JP7027634B2 - バッテリーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーモジュールに関し、より詳しくは、電気的接続構造の溶接性が向上したバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック並びに自動車に関する。

本出願は、２０１７年７月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０１７－００８９７１７号及び２０１８年７月１２日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００８１３１３号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

最近、ノートブックＰＣ、スマートフォーン、スマートウォッチなどのような携帯用電子製品の需要が急激に増え、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電が可能な高性能の二次電池についての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板及び負極板がセパレータを介して配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。

一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分けることができる。

なお、最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。特に、炭素エネルギーが次第に枯渇され、環境についての関心が高まるにつれ、米国、欧州、日本、韓国を含めて全世界的にハイブリッド自動車と電気自動車についての関心が集中されている。このようなハイブリッド自動車や電気自動車において、最も核心的な部品は、車両モーターに駆動力を提供する二次電池パックである。ハイブリッド自動車や電気自動車は、二次電池パックの充放電によって車の駆動力が得られるため、エンジンのみを用いる自動車に比べて燃費にすぐれており、公害物質を排出しないか、減少させることができるなど、多くの面で長所を有することから使用者が次第に増加する実情である。

多くのバッテリーパック、特に、ハイブリッド自動車や電気自動車、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）のような中・大型バッテリーパックには複数の二次電池が含まれ、このような複数の二次電池は、相互直列及び並列で接続することで容量及び出力を向上させる。さらに、中・大型バッテリーパックには、積層が容易であり、重量が軽くて多数を含むことができるなどの長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。

このようなパウチ型二次電池において、二次電池間の電気的接続は、電極リードを相互直接接触させる方式で構成される場合が多い。この際、二次電池を並列に接続させるためには同じ極性の電極リードを相互接続させ、直列に接続させるためには相違した極性の電極リードを相互接続させる。

また、二次電池の電気的接続及び／または電圧センシングなどのために、バスバーが電極リード、特に、二つ以上の電極リードと接合され得る。この際、電極リードとバスバーとの接合は溶接方式で行われ得る。

図１は、従来のバッテリーモジュールにおいて電極リードとバスバーとが相互溶接された構成を概略的に示す部分斜視図である。そして、図２は、図１の線Ａ１－Ａ１’に沿って見た断面構成であって、溶接部分を図式化して示した図である。

図１及び図２を参照すれば、従来のバッテリーモジュールにおいて、二つの電極リード１０と一つのバスバー２０とが相互溶接されるとき、溶接は、Ａ２で示されたように、主に直線形態で行われる場合が多い。そして、この際、溶接ラインの長手方向は、電極リードの幅方向となる。

ところが、このような従来の電極リード１０とバスバー２０との溶接構成によれば、溶接性が劣るという問題がある。特に、このような溶接は、主にレーザー溶接方式で行われることが多いが、溶接部は、レーザーによって非常に硬化しており、衝撃や振動に弱い。

さらに、このような従来の溶接構成によれば、溶接部の内部に気孔やクラックの発生時、外部の振動や衝撃によってクラックの成長が非常に速く起こる恐れがある。例えば、図１のＡ３地点でクラックが発生した場合、このようなクラックは、振動や衝撃によって矢印Ａ４の方向、即ち、溶接ラインの長手方向に沿って速く拡がり得る。

特に、外力が印加される方向は、溶接ラインと直角を成す方向（図１の左右方向）であり得、この場合、外力が印加される方向へは溶接部の断面積が狭くて、低い引張力でも溶接対象が相互剥離する恐れがある。さらに、従来の直線溶接構成によれば、溶接ラインの端部からクラックの始まる場合が多い。そして、このようなクラックは、溶接ラインに沿って成長し続けていく恐れがある。

しかのみならず、このような従来の直線形態の溶接構成によれば、ある一端の溶接強度が劣り得る。例えば、図１の構成において、レーザーが溶接ラインの一端から始めて他端にまで連続して照射される形態で溶接が行われ得るが、溶接が始まる部分では、電極リードに十分な熱が伝達されず溶接強度が低下するような問題が発生し得る。

このように、従来の電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの溶接構成によれば、溶接性が劣り、特に、振動や衝撃に弱いという問題がある。さらに、バッテリーモジュールが自動車に適用された場合、大きくて多い振動や衝撃に露出し得るため、このような電極リード及び／またはバスバーの連結のための溶接性が安定的に確保される必要がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの溶接性が改善したバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック並びに自動車を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールは、少なくとも一方向に積層されて各々電極リードを備え、前記電極リード間の連結によって相互電気的に接続した複数の二次電池を備えるセルアセンブリーと、電気伝導性材質から構成され、前記二次電池の電極リードと接触して電気的に接続した一つ以上のバスバーと、を含み、少なくとも一つの電極リードは、接触した他の電極リード及び接触したバスバーのうち少なくとも一つと、渦形態で形成された溶接スポットによって結合し固定され得る。

ここで、前記溶接スポットは、螺旋形態の複数の溶接ラインを備えるように構成され得る。

また、前記溶接スポットは、前記複数の溶接ラインが相互同一の回転方向を有し、一つの溶接ラインの少なくとも一部が他の溶接ラインの間に挿入された形態で構成され得る。

また、前記溶接スポットは、複数の溶接ラインの各内側端部を連結する直線と、各外側端部を連結する直線とが相互平行に構成され得る。

また、前記溶接スポットは、複数の溶接ラインの内側端部が相互連結されるように構成され得る。

また、前記溶接スポットは、一つの電極リードに対して複数個が備えられ得る。

また、一つの電極リードに備えられた複数の溶接スポットは、外側端部が一つの直線上に位置するように構成され得る。

また、前記溶接スポットは、相互積層された複数の電極リード及び一つのバスバーを溶接するように構成され得る。

また、前記電極リードは、内側方向へ凹んで形成された凹部を備え、前記溶接スポットは、少なくとも一部が前記凹部に位置するように構成され得る。

また、前記の目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを含む。

また、前記の目的を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールを含む。

本発明によれば、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの溶接性が向上し、溶接強度が向上する。

特に、本発明の一面によれば、長手方向へ電極リードが相互結合して溶接された構成において、電極リードの長手方向へ力が作用する場合、このような力が作用する方向へ溶接面積が増加できる。したがって、本発明のこのような面によれば、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの連結部分の引張強度を向上させることができる。

また、本発明の一面によれば、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの接合面における溶接面積が増加し、溶接部分の引張強度が向上する。

そして、本発明の一面によれば、溶接ラインの所定の地点でクラックが発生しても、クラックがさらに成長することを効果的に防止することができる。

さらに、本発明によるバッテリーモジュールが電気自動車のように衝撃や振動によく露出する装置に適用されても、電気的接続構造の溶接状態が安定的に維持される。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

従来のバッテリーモジュールにおいて電極リードとバスバーとが相互溶接された構成を概略的に示す部分斜視図である。 図１の線Ａ１－Ａ１’に沿って見た断面構成であって、溶接部分を図式化して示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの正面視による構成を示した図である。 本発明によるバッテリーモジュールの電極リードに適用された溶接スポットの構成を概略的に示す図である。 本発明の他の実施例による溶接スポットの渦形態を概略的に示す図である。 本発明のまた他の実施例による溶接スポットの渦形態を概略的に示す図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、電極リードに備えられた複数の溶接スポットの構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、電極リードとバスバーとの溶接構成を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施例による電極リードとバスバーとの溶接構成を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施例による溶接スポットの構成を概略的に示す図である。 本発明のまた他の実施例による溶接スポットの構成を概略的に示す図である。 本発明の他の実施例による溶接スポットの構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施例による電極リードとバスバーの溶接構成を概略的に示す図である。 本発明の幾つかの実施例及び比較例のサンプルに対する引張強度の測定結果を示す図である。 本発明のまた他の実施例による電極リードの溶接構成を概略的に示す図である。 本発明の更に他の実施例に対する引張強度の測定結果を示す図である。 本発明の一実施例に対する引張強度の測定による剥離有無を撮影したイメージである。 本発明の他の実施例に対する引張強度の測定による剥離有無を撮影したイメージである。 本発明の幾つかの実施例及び比較例のサンプルに適用された電極リードとバスバーとの間隔を示す図である。 図２０の幾つかの実施例及び比較例のサンプルを目視で観測した欠陥の測定結果を示す図である。 図２０の幾つかの実施例及び比較例サンプルに対する引張強度の測定結果を示す図である。 本発明のまた他の実施例によるバッテリーモジュールにおいて、電極リードに備えられた複数の溶接スポットの構成を概略的に示す図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示した斜視図である。また、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの正面視による構成を示した図である。

