KR20170109232A - 배터리 셀 및 배터리 시스템 - Google Patents
배터리 셀 및 배터리 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170109232A KR20170109232A KR1020177021105A KR20177021105A KR20170109232A KR 20170109232 A KR20170109232 A KR 20170109232A KR 1020177021105 A KR1020177021105 A KR 1020177021105A KR 20177021105 A KR20177021105 A KR 20177021105A KR 20170109232 A KR20170109232 A KR 20170109232A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- holder
- electrode coil
- collector
- cathode
- battery cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0486—Frames for plates or membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H01M2/0237—
-
- H01M2/06—
-
- H01M2/26—
-
- 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
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- 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
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
- H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
- H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside 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
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
-
- 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
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
본 발명은 네거티브 단자(11) 및 포지티브 단자(12)가 배치된 커버 면(31)을 갖는 각기둥 모양으로 설계된 셀 하우징, 및 상기 셀 하우징 내에 배치되며 캐소드(14) 및 애노드(16)를 갖는 전극 코일(10)을 포함하는 배터리 셀(2)에 관한 것이다. 상기 전극 코일(10)은 전기 절연 홀더(70)에 의해 커버 면(31)에 고정되고, 상기 홀더(70)는 상기 커버 면(31)에 고정된 적어도 하나의 전기 절연 스페이서(67, 68)에 연결된다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 적어도 하나의 배터리 셀(2)을 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 배터리 셀 및 청구항 제 12 항에 따른 배터리 시스템에 관한 것이다.
미래에는, 풍력 발전소와 같은 고정 응용 분야, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차로서 설계된 자동차뿐만 아니라 랩탑이나 휴대 전화와 같은 전자 장치에도, 신뢰성, 안전성, 성능 및 내구성과 관련한 높은 요구 조건이 주어지는 새로운 배터리 시스템이 사용될 것이 명백하다.
특히, 소위 리튬 이온 배터리 셀이 사용된다. 상기 배터리 셀은 특히 높은 에너지 밀도, 열 안정성 및 극도로 낮은 자기 방전을 특징으로 한다. 리튬 이온 배터리 셀은 포지티브 전극 및 네거티브 전극을 포함하고, 충전 과정 및 방전 과정 중에 상기 전극들에서 리튬 이온들이 가역적으로 저장되고 다시 빠져나올 수 있다. 이러한 과정은 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션이라고도 한다.
배터리 셀은 일반적으로 와인딩의 형태로 설계된 하나 이상의 전극 유닛을 포함한다. 전극 유닛은 2개의 필름 형태 전극, 즉 애노드 및 캐소드를 포함한다. 전극들은 세퍼레이터가 사이에 배치된 상태로 감겨서, 젤리 롤(Jelly Roll)이라고도 하는 전극 코일을 형성한다. 전극 코일의 2개의 전극들은 컬렉터에 의해 단자라고도 하는 배터리 셀의 극에 전기적으로 연결된다.
배터리 셀은 또한 예를 들어 알루미늄으로 이루어진 셀 하우징을 포함한다. 셀 하우징은 일반적으로 각 기둥으로, 특히 직육면체 형태로 설계되고 내압성을 갖도록 형성된다. 전극을 단자에 연결한 후 전해질 용액이 셀 하우징 내로 채워진다.
EP 2 675 000 A1은 전극 코일을 갖는 상기 유형의 배터리 셀을 개시한다. 애노드 및 캐소드는 반대편 측면에서 와인딩 축에 대해 평행하게 전극 코일로부터 돌출하고, 각각 하나의 컬렉터에 연결된다. 2개의 컬렉터는 전극 코일의 와인딩 축에 대해 실질적으로 수직으로 연장되고 애노드와 캐소드를 단자에 연결한다.
다른 상기 유형의 배터리 셀은 US 2010/0028770 A1에 개시되어 있다. 전극 코일의 전극들은 전극 코일로부터 돌출하여 컬렉터에 연결된 접촉 러그들을 포함한다. 컬렉터에 연결하기 전에 접촉 러그들은 상이한 길이를 갖는다.
전극 및 셀 하우징의 전기 절연을 위해, 예를 들어 플라스틱으로 이루어진 절연체가 제공된다. 배터리 셀용 절연체를 갖는 전극 코일은 US 2013/0288092 A1에 개시되어있다.
리튬 이온 배터리 셀들은 환경 영향, 특히 공기와 습기에 대해 비교적 민감하다. 언급된 셀 하우징은 상기 환경 영향에 대한 보호를 제공한다. 다수의 이러한 배터리 셀들이 결합되어, 배터리 팩이라고도 하는 배터리 시스템을 형성한다.
본 발명의 과제는 조립이 간단한 배터리 셀 및 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
네거티브 단자 및 포지티브 단자가 배치된 커버 면을 갖는 각기둥 모양으로 설계된 셀 하우징, 및 상기 셀 하우징 내부에 배치되며 캐소드 및 애노드를 갖는 적어도 하나의 전극 코일을 포함하는 배터리 셀이 제안된다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 전극 코일은 전기 절연 홀더에 의해 커버 면에 고정되고, 홀더는 적어도 하나의 전기 절연 스페이서에 연결된다.
바람직하게는, 스페이서가 커버 면에 고정된다.
바람직하게 스페이서는 캐소드 또는 애노드를 단자에 전기적으로 연결하는 컬렉터에 의해 커버 면에 지지, 특히 클램핑된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 홀더는 프레임 형태로 설계되고, 적어도 하나의 전극 코일은 홀더 내에 클램핑된다.
전극 코일이 감기는 와인딩 축은 바람직하게는 셀 하우징의 커버 면에 대해 평행하게 연장된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 홀더는 스페이서에 연결된 커버 영역, 및 상기 커버 영역에 연결된 바닥 영역을 포함하며, 적어도 하나의 전극 코일은 커버 영역과 바닥 면적 사이에 지지된다.
적어도 하나의 전극 코일은 홀더에 의해 적어도 거의 완전히 둘러싸인다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 홀더는 평평한 대상물로서 설계되고, 적어도 하나의 전극 코일은 홀더 둘레에 감긴다.
바람직하게는, 적어도 하나의 전극 코일이 감기는 와인딩 축은 셀 하우징의 커버 면에 대해 수직으로 연장된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 홀더는 이중 프레임의 형태로 설계된다. 홀더는 적어도 하나의 전극 코일을 사이에 수용하는 제 1 프레임 부 및 제 2 프레임 부를 포함한다.
