KR101913866B1 - 이차전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지 셀 및 상기 전지 셀의 측면에 형성된 셀 탭을 포함하는 전지 셀 모듈들이 상하방향으로 적층되어 형성된 셀 모듈 조립체, 상기 셀 모듈 조립체의 측면 방향에 배치되어 상기 셀 탭과 연결되는 버스 바, 상기 셀 모듈 조립체의 상부를 덮으며 전후방향으로 가로지르는 홈부가 형성된 커버, 및 상기 커버의 중앙부위가 상향으로 굽어지지 않도록 상기 커버의 중앙부위를 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 커버의 저면에서 상향으로 작용하는 압력에 의해 상기 홈부가 절개될 수 있고, 상기 홈부가 절개됨에 따라 상기 커버의 일측 부위가 상기 지지부재에 의해 지지되는 상기 커버의 중앙부위를 중심으로 상향 회동할 수 있는 이차전지 모듈에 관한 것이다.

Description

이차전지 모듈{Secondary Battery Module}

본 발명은 이차전지 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 비디오 카메라, 휴대 전화, 휴대 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기는 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다.

이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드늄 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지, 리튬 이차전지 등이 사용되고 있다.

이들 중, 리튬 이차전지는 소형 및 대형화가 가능하며, 작동전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 이점 때문에 많은 분야에서 널리 사용되고 있다.

특히, 최근에는 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린차량이나 디젤차량에 의해 발생하는 대기오염 등을 해결하기 위하여 충방전이 가능한 이차전지를 사용하는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

소형 모바일 기기들과는 달리, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스는 고출력 대용량의 이차전지가 필요함에 따라 다수의 전지 셀을 연결한 중대형 이차전지 모듈이 사용된다.

중대형 이차전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지팩의 전지 셀로서 주로 사용되고 있다.

그 중에서도, 중량이 작고 전해액의 누액 가능성이 적으며 제조비가 저렴한 파우치형 전지가 특히 많은 관심을 모으고 있다.

이러한 이차전지 모듈의 구체적인 일 예로는, 대한민국 공개특허 제10-2007-0112489호에 개시된 '중대형 전지모듈'을 들 수 있다.

상기한 '중대형 전지모듈'은 구체적으로, 다수의 전지셀 또는 단위모듈들이 적층된 전지셀 적층체와, 전지셀 적층체를 감싸는 상, 하부 케이스와, 케이스에 장착되는 센싱 부재와, 전지셀 전극단자와 버스 바의 접속부위를 보호하는 전면 커버와, 케이스에 장착되어 센싱 부재와 연결되며 전지모듈의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하여 구성된다.

그러나, 이러한 종래의 이차전지 모듈은 근본적으로 안전성이 낮다는 문제점이 있다. 특히, 파우치형 전지는 앞서 설명한 바와 같은 다양한 장점으로 인해 중대형 전지팩의 단위전지로서 유력한 후보이지만, 전지케이스의 기계적 강성이 낮고 밀봉부가 분리되었을 때 전해액 등 발화성 물질이 누설되어 화재의 위험성이 높은 문제점이 있다.

고출력 대용량을 목적으로 다수의 전지 셀들이 전기적으로 연결되어 있는 중대형 전지팩에서 상기와 같은 발화는 안전성을 저해하는 매우 심각한 위험 요소이다.

더욱이, 파우치를 이용한 리튬 폴리머 전지는 전해액이 전지 셀 내부에 주입되어 있기 때문에 각 전지 셀이 과충전되었을 때 전압이 상승하게 되고 이로 인한 과열로 전지 셀 내부의 전해액이 분해되면서 가연성 가스가 발생하게 된다. 그리고, 파우치 자체가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하게 된다.