図３及び図４を参照すれば、本発明によるバッテリーモジュールは、セルアセンブリー１００及びバスバー２００を含み得る。

前記セルアセンブリー１００は、複数の二次電池１１０を備え得る。特に、セルアセンブリー１００には、二次電池１１０としてパウチ型二次電池が複数個含まれ得る。このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体、電解質及びパウチ外装材を備え得る。

ここで、電極組立体は、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板がセパレーターを挟んで配置された形態で構成され得る。より具体的に、電極組立体は、一つの正極板と一つの負極板とがセパレーターと共に巻き取られた巻取型、及び複数の正極板と複数の負極板とがセパレーターを挟んで相互積層されたスタック型などに分けられる。

また、パウチ外装材は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備える形態で構成され得る。より具体的に、このようなパウチ外装材は、電極組立体と電解液などの内部構成要素を保護し、電極組立体と電解液による電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを向上するために金属薄膜（金属層）、例えば、アルミニウム薄膜が含まれた形態で構成され得る。そして、このようなアルミニウム薄膜は、電極組立体及び電解液のような二次電池１１０の内部の構成要素や二次電池１１０の外部の他の構成要素との電気的絶縁性を確保するために、絶縁物質から形成された絶縁層（外部絶縁層、内部接着層）の間に挟まれ得る。

特に、パウチ外装材は、二つのパウチで構成され得、そのうち少なくとも一つには、凹んだ形態の内部空間が形成され得る。そして、このようなパウチの内部空間には、電極組立体が収納され得る。この際、二つのパウチの外周面には封止部が備えられ、このような封止部が相互溶着するこどで、電極組立体が収容された内部空間を密閉し得る。

本発明の一面によるバッテリーモジュールには、本願発明の出願時点における公知の多様な形態のパウチ型二次電池を採用し得る。したがって、前記セルアセンブリー１００に備えられる二次電池１１０の内部構成についてのより詳細な説明は省略する。

複数のパウチ型二次電池１１０は、少なくとも一方向、例えば、図示したように左右方向（図面におけるＹ軸方向）へ積層され得る。この際、各々のパウチ型二次電池１１０は、地面（図面におけるＸ－Ｙ平面）に対して上下方向（図面におけるＺ軸方向）に立てられた形態、即ち、広い面が左右側に向け、封止部が上下及び前後側に位置するように構成され得る。また、この場合、各々の二次電池１１０は、広い面が相互対向するように配置され得る。

一方、本明細書においては、特に説明しない限り、図３の構成において電極リード１１１が見える側をバッテリーモジュールの前面とし、このような前面を眺める観点で、上、下、左、右、前、後などの方向を定義する。

前記セルアセンブリー１００に備えられた各々の二次電池１１０は、電極リード１１１を備え得る。このような電極リード１１１には、正極リード及び負極リードが含まれ、二次電池１１０の電極端子として機能できる。さらに、パウチ型二次電池１１０において、電極リード１１１は板状で構成され、パウチ外装材の外部へ突出し得る。本発明によるバッテリーモジュールにおいて、各二次電池１１０の電極リードは、セルアセンブリー１００の前端部及び後端部のうち少なくとも一側で、セルアセンブリー１００の前方（図面における－Ｘ軸方向）または後方（図面における＋Ｘ軸方向）へ突出するように構成され得る。前記電極リード１１１は、電池の端子として機能するため、アルミニウムまたは銅のような金属材質からなり得る。このような電極リード１１１は、多様な厚さに形成され得る。例えば、電極リード１１１は０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さを有し得る。より具体的に、電極リード１１１は０．２ｍｍ～０．６ｍｍの厚さを有し得る。また、電極リード１１１は、多様な幅を有するように構成され得る。例えば、電極リード１１１は、２０ｍｍ～６０ｍｍの幅を有するように構成され得る。但し、このような電極リード１１１の厚さや幅は、電池またはバッテリーパックの仕様や種類などによって多様に構成できる

セルアセンブリー１００内で、前記二次電池１１０は、電極リード１１１が相互連結され、相互電気的に接続し得る。

例えば、複数の二次電池は、電極リードが相互直接接触することで相互直列または並列に接続し得る。他の例で、複数の二次電池は、バスバー２００を介して電極リードが相互間接的に接続することで相互直列または並列に接続し得る。

前記バスバー２００は、二次電池の電極リードと接触し、二次電池の電極リードと電気的に接続し得る。特に、前記バスバー２００は、二つ以上の電極リードと共に接続することで、電極リード同士を相互電気的に接続できる。また、前記バスバー２００は、少なくとも一つの電極リードと直接接触して接続することで、接触された電極リード側における電気的特性を測定することができる。例えば、前記バスバー２００は、一つ以上の二次電池に対して両端の電圧をセンシングできる。

このように、前記バスバー２００は、二次電池の電極リード１１１と電気的に接続するために、電気伝導性材質から構成され得る。例えば、前記バスバー２００は、銅やアルミニウムのような金属材質から構成され得る。

また、前記バスバー２００は、電極リード１１１と類似に、プレート形態（板状）または棒状で構成され得る。この際、前記バスバー２００は、電極リード１１１よりも厚い厚さを有するように形成され得る。例えば、前記バスバー２００は、０．３ｍｍ～４ｍｍの厚さを有するように構成され得る。より具体的な例で、このようなバスバー２００の厚さを電極リード１１１と比較して見れば、電極リード１１１の厚さが０．２ｍｍ～０．４ｍｍであるとき、バスバー２００の厚さは０．６ｍｍ～３ｍｍの厚さを有し得る。但し、このようなバスバーの厚さは、電池やバッテリーパックの仕様または種類などによって多様に構成可能であり、本発明はこのようなバスバーの特定の厚さに限定されない。

上述したように、セルアセンブリー１００の各二次電池１１０に備えられた電極リード１１１は、バスバー２００と結合し固定され得る。また、セルアセンブリー１００に備えられた二次電池の電極リード１１１は、他の電極リード１１１、即ち、セルアセンブリー１００に備えられた他の二次電池の電極リード１１１と結合し固定され得る。この場合、電極リード１１１とバスバー２００との間及び／または電極リード１１１と電極リード１１１との間は、溶接によって相互結合し固定され得る。そして、この際の溶接は、レーザーが照射されて被溶接物が溶接されるレーザー溶接方式で行われ得る。即ち、電極リード１１１と電極リード１１１との間及び／または電極リード１１１とバスバー２００との間は、レーザー溶接された形態で構成され得る。

セルアセンブリー１００に備えられた複数の二次電池の電極リード１１１は、他の電極リード１１１と接触するか、バスバー２００と接触し得る。この際、セルアセンブリー１００に備えられた複数の電極リードのうち少なくとも一つの電極リード１１１は、接触した他の電極リード１１１及び接触したバスバー２００のうち少なくとも一つと渦形態で形成された溶接スポットＷによって相互結合し固定され得る。

例えば、二つ以上の電極リード１１１が相互対向して接触した形態で積層された場合、相互接触した電極リード１１１は、溶接スポットＷによって相互結合し固定され得る。また、一つ以上の電極リード１１１がバスバー２００と対面接触した形態で積層された場合、電極リード１１１とバスバー２００は、溶接スポットＷによって相互結合し固定され得る。特に、この際の溶接スポットＷは渦形態で形成され得る。このような渦の構成の溶接スポットＷの構成は、図５を参照してより具体的に説明する。

図５は、本発明によるバッテリーモジュールの電極リードに適用された溶接スポットの構成を概略的に示す図である。例えば、図５は、図４のＢ１部分を拡大して示した図であり得る。

