JP7049542B2 - バスバーを備えたバッテリーモジュール及びバッテリーパック - Google Patents

バスバーを備えたバッテリーモジュール及びバッテリーパック Download PDF

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Description

本発明は、バスバーを備えたバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、バスバーと円筒型電池セルの電極端子との溶接性を高め、放熱効率を高めて電流の損失を減らすことができるバスバーを備え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に関する。
本出願は、２０１８年４月２０日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００４６１４７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、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、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、反復的な充放電の可能な高性能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と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質に用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで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、電池ケースを備える。
そして、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に内蔵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内蔵されているパウチ型二次電池と、に分けることができる。
このうち、缶型二次電池は、電極組立体が内蔵される金属缶を円筒状に製作する場合がある。このような缶型二次電池は、複数の二次電池を収容するハウジング及び複数の二次電池を電気的に接続するように構成されたバスバーを備えたバッテリーモジュールを構成するのに用いることができる。
最近、このようなバッテリーモジュールに備えられるバスバーは、電極端子との抵抗溶接の溶接性を高めるために、電気抵抗が多少高い素材を使う場合がある。
しかし、このようなバスバーは、二次電池で生成された電流を外部のデバイスにまで伝達するのに電流の損失を大きくする要素となり、エネルギー効率を阻害する恐れがある。また、電気抵抗が高い素材であるほど、熱伝導度が低下することから、このようなバスバーを適用したバッテリーモジュールは、放熱性能が劣るようになる。
逆に、電気抵抗が低い素材の場合、抵抗溶接による発熱量が減り、抵抗溶接を困難にする要素となり得、適切なバスバー素材の選定が困難であった。
また、低価のバッテリーモジュールに適用されたバスバーの場合、製造コストを節減するためにより安い素材の適用が必要な実情である。
そして、従来技術において、バッテリーパックを構成するために、複数のバッテリーモジュールを相互電気的に接続するためには、複数のバッテリーモジュールの各々に適用されたバスバーを電気的に相互接続させる必要があった。しかし、複数のバッテリーモジュールを配列すると共に、具備された複数のバスバーを電気的に接続させる工程は、別の接続部材を使用することが通常であることから、複雑でややこしい接続固定の過程を経なければならなかった。これによって、製造時間及び製造コストの上昇の大きい要因となっていた。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バスバーと円筒型電池セルの電極端子との溶接性を高め、放熱効率を高めて電流損失を減らすことができるバスバーを備え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の本発明によるバッテリーモジュールは、
電極端子が上部及び下部に各々形成され、水平方向へ列及び行に配置された複数の円筒型電池セルと、
前記複数の円筒型電池セルを挿入して収容するように複数の中空構造を有する収容部が備えられたモジュールハウジングと、
前記複数の円筒型電池セルの電極端子と接触して前記複数の円筒型電池セル同士を電気的に接続するように構成されたバスバーと、を含み、
前記バスバーは、
前記複数の円筒型電池セルの上部または下部に位置し、水平方向の側面よりも上面及び下面が相対的に広いプレート形状で備えられた本体部と、
前記複数の円筒型電池セルのいずれか一つに形成された電極端子と電気的に接続し、前記本体部から水平方向へ延びて突出し、前記本体部から前記電極端子が位置する方向へ段差構造を有し、前記本体部から延びて突出する方向を基準にして両側へ分かれた分枝構造で備えられ、前記分枝構造には、前記電極端子が位置する方向へ突出した突起が形成され、前記分枝構造における前記突起の周辺部に、溶接棒の電気的な接続のための接触領域が設定された接続部と、を含む。
また、前記本体部には、上下方向へ穿孔された少なくとも一つ以上の接続開口が形成され得る。
また、前記接続部は、前記接続開口の周縁の内側に形成され得る。
そして、前記接続開口の周縁と前記接続部との連結部位には切欠きが形成され得る。
また、前記接続部は、前記本体部の端部に形成され得る。
さらに、前記バスバーは、銅合金からなり得る。
そして、前記突起は、平面視で環形であり、前記突起の環形の中心に近いほど前記電極端子が形成された方向へ突出した深さがさらに深くなるように形成され得る。
また、前記溶接棒は、円柱状であり得る。
さらに、前記突起の環形の直径は、前記溶接棒の直径よりも小さいことがある。
そして、前記突起の周縁の周辺部には、前記円柱状の溶接棒の上下方向の端部が挿入されるように、前記電極端子が形成された方向へ凹んだ挿入溝が形成され得る。
また、前記円筒型電池セルの電極端子は、上端に形成された第１電極端子及び下端に形成された第２電極端子を含み得る。
また、前記バスバーは、前記第１電極端子と電気的に接続するように前記モジュールハウジングの上部に載置される第１バスバーと、前記第２電極端子と電気的に接続するように前記モジュールハウジングの下部に載置される第２バスバーと、を含み得る。
また、前記第１バスバーは、前記本体部の前端部に前記第２バスバーの一部が接触するように形成された接触部が備えられ得る。
そして、前記第２バスバーは、前記本体部の後端部から上方へ垂直に折り曲げられて延びた折曲部と、前記折曲部の上端から後方へ折り曲げられて延び、前記第１バスバーと電気的に接続するように前記第１バスバーの接触部に接触するように構成された連結部と、を含み得る。
なお、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、