홀더가 적어도 하나의 전기 절연 스페이서와 일체형으로 형성되면, 바람직하고 조립이 쉽다.
적어도 하나의 본 발명에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리 시스템도 제안된다.
본 발명에 따른 배터리 셀은 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(PHEV)에 바람직하게 사용된다.
적어도 하나의 전극 코일이 셀 하우징의 커버 면 상의 홀더에 고정되면, 배터리 셀의 조립이 간단해진다. 커버 면이 나머지 셀 하우징에 결합될 때, 적어도 하나의 전극 코일이 셀 하우징의 내부로 자동 삽입된다. 이미 존재하고 셀 하우징에 대해 컬렉터를 절연시키는 역할을 하는 스페이서들이 홀더를 고정하는 데 사용된다. 캐소드와 애노드를 배터리 셀의 단자에 연결하는 상기 컬렉터들은 스페이서들을 커버 면 상에 기계적으로 지지하고 스페이서를 커버 면 상에 고정시킨다.
본 발명의 실시 예들이 도면 및 이하의 설명을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 컬렉터가 없는 배터리 셀의 개략적인, 반투명 사시도.
도 2는 전극 코일이 없는 제 1 실시 예에 따른 배터리 셀의 개략적인, 반투명 사시도.
도 3은 전극 코일이 없는 제 2 실시 예에 따른 배터리 셀의 개략적인, 반투명 사시도.
도 4는 셀 하우징 내에 설치하기 전 전극 코일의 단부면의 평면도.
도 5a는 컬렉터와 연결 전 절단선 V-V를 따른 도 4의 전극 코일의 부분 단면도.
도 5b는 컬렉터와 연결 후 도 5a의 전극 코일을 도시한 도면.
도 6a는 컬렉터와 연결 전 도 5a의 전극 코일의 변형 예.
도 6b는 컬렉터와 연결 후 도 6a의 전극 코일을 도시한 도면.
도 7은 전극 코일의 제조를 나타낸 개략도.
도 8은 전극 코일용 홀더의 제 1 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 단면도.
도 9는 전극 코일용 홀더의 제 2 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 단면도.
도 10은 전극 코일용 홀더의 제 3 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 단면도.
도 11은 전극 코일용 홀더의 제 4 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 분해도.
도 12는 셀 하우징의 조립 시 도 11의 배터리 셀의 개략적인 사시도.
도 2는 전극 코일이 없는 제 1 실시 예에 따른 배터리 셀의 개략적인, 반투명 사시도.
도 3은 전극 코일이 없는 제 2 실시 예에 따른 배터리 셀의 개략적인, 반투명 사시도.
도 4는 셀 하우징 내에 설치하기 전 전극 코일의 단부면의 평면도.
도 5a는 컬렉터와 연결 전 절단선 V-V를 따른 도 4의 전극 코일의 부분 단면도.
도 5b는 컬렉터와 연결 후 도 5a의 전극 코일을 도시한 도면.
도 6a는 컬렉터와 연결 전 도 5a의 전극 코일의 변형 예.
도 6b는 컬렉터와 연결 후 도 6a의 전극 코일을 도시한 도면.
도 7은 전극 코일의 제조를 나타낸 개략도.
도 8은 전극 코일용 홀더의 제 1 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 단면도.
도 9는 전극 코일용 홀더의 제 2 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 단면도.
도 10은 전극 코일용 홀더의 제 3 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 단면도.
도 11은 전극 코일용 홀더의 제 4 실시 예를 갖는 배터리 셀의 개략적인 분해도.
도 12는 셀 하우징의 조립 시 도 11의 배터리 셀의 개략적인 사시도.
배터리 셀(2)은 각 기둥으로, 본 경우에 직육면체 형태로 형성된 셀 하우징(3)을 포함한다. 셀 하우징(3)은 본 경우에 도전성을 갖도록 설계되고, 예를 들어 알루미늄으로 제조된다. 셀 하우징(3)은 전기 절연 재료, 예를 들면 플라스틱으로 제조되거나 전기 절연 재료로 코팅될 수도 있다.
배터리 셀(2)은 네거티브 단자(11) 및 포지티브 단자(12)를 포함한다. 배터리 셀(2)에 의해 제공된 전압은 단자들(11, 12)을 통해 태핑(tapping)될 수 있다. 또한, 배터리 셀(2)은 단자들(11, 12)을 통해 충전될 수도 있다.
배터리 셀(2)의 직육면체 형태의 셀 하우징(3)은 3개의 상이한 크기의 표면적을 갖는 6개의 면을 포함하며, 동일한 크기의 표면적을 갖는 각각 2개의 면은 서로 대향한다. 가장 큰 표면적을 갖는 면들을 이하에서 제 1 전방 면(33) 및 제 2 전방 면(34)이라 한다. 가장 작은 표면적을 갖는 면들을 이하에서 제 1 단부면(35) 및 제 2 단부면(36)이라 한다. 중간 크기의 표면적을 갖는 나머지 면들을 커버 면(31) 및 바닥 면(32)이라 한다.
단자들(11, 12)은 서로 이격되어 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 배치된다. 이 경우, 네거티브 단자(11)는 제 1 단부면(35)에 인접하고, 포지티브 단자(12)는 제 2 단부면(36)에 인접한다.
배터리 셀(2)의 셀 하우징(3) 내에는 2개의 전극, 즉 캐소드(14)와 애노드(16)를 포함하는 전극 코일(10)이 배치되어 있다. 캐소드(14) 및 애노드(16)는 필름 형태로 구현되고, 제 1 세퍼레이터(18)와 제 2 세퍼레이터(19)가 사이에 배치된 상태로 와인딩 축(A)을 중심으로 와인딩되어 전극 코일(10)을 형성한다. 전극 코일(10)은 와인딩 축(A)이 단부면(35, 36)에 대해 수직으로 연장되도록 셀 하우징(3) 내에 배치된다.
배터리 셀(2)은 전기적으로 병렬로 또는 충분한 절연의 경우에 직렬로 연결된 다수의 전극 코일(10)을 포함할 수도 있다. 셀 하우징(3) 내에는 전해질이 존재한다.
