JP7305021B2 - 表面パターンが形成されたバスバー及びそれを含む電池モジュール - Google Patents

表面パターンが形成されたバスバー及びそれを含む電池モジュール Download PDF

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Description

本出願は、2019年08月02日付の韓国特許出願第10-2019-0094098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、電極リード接合用のバスバーとそれを含む電池モジュールに関するものであって、より詳細には、電極リードとの接合性を向上させたバスバー及びそれを含む電池モジュールに関するものである。
モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に起因して、二次電池の需要も急激に増加している。その中でも、リチウム二次電池は、エネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れていることから、各種モバイル機器はもちろん、多様な電子製品のエネルギー源として広く使用されている。
また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車、ディーゼル車などによる大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても注目されている。
このように、二次電池の適用分野と製品が多様化することに伴い、電池の種類も、それに相応しい出力と容量を提供することができるように多様化している。併せて、当該分野および製品に適用される電池は、小型化ないし軽量化が求められている。
二次電池の出力と容量を高めるために、多数の電池セルが電気的に連結されてパッケージ化した電池モジュールを形成する。特に、中大型装置には、積層が容易であるという長所に起因してパウチ型二次電池が多く用いられる。通常、中大型装置の電池モジュールは、パウチ型二次電池の直列および/または並列連結を通じて具現されている。
一方、電池モジュールを構成するときにパウチ型二次電池の電極リードをベンディングしてバスバーの上端面の上に接触させた後、それを溶接して接合させる。ここで、上記バスバー(bus bar)は、銅、銀、錫メッキなどのような材質で、バーの形で製作された棒状の伝導体を意味する。このようなバスバーは、銅線に比べて大容量の電流を安全に通電させることができるため、電気自動車の電池モジュールなどを始めとする電源供給装置内の結線部材として多く使用されている。
ところで、従来技術の場合、電極リードとバスバーが互いに異なる異種の金属で形成された場合には、溶接による結合力が良くないという限界がある。例えば、アルミニウム電極リードと銅バスバーが接合される場合、異種の金属間の溶接過程で発生する気泡によって接合界面に気孔が形成され得、それは結合力を低下させる原因となる。
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたものであって、異種の金属で形成された電極リードとバスバーとの間の界面接合性を向上させたバスバー及びそれを含む電池モジュールに関するものである。
本発明は、電極リード接合用のバスバー及びそれを含む電池モジュールを提供する。
本発明の一実施形態において、上記バスバーは、板状部材の一面上に、第1電極リードと面接合する第1接合部、および第2電極リードと面接合する第2接合部を有し、第1電極リードと接合される第1接合部は一方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造であり、第2電極リードと接合される第2接合部は凹凸が形成されない表面構造である。
本発明の具体例において、第1接合部の中心領域には第1スリットが形成された構造であり、第2接合部の中心領域には第2スリットが形成された構造である。上記スリットは、電極リードとの電気的接触を阻害する場合ではなければ、その具体的な形状は特に制限されない。
例えば、上記第1スリットは第1接合部を横切る形状であり、上記第2スリットは第2接合部を横切る形状である。また、第1スリット及び第2スリットは、互いに平行に配列された場合を含む。ただし、第1スリットおよび第2スリットの中にいずれか一つ以上は、複数形成されるか、あるいは複数形成され得ない。また、電池モジュールを形成する過程において、電池セルの積層方向によって第1スリットおよび第2スリットの形成方向は異なり得る。
本発明において、バスバーに形成された凹凸パターンは、溶接過程において排出される気泡の排出を円滑にするためである。したがって、上記凹凸パターンの形状あるいは配向される方向は、気泡の排出を阻害しない範囲で多様に変形可能である。