電極端子が上部及び下部に各々形成され、前記上部または下部に形成された電極端子には外側方向へ突出した複数の突出部が形成され、水平方向へ列及び行に配置された複数の円筒型電池セルと、
前記複数の円筒型電池セルを挿入して収容するように複数の中空構造を有する収容部が備えられたモジュールハウジングと、
前記複数の円筒型電池セルの電極端子の突出部と溶接結合し、前記複数の円筒型電池セル同士を電気的に接続するように構成されたバスバーと、を含み、
前記バスバーは、
前記複数の円筒型電池セルの上部または下部に位置し、水平方向の側面よりも上面及び下面が相対的に広いプレート形状で備えられた本体部と、
前記複数の円筒型電池セルのいずれか一つに形成された電極端子と電気的に接続し、前記本体部から水平方向へ延びて突出し、前記本体部から前記電極端子が位置する方向へ段差構造を有し、前記本体部から延びて突出した方向を基準にして両側に分かれた分枝構造で備えられ、前記分枝構造には前記電極端子が位置する方向へ突出した突起が形成され、前記分枝構造における前記突起の周辺部に、溶接棒の電気的な接続のための接触領域が設定された接続部と、を含む。
また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、一方向へ配列された前記バッテリーモジュールを少なくとも二つ以上を含み得る。
さらに、上記の課題を達成するための本発明によるデバイスは、前記バッテリーパックを含み得る。
本発明の一面によれば、本発明のバッテリーモジュールは、モジュールハウジングの外側壁に結合突起及びガイド溝を形成することで、複数のバッテリーモジュールを容易に配列することができるだけでなく、相互容易に分離されないように固定することができる。
また、本発明の一面によれば、モジュールハウジングに形成された第１突出締結部と、他のモジュールハウジングの第２突出締結部とが相互ボルト締結されることで、バッテリーモジュールの配置構造が崩れないように締結できる。特に、このような締結構造によって、第１バスバーと第２バスバーとの電気的断線を防止することができる。
さらに、本発明の一面によれば、バスバーの接続部に段差構造を形成することで、前記接続部が電極端子と隣接するように形成することができ、プロジェクション溶接時、前記接続部に圧力を加える場合、圧力による接続部と本体部との連結部位における変形や損傷を減らすことができるという利点がある。
そして、本発明の一面によれば、バスバーの接続部は、抵抗溶接時、前記分枝構造によって電流経路を長く設定することができ、効果的に抵抗熱を発生させることができ、溶接効率を高めて高い信頼度を有することができる。
さらに、本発明の一面によれば、バスバーは、溶接棒が接触して加圧できるように、突起の周辺部に環形の接触領域が設定されることで、前記溶接棒の加圧力が均一に前記突起に伝達でき、前記溶接棒から前記突起に全体として一定の電流密度で電流を流すことができる。これによって、本発明のバスバーは、より高い接合力と信頼度で接続部と電極端子との溶接をなすことができる。
また、本発明の一面によれば、バスバーの突起の周辺部に溶接棒の端部が挿入される挿入溝を形成することで、溶接棒の接触領域の面積を増やすことができるだけでなく、前記挿入溝の内面に沿って前記溶接棒の挿入位置をガイドすることができ、抵抗溶接をより容易にすることができる。そして、溶接棒の加圧時に発生し得る溶接棒の離脱現象を防止することができる。
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。
本発明の一実施例によるバッテリーモジュール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を概略的に示す分離斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す斜視図である。 図３のバスバーのＡ´領域の一部を概略的に示す部分側面図である。 図３のバスバーのＡ´領域の一部を概略的に示す部分平面図である。 図３のバスバーのＢ´領域の一部を概略的に示す部分平面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおけるバスバーの接続部と電極端子との溶接工程を概略的に示す部分側面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールにおけるバスバーの接続部と電極端子との溶接工程を概略的に示す部分側面図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールにおけるバスバーの接続部と電極端子との接続工程を概略的に示す部分側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおける第１バスバー及び第２バスバーを概略的に示す斜視図である。 図１０のＣ´領域の部位を概略的に示す部分側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおける一部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パックを概略的に示す斜視図である。
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１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。そして、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す分離斜視図である。
図１及び図２を参照すれば、本発明のバッテリーモジュール２００は、円筒型電池セル１００、モジュールハウジング２１０及びバスバー２５０を含み得る。
ここで、前記円筒型電池セル１００は、円筒状電池缶１２０及び前記電池缶１２０の内部に収容された電極組立体（図示せず）を含み得る。
ここで、前記電池缶１２０は、電気伝導性が高い材質を含んでおり、例えば、前記電池缶１２０は、アルミニウムまたは銅素材を含み得る。
また、前記電池缶１２０が上下方向へ長く立てられるように構成され得る。そして、前記電池缶１２０は、上下方向へ延びた円筒状であり得る。さらに、前記電池缶１２０の上部及び下部の各々に、電極端子１１１、１１２が形成され得る。具体的に、前記電池缶１２０の上端の扁平な円型の上面には、第１電極端子１１１が形成され得、前記電池缶１２０の下端の扁平な円型の下面には、第２電極端子１１２が形成され得る。
さらに、前記円筒型電池セル１００は、水平方向へ複数の列及び行に配置され得る。ここで、水平方向とは、円筒型電池セル１００を地面に置いたとき、地面に平行な方向を意味し、上下方向に垂直な平面上の少なくとも一方向であるといえる。
例えば、図２に示したように、前記バッテリーモジュール２００は、前後方向Ｗの四つの列と左右方向Ｖの７行または６行に配置された複数の円筒型電池セル１００を備え得る。
また、電極組立体（図示せず）は、正極と負極との間に分離膜を介在した状態でゼリーロール型に巻き取られた構造で形成され得る。前記正極（図示せず）には、正極タブが付着され、電池缶１２０の上端の第１電極端子１１１に接続し得る。前記負極（図示せず）には、負極タブが付着されて電池缶１２０の下端の第２電極端子１１２に接続し得る。
