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KR20080113386A - 배터리 모듈, 배터리 모듈을 조립하는 방법 그리고 배터리 모듈을 갖는 차량 - Google Patents

배터리 모듈, 배터리 모듈을 조립하는 방법 그리고 배터리 모듈을 갖는 차량 Download PDF

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KR20080113386A
KR20080113386A KR1020087023722A KR20087023722A KR20080113386A KR 20080113386 A KR20080113386 A KR 20080113386A KR 1020087023722 A KR1020087023722 A KR 1020087023722A KR 20087023722 A KR20087023722 A KR 20087023722A KR 20080113386 A KR20080113386 A KR 20080113386A
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cells
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아끼라 구로다
사찌오오 다께다
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀(12)의 각각의 셀은 시트형 분리기와 함께 시트형 양극 컬렉터(32) 및 시트형 음극 컬렉터(34)를 롤링함으로써 형성되는 평탄-형상의 롤형 전극 본체(30)를 포함하고, 시트형 양극 컬렉터(32)의 후행 모서리(32E) 그리고 시트형 음극 컬렉터(34)의 후행 모서리(34E)가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체(30)의 부분 외부측의 위치(30B)에 위치된다. 구속 하중이 셀에 인가되는 배터리 모듈은 양호한 출력 특성을 유지하면서 긴 서비스 수명을 성취한다.
배터리 모듈, 배터리 셀, 롤형 전극 본체, 양극 컬렉터, 음극 컬렉터, 분리기, 후행 모서리, 구속 하중

Description

배터리 모듈, 배터리 모듈을 조립하는 방법 그리고 배터리 모듈을 갖는 차량{BATTERY MODULE, METHOD OF FABRICATING THE SAME, AND VEHICLE HAVING BATTERY MODULE}
본 발명은 방전 및 충전할 수 있는 복수개의 배터리 셀(2차 배터리)이 직렬로 연결되는 배터리 모듈, 배터리 모듈을 조립하는 방법 그리고 배터리 모듈을 갖는 차량에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량 상에서의 설치를 위해 적절한 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 구성에 관한 것이다.
셀로서 높은 에너지 밀도를 갖는 경량 리튬-이온 배터리, 또는 커패시터 등의 다른 2차 배터리 또는 저장 소자를 사용하는, 직렬로 복수개의 배터리 셀을 연결함으로써 각각 구성되는 배터리 모듈이 제공된다. 높은 전력을 제공할 수 있는 전원으로서 특히 차량 상에 설치될 전원 또는 개인용 컴퓨터 및 휴대용 단말기를 위한 전원으로서 이러한 배터리 모듈을 사용하는 것이 점점 중요한 것으로 밝혀졌다. 특히, 높은 에너지 밀도를 갖는 경량 리튬-이온 배터리의 형태로의 복수개의 셀이 직렬로 연결되는 배터리 모듈이 차량 상에 설치될 고전력 전원으로서 사용될 것으로 예측된다. 배터리 모듈을 구성하는 각각의 셀 내에 장착되는 전극 본체로서, 평탄 형상으로 긴-길이의 시트형 양극 컬렉터, 긴-길이의 시트형 음극 컬렉터 그리고 긴-길이의 시트형 분리기(들)를 롤링함으로써 형성되는 롤형 전극 본체가 사용된다. 예컨대, 일본 특허 출원 공개 제11-167929호(제JP-A-11-167929호), 일본 특허 출원 공개 제2000-285953호(제JP-A-2000-285953호) 및 일본 특허 출원 공개 제2002-8708호(제JP-A-2002-8708호)는 이러한 평탄-형상의 롤형 전극 본체를 갖는 2차 배터리(셀)를 개시하고 있다.
한편, 배터리 모듈은 자동차 등의 차량 상에 설치될 때에 제한된 공간 내에 장착되고, 진동이 일어나는 상태에서 사용될 것으로 추정되므로; 배터리 모듈은 다수개의 셀이 어레이 내로 배열되고 구속된 상태로 되도록 조립된다. 셀이 구속된 상태로 보유될 때, 상당한 하중이 배터리 모듈을 구성하는 개별 셀에 인가된다. 따라서, 배터리 모듈을 구성하는 셀은 큰 하중이 셀에 인가되는 상태에서도 양호한 충전-방전 특성 및 출력 특성을 제공하고 긴 서비스 수명을 가질 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 직렬로 연결되는 복수개의 셀을 포함하는 배터리 모듈 특히 양호한 충전-방전 특성 그리고 높은 출력 특성을 보증하면서 긴 서비스 수명을 성취하는 복수개의 셀(전극 본체)을 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 위에서 설명된 것과 같은 배터리 모듈을 갖는 자동차 등의 차량을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양은 충전 및 방전할 수 있는 복수개의 셀이 직렬로 연결되도록 구성되는 배터리 모듈에 관한 것이다. 각각의 셀은 시트형 분리기와 함께 시트형 양극 컬렉터 및 시트형 음극 컬렉터를 롤링함으로써 형성되는 평탄-형상의 롤형 전극 본체를 포함한다. 서로에 인접한 적어도 2개의 셀은 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체의 평탄 표면이 서로에 대향하고 구속 하중이 셀의 배열 방향으로 롤형 전극 본체에 인가되는 구속된 상태로 보유되도록 배열된다. 위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 양극 컬렉터(또는 양극 컬렉터 시트)의 후행 모서리 그리고 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 음극 컬렉터(또는 음극 컬렉터 시트)의 후행 모서리가 모두 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치된다.