애노드(16)는 배터리 셀(2)의 네거티브 단자(11)에 전기적으로 연결된 다수의 애노드 접촉 러그(26)를 포함한다. 캐소드(14)는 배터리 셀(2)의 포지티브 단자(12)에 전기적으로 연결된 다수의 캐소드 접촉 러그(24)를 포함한다. 애노드 접촉 러그들(26) 및 캐소드 접촉 러그들(24)은 동일한 단부면에서 나란히 전극 코일(10)로부터 돌출하고, 전극 코일(10)로부터 셀 하우징(3)의 제 1 단부면(35)을 향해 연장된다.
전극 코일(10)의 애노드 접촉 러그(26)와 캐소드 접촉 러그(24) 사이에는 여기에 도시되지 않은 절연 필름이 배치되며, 상기 절연 필름은 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(16)를 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)로부터 전기적으로 절연시킨다. 본 경우에 상기 절연 필름은 절연 코일(10)의 애노드(16)와 캐소드(14) 사이에 제공된 세퍼레이터들(18, 19) 중 하나의 세퍼레이터의 부분이다.
네거티브 단자(11)에 애노드(16)를 전기 접속하기 위해, 제 1 컬렉터(41)가 제공된다. 제 1 컬렉터(41)는, 제 1 단부면(35)에 대해 평행하게 그리고 제 1 단부면(35) 가까이에서 연장되며 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)에 연결된 제 1 영역(42)을 포함한다. 제 1 컬렉터(41)의 제 1 영역(42)은 커버 면(31)을 향해 연장되며 제 2 영역(43)으로 이어지고, 상기 제 2 영역(43)은 상기 커버 면(31)에 대해 평행하게 연장된다. 제 1 컬렉터(41)의 제 2 영역(43)은 네거티브 단자(11)에 연결된다. 제 1 컬렉터(41)와 배터리 셀(2)의 셀 하우징(42) 사이에는 전기 절연체가 제공된다.
포지티브 단자(12)에 캐소드(14)를 전기적으로 연결하기 위해, 제 2 컬렉터(51)가 제공된다. 제 2 컬렉터(51)는 제 1 단부면(35)에 대해 평행하게 제 1 단부면(35) 가까이에서 연장하며 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)에 연결된 제 1 영역(52)을 포함한다. 제 2 컬렉터(51)는 포지티브 단자(12)에 연결된 제 2 영역(53)을 포함한다.
도 2에 도시된 배터리 셀(2)의 제 1 실시 예에 따르면, 제 2 컬렉터(51)는 중앙 영역(55)을 포함하고, 상기 중앙 영역(55)은 제 1 영역(52)과 제 2 영역(53)에 연결된다. 이 경우, 제 2 컬렉터(51)의 중앙 영역(55)은 전방 면들(33, 34)에 대해 평행하게 연장된다. 본 경우에 제 2 컬렉터(51)의 중앙 영역(55)은 전극 코일(10)과 제 1 전방면(33) 사이에 배치된다. 제 2 컬렉터(51)와 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3) 사이에는 전기 절연체가 제공된다.
제 2 컬렉터(51)의 중앙 영역(55)은 전극 코일(10)과 제 2 전방 면(34) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 전극 코일(10)의 양측에 배치된 제 2 컬렉터(51)의 2 개의 평행한 중앙 영역(55)이 제공될 수 있다.
도 3에 도시된 배터리 셀(2)의 제 2 실시 예에 따르면, 제 2 컬렉터(51)는 제 1 영역(52)에 연결된 하부 영역(56)을 포함한다. 또한, 제 2 컬렉터(51)는 제 2 영역(53)에 연결된 후방 영역(57)을 포함한다. 이 경우, 제 2 컬렉터(51)의 하부 영역(56)은 제 2 컬렉터(51)의 후방 영역(57)에 연결된다.
제 2 컬렉터(51)의 하부 영역(56)은 제 2 컬렉터(51)의 제 1 영역(52)으로부터 전극 코일(10)과 바닥면(32) 사이에서 상기 바닥 면(32)에 대해 평행하게 제 2 단부면(36)을 향해 연장된다. 제 2 컬렉터(51)의 후방 영역(57)은 제 2 컬렉터(51)의 제 2 영역(53)으로부터 전극 코일(10)과 제 2 단부면(36) 사이에서 제 2 단부면(36)에 대해 평행하게 바닥면(32)을 향해 연장된다. 또한, 제 2 컬렉터(51)의 후방 영역(57)은 제 2 컬렉터(51)의 하부 영역(56)에 연결된다. 또한, 제 2 컬렉터(51)와 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3) 사이에는 전기 절연체가 제공된다.
배터리 셀(2)의 여기에 도시되지 않은 다른 실시 예에 따르면, 도전성 셀 하우징(3)은 포지티브 단자(12)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3) 사이에 절연체가 필요 없다.
대안으로서, 도전성 셀 하우징(3)은 네거티브 단자(11)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 제 1 컬렉터(41)와 셀 하우징(3) 사이에 절연체가 필요 없다.
또한, 포지티브 단자(12)와 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)가 셀 하우징(3)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 셀 하우징(3)은 제 2 컬렉터(51)의 기능, 즉 포지티브 단자(12)와 캐소드(14)의 전기적 연결을 수행할 것이다. 이 경우, 제 2 컬렉터(51)는 완전히 생략될 수 있다. 제 2 컬렉터(51)가 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)를 셀 하우징(3)의 제 1 단부면(35)에 전기적으로 연결하는 것도 가능하다.
대안으로서, 네거티브 단자(11)와 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)를 셀 하우징(3)에 전기적으로 연결하는 것도 가능하다. 이 경우, 셀 하우징(3)은 제 1 컬렉터(41)의 기능, 즉 네거티브 단자(11)와 애노드(16)의 전기적 연결을 수행할 것이다. 이 경우, 제 1 컬렉터(41)는 완전히 생략될 수 있다. 제 1 컬렉터(41)가 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)를 예를 들어 셀 하우징(3)의 제 1 단부면(35)에 전기적으로 연결하는 것도 가능하다.
도 4는 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3) 내에 장착되기 전의 전극 코일(10)의 하나의 단부면을 평면도로 도시한다. 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)는 와인딩 축(A)에 대해 대략 평행하게 전극 코일(10)로부터 돌출한다. 와인딩 축(A)에 대해 수직인 방향으로, 애노드(16)의 애노드 접촉 러그들(26)이 서로 일렬로 정렬되어 배치된다. 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)은 와인딩 축(A)에 대해 대략 평행하게 전극 코일(10)로부터 돌출한다. 와인딩 축(A)에 대해 수직인 방향으로, 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)이 서로 일렬로 정렬되어 배치된다.
