JP2022551706A - 電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池パックの製造方法 - Google Patents

電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池パックの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施例による電池モジュールは、一端部から突出している電極リードを有する電池セルと、前記電池セルが装着されているセルトレイと、前記電極リードの突出方向と平行な方向に沿って位置する前記セルトレイの一端部に装着され、前記電極リードと溶接されているバスバーと、前記バスバーは、前記電極リードと溶接される部分であるバスバープレートと、前記バスバープレートの一端部でベンディングされて形成されたバスバー連結部とを含み、前記バスバー連結部は、前記バスバープレートの面と垂直な方向にベンディングされる。

Description

［関連出願との相互参照］
本出願は、２０２０年８月２１日付の韓国特許出願第１０－２０２０－０１０５１４４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池パックの製造方法に関し、より具体的には、新規な工程によって製造された電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池パックの製造方法に関する。
モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。これによって、多様な要求に応えられる二次電池に関する研究が多く行われている。
二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギー源としても多くの関心を集めている。
小型モバイル機器にはデバイス１台あたり１個または２、３、４個の電池セルが用いられるのに対し、自動車などのような中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが用いられる。
中大型電池モジュールは、できるだけ小さい大きさと重量で製造されることが好ましいので、高い集積度で積層可能であり、容量対比重量の小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に用いられている。一方、電池モジュールは、電池セル積層体を外部衝撃、熱または振動から保護するために、前面と後面が開放されて電池セル積層体を内部空間に収納するモジュールフレームを含むことができる。
中大型電池モジュールが所定の装置乃至デバイスで要求される出力および容量を提供するためには、多数の電池セルを直列方式で電気的に連結しなければならない。
図１は、従来の電池モジュールに含まれている電池セル積層体において電極リードを溶接する方法を説明するための図である。
図１を参照すれば、ジグ３０を用いてバスバー１５上でベンディングされた少なくとも１つの電極リード１２、１３を溶接することができる。この時、バスバー１５の材料が必要であり、場合によってはメッキが必要になり材料費が上昇しうる。また、電極リード１２、１３の後面空間に相当する図１のＰ領域の空間が不足するため、溶接面着（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）の有無を確認しにくくて溶接品質を保証することが困難である。
この場合、電池セル１１を積層した後に電極リード１２、１３をベンディングして溶接を進行させるため、ベンディング工程の品質が溶接品質に影響を及ぼすことがある。電池セル１１を積層した後に溶接を進行させるため、溶接時に不良が発生すれば、電池セル１１を再使用しにくい問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、既存の溶接工程の問題を解消した新規な工程によって製造された電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池パックの製造方法を提供することである。
しかし、本発明の実施例が解決しようとする課題は上述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張可能である。
本発明の一実施例による電池モジュールは、一端部から突出している電極リードを有する電池セルと、前記電池セルが装着されているセルトレイと、前記電極リードの突出方向と平行な方向に沿って位置する前記セルトレイの一端部に装着され、前記電極リードと溶接されているバスバーと、前記バスバーは、前記電極リードと溶接される部分であるバスバープレートと、前記バスバープレートの一端部でベンディングされて形成されたバスバー連結部とを含み、前記バスバー連結部は、前記バスバープレートの面と垂直な方向にベンディングされる。
