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WO2020171392A1 - 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치 Download PDF

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WO2020171392A1
WO2020171392A1 PCT/KR2020/000959 KR2020000959W WO2020171392A1 WO 2020171392 A1 WO2020171392 A1 WO 2020171392A1 KR 2020000959 W KR2020000959 W KR 2020000959W WO 2020171392 A1 WO2020171392 A1 WO 2020171392A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
case
battery cell
module
cell
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2020/000959
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
신은규
유재민
이윤구
강달모
문정오
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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 LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
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Priority to CN202080002620.2A priority patent/CN112088443B/zh
Priority to AU2020224504A priority patent/AU2020224504B2/en
Priority to JP2020548960A priority patent/JP7090725B2/ja
Priority to EP20759125.6A priority patent/EP3790071A4/en
Publication of WO2020171392A1 publication Critical patent/WO2020171392A1/ko
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device.
  • Secondary batteries with high ease of application and high energy density according to product group are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by electric drive sources. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement in that they do not generate any by-products from the use of energy, as well as the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using at least one battery module. It is common to construct a battery pack.
  • a power storage device including battery racks including at least one such battery module may be configured.
  • battery cells when configuring a battery module, a battery rack, and a power storage device, are mounted on a plurality of separate cell cartridges, respectively, and then a plurality of cell cartridges are stacked. Configure modules, battery racks or power storage devices.
  • an object of the present invention is to provide a battery cell having a slimmer and compact structure, a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device.
  • another object of the present invention is to provide a battery cell capable of improving assembly process efficiency, a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device.
  • another object of the present invention is to provide a battery cell capable of securing the fixing and insulation performance of the battery cell with a simpler structure, a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device.
  • a battery cell the electrode assembly;
  • a pair of electrode leads electrically connected to the electrode assembly;
  • a taping unit integrally covering both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case.
  • the taping unit may include a main tape integrally attached to both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case; And a pair of auxiliary tapes attached to the main tape and disposed to face the upper and lower surfaces of the battery case with the main tape interposed therebetween when the main tape is attached to the battery case.
  • a wing folding unit that is folded at least once is provided on the upper and lower surfaces of the battery case, and the taping unit may be attached to the wing folding unit.
  • the taping unit may be attached to at least one of both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case, and then attached to both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case through rotation of at least one of the battery case or the taping unit.
  • the main tape may be provided as a double-sided tape.
  • the pair of auxiliary tapes may be provided as insulating tapes.
  • the present invention a battery module, a plurality of battery cells according to the above-described embodiments; It provides a battery module comprising a; and a module case for accommodating the plurality of battery cells.
  • the plurality of battery cells are mutually stacked so as to face both sides of each battery cell in the module case, and the taping unit is adhered to a taping unit of the facing battery cell when the plurality of battery cells are stacked. It is possible to fix between the plurality of battery cells in the module case.
  • the present invention as a battery rack, at least one battery module according to the above-described embodiments; And a rack case for accommodating the at least one battery module.
  • the present invention provides a power storage device comprising: at least one battery rack according to the above-described embodiment as a power storage device.
  • a battery cell having a slimmer and compact structure a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device may be provided.
  • a battery cell capable of improving assembly process efficiency a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device may be provided.
  • a battery cell capable of securing fixing and insulating performance of the battery cell with a simpler structure, a battery module including the same, a battery rack, and a power storage device may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a taping unit of the battery cell of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a front view of the battery cell of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the battery cell of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view for explaining a wing folding unit according to another embodiment of the battery cell of FIG. 3.
  • 6 to 10 are views for explaining a process of attaching the taping unit of the battery cell of FIG. 1.
  • FIG. 11 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery cell according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a taping unit of the battery cell of FIG. 1
  • FIG. 3 is a front view of the battery cell of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the battery cell of FIG. 3
  • FIG. 5 is a view for explaining a wing folding part according to another embodiment of the battery cell of FIG. 3.
