은 힘이 작용한다.
또한, 본원 방법은 통상 기술적으로 간단하게 수행될 수 있다. 게다가, 셀 하우징 부재의 내부 표면은 매우 평평하게 형성된다.
본 발명의 실시예들의 사상은 특히 하기에서 기술되는 사상 및 지식에 기반한 것으로서 간주될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 제1 셀 하우징 부재의 내부 표면 및/또는 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면은 각각 실질적으로 평평한 임계 영역(threshold area)을 포함하며, 제1 셀 하우징 부재의 내부 함몰부들이 제1 셀 하우징 부재의 임계 영역을 에워싸고, 제2 셀 하우징 부재의 내부 돌출부들이 제2 셀 하우징 부재의 임계 영역을 에워싼다. 이 경우 장점은, 일반적으로 배터리 셀에 인접한 배터리 셀들로 힘이 전달되지 않으면서, 갈바니 전지가 임계 영역 내에서 팽창될 수 있다는 점이다. 그에 따라, 갈바니 전지들이 팽창할 때, 일반적으로 배터리 셀들과 또 다른 배터리 셀 간의 기계적 및/또는 전기 접촉이 손상되지 않는다.
일 실시예에 따라서, 제1 보상 부재들이 서로 연결되고, 그리고/또는 제2 보상 부재들이 서로 연결된다. 이를 통해, 보상 부재들은 통상 기술적으로 간단하게 배치되고 정렬될 수 있다. 이는 일반적으로 배터리 셀 제조 시간을 단축시킨다.
일 실시예에 따라서, 제1 보상 부재들 및/또는 제2 보상 부재들은 플라스틱 재료를 포함하며, 특히 제1 보상 부재들 및/또는 제2 보상 부재들은 플라스틱 재료로 형성된다. 이 경우 장점은, 통상 배터리 셀의 제조 비용이 절감되는 점이다.
일 실시예에 따라서, 제1 보상 부재들 및/또는 제2 보상 부재들은 단지 일부 영역에서만 제1 셀 하우징 부재의 내부 표면과 갈바니 전지 사이에, 그리고/또는 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면과 갈바니 전지 사이에 배치된다. 이 경우 장점은, 일반적으로 보상 부재들을 위해 필요한 재료 또는 공간이 최대한 덜 요구된다는 점인데, 그 이유는 평평한 내부 표면을 제조하기 위해 절대적으로 필요한 만큼의 재료만이 보상 부재들을 위해 사용되기 때문이다. 이를 통해, 셀 하우징 부재의 내부 표면의 이미 평평한 영역들의 중첩이 통상 방지된다. 이는 통상적으로 갈바니 전지(들)을 위한 공간 또는 자리를 증가시키고, 그에 따라 배터리 셀 저장 용량도 증가시킨다. 이를 통해, 더 나아가 일반적으로 비용이 감소된다.
일 실시예에 따라서, 보상 재료는 단지 일부 영역에서만 제1 셀 하우징 부재 및/또는 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면상에 도포된다. 이 경우 장점은, 본원 방법의 경우, 일반적으로 보상 부재들을 위해 필요한 재료 또는 공간이 최대한 덜 요구된다는 점인데, 그 이유는 평평한 내부 표면을 제조하기 위해 절대적으로 필요한 만큼의 재료만이 보상 부재들을 위해 사용되기 때문이다. 이를 통해, 셀 하우징 부재의 내부 표면의 이미 평평한 영역들의 중첩이 통상 방지된다. 이는 통상적으로 갈바니 전지(들)을 위한 공간 또는 자리를 증가시키고, 그에 따라 배터리 셀 저장 용량도 증가시킨다. 이를 통해, 더 나아가 일반적으로 비용이 감소된다.
일 실시예에 따라서, 보상 재료는 제1 셀 하우징 부재 및/또는 제2 셀 하우징 부재의 임계 영역의 둘레에 도포된다. 이 경우 장점은, 일반적으로 배터리 셀에 인접하는 배터리 셀들로 힘이 전달되지 않으면서, 갈바니 전지가 임계 영역 내에서 팽창될 수 있다는 점이다. 그에 따라, 갈바니 전지들이 팽창할 때, 일반적으로 배터리 셀들과 또 다른 배터리 셀 간의 기계적 및/또는 전기 접촉이 손상되지 않는다.
일 실시예에 따라서, 보상 재료는, 이 보상 재료가 연속 면을 형성하는 방식으로 도포된다. 이 경우 장점은, 보상 재료가 일반적으로 빠르게 도포될 수 있다는 점이다. 이는 통상 제조 시간을 단축시킨다.
