KR102061293B1

KR102061293B1 - 이차전지 팩

Info

Publication number: KR102061293B1
Application number: KR1020150185200A
Authority: KR
Inventors: 유성천; 김도현; 성준엽
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2019-12-31
Anticipated expiration: 2035-12-23
Also published as: JP2018530881A; US10581035B2; EP3285314A4; EP3285314A1; US20180145289A1; JP6661759B2; PL3285314T3; WO2017111280A1; EP3285314B1; KR20170075484A; CN107615517B; CN107615517A

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 이차전지 팩은 이차전지와, 상기 이차전지를 지지하며 일 방향으로 적층 배열되는 적층용 프레임을 구비하는 셀 어셈블리; 내부 공간을 구비하여 상기 셀 어셈블리를 수납하고, 내외부 방향으로 관통홀이 형성된 팩 케이스; 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되고 상기 관통홀을 통과하여 상기 팩 케이스 외부로 돌출된 형태로 마련된 전극 단자; 상기 관통홀과 상기 전극 단자 사이의 틈새에 충진되어 접착층을 형성하는 본딩부; 및 상기 본딩부의 상부에서 상기 전극 단자의 둘레를 감싸며 상기 팩 케이스의 관통홀에 부착되게 마련된 본딩 커버를 포함할 수 있다.

Description

이차전지 팩{Secondary Battery Pack}

본 발명은 다수의 이차전지를 포함하는 이차전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 단자가 팩 케이스 외부로 노출될 수 있도록 구성되고 해당 팩 케이스 부위에 실링(sealing) 수단을 갖는 이차전지 팩에 관한 것이다.

최근에 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다.

이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 이차전지 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 이차전지 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있는 등 여러 측면에서 장점이 많아 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다.

하이브리드 자동차나 전기 자동차의 이차전지 팩에는 다수의 이차전지가 포함되며, 이러한 다수의 이차전지들은 서로 직렬 및 병렬로 연결됨으로써 용량 및 출력을 향상시킨다. 이러한 자동차용 이차전지 팩을 포함한 일반적인 이차전지 팩은, 다수의 이차전지가 적층된 형태로 구비된 셀 어셈블리와 셀 어셈블리를 내부 공간에 수납하는 팩 케이스를 포함한다. 또한, 이러한 이차전지 팩을 사용하기 위해서는, 이차전지 팩과 외부의 장치 사이가 연결용 와이어나 버스바 등의 연결 부재를 통해 전기적으로 연결되어야 하는데, 이러한 연결을 위해, 이차전지 팩에는 전극 단자가 마련될 수 있다.

특히, 전극 단자는 연결 부재와 결합을 용이하게 하기 위해, 팩 케이스에서 외부 방향으로 돌출되어 노출된 형태로 형성되는 경우가 많다. 따라서, 연결 부재는 일단이 이러한 전극 단자에 접촉 결합되고, 일단으로부터 전선 등을 통해 연장된 상태에서 타단이 외부 장치, 이를테면 모터에 연결됨으로써, 배터리 팩으로부터 모터로 구동 전원이 공급될 수 있도록 한다.

한편, 종래 이차전지 팩에서 전극 단자는 팩 케이스에 마련된 관통홀을 통해 외부로 노출되게 구성될 수 있다. 이때 전극 단자와 관통홀 부위의 실링(sealing)을 위해 고무 재질의 가스켓 또는 오링(O-ring) 등을 많이 사용한다. 이를테면, 관통홀과 전극 단자가 접하는 부분에 오링을 개재하여 해당 부위의 실링이 이루어지도록 한다.

