WO2018105905A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery pack.
  • Secondary batteries unlike primary batteries that cannot be charged, are batteries that can be charged and discharged. Recently, high-output secondary batteries using high-energy non-aqueous electrolytes have been developed. Low-capacity batteries packed in packs of one or several secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones or notebook computers, and require high power devices such as hybrid cars, electric cars, and electric bicycles. In the battery pack, dozens or hundreds of secondary batteries are connected in series or in parallel.
  • Embodiments of the present invention provide a battery pack.
  • One embodiment of the invention a plurality of battery cells; A first conductive plate disposed on the plurality of battery cells and electrically connecting the battery cells; A second conductive plate disposed on the first conductive plate to partially overlap with the first conductive plate and electrically connecting the battery cells; And an insulating layer interposed between the first conductive plate and the second conductive plate.
  • the plurality of battery cells may be arranged such that each positive electrode and the negative electrode face the same side.
  • each of the first conductive plate and the second conductive plate may include holes exposing positive and negative electrodes of each of the plurality of battery cells; And tabs disposed in each of the holes, wherein the holes of the first conductive plate and the holes of the second conductive plate may overlap each other.
  • the insulating layer may include holes overlapping the holes of the first conductive plate and the holes of the second conductive plate.
  • the inner end of the insulating layer adjacent to the holes of the insulating layer may extend beyond the inner end of the second conductive plate toward the center of the hole of the insulating layer.
  • one of the positive and negative electrodes of each of the plurality of battery cells may be located at the center of one side of each battery cell, and the other may be located at the periphery of the one side.
  • the tabs may include: a positive electrode tab connected to a positive electrode of a first battery cell of the plurality of battery cells; And a negative electrode tab connected to a negative electrode of a second battery cell of the plurality of battery cells.
  • the semiconductor device may further include an insulating structure interposed between the plurality of battery cells and the first conductive plate and including holes exposing positive and negative electrodes of the plurality of battery cells.
  • the insulating structure may include a first protrusion corresponding to an outer end of the first conductive plate.
  • the outer end of the first conductive plate may extend further outward than the outer end of the second conductive plate.
  • the second conductive plate may further include an auxiliary hole
  • the insulating structure may include a second protrusion inserted into the auxiliary hole of the second conductive plate.
  • the first conductive plate may further include an auxiliary hole corresponding to the second protrusion, and the size of the auxiliary hole of the first conductive plate may be larger than the size of the auxiliary hole of the second conductive plate.
  • the plurality of battery cells may be interposed, and further include a cooling member disposed opposite the first and second conductive plates.
  • the cooling member may include a thermally conductive plate.
  • the cooling member may include a flow path through which the cooling fluid passes.
  • a first battery cell A second battery cell parallel to the first battery cell; A first conductive plate disposed on the first and second battery cells and including holes corresponding to each of the first and second battery cells and tabs extending toward the holes; A second conductive plate disposed on the first conductive plate to partially overlap the first conductive plate, the second conductive plate including holes corresponding to each of the first and second battery cells and tabs extending toward the holes; And an insulating layer interposed between the first conductive plate and the second conductive plate and including holes corresponding to each of the first and second battery cells.
  • the first conductive plate may include a first hole corresponding to the first battery cell and a first tab extending toward the first hole, and the second conductive plate may include the first battery.
  • a part of the first battery cell may be connected and the other part may be connected to the other part of the first battery cell.
  • the holes of the first conductive plate, the holes of the second conductive plate, and the holes of the third conductive plate may have different sizes.
  • it further comprises an insulating structure comprising a first projection and a second projection disposed at different positions, one of the first projection and the second projection of the first and second conductive plate It may be disposed adjacent to the outer end, and the other one corresponding to between the holes of the first and second conductive plate.
  • the battery packs of the present invention are disposed on top of the battery cells and electrically connect the battery cells without electrical shorts (eg, without contact of the first and second conductive plates) through the first and second conductive plates arranged to partially overlap. Can connect Meanwhile, space utilization may be improved by disposing cooling structures under the battery cells.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a perspective view illustrating the battery cells in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb of FIG. 2A.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating the first conductive plate.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a connection state of the first conductive plate and the battery cells of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating second conductive plates.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a connection state of the second conductive plate and the battery cells of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a state in which the battery cells, the first insulating structure, the first and second conductive plates, and the insulating layer of FIG. 1 are assembled.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating an IX part of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line X-X of FIG. 9.
  • 11A and 11B are cross-sectional views taken along lines XIa-XIa and XIb-XIb of FIG. 9.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII in FIG. 9.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an underside of a battery pack as an embodiment of the present invention.
  • a part such as a film, a region, a component, or the like is on or on another part, not only is it directly above the other part, but also another film, a region, a component, etc. is interposed therebetween. It also includes cases where there is.
  • a film, a region, a component, or the like when a film, a region, a component, or the like is connected, not only the film, the region, and the components are directly connected, but also other films, regions, and components are interposed between the film, the region, and the components. And indirectly connected.
  • the film, the region, the component, and the like when the film, the region, the component, and the like are electrically connected, not only the film, the region, the component, and the like are directly electrically connected, but other films, the region, the component, and the like are interposed therebetween. This includes indirect electrical connections.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2a is a perspective view showing the battery cells in Figure 1
  • Figure 2b is a cross-sectional view taken along the line IIb-IIb of Figure 2a.
  • a battery pack 1 includes battery cells 100, first and second insulating structures 210 and 220 disposed on upper and lower portions of the battery cells 100, and battery cells 100, respectively.
  • An insulating layer 500 interposed between the first and second conductive plates 300 and 400, the first and second conductive plates 300 and 400, and a protection circuit module 620 disposed on the top of the field.
  • a cooling member 700 disposed on the top of the field.
  • the battery cells 100 may include a can 110 housing an electrode assembly and a cap plate 120 covering an upper portion of the can.
  • the electrode assembly includes a negative electrode plate and a positive electrode plate, and a separator interposed therebetween, and the electrode assembly may be accommodated inside the can 110 by being rolled up in a cylindrical shape, for example.
  • the positive electrode plate may be an aluminum foil coated with a positive electrode active material of lithium cobalt (LiCoO 2 )
  • the negative electrode plate may be a copper foil coated with a negative electrode active material such as graphite.
  • the separator can prevent their short between the negative electrode plate and the positive electrode plate and only allow the movement of lithium ions.
  • the can 110 may have a cylindrical shape in which one side (eg, the upper side) is open.
  • the can 110 may be formed of a conductive material such as steel, stainless steel, aluminum, or an equivalent thereof, but the present invention is not limited thereto.
  • Cap plate 120 may be formed of a conductive material, such as steel, stainless steel, aluminum or equivalents thereof, but the present invention is not limited thereto.
  • One of the negative electrode plate and the positive electrode plate of the electrode assembly is electrically connected to the can 110, and the other is electrically connected to the cap plate 120.
  • one of the portions of the can 110 such as the top 111 and the portion of the cap plate 120, such as the top surface 121, is the negative of the battery cell 100 and the other is the positive of the battery cell 100.
  • Can be the can 110 and the cap plate 120 are respectively described as connected to the negative electrode plate and the positive electrode plate of the electrode assembly. Therefore, the upper part 111 of the can 110 is the negative electrode, and the cap plate ( The upper surface 121 of the 120 may be understood as an anode, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the upper portion 111 of the can 110 may be an anode, and the upper surface 121 of the cap plate 120 may be a cathode.
  • At least a side of the can 110 may be covered with an insulating sheet 150.
  • the insulating sheet 150 is a film having an insulating material, and may cover the side of the can 110 or may cover all or part of the side and bottom surfaces of the can 110 (opposite to the cap plate 120). .
  • the battery cell 100 has a structure in which the negative electrode 111 and the positive electrode 121 are exposed to the same side, that is, the upper side of the battery cell 100 as described above.
  • the positive electrode 121 may be disposed at the center of the upper surface of the battery cell 100
  • the negative electrode 111 may be disposed at the periphery of the upper surface of the battery cell 100.
  • the battery cells 100 may be disposed to be side by side between the first and second insulating structures 210 and 220.
  • the battery cells 100 are arranged such that both the negative electrode 111 and the positive electrode 121 of each battery cell 100 face upward.
  • the first and second insulating structures 210 and 220 may be disposed above and below the battery cells 100, respectively, and may be coupled to each other.
  • the first insulating structure 210 is disposed above the battery cells 100 and has an upper portion having a hole 210h exposing a cathode 111 and an anode 121 disposed above each battery cell 100.
  • the side insulation plate 213 of the first insulation structure 210 may be bent with respect to the upper insulation plate 211 and include a protrusion 213p extending toward the second insulation structure 220. .
  • the protrusion 213p may be inserted into the groove 223g of the side insulating plate 223 of the second insulating structure 220.
  • the first insulating structure 210 may include a protrusion 211p inserted into the opening 300_o of the first conductive plate 300 disposed at both sides of the first conductive plate 300.
  • the first conductive plates 300 and the second conductive plates 400 are disposed above the battery cells 100, for example, on the upper insulating plate 211 of the first insulating structure 210.
  • the first conductive plates 300 may be arranged along the left and right directions under the insulating layer 500, for example, between the battery cell 100 and the insulating layer 500, and the second conductive plates 400 may include the insulating layer ( On the 500, for example, the insulating layer 500 and the protection circuit module 620 may be arranged along the left and right directions.