図５を参照すれば、電極リードに適用された溶接スポットＷは、溶接ラインが渦形態で構成され得る。ここで、溶接ラインは、所定の出力以上のエネルギーを有するレーザーが照射された経路であって、被溶接物はこのような溶接ラインを中心で相互溶接され得る。特に、本発明において、溶接ラインは、一直線ではなく曲線形態で形成され得、さらに、このような曲線は、渦形態で形成され得る。即ち、溶接ラインは、少なくとも一部が、時計回りまたは半時計回りへ回転しながら、溶接スポットＷの外側部から中央部へ向けて進む形態で構成され得る。即ち、前記溶接ラインは、直径が次第に小くなる円を描く形態で構成され得る。ここで、溶接ラインは、外側から内側（中心部）への方向、または、内側から外側への方向へレーザーの照射経路が移動する形態で形成され得る。

このように、電極リードと電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとを溶接する溶接スポットＷは、渦形態で構成され得る。そして、このような溶接構成によれば、被溶接物、即ち、電極リードと電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの溶接強度が改善する。特に、このような渦形態の溶接スポットＷの構成によれば、外力がいずれの方向から印加されても、溶接部分を均一かつ広く形成することが可能である。したがって、多様な方向の振動や衝撃にも溶接部分が安定的に維持される。

望ましくは、本発明によるバッテリーモジュールにおいて、電極リード１１１及び／またはバスバー２００に適用された溶接スポットＷは、螺旋形態で形成された溶接ラインを複数具備する形態で構成され得る。

例えば、図５を参照すれば、一つの溶接スポットＷは、二つの溶接ライン、即ち、Ｗ１で示した第１溶接ライン及びＷ２で示した第２溶接ラインを備える形態で構成され得る。この際、第１溶接ラインＷ１と第２溶接ラインＷ２とは、相異なる外側端部を有し得る。即ち、図５に示したように、ｏ１で示された第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１と、ｏ２で示した第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２とは、各々別に形成されて相異なる位置に位置し得る。

この場合、相異なる複数の螺旋、例えば、二つの螺旋が一つの渦、即ち、一つの溶接スポットを形成するように構成され得る。

このように、二つの溶接ライン、即ち、二つの螺旋が一つの渦を形成する形態で構成されるとき、各螺旋の内側端部は相異なる位置に位置し得る。例えば、図５に示したように、溶接スポットＷの中心部には、第１溶接ラインＷ１の内側端部ｉ１と第２溶接ラインＷ２の内側端部ｉ２が位置し得、この際、二つの内側端部ｉ１、ｉ２は相互分離した形態で構成され得る。この場合、第１溶接ラインＷ１と第２溶接ラインＷ２とは、相互接続した部分なしに分離した形態で構成されているといえる。

ここで、前記溶接スポットＷは、これを構成する複数の溶接ラインが相互同一の回転方向を有するように構成され得る。例えば、図５の構成において、二つの溶接ライン、即ち、第１溶接ラインＷ１及び第２溶接ラインＷ２は、いずれも外側から内側への方向が時計回りに回転する形態で構成され得る。

そして、この際、一つの溶接ラインの少なくとも一部は、他の溶接ラインの間に挿入された形態で構成され得る。例えば、図５の構成において、第１溶接ラインＷ１は、第２溶接ラインＷ２の間に一部が挿入された形態で構成され得る。

このように、螺旋形態の複数の溶接ラインが一つの溶接スポットＷ、即ち、一つの渦を形成する形態からなる溶接構成によれば、螺旋形態からなる一つの溶接ラインが一つの溶接スポットを形成する形態からなる溶接構成に比べて溶接性能がより向上できる。

例えば、図５の構成において、第２溶接ラインＷ２なく第１溶接ラインＷ１のみで溶接スポットが構成された場合、溶接方向に沿って溶接スポットの外側部または内側部の溶接強度が多少低下し得る。例えば、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１から内側端部ｉ１方向へレーザーの照射経路が形成されれば、第１溶接ラインＷ１においてレーザーが最初に照射される外側端部ｏ１の近所ではレーザーによる熱が電極リードやバスバー側へ充分伝達されない恐れがある。したがって、このような外側端部ｏ１の近所では溶接の深さが十分形成できず、内側端部ｉ１に比べて溶接強度が低下し得る。

しかし、図５に示した構成のように、複数の溶接ライン、即ち、第１溶接ラインＷ１と共に第２溶接ラインＷ２とが一つの溶接スポットを構成する場合、このような溶接スポットの外側部または内側部で溶接強度が低下することを防止または減少させることで、溶接性をより向上させることができる。

即ち、図５の構成において、第１溶接ラインＷ１の形成のために、先ず、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１から内側端部ｉ１の方向へレーザーが照射される場合、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１付近の溶接強度が多少低下し得る。しかし、第２溶接ラインＷ２の形成のために、第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２にレーザーが照射されるときには、既に第１溶接ラインＷ１の形成段階で電極リードに十分熱が加えられた状態であるため、レーザー溶接が十分な深さで形成され得る。言い換えれば、第２溶接ラインＷ２の形成時、第１溶接ラインＷ１によって電極リードが既に予熱された状態であるため、第２溶接ラインＷ２による溶接が容易に行われる。したがって、溶接スポットＷ全体的には、内側端部は勿論、外側端部においても溶接強度を充分確保することができる。

一方、渦形態で構成された溶接スポットＷにおいて、各溶接ラインの間隔、溶接スポットの直径、螺旋の回転数、内側端部間の距離などは、多様な状況、例えば、電極リードやバスバーの大きさ、厚さまたは材質、溶接スポットの個数や形態などによって多様に設定され得る。

例えば、渦を構成する溶接ラインの間隔は、０．００２ｍｍ～０．００６ｍｍで構成され得る。より具体的に、第１溶接ラインＷ１と第２溶接ラインＷ２との間隔は、０．００３ｍｍ～０．００４ｍｍで構成され得る。

他の例で、溶接スポットの直径、例えば、渦の最大幅は１．５ｍｍ～３ｍｍで構成され得る。より具体的に、図５の構成において、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１と第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２との距離は、２．０ｍｍ～２．５ｍｍで構成され得る。

また、他の例で、一つの渦における内側端部間の距離は、０．１５ｍｍ～０．２５ｍｍで構成され得る。より具体的に、図５の構成において、第１溶接ラインＷ１の内側端部ｉ１と第２溶接ラインＷ２の内側端部ｉ２との距離は、０．２ｍｍで構成され得る。このような構成によれば、内側端部の近所で過溶接によって溶接部にクラックが生成するか、弱い溶接によって溶接力が低下することを防止することができる。

前記のような多様な設定パラメーターに対し、少なくとも一部のパラメーターは、他のパラメーターの設定値に依存する形態で構成され得る。

例えば、一つの溶接スポットを構成する渦の直径が２．５ｍｍである場合、溶接ラインの間隔は０．００３５ｍｍ以上０．００４５ｍｍ以下であり得る。例えば、この際、溶接ラインの間隔は０．００４ｍｍであり得る。もし、このような直径を有する渦の構成において、溶接ラインの間隔が０．００３ｍｍである場合、過溶接による溶接強度の低下現象が発生し得る。逆に、このような直径を有する渦の構成において、溶接ラインの間隔が０．００５ｍｍである場合、溶接が弱くなり得る。

一方、一つの溶接スポットを構成する渦の直径が２．０ｍｍである場合、溶接ラインの間隔は、０．００２５ｍｍ以上０．００３５ｍｍ以下であり得る。例えば、この際の溶接ラインの間隔は、０．００３ｍｍであり得る。もし、このような直径を有する渦の構成において、溶接ラインの間隔が０．００４ｍｍである場合、弱い溶接によるバスバーの非溶接の問題が発生し得る。逆に、このような直径を有する渦の構成において、溶接ラインの間隔が０．００２ｍｍである場合、過溶接現象によって溶接強度が低下してしまう問題点が発生し得る。

一方、図５を含む以下の幾つかの図面では、第１溶接ラインＷ１と第２溶接ラインＷ２とを区分するために、二つのラインの太さを相違に示したが、これは、説明の便宜のためのことであるだけで、二つのラインの溶接の太さが相違すべきことを意味しない。

また、螺旋形態の複数の溶接ラインが一つの溶接スポットＷを構成する形態において、複数の溶接ラインの各外側端部、即ち、複数の外側端部は、一つの中心線を基準で相互反対側に位置するように構成され得る。