  • the battery cell 100 is a secondary battery, and may be provided with any one of a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, and a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 is limited to being provided as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cell 100 may include an electrode assembly 110, a pair of electrode leads 130, a battery case 150, and a taping unit 170.
  • the electrode assembly 110 may include a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. Since the electrode assembly 110 is well known, a detailed description will be omitted below.
  • the pair of electrode leads 130 are electrically connected to the electrode assembly 110 and may protrude outside one side of the battery case 150 to be described later.
  • the pair of electrode leads 130 may include an anode lead and a cathode lead.
  • the battery case 150 accommodates the pair of electrode leads 130 to at least partially protrude in the front-rear direction (refer to FIG. 1) of the battery cell 100, and accommodates the electrode assembly 110. It is possible to form an accommodation space that can be used.
  • Wing folding parts 155 and 157 that are folded at least once may be provided on the upper and lower surfaces of the battery case 150 to increase the slimness, energy density, and sealing power of the battery cell 100.
  • the wing folding part 155 may be folded once, or, as shown in FIG. 5, the wing folding part 157 may be provided to be folded twice. .
  • the taping unit 170 is for fixing and supporting between adjacent battery cells 100 when a plurality of battery cells 100 are stacked together, and both sides of the battery case 150 (see FIG. 1)
  • the upper and lower surfaces can be integrally covered.
  • the taping unit 170 may include a main tape 172 and an auxiliary tape 176.
  • the main tape 172 may be integrally attached to both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case 150.
  • the main tape 172 may be attached to the wing folding parts 155 and 157 of the battery case 150.
  • the main tape 172 may be provided in a predetermined length to cover both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case 150.
  • the main tape 172 may be provided as a double-sided tape for adhesion to adjacent battery cells 100 when the battery case 150 and the plurality of battery cells 100 are stacked together.
  • the main tape 172 is attached to at least one of both side surfaces and upper and lower surfaces of the battery case 150 and then rotates at least one of the battery case 150 or the taping unit 170. It may be attached to both sides and upper and lower surfaces of the 150.
  • the auxiliary tape 176 may be provided in a pair.
  • the pair of auxiliary tapes 176 are attached to the main tape 172, and when the main tape 172 is attached to the battery case 150, the battery case ( 150) can be disposed opposite to the upper and lower surfaces.
  • the pair of auxiliary tapes 176 secures insulation between the plurality of battery cells 100 and the module case 200 to be described later when configuring the battery module 10 of the plurality of battery cells 100 to be described later. It can be provided with an insulating tape so that it can be done.
  • the pair of auxiliary tapes 176 may be disposed to surround the upper and lower surfaces of the battery case 150 when the battery cell 100 is attached to the taping unit 170. Accordingly, the pair of auxiliary tapes 176 may prevent expansion of the battery cell 100 when the battery cell 100 is swelled.
  • the pair of auxiliary tapes 176 when configuring the battery module 10 of the battery cell 100, the electrical components in the vicinity of the wing folding parts 155, 157 of the battery case 150, etc. Since the partition structure is formed between the battery cases 150, it is possible to prevent the cooling performance of the battery cell 100 from deteriorating.
  • 6 to 10 are views for explaining a process of attaching the taping unit of the battery cell of FIG. 1.
  • a manufacturer or the like may attach one end of the main tape 172 of the taping unit 170 to one side of the battery case 150 of the battery cell 100.
  • the manufacturer or the like rotates the battery cell 100 by 90 degrees in one direction to transfer the main tape 172 of the taping unit 170 to the battery of the battery cell 100. It can be attached to any one wing folding part 155 side of the case 150. Accordingly, the auxiliary tape 176 of the taping unit 170 may cover the side of any one wing folding part 155 of the battery case 150 of the battery cell 100.
  • the manufacturer or the like rotates the battery cell 100 again 90 degrees in the one direction to remove the main tape 172 of the taping unit 170 from the battery cell 100. It may be attached to the other side of the battery case 150.
