KR20230033902A - 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

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이범현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명에 따른 전지셀은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 수납되는 셀 케이스, 및 상기 전극 조립체와 연결되며, 상기 셀 케이스의 일 단부로부터 돌출되는 전극 리드를 포함하고, 상기 셀 케이스는 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부 및 상기 셀 케이스의 가장자리에 형성되어 상기 전극 조립체를 밀봉하는 실링부를 포함하며, 상기 실링부에 의해 결합된 상기 셀 케이스의 외면에는 보강 부재가 위치한다.

Description

전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈 {BATTERY CELL AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 밀봉 수준이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 각광을 받고 있다.
이차 전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극 들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되기도 하였다. 이 중에서도, 특히 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조 비용, 작은 중량, 용이한 변형 형태 등을 이유로 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 파우치형 전지셀은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체를 수용하는 라미네이트 시트의 셀 케이스(14)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 셀 케이스(14)의 중심 영역인 수납부(15)에 장착된 전극 조립체는 셀 케이스(14)의 가장자리 영역인 실링부(16)를 열융착함으로써 외부로부터 보호된다. 셀 케이스(14) 내부에서 전극 조립체의 전극 탭과 연결된 전극 리드(11,12)는 실링부(16)를 경유하여 셀 케이스(14) 외부로 인출되며, 전극 리드(11,12)의 상하부면과 실링부(16) 사이에는 리드 필름(18)이 위치한다.
한편, 전지셀(10)의 실링부(16)는 주로 열융착에 의해 접합되므로, 위치별강성 편차가 클 수 있고, 이에 따라 전지셀(10)의 내부 압력 증가 시 쉽게 파단되는 문제가 있다. 전지셀(10)의 실링부(16) 또는 그 주변이 개방됨으로써 전지셀(10) 내부의 가스가 배출되면, 전지셀(10)에 화재가 발생할 수 있고, 발생한 화재가 인접한 전지셀(10)로 전파될 수 있다.
최근 전지셀의 에너지 밀도가 증가함에 따라 전지셀 내부에서 발생하는 가스량 또한 증가하고 있어, 이러한 문제가 더욱 심화되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실링부의 강성 편차가 해소된 전지셀 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 수납되는 셀 케이스, 및 상기 전극 조립체와 연결되며, 상기 셀 케이스의 일 단부로부터 돌출되는 전극 리드를 포함하고, 상기 셀 케이스는 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부 및 상기 셀 케이스의 가장자리에 형성되어 상기 전극 조립체를 밀봉하는 실링부를 포함하며, 상기 실링부에 의해 결합된 상기 셀 케이스의 외면에는 보강 부재가 위치한다.
상기 보강 부재는 상기 실링부와 대응되는 위치에 위치할 수 있다.
상기 보강 부재는 상기 셀 케이스에서 상기 전극 리드와 대응되는 위치에 위치할 수 있다.
상기 보강 부재는 길이와 폭을 가질 수 있다.
상기 보강 부재는 곡률을 가지도록 휘어진 벤딩부, 상기 벤딩부로부터 연장되는 연장부, 상기 연장부의 양단이 연결된 연결부를 포함할 수 있다.
상기 벤딩부와 상기 연장부 사에는 절곡부가 형성될 수 있다.
상기 연장부는 상기 벤딩부의 양 말단으로부터 연장되는 제1 연장부 및 제2 연장부를 포함하고, 상기 제1 연장부 및 제2 연장부 사이의 갭은 상기 벤딩부의 최대 직경보다 작은 값을 가질 수 있다.
상기 연결부는 제1 연장부로부터 제2 연장부로 연장되는 형상을 가지고, 상기 연결부에서 제2 연장부와 접촉하는 부분에는 걸림부가 형성될 수 있다.
상기 연결부는 제1 연장부 및 제2 연장부로부터 연장된 부분이 서로 꼬임으로써 형성될 수 있다.
상기 실링부에 의해 결합된 상기 셀 케이스의 외면에는 보강 테이프가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 모듈은, 상술한 전지셀을 적어도 하나 포함한다.
실시예들에 따르면, 본 발명은 전지셀 실링부 주변에 추가 부재를 제공함으로써, 실링부의 강성 편차를 해소하고, 전지셀의 가스 배출을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지셀에서 취약 영역을 표시한 도면이다.
도 4는 가스 포켓이 발생한 경우의 도 3의 A-A 절단면을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀에 보강 테이프가 제공된 것을 도시한 도면이다.