또한, 양극과 음극 사이의 분리막이 용융함에 따라 양극과 음극의 단락이 발생할 수 있고, 이로 인한 발화 가능성이 있기 때문에 이차전지 모듈이 사용되는 장치의 안전성을 확보할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 전지 셀의 스웰링 현상 발생시 버스 바와 연결된 셀 탭이 버스 바로부터 이탈되도록 함으로써 이차전지의 전원을 차단하고, 더 이상의 과충전, 과방전을 방지하여, 분리막 용융 및 내부 전극의 단락으로 인한 발화 가능성을 미연에 방지하는 이차전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈은, 전지 셀 및 상기 전지 셀의 측면에 형성된 셀 탭을 포함하는 전지 셀 모듈들이 상하방향으로 적층되어 형성된 셀 모듈 조립체, 상기 셀 모듈 조립체의 측면 방향에 배치되며, 상기 전지 셀 모듈 중 최 상측에 위치하는 제1 전지 셀 모듈에 형성된 상기 셀 탭과 전기적으로 연결되는 버스 바, 상기 셀 모듈 조립체의 상부를 덮으며, 좌우 측단이 상기 셀 모듈 조립체의 좌우 측단에 고정되고, 일측단에 근접하는 부위에 전후방향으로 가로지르는 홈부가 형성된 커버, 및 상기 제1 전지 셀 모듈 상면의 중앙부위를 마주하는 상기 커버의 중앙부위가 상향으로 굽어지지 않도록 상기 커버의 중앙부위를 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 커버의 저면에서 상향으로 작용하는 압력에 의해 상기 홈부가 절개될 수 있고, 상기 홈부가 절개됨에 따라 상기 커버의 일측 부위가 상기 지지부재에 의해 지지되는 상기 커버의 중앙부위를 중심으로 상향 회동할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 전지 셀 모듈은 상기 전지 셀이 상하방향으로 적층된 한 쌍의 전지 셀로 이루어지며, 상기 한 쌍의 전지 셀 사이에 개재되는 카트리지를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 전지 셀 모듈에 포함된 상기 한 쌍의 전지 셀 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 형성되는 상기 셀 탭은 상하방향으로 대향하도록 형성되면서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 셀 모듈 조립체는, 상기 전지 셀 모듈들의 사이가 이격되도록 상기 전지 셀 모듈들 사이에 개재되는, 간격 유지 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 버스 바는 상기 카트리지의 측면 또는 상기 간격 유지 플레이트의 측면에 고정되면서 상기 셀 모듈 조립체의 측면 방향에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 지지부재는 상기 커버 및 상기 셀 모듈 조립체를 전후방향으로 감싸는 밴드 형태일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 지지부재는 양단부가 상기 셀 모듈 조립체의 하측에 결합되는 고정프레임에 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 커버의 일측 부위는 상기 셀 탭 및 상기 버스 바의 연결 부위를 마주하는 상기 커버 부위를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 모듈에 있어서, 상기 버스 바와 연결되는 상기 셀 탭은 저면이 상기 버스 바의 상면에 포개어져 점용접될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 셀 모듈 조립체의 상측에 형성된 커버의 중앙부위가 지지부재에 의해 지지됨에 따라 전지 셀의 스웰링 발생시 팽창 압력이 곧바로 전지 셀의 측면 방향으로 전달될 수 있다. 그리고, 전지 셀의 팽창 압력에 의해 홈부가 절개되어 커버의 일측 부위가 개방됨으로써 개방된 공간으로 전지 셀이 팽창할 수 있게 되며, 이 과정에서 셀 탭과 버스 바 간 연결이 끊어지게 됨으로써, 전지 셀의 스웰링 발생시 빠른 시간 내에 전지 셀에서 유입 또는 유출되는 전류를 차단할 수 있고, 이로써 이차전지 모듈의 안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 이차전지 모듈의 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 이차전지 모듈의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 커버의 저면도.
도 5는 도 4에 도시된 A-A선의 단면도.
도 6 및 도 7은 전지 셀의 스웰링 발생시 커버의 형태 변화를 알 수 있는 정면도.
도 8은 도 1에 도시된 커버의 일측 부위가 개방된 상태를 나타낸 사시도 및
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 모듈의 스웰링 발생시 커머의 형태변화에 대한 실제 테스트의 진행을 순차적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이차전지 모듈의 정면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 이차전지 모듈의 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 1에 도시된 커버의 저면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A-A선의 단면도이며, 도 6 및 도 7은 전지 셀의 스웰링 발생시 커버의 형태 변화를 알 수 있는 정면도이다. 그리고, 도 8은 도 1에 도시된 커버의 일측 부위가 개방된 상태를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈(1)은, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 전지 셀(111) 및 상기 전지 셀(111)의 측면에 형성된 셀 탭(112)을 포함하는 전지 셀 모듈(110)들이 상하방향으로 적층되어 형성된 셀 모듈 조립체(100), 상기 셀 모듈 조립체(100)의 측면 방향에 배치되며, 상기 전지 셀 모듈(110) 중 최 상측에 위치하는 제1 전지 셀 모듈(110a)에 형성된 상기 셀 탭(112)과 전기적으로 연결되는 버스 바(200), 상기 셀 모듈 조립체(100)의 상부를 덮으며, 좌우 측단이 상기 셀 모듈 조립체(100)의 좌우 측단에 고정되고, 일측단에 근접하는 부위에 전후방향으로 가로지르는 홈부(301)가 형성된 커버(300), 및 상기 제1 전지 셀 모듈(110a) 상면의 중앙부위를 마주하는 상기 커버(300)의 중앙부위가 상향으로 굽어지지 않도록 상기 커버(300)의 중앙부위를 지지하는 지지부재(400)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이 전지 셀 모듈(110)은 전지 셀(111)과 셀 탭(112)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 전지 셀(111)은 이차전지 모듈에서 흔히 사용되는 것으로, 양극활물질층이 코팅된 양극 집전체로 된 양극판과, 음극활물질층이 코팅된 음극 집전체로 된 음극판, 그리고 이들 양극판과 음극판 사이에 삽입되는 세퍼레이터를 포함하여 구성될 수 있다.