그런데 이와 같이 오링 등을 사용한 관통홀의 실링 구조는, 이차전지 팩의 내부 압력 및 온도 증가 시 오링이 흐무러져 관통홀 부위에 누출(Leakage) 현상이 발생할 수 있다. 또한, 팩 케이스 제작 과정에서 관통홀의 치수 오차나 전극 단자와의 조립 공차 등으로 인해 오링이 관통홀의 내면에 완전히 밀착되지 않는 경우가 많다. 이러한 경우, 팩 케이스의 관통홀과 전극 단자 부위의 실링성이 현저히 떨어지게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 기존 대비 팩 케이스의 관통홀과 전극 단자 부위의 실링성이 향상된 이차전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 이차전지와, 상기 이차전지를 지지하며 일 방향으로 적층 배열되는 적층용 프레임을 구비하는 셀 어셈블리; 내부 공간을 구비하여 상기 셀 어셈블리를 수납하고, 내외부 방향으로 관통홀이 형성된 팩 케이스; 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되고 상기 관통홀을 통과하여 상기 팩 케이스 외부로 돌출된 형태로 마련된 전극 단자; 상기 관통홀과 상기 전극 단자 사이의 틈새에 충진되어 접착층을 형성하는 본딩부; 및 상기 본딩부의 상부에서 상기 전극 단자의 둘레를 감싸며 상기 팩 케이스의 관통홀에 부착되게 마련된 본딩 커버를 포함할 수 있다.

상기 본딩 커버는 환형으로 상기 전극 단자에 억지 끼움되게 마련될 수 있다.

상기 본딩 커버는, 상기 관통홀 밖에서 상기 팩 케이스의 상면에 밀착되는 외주부와, 억지 끼움되어 상기 전극 단자의 둘레면에 접하고 상기 외주부에 대해 하방향으로 꺾여서 상기 관통홀 속으로 삽입 배치 가능하게 형성된 내주부를 포함할 수 있다.

상기 본딩 커버의 내주부는 상기 본딩 커버의 외주부에 대해 90도 이상 180도 미만의 각도로 경사지게 마련될 수 있다.

상기 팩 케이스는, 상부가 개방되고 내부에 수납 공간을 구비하는 형태로 형성된 로워 케이스와, 상기 로워 케이스의 개방된 상부를 덮는 형태로 형성된 어퍼 케이스를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 어퍼 케이스의 코너 영역에 형성될 수 있다.

상기 전극 단자는 상기 관통홀에 고정 결합되는 몸통부와, 상기 몸통부에서 연장되어 상기 어퍼 케이스의 외부로 돌출되게 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 관통홀은 적어도 상기 전극 단자가 통과할 수 있는 직경으로 형성된 하단홀부와 상기 하단홀부보다 큰 직경으로 형성된 상단홀부를 포함할 수 있다.

상기 본딩부는 상기 관통홀의 상단홀부에 형성될 수 있다.

상기 본딩 커버는 상기 전극 단자의 몸통부에 억지 끼움되고 상기 관통홀의 상단홀부를 커버하게 마련될 수 있다.

상기 본딩 커버는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

상기 전극 단자의 상부 및 측면 일부를 커버하고, 상기 팩 케이스에 마련되는 걸림턱에 걸림 결합 및 걸림 결합 해제되는 걸이턱을 구비하여 상기 팩 케이스에 착탈 가능하게 마련된 단자 커버를 더 포함할 수 있다.

상기 전극 단자는 양극 단자 및 음극 단자를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 이차전지 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기존 대비 팩 케이스의 관통홀과 전극 단자 부위의 실링성이 향상된 이차전지 팩이 제공될 수 있다. 특히, 팩 케이스의 관통홀에 치수 오차 내지 전극 단자와의 조립 공차가 있더라도 팩 케이스의 관통홀과 전극 단자 사이의 틈새가 본딩부로 완전히 메워지고, 그 상부에 본딩 커버가 씌워져 관통홀의 실링이 효과적으로 구현될 수 있다.

또한, 팩 케이스의 관통홀, 전극 단자 및 본딩 커버가 본딩부에 의해 일체로 결합됨으로써 전극 단자가 안정적으로 위치 고정될 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 구성을 개략적으로 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 도 1의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에서 단자 커버를 제거한 상태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 3의 A 부분 확대 사시도, 상면도이다.
도 7은 도 5에서 전극 단자를 제거한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 케이스의 관통홀과 전극 단자 접속 부위의 개략적인 실링 공정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 구성을 개략적으로 도시한 결합 사시도, 도 2는 도 1의 부분 분해 사시도, 도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도, 그리고 도 4는 도 1에서 단자 커버를 제거한 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지 팩(10)은 셀 어셈블리(100), 센싱부(200), 전장품(300), 팩 케이스(400), 전극 단자(500)을 포함한다.

