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KR-20260061813-A - SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME

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Abstract

본 개시는 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 케이스와, 케이스에 수용되는 전극 조립체와, 전극 조립체와 마주보게 배치되는 캡 조립체 및 캡 조립체에 설치되고, 냉매를 수용하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제공한다.

Inventors

  • 김준석

Assignees

  • 삼성에스디아이 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (20)

  1. 케이스; 상기 케이스에 수용되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 마주보게 배치되는 캡 조립체; 및 상기 캡 조립체에 설치되고, 냉매를 수용하는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캡 조립체는, 상기 케이스에 결합되고, 상기 전극 조립체와 제1 방향과 나란한 방향을 따라 마주보게 배치되는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트에 결합되고, 상기 냉각부와 접촉 가능한 전극 단자; 및 상기 전극 단자 및 상기 전극 조립체와 연결되는 접속부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각부는, 제1 부위; 상기 제1 부위와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향과 나란한 방향을 따라 이격되게 배치되는 제2 부위; 및 상기 제1 부위와 상기 제2 부위의 사이에 배치되고, 상기 제1 부위 및 상기 제2 부위의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제3 부위;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 방향과 나란한 상기 냉각부의 두께는 상기 제1 부위로부터 상기 제3 부위로 갈수록 얇아지고, 상기 제2 부위로부터 상기 제3 부위로 갈수록 얇아지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 캡 플레이트의 제1 면과 마주보게 배치되고, 상기 접속부재와 접촉 가능한 흡열부; 및 상기 제1 면과 반대되는 방향을 향하도록 배치되는 상기 캡 플레이트의 제2 면과 마주보게 배치되는 방열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 흡열부와 상기 방열부는 상기 제1 방향과 나란한 방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제5항에 있어서, 상기 흡열부는 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 방향과 나란한 상기 흡열부의 두께는 상기 제2 방향과 나란한 방향을 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 흡열부에는 상기 제1 부위 및 상기 제2 부위로 냉매의 이동을 유도하도록 경사지게 형성되는 제1 냉매 유도면이 구비되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1 방향과 나란한 상기 방열부의 두께는 상기 제2 방향과 나란한 방향을 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 방열부에는 상기 제3 부위로 냉매의 이동을 유도하도록 경사지게 형성되는 제2 냉매 유도면이 구비되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제5항에 있어서, 상기 방열부에는 복수 개의 관통홀부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서, 복수 개의 상기 관통홀부는 상기 방열부를 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 관통하여 형성되고, 서로 다른 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제5항에 있어서, 상기 전극 단자는 상기 캡 플레이트로부터 상기 제1 방향을 따라 돌출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 방향과 나란한 상기 방열부의 두께는 상기 제1 방향과 나란한 상기 전극 단자의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제5항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 흡열부와 상기 방열부를 연결하여 상기 냉매가 이동하는 냉매 이동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제16항에 있어서, 상기 냉매 이동부는 상기 캡 플레이트를 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제16항에 있어서, 상기 냉매 이동부는, 제1 냉매 이동부; 상기 제1 냉매 이동부와 상기 제2 방향과 나란한 방향을 따라 이격되게 배치되는 제2 냉매 이동부; 및 상기 제1 냉매 이동부와 상기 제2 냉매 이동부의 사이에 배치되는 제3 냉매 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 흡열부에서 기화되는 상기 냉매는 상기 제1 냉매 이동부 및 상기 제2 냉매 이동부를 통해 상기 방열부로 이동하고, 상기 방열부에서 액화되는 상기 냉매는 상기 제3 냉매 이동부를 통해 상기 흡열부로 이동하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  20. 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 배치되는 하나 이상의 이차 전지;를 포함하고, 상기 이차 전지는, 케이스; 상기 케이스에 수용되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 마주보게 배치되는 캡 조립체; 및 상기 캡 조립체에 설치되고, 냉매를 수용하는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.