양극판, 세퍼레이터 및 음극판은 이 순서대로 스태킹(stacking) 방식에 의해 적층되거나 또는 와인딩(winding) 방식에 의해 권취될 수 있다. 그리고, 적층 또는 권취된 양극판, 세퍼레이터 및 음극판은 박판의 알루미늄 라미네이트 필름으로 된 파우치 내에 수납되어 밀봉되면서 하나의 전지 셀이 될 수 있다.

한편, 전지 셀(111)은 셀 탭(112)이 형성되는데, 셀 탭(112)은 구체적으로 양극판에 연결되는 양극 탭과 음극판에 연결되는 음극 탭으로 구분될 수 있다.

양극 탭과 음극 탭은 판 상의 부재로 이루어질 수 있으며, 양극 탭은 예컨대 알루미늄 금속재로 이루어질 수 있고, 음극 탭은 예컨대 구리 금속재로 이루어질 수 있다.

셀 탭(112)은 전지 셀(111)의 측면에 형성될 수 있다. 그리고 일단이 전지 셀(111)의 외부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이러한 셀 탭(112)은 전지 셀의 내부 또는 외부로 전류가 유도되도록 하는 역할을 수행한다.

한편, 전지 셀 모듈(110)은 하나의 전지 셀만을 포함할 수도 있고, 또는 도 3에 도시된 바와 같이 상하방향으로 적층된 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)을 포함할 수도 있다.

전지 셀 모듈(110)이 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)을 포함하는 경우에, 한 쌍의 전지 셀(111a,111b) 중 어느 하나의 전지 셀(111a)에서 형성된 셀 탭(112a)과 다른 하나의 전지 셀(111b)에서 형성된 셀 탭(112b)은 상하방향으로 대향하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상하방향으로 대향하는 전술한 셀 탭(112a,112b)은 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 이로써 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)은 전기적으로 연결된다.

상하방향으로 대향하는 셀 탭(112a,112b)이 전기적으로 연결되기 위하여 별도의 연결 부재(미도시)가 사용될 수 있다. 또는 도 3에 도시된 바와 같이 마주하는 셀 탭(112a,112b)을 절곡시켜 서로 직접 접촉되면서 연결되도록 할 수도 있다.

이때, 셀 탭(112a,112b) 간 접촉된 부위는 단순히 서로 접촉되어 있도록 할 수도 있고, 별도의 고정 부재를 이용하거나 용접 등의 방식을 이용하여 상호 고정되도록 할 수도 있다.