이 명세서에서, 용어 "셀(cell)"은 배터리 모듈을 구성하기 위해 직렬로 연결되는 각각의 저장 소자를 의미하고, 저장 소자는 특정하게 특정되지 않으면 다양한 합성물 및 커패시터의 배터리를 포함한다. 용어 "2차 배터리(secondary battery)"는 일반적으로 리튬-이온 배터리 및 니켈 금속 혼성(NiMH) 배터리 등의 소위 저장 배터리를 포함하는 반복적으로 충전될 수 있는 재충전 가능한 배터리를 말한다. 리튬-이온 배터리를 구성하는 저장 소자는 위에서-언급된 "셀"의 전형적인 예이고, 복수개의 이러한 셀로 구성되는 리튬-이온 배터리 모듈이 여기에서 개시된 "배터리 모듈(battery module)"의 전형적인 예이다.
위에서 설명된 것과 같은 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리는 계단부 또는 계단부들이 롤형 전극 본체의 외부 표면 상에 형성되게 할 수 있다. 이러한 계단부가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분(전형적으로, 롤형 전극 본체의 평탄 외부 표면 내에 포함되는 임의의 부분) 내에 형성되면, 구속 하중으로 인해 롤형 전극 본체에 인가되는 압력(표면 압력)이 (시트 후행 모서리가 위치되는) 계단형 부분(들)과 계단형 부분(들)을 포위하는 다른 부분들 사이에서 상이할 수 있다. 하중 압력(표면 압력) 면에서의 불균등은 롤형 전극 본체의 내부로의 압력의 인가의 정도 면에서의 불균등을 유발시킬 수 있고, 이것은 롤형 전극 본체 내에서의 전해질 등의 배터리 구성 성분의 불균등 또는 불균일 분포를 유발시키며, 그 결과 셀의 사이클 수명 성능(반복된 충전 및 방전의 결과로서의 용량 면에서의 변화와 관련된 성질) 면에서의 저하를 초래한다. 본 발명의 제1 태양에 따른 배터리 모듈에서, 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리의 모두가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치된다. 그러므로, 구속 하중 압력(표면 압력)이 롤형 전극 본체에 균등하게 또는 균일하게 인가될 수 있다. 따라서, 이처럼 구성된 배터리 모듈은 위에서 설명된 것과 같은 문제점으로부터 자유롭고, 우수한 사이클 수명 성능 그리고 긴 서비스 수명을 성취한다.
위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 분리기(또는 분리기 시트)의 후행 모서리가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리뿐만 아니라 또한 분리기 시트의 후행 모서리를 위치시킴으로써, 구속 하중 압력(표면 압력)이 롤형 전극 본체에 균일하게 인가될 수 있고, 배터리 모듈이 추가로 개선된 사이클 수명 성능 그리고 긴 서비스 수명을 성취한다.
또한, 공간 보유 판이 구속 하중이 셀의 배열 방향으로 대응하는 셀뿐만 아니라 또한 공간 보유 판에 인가되는 구속된 상태로 보유되도록 위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 인접한 셀들 사이에 배치될 수 있다. 이 경우에, 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리는 모두 공간 보유 판에 의해 가압될 수 있는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 유사하게, 분리기 시트의 후행 모서리는 공간 보유 판에 의해 가압될 수 있는 부분 외부측에 위치될 수 있다. 셀이 그 배열 방향으로 구속되고 공간 보유 판(스페이서)이 인접한 셀들 사이에 삽입 및 배치되는 이처럼 구성된 배터리 모듈에서, 구속 하중은 대응하는 공간 보유 판을 통해 각각의 셀의 롤형 전극 본체에 셀의 배열 방향으로 인가된다. 위에서 설명된 것과 같이 구성된 배터리 모듈에서, 어떠한 시트 후행 모서리도 공간 보유 판에 의해 가압될 수 있는 롤형 전극 본체의 부분 내에 위치되지 않으므로, 하중 압력(표면 압력)이 공간 보유 판에 의해 가압되는 부분에 균일하게 인가된다. 따라서, 배터리 모듈이 각각의 셀을 보유하는 공간 보유 판의 존재에도 우수한 사이클 수명 성능을 보증하면서 긴 서비스 수명을 성취한다.
양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리는 모두 대응하는 롤형 전극 본체의 대향된 평탄 표면 외부측에 위치될 수 있다. 분리기 시트의 후행 모서리가 또한 대향된 평탄 표면 외부측에 위치될 수 있다. 위에서 설명된 것과 같은 위치에 시트 후행 모서리를 위치시킴으로써, 구속 하중 압력(표면 압력)이 롤형 전극 본체의 평탄 표면의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 인가될 수 있다.
양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리는 모두 롤형 전극 본체의 전방 및 후방 표면으로서의 2개의 평탄 표면들 사이에 형성되는 코너 부분 내에 위치될 수 있다. 분리기 시트의 후행 모서리가 또한 위에서-지시된 코너 부분 내에 위치될 수 있다. 위에서 설명된 것과 같은 코너 부분 내에 시트 후행 모서리를 위치시킴으로써, 균일한 구속 하중 압력(표면 압력)이 시트 후행 모서리에 의해 영향을 받지 않으면서 롤형 전극 본체의 평탄 표면의 전체 영역에 걸쳐 용이하게 인가될 수 있다.
위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부 표면에 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리, 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 분리기 시트의 후행 모서리 중 적어도 1개를 고정하는 테이프가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 위에서 설명된 것과 같은 시트 후행 모서리와 같이, 테이프는 계단부가 롤형 전극 본체의 외부 표면 상에 형성되게 할 수 있다. 위에서 설명된 것과 같이 구성된 배터리 모듈에서, 테이프에 의해 형성된 계단부는 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치된다. 그러므로, 구속 하중 압력(표면 압력)이 테이프의 존재에도 롤형 전극 본체에 균일하게 인가되고, 배터리 모듈이 우수한 사이클 수명 성능을 보증하면서 긴 서비스 수명을 성취한다.