도 5a는 절단선 Ⅴ-Ⅴ을 따른 도 4의 전극 코일(10)의 부분 단면도이다. 이 경우, 제 2 컬렉터(51)와 연결 전에 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)를 갖는 전극 코일(10)의 부분이 도시되어있다. 제 2 컬렉터(51)는 전극 코일(10)의 와인딩 축(A)에 대해 수직으로 연장된다.
캐소드(14)의 개별 캐소드 접촉 러그들(24)은 상이한 길이를 갖는다. 와인딩 축(A)을 향한 캐소드 접촉 러그(24)는 가장 짧은 길이를 갖는다. 캐소드 접촉 러그들(24)의 길이는 와인딩 축(A)과 캐소드 접촉 러그(24) 사이의 간격이 커짐에 따라 증가한다. 와인딩 축(A)으로부터 떨어져 있는 캐소드 접촉 러그(24)는 최대 길이를 갖는다.
도 5b는 제 2 컬렉터(51)와 연결 후에 도 5a의 전극 코일(10)을 도시한다. 캐소드(14)의 개별 캐소드 접촉 러그들(24)은 각각 와인딩 축(A)에 대해 수직으로 연장되는 축을 중심으로 구부러지고 서로 중첩된다. 와인딩 축(A)으로부터 떨어져 있는 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)는 제 2 컬렉터(51) 상에 놓인다. 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)은 서로 그리고 제 2 컬렉터(51)에 연결, 특히 용접된다.
캐소드(14)의 개별 캐소드 접촉 러그들(24)의 길이는, 전극 코일(10)로부터 떨어져 있는 캐소드 접촉 러그(24)의 단부가 캐소드 접촉 러그(24)와 제 2 컬렉터(51)의 연결 후에 서로 정렬되도록 서로 매칭된다.
도 6a는 제 2 컬렉터(51)와 연결 전에 도 5a의 전극 코일(10)의 변형 예를 도시한다. 이 경우 제 2 컬렉터(51)는 전극 코일(10)의 와인딩 축(A)에 대해 평행하게 연장된다.
전극 코일(10)의 상기 변형 예의 경우, 캐소드(14)의 개별 캐소드 접촉 러그들(24)은 상이한 길이를 갖는다. 와인딩 축(A) 및 제 2 컬렉터(51)를 향하는 캐소드 접촉 러그(24)는 가장 짧은 길이를 갖는다. 캐소드 접촉 러그들(24)의 길이는 와인딩 축(A) 및 제 2 컬렉터(51)와 캐소드 접촉 러그(24) 사이의 간격이 커짐에 따라 길어진다. 와인딩 축(A) 및 제 2 컬렉터(51)로부터 떨어져 있는 캐소드 접촉 러그(24)는 최대 길이를 갖는다.
도 6b는 제 2 컬렉터(51)와 연결 후 도 6a의 전극 코일(10)을 도시한다. 캐소드(14)의 개별 캐소드 접촉 러그들(24)은 서로 중첩된다. 와인딩 축(A)을 향한 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)는 제 2 컬렉터(51) 상에 놓인다. 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)은 서로 그리고 제 2 컬렉터(51)에 연결, 특히 용접된다.
전극 코일(10)의 상기 변형 예의 경우, 캐소드(14)의 개별 캐소드 접촉 러그들(24)의 길이는 전극 코일(10)로부터 떨어져 있는 캐소드 접촉 러그(24)의 단부가 캐소드 접촉 러그(24)와 제 2 컬렉터(51)의 연결 후에 서로 정렬되도록 서로 매칭된다.
도 7은 전극 코일(10)의 제조를 개략적으로 도시한다. 와인딩 코어(65)는 회전축(D)을 중심으로 회전한다. 필름 형태의 캐소드(14), 필름 형태의 제 1 세퍼레이터(18), 필름 형태의 애노드(16) 및 필름 형태의 제 2 세퍼레이터(19)는 와인딩 코어(65)에 고정된다. 와인딩 코어(65)의 회전축(D)은 전극 코일(10)의 와인딩 축(A)에 대해 정렬된다.
와인딩 코어(65)의 회전에 의해, 캐소드(14), 제 1 세퍼레이터(18), 애노드(16) 및 제 2 세퍼레이터(19)가 와인딩 코어(65) 상에 감긴다. 따라서 캐소드(14)와 애노드(16) 사이에는 각각 세퍼레이터들(18, 19) 중 하나가 배치된다.
제 1 레이저 빔(61)은 필름 형태의 애노드(16)의 에지 영역을 절삭한다. 그러나 이 경우 애노드(16)의 애노드 접촉 러그들(26)은 남아있다. 와인딩 코어(65)의 완전한 일 회전 후에, 애노드(16)의 애노드 접촉 러그들(26) 중 하나가 남아있다. 이로 인해, 애노드(16)의 애노드 접촉 러그들(26)이 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 일렬로 정렬되어 배치되는 것이 보장된다.
애노드(16)의 남아있는 애노드 접촉 러그들(26)의 길이는 매 회전마다 증가한다. 이로 인해, 와인딩 축(A) 및 회전축(D)을 향하는 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)는 가장 짧은 길이를 갖고, 와인딩 축(A) 및 회전축(D)으로부터 떨어져 있는 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)는 최대 길이를 갖는다.
제 2 레이저 빔(62)은 필름 형태의 캐소드(14)의 에지 영역을 절삭한다. 그러나 이 경우 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)는 남아있다. 와인딩 코어(65)의 완전한 회전 후에, 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24) 중 하나가 남아있다. 이로 인해, 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)이 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 일렬로 정렬되어 배치되는 것이 보장된다.
캐소드(14)의 남아있는 캐소드 접촉 러그들(24)의 길이는 매 회전마다 증가한다. 이로 인해, 와인딩 축(A) 및 회전축(D)을 향하는 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)는 가장 짧은 길이를 갖고, 와인딩 축(A) 및 회전축(D)으로부터 떨어져 있는 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그(24)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 최대 길이를 갖는다.