本発明の一実施形態において、第1接合部は第1スリットの長軸方向と垂直な方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造である。この場合、凹凸パターンの一側端は、第1スリットと連通されるように接する構造であり得る。これにより、溶接時に界面で発生する気泡は、凹凸パターンと第1スリットを介して排出される。本発明において、スリットの「長軸方向」とは、スリットが形成された長さ方向を意味し、それに対応してスリットの「幅方向」とは、スリットの短縮方向になる。
別の例において、第1接合部は第1スリットの長軸方向と平行な方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造である。この場合、第1接合部に形成された凹凸パターンは第1電極リードが接合する領域より長さ方向に長らく形成され得る。ここで、長さ方向はパターン化された凹凸の配向方向を意味する。これにより、溶接時に界面で発生する気泡は、凹凸パターンに沿って排出される。
別の例において、第1接合部は第1スリットの長軸方向と鋭角を成す方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造である。この場合、凹凸パターンの一側端は、第1スリットと連通されるように接する構造であり得る。これにより、溶接時に界面で発生する気泡は凹凸パターンと第1スリットを介して排出される。
本発明において、上記第1接合部に形成された凹凸パターンが配向された方向は、電池の積層数ないし形態、電極リードのベンディング方向および/または溶接工程などによって異なり得る。上記凹凸パターンが配向された方向は、バスバーと電極リードの溶接時に発生する気泡の排出を阻害しない範囲で多様に変更可能である。
本発明の一実施形態において、第1接合部は、断面形状を基準として、第1電極リードと接合する側の一面が山および谷が繰り返されるパターンを有し、第1電極リードと接合する側の反対側の一面がフラットな断面形状を有する。具体例において、上記第1接合部は、断面形状を基準として、第1電極リードと接合する側の一面が三角形の断面構造が繰り返される形状を有し、第1電極リードと接合する側の反対側の一面がフラットな断面形状を有する。ここで、三角形の断面構造は、上側方向の頂点部が凹凸構造の突出した「山」を形成し、下側の両方向の頂点部が凹凸構造の陥入された「谷」を形成することになる。本発明において、山および谷が繰り返される断面形状が「三角形の断面構造」である場合、「山」および「谷」の部分は、角張った場合だけでなく、丸くラウンドされた場合も含む。
具体例において、上記第1接合部は、断面形状を基準として、第1電極リードと接合する側の一面が三角形の断面構造が繰り返されるパターン形状を有し、第1電極リードと接合する側の反対側の一面がフラットな断面形状を有する。
別の具体例において、上記第1接合部は、断面形状を基準として、第1電極リードと接合する側の一面が山および谷が繰り返されるパターンを有し、山を成す頂点部はラウンド形状である。
また、本発明は前述したバスバーを含む電池モジュールを提供する。前述したバスバーは電極リード接合用に適用され、上記電池モジュールは二つ以上の多数の電池セルが上記バスバーによって電気的に接続された場合である。
本発明の一実施形態において、上記電池モジュールは、
電極タブが一方向に配向されて突出するように積層された複数の電池セルと、
一側で上記電池セルの電極タブと電気的に接続され、電池セルの電極タブと接続された面の反対側でバスバーと接合される第1電極リードおよび第2電極リードと、
上記第1電極リードと面接合される第1接合部、および第2電極リードと面接合される第2接合部を含むバスバーとを含む。
具体例において、第1電極リードとバスバーは異種の金属で形成され、第2電極リードとバスバーは同種の金属で形成される。この場合、例えば、第1電極リードはアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、バスバーおよび第2電極リードは銅または銅合金で形成される。
また、バスバーの第1接合部と第1電極リードは部分融着して密着された構造であり、界面には気泡が実質的に存在しない構造である。気泡が実質的に存在しない構造は、界面に気泡が全くない場合のみならず、接合力が殆ど低下されない範囲で少数の気泡あるいは少量の気泡が存在する場合も含む。
具体例において、上記電池モジュールは、多数の電池セルあるいは電池モジュールが電気的に連結された場合を全て含む。上記電池は二次電池であり得、具体的にはリチウム二次電池である。また、上記電池は電極が一方向に配列される場合であれば制限なく適用可能であり、例えば、パウチ型の電池であり得る。
本発明に係るバスバーは、バスバーの表面にパターンを形成することによって、異種の金属で形成された電極リードとバスバーとの間の溶接接合性および耐久性を向上させる。また、電池モジュールの電極リード接合用として利用可能である。