  • the first conductive plates 300 and the second conductive plates 400 may be offset to be partially overlapped in the left and right directions in FIG. 1.
  • each of the second conductive plates 400 may be offset along the left and right directions so as to overlap with the neighboring first conductive plates 300 at the same time.
  • the first and second conductive plates 300 and 400 electrically connect the battery cells 100.
  • the battery cells 100 may be connected to each other by the battery cells 100.
  • the first and second conductive plates 300 and 400 may include conductive materials such as aluminum, copper, nickel, titanium, or alloys thereof, but the present invention is not limited thereto.
  • Each of the first and second conductive plates 300 may include holes 111 and 400h exposing a cathode 111 and an anode 121 disposed on an upper surface of each of the battery cells 100. And tabs located in the holes 300h and 400h. Tabs of the first and second conductive plates 300 and 400 are connected to the negative electrode 111 or the positive electrode 121 of the battery cells 100, and the battery cell 100 is connected through the connection of the tabs and the battery cells 100. May be connected in series and / or in parallel. Electrical connection of the first and second conductive plates 300 and 400 and the battery cells 100 will be described later with reference to FIG. 3.
  • the insulating layer 500 is interposed between the first and second conductive plates 300 and 400.
  • the insulating layer 500 may include a cathode disposed on an upper surface of each of the battery cells 100 such that each of the tabs of the second conductive plates 400 is connected to the cathode 111 or the anode 121 of the battery cell 100. 111 and a hole 500h exposing the anode 121.
  • the insulating layer 500 entirely overlaps the at least second conductive plates 400 to prevent the first and second conductive plates 300 and 400 from directly contacting each other.
  • an outer end of the insulating layer 500 extends further than an outer end of the second conductive plates 400, and an inner end of the insulating layer 500 adjacent to the hole 500h of the insulating layer 500 may be the second conductive.
  • the protection circuit module 620 is disposed on the first and second conductive plates 300 and 400 with the insulating sheet 610 interposed therebetween.
  • the protection circuit module 620 may be disposed on some regions of the first and second conductive plates 300 and 400 so as to overlap the first and second conductive plates 300 and 400.
  • the protection circuit module 620 may be electrically connected to the battery cells 100 to control charge and discharge of the battery cells 100, and may prevent overheating and explosion caused by overcharge, overdischarge, or overcurrent.
  • the protection circuit module 620 may be directly connected to the first and second conductive plates 300 and 400.
  • the protection circuit module 620 may include a connection part 621 directly connected to the first and second conductive plates 300 and 400.
  • the connecting portion 621 may be provided as many as the number of the first and second conductive plates 300 and 400, and may be directly connected to each of the first and second conductive plates 300 and 400.
  • a protective insulator 800 may be further disposed on the protective circuit module 620, and the protective insulator 800 covers both the protective circuit module 620 and the first and second conductive plates 300 and 400.
  • the battery pack 1 can be protected from an external external conductor, foreign matter, and the like.
  • the cooling member 700 may be disposed under the battery cells 100.
  • the cooling member 700 may include a thermally conductive plate 710.
  • the thermally conductive plate can be anodized aluminum plate.
  • FIG. 3 briefly illustrates the electrical connection of the battery cells and the first and second conductive plates. Dotted lines in FIG. 3 represent electrical connections.
  • four first conductive plates are provided and three second conductive plates are provided for convenience of description.
  • the first conductive plates 300 are sequentially formed along the left-right direction, the first-first conductive plate 300A, the first-second conductive plate 300B, and the first-three conductive plate 300. 300C), and the first to fourth conductive plates 300D.
  • the second conductive plates 400 may include a 2-1 conductive plate 400A, a 2-2 conductive plate 400B, and a 2-3 conductive plate 400C along the left and right directions.
  • the first conductive plate 300 may include any one of the first-first to first-4 conductive plates 300A, 300B, 300C, and 300D, and the second conductive plate 400. ) May represent the 2-1 to 2-3 conductive plates 400A, 400B, and 400C.
  • the first and second conductive plates 300 and 400 are disposed on the battery cells 100, and predetermined along the left and right directions (surface directions of the first and second conductive plates) so that only a portion thereof overlaps. It is offset by the distance of.
  • each of the second conductive plates 400 may be offset to overlap two neighboring first conductive plates 300.
  • a portion of the second-first conductive plate 400A overlaps the first-first conductive plate 300A and the remaining portion overlaps the first-two conductive plate 300B.
  • a portion of the second-2 conductive plate 400B overlaps the 1-2 conductive plate 300B and the other portion overlaps the 1-3 conductive plate 300C.
  • a part of the 2-3 conductive plate 400C overlaps the 1-3 conductive plate 300C and the remaining portion overlaps the 1-4 conductive plate 300D.
  • the battery cells 100a of the first sub-group SG1 for example, the battery cells 100a disposed to overlap the first-first and second-first conductive plates 300A and 400A may be disposed. It is connected with the 1-1st and 2-1st conductive plates 300A and 400A.
  • the cathodes 111 of the battery cells 100a may be connected to the second-first conductive plate 400A, and the positive electrode 121 may be connected to the first-first conductive plate 300A.
  • the battery cells 100b of the second sub-group SG2 for example, the battery cells 100b disposed to overlap the first-second and second-first conductive plates 300B and 400A may be disposed. It connects with 1-2-2 and 2-1 conductive plates 300B and 400A.
  • the cathodes 111 of the battery cells 100b may be connected to the first-second conductive plate 300B, and the positive electrode 121 may be connected to the second-first conductive plate 400A.
  • the battery cells 100c of the third sub-group SG3 for example, the battery cells 100c disposed to overlap the first and second conductive plates 300B and 400B may be disposed.
  • the first and second conductive plates 300B and 400B are connected to each other.
  • the negative electrode 111 of the battery cells 100c may be connected to the second-second conductive plate 400B
  • the positive electrode 121 may be connected to the first-second conductive plate 300B.
  • the battery cells 100d of the fourth sub-group SG4 for example, the battery cells 100d disposed to overlap the first and second conductive plates 300C and 400B may be disposed. It connects with the 1-3 and the 2-2 conductive plates 300C and 400B.
  • the cathodes 111 of the battery cells 100d may be connected to the first-conductive plate 300C
  • the positive electrode 121 may be connected to the second-conductive plate 400B.
  • the battery cells 100e of the fifth sub-group SG5 for example, the battery cells 100e disposed to overlap the first and second conductive plates 300C and 400C may be disposed.
  • the first and second conductive plates 300C and 400C are connected to each other.
  • the cathodes 111 of the battery cells 100e may be connected to the 2-3 conductive plate 400C
  • the anode 121 may be connected to the 1-3 conductive plate 300C.
  • the battery cells 100f of the sixth sub-group SG6 for example, the battery cells 100f disposed to overlap the first to fourth and second to third conductive plates 300D and 400C may be disposed.
  • the first and second conductive plates 300D and 400C are connected to each other.
  • the negative electrode 111 of the battery cells 100f may be connected to the first to fourth conductive plates 300D
  • the positive electrode 121 may be connected to the second to third conductive plates 400C.
  • each of the first conductive plates 300 for example, the 1-2 and 1-3 conductive plates 300B and 300C, which is disposed in the middle of the first conductive plates 300, is a battery cell 100 of one sub-group.
  • the battery cells 100 of neighboring sub-groups may be electrically connected in series.
  • each of the first conductive plates 300 disposed at the edge of the first conductive plates 300 for example, the first-first and first-fourth conductive plates 300A and 300D, is a battery of one sub-group.
  • the cells 100 may be electrically connected in parallel.
  • each of the second conductive plates 400 may electrically connect the battery cells 100 of one sub-group in parallel.
  • the battery cells 100 of neighboring sub-groups may be electrically connected in series.
  • first and second conductive plates 300 and 400 may include holes and tabs disposed in the holes. Detailed structures of the first and second conductive plates 300 and 400 will be described with reference to FIGS. 4 to 7.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a first conductive plate
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a connection state of the first conductive plate and the battery cells of FIG. 4.
  • the first through first through fourth conductive plates 300A through 300D are disposed adjacent to each other along the left and right directions. At least one side of the first to first to fourth conductive plates 300A to 300D may have a shape that is engaged with each other, for example, a zigzag shape.
  • Each of the first to first to fourth conductive plates 300A to 300D includes holes 300h.
  • the holes 300h are disposed to be spaced apart from each other, and each hole 300h may expose at least a portion of an upper surface of the battery cell 100, for example, each of the cathode 111 and the anode 121. Can be.
  • a tab is arranged in each hole 300h.
  • the tab may include a negative electrode tab 301 and a positive electrode tab 302.
  • the first-first conductive plate 300A includes holes 300h. Referring to the enlarged portion of the first-first conductive plate 300A in FIG. 4, a positive electrode tab 302 may be disposed in each hole 300h. The positive electrode tab 302 may extend from the inner end 300ei of the first-first conductive plate 300A adjacent to the hole 300h toward the hole 300h.
  • the first-first conductive plate 300A may include only the positive electrode tabs 302, and as illustrated in FIG. 5, each of the positive electrode tabs 302 overlaps the first-first conductive plate 300A. It may be directly connected to the anode 112 of the (100).
  • the battery cells 100 connected to the positive electrode tabs 302 of the first-first conductive plate 300A of FIG. 5 are the battery cells 100a of the first sub-group SG1 described with reference to FIG. 3. Corresponds to the
  • the second-conductive plate 300B may include holes 300h, a negative electrode tab 301 may be disposed in some of the holes 300h, and a positive electrode tab 302 may be disposed in the other portions of the holes 300h.