一方、前記モジュールハウジング２１０は、前記円筒型電池セル１００を内部に挿入して収容できる収容部２１２Ａ、２１２Ｂを備え得る。具体的に、前記収容部２１２Ａ、２１２Ｂには、前記円筒型電池セル１００の外側面を囲むように形成された中空構造が複数個形成され得る。
また、前記モジュールハウジング２１０は、内部空間を形成するようになっており、前、後、左、右の方向に形成された第１外側壁２１０ａ、第２外側壁２１０ｂ、第３外側壁２１０ｃ、及び第４外側壁２１０ｄを備え得る。
そして、前記モジュールハウジング２１０の第１外側壁２１０ａ、第２外側壁２１０ｂ、第３外側壁２１０ｃ、及び第４外側壁２１０ｄの少なくとも一つ以上には、他の一つのバッテリーモジュール２００の配置位置をガイドするための結合突起２６１、２６２及びガイド溝２６６、２６７が形成され得る。
例えば、図１に示したように、前記モジュールハウジング２１０の第１外側壁２１０ａ及び第２外側壁２１０ｂの各々には、二つの結合突起２６１、２６２及び二つのガイド溝２６６、２６７が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明のモジュールハウジング２１０の結合突起２６１、２６２が、他の一つのモジュールハウジング２１０の第２外側壁２１０ｂに形成されたガイド溝２６６、２６７に挿入されて締結固定されるので、一つのバッテリーモジュール２００に接続した他のバッテリーモジュール２０１（図１２）を容易に配置することができるだけでなく、相互容易に分離されないように固定することができる。
図１及び図２をさらに参照すれば、前記上部ケース２１０Ａは、第１突出締結部２７１を備え、前記下部ケース２１０Ｂは、第２突出締結部２７６を備え得る。
具体的に、第１突出締結部２７１は、Ｆ方向から見たとき、前記上部ケース２１０Ａの第２外側壁２１０ｂの外面から後方へ突出して延びて形成され得る。また、第２突出締結部２７６は、Ｆ方向から見たとき、前記下部ケース２１０Ｂの第１外側壁２１０ａの外面から前方へ突出して延びて形成され得る。
ここで、前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から眺めるときを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向を区分して示す。
そして、前記第１突出締結部２７１及び前記第２突出締結部２７６には、締結ボルト２７９（図１３）が挿入されるように貫通孔２７２が形成され得る。例えば、図１に示したように、前記モジュールハウジング２１０の前記第１突出締結部２７１は、他のバッテリーモジュール２０１（図１２）の第２突出締結部２７６及び締結ボルト２７９によって締結結合し得る。
ここで、前記第２突出締結部２７６の貫通孔２７２は、締結ボルト２７９が連続的に挿入されるように、他のバッテリーモジュール２００の上部ケース２１０Ａの第１突出締結部２７１の貫通孔２７３と連通し得る。これによって、一つのバッテリーモジュール２００及び他の一つのバッテリーモジュール２０１（図１３）は、前記締結ボルト２７９を用いて第１突出締結部２７１と第２突出締結部２７６とが相互締結されることによって、バッテリーモジュール２００、２０１、２０２、２０３（図１３）が配列される。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上部ケース２１０Ａの第１突出締結部２７１は、他のバッテリーモジュール２００の下部ケース２１０Ｂの第２突出締結部２７６とボルト結合することで、バッテリーモジュール２００の配置構造が崩れることを防止し、特に、前記第１バスバー２５０Ａと前記第２バスバー２５０Ｂとの電気的断線を防止することができる。
一方、前記モジュールハウジング２１０は、上部ケース２１０Ａ及び下部ケース２１０Ｂを含み得る。
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一部構成を概略的に示す斜視図である。
図２と共に図３を参照すれば、前記バスバー２５０は、一面が前記複数の円筒型電池セル１００の少なくとも二つ以上の円筒型電池セル１００の電極端子１１１、１１２と接触して電気的に接続した構造を含み得る。即ち、前記バスバー２５０は、前記複数の円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１または第２電極端子１１２と接触し、前記複数の円筒型電池セル１００同士を電気的に接続するように構成可能である。具体的に、前記バスバー２５０は、本体部２５１及び接続部２５６を備え得る。
ここで、前記本体部２５１は、水平方向（ｘ方向、ｙ方向）の側面よりも相対的に広い上面及び下面を有するプレート形状で備えられ得る。また、前記本体部２５１は、第１電極端子１１１または第２電極端子１１２が形成された前記複数の円筒型電池セル１００の上部または下部に位置し得る。
また、前記本体部２５１の水平方向（ｙ方向）の一端部には、前記バスバー２５０の位置固定のための係止構造２５１ｄが形成され得る。さらに、前記係止構造２５１ｄは、前記モジュールハウジング２１０の外壁にボルト結合可能に貫通口（図示せず）が形成され得る。
そして、前記本体部２５１は、前記モジュールハウジング２１０の外部形態に対応して内側へ凹んだ湾曲部２５１ｓが形成され得る。
図４は、図３のバスバーのＡ´領域の一部を概略的に示す部分側面図である。そして、図５は、図３のバスバーのＡ´領域の一部を概略的に示す部分平面図である。
図２と共に図４及び図５を参照すれば、前記接続部２５６は、前記複数の円筒型電池セル１００のいずれか一つに形成された第１電極端子１１１または第２電極端子１１２と電気的に接続するように構成され得る。このために、前記接続部２５６は、前記本体部２５１から水平方向（ｘ方向）へ延びて突出し得る。例えば、図３に示したように、前記接続部２５６は、前記本体部２５１から後方に向けて延びて突出して形成され得る。
また、前記接続部２５６には、前記本体部２５１から第１電極端子１１１または第２電極端子１１２が位置する方向（下方）へ段差構造Ｓが形成され得る。例えば、図３に示したように、前記接続部２５６には、前記円筒型電池セル１００の上部に形成された第１電極端子１１１が位置する方向（下方）へ段差構造Ｓが形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記接続部２５６に段差構造Ｓを形成することで、前記接続部２５６が電極端子１１１、１１２と隣接するように配置することができ、プロジェクション溶接時、前記接続部２５６に圧力を加える場合、圧力による前記接続部２５６と前記本体部２５１との連結部位の変形や損傷を減らすことができる利点がある。
また、前記接続部２５６は、前記本体部２５１から延びて突出した方向を基準にして両側に分かれた分枝構造２５６ｎを備え得る。即ち、前記接続部２５６には、延長して突出した方向の端部から反対方向（前方）へ湾入した溝やスリットＳ１が形成され得る。
