KR102157377B1 - 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법 - Google Patents

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Abstract

배터리 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 및 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드에 근접하게 각각 배치되는 복수의 버스바를 포함하며, 복수의 배터리 셀에 구비된 각각의 전극 리드가 복수의 버스바 각각에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD FOR BATTERY MODULE}
본 발명은, 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전극 리드들을 벤딩하지 않고 버스바에 결합할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이차 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.
도 1은 종래 배터리 셀에 구비된 전극 리드와 버스바가 전기적으로 결합된 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술의 경우, 복수의 배터리 셀(10)에 각각 구비된 전극 리드(20)들을 벤딩하여 버스바(30) 면에 접촉시킨 후 용접(40)을 통해 결합하였는데, 이 경우 전극 리드(20)들의 벤딩 형상을 유지하기 위해 작업자에 의한 다수의 수작업이 요구되고, 금속 재질의 전극 리드(20)들의 탄성 회복력에 의해 전극 리드(20)들과 버스바(30)가 밀착되지 않으며, 또한 복수의 전극 리드(20)들이 버스바(30)의 하나의 지점에서 겹쳐진 후 용접(40)되므로 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 제10-2015-0113758호(공개일자:2015년10월08일)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전극 리드들을 벤딩하지 않고 버스바에 결합하여 전극 리드들과 버스바의 밀착이 가능한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법을 제공하는 것이다.
또한, 전극 리드들이 겹쳐지지 않으므로 용접성이 향상될 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법을 제공하는 것이다.
또한, 전극 리드들의 벤딩을 위한 수작업 공정이 제거되어 생산 라인의 자동화 비율이 향상될 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 생산 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 및 상기 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드에 근접하게 각각 배치되는 복수의 버스바를 포함하며, 상기 복수의 배터리 셀에 구비된 각각의 전극 리드가 상기 복수의 버스바 각각에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 복수의 버스바 중 적어도 하나는 상기 전극 리드들 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 버스바에는 경사부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 리드에는, 상기 전극 리드가 상기 버스바의 상기 경사부에 접촉되도록 상기 경사부의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드는 상기 버스바의 상기 경사부에서 용접되어 상기 버스바에 결합될 수 있다.
또한, 상기 버스바에는 경사부와, 상기 경사부로부터 수평으로 연장되는 수평부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드에는, 상기 전극 리드가 상기 버스바의 상기 경사부에 접촉되도록 상기 경사부의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부와, 상기 전극 리드가 상기 버스바의 상기 수평부에 접촉도록 상기 수평부에 대응되게 절곡되는 제2 절곡부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 리드는 상기 버스바의 상기 수평부에서 용접되어 상기 버스바에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드들을 가압하여 상기 전극 리드들 각각을 상기 복수의 버스바 각각에 결합시키는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는, 상기 버스바의 상측에서 상기 버스바에 접촉되어 지지되는 지지부; 및 상기 지지부로부터 연장되며 상기 전극 리드들을 가압하는 복수의 가압부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 버스바에는 경사부가 형성되며, 상기 탄성부재는 상기 전극 리드들을 가압하여 상기 전극 리드들을 상기 복수의 버스바의 각각의 경사부에 결합시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀이 적층되는 단계; 상기 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드들에 근접하게 복수의 버스바가 각각 배치되는 단계; 용접 지그가 상기 전극 리드들을 가압하여 상기 전극 리드들을 각각의 버스바에 접촉시키는 단계; 및 상기 용접 지그에 형성된 개구를 통해 상기 전극 리드와 상기 버스바를 용접시키는 단계를 포함하는 배터리 모듈 생산 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 버스바에는 경사부가 형성되며, 상기 전극 리드는 상기 버스바의 상기 경사부에서 용접되어 상기 버스바에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 버스바에는 경사부와, 상기 경사부로부터 수평으로 연장되는 수평부가 형성되며, 상기 전극 리드는 상기 버스바의 상기 수평부에서 용접되어 상기 버스바에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 전극 리드들을 벤딩하지 않고 버스바에 결합하므로 전극 리드들이 탄성 회복력에 의해 복원되지 않으며, 이에 의해 전극 리드들과 버스바의 밀착이 가능한 효과가 있다.