本発明の一実施形態に係るバスバー示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバスバーの第1接合部に形成された一方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造を示した部分拡大図である。 本発明の一実施形態に係る凹凸構造を拡大して示した模式図である。 本発明の一実施形態に係る凹凸構造を拡大して示した模式図である。 本発明の一実施形態に係るバスバーに電極リードが付着された模様を示した模式図である。 比較例に係るバスバーに電極リードが付着された模様を示した模式図である。 レーザー溶接を通じてバスバーに電極リードを付着する過程を示した模式図である。 本発明の一実施形態に係るバスバーに第1電極リードが溶接を通じて付着される過程を模式的に示したものである。 比較例に係るバスバーに第1電極リードが溶接を通じて付着される過程を模式的に示したものである。 比較例に係るバスバーと第1電極リードの接合断面を撮影した写真である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールを図示した斜視図である。
以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。その前に、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は通常的、あるいは辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が彼自身の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を好適に定義し得るという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されるべきである。
したがって、本明細書の図面に図示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎないのみであり、本発明の技術的思想にすべて代弁するものではない。そのため、本出願時点において、これらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
本発明において、「スリット」とは、一方向に長さの長い長軸と、上記長軸と垂直な方向の長さの短い短縮とを有する形状の貫通孔を総称し、その形状が長方形、楕円形またはビード形態などの場合を含む。
また、本発明において、「電池モジュール」とは、多数の電池が集合された場合を総称し、場合によっては電池モジュールあるいは電池パックなどとして称し得る。
図1は、本発明の一実施形態に係るバスバーを示した斜視図である。図1を参照すると、本発明に係るバスバー(100)は、電極リード接合用として適用可能であり、二つのスリット(111、121)が両側に形成された構造である。バスバー(100)において、第1スリット(111)の両側の上面部は第1電極リード(131)と面接合する第1接合部(110)であり、第2スリット(121)の両側の上面部は第2電極リード(132)と面接合する第2接合部(120)である。上記第1接合部(110)は第1スリット(111)と垂直方向に配向された凹凸パターンが形成された構造であり、第2接合部(120)は別途の凹凸パターンが形成されない構造である。例えば、上記第1接合部(110)に形成された凹凸パターンの一端部は、第1スリット(111)と連通されて接触する形状である。本発明は、バスバーの一面上に、第1電極リードとの接合領域に一方向に配向された凹凸パターンを形成することによって、溶接過程で発生する気泡が円滑に排出されるようにする。
例えば、上記バスバー(100)の凹凸パターンは、山および谷が繰り返される断面形状で形成された構造であり、山と山との間の平均距離は図2~図4を通じて説明し得る。
図2において、バスバー(100)の第1接合部(110)は、一方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造を形成する。具体的に、上記第1接合部(110)は、断面を基準として、一面に山および谷が繰り返される形状を有し、反対側の一面には平坦な形状を有する。上記第1接合部(110)は、断面を基準として、凹凸パターンが形成された上部(11)と凹凸パターンが形成されない下部(12)を含む。上記上部(11)に形成された凹凸(10)は、山形態の頂点部が繰り返され、上記頂点部の間には谷が形成された構造が繰り返されるパターンである。
上記第1接合部に形成された凹凸パターンは、多様な形態、大きさ乃至間隔で形成可能であり、各電池セルおよび電極リードの形態などにより、溶接テストを通じて導出され得る。一つの例において、第1接合部は、断面形状を基準として、山と山との間の平均距離が3mm以内であってもよく、好ましくは2mm以内であってもよい。また、第1接合部において谷の平均深さは、バスバー厚さの20%以内、より好ましくは10%以内であってもよい。