도 7은 가스 포켓이 발생한 경우의 도 6의 B-B 절단면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀에 보강 부재가 제공된 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀에 보강 부재가 제공된 다른 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 다른 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전지셀(110)은 단위 면적당 적층되는 수가 최대화될 수 있는 파우치형으로 제공될 수 있다. 파우치형으로 제공되는 전지셀(110)은 전극 조립체를 셀 케이스(114)에 수납한 뒤, 셀 케이스(114)의 가장자리를 열융착함으로써 제조될 수 있다. 여기서, 전극조립체는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하고, 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형), 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 제공될 수 있다.
셀 케이스(114)는 전극 조립체를 수납하는 수납부(115) 및 셀 케이스(114)의 가장자리에 형성되어 전극 조립체를 밀봉하는 실링부(116)를 포함할 수 있다. 셀 케이스(114)는 수지층/금속 박막층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어질 수 있다.
셀 케이스(114)는 라미네이트 시트가 접힌 후 그 맞닿은 모서리 주변이 밀봉되는 형태로 제공될 수 있다. 이 때, 시트를 접음으로써 형성되는 내부 공간은 전극 조립체를 수용하는 수납부(115)일 수 있으며, 접힌 시트의 개방된 3개의 모서리는 밀봉됨으로써 실링부(116)를 형성할 수 있다.
여기서, 실링부(116)는 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)상에 형성되는 것으로 도시되었으나, 반드시 그러한 것은 아니고, 셀 케이스(114)의 모든 모서리에 형성되는 것도 가능하다.
전극 리드(111,112)는 실링부(116)를 경유하여 셀 케이스(114)의 외측 방향으로 돌출될 수 있다. 구체적으로, 각 전극 리드(111,112)의 일단은 전지셀(110)의 내부에 위치함으로써 전극 조립체의 양극 탭 또는 음극 탭과 전기적으로 연결되고, 각 전극 리드(111,112)의 타단은 전지셀(110)의 외부로 도출됨으로써 별도의 부재, 예를 들어, 버스바 등과 전기적으로 연결될 수 있다.
리드 필름(118)은 실링부(116)에 대응되는 전극 리드(111,112)의 상부면 또는 하부면 상에 위치하는 것일 수 있다. 리드 필름(118)은 실링부(116)의 열 융착 또는 프레스 융착 시 전극 리드(111,112)에서 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 리드 필름(118)은 실링부(116)와 전극 리드(111,112) 사이에 위치함으로써 실링부(116)와 전극 리드(111,112) 사이의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
리드 필름(118)은 전극 리드(111,112) 보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 리드 필름(118)은 전극 리드(111,112)의 돌출 방향을 기준으로 실링부(116)의 길이보다 큰 길이를 가질 수 있고, 전극 리드(111,112)의 길이보다 작은 길이를 가질 수 있다. 이에 따라, 리드 필름(118)은 전극 리드(111,112)의 전기적 연결을 방해하지 않으면서도, 전극 리드(111,112)의 측면이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 도 2의 전지셀에서 취약 영역을 표시한 도면이다. 도 4는 가스 포켓이 발생한 경우의 도 3의 A-A 절단면을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전지셀(110)은 실링부(116)를 경유하여 셀 케이스(114)의 일 단부으로부터 돌출된 전극 리드(111,112)를 포함할 수 있다. 전극 리드(111,112)가 실링부(116)를 경유하게 됨에 따라, 전극 리드(111,112)가 위치한 양 단부(114a,114b)에 형성된 실링부(116)는 일측부(114c)에 형성된 실링부(116)보다 강성 편차가 클 수 있다. 이처럼, 양 단부(114a,114b)에 형성된 실링부(116) 주변의 영역은, 내부 압력에 따라 개방되기 쉬운 취약 영역(120)으로 지칭될 수 있다.