주지할 사항은, 본 발명의 가능한 특징들 및 장점들 중 일부가 본원에서 배터리 셀 또는 이 배터리 셀의 제조를 위한 방법의 상이한 실시예들과 관련하여 기술된다는 점이다. 통상의 기술자라면, 상기 특징들이, 본 발명의 또 다른 실시예들을 달성하기 위해 적합한 방식으로 조합되거나 매칭되거나 교체될 수 있다는 점을 알 수 있다.
하기에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 기술되며, 도면들과 설명은 모두 발명을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 배터리 셀의 제1 보상 부재들을 포함하는 매트의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 배터리 셀의 셀 하우징 부재의 상면 사시도이다.
도 3은 도 1의 매트가 셀 하우징 부재 내에 배치되어 있는, 도 2의 셀 하우징 부재의 하면 사시도이다.
도 4는 복수의 개개의 제1 보상 부재를 도시한 도면이다.
도 5는 제2 보상 부재들이 구비된 매트를 도시한 도면이다.
도 6은 보상 부재들이 배치되어 있는 배터리 셀의 횡단면도이다.
도 7은 보상 부재들이 배치되어 있는 배터리 셀의 횡단면도이다.
도 8은 갈바니 전지를 제외하고 제1 및 제2 보상 부재들을 구비한 배터리 셀의 의사 분해도(pseudo-explosion view)이다.
도면들은 개략적인 것일 뿐이며, 정밀하지 않다. 동일한 참조 부호들은 도면들에서 동일하거나 동일하게 작용하는 특징들을 지칭한다.
도 1에는, 본원 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(20)의 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)을 포함하는 매트(60)의 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는, 본원 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(20)의 제1 셀 하우징 부재(12)의 상면 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는, 도 1의 매트(60)가 제1 셀 하우징 부재(12) 내에 배치되어 있는, 도 2의 제1 셀 하우징 부재(12)의 하면 사시도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 배터리 셀(20)은 하나 또는 복수의 갈바니 전지, 하나의 제1 셀 하우징 부재(12) 및 하나의 제2 셀 하우징 부재(16)를 포함한다. 상기 두 셀 하우징 부재(12, 16)가 함께 갈바니 전지(들)를 둘러싸거나 에워싼다. 두 셀 하우징 부재(12, 16)는 함께, 갈바니 전지가 배치되어 있고 실질적으로 직육면체 형태인 내부 공간 또는 공동부를 형성한다. 갈바니 전지는, 예컨대 공동부의 측면 표면에서, 전기적으로 상호 절연되어 있는 제1 셀 하우징 부재(12)와 제2 셀 하우징 부재(16)에 연결되며, 그럼으로써 제1 셀 하우징 부재(12)와 제2 셀 하우징 부재(16)는 상이한 전기 전위들에 놓인다.
제1 셀 하우징 부재(12)는 자신의 외부 표면(14) 상에 외부 돌출부들(30)을 구비하며, 이 외부 돌출부들은, 외부 표면(14)에 직접 대면해 있는 제1 셀 하우징 부재의 내부 표면(13) 상에서 내부 함몰부들(30)이거나 이들을 형성한다. 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)은 자신의 외부 표면(18) 상에 외부 함몰부들(40)을 포함하며, 이 외부 함몰부들은, 외부 표면(18)에 직접 대면해 있는 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면(17) 상에서 내부 돌출부들(40)이거나 이들을 형성한다.
도 2에서, 제1 셀 하우징 부재(12)의 외부 표면(14)(도 2에서 상부) 상의 외부 돌출부들(30)이 확인된다. 외부 돌출부들(30)은 제1 셀 하우징 부재(12)의 평평한 직사각형 임계 영역(25)을 에워싼다. 도 1의 매트(60)가 제1 셀 하우징 부재(12) 내에 배치되어 있는, 도 2의 셀 하우징 부재(12)의 하면 사시도인 도 3에는 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13)이 도시되어 있으며, 도 3에서의 제1 셀 하우징 부재(12)는 도 1에 비해 수평으로 연장되는 축을 중심으로 180°만큼 회전되었다.
외부 돌출부들(30) 및/또는 외부 함몰부들(40)은 바로 인접한 배터리 셀(20)과 물리적으로 접촉하도록 형성된다. 외부 돌출부들(30) 및/또는 외부 함몰부들(40)은 배터리 셀(20)을 바로 인접한 배터리 셀(20)과 전기적으로 연결하도록 형성된다.
