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KR-20260060858-A - BATTERY CELL COMPRISING COLLECTOR PLATE AND BATTERY MODULE COMPRISING THE SAME

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Abstract

본 개시의 배터리 셀은 캔, 상기 캔 내에 배치되고, 제1 전극판 및 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체, 상기 캔에 장착된 단자부, 상기 단자부 및 상기 제1 전극판에 연결된 제1 집전판, 및 상기 캔과 상기 제2 전극판에 연결된 제2 집전판을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극판은 상기 제1 집전판에 접합된 제1 무지부를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극판은 상기 제2 집전판에 접합된 제2 무지부를 포함할 수 있다. 상기 제1 무지부는 상기 제2 무지부에 의하여 둘러싸일 수 있다.

Inventors

  • 곽승호

Assignees

  • 에스케이온 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (15)

  1. 캔; 상기 캔 내에 배치되고, 제1 전극판 및 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체; 상기 캔에 장착된 단자부; 상기 단자부 및 상기 제1 전극판에 연결된 제1 집전판; 및 상기 캔과 상기 제2 전극판에 연결된 제2 집전판을 포함하고, 상기 제1 전극판은 상기 제1 집전판에 접합된 제1 무지부를 포함하고, 상기 제2 전극판은 상기 제2 집전판에 접합된 제2 무지부를 포함하고, 상기 제1 무지부는 상기 제2 무지부에 의하여 둘러싸인 배터리 셀.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 집전판 및 상기 제2 집전판은 상기 전극 조립체에 대하여 동일한 방향에 위치한 배터리 셀.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 전극판은 상기 전극 조립체의 중심부를 형성하는 제1 단부 및 상기 전극 조립체의 테두리부를 형성하는 제2 단부를 포함하고, 상기 제2 전극판은 상기 중심부를 형성하는 제3 단부 및 상기 테두리부를 형성하는 제4 단부를 포함하고, 상기 제1 무지부는 상기 제2 단부보다 상기 제1 단부에 인접하고, 상기 제2 무지부는 상기 제3 단부보다 상기 제4 단부에 인접한 배터리 셀.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 집전판의 적어도 일부는 상기 제2 집전판에 의하여 둘러싸인 배터리 셀.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 캔은 상기 단자부를 수용하는 바닥부 및 상기 바닥부에서 연장된 벽부를 포함하는 배터리 셀.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제2 집전판은 상기 제2 무지부에 접합된 제1 접합 영역 및 상기 캔에 접합된 제2 접합 영역을 포함하고, 상기 제2 접합 영역은 상기 바닥부로부터 지정된 거리 이내에 위치한 배터리 셀.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제2 집전판은 상기 바닥부를 향해 돌출되고, 상기 제1 접합 영역과 상기 제2 접합 영역 사이에 위치한 벤딩 영역을 포함하는 배터리 셀.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 벽부는 상기 바닥부에 연결된 제1 단부 영역 및 상기 제1 단부 영역의 반대이고 개구를 형성하는 제2 단부 영역을 포함하고, 상기 배터리 셀은 개구를 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함하는 배터리 셀.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 제1 무지부 및 상기 제2 무지부가 위치하고, 상기 바닥부를 향하는 상단부 및 상기 상단부의 반대이고 상기 캡 플레이트를 향하는 하단부를 포함하는 배터리 셀.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 단자부와 상기 캔 사이의 틈을 밀봉하는 밀봉 가스켓을 더 포함하는 배터리 셀.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 제1 무지부는 복수의 제1 무지부들을 포함하고, 상기 복수의 제1 무지부들은 접힌 상태로 상기 제1 집전판에 접합되고, 상기 제2 무지부는 복수의 제2 무지부들을 포함하고, 상기 복수의 제2 무지부들은 접힌 상태로 상기 제2 집전판에 접합된 배터리 셀.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 단자부의 적어도 일부를 둘러싸고, 적어도 일부가 상기 제1 집전판과 상기 캔 사이에 위치한 인슐레이터를 더 포함하는 배터리 셀.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 제1 집전판은 상기 제1 무지부에 접합된 테두리 영역 및 상기 단자부에 접합된 돌출 영역을 포함하는 배터리 셀.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 제1 무지부 및 상기 제2 무지부는 상기 캔의 바닥부와 상기 전극 조립체의 합제층 사이에 위치한 배터리 셀.
  15. 복수의 배터리 셀들을 포함하는 셀 조립체; 상기 셀 조립체를 수용하는 모듈 하우징; 및 상기 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 연결된 버스바를 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀들 각각은 캔; 상기 캔 내에 배치되고, 제1 전극판 및 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체; 상기 캔에 장착된 단자부; 상기 단자부 및 상기 제1 전극판에 연결된 제1 집전판; 및 상기 캔과 상기 제2 전극판에 연결된 제2 집전판을 포함하고, 상기 제1 전극판은 상기 제1 집전판에 연결된 제1 무지부를 포함하고, 상기 제2 전극판은 상기 제2 집전판에 연결된 제2 무지부를 포함하고, 상기 제1 무지부는 상기 제2 무지부에 의하여 둘러싸인 배터리 모듈.