먼저, 셀 어셈블리(100)는, 하나 이상의 이차전지(110)와, 이들을 수납 및 지지하는 적층용 프레임(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

이차전지 팩(10)에 있어서, 상기 셀 어셈블리(100)는 다수의 이차전지(110)를 구비하는 이차전지(110)의 집합체일 수 있다. 여기서, 다수의 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 이 경우, 파우치형 이차전지는, 일 방향, 이를테면 상하 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다.

적층용 프레임(120)은 이차전지(110)를 지지하며 적층하는데 이용되는 구성요소로서, 이차전지(110)를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 이차전지(110)의 조립을 가이드할 수 있다. 이러한 적층용 프레임(120)은, 카트리지 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있으며, 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 적층용 프레임(120)의 네 모서리는 파우치형 이차전지(110)의 테두리부에 각각 위치할 수 있다.

센싱부(200)는 이차전지의 전압과 같은 전기적 특성에 대한 센싱 정보를 BMS와 같은 장치에 전송하는 역할을 한다. BMS는 센싱부(200)에서 전송된 전압 정보를 바탕으로 이차전지들을 제어할 수 있다. 이러한 센싱부(200)는 다수의 이차전지의 전극 리드와 전기적으로 연결되도록, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 적층용 프레임(120)들에 장착될 수 있다.

전장품(300)들은 BMS, 전류센서, 릴레이 및 퓨즈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, BMS(Battery Management System)는 이차전지 팩(10)의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 이차전지 관리 장치이다. BMS는 이차전지 팩(10)에 통상적으로 포함되는 구성요소라 할 수 있다. 또한, 전류센서는 이차전지 팩(10)의 충방전 전류를 센싱하는 구성요소이고, 릴레이는 이차전지 팩(10)의 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로를 선택적으로 개폐하는 스위칭 부품이다. 퓨즈는, 이차전지 팩(10)의 충방전 경로 상에 구비되어, 이차전지 팩(10)의 이상 상황 발생 시 충방전 전류의 흐름을 차단하는 구성요소이다. 전류센서, 릴레이 및 퓨즈는 BMS와 정보를 주고 받을 수 있으며, BMS에 의해 제어될 수 있다. 이러한 전장품(300)들은, 적층용 프레임(120)들의 상부에 배치될 수 있다.

팩 케이스(400)는 내부에 빈 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 셀 어셈블리(100), 센싱부(200) 및 전장품(300)들을 수납할 수 있다. 상기 팩 케이스(400)는, 이차전지 팩(10)에 있어서, 외장재 역할을 할 수 있기 때문에, 이차전지 팩(10)에 구조적 안정성을 제공하고, 충격이나 이물질 등 외부의 다른 물리적인 요소로부터 셀 어셈블리(100)와 같은 내부에 수납된 구성요소들을 보호하는 역할을 한다.

한편, 팩 케이스(400)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 로워 케이스(420) 및 어퍼 케이스(410)를 포함할 수 있다. 여기서, 로워 케이스(420)는 상부가 개방되고 내부에 수납 공간을 구비하는 형태로 형성될 수 있으며, 어퍼 케이스(410)는 로워 케이스(420)의 상부 개방부를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 이러한 로워 케이스(420)와 어퍼 케이스(410)는 볼트와 같은 체결 부재를 통해 그 테두리부가 체결됨으로써 상호 결합될 수 있다.