배터리 셀들(20)의 위치들이 중력에 대해 평행한 방향으로 순수 병진 방식으로만 변위되는, 배터리 셀들(20) 상호 간의 적층 또는 중첩 배치의 경우, 서로 바로 인접한 배터리 셀들(20)은 셀 하우징 부재들(12, 16)의 임계 영역들(25) 내에서 서로 이격된다. 이 경우, 응력도 발생하지 않고, 서로 바로 인접한 배터리 셀들(20) 간의 접촉도 변하지 않는 상태에서, 갈바니 전지 또는 셀 하우징 부재(12, 16)가 상기 영역에서 팽창될 수 있다.
갈바니 전지와 접촉하기 위한, 평평하거나, 평활하거나, 평탄한 내부 표면(13)을 달성하기 위해, 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)이 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30) 내에 배치된다. 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)은 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30) 또는 리세스들 또는 외부 돌출부들(30) 내에 배치된다. 이를 위해, 도 2 및 도 3에 도시된 셀 하우징 부재(12)의 경우, 도 1에 도시된, 보상 부재들(50, 65 내지 69)을 구비한 매트(60)가 이용될 수 있다. 매트(60)는, 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13) 상의 내부 함몰부들(30)에 대해 상보적으로 형성된 돌출부들의 형태를 갖는 복수의 제1 보상 부재(50, 65 내지 69)를 포함한다. 매트(60)의 돌출부들은 도 3에서 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13)의 내부 함몰부들(30) 내에 배치된다.
매트(60)는 실질적으로 직사각형으로 형성된다. 매트(60)는 [매트(60)의 재료가 존재하지 않는] 자유 영역을 에워싼다. 상기 자유 영역은, 갈바니 전지를 팽창시키기 위한 체적부를 제공하는 데 이용된다. 또한, 매트(60)의 상기 자유 영역에는 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13)이 이미 평평하게 또는 평면으로 형성되어 있다.
제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13) 상에 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)을 구비한 매트(60)를 배치하고, 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30) 내로 매트(60)의 돌출부들 또는 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)을 삽입함으로써, 제1 셀 하우징 부재(12)의 평평하거나 평탄한 내부 표면(13)이 형성된다. 제1 셀 하우징 부재(12)의 상기 내부 표면(13)은, 셀 하우징 내로 갈바니 전지가 삽입된 후에 상기 갈바니 전지와 넓은 면적에 걸쳐 접촉한다.
갈바니 전지는 자신의 외부 표면상에 마찬가지로 평평하거나 평활하거나 평탄한 표면을 갖는다. 그로 인해, 힘, 특히 중량 힘(weight force)은 넓은 면적에 걸쳐 갈바니 전지로부터 셀 하우징 또는 셀 하우징 부재(12)로, 그리고 그 반대로 전달될 수 있다. 이를 통해 압력 피크가 없는 균일한 힘 분포가 달성된다.
셀 하우징 부재(12, 16)는 셀 하우징의 반부일 수 있다. 제1 셀 하우징 부재(12)는 제2 셀 하우징 부재(16)와 구조적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 4에는, 복수의 개개의 제1 보상 부재(50, 65 내지 69)가 도시되어 있다. 보상 부재들(50, 65 내지 69)은, 도 4에 도시된 것처럼 개개의 보상 부재들(50, 65 내지 69)일 수 있다. 개개의 보상 부재들(50, 65 내지 69)은 갈바니 전지의 내부 함몰부들(30) 내에 삽입된다.
도 5에는, 제2 보상 부재들(62, 63)을 구비한 매트(61)가 도시되어 있다. 도 5에서 제2 보상 부재들(62, 63)은, 각각 그 중심에 관통공 또는 구멍을 포함하는 평평한 부재들이다. 구멍은 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)의 내부 돌출부를 수용하는 데 이용된다.
제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)의 내부 돌출부들(40)을 보상하기 위해, 리세스들 또는 함몰부들을 구비한 매트(61)가 이용된다. 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)의 내부 돌출부들(40)은 매트(61)의 리세스들 또는 함몰부들 내로 삽입된다. 이런 방식으로, 제2 셀 하우징 부재(16)의 평활하거나 평평하거나 평탄한 내부 표면(17)은 갈바니 전지의 평평하거나 평탄하거나 평활한 표면과 접촉하도록 형성된다. 리세스들 또는 함몰부들은 매트(61)의 전체 높이를 관통한다. 이는, 리세스들 또는 함몰부들이 매트(61) 내의 구멍들이라는 점을 의미한다.