図3は、図2に開示された凹凸(10)をより拡大して図示したものである。図3において、凹凸(10)は、三角形構造の断面が繰り返される形態である。上記三角形構造は、底辺から凹凸の頂点(10a)までの高さ(H)を形成することになり、底辺の幅(W)を形成することになる。谷および山形態の頂点部が繰り返されるパターン構造を含む凹凸(10)は、山の頂点(10a)がどのような高さで形成されるか、あるいは底辺の幅(W)がどのような幅で形成されるかによって、その効果が異なり得る。または、上記凹凸(10)の高さ(H)と底辺の幅(W)の比(H/W)によって、その効果が異なり得る。例えば、凹凸(10)の高さ(H)が高すぎる場合には、溶接過程で界面接合が十分でなくなり、逆に凹凸(10)の高さ(H)が低すぎる場合には、気泡の排出が円滑でなくて凹凸パターンの形成による効果がわずかである。凹凸(10)底辺の幅(W)も界面接合性および気泡の排出効果に影響を及ぼすことになる。図3では、凹凸(10)の高さ(H)と底辺の幅(W)の比(H/W)が1である場合を図示した。
別の例において、図4のように、上記三角形構造は、山の頂点部(10b)がラウンド形状に形成される場合を含む。この場合、三角形構造は、底辺から山の頂点部(10b)までの第2高さ(H)を形成することになる。谷および山形の頂点部が繰り返されるパターンの構造を含む凹凸(10)は、ラウンド形状がどのような高さで形成されるのかによって、その効果が異なり得る。すなわち、上記凹凸(10)は、底辺から仮想の頂点までの高さ(H)に対するラウンド形状の頂点部までの高さ(H)の比(H/H)によって、第1接合部の表面積、電極リードとの界面接合性または気泡の排出効率などの効果が異なり得る。本発明では、別途に開示しなかったが、凹凸(10)の谷部分もラウンド形状に形成可能である。図4では、凹凸(10)の高さ(H)と底辺の幅(W)の比(H/W)が0.7であり、かつ底辺から仮想の頂点までの高さ(H)に対するラウンド形状の頂点部までの高さ(H)の比(H/H)が0.7である場合を図示した。
凹凸(10)の断面形状は、特に制限されず、当該技術分野において通常の知識を逸脱しない範囲で変更、代替または改良して適用され得る。
図5は、本発明の一実施形態に係るバスバーに電極リードが付着された模様を示した模式図である。例えば、バスバー(100)は銅(Cu)またはその合金で形成され、第1スリット(111)の両側に位置する第1接合部(110)には、アルミニウム(Al)またはその合金で形成された第1電極リード(131)が付着される。また、第2スリット(121)の両側に位置する第2接合部(120)には、それぞれ銅(Cu)またはその合金で形成された第2電極リード(132)が付着される。第1電極リード(131)はバスバー(100)の左側で延長およびベンディングされて第1接合部(110)に付着され、または第1スリット(111)を経由して延長およびベンディングされて第1接合部(110)に付着される。また、第2電極リード(132)はバスバー(100)の右側で延長およびベンディングされて第2接合部(120)に付着され、又は第2スリット(121)を経由して延長およびベンディングされて第2接合部(120 )に付着される。
特に、バスバー(100)の凹凸パターンが形成された第1接合部(110)には、第1電極リード(131)が付着される。バスバー(100)と第1電極リード(131)は、互いに異なる種類の金属で形成され、これにより、溶接接合性が低下する。本発明は、上記第1接合部(110)に凹凸パターンを形成することにより、第1電極リード(131)との接合性を改善する。
図6は、比較例に係るバスバーに電極リードが付着された模様を示した模式図である。比較例に係るバスバー(101)は、第1スリット(111)の周りに別途の凹凸パターンが形成されない構造である。比較例に係るバスバー(101)は、銅またはその合金で形成され、第1電極リード(131)はアルミニウムまたはその合金で形成される。バスバー(100)と第1電極リード(131)は互いに異なる種類の金属で形成された構造であり、異種金属間の溶接接合性が良くないことは一般的に知られている事実である。ひいては、銅で形成されたバスバー(101)とアルミニウムで形成された第1電極リード(131)との間を溶接で接合することになると、溶接時に界面から気泡が発生して気孔を形成することになる。このような気孔は、界面接合性をさらに低下させる原因となる。
図7は、レーザー溶接を通じて、バスバーに電極リードを付着する過程を示した模式図である。図7によると、複数の第1電極リード(131)が延長およびベンディングされてバスバー(100)の一面と接した状態で、レーザービーム(140)を上部から照射して溶接を行う。レーザービーム(140)を用いて、互いに異なる異種の金属を溶接する場合には、溶接時に気泡が発生して気孔が形成され得る。
図8は、本発明の一実施形態に係るバスバー(100)と第1電極リード(131)が溶接を通じて付着される過程を模式的に示したものである。まず、下部のバスバー(100)は、銅またはその合金で形成され、かつ表面に一方向に配向された凹凸パターンが形成された構造である。上部の第1電極リード(131)は、バスバー(100)の凹凸パターンが形成された領域上に付着される。上記第1電極リード(131)は、アルミニウムまたはその合金で形成される。第1電極リード(131)の数は、電池モジュールの容量に応じて異なり得る。そして、図面では、2つの第1電極リード(131)が重なった状態で付着された構造である。溶接の種類は特に制限されず、レーザー溶接が適用され得る。溶接のために、レーザービームを照射しながら加圧することになると、バスバー(100)と第1電極リード(131)の界面が部分融着されながら互いに密着する。溶接過程において、バスバー(100)と第1電極リード(131)の界面に気泡が発生するが、それは凹凸パターンを通じて排出される。