이처럼 상호 전기적으로 연결된 셀 탭(112)은 그 끝단(112c)이 전지 셀 모듈(110)의 측면 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 셀 탭(112)은 이웃하는 다른 전지 셀 모듈(110)의 셀 탭(112)과 전기적으로 연결되거나 또는 후술할 버스 바(200)와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3에 도시된 예에서는 전술한 바와 같이 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)에서 형성된 셀 탭(112a,112b)이 서로 연결된 일체(112)로서 후술할 버스 바(200)에 연결되고 있지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 전지 셀 모듈(110) 간 전기적인 연결구(10)조에 따라서는 한 쌍의 전지 셀(111a,111b) 중 어느 하나의 전지 셀(111a)에서 형성된 셀 탭(112a)만이 후술할 버스 바(200)에 연결되는 것도 가능하다.

전술한 바와 같이 전지 셀 모듈(110)이 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)을 포함하는 경우에, 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)의 사이에는 카트리지(113)가 개재될 수 있다. 카트리지(113)는 예컨대 직사각형의 틀 형상으로 이루어질 수 있다. 카트리지(113)는 한 쌍의 전지 셀(111a,111b)이 전지 셀 모듈(110) 내에서 제 위치를 고수하도록 전지 셀(111a,111b)의 테두리 전부 또는 일부를 지지할 수 있다.

본 실시예는 상기한 전지 셀 모듈(110)의 다수가 상하방향으로 적층되어 셀 모듈 조립체(100)를 구성하게 된다. 상기한 카트리지(113)가 전술한 바와 같이 예컨대 직사각형의 틀 형태로 이루어지는 경우에 전지 셀 모듈(110)은 대체로 직사각형의 판 상을 갖게 되며, 이 경우 셀 모듈 조립체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 전체적으로 직육면체의 형태를 갖게 된다.

그리고, 이러한 셀 모듈 조립체(100)는 하나의 적층체로 이루어질 수도 있고, 또는 전후방향으로 인접하여 배치된 두 개의 적층체로 이루어질 수도 있다(도 8 참조).

셀 모듈 조립체(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 전지 셀 모듈(110)들의 사이가 이격되도록 전지 셀 모듈(110) 사이에 개재되는 간격 유지 플레이트(120)를 더 포함할 수 있다.

간격 유지 플레이트(120)는 인접하는 전지 셀 모듈(110) 사이에 공간(121)을 제공할 수 있으며, 이 공간(121)은 전지 셀 모듈(110)에서 발생하는 열을 방열시키는 용도로 활용될 수 있다.

그리고, 간격 유지 플레이트(120)는 카트리지(113)의 직사각형 형상에 대응하는 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

전지 셀 모듈(110) 중 최 상측에 위치하는 전지 셀 모듈(이하 '제1 전지 셀 모듈'이라 함)(110a)에 형성된 셀 탭(112)은 버스 바(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 버스 바(200)는 입력단자 또는 출력단자(미도시)와 연결될 수 있다.

버스 바(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 셀 모듈 조립체(100)의 측면 방향에 배치되는데, 구체적으로 전술한 카트리지(113)의 측면 또는 간격 유지 플레이트(120)의 측면에 고정될 수 있다. 버스 바(200)는 이와 같이 고정되면서 셀 모듈 조립체(100)의 측면 방향에 배치될 수 있다.

버스 바(200)는 제1 전지 셀 모듈(110a)의 측면에 형성된 셀 탭(112)과 전기적으로 연결되는데, 구체적으로 셀 탭(112)의 저면이 버스 바(200)의 상면에 포개어진 상태로 점 용접되는 등의 고정 방식에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 본 실시예는 셀 모듈 조립체(100)의 상측을 덮는 커버(300)가 포함된다. 커버(300)는 셀 모듈 조립체(100) 내에 적층되어 있는 전지 셀(111)을 외부 환경으로부터 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

커버(300)는 구체적인 일 예로서 판 상으로 이루어질 수 있다. 그리고 셀 모듈 조립체(100)가 전술한 바와 같이 예컨대 직육면체 형태를 갖는 경우에 커버(300)는 셀 모듈 조립체(100)의 상측 면적에 대응하는 면적을 가지면서 직사각형의 판 상으로 이루어질 수 있다.