例えば、図３に示したように、前記バスバー２５０には、２６個の接続部２５６が形成され得る。そして、前記２６個の接続部２５６の各々には、左右方向に分かれた分枝構造２５６ｎが形成され得る。
さらに、前記分枝構造２５６ｎには、前記電極端子１１１、１１２が位置する方向へ突出した突起２５８が形成され得る。即ち、前記分枝構造２５６ｎにおいて分枝した両部の各々に、突起２５８が形成され得る。
また、前記分枝構造２５６ｎは、溶接棒３００が接触連結されるように構成され得る。具体的に、前記分枝構造２５６ｎに形成された前記突起２５８の周辺部に円筒状の溶接棒（図７の３００）が電気的接続をなすように接触領域Ｐが設定され得る。
また、図３及び図５を参照すれば、前記本体部２５１には、上下方向に穿孔された少なくとも一つ以上の接続開口Ｈ１が形成され得る。また、前記接続開口Ｈ１の周縁の内側には、前記接続部２５６が後方へ突出して延びて形成され得る。即ち、前記接続開口Ｈ１は、前記接続部２５６の突出延長部位を囲むように形成され得る。
さらに、前記接続開口Ｈ１には、切欠き２５３ａ及び突出構造２５３ｂが形成され得る。ここで、前記切欠き２５３ａ及び突出構造２５３ｂは、前記接続部２５６に段差構造を形成するように前記接続部２５６を上方から下方へ加圧する過程で発生し得る損傷や変形を最小化するように形成され得る。即ち、前記切欠き２５３ａは、丸く湾入した縁端を有し得る。即ち、前記切欠き２５３ａは、前記接続部２５６を加圧することによる応力を分散できるように曲げられた形態を有し得る。さらに、前記突出構造２５３ｂは、段差構造Ｓを形成する過程で発生した応力を吸収するように突出して形成され得る。
また、前記接続開口Ｈ１は、前記接続部２５６の分枝構造２５６ｎと前記本体部２５１とが接触しないように離隔して形成され得る。即ち、前記分枝構造２５６ｎは、前記溶接棒３００からの電流が本体部２５１へ分散せず完全に前記分枝構造２５６ｎによって通電するように誘導できる。
図６は、図３のバスバーのＢ´領域の一部を概略的に示す部分平面図である。図６の接続部２５６は、前述した図５の接続部２５６と同一または類似の構成または構造が適用できるので、これについての詳細な説明は省略する。
図３と共に図６を参考すれば、前記接続部２５６は、前記本体部２５１の端部に形成され得る。即ち、図５の接続部２５６と異なり、図６の接続部２５６は、前記本体部２５１に形成された接続開口Ｈ１内に形成されていない。例えば、図３に示したように、前記バスバー２５０の後端部には、接続開口Ｈ１内に形成されていない６個の接続部２５６が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、図６の接続開口Ｈ１内に形成されていない接続部２５６は、別の接続開口Ｈ１を形成しなくてもよいので、単純な形状加工で形成が可能であり、バスバー２５０の形状加工による機械的特性の低下を減少させることができ、効率的な抵抗溶接が可能であるという利点がある。
また、前記バスバー２５０の本体部２５１は、前記複数の円筒型電池セル１００を全ては覆わないように形成され得る。例えば、図１に示したように、前記バスバー２５０の本体部２５１は、前記複数の円筒型電池セル１００全てを覆わず、前記複数の円筒型電池セル１００のうち最後端の列の円筒型電池セル１００の上端が外部に露出するように形成し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記本体部２５１の前記複数の円筒型電池セル１００のうち一部の円筒型電池セル１００の上端が外部に露出するように形成することで、前記バスバー２５０の材料費を節減し、前記モジュールハウジング２１０の内部に収容された複数の円筒型電池セル１００の充放電によって発生した熱を外部へ効果的に排出することができる。
一方、前記バスバー２５０は、銅合金からなり得る。具体的に、前記銅合金は、全体重量の６０重量％以上の銅を含み得、より具体的に、前記銅合金は、全体重量の９０重量％以上の銅を含み得る。そして、前記銅合金は、ニッケル、シリコン、すず、鉄、亜鉛、マグネシウム、リン、クロム及びジルコニウムからなる群より選択された少なくとも一つ以上を銅の重量％を除いた残りの重量％で含み得る。例えば、前記銅合金は、９０重量％以上の銅、１０重量％未満の亜鉛、１０重量％未満のクロム及び５重量％未満のジルコニウムを含み得る。また、他の実施例で、前記銅合金は、９０重量％以上の銅、５重量％未満のニッケル、１重量％未満のシリコン、１重量％未満のすず、１重量％以下の鉄、１重量％以下の亜鉛、０．１重量％以下のマグネシウム、０．１重量％以下のリン及び０．１重量％以下のジルコニウムを含み得る。しかし、前記バスバー２５０が銅合金のみに限定されることではなく、ニッケル、アルミニウム、金または銀などが主材料で構成された金属合金であれば、全て適用可能である。
したがって、本発明によるバッテリーモジュール２００は、銅合金からなるバスバー２５０を用いる場合、ニッケル素材からなるバスバーに比べて高い伝導性を有し、電流損失を最小化して発熱性に優れた利点がある。これによって、バッテリーモジュールの熱放出を手伝ってバッテリーモジュールの冷却効率を高めることができる。
また、前記バスバー２５０の表面には、前記バスバー２５０よりも相対的に高い比抵抗の金属でめっき層を形成し得る。例えば、前記高い比抵抗の金属はニッケルであり得る。さらに、前記めっき層の厚さは１μｍ～３μｍであり得る。具体的に、前記めっき層の厚さが１μｍ未満である場合、抵抗溶接時、前記めっき層が溶接部位でより高い抵抗を発生させにくく、効率的な抵抗溶接が困難となる。逆に、前記めっき層の厚さが３μｍを超過する場合、前記接続部２５６と前記電極端子１１１、１１２との溶接工程性が低下する恐れがあり、望ましくない。
図７は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおけるバスバーの接続部と電極端子との溶接工程を概略的に示す部分側面である。
図５と共に図７を参照すれば、前記分枝構造２５６ｎに形成された突起２５８は、図５のように平面視で環形であり得る。また、前記突起２５８は、環形の中心に近いほど前記電極端子１１１、１１２が形成された方向への突出深さがより深くなるように形成され得る。
さらに、前記接続部２５６と前記電極端子１１１、１１２との溶接を行うために使用される溶接棒３００は、前記溶接棒３００の電気的接続をなすように構成された接触領域Ｐを全体的に加圧できるように構成され得る。例えば、前記接触領域Ｐが前記環形の突起２５８の上部の周辺部に沿って形成される場合、前記接触領域Ｐと接触する前記溶接棒３００の下面は、円型であり得る。さらに、前記溶接棒３００は、下面が扁平な円で構成された円柱状で備えられ得る。この際、前記突起２５８の環形の最外郭の直径は、前記溶接棒３００の下面の直径よりも小さくてもよい。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバー２５０は、円柱状の溶接棒３００によって接触加圧されるように、前記環形の突起２５８の上部面の周辺部に環形の接触領域Ｐを設定することで、前記溶接棒３００の加圧力が均一に前記突起２５８に伝達され、前記溶接棒３００から前記突起２５８に全体として一定の電流密度で電流を流すことができる。これによって、本発明のバスバー２５０は、より高い接合力と信頼度で前記接続部２５６と前記電極端子１１１、１１２との溶接をなすことができる。