위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 중심측 상에 위치된 시트형 양극 컬렉터(또는 양극 컬렉터 시트)의 선행 모서리 그리고 롤형 전극 본체의 중심측 상에 위치된 시트형 음극 컬렉터(또는 음극 컬렉터 시트)의 선행 모서리가 모두 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 또한, 시트형 분리기(또는 분리기 시트)의 선행 모서리가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 시트 후행 모서리뿐만 아니라 또한 시트 선행 모서리를 위치시킴으로써, 롤형 전극 본체에 인가되는 구속 하중 압력이 롤형 전극 본체의 내부 전체에 걸쳐 균일해질 수 있고, 배터리 모듈이 추가로 개선된 사이클 수명 성능 그리고 긴 서비스 수명을 성취한다.
본 발명의 제2 태양은 충전 및 방전할 수 있는 복수개의 셀이 직렬로 연결되는 배터리 모듈을 조립하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 시트형 분리기와 함께 시트형 양극 컬렉터 및 시트형 음극 컬렉터를 롤링함으로써 형성되는 평탄-형상의 롤형 전극 본체를 각각 갖는 적어도 2개의 셀을 준비하는 단계 그리고 구속 하중이 셀의 배열 방향으로 롤형 전극 본체에 인가되는 구속된 상태로 셀을 보유하면서 인접한 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체의 평탄 표면이 서로에 대향되도록 셀을 배열하는 단계를 포함한다. 위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리가 모두 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치된다. 나아가, 분리기 시트의 후행 모서리가 또한 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다.
또한, 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리는 모두 대응하는 롤형 전극 본체의 대향된 평탄 표면 외부측에 위치될 수 있다. 나아가, 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리뿐만 아니라 또한 분리기 시트의 후행 모서리가 대향된 평탄 표면 외부측에 위치될 수 있다. 또한, 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리는 모두 롤형 전극 본체의 전방 및 후방 표면으로서의 2개의 평탄 표면들 사이에 형성되는 코너 부분(곡선형 부분) 내에 위치될 수 있다. 나아가, 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리뿐만 아니라 또한 분리기 시트의 후행 모서리가 롤형 전극 본체의 전방 및 후방 표면으로서의 2개의 평탄 표면들 사이에 형성되는 코너 부분(곡선형 부분) 내에 위치될 수 있다.
위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부 표면에 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리, 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 분리기 시트의 후행 모서리 중 적어도 1개를 고정하는 테이프가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 위에서-지시된 적어도 2개의 셀의 각각의 셀의 롤형 전극 본체를 구성할 때, 양극 컬렉터 시트의 선행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 선행 모서리가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 나아가, 컬렉터 시트의 선행 모서리뿐만 아니라 또한 분리기 시트의 선행 모서리가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 공간 보유 판을 포함한 배터리 모듈이 조립될 때, 양극 컬렉터 시트의 후행 모서리 그리고 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리가 모두 공간 보유 판에 의해 가압될 수 있는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 나아가, 컬렉터 시트의 후행 모서리뿐만 아니라 또한 분리기 시트의 후행 모서리가 공간 보유 판에 의해 가압될 수 있는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치될 수 있다. 본 발명의 제2 태양에 따른 배터리 모듈을 조립하는 방법에 따르면, 위에서 설명된 것과 같은 임의의 배터리 모듈이 적절하게 조립될 수 있다.
본 발명의 제3 태양은 본 발명의 제1 태양에 따른 배터리 모듈을 갖는 차량 또는 본 발명의 제2 태양에 따라 조립된 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 제3 태양에 따른 차량 상에 설치된 배터리 모듈은 우수한 사이클 수명 성능을 보증하면서 긴 서비스 수명을 성취한다.
본 발명의 상기 및 추가의 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 예시 실시예의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타내는 데 사용된다.
도1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도2는 도1의 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도3은 롤형 전극 본체의 예를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도4는 도2에 도시된 것과 같이 구속된 상태로 셀 용기 내에 수납되는 롤형 전극 본체를 도시하는 단면도이다.
도5는 본 발명의 위의 실시예에 따른 배터리 모듈 내에 장착된 롤형 전극 본체의 주요 부분을 개략적으로 도시하는 설명도이다.
도6은 본 발명의 위의 실시예에 따른 배터리 모듈 내에 장착된 롤형 전극 본체의 주요 부분을 개략적으로 도시하는 설명도이다.
도7은 본 발명의 위의 실시예에 따른 배터리 모듈 내에 장착된 롤형 전극 본체의 주요 부분을 개략적으로 도시하는 설명도이다.
도8은 배터리 모듈 내에 장착되는 종래 기술의 롤형 전극 본체의 상태를 개략적으로 도시하는 설명도이다.
도9는 종래 기술의 롤형 전극 본체의 계단형 표면 부분을 개략적으로 도시하는 설명도이다.
도10은 본 발명의 배터리 모듈을 갖는 차량(자동차)을 개략적으로 도시하는 측면도이다.
다음에, 본 발명의 하나의 예시 실시예가 설명될 것이다. (배터리 모듈을 구성하는 셀의 구성, 롤형 전극 본체의 구성 그리고 롤형 본체를 조립하는 방법 등의) 사항 이외에 본 발명을 실시하는 데 필요한 (양 및 음 전극 그리고 분리기의 구성, 그리고 이들을 조립하는 방법, 배터리 셀을 구속하는 방법 그리고 차량 상에 배터리 모듈을 설치하는 방법 등의) 사항은 당업자에게 명백한 설계 사항으로서 간주될 수 있고 관련된 기술 분야에서의 종래 기술을 기초로 하고 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 이 명세서의 내용 그리고 관련된 분야의 통상적인 기술적 지식을 기초로 하여 실시될 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은 위에서 설명된 것과 같이 우수한 사이클 수명 성능을 갖고 긴 서비스 수명을 성취한다. 이들 특성으로, 본 발명의 배터리 모듈은 특히 자동차 등의 차량 상에 설치되는 모터(전기 모터)를 위한 전원으로서 적절하게 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 전원으로서 배터리 모듈(10)을 포함하는 차량(그 전형적인 예: 전기 모터가 구비되는 하이브리드 차, 전기 차 또는 연료 전지 차 등의 자동차)(1)을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 주로 충전 및 방전할 수 있는 2차 배터리의 형태로의 복수개의 셀로 구성되고, 복수개의 셀이 직렬로 연결되도록 구성된다. 각각의 셀의 구성은 특정하게 제한되지 않는다. 본 발명의 일부 실시예에서, 셀은 니켈 금속 혼성(NiMH) 배터리, 전기 이중 층 커패시터 등의 형태로 되어 있을 수 있다. 본 발명의 본 실시예에서, 특히, 셀은 리튬-이온 배터리의 형태로 되어 있다. 리튬-이온 셀은 높은 에너지 밀도를 갖는 고전력 2차 배터리이므로, 이들 셀은 고성능 배터리 모듈 특히 차량 상에 설치될 배터리 모듈을 제공할 수 있다. 다음에, 본 발명은 리튬-이온 배터리가 예컨대 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀로서 채용되는 실시예를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 배터리 모듈 또는 셀의 구성은 이 실시예에 특정하게 제한되지 않는다.