前記電池セルの幅方向に向かって前記バスバー連結部の溶接面が形成される。
前記電池モジュールは、前記電極リードが、前記電池セルの積層された方向と同じ方向に前記バスバープレートと溶接される。
前記電池セルは、互いに隣り合う第１電池セルおよび第２電池セルを含み、前記セルトレイは、前記第１電池セルと前記第２電池セルそれぞれが装着されている第１セルトレイおよび第２セルトレイを含み、前記第１セルトレイ内に装着されている前記第１電池セルと、前記第２セルトレイ内に装着されている前記第２電池セルとを含む１つのセルユニットを形成し、前記セルユニットが複数積層されて電池セル積層体を形成し、前記複数のセルユニットは、１つのセルユニット連結部材によって連結される。
前記セルユニット連結部材は、前記複数のセルユニットにそれぞれ形成された前記バスバー連結部の溶接部を連結することができる。
前記電池モジュールは、前記第１セルトレイに装着されている第１バスバー連結部と、前記第２セルトレイに装着されている第２バスバー連結部とを互いに連結するバスバー連結部材をさらに含むことができる。
前記バスバー連結部材は、前記セルユニット連結部材と前記バスバー連結部との間に位置することができる。
互いに隣り合う前記セルユニットは、接着部材によって互いに連結される。
前記電池モジュールは、前記第１セルトレイと前記第２セルトレイそれぞれの幅方向の一端部に形成された固定部材をさらに含むことができる。
本発明の他の実施例による電池パックは、前記電池モジュールと、前記電池モジュールを収納するパックフレームと、前記電池モジュールと前記パックフレームの底部との間に位置する熱伝導性樹脂層とを含む。
本発明のさらに他の実施例による電池パックの製造方法は、複数の電池セルそれぞれをセルトレイに装着する段階と、前記セルトレイに装着されたバスバーに、前記電池セルから突出している電極リードを溶接する段階と、前記電池セルに隣り合う他の電池セルを接着部材によって連結して少なくとも２つの電池セルを含む１つのセルユニットを形成する段階と、複数のモジュール領域を有する下部パックハウジングに熱伝導性樹脂を塗布して熱伝導性樹脂層を形成する段階と、前記熱伝導性樹脂層上に前記セルユニットを順次に挿入して電池セル積層体を形成する段階と、前記電池セル積層体に含まれている前記セルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結する段階とを含む。
前記セルトレイに装着されたバスバーに、前記電池セルから突出している電極リードを溶接する段階は、前記電極リードの突出方向と平行な方向に沿って前記バスバーが配列された状態で、前記電極リードと前記バスバーとが前記電池セルの積層された方向と同じ方向に溶接される。
前記電池セル積層体に含まれている前記セルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結する段階は、１つのセルユニット連結部材によって前記バスバーに含まれているバスバー連結部の溶接面を連結することができる。
前記バスバー連結部は、前記電極リードと溶接されている前記バスバーのバスバープレートの一端部でベンディングされて形成され、前記バスバー連結部の溶接面は、前記電池セルの幅方向に向かって形成される。
前記電池セル積層体に含まれている前記セルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結する段階は、互いに隣り合う電池セルそれぞれに形成されたバスバー連結部を互いに連結するバスバー連結部材を形成する段階をさらに含み、前記バスバー連結部材は、前記セルユニット連結部材と前記バスバー連結部との間に形成される。
前記電池パックの製造方法は、前記電池セル積層体を覆う上部パックハウジングを形成する段階をさらに含むことができる。
実施例によれば、電池セルをセルトレイに単位溶接するため、不良発生時に当該電池セルのみ廃棄することによって、セル積層体全体を廃棄する問題を防止することができる。
また、電極リードをベンディングせずに溶接をするため、溶接品質を改善することができる。
さらに、バスバーフレームを用いずにパック単位の連結部材を介して電池セルを連結することによって、生産工程を単純化することができる。
本発明の効果は以上に言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