図８は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールにおけるバスバー２５０Ｃの接続部２５６Ｃと第１電極端子１１１との溶接工程を概略的に示す部分側面図である。図８の接続部２５６Ｃは、前述した図７の接続部２５６と同一または類似の構成もしくは構造を適用することができるので、これについての詳細な説明は省略する。
図８を参照すれば、他の実施例によるバスバー２５０Ｃは、前記接続部２５６Ｃに形成された前記突起２５８の上部の周縁の周辺部には、電極端子１１１、１１２が形成された方向へ凹んだ挿入溝Ｈ２が形成され得る。また、前記挿入溝Ｈ２は、前記円柱状の溶接棒３００の上下方向の端部が挿入可能な大きさを有し得る。
例えば、図８に示したように、前記溶接棒３００の下端面が扁平な円柱形状を有する場合、前記挿入溝Ｈ２は、平面視で円形であり得る。そして、前記挿入溝Ｈ２は、前記電極端子１１１、１１２が形成された方向へ所定の深さを有するように形成され得る。さらに、前記挿入溝Ｈ２の内面は、前記溶接棒３００の接触領域Ｐとして設定され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記突起２５８の上部の周縁の周辺部に、前記溶接棒３００の端部が挿入される挿入溝Ｈ２を形成することで、前記溶接棒３００の接触領域Ｐの面積をふやすことができるだけでなく、前記挿入溝Ｈ２の内面に沿って前記溶接棒３００の位置をガイドでき、抵抗溶接をより容易にする。そして、前記溶接棒３００の加圧時に発生し得る前記溶接棒３００の接触領域Ｐから外れる現象を防止することができる。
図９は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールにおけるバスバー２５０の接続部２５６と電極端子１１１Ｂとの溶接工程を概略的に示す部分側面図である。図９の円筒型電池セル１００Ｂは、前述した図８の円筒型電池セル１００と比較する場合、上部に形成された電極端子１１１Ｂに複数の突出部２５９がさらに形成されたことを除いては、同一または類似の構成もしくは構造を適用することができるので、これについての詳細な説明は省略する。
図９を参照すれば、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールに適用された円筒型電池セル１００Ｂは、上部または下部に形成された電極端子１１１Ｂに、外側方向へ突出した複数の突出部２５９が形成され得る。
また、前記バッテリーモジュールは、前記複数の円筒型電池セル１００Ｂの電極端子１１１Ｂの突出部２５９と溶接結合したバスバー２５０を含み得る。さらに、前記バスバー２５０は、前記複数の円筒型電池セル１００Ｂ同士を電気的に接続するように構成され得る。
例えば、図９に示したように、円筒型電池セル１００Ｂの上部に形成された電極端子１１１Ｂには、二つの突出部２５９が形成され得る。このような二つの突出部２５９は、プロジェクション溶接によって前記バスバー２５０の接続部２５６の下面と溶接結合し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、電極端子１１１Ｂとバスバー２５０とを溶接結合する場合、前記電極端子１１１Ｂに形成された突出部２５９及びバスバー２５０の突起２５８によって溶接不良率を減少させることができ、溶接強度をさらに高めることができる。
図１０は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの第１バスバー及び第２バスバーを概略的に示す斜視図である。そして、図１１は、図１０のＣ´領域を概略的に示す部分側面図である。
先ず、図１０を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール２００のバスバー２５０は、具体的に、第１バスバー２５０Ａ及び第２バスバー２５０Ｂを含み得る。また、前記第１バスバー２５０Ａ及び第２バスバー２５０Ｂは、前述した本体部２５１、接続開口Ｈ１及び接続部２５６を全て備え得る。
また、図２と共に、図１０及び図１１を参照すれば、前記バスバー２５０は、前記円筒型電池セル１００の上端に形成された第１電極端子１１１と電気的に接続する第１バスバー２５０Ａと、前記円筒型電池セル１００の下端に形成された第２電極端子１１２と電気的に接続する第２バスバー２５０Ｂと、を含み得る。
さらに、前記第１バスバー２５０Ａは、前記第１電極端子１１１と接触するように前記モジュールハウジング２１０の上部に載置され得る。そして、前記第２バスバー２５０Ｂは、前記第２電極端子１１２と接触するように前記モジュールハウジング２１０の下部に載置され得る。
また、第１バスバー２５０Ａは、Ｆ方向から見たときを基準にして、本体部２５１の前端部に、前記第２バスバー２５０Ｂの一部が接触するように形成された接触部２５２が備えられ得る。即ち、前記接触部２５２は、前記第２バスバー２５０Ｂの一部の下面と接触するように上面が備えられ得る。
また、前記第２バスバー２５０Ｂは、折曲部２５４と、前記折曲部２５４と接続した連結部２５５と、を備え得る。具体的に、前記折曲部２５４は、前記第２バスバー２５０Ｂの本体部２５１の後端部から上方へ垂直に折り曲げられて延びた構造を有し得る。さらに、前記連結部２５５は、前記折曲部２５４の上端から後方へ折り曲げられて延びた形態であり得る。また、前記連結部２５５は、前記第１バスバー２５０Ａと電気的に接続するように前記第１バスバー２５０Ａの接触部２５２の上面に接触するように構成され得る。そして、前記連結部２５５の下面は、前記第１バスバー２５０Ａの接触部２５２の上面と接触するように構成され得る。
さらに、前記第２バスバー２５０Ｂの連結部２５５の下面には、下方へ突出した固定突起２５５Ｐが少なくとも一つ以上形成され得る。また、前記第１バスバー２５０Ａの接触部２５２には、前記連結部２５５の固定突起２５５Ｐと対応する形状の収容溝２５２Ｈが形成され得る。これによって、前記第２バスバー２５０Ｂの連結部２５５の固定突起２５５Ｐは、前記第１バスバー２５０Ａの接触部２５２の収容溝２５２Ｈに挿入されて固定され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記連結部２５５の固定突起２５５Ｐと前記接触部２５２の収容溝２５２Ｈが相互結合しながら、前記連結部２５５が前記接触部２５２に容易に接触できるだけでなく、接触面積を効果的に増やし、電気抵抗を減少させて電気的接続の信頼性を高めることができる。
図１２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す斜視図である。ここで、図１２においては、上部ケース２１０Ａの内部構造を説明するために、複数の円筒型電池セル１００のうち、一つの円筒型電池セル１００を除いて図示した。
図１と共に図１２を参照すれば、前記モジュールハウジング２１０の前記上部ケース２１０Ａの第１収容部２１２Ａには、前記円筒型電池セル１００の側面と対向する内面に前記円筒型電池セル１００の側面を加圧固定するための固定構造が形成され得る。