Description

집전판을 포함하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈{BATTERY CELL COMPRISING COLLECTOR PLATE AND BATTERY MODULE COMPRISING THE SAME} 본 개시는 집전판을 포함하는 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다. 이차전지는 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기자동차, 에너지 저장 시스템(ESS; Energy storage system)과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차전지는 리튬이온 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지 또는 니켈-수소 전지일 수 있다. 복수의 배터리 셀들을 포함하는 셀 조립체는 모듈 하우징 내부에 배치되어 배터리 모듈을 형성할 수 있다. 도 1은 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 분해 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른, 전극 조립체의 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른, 전극 조립체의 내부를 설명하기 위한 사시도이다. 도 5는 일 실시예에 따른, 제1 전극판의 정면도이다. 도 6은 일 실시예에 따른, 제2 전극판의 정면도이다. 도 7은 일 실시예에 따른, 집전판이 장착된 배터리 셀의 사시도이다. 도 8은 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 단면도이다. 도 9는 일 실시예에 따른, 도 8의 A영역의 확대도이다. 도 10은 일 실시예에 따른, 도 8의 B영역의 확대도이다. 도 11은 배터리 모듈의 분해 사시도이다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 개시에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이는 예시적인 것에 불과하고 본 개시가 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다. 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않는다. 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 개시의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석할 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 개시의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음이 이해될 것이다. 본 개시의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다. 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 도 1은 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른, 배터리 셀의 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 셀(100)은 캔(110), 단자부(120), 제1 집전판(130), 및 제2 집전판(140), 및 전극 조립체(200)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(100)은 이차전지일 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)은 리튬 이온 전지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리 셀(100)은 충전 및 방전이 가능한 니켈-카드뮴 전기, 니켈-메탈 하이드라이드 전지 또는 니켈-수소 전지일 수 있다. 캔(110)은 배터리 셀(100)의 외관의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 캔(110)은 바닥부(111) 및 바닥부(111)에서 연장된 벽부(112)를 포함할 수 있다. 바닥부(111)는 단자부(120)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 바닥부(111)는 단자부(120)를 수용하는 관통 홀(113)을 포함할 수 있다. 캔(110)은 배터리 셀(100)의 부품(예: 전극 조립체(200) 및 전해액)을 수용하는 내부 공간을 제공할 수 있다. 캔(110)은 실질적으로 원통형의 외형을 가질 수 있다. 바닥부(111)는 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결되는 버스바(예: 도 11의 버스바(330))를 향할 수 있다. 벽부(112)는 바닥부(111)에 연결된 제1 단부 영역(112a) 및 제1 단부 영역(112a)의 반대이고 개구(114)를 형성하는 제2 단부 영역(112b)을 포함할 수 있다. 개구(114)는 캔(110)에 형성된 빈 공간일 수 있다. 일 실시예에서, 캔(110)은 케이스로 지칭될 수 있다. 단자부(120)는 배터리 셀(100)의 외부로 전류를 전달하기 위한 경로를 제공할 수 있다. 단자부(120)는 전극 조립체(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 단자부(120)는 전극 조립체(200)에 연결된 제1 집전판(130)과 용접될 수 있다. 단자부(120)는 버스바 조립체(예: 도 11의 버스바 조립체(330))에 접합될 수 있다. 단자부(120)는 캔(110)에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 단자부(120)는 리벳 터미널일 수 있다. 