従来の電池モジュールに含まれている電池セル積層体において電極リードを溶接する方法を説明するための図である。 本発明の一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。 図２の電池モジュールに含まれている電池セルに対する斜視図である。 図３の電池セルがセルトレイに装着された様子を示す側面図である。 図４の電池セルをｚ軸方向に沿って眺めた図である。 互いに隣り合う電池セルがそれぞれのセルトレイに装着された後に結合されてセルユニットを形成した様子を示す側面図である。 図６のセルユニットをｚ軸方向に沿って眺めた図である。 図６のセルユニットが複数積層されて形成された電池セル積層体を示す正面図である。 図８の電池セル積層体に含まれている１つのセルユニットを拡大して示す図である。 図８の電池セル積層体を示す平面図である。 図１０の電池セル積層体に形成されたセルユニット連結部材を示す平面図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の様々な実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付す。
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図示のところに限定されない。図面において様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする時、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上に」あるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。さらに、基準となる部分の「上に」あるというのは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の反対方向に向かって「上に」位置することを意味するわけではない。
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
さらに、明細書全体において、「平面上」とする時、これは、対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」とする時、これは、対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。
図２は、本発明の一実施例による電池モジュールを示す斜視図である。図３は、図２の電池モジュールに含まれている電池セルに対する斜視図である。
図２および図３を参照すれば、本発明の一実施例による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体２００を含む。
まず、電池セル１１０は、パウチ型電池セルであることが好ましく、長方形のシート状構造に形成される。例えば、本実施例による電池セル１１０は、２つの電極リード１１１、１１２がセル本体１１３を基準として互いに反対側に位置する一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。より詳しくは、電極リード１１１、１１２は、電極組立体（図示せず）と連結され、前記電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。２つの電極リード１１１、１１２のうちの１つは正極リード１１１であってもよく、他の１つは負極リード１１２であってもよい。つまり、１つの電池セル１１０を基準として正極リード１１１と負極リード１１２が互いに反対方向に突出できる。
一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態で、セルケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃとを接着することによって製造される。言い換えれば、本実施例による電池セル１１０は、計３箇所のシーリング部を有し、シーリング部は、熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は、連結部１１５からなる。セルケース１１４は、樹脂層と金属層とを含むラミネートシートからなる。
このような電池セル１１０は複数構成され、複数の電池セル１１０は、相互電気的に連結できるように積層されて電池セル積層体２００を形成する。特に、図３に示されているように、ｘ軸方向に沿って複数の電池セル１１０が積層される。これによって、電極リード１１１、１１２は、それぞれｙ軸方向と－ｙ軸方向に突出できる。