これに対し、図9は、比較例に係るバスバー(101)と第1電極リード(131)が、溶接を通じて付着される過程を模式的に示したものである。下部のバスバー(101)は、銅またはその合金で形成され、かつ表面に別途の凹凸パターンが形成されない構造である。上部の第1電極リード(131)は、アルミニウムまたはその合金で形成される。溶接のために、レーザービームを照射しながら加圧することになると、照射されたレーザービームによってバスバー(101)と第1電極リード(131)の界面は、部分融着されながら互いに密着する。しかし、溶接過程で気泡が発生し、それがバスバー(101)と第1電極リード(131)の界面に閉じ込められて、気孔(150)を形成することになる。結果的に、図9に図示されたように、バスバー(101)と第1電極リード(131)の界面には多数の気孔(150)が形成され、それが接合部の接合力を低下させ、電池の耐久性の低下または短絡を誘発することになる。
図10は、比較例に係るバスバーと第1電極リードの接合断面を撮影した写真である。上記バスバー(101)と第1電極リード(131)の接合は、図7および図9で説明したように、レーザー溶接を通じて行った。具体的に、層の下部は銅またはその合金で形成されたバスバー(101)であり、層の上部はアルミニウムまたはその合金で形成された第1電極リード(131)である。レーザー溶接時に、バスバー(101)と第1電極リード(131)の界面には、多数の気孔が形成されたことが分かる。
図11は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを図示した斜視図である。上記電池モジュール(200)は、本発明に係るバスバー(100)を用いて多数の電池セル(210)を電気的に連結した構造である。具体的に、上記電池モジュール(200)は、多数のパウチ型の電池セル(210)が平行に積層された構造であり、各電池セル(210)の電極は、第1電極リード(131)及び第2電極リード(132)によって延長されて、バスバー(100)に電気的に連結される。具体的に、上記電池セル(210)は、電極タブ(図示せず)が一方向に配向されて突出するように積層される。一方、第1電極リード(131)及び第2電極リード(132)は、一側で上記電池セル(210)の電極タブと電気的に接続され、電池セル(210)の電極タブと接続された面の反対側でバスバー(100)と接合される。第1電極リード(131)及び第2電極リード(132)は、延長およびベンディングされて、バスバー(100)の上面に接触された状態で溶接を通じてバスバー(100)と接合される。上記バスバーは、上記第1電極リード(131)及び第2電極リード(132)とそれぞれ面接合される第1接合部及び第2接合部を含む。上記第1接合部は第1スリットの両側に形成され、第2接合部は第2スリットの両側に形成される。第1スリット(111)の両側には第1電極リード(131)が接合され、第2スリット(121)の両側には第2電極リード(132)が接合される。このとき、バスバー(100)の第1スリット(111)の両側表面には、第1電極リード(131)との接合のための凹凸パターンが形成された構造である。
上記の場合において、第1電極リードとバスバーは異種の金属で形成され、第2電極リードとバスバーは同種の金属で形成される。具体的に、第1電極リードはアルミニウムまたはその合金で形成され、バスバーおよび第2電極リードは銅またはその合金で形成される。このとき、バスバーの第1接合部と第1電極リードは、部分融着して密着された構造である。
本発明の実施形態は、通常の技術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ため、図面においての構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張、省略されれるか、または概略的に図示され得る。したがって、各構成要素の大きさや割合は実際の大きさや割合を専ら反映するものではない。
10:凹凸
10a:頂点
10b:頂点部
11:上部
12:下部
H、H、H:凹凸の高さ
W:凹凸の幅
100、101:バスバー
110:第1接合部
111:第1スリット
120:第2接合部
121:第2スリット
131:第1電極リード
132:第2電極リード
140:レーザービーム
200:電池モジュール
210:電池セル

Claims (13)

  1. 板状部材の一面上に、第1電極リードと面接合する第1接合部、および第2電極リードと面接合する第2接合部を有し、前記第1電極リードの金属素材と異種であって前記第2電極リードの金属素材と同種である金属で形成された電極リード接合用のバスバーであって、
