KR101991798B1

KR101991798B1 - 배터리 모듈

Info

Publication number: KR101991798B1
Application number: KR1020120041210A
Authority: KR
Inventors: 김영만; 송찬호
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2019-06-24
Also published as: KR20130118407A

Abstract

본 발명은 둘 이상의 배터리 셀과, 각각의 상기 배터리 셀로부터 연장되어 각각의 상기 배터리 셀들이 전기적으로 연결되도록 서로 접합되는 전극탭을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 인접하는 상기 배터리 셀들의 양극탭과 음극탭이 접합되는 접합부, 상기 양극탭과 상기 응극탭은 상기 접합부와 배터리 셀을 연결하도록 연장되는 연장부를 포함하여 이루어지며, 상기 연장부에 지그재그 방향 전환되는 형태가 반복 형성되는 굴곡부가 형성된다.

Description

배터리 모듈{Battery Module}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탭부에 절곡부가 형성되어 강성과 유연성을 높인 배터리 모듈에 관한 것이다.

전지는 크게 1차 전지와 2차 전지로 구분될 수 있는데, 1차 전지란 비가역적인 반응을 이용하여 전기를 생산하므로 한 번 사용된 후에는 재사용이 불가능한 전지로서 일반적으로 많이 사용하는 건전지, 수은 전지, 볼타 전지 등이 이에 속하며, 2차 전지는 이와는 달리 가역적인 반응을 이용하므로 사용 후 충전하여 재사용이 가능한 전지로서 납 축전지, 리튬 이온 전지, 니카드(Ni-Cd) 전지 등이 이에 속한다.

도 1은 2차 전지 중 하나인 일반적인 리튬 이온 전지의 구조를 개념적으로 도시한 것이다. 리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지는 전해질의 성상(액체/고체)만 다를 뿐 그 구조는 동일하다.

또한, 전지에 따라 전해질이나 극의 재질이 도 1에 기재된 재질과는 조금씩 다를 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 전지는 일반적으로 탄소로 이루어지는 음극(1) 및 일반적으로 리튬 화합물로 이루어지는 양극(2), 두 극(1, 2) 사이에 위치하는 전해질(3), 그리고 음극(1) 및 양극(2)을 연결하는 전선(4)을 포함하여 구성된다. 전해질(3) 내의 리튬 이온은 충전(charge) 시에는 음극(1) 쪽으로, 방전(discharge) 시에는 양극(2) 쪽으로 이동하며, 각 극에서 잉여의 전자를 방출하거나 또는 흡수하면서 화학 반응을 일으키게 된다. 이러한 과정에서 상기 전선(4)에 전자가 흐르게 되며, 이에 따라 전기 에너지가 발생하게 된다. 여기에서 리튬 이온 전지를 사용하여 설명하였으나, 다른 2차 전지의 경우도 전극 또는 전해질로 사용되는 물질이 달라질 뿐 기본 원리 및 구조는 이와 동일하다. 즉, 일반적으로 2차 전지는 상술한 바와 같이 음극(1), 양극(2), 전해질(3) 및 전선(4)을 포함하여 이루어지는 것이다.

이 때, 2차 전지는 음극(1), 양극(2), 전해질(3) 및 전선(4)이 각각 단일 개 구비되어 형성될 수도 있지만, 보다 일반적으로는 단일 개의 음극(1), 양극(2), 전해질(3) 및 전선(4)으로 이루어지는 단위 셀(10)이 다수 개 연결되어 이루어진다. 즉, 2차 전지 팩의 내부에는 상기 설명한 바와 같은 단위 셀(10)이 다수 개 들어 있게 된다. 물론 각 단위 셀(10)은 전기적으로 서로 연결된다.

일반적으로 2차 전지는 그 내부에 다수 개의 단위 셀을 포함하고 있으며, 또한 일반적으로 각 셀의 전극들과 연결된 한 쌍의 외부 단자 탭(즉 각 단위 셀의 음극들이 연결된 하나의 음극, 각 셀의 양극들이 연결된 하나의 양극으로서, 전지 하나당 한 쌍이 구비되어 전극으로서 기능하는 탭)이 외부로 노출되어 있는 형태로 구성된다. 이와 같은 2차 전지들은 일반적으로 단일 개 사용되기보다는 다수 개가 연결되어 하나의 팩으로서의 배터리를 형성하게 된다. 이러한 팩 형태의 배터리에서 각각의 전지들을 (전지를 구성하는 단위 셀과 구별하여) 셀이라 칭하며, 물론 각 셀의 탭들은 전기적으로 연결되게 된다.

상술한 바와 같이, 다수 개의 셀들이 연결되어 하나의 시스템으로서 이루어지는 배터리를 구성하게 된다.

셀들은 양극탭과 음극탭이 접합되어 서로 연결되어 하나의 배터리 모듈을 구성하게 되며, 외적인 충격에 의해 음극탭과 양극탭의 용접부가 파손되는 문제점이 있었다.