커버(300)는 예컨대 커버(300)의 좌, 우측단부가 셀 모듈 조립체(100)의 좌, 우측단부의 상면에 고정될 수 있다.

커버(300)가 셀 모듈 조립체(100)에 고정될 수 있도록, 본 실시예는 연결구(10)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 커버(300), 카트리지(113) 및 간격 유지 플레이트(120)는 예컨대 좌, 우측단부에 상하방향으로 관통하는 관통홀이 각각 형성될 수 있다. 이러한 각각의 관통홀은 커버(300), 카트리지(113) 및 간격 유지 플레이트(120)가 상하방향으로 적층되었을 때 상하방향으로 연통하도록 형성될 수 있다. 도 4는 커버(300)에 다수로 형성된 관통홀(304)이 도시되어 있다. 연결구(10)는 커버(300), 카트리지(113) 및 간격 유지 플레이트(120)에서 형성된 관통홀에 상하방향으로 관통하면서 결합될 수 있으며, 연결구(10)가 결합됨으로써 커버(300), 전지 셀 모듈(110) 및 간격 유지 플레이트(120)는 일체가 될 수 있다. 즉, 커버(300)는 셀 모듈 조립체(100)에 고정될 수 있다.

커버(300)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 홈부(301)가 형성될 수 있다. 커버(300)에 홈부(301)가 형성되는 이유는 전지 셀(111)에서 스웰링 현상이 발생할 때 전지 셀(111)의 팽창 압력에 의해 커버(300)의 홈부(301)가 절개되도록 하기 위함이다. 이와 관련해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

이러한 홈부(301)는 도 4에 도시된 바와 같이 커버(300)의 측단에 근접하는 부위에 형성된다. 이때, 홈부(301)는 커버(300)의 전후방향으로 가로지르도록 형성될 수 있다. 그리고 홈부(301)는 예컨대 커버(300)의 저면에 형성될 수 있으며, 다만 이러한 예로 한정되지 않는다. 홈부(301)는 커버(300)의 상면에 형성될 수도 있다.

셀 모듈 조립체(100)에 이와 같이 결합된 커버(300)는, 커버(300)의 저면 방향에 배치된 전지 셀(111a)에서 스웰링(swelling) 현상이 발생할 때 전지 셀(111a)의 팽창에 의한 압력이 작용할 수 있다. 즉, 커버(300)의 저면은 전지 셀(111a)의 팽창으로 인해 상향으로 가압될 수 있으며, 이때, 전지 셀(111a)은 중앙 부위가 가장 크게 부풀게 된다. 이러한 전지 셀(111a)의 팽창으로 인해 전지 셀(111a)의 중앙 부위를 마주하는 커버(300)의 중앙 부위가 상향으로 굽어지게 된다.

본 실시예는 이러한 경우를 대비하여, 전지 셀(111)의 스웰링 현상에 따른 팽창 압력이 커버(300)에 전해질 때, 커버(300)의 중앙 부위가 굽어지지 않도록 지지하는 지지부재(400)를 포함한다.

지지부재(400)는 구체적인 일 예로서 도 1에 도시된 바와 같이 커버(300) 및 셀 모듈 조립체(100)를 전후방향으로 감싸는 밴드 형태일 수 있다. 그리고 밴드 형태의 지지부재(400)는 그 양단부가 셀 모듈 조립체(100)의 하측에 결합되는 고정프레임(500)에 고정될 수 있다. 또는 도시되어 있지는 않지만, 지지부재(400)의 양단부는 카트리지(113)나 간격 유지 플레이트(1120)의 전면 또는 후면에 고정될 수도 있다.