여기서, 도면 및 설명을 통해 본 발명의 취약 영역(120)은 전지셀의 일 단부를 기준으로 설명될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전지셀의 타 단부인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
한편, 도 4에 도시된 것과 같이, 전지셀(110)의 발열에 의해 전지셀(110) 내부에 가스 포켓이 형성되고, 이로 인해 전지셀(110)의 내부 압력이 증가하는 경우, 상술한 취약 영역(120)은 전지셀(110)의 다른 영역과 비교할 때 쉽게 개방될 수 있다. 따라서, 전지셀(110)에는 취약 영역(120)의 강성을 보완하기 위한 부재가 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
이하에서는 취약 영역(120)의 강성을 보완하기 위해 제공되는 본 발명의 보강 테이프(210) 및 보강 부재(220)에 관하여 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀에 보강 테이프가 제공된 것을 도시한 도면이다. 도 7은 가스 포켓이 발생한 경우의 도 6의 B-B 절단면을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(110)의 취약 영역(120)에는 보강 테이프(210)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 보강 테이프(210)는 실링부(116)에 의해 결합된 셀 케이스(114)의 두 면을 고정하도록 셀 케이스(114)의 외면에 제공될 수 있다. 보강 테이프(210)는 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)에 형성된 실링부(116)와 대응되도록 제공될 수 있다. 보강 테이프(210)는 셀 케이스(114)에서 전극 리드(111,112)가 위치하는 부분 또는 리드 필름(118)이 위치하는 부분에 대응되도록 제공될 수 있다. 도면에서는 보강 테이프(210)가 전지셀(110)의 일면에 제공되는 것으로 도시되었으나, 보강 테이프(210)가 전지셀(110)의 타면에도 제공될 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 보강 테이프(210)는 취약 영역의 일면 및 타면을 감싸는 형태로 제공될 수 있다.
도 5의 보강 테이프(210)는 리드 필름(118)과 대응되는 영역을 전체적으로 커버하는 예시로 도시되었고, 도 6의 보강 테이프(210)는 리드 필름(118)과 대응되는 영역을 부분적으로 커버하는 예시로 도시되었다. 이처럼 도 5 및 도 6에서는 보강 테이프(210)가 취약 영역(120)의 일부에 제공되는 것으로 도시되었으나, 반드시 그러한 것은 아니며, 보강 테이프(210)가 취약 영역(120)에 전체적으로 제공되거나, 도면과 다른 영역을 커버하도록 제공되는 것도 가능하다.
보강 테이프(210)는 일면에 접착제가 도포된 것일 수 있다. 접착제를 포함함으로써, 보강 테이프(210)는 셀 케이스(114)에 용이하게 부착될 수 있다. 보강 테이프(210)는 공작이 용이한 것일 수 있다. 보강 테이프(210)는 절단 등을 통해 크기 조절이 용이하므로, 셀 케이스(114)에 적용시 설계자가 의도한 크기에 맞도록 그 크기를 쉽게 조절할 수 있다. 또, 보강 테이프(210)는 일정 수준 이상의 인성을 가지는 물질 일 수 있다. 예를 들어, 보강 테이프(210)는 PET 테이프, 실리콘 테이프, 알루미늄(AL) 테이프일 수 있다.
도 7을 참조하면, 보강 테이프(210)는 실링부(116)의 강성을 보완할 수 있다. 전지셀(110)의 과열에 의해 전지셀(110) 내부에 가스 포켓이 발생한 경우, 보강 테이프(210)는 실링부(116)에 가해지는 전단력을 최소화할 수 있다. 또, 보강 테이프(210)는 실링부(116)가 개방되지 못하도록 함으로써, 전지셀(110) 내부의 가스가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보강 테이프(210)는 실링부(116)의 최외단, 실링부(116)의 외측 또는 셀 케이스(114)의 최외단, 구체적으로는 돌출된 전극 리드(111,112)와 가까운 위치에 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 전지셀(110) 내부에서 가스 포켓의 크기가 다소 크게 형성됨에 따라 압력이 크게 작용하는 경우에는, 보강 테이프(210)의 강성이 실링부(116)에 가해지는 전단력을 최소화하는데 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 이하에서는 보강 테이프(210) 보다 높은 강성을 가지는 보강 부재(220)에 관하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀에 보강 부재가 제공된 일 예를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀에 보강 부재가 제공된 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(110)의 취약 영역(120)에는 보강 부재(220)가 제공될 수 있다. 보강 부재(220)는 셀 케이스(114)의 외면에 제공되어 보강 부재(220)는 셀 케이스(114)의 외면을 단단하게 지지할 수 있고, 실링부(116)에 가해지는 전단력을 최소화할 수 있다.
보강 부재(220)는 긴 형상의 부재를 길이 방향의 양단이 맞닿도록 성형한 후, 그 양단을 연결한 것일 수 있다. 보강 부재(220)는 접힌 형상을 가질 수 있다. 보강 부재(220)는 도 8에 도시된 것과 같이 폭을 가지도록 제공될 수도 있다. 또, 도 9에 도시된 것과 같이 폭이 좁거나 길이만를 가지는 선의 형태로 제공될 수도 있다.
보강 부재(220)는 높은 강성을 가지면서도 연성이 있는 물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 보강 부재(220)는 금속, 플라스틱 또는 그 밖의 재질로 제조될 수 있다.