또한, 보상 부재들(50, 65 내지 69) 또는 갈바니 전지의 평평한 표면은, 보상 재료가 제1 셀 하우징 부재(12) 및/또는 제2 셀 하우징 부재(16)의 제1 내부 표면(13) 상에 도포됨으로써도 형성될 수 있다. 도포된 재료의 표면은 제조 중에 또는 그 후에 평활화되거나 평탄하게 유지된다.
[예컨대 배분(dispense)을 통해] 액상 또는 페이스트 형태의 보상 재료의 도포 후, 이 보상 재료는 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)의 내부 돌출부들(40)을 둘러싸고, 그리고/또는 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30) 내로 스며든다. 이런 방식으로, 보상 부재들(50, 65 내지 69)이 형성된다. 이를 통해, 불균일하거나 불규칙한 내부 돌출부들(40) 및/또는 내부 함몰부들(30)이 보상 재료에 의해 보상될 수 있다.
또한, 고체 형태의 보상 부재들(50, 65 내지 69)이 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13) 및/또는 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17) 상에 장착되는 점도 생각해볼 수 있다.
도 6에는, 개개의 제1 보상 부재들(50)이 배치되어 있는 배터리 셀(20)의 횡단면도가 도시되어 있다. 배터리 셀(20)(도 6에서 배터리 셀의 하부면)의 외부 돌출부들(30) 내로 개개의 제1 보상 부재들(50)이 삽입된다. 이를 통해, 도 6에서 하부면 상에, 셀 하우징(10)의 (평활하거나 평평한) 내부 표면과 접촉하기 위한 평활하거나 평탄한 표면이 형성된다. 도 7에서 상부의 제2 셀 하우징 부재(16)의 경우, 이 제2 셀 하우징 부재의 내부 표면상에, 제2 보상 부재(62, 63)에 의해 둘러싸이는 내부 돌출부들(40)이 형성된다.
도 7에는, 보상 부재들(50, 65 내지 69, 62, 63)이 배치되어 있는 배터리 셀(20)의 횡단면도가 도시되어 있다. 여기서, 개개의 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)은 제1 셀 하우징 부재(12)(도 7에서 상부)의 내부 함몰부들(30) 내에 배치된다. 제2 셀 하우징 부재(16)(도 7에서 하부)의 내부 돌출부들(40)은, 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 돌출부들(40)을 둘러싸는 제2 보상 부재들(62, 63)을 구비한 매트(61)에 의해 감싸진다. 그에 따라, 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69) 및 제2 보상 부재들(62, 63)을 통해, 제1 셀 하우징 부재(12)(도 7에서 상부)의 평평한 내부 표면(13) 및 제2 셀 하우징 부재(16)(도 7에서 하부)의 평평한 내부 표면(17)이 형성된다.
매트(61)는 갈바니 전지의 내부 돌출부들(40)을 둘러싼다. 매트(61)의 리세스들은 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)의 내부 돌출부들(40)에 대해 상보적으로 형성된다. 개개의 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)은 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13)의 내부 함몰부들(30)에 대해 상보적으로 형성된다.
내부 돌출부들(40) 사이의 자유 공간들의 채움 및 내부 함몰부들(30)의 채움은, 내부 돌출부들(40) 또는 외부 돌출부들(30)이 돌출되어 나오는 표면에 대해 평행한 방향으로 내부 돌출부들(40) 및 내부 함몰부들(30)의 재료 탄성 계수(material elastic constant)를 증가시키거나 개선한다. 그럼으로써, 배터리 셀(20)의 안정성 또는 탄성이 증가한다.
그에 따라, 보상 부재들(50, 65 내지 69, 62, 63)은, 각각 내부 돌출부들(40)/외부 함몰부들(40), 및/또는 내부 함몰부들(30)/외부 돌출부들(30)에 대해 상보적으로 형성된 양각부(positive) 또는 음각부(negative)를 형성할 수 있다.
서로 겹쳐서 배치되거나, 서로 적층될 수 있는 배터리 셀들(20)의 개수는 2개, 3개, 4개, 5개일 수 있거나, 5개보다 더 많을 수 있다. 배터리 셀들(20)은 외부 돌출부들(30) 및 외부 함몰부들(40)에 의해 기술적으로 간단하게 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
셀 하우징 부재들(12, 16)에 임계 영역이 존재하지 않는 점도 생각해볼 수 있다.