지지부재(400)는 제1 전지 셀 모듈(110a) 상면의 중앙부위를 마주하는 커버(300)의 중앙부위를 상측 방향에 대하여 지지하게 되는데, 지지부재(400)가 이와 같은 기능을 수행함으로써 제1 전지 셀 모듈(110a)에 포함된 전지 셀(111a)의 스웰링 현상에 따른 팽창시 전지 셀(111a)의 중앙 부위가 커버(300)의 중앙 부위에 의해 지지되면서 더 이상 팽창하지 않게 된다. 이 때문에, 전지 셀(111a)의 팽창 압력은 도 6에 도시된 바와 같이 전지 셀(111a)의 좌우 측면 방향으로 곧바로 전달되며, 전지 셀(111a)의 팽창 압력이 좌우 측면 방향으로 전달됨에 따라 전지 셀(111a)은 좌우 측부가 팽창하게 된다.

전지 셀(111a)이 좌우 측부에서 계속하여 팽창하게 되면 커버(300)는 좌우 측부의 저면에서 상향으로 압력을 받게 된다. 이때, 전술한 바와 같이 커버(300)에 취약부인 홈부(301)가 형성되기 때문에, 일정한 압력 이상으로 커버(300)에 힘이 작용하게 되면 홈부(301)가 절개될 수 있다.

커버(300)의 홈부(301)가 절개됨에 따라 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 커버의 일측 부위(302), 즉 지지부재(400)에 의해 지지되는 커버(300)의 중앙 부위로부터 절개된 홈부(301)까지의 커버 부위(302)는 지지부재(400)에 의해 지지되는 커버(300)의 중앙 부위를 중심으로 하여 상향으로 회동하게 된다.

그리고, 커버의 일측 부위(302)가 상향 회동함에 따라 커버의 일측 부위(302)에 대응하는 제1 전지 셀 모듈(110a)에 포함된 전지 셀(111a)의 상면이 상방으로 개방된다.

계속하여 팽창하는 전지 셀(111a)은 이와 같이 개방된 공간을 통해 상향으로 계속하여 부풀게 되는데, 이 과정에서 제1 전지 셀 모듈(110a)의 측면에 형성된 셀 탭(112)은 버스 바(200)로부터 이탈된다.

셀 탭(112)이 버스 바(200)로부터 이탈됨에 따라 제1 전지 셀 모듈(110a)과 버스 바(200)의 전기적인 연결은 끊어지게 되며, 이로써 제1 전지 셀 모듈(110a)을 포함하는 전지 셀 모듈(110)은 과충전이나 과방전 등이 중단된다.

여기서, 셀 탭(112)이 버스 바(200)로부터 신속하게 이탈될 수 있도록 하기 위해서는 셀 탭(112)과 버스 바(200)의 연결 부위가 상향 회동하는 커버의 일측 부위(302)의 저면 방향에 위치하는 것이 바람직하다.

이 경우 커버의 일측 부위(302)가 상향 회동하게 되면, 셀 탭(112)과 버스 바(200)의 연결 부위가 상방으로 개방되며, 셀 탭(112)은 상방으로 방해를 받지 않고 버스 바(200)로부터 신속하게 이탈될 수 있다.

따라서, 상향 회동하는 커버의 일측 부위(302)는 셀 탭(112)과 버스 바(200)의 연결 부위를 마주하는 커버 부위(303)를 포함하는 것이 바람직하며, 홈부(301)는 상향 회동하는 커버의 일측 부위(302)가 셀 탭(112)과 버스 바(200)의 연결 부위를 마주하는 커버 부위(303)를 포함하도록 도 4에 도시된 바와 같이 일직선 형태가 아닌 굽어진 형태로 형성되는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도 9 내지 도 12는 실제 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 모듈에서, 과충전이나 과방전시 일정한 압력 이상으로 커버에 힘이 작용할 때, 홈부가 절개되고, 셀탭이 버스 바로부터 신속하게 이탈되는 모습을 확인하기 위한 실제적인 테스트의 진행순서에 따른 단계별 사진을 나타낸 도면이다.

도 9 및 도 10에서 일정한 압력이상이 이차전지 모듈(1)에 가해지도록 전압을 서서히 인가하면, 도 10의 이차전지 모듈(1)의 상부면인 A지점이 점점 팽창되어 부풀어 오르기 시작한다.

이러한 팽창이 지속되어 일정한 압력이상이 되면 도 11의 B부분과 같이 커버(300)의 홈부(301)가 절개되면서, 셀탭(112)이 외부로 이탈되어 과충전이 중단된다.

도 12는 도 11에 도시된 B부분의 확대도로써, 이차전지 모듈(1)의 스웰링에 의해 최상단 셀탭(112)이 떨어지면서 이차전지 모듈(1)의 전기적인 연결이 끊어진 것을 명확하게 확인할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1; 이차전지 모듈 10; 연결구
100; 셀 모듈 조립체 110; 전지 셀 모듈
110a; 제1 전지 셀 모듈 111,111a, 111b; 전지 셀
112,112a,112b; 셀 탭 112c;끝단
113; 카트리지 120; 간격 유지 플레이트
121; 공간 200; 버스 바
300; 커버 301; 홈부
302; 커버의 일측 부위 304; 관통홀
400; 지지부재 500; 고정프레임

Claims (10)

1. 전지 셀 및 셀 탭을 포함하는 전지 셀 모듈들이 적층되어 형성된 셀 모듈 조립체;
   상기 셀 모듈 조립체의 측면 방향에 배치되며, 상기 전지 셀 모듈 중 최 상측에 위치하는 제1 전지 셀 모듈에 형성된 상기 셀 탭과 전기적으로 연결되는 버스 바;
   상기 셀 모듈 조립체의 상부를 덮으며, 좌우 측단이 상기 셀 모듈 조립체의 좌우 측단에 고정되고, 일측단에 근접하는 부위에 전후방향으로 가로지르는 홈부가 형성된 커버; 및
   상기 커버의 중앙부위를 지지함으로써 상기 전지 셀의 팽창시 상기 전지 셀의 팽창 압력이 상기 셀 모듈 조립체의 측면 방향으로 전달되도록 하는 지지부재;를 포함하며,
   상기 전지 셀의 팽창 압력에 의해 상기 홈부가 절개될 수 있고, 상기 홈부가 절개됨에 따라 상기 커버의 일측 부위가 상기 지지부재에 의해 지지되는 상기 커버의 중앙부위를 중심으로 상향 회동할 수 있고,
   상기 홈부의 절개시, 상기 커버의 일측 부위가 회동됨에 따라 상기 전지 셀이 계속 팽창하여 상기 셀 탭이 상기 버스 바로부터 이탈되어 전기적으로 연결이 끊어지는, 이차전지 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전지 셀 모듈은 상기 전지 셀이 상하방향으로 적층된 한 쌍의 전지 셀로 이루어지며, 상기 한 쌍의 전지 셀 사이에 개재되는 카트리지를 더 포함하는 이차전지 모듈.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 전지 셀 모듈에 포함된 상기 한 쌍의 전지 셀 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 형성되는 상기 셀 탭은 상하방향으로 대향하도록 형성되면서 서로 전기적으로 연결되는 이차전지 모듈.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 셀 모듈 조립체는, 상기 전지 셀 모듈들의 사이가 이격되도록 상기 전지 셀 모듈들 사이에 개재되는, 간격 유지 플레이트;를 더 포함하는 이차전지 모듈.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 버스 바는 상기 카트리지의 측면 또는 상기 간격 유지 플레이트의 측면에 고정되면서 상기 셀 모듈 조립체의 측면 방향에 배치되는 이차전지 모듈.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지부재는 상기 커버 및 상기 셀 모듈 조립체를 전후방향으로 감싸는 밴드 형태인 이차전지 모듈.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 지지부재는 양단부가 상기 셀 모듈 조립체의 하측에 결합되는 고정프레임에 고정되는 이차전지 모듈.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버의 일측 부위는 상기 셀 탭 및 상기 버스 바의 연결 부위를 마주하는 상기 커버 부위를 포함하는 이차전지 모듈.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 버스 바와 연결되는 상기 셀 탭은 저면이 상기 버스 바의 상면에 포개어져 점용접되는 이차전지 모듈.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 홈부는 상기 커버의 저면에 형성되는 이차전지 모듈.

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