例えば、前記固定構造は、前記円筒型電池セル１００の外側面を加圧するように前記第１収容部２１２Ａの内面から円筒型電池セル１００が位置した水平方向（内部方向）へ突出した凸部２１３であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記凸部２１３は、バッテリーモジュール２００に印加された外部衝撃による振動または動きによる円筒型電池セル１００とバスバー２５０との電気的断線を効果的に防止することができ、振動による円筒型電池セル１００の損傷を効果的に減らすことができる。
図１３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。
図２と共に図１３を参照すれば、本発明によるバッテリーパック１０００は、前記バッテリーモジュール２００を少なくとも二つ以上含み得る。具体的に、前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００、２０１、２０２、２０３は、一方向へ整列配置された構造であり得る。例えば、図１３に示したように、４個のバッテリーモジュール２００、２０１、２０２、２０３が前後方向へ整列配置され、４個のバッテリーモジュール２００、２０１、２０２、２０３は、第１バスバー２５０Ａ及び第２バスバー２５０Ｂを介して相互電気的に直列接続し得る。
また、前記バッテリーモジュール２０２には、バスバー２５０Ｄと電気的に接続する外部入出力端子２８０が形成され得る。さらに、前記バッテリーモジュール２０２の第３バスバー２５０Ｄには、図１０に示した第１バスバー２５０Ａとは異なり、前記外部入出力端子２８０と電気的に接続できるように、下方へ折り曲げられた下向き折曲部Ｅが形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記下向き折曲部Ｅが形成された第３バスバー２５０Ｄは、簡単な構造で外部入出力端子２８０と電気的に接続可能となり、組立工程の時間を短縮することができる利点がある。
また、図１３を参照すれば、本発明によるバッテリーパック１０００は、バッテリーモジュール２００に加え、バッテリーモジュール２００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。
また、本発明によるバッテリーパック１０００は、エネルギー貯蔵デバイスに適用されるか、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、前記バッテリーパック１０００を含み得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
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ず、本発明の属する技術分野における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。
本発明は、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に関する。また、本発明は、前記バッテリーパックが備えられた電子デバイスまたは自動車関連産業に利用可能である。
１００ 円筒型電池セル
１１１、１１２ 電極端子
２００、２０１、２０２、２０３ バッテリーモジュール
２１０ モジュールハウジング
２１０Ａ 上部ケース
２１０Ｂ 下部ケース
２５０ バスバー
２５１ 本体部
２５０Ａ 第１バスバー
２５０Ｂ 第２バスバー
２５２ 接触部
２５３ａ 切欠き
２５４ 折曲部
２５５ 連結部
２５６ 接続部
２５６ｎ 分枝構造
２５８ 突起
３００ 溶接棒
１０００ バッテリーパック
Ｈ１ 接続開口
Ｈ２ 挿入溝

Claims (12)

  1. 電極端子が上部及び下部に各々形成され、前記上部または下部に形成された電極端子には外側方向へ突出した複数の突起が形成され、水平方向へ列及び行に配置された複数の円筒型電池セルと、
    前記複数の円筒型電池セルを挿入して収容するように複数の中空構造を有する収容部が備えられたモジュールハウジングと、
    前記複数の円筒型電池セルの電極端子の突起と溶接結合し、前記複数の円筒型電池セル同士を電気的に接続するように構成されたバスバーと、
    を含み、
    前記バスバーは、
    前記複数の円筒型電池セルの上部または下部に位置する、プレート形状の本体部と、
    前記複数の円筒型電池セルのいずれか一つに形成された電極端子と電気的に接続する接続部であって、前記接続部は、前記本体部から前記電極端子が位置する方向へ段差構造を有して前記本体部から水平方向へ延びて突出し、前記接続部は、前記本体部から延びて突出する方向を基準にして両側へ分かれた分枝構造を有し、前記分枝構造には、前記電極端子が位置する方向へ突出した突起が形成され、前記分枝構造における前記突起の周辺部には、溶接棒の電気的な接続のための接触領域が設定された、接続部と、
    を含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記本体部には、上下方向へ穿孔された少なくとも一つ以上の接続開口が形成され、
    前記接続部は、前記接続開口の周縁の内側に形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. 前記接続開口の周縁と前記接続部との連結部位には切欠きが形成されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記接続部は、前記本体部の端部に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記バスバーは、銅合金を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記突起は、平面視で環形であり、前記突起の環形の中心に近いほど前記電極端子が形成された方向へ突出した深さが深くなるように形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記溶接棒は、円柱状であり、
    前記突起の環形の直径は、前記溶接棒の直径よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記突起の周縁の周辺部には、前記円柱状の溶接棒の上下方向の端部が挿入されるように、前記電極端子が形成された方向へ凹んだ挿入溝が形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
  9. 請求項１に記載のバッテリーモジュールが複数、隣接して電気的に接続されるバッテリーモジュールであって、
    前記円筒型電池セルの電極端子は、上端に形成された第１電極端子及び下端に形成された第２電極端子を含み、
    前記各バッテリーモジュールのバスバーは、
    前記第１電極端子と電気的に接続するように前記モジュールハウジングの上部に載置される第１バスバーと、
    前記第２電極端子と電気的に接続するように前記モジュールハウジングの下部に載置される第２バスバーと、