一方、本実施例による電池モジュール１００は、モジュールフレームとエンドプレートが除去されたモジュールレス（ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造を形成することができる。モジュールフレームの代わりに、本実施例による電池モジュール１００は、側面プレート６００とホールディングバンド（図示せず）とを含むことができる。モジュールフレームとエンドプレートが除去されることによって、電池セル積層体２００をモジュールフレームの内部に収納する工程やモジュールフレームとエンドプレートを組立てる工程のように精密なコントロールが要求される複雑な工程が不要である。また、除去されたモジュールフレームとエンドプレートだけ電池モジュール１００の重量を大きく低減できるというメリットを有する。さらに、本実施例による電池モジュール１００は、モジュールフレームの除去により、電池パック組立工程時に再作業性が有利であるというメリットを有するが、従来の電池モジュール１０は、モジュールフレームの溶接構造で不良が発生しても再作業が不可能であったことと比較される。
側面プレート６００は板状型部材であって、電池セル積層体２００の両側面に位置して、電池モジュール１００の剛性を補うことができる。このような側面プレート６００は、弾性性質を有し、射出成形で製造されるプラスチック素材を含むことができ、場合によっては板スプリング素材が適用可能である。
前記ホールディングバンドは、電池セル積層体２００の両端部で電池セル積層体２００を囲む部材であって、電池セル積層体２００を構成する複数の電池セル１１０と側面プレート６００を固定する機能を担うことができる。このように、前記ホールディングバンドを介して電池セル積層体２００および側面プレート６００を固定した後、電極リード１１１が突出する方向に相当する電池セル積層体２００の前面と後面に絶縁カバー（図示せず）を形成することができる。前記ホールディングバンドを介して電池セル積層体２００に含まれている電池セル１１０および側面プレート６００を固定することによって、前記絶縁カバーが電池セル積層体２００の前面および後面に手軽に結合できる。このような前記ホールディングバンドは、所定の弾性力を有する素材からなり、具体的には、板スプリングの構造が適用可能である。
本実施例によれば、電極リード１１１、１１２とバスバー５００とが面方向に溶接される。バスバー５００は、バスバープレート５１０と、バスバー連結部５２０とを含むことができる。電極リード１１１、１１２は、バスバープレート５１０と溶接可能であり、これについては後述する。
図４は、図３の電池セルがセルトレイに装着された様子を示す側面図である。図５は、図４の電池セルをｚ軸方向に沿って眺めた図である。
図４および図５を参照すれば、本実施例による電池モジュールに含まれている電池セル１１０は、セルトレイ１２０に装着されている。電極リード１１１、１１２の突出方向と平行な方向に沿って位置するセルトレイ１２０の一端部にはバスバー５００が装着されている。バスバー５００は、電極リード１１１、１１２と溶接されている。この時、電極リード１１１、１１２は、電池セル１１０の本体から突出した方向を基準としてベンディングされていない状態で、バスバー５００と面方向に溶接される。
本実施例によるバスバー５００は、バスバープレート５１０と、バスバープレート５１０の一端部でベンディングされて形成されたバスバー連結部５２０とを含むことができる。バスバー連結部５２０は、バスバープレート５１０の面と垂直な方向にベンディングされ、電池セル１１０の幅方向に向かってバスバー連結部５２０の溶接面が形成される。この時、電池セル１１０の幅方向とは、図２、図４に示しているように、電池セル１１０の積層方向に垂直なｚ軸方向であってもよい。追加的に、電池セル１１０の長手方向とは、電極リード１１１、１１２が突出する方向であるｙ軸方向であってもよい。
図６は、互いに隣り合う電池セルがそれぞれのセルトレイに装着された後に結合されてセルユニットを形成した様子を示す側面図である。図７は、図６のセルユニットをｚ軸方向に沿って眺めた図である。
図６および図７を参照すれば、本実施例による電池セル１１０は、互いに隣り合う第１電池セル１１０ａおよび第２電池セル１１０ｂを含み、セルトレイ１２０は、第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂそれぞれが装着されている第１セルトレイ１２０ａおよび第２セルトレイ１２０ｂを含むことができる。この時、第１セルトレイ１２０ａ内に装着されている第１電池セル１１０ａと、第２セルトレイ１２０ｂ内に装着されている第２電池セル１１０ｂとを含む１つのセルユニット１５０を形成することができる。互いに隣り合う第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂは、接着部材によって連結可能である。