전극 단자(500)는 셀 어셈블리(100)와 연결되도록 구성되어, 셀 어셈블리(100)와 외부 장치가 전기적으로 연결될 수 있도록 단자를 제공한다. 보다 구체적으로, 상기 전극 단자(500)는, 셀 어셈블리(100)에 포함된 이차전지의 전극 리드와 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(500)는 이차전지의 전극 리드와 버스 바를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 전극 단자(500)는 셀 어셈블리(100)와 연결된 상태로 어퍼 케이스(410)의 외부로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 이러한 전극 단자(500)는, 이차전지 팩(10)에 2개 구비될 수 있다. 이때, 1개의 전극 단자(500)는 양극 단자로서, 나머지 1개의 전극 단자(500)는 음극 단자로서 기능할 수 있다. 즉, 전극 단자(500)는 양극 단자와 음극 단자를 포함할 수 있는데, 이 경우, 양극 단자는 셀 어셈블리(100)에 포함된 이차 전지의 양극 리드와 연결되고, 음극 단자는 셀 어셈블리(100)에 포함된 이차 전지의 음극 리드와 연결될 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 본 실시예의 경우, 상기 어퍼 케이스(410)는 4개의 코너 영역 중 2개의 코너 영역이 최상면으로부터 사각 형태로 함몰되게 형성될 수 있다. 그리고 함몰 형성된 2개의 코너 영역에는 내외부 방향, 즉 도면(도 7 참조)에서 상하 방향으로 관통홀(411)이 마련될 수 있다. 전극 단자(500)는 이러한 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411)을 통과하여 팩 케이스(400) 위로 부분 노출된다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 버스 바 또는 케이블(미도시) 등을 이차전지 팩(10)의 전극 단자(500)에 연결하는 경우, 연결 작업이 용이하게 수행될 수 있고, 연결 구조가 간단해질 수 있다.

예를 들어, 전기 자동차에 이차전지 팩(10)이 장착되는 경우, 이차전지 팩(10)의 수리 및 교체 시, 이차전지 팩(10)으로의 접근은 주로 이차전지 팩(10)의 상부에서 하부 방향으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 실시예와 같이 전극 단자(500)가 상부 방향으로 돌출되도록 한 구성에 의하면, 작업자가 이차전지 팩(10)의 상부에서 케이블을 전극 단자(500)에 연결하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

도 5 및 도 6은 각각 도 3의 A 부분 확대 사시도, 상면도, 그리고 도 7은 도 5에서 전극 단자를 제거한 상태를 도시한 사시도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 전극 단자(500)는 몸통부(510)와, 돌출부(520)를 포함한다. 여기서 상기 몸통부(510)는 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411)에 계합되게 마련될 수 있고, 상기 돌출부(520)는 상기 몸통부(510)보다 작은 직경을 가지고 상기 몸통부(510)에서 수직으로 연장되어 어퍼 케이스(410)의 외부로 노출되게 마련될 수 있다.

몸통부(510)는 실질적으로 관통홀(411)의 직경에 대응되는 직경으로 제작될 수 있고, 그 상단면은 관통홀(411) 바로 위에서 배치되어 어퍼 케이스(410) 외부에 노출될 수 있다. 이러한 상기 몸통부(510)의 상단면은 버스 바 또는 케이블의 일면과 면대면 접촉될 수 있다. 그리고 돌출부(520)의 외주면에는 너트 체결용 나사산이 구비될 수 있다. 이를테면, 돌출부(520)는 볼트형으로 마련되어 너트가 체결될 수 있게 구성될 수 있다. 예컨대, 작업자는 일단부에 통공이 형성된 버스 바를 전극 단자(500)의 돌출부(520)에 끼워 넣은 다음, 그 위에 너트를 조여서 버스 바가 전극 단자(500)의 몸통부(510) 상단면에 접촉되게 할 수 있다. 한편, 본 발명의 권리범위가 이러한 볼트형의 전극 단자(500)에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 전극 단자(500)는 리셉터클(receptacle) 형태, 스넵-핏(snap-fit) 형태 등으로 구성될 수도 있다.

도 8은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 어퍼 케이스의 관통홀과 전극 단자 부위의 개략적인 실링 공정도이다.

이하에서는 이들 도면을 참조하여, 상기 전극 단자(500)와 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411) 부위의 실링 구조에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명의 이차전지 팩(10)은 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411)과 전극 단자(500) 사이의 틈새에 마련된 본딩부(600)와, 본딩부(600)의 상부에서 상기 전극 단자(500)의 둘레를 감싸며 상기 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411)에 부착되게 마련된 본딩 커버(700)를 더 포함할 수 있다.