    前記第1電極リードと接合される前記第1接合部は、一方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造であり、
    前記第2電極リードと接合される前記第2接合部は、凹凸が形成されない表面構造である、電極リード接合用のバスバー。
  2. 前記第1接合部の中心領域には第1スリットが形成された構造であり、
    前記第2接合部の中心領域には第2スリットが形成された構造である、請求項1に記載の電極リード接合用のバスバー。
  3. 前記第1スリットは前記第1接合部を横切る形状であり、前記第2スリットは前記第2接合部を横切る形状であり、
    前記第1スリットおよび前記第2スリットは互いに平行に配列された、請求項2に記載の電極リード接合用のバスバー。
  4. 前記第1接合部は、前記第1スリットの長軸方向と垂直な方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造を有する、請求項3に記載の電極リード接合用のバスバー。
  5. 前記第1接合部は、前記第1スリットの長軸方向と平行な方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造を有する、請求項3に記載の電極リード接合用のバスバー。
  6. 前記第1接合部は、前記第1スリットの長軸方向と鋭角を成す方向に配向された凹凸でパターン化された表面構造を有する、請求項3に記載の電極リード接合用のバスバー。
  7. 前記第1接合部は、断面形状を基準として、
    前記第1電極リードと接合する側の一面が、山および谷が繰り返されるパターンを有し、
    前記第1電極リードと接合する側の反対側の一面が、フラットな断面形状を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の電極リード接合用のバスバー。
  8. 前記第1接合部は、断面形状を基準として、
    前記第1電極リードと接合する側の一面が、三角形の断面構造が繰り返されるパターン形状を有し、
    前記第1電極リードと接合する側の反対側の一面が、フラットな断面形状を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の電極リード接合用のバスバー。
  9. 前記第1接合部は、断面形状を基準として、
    前記第1電極リードと接合する側の一面が、山および谷が繰り返されるパターンを有し、
    前記山を成す頂点部はラウンド形状である、請求項7に記載の電極リード接合用のバスバー。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載のバスバーを含む、電池モジュール。
  11. 前記電池モジュールは、
    電極タブが一方向に配向されて突出するように積層された複数の電池セルと、
    一側で前記電池セルの電極タブと電気的に接続され、電池セルの電極タブと接続された面の反対側でバスバーと接合される第1電極リードおよび第2電極リードと、
    前記第1電極リードと面接合される第1接合部、および前記第2電極リードと面接合される第2接合部を含むバスバーとを含む、請求項10に記載の電池モジュール。
  12. 前記第1電極リードはアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、
    前記バスバーおよび前記第2電極リードは銅または銅合金から形成された、請求項11に記載の電池モジュール。
  13. 前記バスバーの前記第1接合部と前記第1電極リードは、部分融着して密着された構造である、請求項11に記載の電池モジュール。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102594463B1 (ko) * 2021-07-09 2023-10-26 (주)다미정밀 부스바 및 그 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013176782A (ja) 2012-02-28 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd 金属材料の接合方法
JP2015049930A (ja) 2013-08-29 2015-03-16 古河電気工業株式会社 電池モジュール、及び電池パック
JP6110582B1 (ja) 2015-10-01 2017-04-05 太陽誘電株式会社 蓄電モジュールの製造方法
US20180123188A1 (en) 2016-11-02 2018-05-03 GM Global Technology Operations LLC Battery module with resistance-welded senseline tabs and method of manufacturing the same
US20180287316A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Ford Global Technologies, Llc Electrical interconnects for battery cells