  • each of the negative electrode tab 301 and the positive electrode tab 302 may be formed on the inner side of the 1-2 conductive plate 300B adjacent to the hole 300h. It may extend from the end toward the hole 300h.
  • the negative electrode tabs 301 of the first-conductive plate 300B are connected to the negative electrode 111 of the battery cells 100 disposed underneath, and the positive electrode tabs 302 are directly connected to each other.
  • the anode 121 is connected to the battery cells 100 overlappingly disposed below.
  • the battery cells 100 connected to the negative electrode tab 301 of the first-conductive plate 300B are the battery cells 100b of the second sub-group SG2 described with reference to FIG. 3.
  • the battery cells 100 connected to the positive electrode tab 302 correspond to the battery cells 100c of the third sub-group SG3 described above with reference to FIG. 3.
  • the 1-3 conductive plate 300C may have the same structure as the 1-2 conductive plate 300B. Referring to the enlarged portions of the 1-3 conductive plate 300C in FIG. 4, holes 300h are included, and some of the holes 300h are disposed with a negative electrode tab 301, and the other is a positive electrode tab ( 302 may be deployed. As shown in FIG. 5, the negative electrode tabs 301 of the first to third conductive plates 300C are connected to the negative electrode 111 of the battery cells 100 disposed underneath and the positive electrode tabs 302 are directly connected to each other. The anode 121 is connected to the battery cells 100 overlappingly disposed below. In FIG.
  • the battery cells 100 connected to the negative electrode tab 301 of the first to third conductive plates 300C are the battery cells 100d of the fourth sub-group SG4 described with reference to FIG. 3.
  • the battery cells 100 connected to the positive electrode tab 302 correspond to the battery cells 100d of the fifth sub-group SG5 described with reference to FIG. 3.
  • the first to fourth conductive plates 300D include holes 300h. Referring to the enlarged portion of the first to fourth conductive plates 300D in FIG. 4, a negative electrode tab 301 may be disposed in each hole 300h. The negative electrode tab 301 may extend from the inner end of the first to fourth conductive plates 300D adjacent to the hole 300h toward the hole 300h. The first to fourth conductive plates 300D may include only the negative electrode tabs 301, and as illustrated in FIG. 5, each of the negative electrode tabs 301 overlaps with the first to fourth conductive plates 300D. It may be directly connected to the cathode 111 of the (100).
  • the battery cells 100 connected to the negative electrode tabs 301 of the first to fourth conductive plates 300D in FIG. 5 are the battery cells 100e of the sixth sub-group SG6 described above with reference to FIG. 3. Corresponds to the
  • Each of the first through first through fourth conductive plates 300A through 300D may include an auxiliary hole 305h.
  • the auxiliary hole 305h is a structure used to prevent the 2-1 to 2-3 conductive plates 400A to 400C from being moved on the first insulating structure 210 (see FIG. 1). Reference will be made later in the relevant parts.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating second conductive plates
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a connection state of the second conductive plate and the battery cells of FIG. 6.
  • the second through third conductive plates 400A through 400C are disposed adjacent to each other along the left and right directions. At least one side of the 2-1 to 2-3 conductive plates 400A to 400C may have a shape that is engaged with each other, for example, a zigzag shape.
  • Each of the second through third conductive plates 400A through 400C includes holes 400h.
  • the holes 400h are disposed to be spaced apart from each other, and overlap the holes 300h of the first to first to fourth conductive plates 300A to 300D described above with reference to FIG. 4.
  • Each hole 400h of the second through third conductive plates 400A through 400C has an upper surface of the battery cell 100, for example, a cathode 111 and an anode 121, respectively, as shown in FIG. 7. At least partially.
  • a tab is disposed in each hole 400h.
  • the tab may include a positive electrode tab 402 and a negative electrode tab 401.
  • the negative electrode tab 401 may be disposed in some of the holes 300h of the second-first conductive plate 400A, and the positive electrode tab 402 may be disposed in the others. Referring to enlarged portions of the 2-1st conductive plate 400A in FIG. 6, each of the negative electrode tab 401 and the positive electrode tab 402 may be formed on the inner side of the 2-1 conductive plate 400A adjacent to the hole 400h. It may extend from the end toward the hole 400h.
  • the negative electrode tabs 401 of the second-first conductive plate 400A are connected to the negative electrode 111 of the battery cells 100 overlapping immediately below the positive electrode tabs 402.
  • the anode 121 is connected to the battery cells 100 overlappingly disposed below.
  • the battery cells 100 connected to the negative electrode tab 401 of the second-first conductive plate 400A are the battery cells 100a of the first sub-group SG1 described with reference to FIG. 3.
  • the battery cells 100 connected to the positive electrode tab 402 correspond to the battery cells 100b of the second sub-group SG2 described above with reference to FIG. 3.
  • the 2-2 and 2-3 conductive plates 400B and 400C may have the same structure as the 2-1 conductive plate 400A.
  • the second conductive plate 400B overlaps the holes 300h of the first conductive plate 300B with some of the holes 400h described above with reference to FIG. It overlaps with the holes 300h of the conductive plate 300C.
  • the negative electrode tab 401 is disposed in some of the holes 300h, and the positive electrode tab 402 is disposed in the remaining holes 300h.
  • the negative electrode tabs 401 of the second-conductive plate 400B are connected to the negative electrode 111 of the battery cells 100 overlappingly disposed below the positive electrode tabs 402.
  • the anode 121 is connected to the battery cells 100 overlappingly disposed below.
  • the battery cells 100 connected to the negative electrode tab 401 of the second-2 conductive plate 400B are the battery cells 100c of the third sub-group SG3 described above with reference to FIG. 3.
  • the battery cells 100 connected to the positive electrode tab 402 correspond to the battery cells 100d of the fourth sub-group SG4 described above with reference to FIG. 3.
  • the second conductive plate 400C partially overlaps the holes 300h of the first conductive plate 300C described above with reference to FIG. 4. It overlaps with the holes 300h of the conductive plate 300D.
  • the negative electrode tab 401 is disposed in some of the holes 300h, and the positive electrode tab 402 is disposed in the remaining holes 300h.
  • the negative electrode tabs 401 of the second to third conductive plates 400C are connected to the negative electrode 111 of the battery cells 100 disposed underneath and the positive electrode tabs 402 are directly connected to each other.
  • the anode 121 is connected to the battery cells 100 overlappingly disposed below.
  • the battery cells 100 connected to the negative electrode tab 401 of the 2-3 conductive plate 400C are the battery cells 100e of the fifth sub-group SG5 described with reference to FIG. 3.
  • the battery cells 100 connected to the positive electrode tab 402 correspond to the battery cells 100f of the sixth sub-group SG6 described with reference to FIG. 3.
  • Each of the second through third conductive plates 400A through 400C may include an auxiliary hole 405h.
  • the auxiliary hole 405h is a structure for preventing the 2-1 to 2-3 conductive plates 400A to 400C from moving in the first insulating structure 210 (see FIG. 1).
  • the auxiliary hole 405h will be described with reference to FIG. 12. This part will be described later.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a state in which the battery cells, the first insulating structure, the first and second conductive plates, and the insulating layer of FIG. 1 are assembled
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating an IX part of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 9
  • FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views taken along the line XIa-XIa and XIb-XIb of FIG. 9
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 9. .
  • the battery cells 100 are disposed under the first insulating structure 210, and the first and second conductive plates 300 and 400 are sandwiched between the insulating layer 500. It is disposed on the first insulating structure 210 with the interposition therebetween.
  • the negative electrode 111 and the positive electrode 121 of the battery cell 100 may be exposed.
  • the negative electrode 111 of the battery cell 100 is connected to the negative electrode tab 401 of the second conductive plate 400, and the positive electrode 121 is connected to the first conductive plate 300. It can be connected to the positive electrode tab 302.
  • the inner end 500ei adjacent to the hole 500h of the insulating layer 500 is at least the second conductive plate 400 of the first and second conductive plates 300 and 400, as shown in FIGS. 9 and 10. It may extend toward the center of the hole (500h) to pass through the inner end (400ei) of.
  • the inner end 500ei of the insulating layer 500 may extend past the inner ends 300ei and 400ei of the first and second conductive plates 400, and thus the first and second The inner ends 300ei and 400ei of the conductive plate 400 may be in contact with each other.
  • the outer end 500oi of the insulating layer 500 may extend beyond the outer end 400oi of the second conductive plate 400, as shown in FIG. 9, and thus the first and second conductive plates ( The outer ends 300oi, 400oi of 400 may be in contact with each other.
  • the first insulating structure 210 may include a first protrusion 215 disposed at an edge and a second protrusion 216 disposed inside.
  • the first protrusion 215 is a structure for relatively fixing the first conductive plates 300 on the first insulating structure 210, and the second protrusion 216 first insulates the second conductive plates 400. It is a structure for fixing relative to the structure 210.
  • the first protrusion 215 may protrude along the surface direction of the first and second conductive plates 300 and 400, for example, the front and rear directions in FIG. 9.
  • the second protrusion 216 may protrude from the upper insulating plate 211 of the first insulating structure 210 along the thickness direction of the first and second conductive plates 300 and 400, for example, upward in FIG. 9. .
  • the first insulating structure 210 corresponds to an edge of the upper insulating plate 211 and protrudes upwardly from the edge 212 and from one side of the edge 212.