본딩부(600)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 관통홀(411)과 전극 단자(500)의 몸통부(510) 사이 공간(G)에 충진되어 접착층을 형성하는 구성요소이다. 이를테면, 본딩부(600)는 실링용 접착제를 관통홀(411)과 전극 단자(500)가 접하는 부위를 둘레 방향을 따라 연속적으로 도포하여 형성된 접착층일 수 있다. 이러한 본딩부(600)는 관통홀(411)과 전극 단자(500) 간의 틈새를 메움과 동시에 전극 단자(500)를 관통홀(411)에 타이트(tight)하게 고정시키는 기능을 한다.

보다 구체적으로 실링용 접착제는 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411) 속에 도포될 수 있는데, 이러한 상기 어퍼 케이스(410)의 관통홀(411)은, 다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 직경이 다르게 형성된 하단홀부(411b)와 상단홀부(411a)를 포함할 수 있다. 여기서 하단홀부(411b)는 적어도 전극 단자(500)의 몸통부(510)가 통과할 수 있는 직경을 가지며, 상단홀부(411a)는 상기 하단홀부(411b)보다 더 큰 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 바람직하게는 하단홀부(411b)와 전극 단자(500)의 몸통부(510)는 억지 끼움되도록 구성하는 것이 좋다.

전극 단자(500)의 몸통부(510)가 하단홀부(411b)에 대략 억지 끼움되면, 전극 단자(500)의 몸통부(510)의 둘레면과 상단홀부(411a) 사이에 소정 공간이 마련될 수 있는데, 이러한 소정 공간, 즉 도 8에서 표시된 공간 G에 상기 실링용 접착제가 도포될 수 있다.

이와 같이 상기 공간 G, 즉 전극 단자(500)의 몸통부(510)와 관통홀(411) 부위의 틈새가 실링용 접착제로 실링 처리됨으로서 팩 케이스(400) 외부로부터 수분, 기타 이물질 등의 유입을 막을 수 있다. 또한, 상기 실링용 접착제에 의해 전극 단자(500)가 관통홀(411) 부위에 일체로 고정되기 때문에 외부의 진동 및 충격에도 전극 단자(500)의 떨림이나 유동이 없어 전기적 안정성이 보장될 수 있다.

이어서 본딩 커버(700)는 환 형상으로 전극 단자(500)의 몸통부(510)에 억지 끼움되게 마련되어 상기 본딩부(600)의 상부를 커버하는 구성으로, 접착제가 관통홀(411) 밖으로 빠져나오는 것을 막으며, 또한 접착제가 도 7의 G로 표시된 공간으로 고르게 퍼지도록 접착제를 다져주는 역할을 한다. 참고로 본딩 커버(700)는 상기 실링용 접착제가 완전히 경화되기 전에 관통홀(411)의 상단에 배치될 수 있다.

본딩 커버(700)는 관통홀(411) 밖에서 어퍼 케이스(410)의 상면에 장착되는 외주부(710)와, 억지 끼움되어 전극 단자(500)의 몸통부(310) 둘레면에 접하고 외주부(710)에 대해 하부 방향으로 꺾여서 관통홀(411) 속으로 삽입 가능하게 형성된 내주부(720)를 포함할 수 있다.

본딩 커버(700)의 외주부(710)는 전극 단자(500)의 둘레에 끼워져 어퍼 케이스(410)의 상면에 밀착되어 상기 상단홀부(411a)의 개방된 상부를 덮을 수 있도록 구성된다. 그리고 본딩 커버(700)의 내주부(720)는 전극 단자(500)의 몸통부(510)에 억지 끼움될 때, 몸통부(510) 외주면을 타고 관통홀(411) 속으로 삽입되면서 본딩부(600)를 상단홀부(411a) 내지 하단홀부(411b)에 가두고, 다져서 본딩부(600) 내에 공기층이 생기지 않도록 한다.