    を含み、
    前記第１バスバーは、
    前記本体部の前端部に隣接する一方のバッテリーモジュールの前記第２バスバーの一部が接触するように形成された接触部が備えられ、
    前記第２バスバーは、
    前記本体部の後端部から上方へ垂直に折り曲げられて延びた折曲部と、
    前記折曲部の上端から後方へ折り曲げられて延び、隣接する他方のバッテリーモジュールの前記第１バスバーと電気的に接続するように前記隣接する他方のバッテリーモジュールの前記第１バスバーの接触部に接触するように構成された連結部と、
    を含む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。
  10. 前記バスバーの本体部は、水平方向の側面よりも上面及び下面が相対的に広いプレート形状を有する請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  11. 一方向へ配列された請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも二つ以上を含む、バッテリーパック。
  12. 請求項１１に記載のバッテリーパックを含む、デバイス。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3058605B1 (en) 2013-10-16 2023-12-06 Ambri Inc. Seals for high temperature reactive material devices
KR102378374B1 (ko) 2018-06-18 2022-03-25 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩
EP3967116A1 (en) * 2019-05-10 2022-03-16 Volvo Truck Corporation A system for arranging ecus in a chassis of a vehicle
KR20210054791A (ko) 2019-11-06 2021-05-14 주식회사 엘지화학 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법
KR102537232B1 (ko) * 2020-02-20 2023-05-26 삼성에스디아이 주식회사 배터리 셀 조립체 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20210113864A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바를 구비한 배터리 모듈, 및 배터리 팩, 및 자동차
CN111769247A (zh) * 2020-07-07 2020-10-13 陕西长风动力有限公司 一种全接触式焊接镍片及具有该镍片的电池
CN115552705A (zh) * 2020-09-21 2022-12-30 株式会社Lg新能源 电池模块、电池组以及包括电池模块的车辆
DE102020215643A1 (de) 2020-12-10 2022-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betrieb einer Widerstandsschweißvorrichtung und Widerstandsschweißvorrichtung
CN114643399B (zh) * 2020-12-21 2023-12-01 新奥科技发展有限公司 一种制备方钴矿热电模块用焊接模具及该模块的制备方法
EP4044353B1 (en) * 2021-02-11 2023-05-24 Samsung SDI Co., Ltd. Assembly set for assembling a carrier framework for a stack of battery cell blocks
KR20220145047A (ko) * 2021-04-21 2022-10-28 삼성에스디아이 주식회사 플렉시블 버스바를 갖는 배터리 모듈
US20220344777A1 (en) * 2021-04-23 2022-10-27 Milwaukee Electric Tool Corporation Conductive strap for battery pack
DE102021113487B3 (de) * 2021-05-25 2022-06-15 Webasto SE Fixierung der Stromschienen beim Schweißprozess
CN113523633B (zh) * 2021-07-28 2022-08-23 盐城国投中科新能源科技有限公司 一种电池模组的焊接装置
KR20230022048A (ko) * 2021-08-06 2023-02-14 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이러한 배터리 팩을 포함하는 전기 이륜차
CN114054921A (zh) * 2021-12-06 2022-02-18 中节能太阳能科技（镇江）有限公司 一种用于光伏组件的焊接方法
WO2023147070A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-03 Ambri Inc. Improved energy storage devices
PL440257A1 (pl) 2022-01-28 2023-07-31 Aic Spółka Akcyjna Sposób laserowego spawania ogniw galwanicznych w procesie wytwarzania modułu baterii elektrycznej

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091182A (ja) 2006-09-30 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 組電池とその製造方法
WO2012073399A1 (ja) 2010-11-30 2012-06-07 パナソニック株式会社 電池モジュール及び電池パック
WO2012164884A1 (ja) 2011-05-31 2012-12-06 パナソニック株式会社 ヒューズ板、およびそれを具備する電池ブロック
KR101223731B1 (ko) 2010-05-12 2013-01-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩 제조방법
WO2015064097A1 (ja) 2013-10-31 2015-05-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池モジュール
JP2015141800A (ja) 2014-01-28 2015-08-03 ダイキョーニシカワ株式会社 電池モジュール