例えば、図５の構成を参照すれば、溶接スポットＷの中心点ｐを基準で、溶接スポットを四つの四分円に分け得る。ここで、溶接スポットＷの中心点ｐは、溶接スポットＷの中央に位置した点であって、例えば、二つの溶接ラインの外側端部であるｏ１とｏ２との距離を直径にし、ｏ１及びｏ２を通す円の中心点であり得る。そして、図５のｃ１１及びｃ１２で示したように、溶接スポットＷの中心点ｐを通りながら、相互直交する二つの直線が引かれ得る。例えば、図５のＹ軸に平行すると共に中心点ｐを通す直線がｃ１１、図５のＺ軸に平行すると共に中心点ｐを通す直線がｃ１２であり得る。そうすれば、このような二つの直線ｃ１１、ｃ１２によって分けられる四つの領域が、相異なる四分円となる。より具体的に、図５を参照すれば、二つの直線ｃ１１、ｃ１２によって右側上端に位置する領域を第１四分円Ｑ１、左側上端に位置する領域を第２四分円Ｑ２、左側下端に位置する領域を第３四分円Ｑ３、そして右側下端に位置する領域を第４四分円Ｑ４とする。

このように、溶接スポットＷが四つの四分円に分けられるとき、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１と第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２とは、相異なる四分円に位置するように構成され得る。特に、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１と第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２とは、隣接せず相互反対側の四分円に位置するように構成され得る。例えば、図５に示したように、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１が第３四分円Ｑ３に位置する場合、第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２は、第３四分円と隣接せず相互反対側に位置する第１四分円Ｑ１に位置するように構成され得る。もし、二つの溶接ラインＷ１、Ｗ２の外側端部のいずれか一つ、例えば、ｏ１が直線ｃ１２に位置する場合、他の一つの外側端部、例えば、ｏ２も直線ｃ１２に位置し得る。但し、この場合、二つの外側端部であるｏ１とｏ２とは、直線ｃ１１を基準で相互反対側に位置し得る。

本発明のこのような構成によれば、渦形態の溶接スポットＷの溶接強度をより向上させることができる。特に、一つ以上の溶接ラインの端部近所で発生し得る疲労度（ｆａｔｉｇｕｅ）が特定部分に集中せず分散するようにすることで、溶接性能をさらに向上させることができる。

また、前記溶接スポットＷは、複数の溶接ラインの各内側端部を連結する直線と各外側端部を連結する直線とが相互平行に構成され得る。これについては、図６を参照してより具体的に説明する。

図６は、本発明の他の実施例による溶接スポットの渦形態を概略的に示す図である。例えば、図６は、図４のＢ１部分に適用可能な他の実施構成であり得る。以下では、前述の実施例についての説明が同一または類似に適用可能な部分については説明を省略し、相違点を中心に説明する。そして、このような説明方式は、以下の他の幾つかの実施例に対しても同様である。

図６を参照すれば、第１溶接ラインＷ１の外側端部ｏ１と第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２とを連結する直線はｃ２である。また、第１溶接ラインＷ１の内側端部ｉ１と第２溶接ラインＷ２の内側端部ｉ２とを連結する直線も、ｃ２である。即ち、複数の溶接ラインの外側端部ｏ１、ｏ２を連結する直線と複数の溶接ラインの内側端部ｉ１、ｉ２を連結する直線とがなす角度は０であって、両直線が相互平行する形態で構成され得る。延いては、複数の溶接ラインに対して外側端部ｏ１、ｏ２を連結する直線と内側端部ｉ１、ｉ２を連結する直線とは同一の一つの直線ｃ２であり得る。即ち、複数の溶接ラインの外側端部と内側端部とは、一つの直線上に位置するように渦が構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、溶接性能をより向上させることができる。特に、このような渦形態の溶接スポットＷの外側端部と内側端部とを連結する直線が、引張が進む方向において垂直に形成される場合、端部の疲労度が低下する。例えば、図６の構成において、引張が主に左右方向へ形成される状況で、溶接スポットＷの外側端部と内側端部とを連結する直線がいずれも上下方向に形成される場合、溶接ラインの端部に加えられるストレスを緩和させることができる。

一方、前記実施例のように、複数の溶接ライン、例えば、二つの溶接ラインによって一つの渦が形成されるように溶接スポットＷが構成される場合、各溶接ラインは、外側端部から内側端部の方向へレーザーの照射経路が移動するか、内側端部から外側端部の方向へレーザーの照射経路が移動することで形成され得る。

例えば、図６の構成において、第１溶接ラインＷ１及び第２溶接ラインＷ２は、外側端部から内側端部の方向へ、または内側端部から外側端部の方向へレーザーが照射される形態で形成され得る。

特に、相対的に先に形成される溶接ラインは、外側端部から内側端部の方向へレーザーが照射された形態で構成され、相対的に遅く形成される溶接ラインは、内側端部から外側端部の方向へレーザーが照射された形態で構成され得る。

例えば、図６の構成において、第１溶接ラインＷ１が第２溶接ラインＷ２よりも先に形成されれば、第１溶接ラインＷ１は、矢印ｄ１で示したように、外側端部ｏ１から内側端部ｉ１の方向へレーザーの照射経路が移動する形態で構成され得る。そして、第２溶接ラインＷ２は、矢印ｄ２で示したように、内側端部ｉ２から外側端部ｏ２の方向へレーザーの照射経路が移動する形態で構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、第１溶接ラインＷ１の形成のためのレーザーの照射が終了する部分に隣接して、さらに第２溶接ラインＷ２の形成のためのレーザーの照射が始まるため、第１溶接ラインＷ１と第２溶接ラインＷ２との形成のためのレーザー照射時間が短縮し、工程性が改善する。

また、第１溶接ラインＷ１の外側端部の近所では、電極リードに十分な熱が伝達されず、溶接強度が相対的に弱くなり得るが、第２溶接ラインＷ２の形成過程で第２溶接ラインＷ２の外側端部ｏ２の近所には十分な熱が供給されるため、溶接スポットは内側から外側に至るまで全体的に溶接強度が均一に確保される。したがって、溶接スポットの溶接性がさらに向上する。

また、前記溶接スポットは、複数の溶接ラインの内側端部が相互連結されるように構成され得る。これについては、図７を参照してより具体的に説明する。

図７は、本発明のまた他の実施例による溶接スポットの渦形態を概略的に示す図である。例えば、図７は、図４のＢ１部分に適用可能なまた他の実施構成であり得る。

図７を参照すれば、螺旋形態で形成された二つの溶接ラインＷ１、Ｗ２が備えられて一つの渦を形成し、二つの渦は、Ｂ４で示された部分のように、内側端部が相互連結され得る。即ち、図７において、第１溶接ラインＷ１と第２溶接ラインＷ２とは各々螺旋形態で形成され、相異なる外側端部ｏ１、ｏ２を具備するが、内側端部は別に分離せず相互連結された形態で構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、複数の溶接ラインは、内側端部を別に備えない。したがって、内側端部の近所で疲労度が生じてクラックなどが発生することを防止することができる。また、複数の溶接ライン、特に二つの溶接ラインを形成する過程が連続的に行われるため、溶接工程がより円滑に行われる。

また、望ましくは、前記溶接スポットＷは、一つの電極リード１１１に対して複数個が備えられ得る。

例えば、図４に示したように、外部、即ち、前面へ露出した電極リード１１１は、後方に位置して共に積層された他の電極リード及び／またはバスバー２００と複数の溶接スポットによって溶接され得る。この際、複数の溶接スポットＷは、各々前述したように渦形態で構成され、相互所定の距離に離隔して配置され得る。