セルユニット１５０内において、第１バスバー５００ａは、第１バスバープレート５１０ａと、第１バスバー連結部５２０ａとを含み、第２バスバー５００ｂは、第２バスバープレート５１０ｂと、第２バスバー連結部５２０ｂとを含むことができる。この時、第１バスバー連結部５２０ａと第２バスバー連結部５２０ｂは、互いに対向するように第１バスバープレート５１０ａと第２バスバープレート５１０ｂからそれぞれベンディングされる。
第１電池セル１１０ａの両端部からそれぞれ突出する第１電極リード１１１ａ、１１２ａのうちの１つは正極リードであり、他の１つは負極リードであってもよい。同様に、第２電池セル１１０ｂの両端部からそれぞれ突出する第２電極リード１１１ｂ、１１２ｂのうちの１つは正極リードであり、他の１つは負極リードであってもよい。この時、１つのセルユニット１５０において、第１電極リード１１１ａ、１１２ａと第２電極リード１１１ｂ、１１２ｂとは互いに重なり、互いに重なる第１電極リードと第２電極リードは、互いに異なる極性を有することができる。言い換えれば、セルユニット１５０の一端部では、互いに異なる極性を有する第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂとが互いに重なり、セルユニット１５０の他の一端部では、互いに異なる極性を有する第１電極リード１１２ａと第２電極リード１１２ｂとが互いに重なることができる。
本実施例による電池モジュールは、第１セルトレイ１２０ａと第２セルトレイ１２０ｂそれぞれの幅方向の一端部に形成された固定部材３００をさらに含むことができる。固定部材３００は、後述する電池パックの製造方法においてセルユニット１５０がパックフレーム内に固定されるようにする機能を行うことができる。具体的には、固定部材３００は、後述する熱伝導性樹脂が硬化するまでセルユニット１５０がパックフレーム内に固定されるようにできる。固定部材３００は、一例として、フック構造を有することができる。
図８は、図６のセルユニットが複数積層されて形成された電池セル積層体を示す正面図である。図９は、図８の電池セル積層体に含まれている１つのセルユニットを拡大して示す図である。図１０は、図８の電池セル積層体を示す平面図である。図１１は、図１０の電池セル積層体に形成されたセルユニット連結部材を示す平面図である。
図８および図９を参照すれば、図６のセルユニット１５０が複数積層されて電池セル積層体２００を形成することができる。セルユニット１５０に含まれる第１バスバープレート５１０ａおよび第２バスバープレート５１０ｂは、それぞれ一端部が傾いた構造を有することができる。このような傾いた構造によって、第１バスバー連結部５２０ａと第２バスバー連結部５２０ｂとが互いに対向するように第１バスバープレート５１０ａおよび第２バスバープレート５１０ｂそれぞれの一端部からベンディングされる。言い換えれば、図６のセルトレイ１２０ａ、１２０ｂに装着されたバスバープレート５１０ａ、５１０ｂが電極リード１１１ａ、１１２ｂと結合された状態で、第１、第２バスバープレート５１０ａ、５１０ｂがベンディングされるための空間を確保することができ、空間効率性を高めることができる。
本実施例による電池モジュールは、第１バスバー連結部５２０ａと第２バスバー連結部５２０ｂとを互いに連結するバスバー連結部材５４０をさらに含むことができる。バスバー連結部材５４０は、互いに隣り合う電池セル１１０ａ、１１０ｂそれぞれに形成された電極リード１１１ａ、１１２ｂを電気的に連結可能にする。この時、バスバー連結部材５４０は、互いに極性が異なる電極リード１１１ａ、１１２ｂを連結することができる。
本実施例によれば、電極リードのベンディングなしに溶接することによって溶接品質を向上させ、溶接中に不良が発生すれば、当該電池セルのみ廃棄すれば良いため、積層後に溶接した電池セル積層体で再使用可能な電池セルまで廃棄する問題を防止することができる。
図９および図１０を参照すれば、バスバー連結部５２０ａ、５２０ｂは、バスバープレート５１０ａ、５１０ｂの面と垂直な方向にベンディングされ、電池セル１１０ａ、１１０ｂの幅方向に向かってバスバー連結部５２０ａ、５２０ｂの溶接面が形成される。前記溶接面上にバスバー連結部材５４０が形成される。
図１１を参照すれば、バスバー連結部材５４０上にセルユニット連結部材６５０が位置することができる。セルユニット連結部材６５０は、図８の電池セル積層体２００に含まれている複数の電池セル１１０を電気的に連結することができる。本実施例によれば、複数のセルユニットは、１つのセルユニット連結部材６５０によって連結可能である。図９および図１１を参照すれば、本実施例によるバスバー連結部材５４０がセルユニット連結部材６５０とバスバー連結部５２０ａ、５２０ｂとの間に位置することができる。他の実施例として、バスバー連結部材５４０が省略され、セルユニット連結部材６５０が直接バスバー連結部５２０ａ、５２０ｂと溶接されてもよい。
図１２～図１８は、本発明の他の実施例による電池パックの製造方法を示す図である。
