KR20190112468A - 전지셀 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지셀 카트리지가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지셀 카트리지는 판상형 전지셀을 고정하기 위한 프레임 구조의 전지셀 카트리지로서, 상기 프레임의 일측면에는 전압 센싱 와이어가 삽입되어 상기 전압 센싱 와이어의 단부가 전압 센싱 단자와 융착되고, 상기 전압 센싱 와이어는 와이어 고정 클립이 프레임에 형성되어 있는 걸림턱에 의해 고정되어 구성된다.

Description

전지셀 카트리지 {BATTERY CARTRIDGE}

본 발명은 전지셀 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 버스바를 사용함이 없이 와이어를 고정하고 융착하여 제조 공정을 감소시킬 수 있는 구조의 전지셀 카트리지에 관한 것이다.

최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 전원으로 작용하는 전지도 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 이러한 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.

이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.

전지모듈을 구성하는 상기와 같은 전지셀들간 직렬 연결이나 병렬 연결은, 배터리 팩이 적용된 장치를 고려하여 배터리 팩의 출력이나 용량, 구조 등에 따라 여러 형태로 결정될 수 있다. 따라서, 이차 전지들은 다양한 직렬 연결 및 병렬 연결 형태로 연결되어 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈은 하나 이상 배터리 팩에 포함될 수 있다. 특히, 배터리 모듈은 경우에 따라서 이차 전지가 직렬 또는 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고, 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.

또한, 전지모듈은 다수의 전지셀들이 조합된 구조체이므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압 센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있다.

도 1에는 종래의 전지셀 카트리지의 모식도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 전지셀 카트리지(10)와 센싱버스바(11)를 용접하여 용접 부위를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.

그러나, 종래의 전지셀 카트리지는 별도의 전압 센싱바를 추가하여 단자 압착 방식을 이용하였으나 이는 별도의 하우징과 이에 대한 추가적인 조립 공정이 요구되어 제조 공정이 복잡해져 공정 효율성이 저하되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허출원 제 10-2015-0070511 호

종래의 전지셀 카트리지에서는 전압 센싱을 하기 위해 별도의 버스바를 추가하여 전압 센싱 와이어의 연결을 단자 압착 방식을 이용하였으나 버스바의 두께가 증대되는 경우에 별도의 하우징과 조립 공정이 요구되어 제조 공정이 복잡해지는 단점이 있어 이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시 예는 전압 센싱 와이어를 고정시키고 융착하여 공정 효율성을 향상시킬 수 있는 전지셀 카트리지를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 판상형 전지셀을 고정하기 위한 프레임 구조의 전지셀 카트리지로서, 상기 프레임의 일측면에는 전압 센싱 와이어가 삽입되어 상기 전압 센싱 와이어의 단부가 전압 센싱 단자와 융착되고, 상기 전압 센싱 와이어는 와이어 고정 클립이 프레임에 형성되어 있는 걸림턱에 의해 고정되는 구조일 수 있다.

상기 와이어 고정 클립은 본체 및 상기 본체에 형성되어 있는 걸림부를 포함될 수 있다.

상기 걸림부는 본체의 측면에 상호 대향하여 돌출 형성될 수 있다.

상기 걸림부는 본체의 측면에 오목한 홈 형상으로 형성될 수 있다.

상기 걸림부는 권취된 본체의 양단부가 걸림턱에 고정되는 구조일 수 있다.

상기 걸림부는 권취된 본체의 중앙부에서 연장된 일단부가 걸림턱에 고정되는 구조일 수 있다.

상기 걸림턱은 프레임의 상단 일측에 와이어를 사이에 두고 상호 대향하여 형성되어 있는 구조일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전지셀 카트리지는 종래의 전지셀 카트리지에 전압 센싱 단자를 연결시에 별도의 전압 센싱바를 사용함이 없이 전압 센싱 와이어의 단부를 전압 센싱 단자와 융착하여 공정 효율성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 전지셀 카트리지의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 카트리지의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 카트리지의 일부 확대 모식도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결을 의미할 수 있다.

또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 카트리지의 구조를 나타내는 모식도이고, 도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 카트리지의 일부 확대 모식도이며, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.

도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 카트리지는 판상형 전지셀을 고정하기 위한 프레임 구조의 전지셀 카트리지(100)로서, 상기 프레임의 일측면에는 전압 센싱 와이어(30)가 삽입되어 상기 전압 센싱 와이어(30)의 단부가 전압 센싱 단자(20)와 융착되고, 상기 전압 센싱 와이어(30)는 와이어 고정 클립(110)이 카트리지(100)의 프레임에 형성되어 있는 걸림턱(120)에 의해 고정된다.

여기서, 상기 전지셀은 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있고, 이에 따라, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지셀이 바람직하고, 상기 파우치형 전지셀은 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀의 전지케이스는 전극조립체가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부를 포함하는 케이스 본체와 그러한 본체에 일체로서 연결되어 있는 커버로 이루어져 있다.