特に、一つの電極リードに対して複数の溶接スポットＷは、上下方向（図面におけるＺ軸方向）に配置され得る。より具体的に、複数の二次電池が左右方向（図面におけるＹ軸方向）に配置されるとき、各二次電池の電極リードは、前後方向（図面におけるＸ軸方向）に積層された形態で相互接触し得る。この際、電極リードと電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの接触部分は、長辺が上下方向（図面におけるＺ軸方向）へ形成され、短辺が左右方向（図面におけるＹ軸方向）に形成される、ほぼ長方形の形態で構成され得る。この場合、複数の溶接スポットは、このような長方形の接触部分において、長辺方向、即ち、上下方向に配列されるように構成され得る。即ち、溶接スポットは、電極リードの前面露出部分の長手方向に沿って所定の距離に離隔して複数個が配置されるように構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの結合力をより向上させることができる。特に、各々の溶接スポットは渦形態で形成されることでそのものとして溶接性が優秀であるだけでなく、複数の溶接スポットが相互所定の距離に離隔することで、溶接性がより安定的に維持される。即ち、複数の溶接スポットが相互分離しているため、一つの溶接スポットＷでクラックなどが発生しても、このようなクラックは他の溶接スポットＷまで成長しにくい。したがって、電極リードの溶接状態が安定的に維持される。さらに、バッテリーモジュールが振動や衝撃によく露出するとしても、このような振動や衝撃によってクラックが継続成長することを防止することで、電極リードの電気的接続状態に不良が発生することを予防することができる。

また、前記構成によれば、電極リードなどに荷重が印加される場合、複数の溶接スポットへ印加荷重が分散することで、各溶接スポットの溶接状態がより安定的に維持される。

また、図３及び図４に示したように、二次電池が左右方向へ配列され、電極リードも左右方向へ配列される構成の場合、衝撃や振動などによって力が主に加えられる方向は、電極リードの配列方向である左右方向（図面におけるＹ軸方向）であり得る。この際、前記構成のように、溶接スポットが一つの電極リードに対して上下方向（図面におけるＺ軸方向）へ配置されれば、力が加えられる方向にほぼ直交する方向へ溶接スポットが複数配置され得る。したがって、外部の力に対する複数の溶接スポットの溶接状態がより安定的に維持される。

さらに、前記構成において、一つの電極リードに備えられた複数の溶接スポットは、外側端部が一つの直線上に位置するように構成され得る。これに対しては、図８を参照してより具体的に説明する。

図８は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、電極リードに備えられた複数の溶接スポットの構成を概略的に示す図である。例えば、図８は、図４のＢ２部分に対する拡大構成の一例であり得る。

図８を参照すれば、電極リードに上下方向（図面におけるＺ軸方向）へ複数、即ち、三つの溶接スポットＷ１が相互所定の距離に離隔するように形成され得る。この際、相対的に最も上部に位置した溶接スポットを第１溶接スポットＷａとし、下方への順に第２溶接スポットＷｂ及び第３溶接スポットＷｃとする。そして、このような三つの溶接スポットは、各々、二つの溶接ライン、即ち、二つの溶接ラインから構成された渦形態で構成され得る。

このような構成において、第１溶接スポットの第１溶接ラインＷａ１及び第２溶接ラインＷａ２の各外側端部、第２溶接スポットの第１溶接ラインＷｂ１及び第２溶接ラインＷｂ２の各外側端部、第３溶接スポットの第１溶接ラインＷｃ１及び第２溶接ラインＷｃ２の外側端部はいずれも、ｃ４で示された一つの直線上に位置するように構成され得る。即ち、この場合、三つの溶接スポットに備えられた六つの外側端部は、いずれも同一直線上に位置するように構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、複数の溶接スポットによる被溶接物の溶接力がより向上する。特に、前記実施例のように、二次電池が左右方向へ配列される構成の場合、振動や衝撃による力、即ち、引張力は左右方向へ発生し得る。この際、渦形態で形成された各溶接スポットの外側端部が一つの直線上に位置し、かかる直線がこのような引張力の方向にほぼ直交する方向へ構成されれば、外側端部に形成される疲労度によって溶接力が弱くなることを防止または減少させることができる。

一方、前記溶接スポットＷは、前述したように、電極リード同士、及び／または電極リードとバスバーとを溶接する形態で構成され得る。

特に、前記溶接スポットＷは、複数の電極リードと一つのバスバーとを共に溶接するように構成され得る。これに対しては、図９を参照してより具体的に説明する。

図９は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて電極リードとバスバーとの溶接構成を概略的に示す断面図である。例えば、図９は、図４の線Ｂ３－Ｂ３’による断面構成の一例であり得る。但し、図９においては、説明の便宜のために、電極リードの一部とバスバーのみを図示した。

図９を参照すれば、複数の電極リード、即ち、二つの電極リード１１１が左右方向（図面におけるＹ軸方向）へ相互重なった状態で一部が折り曲げられ、折り曲げられた端部がバスバー２００の前面（図９の上面）に付着される。この場合、二つの電極リード１１１と一つのバスバー２００とが前後方向（図面におけるＸ軸方向）へ積層され得る。

このような構成において、相互積層された二つの電極リード１１１と一つのバスバー２００とは、一つ以上の溶接スポットＷによって溶接され得る。さらに、図３及び図４に示したように、相互積層された二つの電極リード１１１と 一つのバスバー２００とは、複数、例えば、６～８個の溶接スポットＷによって相互溶接され得る。

この際、各溶接スポットは、図９に示したように、第１溶接ラインＷ１及び第２溶接ラインＷ２を備え得、二つの溶接ラインは、各々螺旋形態で形成され得る。例えば、各溶接スポットは、図５～図８に示した溶接スポット形態のいずれか一つの形態で構成され得る。したがって、二つの電極リードとバスバーとが結合した構成の一断面においては、図９に示したように、複数の溶接ラインによる溶接部分が形成され得る。

前記のような構成において、複数の電極リード１１１は、相互同一材質であり、バスバー２００は、このような電極リードと異なる材質から構成され得る。例えば、図９の実施例において、二つの電極リード１１１は、アルミニウム材質から構成され、一つのバスバー２００は銅材質から構成され得る。特に、複数の二次電池が電気的に並列接続するとき、このような構成にし得る。

このように、相互結合し固定される電極リードとバスバーとが相異なる材質から構成されるとき、本発明のように、渦形態で構成された一つ以上の溶接スポットによって相互溶接されるように構成することが望ましい。この場合、複数の電極リードとバスバーとの溶接性を安定的に確保することができる。但し、このような電極リード及びバスバーの材質は、電池やバッテリーパックの種類、バッテリーパックが適用される装置の特性など、多様な要素によって多様な材質から構成可能である。例えば、二つの電極リード、即ち、正極リードと負極リードとは相異なる材質から構成され得る。この場合、一つの電極リードとバスバーとは相互同一の材質から構成してもよい。または、二つの電極リードとバスバーとを相互同一の材質から構成してもよい。

一方、図９においては、二つの電極リードと一つのバスバーとが相互積層されて溶接されるように図示されているが、これは一例であり、三つ以上の電極リードと一つのバスバーとが相互積層された状態で溶接してよい。そして、このときにも、前述したような渦形態の溶接スポットを適用することができる。

また、望ましくは、前記電極リードは、内側方向へ凹んで形成された凹部を備え、溶接スポットはこのような凹部に少なくとも一部が位置するように構成され得る。これについては、図１０を参照してより具体的に説明する。

図１０は、本発明の他の実施例による電極リードとバスバーとの溶接構成を概略的に示す断面図である。但し、図１０においても、説明の便宜のために、電極リードの一部及びバスバーのみを図示する。

図１０を参照すれば、二つの電極リード１１１が一つのバスバー２００を中心にして両側から接近してバスバー２００の前面（図１０の上部面）に積層されて溶接され得る。このような構成において、二つの電極リード１１１は、図１０においてＧ１で示されたように、内側方向（図１０における＋Ｘ軸方向）へ凹むように形成された形態の凹部を各々備え得る。ここで、内側方向とは、バッテリーモジュールまたは二次電池の中心部に向ける方向であって、電極リードが二次電池本体から突出する方向の反対方向である。例えば、図１０を基準で、各電極リード１１１は、上部方向（図面における－Ｘ軸方向）へ延びて水平方向（Ｙ軸方向）へ折り曲げられた状態でさらに下部方向へ折り曲げられた後、水平方向へ折り曲げられて凹部を形成し、端部が再度上部方向へ折り曲げられる形態で構成され得る。

この場合、溶接スポットＷの全体または一部は、このような電極リードの折曲げによって形成された凹部Ｇ１に位置し得る。即ち、図１０に示したように、溶接スポットＷは、二つの電極リード１１１において凹んで形成された部分に位置し得る。