  • the first protrusion 215 protrudes along the surface direction of the first conductive plate 300.
  • the outer end 300eo of the first conductive plate 300 may be disposed adjacent to the edge portion 212 and the first protrusion 215.
  • the first conductive plate 300 may be prevented from being moved or separated from the first insulating structure 210 by the first protrusion 215.
  • the first conductive plate 300 is disposed inside the edge portion 212, and the outer end 200eo of the first conductive plate 300 adjacent to the first protrusion 215 may form the shape of the first protrusion 215. Accordingly, it may be disposed inside the first protrusion 215.
  • the position of the first conductive plate 300 may be restricted in an inner space surrounded by the edge portion 212 by the first protrusion 215.
  • the outer end 400eo of the second conductive plate 400 is located inward of the outer end 300eo of the first conductive plate 300.
  • the outer end 300eo of the first conductive plate 300 extends toward the edge portion 212 so as to pass through the outer end 400eo of the second conductive plate 400.
  • the first protrusion 215 is a structure for preventing the first conductive plate 300 from being moved or separated on the first insulating structure 210. If the second conductive plate 400 is attached to the first protrusion 215, the first protrusion 215 may be formed on the first protrusion 215. When regulated by the above, a problem may occur in which the first and second conductive plates 300 and 400 overlapping each other unexpectedly contact each other. However, according to embodiments of the present invention, as shown in FIGS. 11A and 11B, the outer end 400eo of the second conductive plate 400 is inward of the outer end 300eo of the first conductive plate 300. By being located at, the first protrusion 215 may not be regulated or may be less regulated. Therefore, when assembling the battery pack 1, a problem of positional displacement of the second conductive plate 400 by the first protrusion 215, and a problem of contact between the first and second conductive plates 300 and 400 accordingly Can be solved.
  • the second protrusion 216 protrudes upward from the upper insulating plate 211, and auxiliary holes 305h and 405h of the first and second conductive plates 300 and 400, and insulation. It passes through the auxiliary hole 505h of the layer 500.
  • the second protrusion 216 is disposed to correspond between the holes 300h and 400h of the first and second conductive plates 300 and 400.
  • the diameter of the second protrusion 216 may be formed to be substantially the same as the inner diameter of the auxiliary hole 405h of the upper insulating plate 211 or have an error within about 15%.
  • the auxiliary holes 305h of the first conductive plates 300 may be larger than the auxiliary holes 405h of the second conductive plates 400.
  • the second protrusion 216 is a structure for preventing the second conductive plate 400 from being moved or separated on the first insulating structure 210, and if the first conductive plate 300 is the second protrusion 216.
  • the size of the auxiliary hole 305h of the first conductive plate 300 is larger than the auxiliary hole 405h of the second conductive plate 400 to the second protrusion 216. May be unregulated or less regulated. Therefore, when assembling the battery pack 1, a problem of dislocation of the first conductive plate 300 by the second protrusion 216, and a problem of contact between the first and second conductive plates 300 and 400 accordingly Can be solved.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an underside of a battery pack as an embodiment of the present invention.
  • the cooling member 700 is disposed under the battery cells 100.
  • the cooling member 700 may include a thermal conductive plate 710 and a flow path 720 through which the cooling fluid passes. Lower surfaces of the battery cells 100 may be exposed through holes 221h formed in the bottom insulating plate 221 of the second insulating structure 220.
  • the thermally conductive plate 710 may include a thermally conductive material, such as an anodized aluminum plate, as described above, and thermally conductive to the lower side of the battery cell 100 through a thermally conductive material such as thermally conductive silicon 715. Can be connected.
  • a thermally conductive material such as an anodized aluminum plate, as described above, and thermally conductive to the lower side of the battery cell 100 through a thermally conductive material such as thermally conductive silicon 715. Can be connected.
  • the flow path 720 may be disposed below the thermal conductive plate 710.
  • the cooling fluid may move through the flow path 720.
  • a liquid such as water or a gas such as air may be used.
  • the cooling member 700 includes both the thermal conductive plate 710 and the flow path 720 through which the cooling fluid passes is described, but the present invention is not limited thereto.
  • the cooling member 700 may include any one of the thermal conductive plate 710 and the flow path 720 through which the cooling fluid passes.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 복수의 배터리 셀들과, 복수의 배터리 셀들 상에 배치되며 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 제1도전성 플레이트와, 제1도전성 플레이트와 일부 중첩하도록 제1도전성 플레이트 상에 배치되며 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 제2도전성 플레이트, 및 제1도전성 플레이트와 제2도전성 플레이트 사이에 개재되는 절연층을 포함하는, 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩
본 발명의 실시예들은 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지로써, 최근 고에너지 밀도의 비수전해질을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있다. 하나 또는 수 개의 이차 전지가 팩 상태로 포장된 저용량 전지의 경우, 휴대폰이나 노트북 컴퓨터와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되며, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 전동 자전거와 같이 대전력을 필요로 하는 기기에는 수십 ~ 수백 개의 이차 전지들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지 팩을 구성한다.
수십~수백 개의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 경우, 충전과 방전을 통해 오랜 기간 동안 사용되므로, 이차 전지들 간의 기계적 및 전기적 연결이 안정적으로 유지되어야 한다.
본 발명의 실시예들은 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 배터리 셀들; 상기 복수의 배터리 셀들 상에 배치되며, 상기 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 제1도전성 플레이트; 상기 제1도전성 플레이트와 일부 중첩하도록 상기 제1도전성 플레이트 상에 배치되며, 상기 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 제2도전성 플레이트; 및 상기 제1도전성 플레이트와 상기 제2도전성 플레이트 사이에 개재되는 절연층;을 포함하는, 배터리 팩을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀들은, 각각의 양극과 음극이 동일한 측을 향하도록 배열될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1도전성 플레이트 및 상기 제2도전성 플레이트 각각은, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 양극과 음극을 노출하는 홀들; 및 상기 홀들 각각에 배치되는 탭들;을 포함하며, 상기 제1도전성 플레이트의 홀들 및 상기 제2도전성 플레이트의 홀들은 서로 중첩할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 절연층은, 상기 제1도전성 플레이트의 홀들, 및 상기 제2도전성 플레이트의 홀들과 중첩하는 홀들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 절연층의 홀들과 인접한 상기 절연층의 내측 단부는, 상기 절연층의 홀의 중심을 향해 상기 제2도전성 플레이트의 내측 단부를 지나(beyond)도록 연장될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 양극과 음극 중 어느 하나는 각각의 배터리 셀의 일 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 상기 일 측의 주변부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1도전성 플레이트 및 상기 제2도전성 플레이트 중 적어도 어느 하나의 탭들은, 상기 복수의 배터리 셀들 중 제1배터리 셀의 양극과 연결되는 양극탭; 및 상기 복수의 배터리 셀들 중 제2배터리 셀의 음극과 연결되는 음극탭;을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 제1도전성 플레이트 사이에 개재되며, 상기 복수의 배터리 셀들의 양극과 음극을 노출하는 홀들을 포함하는 절연 구조를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 절연 구조는, 제1도전성 플레이트의 외측 단부와 대응하는 제1돌기를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1도전성 플레이트의 외측 단부는 상기 제2도전성 플레이트의 외측 단부보다 외측을 향해 더 연장될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2도전성 플레이트는 보조홀을 더 포함하고, 상기 절연 구조는, 제2도전성 플레이트의 상기 보조홀에 삽입되는 제2돌기를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1도전성 플레이트는, 상기 제2돌기와 대응하는 보조홀을 더 포함하며, 상기 제1도전성 플레이트의 보조홀의 크기는, 상기 제2도전성 플레이트의 보조홀의 크기 보다 클 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 제1 및 제2도전성 플레이트의 반대편에 배치된 냉각 부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각 부재는, 열전도성 플레이트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각 부재는, 냉각용 유체가 지나가는 유로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1배터리 셀; 상기 제1배터리 셀과 나란한 제2배터리 셀; 상기 제1 및 제2배터리 셀 상에 배치되며, 상기 제1 및 제2배터리 셀 각각에 대응하는 홀들 및 상기 홀들을 향해 연장된 탭들을 포함하는 제1도전성 플레이트; 상기 제1도전성 플레이트와 일부 중첩하도록 상기 제1도전성 플레이트 상에 배치되며, 상기 제1 및 제2배터리 셀 각각에 대응하는 홀들 및 상기 홀들을 향해 연장된 탭들을 포함하는 제2도전성 플레이트; 및 상기 제1도전성 플레이트와 상기 제2도전성 플레이트 사이에 개재되며, 상기 제1 및 제2배터리 셀 각각에 대응하는 홀들을 포함하는 절연층;을 포함하는, 배터리 팩을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1도전성 플레이트는 상기 제1배터리 셀과 대응하는 제1홀 및 상기 제1홀을 향해 연장된 제1탭을 포함하고, 상기 제2도전성 플레이트는, 상기 제1배터리 셀과 대응하는 제2홀 및 상기 제2홀을 향해 연장된 제2탭을 포함하며, 상기 제1탭 및 상기 제2 탭 중 어느 하나는 상기 제1홀 및 상기 제2홀을 통해 노출된 상기 제1배터리 셀의 일부와 접속하고, 다른 하나는 상기 제1배터리 셀의 타부와 접속할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1도전성 플레이트의 홀들, 상기 제2도전성 플레이트의 홀들, 및 상기 제3도전성 플레이트의 홀들은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 서로 다른 위치에 배치된 제1돌기 및 제2돌기를 포함하는 절연 구조를 더 포함하며, 상기 제1돌기 및 상기 제2돌기 중 하나는 상기 제1 및 제2 도전성 플레이트의 외측 단부와 인접하게 배치되고, 다른 하나는 상기 제1 및 제2 도전성 플레이트의 홀들 사이와 대응하게 배치될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 배터리 팩들은 배터리 셀들의 상측에 배치되며, 일부 중첩하도록 배치된 제1 및 제2도전성 플레이트들을 통해 전기적 단락 없이(예컨대, 제1 및 제2도전성 플레이트들의 접촉없이) 배터리 셀들을 전기적으로 연결할 수 있다. 한편, 배터리 셀들의 하측에는 냉각을 위한 구조를 배치함으로써 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. 전술한 효과들은 일부 실시예들에 따른 것으로, 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2a는 도 1에서 배터리 셀들을 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 IIb- IIb선에 따른 단면도이다.