종래 기술의 배터리 모듈 내에 장착된 셀과 같이, 배터리 모듈을 구성하는 각각의 셀은 전형적으로 어떤 셀 부품 또는 요소(예컨대, 양 및 음 전극의 각각의 활성 재료, 양 및 음 전극의 각각의 컬렉터, 분리기 및 전해질)를 갖는 롤형 전극 본체 그리고 전극 본체가 수납되는 용기를 포함한다. 예컨대 도1 및 도2에 도시된 것과 같이, 배터리 모듈(10)은 복수개(이 실시예에서, 4개)의 배터리 셀(12)을 포함한다. 각각의 셀(12)은 나중에 설명될 평탄-형상의 롤형 전극 본체를 수용하도록 (이 실시예에서, 박스와 같이) 성형되는 용기(14)를 갖는다. 용기(14)에는 롤형 전극 본체의 양극 컬렉터가 전기적으로 연결되는 외부 양 단자(15) 그리고 롤형 전극 본체의 음극 컬렉터가 연결되는 외부 음 단자(16)가 제공된다. 도면에 도시되어 있지 않지만, 각각의 셀(12)의 외부 양 단자(15) 및 외부 음 단자(16)는 직렬로 서로에 연결되며, 그에 의해 원하는 전압의 배터리 모듈(10)을 제공한다. 용기(14)에는 그 내부에서 생성되는 가스를 방출하는 안전 밸브 등이 제공될 수 있지만, 종래 기술의 셀의 경우에서와 같이, 본 발명이 특징으로 하지 않는 용기(14)의 구성은 상세하게 설명되지 않을 것이다.
용기(14)는 위에서-언급된 구속 하중 압력(표면 압력)에 따라 변형되게 하는 가요성 재료로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 예컨대, 금속으로 제작되고 절연을 위해 수지가 그 표면에 코팅되는 용기, 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지 또는 다른 합성 수지로 제작되는 용기가 용기(14)로서 사용될 수 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 용기(14)는 종래 기술에서 배터리의 외부 본체를 위해 사용되었던 적층형 필름으로부터 또한 형성될 수 있다. 예컨대, 적층형 필름은 높은 융점을 갖는 (폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리아미드 수지 등의) 수지로 제작되는 외부 표면 층(보호 층), (알루미늄 또는 강 등의) 금속 포일로부터 형성되는 배리어 층(즉, 가스 및 수분의 진입을 억제할 수 있는 층) 그리고 비교적 낮은 융점을 갖는 (에틸렌비닐 아세테이트, 또는 폴리에틸렌 또 는 폴리프로필렌 등의 올레핀 수지 등의) 열 가용성 수지로 제작되는 접착 층으로 구성되는 3-층 구조를 갖는다.
도2에 도시된 것과 같이, 셀(12)은 인접한 셀(12)의 용기(14)의 [용기(14) 내에 수용된 롤형 전극 본체(30)의 평탄 표면에 대응하는] 큰-폭 표면 또는 주요 표면(14A)이 서로에 대향되도록 된 어레이 내에 배열된다. 추가로, 적절한 형상을 갖는 공간 보유 판(스페이서)(18)이 용기(14)의 대응하는 주요 표면(14A)과 밀착하도록 셀 어레이의 인접한 셀(12)들 사이에 그리고 셀(12)의 배열 방향으로 관찰될 때에 최외곽 셀(12)의 대향 외부측에 배치된다. 각각의 공간 보유 판(18)의 재료 및/또는 형상은 판(18)이 사용 중에 각각의 대응하는 셀 내에서 발생되는 열을 방산하는 열 방산 부재로서 기능할 수 있도록 선택될 수 있다. 예컨대, 공간 보유 판(18)은 높은 열 전도도를 갖는 금속으로 제작될 수 있거나, 냉각 유체(전형적으로, 공기)가 인접한 셀들 사이의 공간 내로 유입될 수 있도록 (예컨대, 빗과 같이) 성형될 수 있다.
도1 및 도2에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 구속 구조물은 셀(12)의 어레이 그리고 공간 보유 판(18)[포괄적으로, "셀 그룹(cell group)"] 주위에 제공된다. 특히, 한 쌍의 구속 판(20A, 20B)이 공간 보유 판(18)과 밀착하도록 도1 및 도2에 도시된 것과 같이 셀 그룹의 대향 외부측 상에 배치된 최외곽 공간 보유 판(18)의 외부측 상에 배치된다. 또한, 한 쌍의 체결 빔(21)이 한 쌍의 구속 판(20A, 20B) 사이의 브리지로서 작용하도록 셀 그룹의 대향측 표면에 부착된다. 도2에 도시된 것과 같이, 빔(21)의 단부 부분은 구속 판(20A, 20B)이 셀의 배열 방 향으로 셀 그룹을 구속할 수 있도록 나사(22)로써 구속 판(20A, 20B)에 체결 및 고정된다.