보강 부재(220)는 벤딩부(222), 연장부(224) 및 연결부(226)를 포함할 수 있다. 여기서, 벤딩부(222)는 보강 부재(220)가 형성되기 위해 휘어진 부분을 지칭하며, 연결부(226)는 부재의 양단이 연결되는 부분을 지칭하고, 연장부(224)는 벤딩부(222)로부터 연결부(226)까지 이르는 부분을 의미하는 것일 있다. 또, 설명의 편의를 위해 벤딩부(222)에 의해 휘어짐으로써 서로 마주보는 보강 부재(220)의 두 부분, 즉 벤딩부(222)의 양 말단으로부터 연장되는 연장부(224)의 두 부분은 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)로 지칭될 수 있다.
보강 부재(220)는 벤딩부(222)와 연결부(226)사이에 셀 케이스(114)의 두 면을 끼워 두 면 사이가 고정되도록 할 수 있다. 보강 부재(220)는 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)에 형성된 실링부(116)와 대응되도록 제공될 수 있다. 보강 부재(220)는 셀 케이스(114)에서 전극 리드(111,112)가 위치하는 부분 또는 리드 필름(118)이 위치하는 부분에 대응되도록 제공될 수 있다.
보강 부재(220)는 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이에 셀 케이스(114)의 두 면, 즉 전지셀(110)의 단부를 끼우기 위한 갭을 가질 수 있다. 이 때, 갭의 크기는 전지셀(110)의 단부가 삽입될 수 있을 정도로 충분히 넓되, 끼워진 전지셀(110)의 단부가 빠져나가지 않을 정도로 충분히 좁아야 할 수 있다. 이 때, 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이의 갭은 그 위치에 따라 일정한 것이 바람직할 수 있다. 이는 보강 부재(220)가 셀 케이스(114)의 두면을 고르게 지지하도록 하기 위한 것일 수 있다.
벤딩부(222)와 연장부(224) 사이에는 절곡부(223)가 형성될 수 있다. 절곡부(223)는 벤딩부(222)와 연장부(224) 사이에서 보강 부재(220)의 내측을 향해 절곡된 부분일 수 있다. 벤딩부(222)는 주로 곡률을 가지는 라운드 형상을 가지므로, 절곡부(223) 없이 벤딩부(222)로부터 연장부(224)가 연결되는 경우에는, 벤딩부(222)의 최대 직경이 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이의 갭 크기가 될 수 있다. 그러나, 벤딩부(222)와 연장부(224) 사이에 절곡부(223)가 형성되면, 벤딩부(222)의 최대 직경과 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이의 갭 크기가 달리 형성될 수 있어, 설계가 더 자유로울 수 있다. 여기서, 최대 직경은 벤딩부(222)의 내경을 의미하는 것일 수 있다. 또, 벤딩부(222)가 완전히 원형 또는 반원형을 이루지 않는 경우에는, 벤딩부(222)에서 제1 연장부(224a)로부터 제2 연장부(224b)를 향하는 방향으로 이격된 최대 거리를 상술한 최대 직경으로 갈음할 수 있을 것이다.
한편, 상술한 갭이 전지셀(110) 단부의 두께보다 다소 좁은 경우에, 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이는 벌어질 수 있는데, 이 때, 벤딩부(220)는 장력을 받아 곡률이 줄어들 수 있고, 이에 따라 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이가 벌어짐으로써 연장부(224)의 말단에 위치한 연결부(226)는 과도한 압력을 받을 수 있다. 그러나, 보강 부재(220)에 절곡부(223)가 형성되어 있으면, 벤딩부(222)의 곡률 값이 작아질 때 절곡부(223)가 변형됨으로써 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 사이의 갭이 전체적으로 확장되므로, 상술한 문제가 최소화될 수 있다.
연결부(226)는 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)의 일 말단을 서로 연결하기 위한 부분일 수 있다. 연결부(226)를 통해, 보강 부재(220)는 형상을 유지하고, 전지셀(110)의 단부를 안정적으로 지지할 수 있다.
연결부(226)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
일 예로, 연결부(226)는 도 8에서 도시된 것과 같이 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 중 하나에서 다른 하나로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결부(226)는 제1 연장부(224a)에 고정되어, 제2 연장부(224b)를 향해 연장되는 부분일 수 있다. 이 때, 연결부(226)에서 제2 연장부(224b)와 닿는 부분에는 걸림부가 형성될 수 있으며, 걸림부가 제2 연장부(224b)에 걸림으로써 제1 연장부(224a)와 제2 연장부(224b)가 안정적으로 결합될 수 있다.