Description

이차 전지 및 이를 포함하는 전지 팩{SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME} 본 개시는 이차 전지 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다. 일반적으로 최근 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차 등 전지를 사용하는 전자 기구의 급속한 보급에 수반하여 에너지 밀도가 높고 고용량인 이차 전지의 수요가 급속히 증대되고 있다. 이에 따라, 리튬 이차 전지의 성능 향상을 위한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입(intercalation) 및 탈리(deintercalation)가 가능한 활물질을 포함하는 양극 및 음극과 전해액을 포함하는 전지로서, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리될 때의 산화 및 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다. 이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캡 조립체의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 캡 조립체의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캡 조립체에 설치된 냉각부의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캡 조립체에 설치된 냉각부의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각부에서 냉매의 이동경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면을 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다. 2개의 비교 대상이 '동일'하다는 언급은 '실질적으로 동일'한 것을 의미한다. 따라서 실질적 동일은 당업계에서 낮은 수준으로 간주되는 편차, 예를 들어 5% 이내의 편차를 가지는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 소정 영역에서 어떠한 파라미터가 균일하다는 것은 평균적 관점에서 균일하다는 것을 의미할 수 있다. 비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 복수일 수도 있다. 구성요소의 "상부(또는 하부)" 또는 구성요소의 "상(또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면(또는 하면)에 접하여 배치되는 것 뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에(또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "상에(on)", "연결된(connected to)", 또는 "결합된(coupled to)" 것으로 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 개시의 실시예들을 기술할 때 "할 수도 있다"의 사용은 "본 개시의 하나 이상의 실시예들"에 관한 것이다. 요소 목록 앞에 "하나 이상" 및 "하나 이상"과 같은 식은 요소 목록 전체를 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다. 명세서 전체에서 "A 및/또는 B"라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D"라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다. "A, B 및 C 중 적어도 하나", "A, B 또는 C 중 적어도 하나", "A, B 및 C 그룹에서 선택된 적어도 하나" 또는 "A, B 및 C 중에서 선택된 적어도 하나"와 같은 구문이 요소 A, B 및 C의 목록을 지정하는 데 사용될 때, 구문은 임의의 모든 적합한 조합을 지칭할 수 있다. "사용(use)"이라는 용어는 "활용(utilize)"이라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로", "약" 및 유사한 용어는 정도의 용어가 아닌 근사의 용어로 사용되며, 당해 기술분야의 일반기술자가 인식할 측정 또는 계산된 값의 내재적 변동을 고려하기 위한 것이다. 본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 될 것이다. 이 용어는 한 요소, 구성요소, 영역, 도면층 또는 단면을 다른 요소, 구성요소, 영역, 도면층 또는 단면과 구별하는 데 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션은 예시적인 실시예들의 가르침으로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션으로 명명될 수 있다. 도면에 도시 된 바와 같이 한 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징 (들)과의 관계를 설명하기 위해 설명의 용이성을 위해 "하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)" 등과 같은 공간적 상대 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 위치는 도형들에 묘사된 방향 외에도 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 방향들을 포괄하기 위한 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집히면 다른 요소가 "아래" 또는 "하부"로 설명된 요소가 다른 요소 "위" 또는 "상부"로 이해된다. 따라서, "아래"라는 용어는 위와 아래의 방향 모두를 포괄할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 본 개시의 제한을 의도하지 않는다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩은 하우징(10) 및 이차 전지(1)를 포함할 수 있다. 하우징(10)은 이차 전지(1)를 지지하고, 외부의 충격, 이물질로부터 이차 전지(1)를 보호할 수 있다. 하우징(10)은 내부에 이차 전지(1)를 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 하우징(10)은 하우징바디(11) 및 하우징커버(12)를 포함할 수 있다. 하우징바디(11)는 내부가 비어 있고, 일측이 개방된 박스의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징바디(11)의 개방된 측은 도 1을 기준으로 상방을 향하도록 배치될 수 있다. 하우징바디(11)의 단면 형상은 도 1에 도시된 사각형에 한정되는 것은 아니고, 다각형, 원형, 타원형 등 다양한 형상으로 설계 변경이 가능하다. 하우징커버(12)는 하우징바디(11)에 결합되고, 하우징바디(11)의 내부 공간을 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 하우징커버(12)는 대략 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 하우징커버(12)는 하우징바디(11)의 상측면과 마주보게 배치될 수 있다. 하우징커버(12)는 볼팅, 용접, 끼움 결합 등 다양한 종류의 결합 방식에 의해 하우징바디(11)의 상단부에 고정될 수 있다. 이차 전지(1)는 전지 팩에서 전력을 저장 및 공급하는 단위 구조체로서 기능할 수 있다. 이차 전지(1)는 하우징(10)의 내부에 배치될 수 있다. 이차 전지(1)는 복수 개로 구비될 수 있다. 복수 개의 이차 전지(1)는 하우징(10)의 내부에서 다수 개의 열로 나열될 수 있다. 복수 개의 이차 전지(1)는 버스 바 등과 같은 전기적인 연결 수단에 의해 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이하에서는 이차 전지(1)가 리튬 이온 이차 전지로서　각형인 것을 예로서 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 이차 전지(1)는 리튬 폴리머 배터리 또는 원통형 배터리일 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발