단자부(120)는 캔(110)의 바닥부(111)에 리벳팅을 통하여 결합될 수 있다. 단자부(120)는 캔(110)의 관통 홀(113)에 삽입될 수 있다. 제1 집전판(130)은 전극 조립체(200)와 단자부(120)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 집전판(130)은 단자부(120) 및 제1 전극판(예: 도 4의 제1 전극판(210))에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 집전판(130)은 상기 제1 전극판(210)의 제1 무지부(예: 도 4의 제1 무지부(211)) 및 단자부(120)에 접촉(예: 용접)될 수 있다. 제1 집전판(130)의 적어도 일부는 전극 조립체(200)의 제1 무지부(211)와 단자부(120) 사이에 위치할 수 있다. 제1 집전판(130)은 전도성 재료로 제조될 수 있다. 제2 집전판(140)은 전극 조립체(200)와 캔(110)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 집전판(140)은 캔(110) 및 제2 전극판(예: 도 4의 제2 전극판(220))에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 집전판(140)은 상기 제2 전극판(220)의 제2 무지부(예: 도 4의 제2 무지부(221)) 및 캔(110)에 접촉(예: 용접)될 수 있다. 제2 집전판(140)의 적어도 일부는 전극 조립체(200)의 제2 무지부(221)와 캔(110) 사이에 위치할 수 있다. 제2 집전판(140)은 전도성 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 집전판(140)은 제1 집전판(130)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제1 집전판(130) 및 제2 집전판(140)은 실질적으로 동일한 평면(예: XY 평면) 상에 위치할 수 있다. 제2 집전판(140)은 실질적으로 폐곡선 형상으로 형성될 수 있다. 배터리 셀(100)은 밀봉 가스켓(150), 인슐레이터(160), 캡 플레이트(170), 및/또는 비딩 가스켓(180)을 더 포함할 수 있다. 밀봉 가스켓(150)은 단자부(120)와 캔(110) 사이의 틈을 밀봉할 수 있다. 밀봉 가스켓(150)의 적어도 일부는 단자부(120)와 캔(110)(예: 바닥부(111)) 사이에 위치할 수 있다. 밀봉 가스켓(150)은 단자부(120)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 밀봉 가스켓(150)에 의하여, 배터리 셀(100) 내부의 전해액의 유출이 방지될 수 있다. 밀봉 가스켓(150)에 의하여, 배터리 셀(100) 외부의 이물질의 유입이 방지될 수 있다. 일 실시예에서, 밀봉 가스켓(150)은 제1 실링 부재 또는 제1 가스켓으로 지칭될 수 있다. 인슐레이터(160)는 배터리 셀(100)의 부품들의 의도하지 않은 전기적 접촉을 방지할 수 있다. 예를 들어, 인슐레이터(160)는 제1 집전판(130)과 캔(110)의 접촉을 방지할 수 있다. 인슐레이터(160)는 단자부(120)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 인슐레이터(160)의 적어도 일부는 캔(110)(예: 바닥부(111))과 전극 조립체(200) 사이에 위치할 수 있다. 인슐레이터(160)는 절연성 물질로 제조될 수 있다. 캡 플레이트(170)는 배터리 셀(100)의 외관의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 캡 플레이트(170)는 개구(114)를 밀봉할 수 있다. 일 실시예에서, 캡 플레이트(170)는 캔(110)과 함께, 배터리 셀(100)의 부품을 수용하는 내부 공간을 제공할 수 있다. 캡 플레이트(170)는 캔(110)의 벽부(112)와 결합(예: 용접 또는 크림핑)될 수 있다. 일 실시예에서, 캡 플레이트(170)가 벽부(112)에 용접된 이후, 캔(110)의 일부분은 비딩될 수 있다. 일 실시예에서, 캡 플레이트(170)는 전극 조립체(200)를 지지할 수 있다. 비딩 가스켓(180)은 캡 플레이트(170)와 캔(110) 사이의 틈을 밀봉할 수 있다. 비딩 가스켓(180)은 실질적으로 폐곡선 형상을 가질 수 있다. 비딩 가스켓(180)에 의하여, 배터리 셀(100) 내부의 전해액의 유출이 방지될 수 있다. 비딩 가스켓(180)에 의하여, 배터리 셀(100) 외부의 이물질의 유입이 방지될 수 있다. 일 실시예에서, 비딩 가스켓(180)은 제2 실링 부재 또는 제2 가스켓으로 지칭될 수 있다. 전극 조립체(200)는 캔(110) 내에 배치될 수 있다. 전극 조립체(200)는 제1전극판(예: 도 3의 제1 전극판(210) 및 제2 전극판(220))을 포함할 수 있다. 전극 조립체(200)는 집전판(130, 140)과 연결될 수 있다. 전극 조립체(200)는 아래에서 더 설명된다. 배터리 셀(100)은 탭 리스 배터리 셀일 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(200)는 도 3의 무지부(211, 221)를 이용하여 집전판(230, 240)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 무지부(211, 221)는 적어도 일부가 접힌 상태로 각각 상기 집전판(230, 240)에 접합(예: 레이저 용접)될 수 있다. 배터리 셀(100)은 전극 조립체(200)의 상기 무지부(221, 222)와 집전판(230, 240)을 연결하는 전극 탭을 포함하지 않을 수 있다. 본 개시의 배터리 셀(100)이 탭-리스 형으로 형성됨으로써, 배터리 셀(100)의 내부 저항이 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 무지부(211)