도 3은 배터리 셀들 및 제1 및 제2도전성 플레이트의 전기적 연결을 간략히 나타낸다.
도 4는 제1도전성 플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 제1도전성 플레이트 및 배터리 셀들의 접속 상태를 나타낸 평면도이다.
도 6은 제2도전성 플레이트들을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 제2도전성 플레이트 및 배터리 셀들의 접속 상태를 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 1의 배터리 셀들, 제1절연 구조, 제1 및 제2도전성 플레이트들, 및 절연층이 조립된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 IX부분을 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9의 X-X선에 따른 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 9의 XIa- XIa선 및 XIb- XIb 선에 따른 단면도들이다.
도 12는 도 9의 XII- XII 선에 따른 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 팩의 하부를 발췌하여 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 2a는 도 1에서 배터리 셀들을 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 IIb- IIb선에 따른 단면도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 셀(100)들, 배터리 셀(100)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 제1 및 제2 절연 구조(210, 220), 배터리 셀(100)들의 상부에 배치된 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들, 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 사이에 개재된 절연층(500), 및 보호회로모듈(620), 및 냉각 부재(700)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조화면, 배터리 셀(100)들은 전극 조립체를 수용하는 캔(110), 캔의 상부를 커버하는 캡 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전극 조립체는 음극판과 양극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 전극 조립체는 예컨대 원통형으로 돌돌 말려 캔(110)의 내부에 수용될 수 있다. 비제한적인 실시예로, 양극판은 코발트산리튬(LiCoO2)의 양극 활물질이 코팅된 알루미늄 포일일 수 있으며, 음극판은 흑연 등의 음극 활물질이 코팅된 구리 포일일 수 있다. 세퍼레이터는 음극판과 양극판 사이에서 이들의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 할 수 있다.
캔(110)은 일측(예컨대, 상측)이 개방된 원통형의 형상일 수 있다. 캔(110)은 도전성 소재, 예컨대 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
캔(110)의 상부(111)는 캡 플레이트(120)와 결합되어, 캡 플레이트(120)에 의해 밀봉될 수 있으며, 캔(110)의 상부(111)와 캡 플레이트(120) 사이에는 절연성 소재의 가스켓(140)이 개재된다. 캡 플레이트(120)는 도전성 소재, 예컨대 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
전극 조립체의 음극판 및 양극판 중 어느 하나는 캔(110)과 전기적으로 연결되고, 나머지 하나는 캡 플레이트(120)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 캔(110)의 일부, 예컨대 상부(111) 및 캡 플레이트(120)의 일부, 예컨대 상부면(121) 중 하나는 배터리 셀(100)의 음극이고 나머지 하나는 배터리 셀(100)의 양극일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 캔(110) 및 캡 플레이트(120)가 각각 전극 조립체의 음극판과 양극판에 연결된 경우로 설명하며, 따라서 캔(110)의 상부(111)는 음극으로, 캡 플레이트(120)의 상부면(121)은 양극으로 이해될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 다른 실시예로, 캔(110)의 상부(111)는 양극으로, 캡 플레이트(120)의 상부면(121)은 음극일 수 있음은 물론이다.
캔(110)의 적어도 측면은 절연시트(150)로 커버될 수 있다. 절연시트(150)는 절연성 소재를 갖는 필름으로, 캔(110)의 측면을 커버하거나, 캔(110)의 측면 및 바닥면(캡 플레이트(120)의 반대편)의 전부 또는 일부를 커버할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리 셀(100)은 전술한 바와 같이 음극(111)과 양극(121)이 동일한 측에 노출된, 즉 배터리 셀(100)의 상측에 노출된 구조를 갖는다. 예컨대, 배터리 셀(100)의 상측면의 중심부에는 양극(121)이 배치되고, 배터리 셀(100)의 상측면의 주변부에는 음극(111)이 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리 셀(100)들은 제1 및 제2 절연 구조(210, 220) 사이에 측면끼리 나란하도록 배치될 수 있다. 배터리 셀(100)들은, 각각의 배터리 셀(100)의 음극(111)과 양극(121)이 모두 상방을 향하도록 배치된다.
제1 및 제2절연 구조(210, 220)는 각각 배터리 셀(100)들의 상측와 하측에 배치되며, 서로 결합될 수 있다. 제1절연 구조(210)는 배터리 셀(100)들의 상측에 배치되되, 각 배터리 셀(100)의 상측에 배치된 음극(111)과 양극(121)을 노출하는 홀(210h)을 구비한 상부 절연 플레이트(upper insulation plate, 211)를 포함할 수 있다.
제1절연 구조(210)의 측부 절연 플레이트(side insulation plate, 213)는 상부 절연 플레이트(211)에 대하여 절곡되며, 제2절연 구조(220)를 향해 연장된 돌기(213p)를 포함할 수 있다. 돌기(213p)는 제2절연 구조(220)의 측부 절연 플레이트(223)의 홈(223g)에 삽입될 수 있다. 제1절연 구조(210)는 제1도전성 플레이트(300)들 중 양 측에 배치된 제1도전성 플레이트(300)의 개구(300_o)에 삽입되는 돌기(211p)를 포함할 수 있다.
제1도전성 플레이트(300)들 및 제2도전성 플레이트(400)들은 배터리 셀(100)들의 상측, 예컨대 제1절연 구조(210)의 상부 절연 플레이트(211) 상에 배치된다. 제1도전성 플레이트(300)들은 절연층(500) 아래에서, 예컨대 배터리 셀(100)과 절연층(500) 사이에 좌우 방향을 따라 배열될 수 있으며, 제2도전성 플레이트(400)들은 절연층(500) 위에서, 예컨대 절연층(500)과 보호회로모듈(620) 사이에서 좌우 방향을 따라 배열될 수 있다.
제1도전성 플레이트(300)들과 제2도전성 플레이트(400)들은 도 1에서의 좌우 방향을 따라 일부 중첩되도록 오프셋되어 배치될 수 있다. 예컨대, 각 제2도전성 플레이트(400)는, 이웃한 제1도전성 플레이트(300)들과 동시에 중첩하도록 좌우 방향을 따라 오프셋될 수 있다.
제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들은 배터리 셀(100)들을 전기적으로 연결한다. 바꾸어 말하면, 배터리 셀(100)들은 배터리 셀(100)들에 의해 서로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들은 도전성 소재, 예컨대 알루미늄, 구리, 니켈, 티타늄 등이나 이들의 합금 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2도전성 플레이트(300)들 각각은, 배터리 셀(100)들 각각의 상측면에 배치된 음극(111)과 양극(121)을 노출하는 홀(300h, 400h)을 포함할 수 있으며, 홀(300h, 400h)에 위치하는 탭들을 포함한다. 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 탭들은 배터리 셀(100)들의 음극(111) 또는 양극(121)과 접속하며, 탭들과 배터리 셀(100)들의 접속을 통해 배터리 셀(100)들은 직렬, 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들과 배터리 셀(100)들의 전기적 연결은 도 3을 참조하여 후술한다.
절연층(500)은 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들 사이에 개재된다. 절연층(500)은 제2도전성 플레이트(400)들의 탭들 각각이 배터리 셀(100)의 음극(111) 또는 양극(121)에 접속하도록 배터리 셀(100)들 각각의 상측면에 배치된 음극(111)과 양극(121)을 노출하는 홀(500h)을 포함한다.
절연층(500)은 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)가 서로 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 적어도 제2도전성 플레이트(400)들과 전체적으로 중첩한다. 예컨대, 절연층(500)의 외측 단부는 제2도전성 플레이트(400)들의 외측 단부보다 더 연장되며, 절연층(500)의 홀(500h)에 인접한 절연층(500)의 내측 단부는 제2도전성 플레이트(400)들의 내측 단부 ―제2도전성 플레이트(400)의 홀(400h)에 인접한 내측 단부― 보다 더 연장될 수 있다. 따라서, 절연층(500)의 홀(500h)의 크기는 제2도전성 플레이트(400)의 홀(400h)의 크기 보다 작다.
보호회로모듈(620)은 절연시트(610)를 사이에 두고 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들 상에 배치된다. 보호회로모듈(620)은 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들과 중첩되도록 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 보호회로모듈(620)은 배터리 셀(100)들과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)들의 충방전을 제어하며, 과충전, 과방전 또는 과전류로 인해 발생되는 과열 및 폭발을 방지할 수 있다.
보호회로모듈(620)은 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들과 직접 연결될 수 있다. 보호회로모듈(620)은 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들과 직접 연결되는 접속부(621)를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 접속부(621)는 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)의 개수만큼 구비되며, 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들 각각과 직접 연결될 수 있다.