한국공개특허 10-2007-0049553

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전극탭의 유연성과 강성이 높아 안정성이 높은 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 둘 이상의 배터리 셀과, 각각의 상기 배터리 셀로부터 연장되어 각각의 상기 배터리 셀들이 전기적으로 연결되도록 서로 접합되어 있는 전극탭을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 셀 중 어느 한 배터리 셀의 끝단에서 연장되어 형성되는 양극 연장부, 상기 양극 연장부에서 일정 간격 이격되어 지그재그 방향 전환되는 형태가 형성되는 양극 굴곡부, 상기 양극 굴곡부의 끝단에서 연장되어 형성되는 양극 접합부를 포함하는 양극탭; 및 상기 배터리 셀 중 다른 한 배터리 셀의 끝단에서 연장되어 형성되며, 상기 양극 연장부와 평행하게 연장되는 음극 연장부, 상기 음극 연장부에서 일정 간격 이격되어 지그재그 방향 전환되는 형태가 형성되는 음극 굴곡부, 상기 음극 굴곡부의 끝단에서 연장되어 형성되는 음극 접합부를 포함하는 음극탭;을 포함하고, 상기 양극 접합부와 음극 접합부가 접합되어 접합부를 형성하되, 상기 양극 접합부와 음극 접합부에도 지그재그 방향 전환되는 형태가 반복 형성되는 접합굴곡부가 형성되며, 상기 양극 굴곡부, 음극 굴곡부 및 양극 접합부와 음극 접합부에 형성된 접합 굴곡부의 굴곡 방향이 상기 양극 연장부 및 음극 연장부의 연장방향에 대해 수직으로 형성되어, 상기 양극 접합부와 음극 접합부에 형성된 접합 굴곡부에 의해 접합부의 강성을 보강하고, 지그재그 방향 전환되는 형태가 반복 형성된 양극 굴곡부 및 음극 굴곡부에 의해 상기 접합부에 전달되는 진동 및 충격을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극 접합부는 상기 양극 굴곡부의 끝단에서 평평하게 연장된 후 음극 접합부의 방향으로 경사지게 굴곡된 경사면의 끝단에 형성되고, 상기 음극 접합부는 상기 음극 굴곡부의 끝단에서 평평하게 연장된 후 양극 접합부의 방향으로 경사지게 굴곡된 경사면의 끝단에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극 굴곡부, 음극 굴곡부 및 양극 접합부와 음극 접합부에 형성된 접합 굴곡부 일정곡률을 갖는 복수개의 만곡부 또는 절곡되어 형성되는 복수개의 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 배터리 모듈은 전극 탭의 연장부와 접합부에 굴곡부를 포함하고 있어, 전극탭이 용접되어 있는 용접부에 충격이 전달되지 않도록 굴곡부에서 충격을 흡수하여 전극탭의 강성과 유연성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 제공한다.

도 1은 일반적인 리튬 이온 전지의 구조도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 탭 사시도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전극 탭 사시도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베터리 모듈의 형태와 구조에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 복수개의 배터리가 연결된 것을 의미하는 것으로서, 상기 배터리 모듈(10)은 둘 이상의 배터리 셀(200)과, 각각의 배터리 셀(200)로부터 연장되어 각각의 상기 배터리 셀(200)들이 전기적으로 연결되도록 서로 접합되는 복수개의 전극 탭(100)을 포함한다.

전극탭(100)은 양극탭(110)과 음극탭(120)을 포함하고, 인접 배터리 셀(200)들의 양극탭(110)과 음극탭(120)이 전기적으로 연결되어 직렬로 배터리 모듈(10)을 형성할 수 있으며, 인접한 배터리셀(200)들의 양극탭(110)과 양극탭(110), 음극탭(120)과 음극탭(120)끼리 연결되어 병렬로 모듈을 구성할 수 도 있다.

도 3을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭의 형태와 구조에 대해서 설명한다.

전극 탭(100)은 상부에 접합되는 부분을 포함하는 접합부(140)가 형성되며, 접합부(140)와 상기 베터리 셀(200)을 연결하도록 연장되는 연장부(111,121)를 포함한다.

즉, 양극탭(110)은 하부에 배터리 셀(200)에 연결되는 양극 연장부(111)를 포함하고, 양극 연장부(121)의 상부는 음극탭(120)의 상부와 접합되어 접합부(140)를 형성한다.

또한, 음극탭(120)은 하부에 상기 배터리 셀(200)에 연결되는 음극 연장부(121)를 포함하고, 음극 연장부(131)의 상부는 양극탭(110)의 상부와 접합되어 접합부(140)를 형성한다.

또한, 연장부(121,131)에 지그재그 방향 전환되는 형태가 반복형성되는 굴곡부(112,122)가 형성된다.

즉, 양극탭(110)의 하부에 배터리 셀(200)에 연결되는 양극 연장부(111)에 양극 굴곡부(112)가 형성되고, 음극탭(120)의 하부에 배터리 셀(200)에 연결되는 음극 연장부(121)에 음극 굴곡부(122)가 형성된다.