특히, 본딩 커버(700)의 내주부(720)는 외주부(710)에 대해 90도 이상 180도 미만의 각도(θ)로 경사지게 꺾인 형태를 취할 수 있다. 본 실시예의 경우, 대략 내주부(720)가 외주부(710)에 대해 대략 120도 각도로 꺾인 형태를 취한다. 이와 같이, 본딩 커버(700)의 내주부(720)가 외주부(710)에 대해 경사지게 꺾인 형태를 취하게 되면, 본딩 커버(700)를 씌워 본딩부(600)를 다질 때, 더 효과적으로 관통홀(411)과 전극 단자(500)의 틈새 부위를 메울 수 있다.

예컨대, 도 9의 (a)와 같이, 상단홀부(411a)에 접착제를 도포하여 본딩부(600)를 형성한 상태에서 본 실시예의 본딩 커버(700)를 씌우게 되면, 도 9의 (b)와 같이, 본딩 커버(700)의 내주부(720) 윗쪽과 전극 단자(500) 사이의 공간 A에 상응하는 양의 접착제가 하단홀부(411b)에 유입될 수 있다. 이러한 경우, 접착제가 상단홀부(411a) 뿐만 아니라 하단홀부(411b)에 걸쳐 전극 단자(500)와의 틈새를 메워주므로 관통홀(411)의 실링성이 더 높아질 수 있다.

또한, 본딩 커버(700)는 본딩부(600)에 의해 전극 단자(500)와 일체로 관통홀(411)에 부착될 수 있다. 이러한 경우, 본딩 커버(700)를 해당 부위에 볼트 체결 방식으로 부착시키거나 후킹 방식으로 부착시키는 때에 비하여 전기적 안전성 및 결합력 측면에서 보다 효과적일 수 있다.

이러한 본딩 커버(700)는 전기적 절연성과 내열성이 우수한 플라스틱 재질로 제작되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 플라스틱 재질로 제작된 본딩 커버(700)에 본 발명의 권리범위가 반드시 한정될 필요는 없으며, 예컨대 세라믹이나 강화 고무 등도 가능하다.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩(10)은 단자 커버(800)를 더 포함할 수 있다.

단자 커버(800)는, 상기 어퍼 케이스(410)의 코너 영역에 착탈 가능하게 구성되어 전극 단자(500)의 상부 및 측면 일부를 커버하여 전극 단자(500)를 보호하는 역할을 한다. 단자 커버(800)는 전극 단자(500)의 외부 노출을 줄임으로서, 예컨대 금속성 물체가 전극 단자(500)에 접촉하여 내부 단락이나 스파크, 화재 등이 발생하는 문제를 효과적으로 예방한다.

이러한 단자 커버(800)는 걸이턱을 구비하고 어퍼 케이스(410)의 코너 영역에 마련된 걸림턱에 걸림 결합될 수 있다. 여기서 걸이턱은 단자 커버(800)의 안쪽 영역에 위치하며, 2개가 마련될 수 있다. 2개의 걸이턱은 각각 서로 다른 방향으로 걸림 결합되게 구성되어 있다.

따라서 단자 커버(800)는 2개의 걸이턱을 해당 걸림턱(412)들로부터 동시에 해제시켜야만 어퍼 케이스(410)에서 분리될 수 있다. 여기서 상기 걸이턱과 걸림턱(412)의 결합을 해제시키기 위해 커버 분리용 지그(미도시)가 사용될 수 있으며, 단자 커버(800)의 상판에는 상기 커버 분리용 지그를 바깥쪽에서 안쪽으로 삽입시킬 수 있는 지그용 홀(810)이 마련될 수 있다. 이러한 지그용 홀(810)에 커버 분리용 지그를 밀어 넣어 걸이턱을 걸림턱(412)으로부터 이탈시켜 걸림 결합을 해제시킬 수 있다. 그 다음 단자 커버(800)를 수직으로 들어올여 어퍼 케이스(410)에서 완전히 탈착시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 경우 단자 커버(800)가 장착되는 어퍼 케이스(410)의 코너 영역에는 적어도 하나 이상의 돌기 및 홈이 마련될 수 있고, 단자 커버(800)에는 어퍼 케이스(410)의 코너 영역에는 마련된 돌기 및 홈의 형태에 대응되는 형태의 홈 및 돌기가 마련될 수 있다.