보호회로모듈(620) 상부에는 보호 절연체(800)가 더 배치될 수 있으며, 보호 절연체(800)는 보호회로모듈(620)과 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들을 모두 커버하며, 배터리 팩(1)을 외부의 외부의 도전체, 이물질 등으로부터 보호할 수 있다.
냉각 부재(700)는 배터리 셀(100)들의 하부에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 냉각 부재(700)는 열전도성 플레이트(710)를 포함할 수 있다. 비제한적인 실시예로, 열전도성 플레이트는 애노다이징된 알루미늄 판일 수 있다.
도 3은 배터리 셀들 및 제1 및 제2도전성 플레이트의 전기적 연결을 간략히 나타낸다. 도 3에서의 점선은 전기적 연결을 나타낸다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 제1도전성 플레이트들은 4개 구비되고, 제2도전성 플레이트들은 3개 구비된 실시예로 설명한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 제1도전성 플레이트(300)들은 좌우 방향을 따라 순서대로 제1-1도전성 플레이트(300A), 제1-2도전성 플레이트(300B), 제1-3도전성 플레이트(300C), 및 제1-4도전성 플레이트(300D)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2도전성 플레이트(400)들은 좌우 방향을 따라 제2-1도전성 플레이트(400A), 제2-2도전성 플레이트(400B), 및 제2-3도전성 플레이트(400C)를 포함할 수 있다. 이하에서, 별도의 서술이 없는 한, 제1도전성 플레이트(300)는 제1-1 내지 제1-4도전성 플레이트(300A, 300B, 300C, 300D)들 중 어느 하나를, 제2도전성 플레이트(400)는 제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A, 400B, 400C)들을 나타낼 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들은 배터리 셀(100)들 상부에 배치되며, 일부만 중첩되도록 좌우방향(제1 및 제2도전성 플레이트의 면 방향)을 따라 소정의 거리만큼 오프셋되어 있다. 예컨대, 제2도전성 플레이트(400)들 각각은 이웃한 두 개의 제1도전성 플레이트(300)들과 중첩하도록 오프셋될 수 있다.
일부 실시예에서, 제2-1도전성 플레이트(400A)의 일부는 제1-1도전성 플레이트(300A)와 중첩하고 나머지 부분은 제1-2도전성 플레이트(300B)와 중첩한다. 제2-2도전성 플레이트(400B)의 일부는 제1-2도전성 플레이트(300B)와 중첩하고 나머지 부분은 제1-3도전성 플레이트(300C)와 중첩한다. 제2-3도전성 플레이트(400C)의 일부는 제1-3도전성 플레이트(300C)와 중첩하고 나머지 부분은 제1-4도전성 플레이트(300D)와 중첩한다.
배터리 셀(100)들 중 제1서브-그룹(SG1)의 배터리 셀들(100a), 예컨대 제1-1 및 제2-1도전성 플레이트(300A, 400A)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100a)들은 제1-1 및 제2-1도전성 플레이트(300A, 400A)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100a)들의 음극(111)은 제2-1도전성 플레이트(400A)와 접속하고, 양극(121)은 제1-1도전성 플레이트(300A)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제2서브-그룹(SG2)의 배터리 셀들(100b), 예컨대 제1-2 및 제2-1도전성 플레이트(300B, 400A)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100b)들은 제1-2 및 제2-1도전성 플레이트(300B, 400A)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100b)들의 음극(111)은 제1-2도전성 플레이트(300B)와 접속하고, 양극(121)은 제2-1도전성 플레이트(400A)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제3서브-그룹(SG3)의 배터리 셀들(100c), 예컨대 제1-2 및 제2-2도전성 플레이트(300B, 400B)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100c)들은 제1-2 및 제2-2도전성 플레이트(300B, 400B)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100c)들의 음극(111)은 제2-2도전성 플레이트(400B)와 접속하고, 양극(121)은 제1-2도전성 플레이트(300B)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제4서브-그룹(SG4)의 배터리 셀들(100d), 예컨대 제1-3 및 제2-2도전성 플레이트(300C, 400B)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100d)들은 제1-3 및 제2-2도전성 플레이트(300C, 400B)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100d)들의 음극(111)은 제1-3도전성 플레이트(300C)와 접속하고, 양극(121)은 제2-2도전성 플레이트(400B)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제5서브-그룹(SG5)의 배터리 셀들(100e), 예컨대 제1-3 및 제2-3도전성 플레이트(300C, 400C)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100e)들은 제1-3 및 제2-3도전성 플레이트(300C, 400C)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100e)들의 음극(111)은 제2-3도전성 플레이트(400C)와 접속하고, 양극(121)은 제1-3도전성 플레이트(300C)와 접속할 수 있다.
배터리 셀(100)들 중 제6서브-그룹(SG6)의 배터리 셀들(100f), 예컨대 제1-4 및 제2-3도전성 플레이트(300D, 400C)와 중첩하도록 배치된 배터리 셀(100f)들은 제1-4 및 제2-3도전성 플레이트(300D, 400C)와 접속한다. 예컨대, 배터리 셀(100f)들의 음극(111)은 제1-4도전성 플레이트(300D)와 접속하고, 양극(121)은 제2-3도전성 플레이트(400C)와 접속할 수 있다.
제1도전성 플레이트(300) 중 가운데 배치된 제1도전성 플레이트(300), 예컨대, 제1-2 및 제1-3도전성 플레이트(300B, 300C) 각각은, 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 병렬 연결할 수 있으며, 동시에 이웃한 서브-그룹들의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 직렬 연결할 수 있다. 반면, 제1도전성 플레이트(300) 중 가장자리에 배치된 제1도전성 플레이트(300), 예컨대, 제1-1 및 제1-4도전성 플레이트(300A, 300D) 각각은, 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.
유사하게, 제2도전성 플레이트(400), 예컨대 제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A, 400B, 400C) 각각은, 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 병렬 연결할 수 있으며, 동시에 이웃한 서브-그룹들의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 직렬 연결할 수 있다.
이를 위해, 제1 및 제2도전성 플레이트(300. 400)들은 홀들 및 각 홀에 배치된 탭들을 구비할 수 있다. 제1 및 제2도전성 플레이트(300. 400)들의 자세한 구조는 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 제1도전성 플레이트를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 제1도전성 플레이트 및 배터리 셀들의 접속 상태를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제1-1 내지 제1-4도전성 플레이트(300A 내지 300D)는 좌우 방향을 따라 서로 인접하게 배치된다. 제1-1 내지 제1-4도전성 플레이트(300A 내지 300D)의 적어도 일측은 서로에 대하여 맞물리는 형상, 예컨대 지그재그 형상을 가질 수 있다.
제1-1 내지 제1-4도전성 플레이트(300A 내지 300D) 각각은, 홀(300h)들을 포함한다. 홀(300h)들은 상호 이격되도록 배치되며, 각 홀(300h)은 도 5에 도시된 바와 같이 배터리 셀(100)의 상측면, 예컨떄 음극(111)과 양극(121) 각각을 적어도 일부 노출할 수 있다. 각 홀(300h)에는 탭이 배치된다. 탭은 음극탭(301) 및 양극탭(302)을 포함할 수 있다.
제1-1도전성 플레이트(300A)는 홀(300h)들을 포함한다. 도 4에서 제1-1도전성 플레이트(300A)의 확대된 부분을 참조하면, 각 홀(300h)에는 양극탭(302)이 배치될 수 있다. 양극탭(302)은 홀(300h)에 인접한 제1-1도전성 플레이트(300A)의 내측 단부(300ei)로부터 홀(300h)을 향해 연장될 수 있다. 제1-1도전성 플레이트(300A)는 양극탭(302)들만 구비할 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 각 양극탭(302)은 제1-1도전성 플레이트(300A)와 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 양극(112)과 직접 접속될 수 있다. 도 5에서의 제1-1도전성 플레이트(300A)의 양극탭(302)들과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제1서브-그룹(SG1)의 배터리 셀(100a)들에 대응한다.
제1-2도전성 플레이트(300B)는 홀(300h)들을 포함하며, 홀(300h)들 중 일부에는 음극탭(301)이 배치되고, 나머지에는 양극탭(302)이 배치될 수 있다. 도 4에서 제1-2도전성 플레이트(300B)의 확대된 부분들을 참조하면, 음극탭(301) 및 양극탭(302) 각각은 홀(300h)에 인접한 제1-2도전성 플레이트(300B)의 내측 단부로부터 홀(300h)을 향해 연장될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1-2도전성 플레이트(300B)의 음극탭(301)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 음극(111)과 접속하고, 양극탭(302)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 양극(121)과 접속한다. 도 5에서, 제1-2도전성 플레이트(300B)의 음극탭(301)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제2서브-그룹(SG2)의 배터리 셀(100b)들에 대응하고, 양극탭(302)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제3서브-그룹(SG3)의 배터리 셀(100c)들에 대응한다.
제1-3도전성 플레이트(300C)는 제1-2도전성 플레이트(300B)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 도 4에서 제1-3도전성 플레이트(300C)의 확대된 부분들을 참조하면, 홀(300h)들을 포함하며, 홀(300h)들 중 일부에는 음극탭(301)이 배치되고, 나머지에는 양극탭(302)이 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1-3도전성 플레이트(300C)의 음극탭(301)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 음극(111)과 접속하고, 양극탭(302)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 양극(121)과 접속한다. 도 5에서, 제1-3도전성 플레이트(300C)의 음극탭(301)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제4서브-그룹(SG4)의 배터리 셀(100d)들에 대응하고, 양극탭(302)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제5서브-그룹(SG5)의 배터리 셀(100d)들에 대응한다.