캐소드(14), 애노드(16) 및 세퍼레이터들(18, 19)이 완전히 감긴 후, 와인딩 코어(65)가 제거될 수 있다. 전극 코일(10)은 쉽게 함께 압축될 수 있어서, 빠진 와인딩 코어(65)에 의해 야기되는 공동이 폐쇄된다.
도 8은 전극 코일(10)을 위한 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)를 갖는 배터리 셀(2)의 개략적인 단면도를 도시한다. 컬렉터들(41, 51)은 전체가 도시되지 않았다.
제 1 실시 예에 따른 홀더(70)는 직사각형 프레임으로서 설계되고 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조된다. 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)는 제 1 길이 방향 측면(71), 및 상기 제 1 길이 방향 측면(71)에 대해 평행하게 연장되는 제 2 길이 방향 측면(72)을 포함한다. 제 1 길이 방향 측면(71) 및 제 2 길이 방향 측면(72)의 단부들은 제 1 횡 방향 측면(73) 및 제 2 횡 방향 측면(74)에 의해 서로 연결된다. 제 1 횡 방향 측면(73) 및 제 2 횡 방향 측면(74)은 서로 평행하게 그리고 길이 방향 측면(71, 72)에 대해 수직으로 연장된다.
제 1 실시 예에 따른 프레임 형태 홀더(70)의 제 1 길이 방향 측면(71)은 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 고정된다. 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)의 제 1 길이 방향 측면(71)의 단부로부터, 제 1 횡 방향 측면(73) 및 제 2 횡 방향 측면(74)이 수직으로 커버 면(31)으로부터 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 바닥면(32)을 향해 연장된다. 제 1 횡 방향 측면(73)은 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 제 1 단부면(35) 가까이에서 연장되고, 제 2 횡 방향 측면(74)은 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 제 2 단부면(36) 가까이에서 연장된다. 제 2 길이 방향 측면(72)은 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 바닥면(32) 가까이에서 연장된다.
전극 코일(10)은 제 1 실시 예에 따른 프레임 형태 홀더(70) 내에 클램핑된다. 전극 코일(10)의 와인딩 축(A)은 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)의 길이 방향 측면(71, 72)에 대해 평행하게 그리고 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 대해 평행하게 연장된다. 애노드(16) 및 캐소드(14)는 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)의 제 1 횡 방향 측면(73) 가까이에서 전극 코일(10)로부터 돌출한다.
배터리 셀(2)의 제 1 컬렉터(41)는 네거티브 단자(11)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 제 1 스페이서(67)는 제 1 컬렉터(41)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 1 스페이서(67)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 1 컬렉터(41)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 1 스페이서(67)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
배터리 셀(2)의 제 2 컬렉터(51)는 포지티브 단자(12)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 제 2 스페이서(68)는 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 2 스페이서(68)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 2 컬렉터(51)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 2 스페이서(68)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
제 1 실시 예에 따른 홀더(70)의 제 1 길이 방향 측면(71)은 제 1 스페이서(67) 및 제 2 스페이서(68)에 기계적으로 연결된다. 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)의 제 1 길이 방향 측면(71)은 클립 연결과 유사하게, 스페이서(67, 68)의 대응 오목부 내로 가압되어 거기에 형상 끼워맞춤 방식으로 고정된다. 제 1 실시 예에 따른 홀더(70)는 스페이서들(67, 68)과 일체형으로 형성될 수도 있다.
도 9는 도시되지 않은 전극 코일을 위한 제 2 실시 예에 따른 홀더(80)를 갖는 배터리 셀(2)의 개략적인 단면도를 도시한다. 컬렉터들(41, 51)은 전체가 도시되지 않았다.
제 2 실시 예에 따른 홀더(80)는 적어도 거의 폐쇄된 캔의 형태로 설계되며, 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조된다. 제 2 실시 예에 따른 홀더(80)는 커버 영역(81) 및 바닥 영역(82)을 포함한다.
제 2 실시 예에 따른 홀더(80)의 커버 영역(81)은 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 고정된다. 도시된 도면에서는 바닥 영역(82)이 커버 영역(81)으로부터 떨어져 배치된다. 바닥 영역(82)은 도시되지 않은 전극 코일(10)의 접속 후에 커버 영역(81) 상에 가압되고 커버 영역(81) 상에 형상 끼워맞춤 방식으로 록킹된다. 도시되지 않은 전극 코일(10)은 그 후에 제 2 실시 예에 따른 캔의 형태로 형성된 홀더(80)에 의해 둘러싸인다.
배터리 셀(2)의 제 1 컬렉터(41)는 네거티브 단자(11)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 제 1 스페이서(67)는 제 1 컬렉터(41)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 1 스페이서(67)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 1 컬렉터(41)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 1 스페이서(67)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
배터리 셀(2)의 제 2 컬렉터(51)는 포지티브 단자(12)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 제 2 스페이서(68)는 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 2 스페이서(68)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 2 컬렉터(51)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 2 스페이서(68)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
제 2 실시 예에 따른 홀더(80)의 커버 영역(81)은 제 1 스페이서(67) 및 제 2 스페이서(68)에 기계적으로 연결된다. 커버 영역(81)은 클립 연결과 유사하게 스페이서(67, 68)의 대응 오목부 내로 가압되어 거기에 형상 끼워 맞춤 방식으로 고정된다. 커버 영역(81)이 스페이서(67, 68)와 일체형으로 형성될 수도 있다.
도 10은 도시되지 않은 전극 코일(10)을 위한 제 3 실시 예에 따른 홀더(90)를 갖는 배터리 셀(2)의 개략적인 단면도를 도시한다. 컬렉터들(41, 51)은 전체가 도시되지 않았다.
제 3 실시 예에 따른 홀더(90)는 직사각형의 평평한 대상물로서 설계되고, 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조된다. 제 3 실시 예에 따른 홀더(90)는 헤드 측면(91), 상기 헤드 측면(91)에 대해 평행하게 연장되는 풋 측면(92), 제 1 외 측면(93) 및 제 2 외측면(94)에 의해 한정된다. 제 1 외측면(93) 및 제 2 외측면(94)은 서로 평행하게 그리고 헤드 측면(91) 및 풋 측면(92)에 대해 수직으로 연장된다.