本発明のこのような構成によれば、電極リード１１１同士の結合力がより向上する。即ち、二つの電極リード１１１は、溶接スポットＷによって相互固定されることは勿論であり、凹部Ｇ１同士の結合によって機械的結合強度がより向上する。即ち、相対的に前方（図１０における上部）に位置した電極リードに凹部が形成されれば、該当電極リードの後面側には凸部が形成され得る。そして、このような凸部は、それよりも後方に位置した電極リードの凹部に挿入され得る。したがって、このような電極リード同士の挿入結合によって電極リード同士の結合力をさらに向上させることができる。

また、このような凹部Ｇ１によって溶接スポットＷに加えられる引張力を減らすことができる。例えば、図１０の構成において、力が左右方向（図面におけるＹ軸方向）へ加えられる場合、電極リードに形成された凹部Ｇ１が、電極リードに加えられる左右方向の力を緩衝させ得る。したがって、凹部Ｇ１に形成された溶接スポットＷへこのような力がそのまま伝達されず、減少して伝達される。

しかのみならず、このような凹部Ｇ１によって電極リード同士の結合位置や溶接スポットの位置を容易に把握及びガイドすることができるため、電極リード同士の結合及び溶接工程がより円滑に行われる。

一方、前記幾つかの実施例では、螺旋形態で構成された二つの溶接ラインによって、一つの渦、即ち、一つの溶接スポットが構成される形態を中心にして説明したが、三つ以上の溶接ラインが一つの渦を構成するように溶接スポットを構成してもよい。

図１１は、本発明の他の実施例による溶接スポットの構成を概略的に示す図である。

図１１を参照すれば、一つの渦、即ち、一つの溶接スポットＷに三つの溶接ラインｗ１、ｗ２、ｗ３が含まれ、各々の溶接ラインは、外側端部と内側端部とが各々別に備えら得る。そして、三つの溶接ラインｗ１、ｗ２、ｗ３は、外側端部から内側端部に至る形態が各々螺旋形態で構成され得る。

また、前記幾つかの実施例では、渦を構成する各溶接ラインが外側端部から内側端部まで螺旋形態で形成された構成を中心にして説明されたが、本発明が必ずこのような実施例に限定されることではない。

図１２は、本発明のまた他の実施例による溶接スポットの構成を概略的に示す図である。

図１２を参照すれば、一つの渦に二つの溶接ラインｗ１、ｗ２が備えられ、この際、各溶接ラインは、全体的に完全な螺旋ではない形態で構成され得る。即ち、図１２に示したように、第１溶接ラインＷ１の外側端部及び第２溶接ラインＷ２の外側端部は、ｅ１及びｅ２で示された部分のように、折り曲げられた形態で構成され得る。さらに、この際、第１溶接ラインＷ１及び第２溶接ラインＷ２における折り曲げられた末端部は、直線形態で構成され得る。

特に、本発明のこのような構成によれば、渦を構成する溶接ラインのパターンが一定せず変化するため、クラックの成長に対する抑制力が増大する。また、このような溶接ラインの折曲げ構成によって、溶接ラインの末端部に加えられる疲労度が減少する。

図１３は、本発明の他の実施例による溶接スポットの構成を概略的に示す図である。

図１３を参照すれば、一つの電極リードの上に複数の溶接スポットＷが配列されるとき、渦形態で構成された各溶接スポットは、溶接スポットの配列方向の幅がそれに直交する方向の幅よりも短く構成され得る。ここで、幅とは、溶接スポットの最外郭に位置する溶接ライン間の距離であり得る。特に、溶接スポットの幅は、溶接スポットの最外郭の溶接ライン間の直線距離のうち最大距離であり得る。

例えば、溶接スポットＷが上下方向（図面におけるＺ軸方向）へ二つ以上が配置される場合、各溶接スポットの上下方向の幅の長さをｆ１とし、各溶接スポットの左右方向（図面におけるＹ軸方向）の幅の長さをｆ２であるとすれば、各溶接スポットの渦は、ｆ１よりもｆ２が大きく構成され得る。この場合、各溶接スポットは、ほぼ楕円形態で構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、幅（図面における電極リードのＺ軸方向の長さ）が短く構成された電極リードである場合にも、なるべく多くの溶接スポットＷが含まれるようにするか、各溶接スポットＷ間の距離を増やすことができる。また、電極リードの接触面積に対して可能な限り広い溶接面積を確保することができる。そのため、本発明のこのような構成によれば、溶接に対する工程性及び溶接強度をさらに改善することができる。

本発明によるバッテリーモジュールは、セルアセンブリー１００及びバスバーの他に、モジュールケースなどをさらに含み得る。ここで、モジュールケースは、内部に空間が形成され、このような空間にセルアセンブリー１００とバスバーなどの他の構成要素を収納するように構成され得る。この他にも、本発明によるバッテリーモジュールは、本発明の出願時点における公知のバッテリーモジュールの他の構成要素をさらに含み得る。

本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを一つ以上含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーモジュールに加え、バッテリーモジュールを収納するためのパックケース、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。

本発明によるバッテリーモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールを含み得る。特に、本発明によるバッテリーモジュールの場合、衝撃や振動にも電極リード１１１及び／またはバスバーの溶接による電気的接続状態が安定的に維持される。したがって、このようなバッテリーモジュールが適用された自動車の場合、安全性が大幅向上する。

以下、本発明を具体的に説明するために比較例及び実施例を挙げて詳しく説明する。但し、本発明による実施例は多くの他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

実施例１～３
図１４に示したように、二つの電極リード１１１、即ち、一つの正極リード、一つの負極リード及び一つのバスバー２００と共に前後方向へ相互積層した状態で、ミヤチコリア社のレーザー溶接装備（ＦＫ－Ｆ６０００－ＭＭ－ＣＴ）を用いて渦形態の溶接スポットＷを六つ形成することで、二つの電極リードとバスバーとが相互溶接された実施例サンプルを三つ準備した。

この際、全ての実施例サンプルの正極リードは、アルミニウム材質から構成されて０．２ｍｍの厚さを有し、負極リードは、銅材質から構成されて０．２ｍｍの厚さを有し、バスバーは、銅材質から構成されて０．６ｍｍの厚さを有するようにした。

そして、各溶接スポットは、図８に示したような渦形態で構成した。この際、渦の外径（最長幅の長さ）は約３ｍｍ、渦の個数は六つ、渦同士の間隔は３．４ｍｍ、溶接ライン同士の間隔は０．００４ｍｍにした。

また、レーザー溶接時、レーザー出力は１．５ｋＷにし、速度は１００ｍｍ／ｓにした。

比較例１～３
前記実施例１～３と同一の材質及び形態を有する電極リード及びバスバーを用いて、実施例１～３と同様の形態で相互積層した。そして、このような二つの電極リードとバスバーとを溶接し、この際の溶接形態は、図１に示したような形態で構成することで、比較例１～３のサンプルを準備した。

即ち、比較例１～３のサンプルは、二つの溶接ラインが電極リードの幅方向へ長く形成された形態で、二つの電極リードとバスバーとを溶接した。

この際、各溶接ラインの全長は３５ｍｍ、溶接ライン同士の間隔は１．２ｍｍにした。

このような比較例１～３のサンプルにおいても、二つの電極リードとバスバーとの溶接のために、前記実施例と同一のミヤチコリア社のレーザー溶接装備を用いた。そして、レーザー溶接時、レーザー出力は１．５ｋＷ、速度は９５ｍｍ／ｓにした。また、比較例１～３のサンプルにおけるレーザー溶接ラインの長さは、実施例１～３のサンプルにおけるレーザー溶接部分の全長とほぼ類似にした。

前記実施例及び比較例サンプル各々に対し、Ｎａｎｏｔｅｃｈ社のＮＡ－ＴＳ２５０Ｋ装備を用いて引張強度を測定した。

測定方式は、最上部に積層された電極リードの一部を切断または曲げた後、中央に積層された電極リード、即ち、バスバーに接触している電極リードとバスバーとを相互反対方向へ引っ張った。例えば、図１４の構成を参照すれば、中央に積層された右側電極リード１１１は右方へ、最下部に位置したバスバー２００は左方へ引っ張った。そして、このような引張力によって溶接部が破損する強度を測定し、その測定結果を実施例１～３及び比較例１～３として図１５に示した。