제1-4도전성 플레이트(300D)는 홀(300h)들을 포함한다. 도 4에서 제1-4도전성 플레이트(300D)의 확대된 부분을 참조하면, 각 홀(300h)에는 음극탭(301)이 배치될 수 있다. 음극탭(301)은 홀(300h)에 인접한 제1-4도전성 플레이트(300D)의 내측 단부로부터 홀(300h)을 향해 연장될 수 있다. 제1-4전성 플레이트(300D)는 음극탭(301)들만 구비할 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 각 음극탭(301)은 제1-4도전성 플레이트(300D)와 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 음극(111)과 직접 접속될 수 있다. 도 5에서의 제1-4도전성 플레이트(300D)의 음극탭(301)들과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제6서브-그룹(SG6)의 배터리 셀(100e)들에 대응한다.
제1-1 내지 제1-4도전성 플레이트(300A 내지 300D) 각각은, 보조홀(305h)을 포함할 수 있다. 보조홀(305h)은 제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C)들을 제1절연 구조(210, 도 1참조) 상에서 이동하는 것을 방지하기 위해 사용되는 구조로, 이하 도 12를 참조하여 해당 부분에서 후술한다.
도 6은 제2도전성 플레이트들을 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 제2도전성 플레이트 및 배터리 셀들의 접속 상태를 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C)는 좌우 방향을 따라 서로 인접하게 배치된다. 제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C)의 적어도 일측은 서로에 대하여 맞물리는 형상, 예컨대 지그재그 형상을 가질 수 있다.
제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C) 각각은, 홀(400h)들을 포함한다. 홀(400h)들은 상호 이격되도록 배치되며, 앞서 도 4를 참조하여 설명한 제1-1 내지 제1-4도전성 플레이트(300A 내지 300D)의 홀(300h)들과 중첩한다.
제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C)의 각 홀(400h)은 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 셀(100)의 상측면, 예컨대 음극(111)과 양극(121) 각각을 적어도 일부 노출할 수 있다. 각 홀(400h)에는 탭이 배치된다. 탭은 양극탭(402) 및 음극탭(401)을 포함할 수 있다.
제2-1도전성 플레이트(400A)의 홀(400h)들 중 일부는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 제1-1도전성 플레이트(300A)의 홀(300h)들과 중첩하고, 나머지는 제1-2도전성 플레이트(300B)의 홀들(300h)들과 중첩한다.
제2-1도전성 플레이트(400A)의 홀(300h)들 중 일부에는 음극탭(401)이 배치되고, 나머지에는 양극탭(402)이 배치될 수 있다. 도 6에서 제2-1도전성 플레이트(400A)의 확대된 부분들을 참조하면, 음극탭(401) 및 양극탭(402) 각각은 홀(400h)에 인접한 제2-1도전성 플레이트(400A)의 내측 단부로부터 홀(400h)을 향해 연장될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 제2-1도전성 플레이트(400A)의 음극탭(401)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 음극(111)과 접속하고, 양극탭(402)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 양극(121)과 접속한다. 도 7에서, 제2-1도전성 플레이트(400A)의 음극탭(401)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제1서브-그룹(SG1)의 배터리 셀(100a)들에 대응하고, 양극탭(402)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제2서브-그룹(SG2)의 배터리 셀(100b)들에 대응한다.
제2-2 및 제2-3도전성 플레이트(400B, 400C)는 제2-1도전성 플레이트(400A)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
제2-2도전성 플레이트(400B)는 홀(400h)들 중 일부는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 제1-2도전성 플레이트(300B)의 홀(300h)들과 중첩하고, 나머지는 제1-3도전성 플레이트(300C)의 홀들(300h)들과 중첩한다. 그리고, 일부의 홀(300h)들에는 음극탭(401)이 나머지 홀(300h)들에는 양극탭(402)이 배치된다.
도 7에 도시된 바와 같이 제2-2도전성 플레이트(400B)의 음극탭(401)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 음극(111)과 접속하고, 양극탭(402)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 양극(121)과 접속한다. 도 7에서, 제2-2도전성 플레이트(400B)의 음극탭(401)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제3서브-그룹(SG3)의 배터리 셀(100c)들에 대응하고, 양극탭(402)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제4서브-그룹(SG4)의 배터리 셀(100d)들에 대응한다.
제2-3도전성 플레이트(400C)는 홀(400h)들 중 일부는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 제1-3도전성 플레이트(300C)의 홀(300h)들과 중첩하고, 나머지는 제1-4도전성 플레이트(300D)의 홀들(300h)들과 중첩한다. 그리고, 일부의 홀(300h)들에는 음극탭(401)이 나머지 홀(300h)들에는 양극탭(402)이 배치된다.
도 7에 도시된 바와 같이 제2-3도전성 플레이트(400C)의 음극탭(401)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 음극(111)과 접속하고, 양극탭(402)들은 바로 아래에 중첩 배치된 배터리 셀(100)들의 양극(121)과 접속한다. 도 7에서, 제2-3도전성 플레이트(400C)의 음극탭(401)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제5서브-그룹(SG5)의 배터리 셀(100e)들에 대응하고, 양극탭(402)과 접속된 배터리 셀(100)들은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 제6서브-그룹(SG6)의 배터리 셀(100f)들에 대응한다.
제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C) 각각은, 보조홀(405h)을 포함할 수 있다. 보조홀(405h)은 제2-1 내지 제2-3도전성 플레이트(400A 내지 400C)들을 제1절연 구조(210, 도 1참조)에서 이동하는 것을 방지하기 위한 구조로, 이하 도 12을 참조하여 해당 부분에서 후술한다.
도 8은 도 1의 배터리 셀들, 제1절연 구조, 제1 및 제2도전성 플레이트들, 및 절연층이 조립된 상태를 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 IX부분을 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 10은 도 9의 X-X선에 따른 단면도이고, 도 11a 및 도 11b는 도 9의 XIa- XIa선 및 XIb- XIb 선에 따른 단면도들이며, 도 12는 도 9의 XII- XII 선에 따른 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 배터리 셀(100)들은 제1절연 구조(210)의 아래에 배치되고, 제1 및 제2도전성 플레이트들(300, 400)들은 절연층(500)을 사이에 개재한 채 제1절연 구조(210)의 위에 배치된다.
제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 홀(300h, 400h)들, 절연층(500)의 (500h)들, 및 제1절연 구조(210)의 홀(210h)들은 서로 중첩하므로, 배터리 셀(100)의 음극(111)과 양극(121)이 노출될 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(100)의 음극(111)은 도 9에 도시된 바와 같이 제2도전성 플레이트(400)의 음극탭(401)과 접속하고, 양극(121)은 제1도전성 플레이트(300)의 양극탭(302)과 접속할 수 있다.
절연층(500)의 홀(500h)에 인접한 내측 단부(500ei)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들 중 적어도 제2도전성 플레이트(400)의 내측 단부(400ei)를 지나도록 홀(500h)의 중심을 향해 연장될 수 있다. 선택적 실시예로, 절연층(500)의 내측 단부(500ei)는, 제1 및 제2도전성 플레이트(400)의 내측 단부(300ei, 400ei)들을 지나도록 연장될 수 있으며, 따라서 제1 및 제2도전성 플레이트(400)의 내측 단부(300ei, 400ei)들은 서로 비접촉할 수 있다. 절연층(500)의 외측 단부(500oi)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제2도전성 플레이트(400)의 외측 단부(400oi)를 지나도록 연장될 수 있으며, 따라서 제1 및 제2도전성 플레이트(400)의 외측 단부(300oi, 400oi)들은 서로 비접촉할 수 있다.
제1절연 구조(210)는 가장자리에 배치된 제1돌기(215) 및, 내측에 배치된 제2돌기(216)를 포함할 수 있다. 제1돌기(215)는 제1도전성 플레이트(300)들을 제1절연 구조(210) 상에 상대적으로 고정하기 위한 구조이고, 제2돌기(216)는 제2도전성 플레이트(400)들을 제1절연 구조(210)에 상대적으로 고정하기 위한 구조이다.
제1돌기(215)는 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 면 방향, 예컨대 도 9에서의 전후 방향을 따라 돌출될 수 있다. 제2돌기(216)는 제1절연 구조(210)의 상부 절연 플레이트(211)로부터 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 두께 방향, 예컨대 도 9에서의 상방을 따라 돌출될 수 있다.
먼저, 제1돌기(215)를 중심으로 설명한다.
도 11a, 및 도 11b를 참조하면, 제1절연 구조(210)는, 상부 절연 플레이트(211)의 가장자리와 대응되며 상부를 향해 돌출된 가장자리부(212), 및 가장자리부(212)의 일측으로부터 제1도전성 플레이트(300)의 면방향을 따라 돌출된 제1돌기(215)를 포함한다. 제1도전성 플레이트(300)의 외측 단부(300eo)는 가장자리부(212) 및 제1돌기(215)와 인접하게 배치될 수 있다.