제 3 실시 예에 따른 홀더(90)의 헤드 측면(91)은 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 고정된다. 제 1 외측면(93) 및 제 2 외측면(94)은 커버 면(31)으로부터 수직으로 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 바닥면(32)을 향해 연장된다. 제 1 외측면(93)은 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 제 1 단부면(35) 가까이에서 연장되고, 제 2 외측면(94)은 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 제 2 단부면(36) 가까이에서 연장된다. 풋 측면(92)은 셀 하우징(3)의 도시되지 않은 바닥면(32) 가까이에서 연장된다.
도시되지 않은 전극 코일(10)은 제 3 실시 예에 따른 홀더(90) 둘레에 감긴다. 전극 코일(10)의 와인딩 축(A)은 제 3 실시 예에 따른 홀더(90)의 헤드 측면(91)에 대해 수직으로 그리고 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 대해 수직으로 연장된다. 애노드(16), 캐소드(14) 및 세퍼레이터들(18, 19)은 제 3 실시 예에 따른 홀더(90)의 외측면(93, 94) 둘레에 놓인다.
배터리 셀(2)의 제 1 컬렉터(41)는 네거티브 단자(11)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 제 1 스페이서(67)는 제 1 컬렉터(41)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 1 스페이서(67)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 1 컬렉터(41)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 1 스페이서(67)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
배터리 셀(2)의 제 2 컬렉터(51)는 포지티브 단자(12)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 제 2 스페이서(68)는 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 2 스페이서(68)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 2 컬렉터(51)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 2 스페이서(68)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
제 3 실시 예에 따른 홀더(90)의 헤드 측면(91)은 제 1 스페이서(67) 및 제 2 스페이서(68)에 기계적으로 연결된다. 제 3 실시 예에 따른 홀더(90)의 헤드 측면(91)은 클립 연결과 유사하게 스페이서(67, 68)의 대응 오목부 내로 가압되고 거기에 형상 끼워 맞춤 방식으로 고정된다. 제 3 실시 예에 따른 홀더(90)가 스페이서(67, 68)와 일체형으로 형성되는 것도 가능하다.
도 11은 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)를 갖는 배터리 셀(2)의 개략적인 분해도를 도시한다. 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)는 2개의 전극 코일(10)을 수용하는 역할을 한다.
제 4 실시 예에 따른 홀더(100)는 이중 프레임의 형태로 설계되고 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조된다. 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)는 2개의 전극 코일(10)을 사이에 수용하는 제 1 프레임 부(101)와 제 2 프레임 부(102)를 포함한다. 따라서, 전극 코일(10)은 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)의 프레임 부들(101, 102)에 의해 측면으로 둘러싸인다.
2개의 전극 코일(10)의 각각은 애노드(16) 및 캐소드(14)를 포함한다. 애노드(16)의 애노드 접촉 러그들(26)과 캐소드(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)은 나란히 동일한 단부면에서 전극 코일(10)로부터 돌출한다.
2개의 전극 코일(10)의 애노드 접촉 러그(26)와 캐소드 접촉 러그(24) 사이에 각각 도시되지 않은 절연 필름이 배치되고, 상기 절연 필름은 각각 애노드 접촉 러그(26)를 캐소드 접촉 러그(24)로부터 전기적으로 절연시킨다. 본 경우, 2개의 절연 필름은 각각 2개의 전극 코일(10)의 애노드(16)와 캐소드(14) 사이에 제공된 세퍼레이터(18, 19)의 부분이다.
2개의 제 1 컬렉터(41)는 네거티브 단자(11)와 애노드(16)의 전기적 연결을 위해 제공된다. 이 경우, 2개의 전극 코일(10)의 애노드(16)의 애노드 접촉 러그들(26)은 각각 제 1 컬렉터들(41) 중 하나에 연결, 본 경우에 용접된다. 제 1 컬렉터들(41)은 본 경우에 구리로 제조된다.
제 1 컬렉터들(41)은 애노드(16)의 애노드 접촉 러그(26)로부터 먼저 제 1 단부면(35)에 대해 평행하게 그리고 제 1 단부면(35) 가까이에서 커버 면(31)을 향해 연장된다. 제 1 컬렉터들(41)은 네거티브 단자(11)에 전기적 및 기계적으로 연결된다.
제 1 컬렉터들(41)은 본 경우에 별도의 부품으로서 설계된다. 제 1 컬렉터들(41)은 일체형으로도 설계될 수 있다. 이 경우, 2개의 전극 코일(10)의 애노드 접촉 러그들(26)은 동일한 단일 제 1 컬렉터(41)에 연결된다.
2개의 제 2 컬렉터(51)는 포지티브 단자(12)와 캐소드(14)의 전기적 연결을 위해 제공된다. 이 경우, 2개의 전극 코일(10)의 캐소드들(14)의 캐소드 접촉 러그들(24)은 제 2 컬렉터들(51) 중 하나에 연결, 본 경우에 용접된다. 제 2 컬렉터들(51)은 본 경우에 알루미늄으로 제조된다. 제 2 컬렉터들(51)은 도 2에 도시된 바와 유사하게 연장되지만 도 11에 도시되지 있지 않다.
제 2 컬렉터들(51)은 각각 제 1 영역(52)을 포함하는데, 상기 제 1 영역(52)은 제 1 단부면(35)에 대해 평행하게 제 1 단부면(35) 가까이에서 연장되며 전극 코일들(10) 중 하나의 전극 코일의 캐소드 접촉 러그(24)에 연결된다. 또한, 각각의 제 2 컬렉터(51)는 포지티브 단자(12)에 전기적 및 기계적으로 연결된 제 2 영역(53)을 포함한다.
제 2 컬렉터들(51)은 각각 제 1 영역(52)과 제 2 영역(53)에 연결된 중앙 영역(55)을 포함한다. 제 2 컬렉터들(51)의 중앙 영역들(55)은 전방 면들(33, 34)에 대해 평행하게 연장된다. 이 경우, 제 2 컬렉터들(51) 중 하나의 컬렉터의 중앙 영역(55)은 전극 코일들(10) 중 하나와 제 1 전방면(33) 사이에 배치되고, 다른 제 2 컬렉터(51)의 중앙 영역(55)은 다른 전극 코일(10)과 제 2 전방면(34) 사이에 배치된다. 따라서, 제 2 컬렉터(51)의 중앙 영역(55)은 2개의 전극 코일(10)의 양측에 배치된다.