US20180315977A1 (en) 2017-04-26 2018-11-01 Lg Chem, Ltd. Battery module with improved coupling structure between electrode lead and bus bar and method for manufacturing the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102414871B (zh) * 2009-08-18 2015-03-04 矢崎总业株式会社 电源装置以及电池连接体
JP5523165B2 (ja) * 2010-03-29 2014-06-18 株式会社神戸製鋼所 バスバーの製造方法
US9799872B2 (en) * 2013-01-18 2017-10-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
KR102263198B1 (ko) * 2014-01-28 2021-06-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
JP6363893B2 (ja) * 2014-07-08 2018-07-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
CN104625389A (zh) * 2014-12-22 2015-05-20 有研亿金新材料有限公司 一种集成电路封装材料用铝合金溅射靶材的焊接方法
KR101817236B1 (ko) * 2014-12-24 2018-01-11 주식회사 엘지화학 이차전지 모듈의 전극 리드 용접 방법 및 이를 이용한 컴팩트한 이차전지 모듈
KR101831816B1 (ko) * 2015-02-06 2018-02-23 주식회사 엘지화학 용접 강도 특성이 향상된 전지 모듈
KR102034208B1 (ko) * 2016-03-03 2019-10-18 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR101964968B1 (ko) * 2016-03-28 2019-04-03 엘지전자 주식회사 태양 전지 패널
KR102065100B1 (ko) * 2017-02-24 2020-01-10 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR102209773B1 (ko) * 2017-05-29 2021-01-28 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR102209769B1 (ko) * 2017-06-07 2021-01-28 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
CN107891209A (zh) * 2017-12-19 2018-04-10 成都芯通软件有限公司 一种金属焊接结构及焊接基片

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013176782A (ja) 2012-02-28 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd 金属材料の接合方法
JP2015049930A (ja) 2013-08-29 2015-03-16 古河電気工業株式会社 電池モジュール、及び電池パック
JP6110582B1 (ja) 2015-10-01 2017-04-05 太陽誘電株式会社 蓄電モジュールの製造方法
US20180123188A1 (en) 2016-11-02 2018-05-03 GM Global Technology Operations LLC Battery module with resistance-welded senseline tabs and method of manufacturing the same
US20180287316A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Ford Global Technologies, Llc Electrical interconnects for battery cells
US20180315977A1 (en) 2017-04-26 2018-11-01 Lg Chem, Ltd. Battery module with improved coupling structure between electrode lead and bus bar and method for manufacturing the same

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