  • the manufacturer or the like rotates the battery cell 100 again by 90 degrees in one direction, so that the main tape 172 of the taping unit 170 is applied to the battery cell 100. It may be attached to the side of the other wing folding part 155 of the battery case 150. Accordingly, the auxiliary tape 176 of the taping unit 170 may cover the side of the other wing folding part 155 of the battery case 150 of the battery cell 100.
  • the manufacturer or the like rotates the battery cell 100 again 90 degrees in the one direction to remove the main tape 172 of the taping unit 170 from the battery cell 100. It may be attached to one side of the battery case 150.
  • the taping unit 170 is integrally formed on both sides and top and bottom surfaces of the battery case 100 so as to cover both sides and top and bottom surfaces of the battery cell 100 of the battery cell 100. Can be attached.
  • FIG. 11 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 10 may include a module case 200 accommodating the plurality of battery cells 100 and the plurality of battery cells 100.
  • the plurality of battery cells 100 may be stacked together so as to face both side surfaces of each battery cell 100 in the module case 200.
  • the taping unit 170 is adhered to the taping unit 170 of the battery cell 100 to face the plurality of battery cells 100 in the module case 200. 100) can be fixed.
  • the battery module 10 is slimmed and energy The density can be significantly improved.
  • FIG. 12 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • a battery rack 1 may include a rack case 50 accommodating the at least one battery module 10 and the at least one battery module 10.
  • the battery rack 1 includes the battery cells 100 and the battery module 10 of the previous embodiment, the battery cells 100 and the battery module 10 of the previous embodiment It is possible to implement a battery rack (1) having all the advantages due to.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device E may be used as a household or industrial energy source, and a rack case for accommodating the at least one battery rack 1 and the at least one battery rack 1 ( C) may be included.
  • the power storage device E includes the battery cells 100, the battery module 10, and the battery rack 1 of the previous embodiment, the battery cells 100 of the previous embodiment ), it is possible to implement a power storage device E having all of the advantages due to the battery module 10 and the battery rack 1.
  • the battery cell 100 having a slimmer and compact structure, the battery module 10 including the same, the battery rack 1 and the power storage device E are provided. can do.
  • the battery cell 100 capable of improving the assembly process efficiency, the battery module 10 including the same, the battery rack 1, and the power storage device E ) Can be provided.
  • the battery cell 100 capable of securing the fixing and insulating performance of the battery cell 100 with a simpler structure, the battery module 10 including the same, and the A battery rack 1 and the power storage device E may be provided.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 전극 조립체, 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극 리드, 한 쌍의 전극 리드를 적어도 부분적으로 배터리 셀의 전후 방향으로 돌출하게 수용하고 전극 조립체를 수용할 수 있는 수용 공간을 형성하는 전지 케이스 및 전지 케이스의 양측면과 상하면을 통합적으로 커버하는 테이핑 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 02월 18일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2019-0018662호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 다양한 전압과 용량 요구 조건 등에 따라, 이러한 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 랙들로 구비되는 전력 저장 장치를 구성하기도 한다.
종래 전력 저장 장치를 배터리 셀들은, 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 구성할 때, 다수 개가 각각 또는 복수 개가 별도의 다수의 셀 카트리지들에 장착된 이후, 다수의 셀 카트리지들의 적층을 통해 배터리 모듈, 배터리 랙이나 전력 저장 장치를 구성한다.
이에 따라, 종래에는 다수의 배터리 셀들 적층 시, 별도의 다수의 셀 카트리지들이 추가적으로 요구되기에, 이러한 다수의 셀 카트리지들로 인해 슬림화 및 에너지 밀도 측면에서 불리한 문제가 있다. 아울러, 별도의 다수의 셀 카트리지들의 추가는 비용이나 시간 등의 측면에서 전체 조립 공정 효율을 저하시키는 문제가 있다.
그러므로, 보다 슬림하고 컴팩트하면서 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 보다 슬림하고 컴팩트한 구조의 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 보다 간편한 구조로 배터리 셀의 고정 및 절연 성능을 확보할 수 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 셀로서, 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극 리드; 상기 한 쌍의 전극 리드를 적어도 부분적으로 상기 배터리 셀의 전후 방향으로 돌출하게 수용하고, 상기 전극 조립체를 수용할 수 있는 수용 공간을 형성하는 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 양측면과 상하면을 통합적으로 커버하는 테이핑 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀을 제공한다.
상기 테이핑 유닛은, 상기 전지 케이스의 양측면과 상하면에 일체로 부착되는 메인 테이프; 및 상기 메인 테이프에 부착되며, 상기 메인 테이프의 상기 전지 케이스 부착 시 상기 메인 테이프를 사이에 두고 상기 전지 케이스의 상하면에 대향 배치되는 한 쌍의 보조 테이프;를 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스의 상하면에는, 적어도 1회 폴딩되는 윙 폴딩부;가 구비되며, 상기 테이핑 유닛은, 상기 윙 폴딩부에 부착될 수 있다.
상기 테이핑 유닛은, 상기 전지 케이스의 양측면과 상하면 중 적어도 일면에 부착된 후 상기 전지 케이스 또는 상기 테이핑 유닛 중 적어도 하나의 회전 동작을 통해 상기 전지 케이스의 양측면과 상하면에 부착될 수 있다.
상기 메인 테이프는, 양면 테이프로 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 보조 테이프는, 절연 테이프로 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 전술한 실시예들에 따른 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 복수 개의 배터리 셀들은, 상기 모듈 케이스 내에서 각각의 배터리 셀의 양측면을 마주 하도록 상호 적층되며, 상기 테이핑 유닛은, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 시, 마주 하는 배터리 셀의 테이핑 유닛에 접착되어 상기 모듈 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이를 고정시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
또한, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 슬림하고 컴팩트한 구조의 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 간편한 구조로 배터리 셀의 고정 및 절연 성능을 확보할 수 있는 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 셀의 테이핑 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 도 1의 배터리 셀의 전면도이다.
도 4는 도 3의 배터리 셀의 주요부의 확대도이다.
도 5는 도 3의 배터리 셀의 다른 실시예에 따른 윙 폴딩부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 도 1의 배터리 셀의 테이핑 유닛의 부착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 셀의 테이핑 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 3는 도 1의 배터리 셀의 전면도이며, 도 4는 도 3의 배터리 셀의 주요부의 확대도이며, 도 5는 도 3의 배터리 셀의 다른 실시예에 따른 윙 폴딩부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 및 원통형 이차 전지 중 어느 하나로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110), 한 쌍의 전극 리드(130), 전지 케이스(150) 및 테이핑 유닛(170)을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(110)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 한 쌍의 전극 리드(130)는, 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되며, 후술하는 전지 케이스(150)의 일측 외부로 돌출될 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 전극 리드(130)는 양극 리드 및 음극 리드로 구성될 수 있다.
상기 전지 케이스(150)는, 상기 한 쌍의 전극 리드(130)를 적어도 부분적으로 상기 배터리 셀(100)의 전후 방향(도 1 참조)으로 돌출하게 수용하고, 상기 전극 조립체(110)를 수용할 수 있는 수용 공간을 형성할 수 있다.
이러한 상기 전지 케이스(150)의 상하면에는 상기 배터리 셀(100)의 슬림화, 에너지 밀도 및 밀폐력 향상을 위해 적어도 1회 폴딩되는 윙 폴딩부(155, 157)가 구비될 수 있다. 예로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 윙 폴딩부(155)는 1회 폴딩되거나, 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 윙 폴딩부(157)는 2회 폴딩되게 마련될 수 있다.
상기 테이핑 유닛(170)은, 상기 배터리 셀(100)의 복수 개의 상호 적층 시, 인접하는 배터리 셀들(100) 간을 고정 및 지지하기 위한 것으로서, 상기 전지 케이스(150)의 양측면(도 1 참조)과 상하면(도 1 참조)을 통합적으로 커버할 수 있다.
이러한 상기 테이핑 유닛(170)은, 메인 테이프(172) 및 보조 테이프(176)를 포함할 수 있다.
상기 메인 테이프(172)는, 상기 전지 케이스(150)의 양측면과 상하면에 일체로 부착될 수 있다. 상기 메인 테이프(172)는 상기 전지 케이스(150)의 상하면 부착 시, 상기 전지 케이스(150)의 상기 윙 폴딩부(155, 157)에 부착될 수 있다. 이러한 상기 메인 테이프(172)는 상기 전지 케이스(150)의 양측면과 상하면을 모두 커버할 수 있는 소정 길이로 마련될 수 있다.
상기 메인 테이프(172)는 상기 전지 케이스(150) 및 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상호 적층 시 인접하는 배터리 셀(100)과의 접착을 위해 양면 테이프로 구비될 수 있다.
이러한 상기 메인 테이프(172)는, 상기 전지 케이스(150)의 양측면과 상하면 중 적어도 일면에 부착된 후 상기 전지 케이스(150) 또는 상기 테이핑 유닛(170) 중 적어도 하나의 회전 동작을 통해 상기 전지 케이스(150)의 양측면과 상하면에 부착될 수 있다.
상기 보조 테이프(176)는, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 보조 테이프(176)는, 상기 메인 테이프(172)에 부착되며, 상기 메인 테이프(172)의 상기 전지 케이스(150) 부착 시 상기 메인 테이프(172)를 사이에 두고 상기 전지 케이스(150)의 상하면에 대향 배치될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 보조 테이프(176)는 후술하는 복수 개의 배터리 셀들(100)의 배터리 모듈(10) 구성 시, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)과 후술하는 모듈 케이스(200) 사이의 절연을 확보할 수 있게 절연 테이프로 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 보조 테이프(176)는 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 배터리 셀(100) 부착 시, 상기 전지 케이스(150)의 상하면을 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 보조 테이프(176)는 상기 배터리 셀(100)의 스웰링 시, 상기 배터리 셀(100)의 팽창을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 한 쌍의 보조 테이프(176)는, 상기 배터리 셀(100)의 배터리 모듈(10) 구성 시, 상기 전지 케이스(150)의 상기 윙 폴딩부(155, 157) 부근의 전장 부품 등과 상기 전지 케이스(150) 사이에서 격벽 구조를 형성하기에, 상기 배터리 셀(100)의 냉각 성능 저하도 방지할 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(100)의 상기 테이핑 유닛(170)의 부착 고정에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 6 내지 도 10은 도 1의 배터리 셀의 테이핑 유닛의 부착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제조자 등은 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 일측에 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 메인 테이프(172)의 일단부를 부착시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 상기 배터리 셀(100)을 일 방향으로 90도 회전시켜 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 메인 테이프(172)를 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 어느 하나의 윙 폴딩부(155) 측에 부착시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 보조 테이프(176)는 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 어느 하나의 윙 폴딩부(155) 측을 커버할 수 있다.
도 8을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 상기 배터리 셀(100)을 상기 일 방향으로 다시 90도 회전시켜 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 메인 테이프(172)를 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 타측에 부착시킬 수 있다.
도 9를 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 상기 배터리 셀(100)을 일 방향으로 다시 90도 회전시켜 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 메인 테이프(172)를 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 나머지 하나의 윙 폴딩부(155) 측에 부착시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 보조 테이프(176)는 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 나머지 하나의 윙 폴딩부(155) 측을 커버할 수 있다.
도 10을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 상기 배터리 셀(100)을 상기 일 방향으로 다시 90도 회전시켜 상기 테이핑 유닛(170)의 상기 메인 테이프(172)를 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(150)의 일측에 부착시킬 수 있다.