제 2 컬렉터들(51)은 본 경우에 별도의 부품으로서 설계된다. 제 2 컬렉터들(51)은 일체형으로도 설계될 수 있다. 이를 위해, 2개의 제 2 컬렉터(51)의 제 2 영역들(53)은 각각 서로 연결된다.
제 1 스페이서(67)는 셀 하우징(3)의 커버 면(31)과 제 1 컬렉터(41) 사이에 배치된다. 제 1 스페이서(67)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 1 컬렉터(41)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서 제 1 스페이서(67)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
제 1 스페이서(67)는 본 경우에 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)와 일체형으로 형성된다. 이 경우, 제 1 스페이서(67)는 부분적으로 제 1 프레임 부(101) 및 제 2 프레임 부(102) 상에 배치된다. 제 1 프레임 부(101)와 제 2 프레임 부(102)를 결합함으로써 완전한 제 1 스페이서(67)가 형성된다.
제 2 스페이서(68)는 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3)의 커버 면(31) 사이에 배치된다. 제 2 스페이서(68)는 비도전성 재료, 특히 플라스틱으로 제조되고, 제 2 컬렉터(51)를 셀 하우징(3)의 커버 면(31)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 따라서, 제 2 스페이서(68)는 셀 하우징(3) 내에서 커버 면(31)에 기계적으로 고정된다.
제 2 스페이서(68)는 본 경우에 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)와 일체형으로 형성된다. 제 2 스페이서(68)는 부분적으로 제 1 프레임 부(101) 및 제 2 프레임 부(102) 상에 배치된다. 제 1 프레임 부(101)와 제 2 프레임 부(102)를 결합함으로써 완전한 제 2 스페이서(68)가 형성된다.
도시되지 않은 제 2 컬렉터(51)가 도전성 셀 하우징(3), 특히 셀 하우징(3)의 커버 면(31)에 직접 연결될 수도 있다. 포지티브 단자(12)는 커버 면(31)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3) 사이에 추가 절연체가 필요 없다.
도 12는 셀 하우징(3)의 조립 중에 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)를 갖는 배터리 셀(2)의 개략적인 사시도를 도시한다.
제 1 프레임 부(101)와 제 2 프레임 부(102)를 결합함으로써, 프레임 부들(101, 102) 사이에 전극 코일(10)을 수용하는 제 4 실시 예에 따른 홀더(100)가 형성된다. 제 4 실시 예에 따른 홀더(100), 전극 코일(10) 및 커버 면(31)을 포함하는 조립체는 후속해서 커버 면(31)과 함께 셀 하우징(3)을 형성하는 용기 내로 삽입된다.
배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)은 플라스틱과 같은 전기 절연 재료로 제조될 수 있다. 마찬가지로, 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)은 전기 절연 재료로 코팅될 수 있다. 이러한 경우, 제 1 컬렉터(41)와 셀 하우징(3) 사이에 그리고 제 2 컬렉터(51)와 셀 하우징(3) 사이에 절연체가 필요 없다.
본 발명은 설명된 실시 예들 및 거기에 나타나는 양상들로 제한되지 않는다. 오히려, 청구 범위에 기재된 범위 내에서, 당업자의 행위의 범위 내에 있는 다양한 변형이 가능하다.
2
배터리 셀
3 셀 하우징
10 전극 코일
11 네거티브 단자
12 포지티브 단자
14 캐소드
16 애노드
31 커버 면
41, 51 컬렉터
67, 68 스페이서
70, 80, 90, 100 홀더
81 커버 영역
82 바닥 영역
101 제 1 프레임 부
102 제 2 프레임 부
3 셀 하우징
10 전극 코일
11 네거티브 단자
12 포지티브 단자
14 캐소드
16 애노드
31 커버 면
41, 51 컬렉터
67, 68 스페이서
70, 80, 90, 100 홀더
81 커버 영역
82 바닥 영역
101 제 1 프레임 부
102 제 2 프레임 부
Claims (13)
- 네거티브 단자(11) 및 포지티브 단자(12)가 배치된 커버 면(31)을 갖는 각기둥 모양으로 설계된 셀 하우징(3), 및 상기 셀 하우징(3) 내에 배치되며 캐소드(14) 및 애노드(16)를 갖는 적어도 하나의 전극 코일(10)을 포함하는 배터리 셀(2)에 있어서,
상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 전기 절연 홀더(70, 80, 90, 100)에 의해 상기 커버 면(31)에 고정되고,
상기 홀더(70, 80, 90, 100)는 적어도 하나의 전기 절연 스페이서(67, 68)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서(67, 68)는 상기 커버 면(31)에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 2 항에 있어서, 상기 스페이서(67, 68)는 상기 캐소드(14) 또는 상기 애노드(16)를 단자(11, 12)에 전기적으로 연결하는 컬렉터(41, 51)에 의해 상기 커버 면(31)에 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더(70)는 프레임 형태로 설계되고, 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 상기 홀더(70) 내에 클램핑되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 상기 커버 면(31)에 대해 평행하게 연장되는 와인딩 축(A)을 중심으로 감기는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더(80)는 상기 스페이서(67, 68)에 연결된 커버 영역(81), 및 상기 커버 영역(81)에 연결된 바닥 영역(82)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 상기 커버 영역(81)과 상기 바닥 영역(82) 사이에 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 상기 홀더(80)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더(90)는 평평한 대상물로서 설계되고, 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 상기 홀더(90) 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)은 상기 커버 면(31)에 대해 수직으로 연장되는 와인딩 축(A) 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더(100)는 이중 프레임의 형태로 설계되고, 제 1 프레임 부(101) 및 제 2 프레임 부(102)를 포함하며, 프레임 부들은 상기 적어도 하나의 전극 코일(10)을 사이에 수용하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더(70, 80, 90, 100)는 상기 적어도 하나의 전기 절연 스페이서(67, 68)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 배터리 셀(2)을 포함하는 배터리 시스템.