図１２を参照すれば、本実施例による電池パックの製造方法は、複数の電池セル１１０それぞれをセルトレイ１２０に装着する段階を含む。セルトレイ１２０は、電池セル１１０の３つの角を囲む構造であってもよく、セルトレイ１２０には、電池セル１１０の電極リード１１１、１１２に対応する部分にバスバー５００が装着される。図４を再び参照すれば、電極リード１１１、１１２の突出方向と平行な方向に沿ってバスバー５００が配列された状態で、セルトレイ１２０に装着されたバスバー５００と電極リード１１１、１１２とを溶接することができる。この時、バスバー５００と電極リード１１１、１１２とは、電池セル１１０の積層された方向と同じ方向に溶接される。互いに隣り合うバスバー５００と電極リード１１１、１１２とが互いに平行に配列した状態で溶接をするため、周辺空間で障害物がなくて溶接対象物の面着（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）がよく行われているかを容易に確認できる。
以後、図１３を参照すれば、図１２で説明した電池セル１１０を第１電池セル１１０ａとする時、第１電池セル１１０ａに隣り合う第２電池セル１１０ｂを接着部材２２０によって連結することができる。接着部材２２０は、第１電池セル１１０ａの側面部に少なくとも１つのパターンを有するように形成することができ、図１３では、一例として、２つのパターンが互いに平行に第１電池セル１１０ａの側面部に塗布された接着部材２２０を形成することができる。
第１電池セル１１０ａは、第１セルトレイ１２０ａに装着されており、第２電池セル１１０ｂは、第２セルトレイ１２０ｂに装着されており、図６および図７に示しているように、第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂとを含む少なくとも２つの電池セルを含む１つのセルユニット１５０を形成することができる。
以後、図１４を参照すれば、複数のモジュール領域を有する下部パックハウジング１１１０の底部１１１１に熱伝導性樹脂を塗布して熱伝導性樹脂層１２００を形成することができる。前記複数のモジュール領域は、下部パックハウジング１１１０内に形成された複数の隔壁１３５０で区画される。
以後、図１５を参照すれば、熱伝導性樹脂層１２００上にセルユニット１５０を順次に挿入して、図８に示した電池セル積層体２００を形成することができる。電池セル積層体２００の両面にそれぞれ側面プレート６００を形成することができる。電池セル積層体２００の両面に位置する側面プレート６００の少なくとも１つを先に下部パックハウジング１１１０内に形成した後に、セルユニット１５０を順次に挿入することもできる。
図１６は、電池セル積層体２００を含む電池モジュール１００が下部パックハウジング１１１０内にすべて挿入されている図であり、図１７は、図１６のＡ領域を拡大して示す図である。
図１６および図１７を参照すれば、電池セル積層体に含まれているセルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結することができる。具体的には、バスバーに含まれているバスバー連結部５２０ａ、５２０ｂの溶接面が１つのセルユニット連結部材６５０によって連結可能である。セルユニット連結部材６５０とバスバー連結部５２０ａ、５２０ｂとの間にバスバー連結部材５４０が形成される。バスバー連結部材５４０は、互いに隣り合う電池セルそれぞれに形成されたバスバー連結部５２０ａ、５２０ｂを互いに連結することができる。
他の実施例として、バスバー連結部材５４０が省略され、セルユニット連結部材６５０がバスバー連結部５２０ａ、５２０ｂに直接溶接されてもよい。
以後、図１８を参照すれば、下部パックハウジング１１１０上に電池セル積層体を含む電池モジュール１００を覆うように上部パックハウジング１１２０を形成することができる。このように、一例として製造された本発明の一実施例による電池パック１０００は、電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００と、電池モジュール１００とパックフレーム１１００の底部１１１１との間に位置する熱伝導性樹脂層１２００とを含むことができる。
まず、電池モジュール１００は、先に説明したとおり、絶縁カバーを含み、代わりにモジュールフレームとエンドプレートが除去されたモジュールレス（ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造を形成することができる。このような電池モジュール１００が複数パックフレーム１１００に収納されて電池パック１０００を形成することができる。