구속 판(20A, 20B)으로의 빔(21)의 체결 시, 그 레벨이 빔(21)에 의한 체결 정도에 따라 동등한 구속 하중(표면 압력)이 체결 방향(즉, 셀 배열 방향)으로 각각의 셀(12)의 용기 주요 표면(14A)에 인가된다(도4). 공간 보유 판(18)이 셀(12)과 밀착한 상태로 인접한 셀(12)들 사이에 배치되는 본 실시예에서, 공간 보유 판(18)과 접촉하는 셀 용기(14)의 주요 표면(14)의 부분이 셀 그룹에 구속 하중이 적용될 때에 공간 보유 판(18)에 의해 가압된다[즉, 공간 보유 판(18)으로부터 표면 압력을 수용한다]. 이 실시예의 용기(14)는 위에서 설명된 것과 같이 가요성이므로, 용기 주요 표면(14A)에 인가된 하중(표면 압력)은 용기(14) 내에 수용된 평탄-형상의 롤형 전극 본체(30)의 평탄 표면 또는 평면에 그대로 인가된다(도4).
다음에, 본 발명이 특징으로 하는 각각의 셀(12)의 용기(14) 내의 구성이 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도3은 그 하나의 평탄한 주요-표면으로부터 관찰될 때의 용기(14) 내에 수납된 롤형 전극 본체(30)의 정면도이다. 도4는 도2에 도시된 것과 같이 구속된 상태에 있는 각각의 셀(12)의 용기(14) 내에 수납된 롤형 전극 본체(30)의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도3에 도시된 것과 같이, 롤형 전극 본체(30)는 2개의 시트형 분리기[이후, "분리기 시트(separator sheet)"](36)와 함께 시트형 양극 컬렉터[이후, "양극 컬렉터 시트(anode collector sheet)"](32) 및 시트형 음극 컬렉터[이후, "음극 컬렉터 시트(cathode collector sheet)"](34)를 적층하고 롤링 방향에 직각인 방향으로 서로로부터 양극 컬렉터 시트(32) 및 음극 컬렉터 시트(34)를 약간 변위시키면서 이들 시트(32, 34, 36)를 롤링함으로써 종래 기술의 리튬-이온 배터리의 롤형 전극 본체와 유사한 방식으로 조립된다. 이처럼 얻어진 롤형 전극 구조물은 그 다음에 비교적 평탄한 형상으로 그 측면 표면에서 압박 및 압착되며, 그에 의해 평탄-형상의 롤형 전극 본체(30)를 제공한다.
위에서 설명된 것과 같은 방식으로 롤형 전극 본체(30)의 롤링 방향에 직각인 방향으로 서로로부터 양극 컬렉터 시트(32) 및 음극 컬렉터 시트(34)를 약간 변위시키면서 시트(32, 34, 36)를 롤링한 결과로서, 롤형 전극 본체(30)의 폭 방향(즉, 도3에서의 측면 방향)으로 대향측 상에 위치되는 양극 컬렉터 시트(32)의 하나의 모서리(32A) 그리고 음극 컬렉터 시트(34)의 하나의 모서리(34A)가 롤형 전극 본체(30)의 코어 부분(30A)으로부터 외향으로 연장한다. 코어 부분(30A)에서, 양극 컬렉터 시트(32) 상에 형성될 양극 활성 재료의 층, 음극 컬렉터 시트(34) 상에 형성될 음극 활성 재료의 층 그리고 분리기 시트(36)가 함께 근접하게 롤링된다. 양 리드 단자(32B) 및 음 리드 단자(34B)가 각각 (양극 활성-재료 층이 형성되지 않는) 양극측 모서리(32A) 그리고 (음극 활성-재료 층이 형성되지 않는) 음극측 모서리(34A) 상에 제공되고, 각각 위에서-언급된 외부 양 단자(15) 및 외부 음 단자(16)에 전기적으로 연결된다.
롤형 전극 본체(30)를 구성하는 재료 및 성분은 종래 기술의 리튬-이온 배터리의 전극 본체와 유사할 수 있고, 특정하게 제한되지 않는다. 예컨대, 양극 컬렉터 시트(32)는 긴 길이의 양극 컬렉터 상으로 리튬-이온 배터리를 위한 양극 활성 재료의 층을 도포함으로써 형성될 수 있다. (이 실시예에서 사용되는) 알루미늄 포일 또는 양 전극을 위해 적절한 다른 금속 포일이 양극 컬렉터로서 사용될 수 있다. 종래 기술의 리튬-이온 배터리를 위해 사용되는 1개 종류의 물질 또는 2개 이상 종류의 물질이 양극 활성 재료로서 사용될 수 있지만, 이것은 임의의 특정한 물질에 제한되지 않는다. 예컨대, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2 등이 사용될 수 있다. 반면에, 음극 컬렉터 시트(34)는 긴 길이의 음극 컬렉터 상으로 리튬-이온 배터리를 위한 음극 활성 재료의 층을 도포함으로써 형성될 수 있다. (이 실시예에서 사용되는) 구리 포일 또는 음 전극을 위해 적절한 다른 금속 포일이 음극 컬렉터로서 사용될 수 있다. 종래 기술의 리튬-이온 배터리를 위해 사용되는 1개 종류의 물질 또는 2개 이상 종류의 물질이 음극 활성 재료로서 사용될 수 있지만, 이것은 임의의 특정한 물질에 제한되지 않는다. 예컨대, 그래파이트 탄소 및 비정질 탄소 등의 탄소 재료, 리튬-함유 전이 금속 산화물 및 전이 금속 질화물 등이 사용될 수 있다. 양극 및 음극 컬렉터 시트(32, 34)들 사이에 배치된 분리기 시트(36)는 다공성 올레핀 수지로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 양극 컬렉터 시트(32), 음극 컬렉터 시트(34) 그리고 2개의 분리기 시트(36)가 도3에 도시된 것과 같이 (전형적으로, 단면이 타원형 및 나선형 형태를 갖는) 평탄 형상의 롤형 전극 본체(30)를 형성하도록 함께 적층된 후, 롤형 본체의 외주연부에 위치된 최외곽 시트[이 실시예에서, 하나의 분리기 시트(36)]의 후행 모서리(36E)가 (수지로 제작되는) 접착 테이프(40)로써 롤형 전극 본체(30)의 외부 표면에 고정된다. 이 배열로써, 롤형 전극 본체(30)는 느슨해지는 것이 방지되고, 양호한 롤형 상태로 유지될 수 있다. 이처럼 구성된 롤형 전극 본체(30)는 용기(14) 내에 위치되고, 적절한 전해질(예컨대, LiPF6 등의 적절한 양의 리튬 염을 함유하는 디에틸 카보네이트 및 에틸렌 카보네이트의 혼합 용매 등의 비수계 전해질)이 용기(14) 내로 주입되어 용기(14) 내에서 밀봉되며, 그에 의해 본 실시예에 따른 배터리 셀(12)을 제공한다. 배터리 모듈(10)을 구성하는 복수개의 이러한 셀(12)(도4에서, 4개의 셀)이 준비된다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 각각의 셀(12)에서, 롤형 전극 본체(30)를 구성하는 시트(32, 34, 36)의 모든 후행 모서리(32E, 34E, 36E) 및 선행 모서리(32D, 34D)는 구속 하중을 수용하는 롤형 전극 본체(30)의 부분 특히 공간 보유 판(18)과 밀착하는 용기 주요 표면(14A)에 대응하는 롤형 전극 본체(30)의 평탄 표면 외부측에 위치된다. 나아가, 테이프(40)가 또한 위에서-언급된 평탄 표면 외부측에 위치된다.
특히, (설명을 위해 필요하지 않은 부분이 제거 또는 변형된) 도5 내지 도7을 참조하여 설명되는 것과 같이, 본 실시예의 롤형 전극 본체(30)에서, 양극 컬렉터 시트(32)의 후행 모서리(32E) 그리고 음극 컬렉터 시트(34)의 후행 모서리(34E)는 도5에 도시된 것과 같이 롤형 전극 본체(30)의 (코어 부분의 주요 표면에 대응하는) 전방 및 후방 평탄 표면들 사이에 형성되는 하나의 대향 곡선형 코너 부분(R 부분)(30B) 내에 위치된다. 유사하게, 양극 컬렉터 시트(32)의 선행 모서리(32D) 그리고 음극 컬렉터 시트(34)의 후행 모서리(34D)는 도7에 도시된 것과 같이 위에서-언급된 곡선형 코너 부분(30B) 내에 위치된다. 또한, 본 실시예의 롤형 전극 본체(30)에서, 하나의 분리기 시트(36)의 후행 모서리(36E) 그리고 테이프(40)는 도6에 도시된 것과 같이 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리가 위치되는 코너 부분(30B)에 대향하는 다른 코너 부분(R 부분)(30C) 내에 위치된다. 도6에서, 다른 분리기 시트(36)가 도시되어 있지 않다. 도면에 도시되어 있지 않지만, 분리기 시트의 선행 모서리가 또한 위에서-언급된 코너 부분(30C) 내에 위치된다.
위에서 설명된 것과 같이, 롤형 전극 본체(30)를 구성하는 양극 및 음극 컬렉터 시트(32, 34)의 모든 후행 모서리(32E, 34E) 및 선행 모서리(32D, 34D)는 코너 부분(30B) 내에 위치되고, 분리기 시트(36)의 후행 모서리(36E) 그리고 테이프(40)는 코너 부분(30C) 내에 위치되며, 그 결과 각각의 시트(또는 테이프)의 모서리의 존재로 인한 어떠한 계단부도 구속 하중(표면 압력)을 수용하는 롤형 전극 본체(30)의 평탄 표면 내에서 보이지 않는다. 따라서, 도8 및 도9에 도시된 것과 같은 종래 기술의 배터리 구조물에서 조우되는 구속 하중(표면 압력)의 불균등이 방지될 수 있다. 도8 및 도9의 배터리 구조물에서, 롤형 전극 본체(130)는 양극 컬렉터 시트(132)의 후행 모서리(132E), 음극 컬렉터 시트(134)의 후행 모서리(134E), 분리기 시트(136)의 후행 모서리(136E) 그리고 테이프(140)가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 [이 예에서, 롤형 전극 본체(130)의 평탄 표면] 부분 내에 위치되도록 셀(112)의 용기(114) 내에 위치된다. 이 경우에, 구속 하중(표면 압력)은 롤형 전극 본체(130)에 불균등하게 인가된다. 구속 하중(표면 압력)이 도9 에서의 큰 및 작은 화살표에 의해 지시된 것과 같이 불균등하게 인가되면, 롤형 전극 본체(130)의 내부에 인가되는 압력이 부분에 따라 변동하며, 그 결과 전해질(전해 용액)의 불균등 분포를 초래한다. 결과적으로, 롤형 전극 본체(130) 내의 일부 부분에는 셀의 충전 및 방전 시에 높은 하중이 적용될 수 있으며, 그 결과 셀의 사이클 수명 성능(서비스 수명)의 저하를 초래한다. 반면에, 본 실시예의 배터리 모듈(10)에서, 구속 하중(표면 압력)은 각각의 셀(12) 내의 롤형 전극 본체(30)(또는 그 평탄 표면)에 균등하게 또는 균일하게 인가되므로, 위에서 설명된 것과 같은 구속 하중(표면 압력) 면에서의 불균등으로 인한 어떠한 문제점도 일어나지 않는다. 이와 같이, 이 실시예의 배터리 모듈(10)은 우수한 사이클 수명 성능 및 출력 특성을 갖고, 긴 서비스 수명을 성취한다. 또한, 3개 종류의 시트(32, 34, 36)의 적어도 1개의 후행 모서리(들)[그리고, 바람직하게는, 선행 모서리(들)]가 하나의 코너 부분(30B) 내에 위치되며 3개 종류의 시트(32, 34, 36)의 잔여 후행 모서리(들)[그리고, 바람직하게는, 선행 모서리(들)]가 다른 코너 부분(30C) 내에 위치되는 경우에, 본 실시예에서와 같이, 하나의 코너 부분 내에서의 시트 모서리의 집중이 회피될 수 있고, 이 집중에 의해 유발되는 롤형 전극 본체(30)의 외부 형상의 왜곡 등의 문제점이 미리 방지될 수 있다.
다음에, 본 발명의 동작 및 효과가 시험 예를 참조하여 설명될 것이다. 우선, 양극 컬렉터 시트가 통상적인 방법에 의해 2.7 m의 길이, 10 ㎝의 폭 그리고 15 ㎛의 두께를 갖는 알루미늄 포일의 표면의 특정된 영역 상에 주 성분으로서 리튬 니켈 산화물을 함유하는 리튬-이온 배터리를 위한 양극 활성 재료(88 질량%의 리튬 니켈 산화물, 10 질량%의 아세틸렌 블랙, 1 질량%의 폴리테트라플루오로에틸렌 그리고 1 질량%의 카르복시메틸 셀룰로오스)의 층을 형성함으로써 준비된다. 또한, 음극 컬렉터 시트가 통상적인 방법에 의해 2.9 m의 길이, 10 ㎝의 폭 그리고 10 ㎛의 두께를 갖는 구리 포일의 표면의 특정된 영역 상에 주 성분으로서 그래파이트를 함유하는 리튬-이온 배터리를 위한 음극 활성 재료(98 질량%의 그래파이트, 1 질량%의 스티렌-부타디엔 고무 그리고 1 질량%의 카르복시메틸 셀룰로오스)의 층을 형성함으로써 준비된다. 이들 양극 및 음극 컬렉터 시트는 3.1 m의 길이, 11 ㎝의 폭 그리고 25 ㎛의 두께를 각각 갖는 폴리에틸렌으로 제작되는 2개의 분리기 시트와 함께 (20회) 롤링되고, 그 결과로서 생긴 롤형 구조물은 압박 및 압착되며, 그에 의해 시험 예에서의 사용을 위한 리튬-이온 배터리를 위한 평탄-형상의 전극 본체를 제공한다. 도3에 도시된 것과 같은 롤형 전극 본체(30)와 같이, 최외곽 시트로서의 분리기 시트의 후행 모서리가 폴리프로필렌으로 제작되는 접착 테이프를 사용하여 롤형 본체의 외주 표면에 고정된다. 시험 예에서, 총 5개 종류의 샘플이 각각 아래의 표1에 기재된 것과 같이 다음의 3개의 상태의 관점에서 서로로부터 상이하도록 위에서 설명된 것과 같은 평탄-형상의 전극 본체를 사용하여 준비된다. 즉, (1) 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리가 롤형 전극 본체의 중앙 영역(평탄 표면) 내에 또는 코너 부분 내에 위치되는 상태, (2) 분리기 시트의 후행 모서리가 롤형 전극 본체의 중앙 영역(평탄 표면) 내에 또는 코너 부분 내에 위치되는 상태 그리고 (3) 양극 및 음극 컬렉터 시트의 선행 모서리가 롤형 전극 본체의 중앙 영역 내에 또는 코너 부분 내에 위치되는 상태.
양 및 음 리드 단자가 이처럼 준비된 롤형 전극 본체에 용접되고, 롤형 전극 본체는 알루미늄으로 제작되고 롤형 전극 본체에 대응하는 형상을 갖는 박스형 용기 내에 위치된다. 적절한 양의 전해 용액(1 : 1 : 1의 질량비를 갖는 에틸렌 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트 및 디메틸 카보네이트의 혼합 용매 내에 1M의 농도로의 리튬 염으로서의 LiPF6을 용해함으로써 준비되는 비수계 전해질)이 용기 내로 주입되고 그 내에서 밀봉된다. 이 방식으로, 위에서-지시된 5개 종류의 샘플에 대응하는 총 5개 종류의 리튬-이온 배터리(표1)가 준비된다. 후속적으로, 각각의 샘플 배터리에 대해, 도1에 도시된 것과 같은 구속 구조물이 어떤 구속 하중(표면 압력: 약 4.0 x 106 ㎩)이 그 두께 방향으로 롤형 전극 본체의 평탄 표면에 인가되도록 용기의 외부측에 부착된다.
위에서 설명된 것과 같은 제한된 상태로 보유된 각각의 샘플 배터리에 대해, 사이클 수명 성능 및 출력 성능이 조사되고, 배터리의 성능과 관련된 본 발명의 효과(특히, 출력 특성 및 서비스 수명)가 평가된다. 특히, 적절한 상태 조절 공정이 수행된 후, 각각의 샘플 배터리가 25℃의 온도 조건 하에서 전압이 3.0 V에 도달할 때까지 일정한 전류로 방전되고, 그 다음에 충전 상태(SOC)가 50%로 제어되도록 일정한 전류 및 일정한 전압으로 충전된다. 그 후, 배터리가 10 내지 100A의 범위로부터 선택되는 어떤 전류로 25℃에서 방전되고, 샘플 배터리의 I-V 특성 그래프가 작도된다. 여기에서, 방전 차단 전압은 3.0 V로 설정된다. 그 다음에, 10-초 출력 수치가 I-V 특성 그래프로부터 결정된다. 다음에, 각각의 샘플 배터리가 60℃ 의 온도 조건 하에서 전압이 3.0 V로부터 4.1 V까지 변동하는 상태로 일정한 전류(10A)로 충전되고, 후속적으로 전압이 3.0 V에 도달할 때까지 일정한 전류(10A)로 방전된다. 이 충전-방전 사이클은 10,000회 반복된다. 그 후, 배터리는 충전 상태(SOC)가 50%로 제어되도록 충전된다. 그 다음에, I-V 특성 그래프가 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 작도되고, 10,000회 사이클의 충전 및 방전 후의 10-초 출력 수치가 그래프로부터 결정된다. 그 다음에, 초기 충전 후의 10-초 출력 수치에 대한 10,000회 사이클의 충전 및 방전 후의 10-초 출력 수치의 백분율이 출력 보유율 (%)로서 얻어진다. 사이클 수명 시험의 결과가 표1에 기재되어 있다.