- 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(PHEV) 내에 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀(2)의 용도.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015201658.7A DE102015201658A1 (de) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | Batteriezelle und Batteriesystem |
| DE102015201658.7 | 2015-01-30 | ||
| PCT/EP2016/051746 WO2016120358A1 (de) | 2015-01-30 | 2016-01-28 | Batteriezelle und batteriesystem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170109232A true KR20170109232A (ko) | 2017-09-28 |
Family
ID=55236379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177021105A Withdrawn KR20170109232A (ko) | 2015-01-30 | 2016-01-28 | 배터리 셀 및 배터리 시스템 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10818958B2 (ko) |
| JP (1) | JP6454423B2 (ko) |
| KR (1) | KR20170109232A (ko) |
| CN (1) | CN107251263B (ko) |
| DE (1) | DE102015201658A1 (ko) |
| WO (1) | WO2016120358A1 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015201658A1 (de) | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Robert Bosch Gmbh | Batteriezelle und Batteriesystem |
| DE102017208612A1 (de) * | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen Speicherzelle |
| DE102019211253A1 (de) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | Elringklinger Ag | Galvanische Zellen und Batteriemodule |
| CN114204222B (zh) * | 2020-08-31 | 2023-11-14 | 比亚迪股份有限公司 | 电池以及电池包 |
| DE102022132732A1 (de) | 2022-12-08 | 2024-06-13 | Audi Aktiengesellschaft | Batteriezelle für eine Fahrzeugbatterie oder andere Anwendungen und Verfahren zum Herstellen einer solchen Batteriezelle |
| EP4679543A4 (en) * | 2023-03-08 | 2026-05-20 | Nissan Motor | RETAINING MECHANISM FOR ELECTRODE LAMINATE |
| EP4661143A1 (en) * | 2024-06-05 | 2025-12-10 | Renata AG | A battery comprising a stack of electrodes with superposed tabs |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100627313B1 (ko) * | 2004-11-30 | 2006-09-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| US9653748B2 (en) * | 2005-04-14 | 2017-05-16 | Enerdel, Inc. | Apparatus and method for securing battery cell packs |
| KR100848788B1 (ko) | 2006-07-24 | 2008-07-30 | 주식회사 엘지화학 | 결합부에서 전극 탭들의 크기가 동일한 전극조립체 및 이를포함하고 있는 전기화학 셀 |
| JP4586820B2 (ja) | 2007-05-07 | 2010-11-24 | ソニー株式会社 | 巻回型非水電解質二次電池 |
| KR101036089B1 (ko) * | 2010-01-27 | 2011-05-19 | 에스비리모티브 주식회사 | 절연 백을 갖는 이차전지 |
| US8518569B2 (en) * | 2010-03-01 | 2013-08-27 | Apple Inc. | Integrated frame battery cell |
| CN104600234B (zh) * | 2010-06-21 | 2017-12-01 | 株式会社东芝 | 电池 |
| US9472802B2 (en) * | 2011-07-25 | 2016-10-18 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
| JP5621751B2 (ja) * | 2011-11-07 | 2014-11-12 | 株式会社豊田自動織機 | 二次電池、二次電池の温度調節構造、及び二次電池を搭載した車両 |
| JP5336024B1 (ja) * | 2012-01-23 | 2013-11-06 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 二次電池 |
| US9356264B2 (en) | 2012-04-26 | 2016-05-31 | Medtronic, Inc. | Electrode assemblies including a mandrel and at least one insulative portion |
| US9287550B2 (en) | 2012-06-11 | 2016-03-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| JP2014022102A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置及び二次電池並びに電極の製造方法 |
| JP6056254B2 (ja) * | 2012-08-13 | 2017-01-11 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
| DE102013200555A1 (de) * | 2013-01-16 | 2014-07-17 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Isolierung des Innenraumes einer Batteriezelle mit einem prismatischen oder zylindrischen Metallgehäuse |
| DE102015201658A1 (de) | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Robert Bosch Gmbh | Batteriezelle und Batteriesystem |
-
2015
- 2015-01-30 DE DE102015201658.7A patent/DE102015201658A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-01-28 WO PCT/EP2016/051746 patent/WO2016120358A1/de not_active Ceased
- 2016-01-28 KR KR1020177021105A patent/KR20170109232A/ko not_active Withdrawn
- 2016-01-28 JP JP2017540136A patent/JP6454423B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2016-01-28 US US15/546,691 patent/US10818958B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-01-28 CN CN201680007826.8A patent/CN107251263B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018503959A (ja) | 2018-02-08 |
| US10818958B2 (en) | 2020-10-27 |
| DE102015201658A1 (de) | 2016-08-04 |
| JP6454423B2 (ja) | 2019-01-16 |
| CN107251263A (zh) | 2017-10-13 |
| WO2016120358A1 (de) | 2016-08-04 |
| CN107251263B (zh) | 2020-08-25 |
| US20180013167A1 (en) | 2018-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7484992B2 (ja) | 蓄電素子 | |
| EP2919296B1 (en) | Battery module comprising bus bar assembly, and battery pack comprising same | |
| CN103227311B (zh) | 密闭型二次电池 | |
| US10818958B2 (en) | Battery cell and battery system | |
| KR20100099983A (ko) | 이차전지 및 그 모듈 | |
| US20180047948A1 (en) | Battery cell | |
| WO2020069642A1 (en) | Battery cell for electric vehicle battery pack | |
| KR101443833B1 (ko) | 신규한 구조의 외부 입출력 케이블 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈 어셈블리 | |
| KR20060022358A (ko) | 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체 | |
| JP6454424B2 (ja) | バッテリセル、及び、バッテリシステム | |
| CN108023034B (zh) | 电池单池和用于制造电池单池的方法 | |
| CN106537650B (zh) | 用于制造棱柱形的电池单元的方法 | |
| CN110291658B (zh) | 电池单元和电池模块 | |
| US10930979B2 (en) | Energy storage device and method of manufacturing energy storage device | |
| KR102108208B1 (ko) | 원형 전극을 포함하는 원통형 이차전지 | |
| CN115084670A (zh) | 二次电池 | |
| KR100599733B1 (ko) | 전극 조립체 및 이의 이차 전지 | |
| CN117083743A (zh) | 电池和允许电池单元在电池内体积膨胀的方法 | |
| US20190296273A1 (en) | Battery cell for electric vehicle battery pack | |
| CN107278339B (zh) | 电池单池和电池系统 | |
| CN121532893A (zh) | 电池模块及包括该电池模块的电池组和车辆 | |
| KR20260014835A (ko) | 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 자동차 | |
| KR20140032713A (ko) | 함침성을 향상시킨 이차전지 | |
| KR20140146936A (ko) | 안전성이 향상된 전지셀 및 그의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20170727 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination |