KR100823510B1 - 전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부 가스가 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 구성된 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 일실시예는 i) 전극군을 수용하는 케이스와, 상기 케이스 상부에 배치되는 캡 조립체를 각각 포함하는 제1 이차 전지 및 제2 이차 전지와, ii) 상기 제1 이차 전지의 상부와 상기 제2 이차 전지의 하부 사이에서 상기 제1 및 제2 이차 전지를 연결하는 인터커넥터와, iii) 상기 제1 이차 전지 및 제2 이차 전지의 연결 부위를 둘러싸며, 적어도 하나의 배기구가 형성된 절연커버를 포함한다.
전지 모듈, 인터커넥터, 절연커버, 배기구

Description

전지 모듈 및 그 제조 방법{Battery module and method for manufacturing the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈의 부분 단면 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 이차 전지, 인터커넥터 및 제1 절연커버가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2 이차 전지 및 제2 절연커버가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 전지 모듈이 결합된 상태에서의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>
100 : 전지 모듈 105,107 : 이차 전지
110 : 전극군 112 : 음극
113 : 세퍼레이터 114 : 양극
120 : 케이스 123 : 비딩부
125 : 크림핑부 132 : 음극탭
134 : 양극탭 136,138 : 절연 플레이트
141 : 양성온도소자 142 : 안전벤트
143 : 전극캡 144 : 가스켓
160 : 인터커넥터 170,180 : 절연커버
171 : 상측부재 172 : 결합홈
174 : 걸림홈 173,183 : 측면부재
182 : 결합부 184 : 걸림턱
185 : 배기구 187 : 수용부
본 발명은 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스의 배기구를 구비하여 안전성을 확보한 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전지 모듈은 수개에서 많게는 수십개의 이차 전지가 연결되어 형성된다. 상기 이차 전지(rechargeable battery)는 화학에너지와 전기에너지간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다. 최근 휴대용 무선전자 제품들의 개발이 증가되고 있으며, 아울러 이들 제품들의 소형화 및 경량화를 위해, 에너지 밀도가 높은 이차 전지의 필요성도 증대되고 있다.
널리 사용되는 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 그리고 리튬 이차 전지 등이 있는데, 특히 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지의 작동 전압보다 3배나 높고, 더욱이 단위 중량당 에너지 밀도도 높아 휴대용 전자 기기의 전원용으로 급속하게 신장되는 추세이다. 이러한 리튬 이차 전지는 다시 리튬이온이차전지, 리튬이온폴리머전지 및 리 튬폴리머전지로 분류될 수 있다. 이중 리튬폴리머전지는 리튬이온이차전지와 유사하나 리튬이온이차전지의 전해액을 고분자물질로 대체한 것으로, 보다 안전하고 모양을 자유자재로 만들 수있다는 특징이 있다.
전형적인 이차 전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군(electrode assembly)과, 상기 전극군이 수용되는 공간을 가지는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하여 구성된다. 상기 양극 및 음극은 각각 집전체에 활물질이 코팅된 코팅부와, 코팅되지 않은 무지부로 이루어진다. 상기 무지부는 양극 및 음극에서 발생된 전류를 집전하기 위한 것으로서, 여기에 도전성 탭(tap)이 각기 부착된다. 이 도전성 탭은 양극 및 음극에 발생된 전류를 각기 양극 및음극 단자로 유도한다. 이러한 이차 전지는 전극군과 케이스 등의 형태에 따라 여러 가지 형상으로 제조될 수 있으며, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 및 파우치형 등이 있다.
상술한 구조를 가지는 이차 전지가 복수개 연결된 전지 모듈은 휴대용 전화기(cellular phone), 개인용 컴퓨터(personal computer) 및 캠코더(camcorder)와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기를 비롯하여 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicles) 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
한편, 전지 모듈은 과도한 열의 발생이나 압력 증가를 방지하기 위해 여러 가지 안전 수단을 구비한다. 가령, 상기 전지 모듈의 내부가 허용된 압력 값을 넘어서는 경우, 상기 전지 모듈은 그 내부의 가스를 외부로 방출시켜 폭발을 방지한다. 이때 전지 모듈의 내부 가스는 그 외부로 원활하게 빠져나갈 수 있어야 한다. 만약, 전지 모듈의 내부 가스가 유통될 수 있는 공간이 확보되지 않아, 상기 가스가 전지 모듈의 외부로 원활히 빠져나가지 못한다면, 전지 모듈의 내부 압력은 계속적으로 커지게 되고, 이로 인해 전지 모듈이 폭발할 우려가 발생한다.
이에 본 발명은 전지 모듈의 내부 압력이 허용치를 초과하는 경우, 상기 전지 모듈의 내부 가스가 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 구성된 전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈의 일 양태(aspect)는 i) 전극군을 수용하는 케이스와, 상기 케이스 상부에 배치되는 캡 조립체를 각각 포함하는 제1 이차 전지 및 제2 이차 전지와, ii) 상기 제1 이차 전지의 상부와 상기 제2 이차 전지의 하부 사이에서 상기 제1 및 제2 이차 전지를 연결하는 인터커넥터와, iii) 상기 제1 이차 전지 및 제2 이차 전지의 연결 부위를 둘러싸며, 적어도 하나의 배기구가 형성되는 절연커버를 포함할 수 있다.
상기 절연커버는 상기 제1 이차 전지를 둘러싸는 제1 절연커버와, 상기 제2 이차 전지를 둘러싸며 상기 제1 절연커버와 연결되는 제2 절연커버를 포함할 수 있다. 상기 배기구는 상기 제1 절연커버 및 상기 제2 절연커버 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다. 상기 배기구는 상기 제1 이차 전지 상부와 상기 제2 이차 전지 하부 사이의 공간과 연결되어 통하고, 상기 배기구를 통하여 상기 제1 이차 전지의 내부로부터 방출된 유체가 외부로 배출될 수 있다.
상기 절연커버는 상기 제1 이차 전지의 측면을 둘러싸고 그 표면에 결합홈이 형성되는 제1 절연커버와, 상기 제2 이차 전지의 측면을 둘러싸고 그 일단에 걸림턱을 구비하며 이 걸림턱이 상기 결합홈에 결합되는 제2 절연커버를 포함할 수 있다.
상기 배기구는 상기 제2 절연커버의 측면에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 상기 배기구는 상기 제1 이차 전지 상부와 상기 제2 이차 전지 하부 사이의 공간과 연결되어 통하고, 상기 배기구를 통하여 상기 제1 이차 전지의 내부로부터 방출된 유체가 외부로 배출될 수 있다.
상기 인터커넥터는 제1 이차 전지의 캡 조립체에 고정되는 바닥부와, 상기 바닥부와 일체로 연결되고 상기 제2 이차 전지의 케이스에 고정되는 측면부를 포함할 수 있다. 상기 바닥부와 측면부는 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 고정될 수 있다.
상기 제2 절연커버는 그 내측에 상기 측면부가 안착되는 수용부를 가질 수 있다.
상기 절연커버는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 테트라플루오르에틸렌-페르플루오트알킬비닐에테르공중합체, 폴리우레탄 및 실리콘으로 이루어진 군 중에서 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈의 다른 양태(aspect)는 i) 복수개의 단위 전지들과, ii) 상기 단위 전지들이 길이 방향으로 배열된 상태에서, 상기 단위 전지들을 연결하는 적어도 하나의 인터커넥터와, iii) 상기 단위 전지들의 연결 부 위에 배치되고, 상기 단위 전지들 사이의 유체가 유통(流通)될 수 있는배기구가 형성된 적어도 하나의 절연커버를 포함할 수 있다. 이때, 상기 절연커버는 제1 절연 커버와, 상기 제1 절연커버와 연결되는 제 2 절연커버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법은 적어도 어느 하나에 배기구가 형성된 제1 절연커버 및 제2 절연커버를 준비하는 단계와, 상기 제1 절연커버를 제1 이차 전지의 상단에 체결하는 단계와, 인터커넥터의 바닥부를 상기 제1 이차 전지의 상부에 고정하는 단계와, 상기 제2 절연커버를 제2 이차 전지에 체결하는 단계와, 상기 인터커넥터의 측면부를 상기 제2 이차 전지의 케이스에 고정하는 단계와, 상기 제2 절연커버를 상기 제1 절연커버에 체결하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 절연커버가 상기 제1 절연커버에 체결되는 단계는, 상기 제1 절연커버에 결합홈이 형성되고, 상기 제2 절연커버에 걸림턱이 형성되어, 상기 걸림턱이 상기 결합홈에 결합됨으로써 이루어질 수 있다. 상기 바닥부와 측면부는 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 고정될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하"당업자"라 함)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈(100)의 부분 단면 분해 사시도이다. 본 실시예에서 전지 모듈(100)을 구성하는 제1 및 제2 이차 전지(105,107)는 리튬 이온 이차 전지로 이루어진다. 이는 본발명의 원리를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 리튬 이온 이차 전지에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 따른 전지 모듈은 두개 이상의 이차 전지로 다양하게 구성될 수 있고, 이는 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1을 참조하면 전지 모듈(100)은 크게 전극군(110), 케이스(120), 캡 조립체(140), 및 센터핀(도시되지 않음) 등을 각각 구비하는 제1 및 제2 이차 전지(105,107)와, 이 제1 및 제2 이차 전지(105,107)를 연결하는 인터커넥터(160)와, 상기 제1 이차 전지(107)의 상부 측면 및 상기 제2 이차 전지(105)의 하부 측면을 둘러싸는 제1 및 제2 절연커버(170,180)를 포함한다. 제1 및 제2 이차 전지(105,107)는 동일한 구조로 형성되므로, 후술하는 이차 전지의 구성요소들은 상기 제1 및 제2 이차 전지(105,107) 모두에 동일하게 적용된다.
전극군(110)은 집전판에 음극 활물질이 부착된 음극(112)과, 집전판에 양극 활물질이 부착된 양극(114)과, 상기 음극(112) 및 양극(114)의 사이에 배치되어 이들의 단락(short-circuit)을 방지하는 세퍼레이트(113)를 포함한다.
더욱 상세히 살펴보면, 상기 음극(112)은 구리판 등과 같은 집전체 상에 음극 활물질용 분말과 음극 바인더 및 결합제 등을 혼합한 슬러리 형태의 활물질층을 코팅하여 제조된다. 여기서, 상기 음극 활물질은 천연 흑연, 인조 흑연, 흑연성 카 본, 비흑연성 카본, 또는 이들의 조합으로 이루어진 탄소재료를 주재료로 하여 이루어질 수 있다. 그리고 상기 음극(112)에는 음극탭(132)이 결합되고, 이 음극탭(132)은 케이스(120) 내부 바닥면에 접촉한다. 이로 인해 케이스(120)는 음극 단자의 역할을 수행하게 된다. 물론 상기 음극탭(132)을 대신하여 음극 집전판(미도시)이 상기 음극(112)과 연결되도록 구성될 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다.
상기 양극(114)은 알루미늄판 등과 같은 집전체에 양극 활물질용 분말과 양극 바인더 및 양극도전성 첨가제 등을 혼합한 슬러리 형태의 활물질 층을 균일하게 코팅하여 제조된다. 여기서 상기 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, LiCrO2, 또는 LiMn2O4와 같은리튬 금속 산화물들이 사용될 수 있다. 그리고 상기 양극(114)에는 양극탭(134)이 결합되고, 이 양극탭(134)은 양극(114)으로부터 인출되어 캡 조립체(140)의 안전벤트(142)에 연결된다. 물론 양극(114)에도 상기 양극탭(134)을 대신하여 양극 집전판(미도시)이 연결되도록 구성될 수 있다. 이 경우 양극 집전판의 리드탭(미도시)이 캡 조립체(140)에 연결된다.
상기 세퍼레이터(113)는 음극(112)과 양극(114)을 분리시키고, 리튬 이온의 이동통로를 제공한다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.
이러한 전극군(110)은 음극(112), 세퍼레이터(113) 및 양극(114)을 순차적으 로 적층하고 이것의 일단에 중심막대(도시되지 않음)를 결합한 후 대략 원통 형태로 감음으로써 완성될 수 있다. 완성된 전극군(110)은 후술할 케이스(120)에 삽입되고, 상기 중심막대는 전극군(110)으로부터 분리될 수 있다. 이 중심막대의 분리로 인해 발생된 중공부에는 센터핀(도시되지 않음)이 삽입될 수 있다. 이 센터핀은 이차 전지(105,107)의 충, 방전 중 발생할 수 있는 전극군(110)의 변형을 예방하기 위한 것으로, 통상 중공의 원기둥 형상으로 제작된다. 이러한 센터핀은 철, 구리, 니켈, 니켈합금 등 다양한 금속에 의해 형성될 수 있으며, 나아가 폴리머에 의해 형성될 수도 있다.
한편, 상술한 전극군(110)의 상, 하측에는 상부 및하부 절연 플레이트(138, 136)가 각각 설치되어, 상기 전극군(110)과 케이스(120)간에 불필요한 전기적 쇼트를 방지한다.
케이스(120)는 대략 원통 형태로 내부에 전극군(110)이 수용되는 공간을 구비하고 있으며, 알루미늄이나 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸 등과 같은 도전성 금속재로 제작된다. 상기 케이스(120)의 상부는 개방되어 있으며, 이를 통해 전극군(110)이 상기 케이스(120) 내로 삽입될 수 있다. 그리고 상기 케이스(120)는, 그 내부에 위치하는 전극군(110)과 케이스를 밀폐시키는 캡 조립체(140)를 고정하기 위하여, 비딩부(123)와 크림핑부(125)를 포함한다. 밀폐된 케이스(120) 내측으로는 전해액(도시되지 않음)이 주입되며, 이는 충전 및 방전 시 음극(112) 및 양극(114)에서 전기화학적 반응에 의해 생성된 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다.
캡 조립체(140)는 전극캡(143)과, 양성온도소자(positive temperature coefficient element, 141)와, 안전벤트(142)와, 가스켓(144)을 포함하며, 개방된 케이스(120)의 상부에 설치되어 상기 케이스(120)를 밀폐시킨다.
가스켓(144)은 도전성 전극캡(143), 양성온도소자(141) 및 안전벤트(142)의 측면을 감싸며, 이들을 케이스(120)로부터 절연하는 역할을 맡고 있다.
안전벤트(142)의 하부면에는 양극(114)으로부터 인출된 양극탭(134)이 용접 등에 의해 고정된다. 상기 안전벤트(142)는 이차 전지(105,107) 내부의 압력이 기설정된 값 이상으로 커지게 되면 상부쪽으로 반전되어, 양극(114)과의 전기적 연결이 차단된다. 본 실시예는 안전벤트(142)와 양극탭(134)이 직접 연결된 구조이나, 상기 안전벤트(142) 하부에 절연부재(미도시) 및 캡 플레이트(미도시)가 순차적으로 더 적층되고, 이 캡 플레이트에 상기 양극탭(134)이 결합되는 구조로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다.
양성온도소자(141)는 상기 안전벤트(142)의 상부에 연결된다. 상기 양성온도소자(141)는 일정 온도를 넘으면 전기저항이 거의 무한대까지 커지는 장치로서, 이차 전지(105,107)가 정해진 값 이상의 온도가 되었을 때, 충전 및방전 전류의 흐름을 정지시킬 수 있다. 다만, 이차 전지(105,107)의 온도가 정해진 값 이하로 내려가면 상기 양성온도소자(141)의 전기저항은 다시 작아지므로, 이차 전지(105,107)는 제 기능을 회복할 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 상술한 안전벤트(142) 및 양성온도소자(141) 이외에도과충전, 과방전, 과열 및 이상전류 등을 방지하기 위해 별도의 안 전 수단을 더욱 구비할 수 있을 것이다.
전극캡(143)은 상기 양성온도소자(141)의 상부에 연결되어, 전류를 외부로 인가하는 역할을 맡고 있다. 그리고 전극캡(143)의 측면에는 안전벤트(142)의 파단 시 이차 전지(100) 내부의 가스가 빠져나갈 수 있도록 하는 디개싱홀(degassing hole,143a)이 형성된다. 한편, 제2 이차 전지(105)의 전극캡(143) 상부에는 연결캡(미도시)이 결합될 수 있으며, 상기 연결캡에는 연결부재(미도시)가 체결되어 수평방향으로 인접한 이차 전지(미도시)와 연결될 수 있을 것이다.
인터커넥터(160)는 바닥부(164)와 상기 바닥부(164)에 일체로 연결되고, 소정 간격 이격되어 형성된 4개의 측면부(162)를 포함하며, 상기한 여러 구성요소를 구비하는 제1 및 제2 이차 전지(105,107)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 역할을 맡고 있다.
절연커버(170,180)는 제1 절연커버(170) 및 제2 절연커버(180)를 포함하며, 제1 및 제2 이차 전지(107,105)의 측면을 둘러싸도록 결합된다. 이러한 절연커버(170,180)는 전극 간 절연을 유지하며, 진동을 흡수하는 등의 역할을 맡고 있다.
그리고 제2 절연커버(180)에는 제1 이차 전지(107) 내부의 가스가 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 하기 위하여 배기구(185)가 형성된다. 또한 상기 제2 절연커버(180)의 내측에는 인터커넥트(160)의 측면부(162)가 안착되는 수용부(187)가 형성된다.
이하 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 인터커넥터(160) 및 절연커버(170, 180)에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.
도 2는 제1 이차 전지(107)에 인터커넥터(160) 및 제1 절연커버(170)가 결합된 상태를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 제1 절연커버(170)는 제1 이차 전지(107)의 상부면의 일부를 덮는 상측부재(171)와, 이 상측부재(171)에 연결되고 제1 이차 전지(107)의 상부 측면을 둘러싸는 측면부재(173)를 포함한다. 상측부재(171)와 측면부재(173) 사이에는 후술하는 제2 절연커버(180)의 결합부(182)가 삽입되는 4개의 결합홈(172)이 소정 간격 이격되어 형성된다. 그리고 측면부재(173)에는 4개의 걸림홈(174)이 형성된다. 본 실시예에서 상기 걸림홈(174)은 상기 측면부재(173)를 관통하여 형성되고, 여기에는 후술하는 제2 절연커버(180)의 걸림턱(184)이 결합된다.
인터커넥터(160)는 바닥부(164)와, 상기 바닥부(164)에 일체로 연결되고 소정 간격 이격되어 형성된 4개의 측면부(162)를 포함하며, 제1 및 제2 이차 전지(105,107)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 역할을 맡고 있다. 각 측면부(162)는 제2 이차 전지(105, 도 1 참조)의 케이스(120) 하부 측면에 고정되고, 상기 측면부(162)와 일체로 연결된 바닥부(164)는 제1 이차 전지(107)의 전극캡(143)에 고정된다. 상기 인터커넥터(160)의 고정은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있으며, 본 실시예에서는 용접이 이용되었다. 상기 용접은 저항 용접 또는 레이저 용접 등이 이용될 수 있다.
도 3은 제2 이차 전지(105)에 제2 절연커버(180)가 결합된 상태를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 제2 절연커버(180)는 제2 이차 전지(105)의 하부 측면을 둘러싸는 측면부재(183)와, 상치 측면부재(183)와 연결되는 4개의 결합부(182)를 포함한다. 상기 각 결합부(182)는 측면부재(183)와 연결된 방향과 반대 방향의 외측 가장자리에 3개의 걸림턱(184)을 구비하고 있다. 이 3개의 걸림턱(184)은 위에서 언급한 바와 같이 제1 이차 전지(107)의 각 걸림홈(174)에 결합된다.
그리고 제2 절연커버(180)의 측면부재(183)에는, 상기 제1 이차 전지(107) 상부와 제2 이차 전지(105) 하부 사이의 공간과 연결되어 통하는 배기구(185)가 형성된다. 이러한 배기구(185)는 제1 이차 전지(107) 내부의 가스가 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 하기 위한 것으로, 본 실시예에서 상기 배기구(185)는 상기 각 결합부(182)의 상측 부분에 2개씩 형성된다. 또한 제2 절연커버(180)의 내측에는 수용부(187, 도 1 참조)가형성되는데, 여기에는 제2 이차 전지(105)의 케이스(120) 하부 측면에 고정되는 인터커넥트(160)의 측면부(162)가 안착된다.
한편, 상술한 제1 및 제2 절연커버(170,180)는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 테트라플루오르에틸렌-페르플루오트알킬비닐에테르공중합체(PFA), 폴리우레탄(PU) 및 실리콘(Si)으로 이루어진 군 중에서 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 전지 모듈(100)이 결합된 상태에서의 단면도이다. 이를 참조하면, 제2 절연커버(180)의 결합부(182, 도 3 참조)가 제1 절연커버(170)의 결합홈(172, 도 2 참조)에 삽입되고, 이후 상기 결합부(182)에 형성된 걸림턱(184)이 제1 절연커버(170)의 걸림홈(174)에 결합됨을 알 수 있다. 그리고 제2 절연커버(180)의 측면에는 제1 이차 전지(107)의 상부와 제2 이차 전지(105)의 하부 사이의 공간과 연결되어 통하는 배기구(185)가 하나 이상 형성된다.
상기 배기구(185)를 통한 가스의 흐름을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 다양한 원인으로 인하여 제1 이차 전지(107)의 내부 압력이 허용치를 초과하게 되면 안전벤트의 노치부(미도시)가 파단된다. 이후 제1 이차 전지(107)의 내부에 존재하던 가스는 파단된 노치부와 전극캡(143)의 디개싱홀(143a)을 거쳐 제1 이차 전지(107) 상부와 제2 이차 전지(105) 하부 사이의 공간으로 유동한다. 마지막으로 상기 가스는 제2 절연커버(180)에 형성된 배기구(185)를 통해 전지 모듈(100)의 외부로 빠져나간다(도면의 화살표 방향).