이때, 굴곡부(112,122)는 일정곡률을 갖는 만곡부(113,123)가 연속적으로 형성된다.(도 3a 참조)

또한, 양극탭(110)과 음극탭(120)이 접합되는 접합부(130)에 접합 굴곡부(131)가 형성될 수 있다.

이때, 접합 굴곡부(131)는 일정곡률을 갖는 만곡부(132)가 연속적으로 형성된다.(도 3b 참조)

도 4를 이용하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극탭(100)의 형태와 구조에 대해서 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 굴곡부(112,122)와 접합 굴곡부(131)는 지그재그방향으로 절곡되어 형성될 수 있다.

이때, 굴곡부(112,122)는 절곡되어 형성되는 절곡부(114,124)가 연속적으로 형성된다.(도 4a 참조)

이때, 접합 굴곡부(131)는 절곡되어 형성되는 절곡부(133)가 연속적으로 형성된다.(도 4b 참조)

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 굴곡부(112,122)와 접합 굴곡부(131)의 형태가 만곡부가 연속되게 형성되거나, 절곡부가 연속되게 형성되는 것에 국한되는 것이 아니라 다양한 형태로 지그재그 방향으로 전환되는 형태가 연속되는 것을 포함한다.

또한, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 양극탭(110)과 음극탭(120)이 전기적으로 연결되어 직렬로 배터리 모듈(10)을 구성하는 것 뿐만 아니라, 양극탭(110)과 양극탭(110)이 연결되거나, 음극탭(120)과 음극탭(120)이 연결되어 병렬로 배터리 모듈(10)을 구성할 수 도 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 전극탭(100)의 연장부(111,121)와 접합부(130)에 굴곡부(112,122,131)를 포함하고 있어, 전극탭(100)이 용접되어 있는 용접부에 충격이 전달되지 않도록 굴곡부(112,122,131)에서 충격을 흡수하여 전극탭(100)의 강성과 유연성을 높일 수 있는 배터리 모듈(10)을 제공한다.

10 : 배터리 모듈
100 : 전극탭
110 : 양극탭
111 : 양극 연장부 112 : 양극 굴곡부
113 : 만곡부 114 : 절곡부
120 : 음극탭
121 : 음극 연장부 122 : 음극 굴곡부
123 : 만곡부 124 : 절곡부
130 : 접합부 131 : 접합 굴곡부
132 : 만곡부 133 : 절곡부
200 : 배터리 셀

Claims

둘 이상의 배터리 셀과, 각각의 상기 배터리 셀로부터 연장되어 각각의 상기 배터리 셀들이 전기적으로 연결되도록 서로 접합되어 있는 전극탭을 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
상기 배터리 셀 중 어느 한 배터리 셀의 끝단에서 연장되어 형성되는 양극 연장부, 상기 양극 연장부에서 일정 간격 이격되어 지그재그 방향 전환되는 형태가 형성되는 양극 굴곡부, 상기 양극 굴곡부의 끝단에서 연장되어 형성되는 양극 접합부를 포함하는 양극탭; 및
상기 배터리 셀 중 다른 한 배터리 셀의 끝단에서 연장되어 형성되며, 상기 양극 연장부와 평행하게 연장되는 음극 연장부, 상기 음극 연장부에서 일정 간격 이격되어 지그재그 방향 전환되는 형태가 형성되는 음극 굴곡부, 상기 음극 굴곡부의 끝단에서 연장되어 형성되는 음극 접합부를 포함하는 음극탭;을 포함하고,
상기 양극 접합부와 음극 접합부가 접합되어 접합부를 형성하되,
상기 양극 접합부와 음극 접합부에도 지그재그 방향 전환되는 형태가 반복 형성되는 접합굴곡부가 형성되며,
상기 양극 굴곡부, 음극 굴곡부 및 양극 접합부와 음극 접합부에 형성된 접합 굴곡부의 굴곡 방향이 상기 양극 연장부 및 음극 연장부의 연장방향에 대해 수직으로 형성되어,
상기 양극 접합부와 음극 접합부에 형성된 접합 굴곡부에 의해 접합부의 강성을 보강하고, 지그재그 방향 전환되는 형태가 반복 형성된 양극 굴곡부 및 음극 굴곡부에 의해 상기 접합부에 전달되는 진동 및 충격을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 양극 접합부는 상기 양극 굴곡부의 끝단에서 평평하게 연장된 후 음극 접합부의 방향으로 경사지게 굴곡된 경사면의 끝단에 형성되고,
상기 음극 접합부는 상기 음극 굴곡부의 끝단에서 평평하게 연장된 후 양극 접합부의 방향으로 경사지게 굴곡된 경사면의 끝단에 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 양극 굴곡부, 음극 굴곡부 및 양극 접합부와 음극 접합부에 형성된 접합 굴곡부는 일정곡률을 갖는 복수개의 만곡부 또는 절곡되어 형성되는 복수개의 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.