WO2017169524A1 (ja) 2016-03-30 2017-10-05 三洋電機株式会社 電池パック

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3951526B2 (ja) 1999-11-26 2007-08-01 松下電器産業株式会社 円筒型蓄電池
JP2001205452A (ja) * 2000-01-24 2001-07-31 Toshiba Corp 超音波溶接装置、超音波溶接方法および密閉電池とその製造方法
JP3723433B2 (ja) * 2000-03-30 2005-12-07 三洋電機株式会社 組電池およびその製造方法
JP2003103376A (ja) * 2001-09-26 2003-04-08 Fuji Kiki Kogyo Kk 鋼材の接合構造及び接合方法
JP3848565B2 (ja) * 2001-11-27 2006-11-22 松下電器産業株式会社 電池間接続構造および電池モジュール並びに電池パック
JP4019722B2 (ja) * 2002-01-29 2007-12-12 松下電器産業株式会社 コイン型電池
US7126078B2 (en) * 2002-02-28 2006-10-24 Emcore Corporation Sub-micron adjustable mount for supporting a component and method
JP4876444B2 (ja) * 2005-06-16 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 電池と電池製造方法
KR20080045305A (ko) * 2006-11-20 2008-05-23 주식회사 엘지화학 디바이스에 도전성 부재를 결합시키는 방법
KR101074780B1 (ko) * 2009-09-30 2011-10-19 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체, 캔, 및 이를 이용한 이차 전지
JP5616742B2 (ja) * 2010-10-08 2014-10-29 株式会社愛和鉄工 溝付きスポット溶接電極を用いたスポット溶接方法
JP5618808B2 (ja) 2010-12-16 2014-11-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 溶接構造
WO2012164832A1 (ja) * 2011-05-31 2012-12-06 パナソニック株式会社 電池ブロック
DE102012209321A1 (de) 2012-06-01 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Speichereinheit zum Speichern elektrischer Energie
KR101297261B1 (ko) 2012-09-13 2013-08-16 삼성에스디아이 주식회사 리드 플레이트, 이를 구비하는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조방법
KR101693291B1 (ko) * 2012-11-23 2017-01-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN203039005U (zh) * 2012-12-05 2013-07-03 原瑞电池科技股份有限公司 锂电池的导电片
JP6056819B2 (ja) * 2014-08-29 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 二次電池用集電端子および二次電池の製造方法
JP6207539B2 (ja) 2015-02-04 2017-10-04 Ｊｘ金属株式会社 銅合金条およびそれを備える大電流用電子部品及び放熱用電子部品
JP6582443B2 (ja) * 2015-02-27 2019-10-02 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法
KR102317503B1 (ko) 2015-04-09 2021-10-26 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102397218B1 (ko) * 2015-08-27 2022-05-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
JP2017157509A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 トヨタ自動車株式会社 バスバー
JP6785586B2 (ja) * 2016-06-21 2020-11-18 三菱電機株式会社 貯湯タンク
CN206022495U (zh) 2016-07-29 2017-03-15 广东亿纬赛恩斯新能源系统有限公司 动力电池模组
CN206134791U (zh) 2016-09-28 2017-04-26 惠州市蓝微新源技术有限公司 一种圆柱形动力电池模块及其电池模组
KR101863915B1 (ko) 2016-10-27 2018-06-04 삼성중공업 주식회사 시추설비의 파이프 적치대
CN206742367U (zh) 2017-04-21 2017-12-12 安徽欧鹏巴赫新能源科技有限公司 一种汇流排及锂离子电池模组单元

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091182A (ja) 2006-09-30 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 組電池とその製造方法
KR101223731B1 (ko) 2010-05-12 2013-01-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩 제조방법
WO2012073399A1 (ja) 2010-11-30 2012-06-07 パナソニック株式会社 電池モジュール及び電池パック
WO2012164884A1 (ja) 2011-05-31 2012-12-06 パナソニック株式会社 ヒューズ板、およびそれを具備する電池ブロック
WO2015064097A1 (ja) 2013-10-31 2015-05-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池モジュール
JP2015141800A (ja) 2014-01-28 2015-08-03 ダイキョーニシカワ株式会社 電池モジュール
WO2017169524A1 (ja) 2016-03-30 2017-10-05 三洋電機株式会社 電池パック

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