양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리의 위치 분리기 시트의 후행 모서리 그리고 테이프의 위치 양극 및 음극 컬렉터 시트의 선행 모서리의 위치 (10,000회 사이클 후의) 출력 보유율 (%)
샘플 1 중앙 영역 중앙 영역 중앙 영역 71
샘플 2 코너 부분 중앙 영역 중앙 영역 82
샘플 3 중앙 영역 코너 부분 중앙 영역 75
샘플 4 중앙 영역 중앙 영역 코너 부분 78
샘플 5 코너 부분 코너 부분 코너 부분 85
표1에 표시된 결과로부터 명백한 것과 같이, 출력 보유율은 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분(평탄 표면) 외부측에 놓인 위치(시험 예에서, 하나의 코너 부분)에 양극 및 음극 컬렉터 시트의 후행 모서리를 위치시킴으로써 개선된다. 표1에 표시된 결과로부터 또한 명백한 것과 같이, 출력 보유율은 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 놓인 위치(시험 예에서, 다른 코너 부분)에 양극 및 음극 컬렉터 시트의 선행 모서리 및/또는 분리기 시트(그리고 테이프)의 후행 모서리를 위치시킴으로써 추가로 개선된다.
본 발명은 그 예시적 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 설명된 실시예 및 구성예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 다양한 변형예 그리고 동등한 배열예를 포함하고자 의도된다. 추가로, 예시적 실시예의 다양한 요소가 다양한 조합예 및 구성예에서 설명되었지만, 그 이상, 그 이하 또는 단일 요소만 포함하는 다른 조합예 및 구성예가 또한 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다.

Claims (9)

  1. 충전 및 방전할 수 있는 복수개의 셀이 직렬로 연결되도록 구성되는 배터리 모듈에 있어서,
    각각의 셀은 시트형 분리기와 함께 시트형 양극 컬렉터 및 시트형 음극 컬렉터를 롤링함으로써 형성되는 평탄-형상의 롤형 전극 본체를 포함하고,
    서로에 인접한 적어도 2개의 셀은 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체의 평탄 표면이 서로에 대향하고 구속 하중이 셀의 배열 방향으로 롤형 전극 본체에 인가되는 구속된 상태로 보유되도록 배열되고,
    적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 양극 컬렉터의 후행 모서리 그리고 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 음극 컬렉터의 후행 모서리가 모두 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 공간 보유 판이 적어도 2개의 셀의 인접한 셀들 사이에 배치되며, 공간 보유 판은 구속 하중이 셀의 배열 방향으로 대응하는 셀뿐만 아니라 또한 공간 보유 판에 인가되는 구속된 상태로 보유되고,
    적어도 2개의 셀의 각각의 셀의 롤형 전극 본체에서, 시트형 양극 컬렉터의 후행 모서리 그리고 시트형 음극 컬렉터의 후행 모서리는 모두 공간 보유 판에 의 해 가압될 수 있는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치되는 배터리 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시트형 양극 컬렉터의 후행 모서리 그리고 시트형 음극 컬렉터의 후행 모서리는 모두 대응하는 롤형 전극 본체의 대향된 평탄 표면 외부측에 위치되는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 시트형 양극 컬렉터의 후행 모서리 그리고 시트형 음극 컬렉터의 후행 모서리는 모두 롤형 전극 본체의 전방 및 후방 표면으로서의 2개의 평탄 표면들 사이에 형성되는 코너 부분 내에 위치되는 배터리 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 분리기의 후행 모서리가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치되는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부 표면에 시트형 양극 컬렉터의 후행 모서리, 시트형 음극 컬렉터의 후행 모서리 그리고 시트형 분리기의 후행 모서리 중 적어도 1개를 고정하는 테이프가 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치되는 배터리 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 중심측 상에 위치된 시트형 양극 컬렉터의 선행 모서리 그리고 롤형 전극 본체의 중심측 상에 위치된 시트형 음극 컬렉터의 선행 모서리가 모두 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치되는 배터리 모듈.
  8. 충전 및 방전할 수 있는 복수개의 셀이 직렬로 연결되는 배터리 모듈을 조립하는 방법에 있어서,
    시트형 분리기와 함께 시트형 양극 컬렉터 및 시트형 음극 컬렉터를 롤링함으로써 형성되는 평탄-형상의 롤형 전극 본체를 각각 갖는 적어도 2개의 셀을 준비하는 단계와,
    인접한 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체의 평탄 표면이 서로에 대향되도록 적어도 2개의 셀을 배열하는 단계 그리고 구속 하중이 셀의 배열 방향으로 롤형 전극 본체에 인가되는 구속된 상태로 셀을 보유하는 단계를 포함하고,
    셀들 중 적어도 2개의 셀의 각각의 셀 내에 포함된 롤형 전극 본체에서, 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 양극 컬렉터의 후행 모서리 그리고 롤형 전극 본체의 외부측에 위치된 시트형 음극 컬렉터의 후행 모서리가 모두 구속 하중을 실질적으로 수용하는 롤형 전극 본체의 부분 외부측에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 조립하는 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 한정된 것과 같은 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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