図１５を参照すれば、実施例１～３のサンプルの場合、引張強度が４６．４８４ｋｇｆ～４８．９３５ｋｇｆであって、引張強度の平均が４７．５３０ｋｇｆで測定された。ここで、母材強度は５７．２７０ｋｇｆであるが、この場合、前記引張強度の測定値は、このような母材強度の約８２．９９％となる値である。一方、比較例１～３のサンプルの場合、引張強度が３７．７５６ｋｇｆ～４１．９７２ｋｇｆであって、引張強度の平均が４０．３７１ｋｇｆで測定された。そして、これは母材強度が５７．２７０ｋｇｆであるとき、母材強度の約７０．４９％となる値である。

このような測定結果から分かるように、本発明のように渦形態で形成された複数の溶接スポットを用いて一つ以上の電極リードとバスバーとを溶接する場合、従来の直線形態の溶接構成に比べて、引張強度が大幅向上することが分かる。さらに、前記実施例サンプルにおけるレーザー溶接速度は、比較例サンプルにおけるレーザー溶接速度よりも速くしたにも係わらず、実施例サンプルは比較例サンプルよりも優れた引張強度を示した。

実施例４～６
前記実施例１～３のサンプルと全体的な構成、特に、溶接構成がほぼ同一であり、電極リード及びバスバーの材質及び／または厚さのみを異ならせて、実施例４～６のサンプルを準備した。

即ち、実施例４～６では、正極リード及び負極リードはいずれもアルミニウム材質から構成し、０．４ｍｍの厚さにした。そして、バスバーは銅材質から構成し、３．０ｍｍの厚さにした。

実施例７～９
前記実施例４～６のサンプルと電極リード及びバスバーの構成はほぼ同一にし、溶接構成のみを異ならせて実施例７～９のサンプルを製造した。

即ち、二つの電極リード及びバスバーを積層して六つの溶接スポットを形成し、各溶接スポットは、図１６に示したように、一つの螺旋形態の溶接ラインのみを有する渦形態で構成した。

この際、各溶接スポットの直径、個数、溶接スポット同士の間隔、溶接ライン同士の間隔は、実施例４～６、即ち、実施例１～３と類似な形態で構成した。

前記実施例４～９のサンプル各々に対し、前記実施例１～３と同一の装備及び方式で引張強度を測定した。そして、その測定結果を実施例４～９として図１７に示した。

図１７を参照すれば、実施例４～６の場合、全てのサンプルの引張強度が約１３４ｋｇｆ～１３７ｋｇｆであって、三つのサンプルが全て類似な引張強度特性を示した。

一方、実施例７～９の場合、三つのサンプルのうち一つのサンプル、即ち、実施例８のサンプルでは、引張強度の測定値が１３０ｋｇｆ未満に低下する結果を示した。

このような測定結果によれば、渦形態において、一つの螺旋を備える渦形態で溶接スポットを構成するよりは、複数の螺旋、特に二つの螺旋を備える渦形態で溶接スポットを構成する場合に溶接強度がさらに向上し、溶接性が安定的に確保されることが分かる。

このように、二つの溶接ラインを有する渦溶接形態と一つの溶接ラインを有する渦溶接形態の追加特性の比較のために、次のような実験をさらに行った。

実施例１０
前記実施例４～６のサンプルと同一の形態及び溶接構成を有するように実施例１０のサンプルを準備した。

実施例１１
前記実施例７～９のサンプルと同一の形態及び溶接構成を有するように実施例１１のサンプルを準備した。

前記実施例１０及び１１のサンプル各々に対し、ＮＡ－ＴＳ２５０Ｋ装備を用いて、引張強度を測定する方式で引張強度を測定しながら、それによる剥離有無を観測した。そして、このような剥離有無の観測結果の写真を図１８及び図１９に示した。

即ち、図１８は、実施例１０に対する引張強度の測定方式で実験を行いながら剥離有無を撮影したイメージであり、図１９は、実施例１１に対する引張強度の測定方式で実験を行いながら剥離有無を撮影したイメージである。

先ず、図１８を参照すれば、引張強度テストを行った結果、実施例１０の全ての溶接スポットにかけて母材自体が破断されるだけで、溶接部分の剥離は観察されなかった。

一方、図１９を参照すれば、引張強度テストを行った結果、実施例１１の複数の溶接スポットの一部（二つ）の溶接スポット部分で、溶接部分の剥離が観察された。即ち、図１９においてＨで示した部分のように、実施例１１による溶接構成では、一部の溶接スポット部分で母材が破損せず溶接部分が剥離される結果が確認された。

前記のようなテスト結果によれば、各溶接スポットが螺旋形態の複数の溶接ライン、即ち、二つの螺旋形溶接ラインを備える場合、一つの螺旋形溶接ラインを備える場合に比べて、溶接部分が剥離されにくく、より強い強度で溶接されることが分かる。したがって、二つ以上の螺旋形の溶接ラインを備えて渦が形成された溶接スポットの場合、溶接信頼性がより向上することを分かる。

一方、バッテリーモジュールの量産過程で一つ以上の電極リードとバスバーとを相互重ねて溶接を行う場合、電極リードとバスバーとの間にある程度の間隔（Ｇａｐ）が生じ得、このような間隔は量産に大きい影響を及ぼし得る。したがって、このような間隔発生による溶接不良に係わり、本願発明の効果を調べるために次のような実験を実施した。

実施例１２～２６
前記実施例１～３のサンプルと全体的な構成、特に溶接構成をほぼ同一にし、電極リード及びバスバーの材質及び／または厚さを異ならせて、実施例１２～２６のサンプルを準備した。

即ち、実施例１２～２６では、正極リードの場合、アルミニウム材質として０．４ｍｍの厚さにし、負極リードの場合、銅材質として０．２ｍｍの厚さにした。また、バスバーは、銅材質として３ｍｍの厚さにした。

そして、図８に示したような渦形態で構成し、渦の外径は約３ｍｍ、渦の個数は六つ、渦同士の間隔は３．４ｍｍ、溶接ライン同士の間隔は０．００４ｍｍにした。また、レーザー溶接時、レーザー出力は１．５ｋＷにし、速度は１００ｍｍ／ｓにした。この際、レーザー溶接装備は、前述の実施例と同様にミヤチコリア社のＦＫ－Ｆ６０００－ＭＭ－ＣＴを用いた。

特に、実施例１２～２６の場合、電極リードとバスバーとの間隔（Ｇａｐ）を相違に構成した。即ち、実施例１２～２６の１５個のサンプルに対し、バスバーと直接接触して中央に積層された電極リードと、その下部に位置したバスバーとの間隔を０．０４ｍｍ～０．６ｍｍの範囲内で相違にした状態で、電極リードとバスバーとを溶接した。この際、電極リードとバスバーとの間隔は、離隔した空間の所定の部分に中間材を介在することで距離を維持した。実施例１２～２６の各実施例のサンプルにおけるリードとバスバーとの間隔は、図２０の表に示したようである。

比較例４～１８
前記実施例１２～２６と同一の材質及び形態を有する電極リード及びバスバーを用いて、実施例１２～２６と同一の形態で相互積層した。そして、このような二つの電極リードとバスバーとを溶接するとき、溶接構成を比較例１～３と同様にした。即ち、比較例４～１８の場合、図１に示したように、二つの直線形態の溶接ラインによって二つの電極リードとバスバーとが溶接されるようにした。そして、溶接ラインの全長は３５ｍｍ、溶接ライン同士の間隔は１．２ｍｍにし、レーザー出力は１．５ｋＷ、速度は９５ｍｍ／ｓにした。この場合にも、レーザー溶接装備は、前述の比較例と同様にミヤチコリア社のＦＫ－Ｆ６０００－ＭＭ－ＣＴを用いた。

特に、比較例４～１８の場合にも、実施例１２～２６と同様に、電極リードとバスバーとの間隔が相互順次に変わるように構成した。即ち、比較例４～１８の場合においても、図２０に示したように、各リードとバスバーとの間隔を実施例１２～２６のサンプルと同一に構成した。そして、このように間隔が相違に構成された各比較例サンプルに対して直線形態の溶接を行った。

先ず、前記実施例１２～２６及び比較例４～１８について、目視で外観上の焼き弾痕、気孔、ビード異常、クラックなどの欠陷（Ｖｉｓｕａｌ Ｄｅｆｅｃｔ）が発生したかを観察し、その結果を図２１に示した。この際、何の欠陷も観測されなった場合、図２１に「×」として示した。逆に、欠陷が発生したサンプルに対しては、図２１に「○」として示した。