또한, 상기 전지셀의 전지케이스는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층 및 밀봉을 위한 내측 수지층으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 전극조립체는 다수의 양극 탭들과 다수의 음극 탭들이 각각 융착되어 전극 리드에 함께 결합되어 있으며, 케이스 본체의 상단부와 커버의 상단부가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 리드 사이에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 리드와 전지케이스의 밀봉성을 확보하기 위하여 리드의 상하면에 절연필름이 부착되는 것이 바람직하다.

이러한 파우치형 이차 전지는 일반적으로 알루미늄과 폴리머 수지의 라미네이트 시트의 전지 케이스로 포장되어 있으므로 기계적 강성이 크지 않다. 따라서, 다수의 파우치형 이차 전지를 포함하여 전지 모듈을 구성할 때 이차 전지를 외부의 충격 등으로부터 보호하고, 그 유동을 방지하며, 적층이 용이하도록 하기 위해 카트리지를 이용하는 경우가 많다.

이러한 파우치형 이차 전지는 카트리지 이용하여 전지모듈을 구성하게 되는데, 상기 전지모듈은 다수의 전지셀들이 조합된 구조체이므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압 센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있다.

이와 관련하여, 이차전지의 활용 범위의 확대로 자동차 등의 동력원으로 사용됨에 따라, 강한 충격이나 진동이 가해지는 경우에도 상기 검출수단이 안정적인 접속 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명에 따른 와이어 고정 클립(110)은 본체(112) 및 상기 본체(112)에 형성되어 있는 걸림부(114)를 포함하여 구성되어 있고, 상기 걸림부(114)는 본체(112)의 측면에 오목한 홈 형상으로 형성되어 있어 걸림턱(120)에 걸려 와이어의 위치를 정위치에 고정하므로 제조 공정 이동 중에 와이어의 전후방향 및 상하방향 이탈이나 조립 불량의 발생을 차단하게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.

도 5를 참조하면, 와이어 고정 클립(110)은 본체(112) 및 상기 본체(112)에 형성되어 있는 걸림부(114)를 포함하여 구성되어 있고, 상기 걸림부(114)는 본체(112)의 측면에 상호 대향하여 돌출 형성되어 있어 걸림턱(120)에 걸려 와이어의 위치를 정위치에 고정하므로 제조 공정 이동 중에 와이어의 전후방향 및 상하방향 이탈이나 조립 불량의 발생을 차단하게 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.

와이어 고정 클립(110)은 본체(112) 및 상기 본체(112)에 형성되어 있는 걸림부(114)를 포함하여 구성되어 있고, 상기 걸림부(114)는 권취된 본체(112)의 양단부가 걸림턱(120)에 걸려 와이어의 위치를 정위치에 고정하므로 제조 공정 이동 중에 와이어의 전후방향 및 상하방향 이탈이나 조립 불량의 발생을 차단하게 된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 고정 클립을 나타내는 모식도이다.

도 7을 참조하면, 와이어 고정 클립(110)은 본체(112) 및 상기 본체(112)에 형성되어 있는 걸림부(114)를 포함하여 구성되어 있고, 상기 걸림부(114)는 권취된 본체(112)의 중앙부에서 연장된 일단부가 걸림턱(120)에 걸려 와이어의 위치를 정위치에 고정하므로 제조 공정 이동 중에 와이어의 전후방향 및 상하방향 이탈이나 조립 불량의 발생을 차단하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 전지셀 카트리지는 종래의 전지셀 카트리지에 전압 센싱 단자를 연결시에 별도의 전압 센싱바를 사용함이 없이 전압 센싱 와이어의 단부를 전압 센싱 단자와 융착하여 공정 효율성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 또한 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어가 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되어야 한다. 더불어, 상술하는 과정에서 기술된 구성의 순서는 반드시 시계열적인 순서대로 수행될 필요는 없으며, 각 구성 및 단계의 수행 순서가 바뀌어도 본 발명의 요지를 충족한다면 이러한 과정은 본 발명의 권리범위에 속할 수 있음은 물론이다.

100: 전지셀 카트리지
110: 고정 클립
112: 본체
114: 걸림부
120: 걸림턱

Claims (7)

1. 판상형 전지셀을 고정하기 위한 프레임 구조의 전지셀 카트리지로서, 상기 프레임의 일측면에는 전압 센싱 와이어가 삽입되어 상기 전압 센싱 와이어의 단부가 전압 센싱 단자와 융착되고, 상기 전압 센싱 와이어는 와이어 고정 클립이 프레임에 형성되어 있는 걸림턱에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와이어 고정 클립은,
   본체; 및
   상기 본체에 형성되어 있는 걸림부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 걸림부는 본체의 측면에 상호 대향하여 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 걸림부는 본체의 측면에 오목한 홈 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 걸림부는 권취된 본체의 양단부가 걸림턱에 고정되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 걸림부는 권취된 본체의 중앙부에서 연장된 일단부가 걸림턱에 고정되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 걸림턱은 프레임의 상단 일측에 와이어를 사이에 두고 상호 대향하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 카트리지.

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