이러한 부착 고정을 통해, 상기 테이핑 유닛(170)은, 상기 배터리 셀(100)의 상기 배터리 셀(100)의 양측면 및 상하면을 모두 커버할 수 있게 상기 전지 케이스(100)의 양측면 및 상하면에 일체로 부착될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 복수 개의 상기 배터리 셀(100) 및 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하는 모듈 케이스(200);를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 상기 모듈 케이스(200) 내에서 각각의 배터리 셀(100)의 양측면을 마주 하도록 상호 적층될 수 있다. 상기 테이핑 유닛(170)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층 시, 마주 하는 배터리 셀(100)의 테이핑 유닛(170)에 접착되어 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이를 고정시킬 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 배터리 셀들(100)의 적층 시, 상기 배터리 셀들(100)에 마련되는 테이핑 유닛(170)을 통해 상호 고정되기에, 종래와 같은 별도의 다수의 셀 카트리지들이 생략될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 경우, 상기 모듈 케이스(200) 내에서 종래 다수의 셀 카트리지들이 상기 모듈 케이스(200) 내에서 차지하는 부피만큼 공간을 확보할 수 있기에, 상기 배터리 모듈(10)의 슬림화 및 에너지 밀도를 현저히 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 실시예의 경우, 별도의 다수의 셀 카트리지들이 생략되기에, 별도의 다수의 셀 카트리지들 추가에 따른 제조 비용이나 제조 시간 등을 줄일 수 있어, 상기 배터리 모듈(10)의 전체 조립 공정 효율을 현저히 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 배터리 랙(1)은, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 수용하는 랙 케이스(50)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀들(100) 및 상기 배터리 모듈(10)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀들(100) 및 상기 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 랙(1)을 구현할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 전력 저장 장치(E)는, 가정용 또는 산업용 에너지원으로 이용될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 배터리 랙(1) 및 상기 적어도 하나의 배터리 랙(1)을 수용하는 랙 케이스(C)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀들(100), 상기 배터리 모듈(10) 및 상기 배터리 랙(1)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀들(100), 상기 배터리 모듈(10) 및 상기 배터리 랙(1)으로 인한 장점을 모두 갖는 전력 저장 장치(E)을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 슬림하고 컴팩트한 구조의 상기 배터리 셀(100), 이를 포함하는 상기 배터리 모듈(10), 상기 배터리 랙(1) 및 상기 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 상기 배터리 셀(100), 이를 포함하는 상기 배터리 모듈(10), 상기 배터리 랙(1) 및 상기 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 간편한 구조로 상기 배터리 셀(100)의 고정 및 절연 성능을 확보할 수 있는 상기 배터리 셀(100), 이를 포함하는 상기 배터리 모듈(10), 상기 배터리 랙(1) 및 상기 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 셀에 있어서,
    전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극 리드;
    상기 한 쌍의 전극 리드를 적어도 부분적으로 상기 배터리 셀의 전후 방향으로 돌출하게 수용하고, 상기 전극 조립체를 수용할 수 있는 수용 공간을 형성하는 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 양측면과 상하면을 통합적으로 커버하는 테이핑 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑 유닛은,
    상기 전지 케이스의 양측면과 상하면에 일체로 부착되는 메인 테이프; 및
    상기 메인 테이프에 부착되며, 상기 메인 테이프의 상기 전지 케이스 부착 시 상기 메인 테이프를 사이에 두고 상기 전지 케이스의 상하면에 대향 배치되는 한 쌍의 보조 테이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스의 상하면에는,
    적어도 1회 폴딩되는 윙 폴딩부;가 구비되며,
    상기 테이핑 유닛은,
    상기 윙 폴딩부에 부착되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑 유닛은,
    상기 전지 케이스의 양측면과 상하면 중 적어도 일면에 부착된 후 상기 전지 케이스 또는 상기 테이핑 유닛 중 적어도 하나의 회전 동작을 통해 상기 전지 케이스의 양측면과 상하면에 부착되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 메인 테이프는,
    양면 테이프로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 보조 테이프는,
    절연 테이프로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제1항에 따른 복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은,
    상기 모듈 케이스 내에서 각각의 배터리 셀의 양측면을 마주 하도록 상호 적층되며,
    상기 테이핑 유닛은,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 시, 마주 하는 배터리 셀의 테이핑 유닛에 접착되어 상기 모듈 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이를 고정시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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