만약, 본 실시예와 같이 제2 절연커버(180)에 배기구(185)가 없다면 제1 이차 전지(107)의 내부 가스는 외부로 빠져 나가기가 어려우며, 높은 압력으로 인하여 전지 모듈(100)이 폭발할 위험도 있다. 그러나 본 발명의 실시예는 상기 배기구(185)를 통하여 제1 이차 전지(107)의 내부 가스가 전지 모듈(100)의 외부로 원활히 배출될 수 있는구조를 가지므로, 폭발의 위험성이 제거될 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 여러 가지 형태의 실시예로 구현될 수 있는데, 상기 실시예들은 본 발명의 원리를 예시하기 위한 것이지 본 발명을 상기 실시예로 한정하려고 하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이차 전지 내부로부터 유출된 가스가 절연커버에 형성된 배기구를 통하여 전지 모듈의 외부로 원활히 빠져나갈 수 있게 된다. 따라서 전지 모듈이 과도한 압력으로 인해 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (16)

  1. 전극군을 수용하는 케이스와, 상기 케이스 상부에 배치되는 캡 조립체를 각각 포함하는 제1 이차 전지 및 제2 이차 전지
    상기 제1 이차 전지의 상부와 상기 제2 이차 전지의 하부 사이에서 상기 제1 및 제2 이차 전지를 연결하는 인터커넥터 및
    상기 제1 이차 전지 및 제2 이차 전지의 연결 부위를 둘러싸며, 적어도 하나의 배기구가 형성되는 절연커버
    를 포함하는 전지 모듈
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연커버는
    상기 제1 이차 전지를 둘러싸는 제1 절연커버 및
    상기 제2 이차 전지를 둘러싸며, 상기 제1 절연커버와 연결되는 제2 절연커버
    를 포함하는 전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 제1 절연커버 및 상기 제2 절연커버 중 적어도 어느 하나에 형성되는 전지 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 제1 이차 전지 상부와 상기 제2 이차 전지 하부 사이의 공간과 연결되어 통하고, 상기 배기구를 통하여 상기 제1 이차 전지의 내부로부터 방출된 유체가 외부로 배출되는 전지 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연커버는
    상기 제1 이차 전지의 측면을 둘러싸고, 표면에 결합홈이 형성되는 제1 절연커버 및
    상기 제2 이차 전지의 측면을 둘러싸고, 일단에 걸림턱을 구비하며 상기 걸림턱이 상기 결합홈에 결합되는 제2 절연커버
    를 포함하는 전지 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 제2 절연커버의 측면에 적어도 하나 이상 형성되는 전지 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 제1 이차 전지 상부와 상기 제2 이차 전지 하부 사이의 공간과 연결되어 통하고, 상기 배기구를 통하여 상기 제1 이차 전지의 내부로부터 방출된 유체가 외부로 배출되는 전지 모듈
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 제1 이차 전지의 캡 조립체에 고정되는 바닥부와, 상기 바닥부와 일체로 연결되고 상기 제2 이차 전지의 케이스에 고정되는 측면부를 포함하는 전지 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바닥부와 측면부는 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 고정되는 전지 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 절연커버는 내측에 상기 측면부가 안착되는 수용부를 가지는 전지 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연커버는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 테트라플루오르에틸렌-페르플루오트알킬비닐에테르공중합체, 폴리우레탄 및 실리콘으로 이루어진 군 중에서 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 전지 모듈.
  12. 복수개의 단위 전지들
    상기 단위 전지들이 길이 방향으로 배열된 상태에서, 상기 단위 전지들을 연결하는 적어도 하나의 인터커넥터 및
    상기 단위 전지들의 연결 부위에 배치되고, 상기 단위 전지들 사이의 유체가 유통(流通)될수 있는 배기구가 형성된 적어도 하나의 절연커버
    를 포함하는 전지 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 절연커버는 제1 절연 커버와, 상기 제1 절연커버와 연결되는 제 2 절연커버를 포함하는 전지 모듈.
  14. 적어도 어느 하나에 배기구가 형성된 제1 절연커버 및 제2 절연커버를 준비하는 단계
    상기 제1 절연커버를 제1 이차 전지의 상단에 체결하는 단계
    인터커넥터의 바닥부를 상기 제1 이차 전지의 상부에 고정하는 단계
    상기 제2 절연커버를 제2 이차 전지에 체결하는 단계
    상기 인터커넥터의 측면부를 상기 제2 이차 전지의 케이스에 고정하는 단계 및
    상기 제2 절연커버를 상기 제1 절연커버에 체결하는 단계
    를 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 절연커버가 상기 제1 절연커버에 체결되는 단계는
    상기 제1 절연커버에 결합홈이 형성되고, 상기 제2 절연커버에 걸림턱이 형성되어, 상기 걸림턱이 상기 결합홈에 결합됨으로써 이루어지는 전지 모듈의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 바닥부와 측면부는 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 고정되는 전지 모듈의 제조 방법.
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