이를테면, 도 1 및 도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 어퍼 케이스(410)의 측면 방향으로 돌출 형성된 제1 돌기들(P1)과, 요철이 상하 방향으로 형성된 제2 홈들(H1)이 어퍼 케이스(410)의 코너 영역에 마련될 수 있다. 그리고 단자 커버(800)에는, 자세히 도시하지 않았으나, 상기 제1 돌기(P1)들과 계합하는 제1 홈들과, 제2 홈들과 계합하는 제2 돌기들이 마련될 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 단자 커버(800)가 어퍼 케이스(410)에 장착된 때, 상기 돌기들 및 홈들의 맞물림 또는 요철 결합에 의해 단자 커버(800)의 전,후,좌,우 유동이 억제될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 이차전지 팩(10)을 포함할 수 있다. 상기 이차전지 팩(10)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 IT 제품군 등에도 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

10: 이차전지 팩 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지 120: 적층용 프레임
200: 센싱부 300: 전장품
400: 팩 케이스 410: 어퍼 케이스
411: 관통홀 411a: 상단홀부
411b: 하단홀부 412: 걸림턱
420: 로워 케이스 500: 전극 단자
510: 몸통부 520: 돌출부
600: 본딩부 700: 본딩 커버
710: 외주부 720: 내주부
800: 단자 커버 810: 지그용 홀

Claims

이차전지와, 상기 이차전지를 지지하며 일 방향으로 적층 배열되는 적층용 프레임을 구비하는 셀 어셈블리;
내부 공간을 구비하여 상기 셀 어셈블리를 수납하고, 내외부 방향으로 관통홀이 형성된 팩 케이스;
상기 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되고 상기 관통홀을 통과하여 상기 팩 케이스 외부로 돌출된 형태로 마련된 전극 단자;
상기 관통홀과 상기 전극 단자 사이의 틈새에 충진되어 접착층을 형성하는 본딩부; 및
상기 본딩부의 상부에서 상기 전극 단자의 둘레를 감싸며 상기 팩 케이스의 관통홀에 부착되게 마련된 본딩 커버를 포함하고,
상기 본딩 커버는, 상기 관통홀 밖에서 상기 팩 케이스의 상면에 밀착되는 외주부와, 상기 전극 단자에 억지 끼움되어 상기 전극 단자의 둘레면에 접하고 상기 외주부에 대해 하방향으로 경사지게 꺾여서 상기 관통홀 속으로 삽입 배치 가능하게 형성된 내주부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 본딩 커버는 환형으로 상기 전극 단자에 억지 끼움되게 마련된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
삭제
제1항에 있어서,
상기 본딩 커버의 내주부는 상기 본딩 커버의 외주부에 대해 90도 이상 180도 미만의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 팩 케이스는,
상부가 개방되고 내부에 수납 공간을 구비하는 형태로 형성된 로워 케이스와, 상기 로워 케이스의 개방된 상부를 덮는 형태로 형성된 어퍼 케이스를 포함하며,
상기 관통홀은 상기 어퍼 케이스의 코너 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제5항에 있어서,
상기 전극 단자는 상기 관통홀에 고정 결합되는 몸통부와, 상기 몸통부에서 연장되어 상기 어퍼 케이스의 외부로 돌출되게 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제5항에 있어서,
상기 관통홀은 적어도 상기 전극 단자가 통과할 수 있는 직경으로 형성된 하단홀부와 상기 하단홀부보다 큰 직경으로 형성된 상단홀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제7항에 있어서,
상기 본딩부는 상기 관통홀의 상단홀부에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제8항에 있어서,
상기 본딩 커버는 상기 전극 단자의 몸통부에 억지 끼움되고 상기 관통홀의 상단홀부를 커버하게 마련된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 본딩 커버는 플라스틱 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 전극 단자의 상부 및 측면 일부를 커버하고, 상기 팩 케이스에 마련되는 걸림턱에 걸림 결합 및 걸림 결합 해제되는 걸이턱을 구비하여 상기 팩 케이스에 착탈 가능하게 마련된 단자 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 전극 단자는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 팩을 포함하는 자동차.