다른 예로, 연결부(226)는 도 9에 도시된 것과 같이 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b) 각각으로부터 연장되고, 이들이 말단이 서로 꼬임으로써 형성될 수 있다. 이는 꼬임 형상으로 지칭될 수 있다. 꼬임 형상으로 제공되는 연결부(226)는, 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)의 말단을 꼬아 형성하면 되므로, 연결부(226)의 형성위치가 자유로울 수 있다. 구체적으로, 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)가 다소 길게 형성되더라도, 연결부(226)의 위치를 조절함으로써 보강 부재(220)와 전지셀(110)이 딱 맞게 결합될 수 있다.
연결부(226)의 형상은 상술한 예시 및 도면에 의해 한정되어서는 안되며, 언급하지 않은 다양한 형상으로 제공될 수 있을 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 일 예를 도시한 도면이다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(110)의 취약 영역(120)에는 보강 테이프(210) 및 보강 부재(220)가 제공될 수 있다. 보강 테이프(210) 및 보강 부재(220)가 전지셀(110)에 모두 제공되면, 전지셀(110) 내부에 가스 포켓이 형성된 경우, 보강 부재(220)는 실링부(116)에 가해지는 전단력을 최소화하고, 보강 테이프(210)는 실링부(116)가 개방되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 보강 테이프(210)는 실링부(116)의 최외단, 실링부(116)의 외측 또는 셀 케이스(114)의 최외단, 구체적으로는 돌출된 전극 리드(111,112)와 가까운 위치에 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 보강 테이프(210) 및 보강 부재(220)에 대한 자세한 설명은 상술한 실시예들을 통해 충분히 설명되었으므로, 본 실시예에서는 이들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상술한 전지셀(110)은 전지 모듈 또는 전지 팩에 포함될 수 있다. 여기서, 전지 팩은 하나 이상의 전지 모듈이 팩 케이스 내에 패키징 되어 형성된 것일 수 있다. 또, 전지 모듈은 하나 이상의 전지셀(110)들이 모듈화 된 것일 수 있다. 그러나, 전지 팩에 포함되는 전지셀(110)들은 전지 모듈과 같은 별도의 프레임 내에 패키징 되지 않고, 바로 전지 팩의 팩 케이스 내에 장착될 수도 있다. 또한 전지 팩은, 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS) 및 냉각 장치 등을 추가로 포함할 수도 있다.
상술한 전지셀(110)을 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 전지셀
111,112: 전극 리드
114: 셀 케이스
115: 수납부
116: 실링부
118: 리드 필름
120: 취약 영역
210: 보강 테이프
220: 보강 부재

Claims (11)

  1. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체,
    상기 전극 조립체가 수납되는 셀 케이스, 및
    상기 전극 조립체와 연결되며, 상기 셀 케이스의 일 단부로부터 돌출되는 전극 리드를 포함하고,
    상기 셀 케이스는 상기 전극 조립체를 수납하는 수납부 및 상기 셀 케이스의 가장자리에 형성되어 상기 전극 조립체를 밀봉하는 실링부를 포함하며,
    상기 실링부에 의해 결합된 상기 셀 케이스의 외면에는 보강 부재가 위치하는 전지셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 실링부와 대응되는 위치에 위치하는 전지셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 셀 케이스에서 상기 전극 리드와 대응되는 위치에 위치하는 전지셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보강 부재는 길이와 폭을 가지는 전지셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보강 부재는 곡률을 가지도록 휘어진 벤딩부, 상기 벤딩부로부터 연장되는 연장부, 상기 연장부의 양단이 연결된 연결부를 포함하는 전지셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 벤딩부와 상기 연장부 사에는 절곡부가 형성된 전지셀.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 벤딩부의 양 말단으로부터 연장되는 제1 연장부 및 제2 연장부를 포함하고,
    상기 제1 연장부 및 제2 연장부 사이의 갭은 상기 벤딩부의 최대 직경보다 작은 값을 가지는 전지셀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는 제1 연장부로부터 제2 연장부로 연장되는 형상을 가지고, 상기 연결부에서 제2 연장부와 접촉하는 부분에는 걸림부가 형성된 전지셀.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는 제1 연장부 및 제2 연장부로부터 연장된 부분이 서로 꼬임으로써 형성되는 전지셀.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실링부에 의해 결합된 상기 셀 케이스의 외면에는 보강 테이프가 제공된 전지셀.
  11. 제1항에 따른 적어도 하나의 전지셀을 포함하는 전지 모듈.

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JP2014216307A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 藤森工業株式会社 封口部材及び蓄電装置用容器
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