제1도전성 플레이트(300)는 제1돌기(215)에 의해 제1절연 구조(210) 상에서 이동하거나, 분리되는 것이 방지될 수 있다. 제1도전성 플레이트(300)는 가장자리부(212)의 내측에 배치되되, 제1돌기(215)와 인접한 제1도전성 플레이트(300)의 외측 단부(200eo)는 제1돌기(215)의 형상을 따라 제1돌기(215)의 내측에 배치될 수 있다. 제1돌기(215)에 의해 가장자리부(212)에 의해 둘러싸인 내측 공간에서 제1도전성 플레이트(300)의 위치가 규제될 수 있다.
제2도전성 플레이트(400)의 외측 단부(400eo)는 제1도전성 플레이트(300)의 외측 단부(300eo) 보다 내측에 위치한다. 바꾸어 말하면, 제1도전성 플레이트(300)의 외측 단부(300eo)는 제2도전성 플레이트(400)의 외측 단부(400eo)를 지나도록 가장자리부(212)를 향해 연장된다.
제1돌기(215)는 제1도전성 플레이트(300)가 제1절연 구조(210) 상에서 이동하거나 분리되는 것을 방지하기 위한 구조로서, 만약 제2도전성 플레이트(400)가 제1돌기(215)에 의해 규제되는 경우, 서로 중첩된 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)가 예기치 않게 접촉하는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 제2도전성 플레이트(400)의 외측 단부(400eo)가 제1도전성 플레이트(300)의 외측 단부(300eo) 보다 내측에 위치함으로써, 제1돌기(215)에 의해 규제를 받지 않거나, 규제를 덜 받을 수 있다. 따라서, 배터리 팩(1)의 조립시, 제1돌기(215)에 의한 제2도전성 플레이트(400)의 위치 틀어짐 문제, 및 그에 따라 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)가 접촉하는 문제를 해소할 수 있다.
다음으로, 제2돌기(216)를 중심으로 설명한다.
도 12를 참조하면, 제2돌기(216)는 상부 절연 플레이트(211)로부터 상방을 향해 돌출되며, 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 보조홀(305h, 405h)들, 및 절연층(500)의 보조홀(505h)을 관통한다. 제2돌기(216)은 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)들의 홀(300h, 400h)들 사이에 대응하도록 배치된다.
제2돌기(216)의 직경은 상부 절연 플레이트(211)의 보조홀(405h)의 내경과 실질적으로 동일하거나, 약 15% 이내의 오차를 갖도록 형성될 수 있다. 반면, 제1도전성 플레이트(300)들의 보조홀(305h)은 제2도전성 플레이트(400)의 보조홀(405h) 보다 크게 형성될 수 있다.
제2돌기(216)는 제2도전성 플레이트(400)가 제1절연 구조(210) 상에 이동하거나 분리되는 것을 방지하기 위한 구조로서, 만약 제1도전성 플레이트(300)가 제2돌기(216)에 의해 규제되는 경우, 서로 중첩된 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)가 예기치 않게 접촉하는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제1도전성 플레이트(300)의 보조홀(305h)의 크기를 제2도전성 플레이트(400)의 보조홀(405h)보다 크게 함으로써 제2돌기(216)에 의해 규제를 받지 않거나, 규제를 덜 받을 수 있다. 따라서, 배터리 팩(1)의 조립시, 제2돌기(216)에 의한 제1도전성 플레이트(300)의 위치 틀어짐 문제, 및 그에 따라 제1 및 제2도전성 플레이트(300, 400)가 접촉하는 문제를 해소할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 팩의 하부를 발췌하여 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 냉각 부재(700)는 배터리 셀(100)들의 하측에 배치된다. 냉각 부재(700)는 열전도성 플레이트(710) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(720)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(100)들의 하측면은 제2절연 구조(220)의 바닥 절연 플레이트(221)에 형성된 홀(221h)을 통해 노출될 수 있다.
열전도성 플레이트(710)는 앞서 설명한 바와 같이 애노다이징된 알루미늄 판과 같은 열전도성 소재를 포함할 수 있으며, 열전도 실리콘(715)과 같은 열전도재를 매개로 배터리 셀(100)의 하측면과 열적으로 연결될 수 있다.
유로(720)는 열전도성 플레이트(710)의 하측에 배치될 수 있다. 유로(720)를 통해 냉각용 유체가 이동할 수 있다. 냉각용 유체는, 예컨대 물과 같은 액체, 또는 공기와 같은 기체가 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 냉각 부재(700)가 열전도성 플레이트(710) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(720)를 모두 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 선택적 실시예로서, 냉각 부재(700)는 열전도성 플레이트(710) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(720) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 복수의 배터리 셀들;
    상기 복수의 배터리 셀들 상에 배치되며, 상기 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 제1도전성 플레이트;
    상기 제1도전성 플레이트와 일부 중첩하도록 상기 제1도전성 플레이트 상에 배치되며, 상기 배터리 셀들을 전기적으로 연결하는 제2도전성 플레이트; 및
    상기 제1도전성 플레이트와 상기 제2도전성 플레이트 사이에 개재되는 절연층;
    을 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들은, 각각의 양극과 음극이 동일한 측을 향하도록 배열된, 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전성 플레이트 및 상기 제2도전성 플레이트 각각은,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각의 양극과 음극을 노출하는 홀들; 및
    상기 홀들 각각에 배치되는 탭들;을 포함하며,
    상기 제1도전성 플레이트의 홀들 및 상기 제2도전성 플레이트의 홀들은 서로 중첩하는, 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연층은,
    상기 제1도전성 플레이트의 홀들, 및 상기 제2도전성 플레이트의 홀들과 중첩하는 홀들을 포함하는, 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연층의 홀들과 인접한 상기 절연층의 내측 단부는, 상기 절연층의 홀의 중심을 향해 상기 제2도전성 플레이트의 내측 단부를 지나(beyond)도록 연장된, 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들 각각의 양극과 음극 중 어느 하나는 각각의 배터리 셀의 일 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 상기 일 측의 주변부에 위치하는, 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전성 플레이트 및 상기 제2도전성 플레이트 중 적어도 어느 하나의 탭들은,
    상기 복수의 배터리 셀들 중 제1배터리 셀의 양극과 연결되는 양극탭; 및
    상기 복수의 배터리 셀들 중 제2배터리 셀의 음극과 연결되는 음극탭;을 포함하는, 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 제1도전성 플레이트 사이에 개재되며, 상기 복수의 배터리 셀들의 양극과 음극을 노출하는 홀들을 포함하는 절연 구조를 더 포함하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절연 구조는, 제1도전성 플레이트의 외측 단부와 대응하는 제1돌기를 포함하는, 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전성 플레이트의 외측 단부는 상기 제2도전성 플레이트의 외측 단부보다 외측을 향해 더 연장된, 배터리 팩.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2도전성 플레이트는 보조홀을 더 포함하고,
    상기 절연 구조는, 제2도전성 플레이트의 상기 보조홀에 삽입되는 제2돌기를 포함하는, 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1도전성 플레이트는, 상기 제2돌기와 대응하는 보조홀을 더 포함하며,
    상기 제1도전성 플레이트의 보조홀의 크기는, 상기 제2도전성 플레이트의 보조홀의 크기 보다 큰, 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 제1 및 제2도전성 플레이트의 반대편에 배치된 냉각 부재를 더 포함하는, 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 냉각 부재는, 열전도성 플레이트를 포함하는. 배터리 팩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 냉각 부재는, 냉각용 유체가 지나가는 유로를 포함하는, 배터리 팩.
  16. 제1배터리 셀;
    상기 제1 배터리 셀과 나란한 제2배터리 셀,;
    상기 제1 및 제2배터리 셀 상에 배치되며, 상기 제1 및 제2배터리 셀 각각에 대응하는 홀들 및 상기 홀들을 향해 연장된 탭들을 포함하는 제1도전성 플레이트;
    상기 제1도전성 플레이트와 일부 중첩하도록 상기 제1도전성 플레이트 상에 배치되며, 상기 제1 및 제2배터리 셀 각각에 대응하는 홀들 및 상기 홀들을 향해 연장된 탭들을 포함하는 제2도전성 플레이트; 및
    상기 제1도전성 플레이트와 상기 제2도전성 플레이트 사이에 개재되며, 상기 제1 및 제2배터리 셀 각각에 대응하는 홀들을 포함하는 절연층;
    을 포함하는, 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1도전성 플레이트는 상기 제1배터리 셀과 대응하는 제1홀 및 상기 제1홀을 향해 연장된 제1탭을 포함하고,
    상기 제2도전성 플레이트는, 상기 제1배터리 셀과 대응하는 제2홀 및 상기 제2홀을 향해 연장된 제2탭을 포함하며,
    상기 제1탭 및 상기 제2 탭 중 어느 하나는 상기 제1홀 및 상기 제2홀을 통해 노출된 상기 제1배터리 셀의 일부와 접속하고, 다른 하나는 상기 제1배터리 셀의 타부와 접속하는, 배터리 팩.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1도전성 플레이트의 홀들, 상기 제2도전성 플레이트의 홀들, 및 상기 제3도전성 플레이트의 홀들은 서로 중첩하며, 서로 다른 크기를 갖는, 배터리 팩.
  19. 제16항에 있어서,
    서로 다른 위치에 배치된 제1돌기 및 제2돌기를 포함하는 절연 구조를 더 포함하며,
    상기 제1돌기 및 상기 제2돌기 중 하나는 상기 제1 및 제2 도전성 플레이트의 외측 단부에 인접하도록 배치되고, 다른 하나는 상기 제1 및 제2 도전성 플레이트의 홀들 사이에 대응하도록 배치되는, 배터리 팩.
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