보상 부재들(50, 65 내지 69, 62, 63)의 재료는 플라스틱 또는 예컨대 고무 등과 같은 천연 재료들을 함유할 수 있다. 보상 부재들(50, 65 내지 69, 62, 63)은 발포체(foam)로 형성될 수 있거나, 상기 발포체를 포함할 수 있다. 또한, 보상 부재들(50, 65 내지 69, 62, 63)이 경질 표면을 포함하거나, 경질 재료로 형성되는 점도 생각해볼 수 있다. 이를 통해, 발생하는 힘이 매우 잘 전달될 수 있다.
셀 하우징은 금속 및/또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 또한, 셀 하우징이 금속 및/또는 금속 합금으로 형성되는 점도 생각해볼 수 있다. 또한, 셀 하우징이 플라스틱으로 형성되거나, 플라스틱을 포함하는 점도 생각해볼 수 있다.
셀 하우징은 실질적으로 직육면체형으로 형성된다. 다른 형태들도 생각해볼 수 있다.
도 8에는, 갈바니 전지를 제외한 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69) 및 제2 보상 부재들(62, 63)을 구비한 배터리 셀(20)의 의사 분해도가 도시되어 있다. 갈바니 전지는 두 셀 하우징 부재(12, 16)의 내부 표면들(13, 17) 사이에 배치된다. 제1 셀 하우징 부재(12)(도 8에서 하부)의 내부 표면(13)은, 각각 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30) 내에 배치된 개개의 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)을 통해, 평평한 내부 표면(13)을 갖는다. 제2 셀 하우징 부재(16)(도 8에서 상부)의 내부 표면(17)은, 내부 표면(17)의 내부 돌출부들(40)을 둘러싸는 제2 보상 부재들(62, 63)을 구비한 매트(61)를 통해, 마찬가지로 평평한 내부 표면(17)을 갖는다. 이로써, 갈바닉 요소는, 함께 셀 하우징을 형성하는 두 셀 하우징 부재(12, 16)의 2개의 평탄한 또는 평평한 내부 표면들(13, 17)과 접촉한다. 이와 동시에, 셀 하우징은 자신의 외부 표면상에 외부 돌출부들(30)(도 8에서는 보이지 않음) 및 외부 함몰부들(40)(도 8에서 상부)을 포함한다.
마지막으로 주지할 사항은, "구비한", "포함하는" 등과 같은 용어들이 다른 부재들 또는 단계들을 배제하지 않으며, "하나"라는 용어가 복수를 배제하지 않는다는 점이다. 특허청구범위에서의 도면부호들은 제한으로 간주되어서는 안 된다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 갈바니 전지, 제1 셀 하우징 부재(12) 및 제2 셀 하우징 부재(16)를 포함하는 배터리 셀(20)로서,
    상기 2개의 셀 하우징 부재(12, 16)가 함께 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸며,
    제1 셀 하우징 부재(12)는 자신의 내부 표면(13) 상에 내부 함몰부들(30)을 구비하고, 이들 내부 함몰부는 상기 내부 표면(13)에 직접 대면해 있는 제1 셀 하우징 부재(12)의 외부 표면(14) 상에서 제1 추가 배터리 셀(20)과의 전기 접촉을 위한 외부 돌출부들(30)이 되며, 그리고/또는
    제2 셀 하우징 부재(16)는 자신의 내부 표면(17) 상에 내부 돌출부들(40)을 구비하고, 이들 내부 돌출부는 상기 내부 표면(17)에 직접 대면해 있는 제2 셀 하우징 부재(16)의 외부 표면(18) 상에서 제2 추가 배터리 셀(20)과의 전기 접촉을 위한 외부 함몰부들(40)이 되는, 배터리 셀에 있어서,
    제1 보상 부재(50, 65 내지 69) 및/또는 제2 보상 부재(62, 63)가 제공되며,
    상기 제1 보상 부재(50, 65 내지 69)는, 이들 제1 보상 부재(50, 65 내지 69)가 내부 함몰부들(30)과 함께 제1 셀 하우징 부재(12)의 실질적으로 평평한 내부 표면(13)을 형성하도록 내부 함몰부들(30)에 대해 상보적으로 형성되어 상기 내부 함몰부들(30) 내에 배치되고, 그리고/또는
    상기 제2 보상 부재(62, 63)는, 이들 제2 보상 부재(62, 63)가 내부 돌출부들(40)과 함께 제2 셀 하우징 부재(16)의 실질적으로 평평한 내부 표면(17)을 형성하도록 내부 돌출부들(40)에 대해 상보적으로 형성되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀(20).