パックフレーム１１００は、下部パックハウジング１１１０と、下部パックハウジング１１１０を覆う上部パックハウジング１１２０とを含むことができ、下部パックハウジング１１１０の底部１１１１に複数の電池モジュール１００が位置することができる。下部パックハウジング１１１０は、複数のモジュール領域を有し、複数のモジュール領域は、下部パックハウジング１１１０内に形成された複数の隔壁１３５０で区画される。隔壁１３５０は、複数の電池モジュール１００のうち互いに隣り合う電池モジュール１００の間に形成されている。例えば、熱伝導性樹脂層１２００は、互いに隣り合う第１熱伝導性樹脂層および第２熱伝導性樹脂層を含み、複数のモジュール領域は、隔壁１３５０によって互いに区画される第１領域および第２領域を含み、前記第１熱伝導性樹脂層は、前記第１領域に対応するように形成され、前記第２熱伝導性樹脂層は、前記第２領域に対応するように形成される。この時、前記第１熱伝導性樹脂層と前記第２熱伝導性樹脂層は、隔壁１３５０によって互いに離隔して位置することができる。
一方、熱伝導性樹脂層１２００は、下部パックハウジング１１１０の底部１１１１に熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）が塗布されて形成される。前記熱伝導性樹脂は、熱伝導性接着物質を含むことができ、具体的には、シリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材の少なくとも１つを含むことができる。前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが、塗布後に硬化して電池モジュール１００を下部パックハウジング１１１０に固定する役割を果たすことができる。また、熱伝導特性に優れ、電池モジュール１００から発生した熱を迅速に底部１１１１に伝達して電池パック１０００の過熱を防止することができる。
本実施例によれば、電池モジュール１００は、モジュールフレームが省略されるため、図２の電池セル積層体２００の下部面が下部パックハウジング１１１０に塗布された熱伝導性樹脂層１２００上に直接装着される。また、セルトレイ内に電池セル１１０が装着されても、セルトレイは、電池セル１１０の前後端および上部角のみを囲む構造を有し得るため、電池セル積層体２００の下部面が熱伝導性樹脂層１２００上に直接装着される。この時、接着性能を有する熱伝導性樹脂層１２００によって、電池セル積層体２００は、下部パックハウジング１１１０に固定できる。
図２に示されているように、本実施例による電池モジュール１００は、モジュールフレームが除去されたモジュールレス（ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造において、電池セル１１０の一部が外部に露出しうるが、構造的安定性のために、露出する電池セル１１０を固定することが必須である。そこで、本実施例による電池パック１０００は、底部１１１１に電池モジュール１００、特に電池モジュール１００を構成するそれぞれの電池セル１１０を固定できる熱伝導性樹脂層１２００を形成することによって、構造的安定性を向上させることができる。また、モジュールフレームを省略して、電池セルから発生した熱を熱伝導性樹脂層でパックフレームに直に伝達して冷却効率を高めることができる。パックフレームには図示しないが、ヒートシンク構造が形成される。
上述した本実施例による電池モジュールや電池パックは、多様なデバイスに適用可能である。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用可能である。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１１０：電池セル
１２０：セルトレイ
１５０：セルユニット
２００：電池セル積層体
２２０：接着部材
３００：固定部材
５００：バスバー
５１０：バスバープレート
５２０：バスバー連結部
５４０：バスバー連結部材
６５０：セルユニット連結部材
１１１０：下部パックハウジング

Claims (16)

  1. 一端部から突出している電極リードを有する電池セルと、
    前記電池セルが装着されているセルトレイと、
    前記電極リードの突出方向と平行な方向に沿って位置する前記セルトレイの一端部に装着され、前記電極リードと溶接されているバスバーと、
    前記バスバーは、前記電極リードと溶接される部分であるバスバープレートと、前記バスバープレートの一端部でベンディングされて形成されたバスバー連結部とを含み、
    前記バスバー連結部は、前記バスバープレートの面と垂直な方向にベンディングされる電池モジュール。