図２１の結果を参照すれば、先ず、実施例の場合、実施例１２～実施例１９までは、目視観察によって何の欠陷も観測されなかった。即ち、本願の実施例によれば、電極リードとバスバーとの間隔が０．０４ｍｍ～０．３２ｍｍである範囲内では、大きい欠陷が発生しなかった。そして、実施例の場合、電極リードとバスバーとの間隔が０．３６ｍｍ以上であるサンプルで初めて目視によって欠陷が観測された。

一方、比較例の場合、比較例４～６までは、目視観察によって何の欠陷も観測されなかった。しかし、比較例サンプルの場合、比較例７から比較例１８にかけて目視による欠陷が観測された。即ち、比較例の場合、リードとバスバーとの間隔が０．１６ｍｍ以上である場合、目視による欠陷が観測された。

このような実験結果によれば、本願発明による場合、電極リードとバスバーとの間隔がある程度存在しても、比較例に比べて欠陷が生成されにくいことが分かる。そのため、本願によれば、バッテリーモジュールの量産ラインにおいて電極リードとバスバーとの間に多少間隔が発生しても不良率が大幅低下し、これによって量産性が大幅向上することが分かる。

次に、前記実施例１２～２６及び比較例４～１８の各サンプルに対し、ＮＡ－ＴＳ２５０Ｋ装備を用いて引張強度を測定しており、その結果を図２２に示した。

図２２の結果を参照すれば、実施例１２～２６の場合、１５個の全てのサンプルに対して引張強度が略１７５ｋｇｆ～２１０ｋｇｆの範囲内として測定された。一方、比較例サンプルの場合、間隔（電極リードとバスバーとの間隔）が０．２４ｍｍ以下に小さく設定された比較例４～９に対してのみ、引張強度がほぼ１７５ｋｇｆ～２１０ｋｇｆの範囲内として測定されただけで、間隔が０．２８ｍｍである比較例１０の場合には引張強度が１７０ｋｇｆ未満として低く測定された。さらに、間隔が０．３２ｍｍ以上である比較例１１～１８のサンプルに対しては、引張強度の試験時、リードとバスバーとがすぐ分離された。即ち、比較例１１～１８のサンプルでは、まともに溶接が行われていない。したがって、このような比較例サンプルに対しては、引張強度の測定が不可であったことから、図２２には示されなかった。

このような測定結果によれば、本願発明の実施例のように渦パターンによって電極リードとバスバーとが相互溶接される場合、電極リードとバスバーとの間にある程度間隔が開けられても、溶接性が安定的に確保されることが分かる。特に、比較例の測定結果を参照すれば、電極リードとバスバーとの間が０．３２ｍｍとなるだけでも、電極リードとバスバーとがまともに溶接されないことに対し、本願の実施例よる場合、電極リードとバスバーとの間が０．６ｍｍとなった状態においても溶接性が安定的に維持される。さらに、比較例の場合、電極リードとバスバーとの間隔が０．２８ｍｍとなった比較例１０の場合、引張強度が低下し始める一方、本願による実施例の場合、電極リードとバスバーとの間隔が増加し続けても引張強度が低下するパターンは示されていない。

そのため、本願発明によるバッテリーモジュールの場合、製造過程で工程上の限界や誤差、不純物などの混入などの多様な要因によって、電極リードとバスバーとの間隔が発生しても、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの溶接力が安定的に維持されるということが分かる。

図２３は、本発明のまた他の実施例によるバッテリーモジュールにおいて、電極リードに備えられた複数の溶接スポットの構成を概略的に示す図である。例えば、図２３は、図４のＢ２部分に対する拡大構成のまた他の例であり得る。本実施例の場合、前述の実施例と相違がある部分のみを主に説明し、前述の実施例についての説明が同一または類似に適用可能な部分については、詳細な説明を省略する。

図２３を参照すれば、一つの電極リードに三つの溶接スポットＷｄ、Ｗｅ、Ｗｆが含まれており、各々の溶接スポットは、螺旋形態の二つの溶接ラインを備える渦形態で構成され得る。

特に、本実施例において、二つ以上の溶接スポットは、外側端部を連結する直線が相異なる方向へ形成されるように構成され得る。より具体的に、図２３の構成において、三つの溶接スポットＷｄ、Ｗｅ、Ｗｆは、各々の外側端部を連結する直線が相異なる方向へ形成され得る。例えば、図２３に示したように、溶接スポットＷｄに対して二つの溶接ラインＷｄ１、Ｗｄ２の外側端部を連結する直線をＣ５とし、溶接スポットＷｅに対して二つの溶接ラインＷｅ１、Ｗｅ２の外側端部を連結する直線をＣ６とし、溶接スポットＷｆに対して二つの溶接ラインＷｆ１、Ｗｆ２の外側端部を連結する直線をＣ７とする。この際、直線Ｃ５、Ｃ６及びＣ７は、相互平行しないように構成され得る。例えば、直線Ｃ６は、直線Ｃ５に対して約３０°の角度へ傾いた形態で構成され得、直線 Ｃ７は、直線Ｃ５に対して約６０°の角度へ傾いた形態で構成され得る。このような構成は、一つの電極リードに備えられた少なくとも二つ以上の溶接スポットが、相互完全に同一な形態には形成されず、溶接スポットの中心点を基準で、０°より大きくて３６０°よりは小さい範囲内で、一定角度に回転した形態で構成されているといえる。

特に、一つの電極リードに複数、例えば、四つ以上の溶接スポットが形成された場合、各溶接スポットの外側端部の連結直線は、全ての溶接スポットに対して相互平行しないように構成され得る。即ち、一つの電極リード内で全ての溶接スポットは、相互同一に形成されず、中心点を基準で相互所定の角度へ回転した形態で構成され得る。

本発明のこのような構成によれば、どの方向へ引張力が加えられても、電極リード同士及び／または電極リードとバスバーとの溶接性を安定的に確保することができる。即ち、前記のような実施構成の場合、複数の溶接スポットに対して、外側端部における溶接ラインの進行方向が相違に形成される。したがって、この場合、特定方向へストレスが加えられるとしても、各溶接スポットごとに外側端部の疲労度が変わり、溶接性が強く維持される溶接スポットが存在するようになる。このため、電極リードに対する引張力がどの方向へ作用しても、溶接性を安定的に確保されるという長所を有する。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１０ 電極リード
２０ バスバー
１００ セルアセンブリー
１１０ 二次電池
１１１ 電極リード
２００ バスバー
Ｗ 溶接スポット
Ｗ１ 第１溶接ライン
Ｗ２ 第２溶接ライン

Claims (9)

1. 少なくとも一方向に積層された複数の二次電池を備えるセルアセンブリーであって、前記複数の二次電池が各々電極リードを備えて前記電極リード間の連結によって相互に電気的に接続される、セルアセンブリーと、
   電気伝導性材質から構成され、前記二次電池の電極リードと接触して電気的に接続した一つ以上のバスバーと、を含み、
   少なくとも一つの電極リードは、接触した他の電極リード及び接触したバスバーのうち少なくとも一つと、渦形態で形成された溶接スポットによって結合し固定され、
   前記溶接スポットは、螺旋形態の複数の溶接ラインを備え、前記複数の溶接ラインが相互同一の回転方向を有し、一つの溶接ラインの少なくとも一部が他の溶接ラインの間に挿入された形態で構成されることを特徴とするバッテリーモジュール。
2. 前記溶接スポットは、複数の溶接ラインの各内側端部を連結する直線と、各外側端部を連結する直線とが相互平行に構成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. 前記溶接スポットは、複数の溶接ラインの内側端部が相互連結されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記溶接スポットは、一つの電極リードに対して複数個が備えられることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
5. 一つの電極リードに備えられた複数の溶接スポットは、外側端部が一つの直線上に位置するように構成されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記溶接スポットは、相互積層された複数の電極リード及び一つのバスバーを溶接するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記電極リードは、内側方向へ凹んで形成された凹部を備え、
   前記溶接スポットは、少なくとも一部が前記凹部に位置することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
8. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
9. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、自動車。

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