  2. 제1항에 있어서, 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13) 및/또는 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)이 각각 실질적으로 평평한 임계 영역(25)을 포함하며,
    제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30)이 제1 셀 하우징 부재(12)의 임계 영역(25)을 에워싸고, 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 돌출부들(40)이 제2 셀 하우징 부재(16)의 임계 영역을 에워싸는, 배터리 셀(20).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69)이 서로 연결되며, 그리고/또는 제2 보상 부재들(62, 63)이 서로 연결되는, 배터리 셀(20).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 보상 부재들(50, 65 내지 69) 및/또는 제2 보상 부재들(62, 63)이 플라스틱 재료를 포함하며, 특히 플라스틱 재료로 형성되는, 배터리 셀(20).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 보상 부재(50, 65 내지 69) 및/또는 제2 보상 부재(62, 63)가 단지 일부 영역에서만 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13)과 갈바니 전지 사이에, 그리고/또는 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)과 갈바니 전지 사이에 배치되는, 배터리 셀(20).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 2개 이상의 배터리 셀(20)을 포함하는 배터리로서,
    배터리 셀들(20) 중 제1 배터리 셀의 외부 돌출부들(30)이 적어도 부분적으로 배터리 셀들(20) 중 제2 배터리 셀의 외부 함몰부들(40) 내에 배치되고,
    배터리 셀들(20)은 상기 외부 돌출부들(30) 및 상기 외부 함몰부들(40)을 통해 서로 전기적으로 연결되는, 배터리.
  7. 배터리 셀(20)을 제조하기 위한 방법으로서, 이 방법에서는,
    배터리 셀(20)이 하나 이상의 갈바니 전지와 셀 하우징을 포함하고, 셀 하우징은 하나 이상의 제1 셀 하우징 부재(12)와 하나 이상의 제2 셀 하우징 부재(16)를 포함하며, 상기 2개의 셀 하우징 부재(12, 16)는 함께 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸고,
    제1 셀 하우징 부재(12)는 내부 함몰부들(30)을 구비한 내부 표면(13)을 포함하며, 상기 내부 함몰부들은 내부 표면(13)에 직접 대면해 있는 제1 셀 하우징 부재(12)의 외부 표면(14) 상에서 제1 추가 배터리 셀(20)과의 전기 접촉을 위한 외부 돌출부들(30)이 되고, 그리고/또는
    제2 셀 하우징 부재(16)는 내부 돌출부들(40)을 구비한 내부 표면(17)을 포함하며, 상기 내부 돌출부들은 내부 표면(17)에 직접 대면해 있는 제2 셀 하우징 부재(16)의 외부 표면(18) 상에서 제2 추가 배터리 셀(20)과의 전기 접촉을 위한 외부 함몰부들(40)이 되며,
    상기 방법은,
    제1 셀 하우징 부재(12) 및 제2 셀 하우징 부재(16)를 제공하는 단계;
    갈바니 전지를 제공하는 단계;
    제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17)의 평평한 표면을 형성하기 위해 내부 돌출부들(40) 주위의 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(17) 상에, 그리고/또는 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 표면(13)의 평평한 표면을 형성하기 위해 제1 셀 하우징 부재(12)의 내부 함몰부들(30) 내에, 보상 재료를 도포하는 단계; 및
    갈바니 전지가 상기 두 셀 하우징 부재(12, 16)의 내부 표면들(13, 17) 사이에서 상기 두 셀 하우징 부재(12, 16)에 의해 형성된 공동부 내에 내포되는 방식으로, 상기 두 셀 하우징 부재(12, 16)로 갈바니 전지를 실질적으로 완전히 에워싸는 단계;를 포함하는, 배터리 셀 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보상 재료는 단지 일부 영역에서만 제1 셀 하우징 부재(12) 및/또는 제2 셀 하우징 부재(16)의 내부 표면(13, 17) 상에 도포되는, 배터리 셀 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보상 재료는 제1 셀 하우징 부재(12) 및/또는 제2 셀 하우징 부재(16)의 임계 영역(25)의 둘레에 도포되는, 배터리 셀 제조 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 재료는 이 보상 재료가 연속 면을 형성하는 방식으로 도포되는, 배터리 셀 제조 방법.
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