  2. 前記電池セルの幅方向に向かって前記バスバー連結部の溶接面が形成される、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記電極リードは、前記電池セルの積層された方向と同じ方向に前記バスバープレートと溶接されている、請求項１または２に記載の電池モジュール。
  4. 前記電池セルは、互いに隣り合う第１電池セルおよび第２電池セルを含み、前記セルトレイは、前記第１電池セルと前記第２電池セルそれぞれが装着されている第１セルトレイおよび第２セルトレイを含み、
    前記第１セルトレイ内に装着されている前記第１電池セルと、前記第２セルトレイ内に装着されている前記第２電池セルとを含む１つのセルユニットを形成し、
    前記セルユニットが複数積層されて電池セル積層体を形成し、
    前記複数のセルユニットは、１つのセルユニット連結部材によって連結される、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  5. 前記セルユニット連結部材は、前記複数のセルユニットにそれぞれ形成された前記バスバー連結部の溶接部を連結する、請求項４に記載の電池モジュール。
  6. 前記第１セルトレイに装着されている第１バスバー連結部と、前記第２セルトレイに装着されている第２バスバー連結部とを互いに連結するバスバー連結部材をさらに含む、請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 前記バスバー連結部材は、前記セルユニット連結部材と前記バスバー連結部との間に位置する、請求項６に記載の電池モジュール。
  8. 互いに隣り合う前記セルユニットは、接着部材によって連結される、請求項４～７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  9. 前記第１セルトレイと前記第２セルトレイそれぞれの幅方向の一端部に形成された固定部材をさらに含む、請求項４～８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の電池モジュールと、
    前記電池モジュールを収納するパックフレームと、
    前記電池モジュールと前記パックフレームの底部との間に位置する熱伝導性樹脂層とを含む電池パック。
  11. 複数の電池セルそれぞれをセルトレイに装着する段階と、
    前記セルトレイに装着されたバスバーに、前記電池セルから突出している電極リードを溶接する段階と、
    前記電池セルに隣り合う他の電池セルを接着部材によって連結して少なくとも２つの電池セルを含む１つのセルユニットを形成する段階と、
    複数のモジュール領域を有する下部パックハウジングに熱伝導性樹脂を塗布して熱伝導性樹脂層を形成する段階と、
    前記熱伝導性樹脂層上に前記セルユニットを順次に挿入して電池セル積層体を形成する段階と、
    前記電池セル積層体に含まれている前記セルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結する段階とを含む電池パックの製造方法。
  12. 前記セルトレイに装着されたバスバーに、前記電池セルから突出している電極リードを溶接する段階は、
    前記電極リードの突出方向と平行な方向に沿って前記バスバーが配列された状態で、前記電極リードと前記バスバーとが前記電池セルの積層された方向と同じ方向に溶接される、請求項１１に記載の電池パックの製造方法。
  13. 前記電池セル積層体に含まれている前記セルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結する段階は、１つのセルユニット連結部材によって前記バスバーに含まれているバスバー連結部の溶接面を連結する、請求項１１または１２に記載の電池パックの製造方法。
  14. 前記バスバー連結部は、前記電極リードと溶接されている前記バスバーのバスバープレートの一端部でベンディングされて形成され、
    前記バスバー連結部の溶接面は、前記電池セルの幅方向に向かって形成される、請求項１３に記載の電池パックの製造方法。
  15. 前記電池セル積層体に含まれている前記セルトレイそれぞれに装着されたバスバーを連結する段階は、互いに隣り合う電池セルそれぞれに形成されたバスバー連結部を互いに連結するバスバー連結部材を形成する段階をさらに含み、
    前記バスバー連結部材は、前記セルユニット連結部材と前記バスバー連結部との間に形成される、請求項１４に記載の電池パックの製造方法。
  16. 前記電池セル積層体を覆う上部パックハウジングを形成する段階をさらに含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の電池パックの製造方法。
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