또한, 복수의 전극 리드들이 복수의 버스바에 각각 결합되므로 전극 리드들이 겹쳐지지 않으며, 이에 의해 용접성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
또한, 전극 리드들의 벤딩을 위한 수작업 공정이 제거되어 생산 라인의 자동화 비율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 배터리 셀에 구비된 전극 리드와 버스바가 전기적으로 결합된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되기 전의 개략적인 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합된 후의 개략적인 측단면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되기 전의 개략적인 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합된 후의 개략적인 측단면도이다.
도 8(a) 내지 도 8(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되기 전의 개략적인 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합된 후의 개략적인 측단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀 적층체(100)와, 복수의 버스바(200)를 포함한다.
배터리 셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀(110)이 적층되도록 구성될 수 있다. 배터리 셀(110)은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 또한, 복수의 배터리 셀(110)은 다양한 방식으로 적층될 수 있다. 배터리 셀(110)은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀(110)에는 전극 리드(111)가 구비될 수 있다. 전극 리드(111)는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다. 전극 리드(111)는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다. 양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀(110)의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀(110)의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다. 전극 리드(111)는 후술하는 버스바(200)에 전기적으로 결합된다.
배터리 셀 적층체(100)는 배터리 셀(110)을 수납하는 복수의 카트리지들(미도시)이 구비될 수 있다. 각각의 카트리지(미도시)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀(110)을 수납할 수 있는 수납부가 형성된 복수의 카트리지들(미도시)이 적층될 수 있다. 복수의 카트리지들(미도시)이 적층된 카트리지 조립체에는 커넥터 요소 또는 단자 요소가 구비될 수 있다. 커넥터 요소는, 예를 들어, 배터리 셀(110)의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다. 그리고, 단자 요소는 배터리 셀(110)에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함하며, 단자 요소는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 셀(110)은 다양한 형상을 가질 수 있다.
버스바(200)는 전극 리드(111)에 결합되어 전극 리드(111)들을 전기적으로 연결한다. 여기서, 전기전 연결에는 직렬 또는 병렬이 포함될 수 있다. 버스바(200)는 배터리 셀(110)에 구비된 전극 리드(111)에 접촉되기 위해 전극 리드(111)들에 근접하게 배치된다. 도 2를 참조하면, 버스바(200)는 전극 리드(111)들 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 버스바(200) 중 적어도 하나는 상호 이웃하는 전극 리드(111)들 사이에 각각 배치될 수 있으며, 가장 외측에 배치된 버스바(200)는 소정의 전극 리드(111)에 근접하게 배치될 수 있다. 그리고, 도 3을 참조하면, 복수의 배터리 셀(110)에 구비된 각각의 전극 리드(111)가 복수의 버스바(200) 각각에 접촉되어 전기적으로 결합된다.
버스바(200)는 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 도 2 및 도 3에서와 같이 버스바(200)에 경사부(210)가 형성될 수 있다. 그리고, 전극 리드(111)에는 경사부(210)의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부(115, 도 3 참조)가 형성될 수 있다. 즉, 전극 리드(111)의 제1 절곡부(115)에서 전극 리드(111)가 절곡된 후 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)에 접촉될 수 있다. 그리고, 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)에서 용접(500)되어 버스바(200)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 버스바(200)의 경사부(210)에 대응되는 경사가 구비된 용접 지그(300)가 예를 들어 전극 리드(111)의 상측에서 전극 리드(111)를 가압하여 전극 리드(111)에 제1 절곡부(115)를 형성할 수 있다. 즉, 복수의 버스바(200)가 전극 리드(111)를 사이 또는 전극 리드(111)에 근접하게 각각 배치된 후 용접 지그(300)가 예를 들어 전극 리드(111)들의 상측에서 전극 리드(111)들을 하측 방향으로 가압하면 전극 리드(111)들은 버스바(200)의 경사부(210)측으로 절곡되면서 버스바(200)의 경사부(210)에 접촉된다. 여기서, 용접 지그(300)에는 개구(330)가 형성될 수 있으므로 용접 지그(300)의 개구(330)를 통해 용접(500), 예를 들어 레이저 용접을 실시하여 전극 리드(111)들을 복수의 버스바(200) 각각의 경사부(210)에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 용접 지그(300)는 버스바(200)의 상측에 접촉되는 버스바 접촉부(310)와, 버스바 접촉부(310)로부터 연장되며 전극 리드(111)를 가압하여 절곡시키는 가압 절곡형성부(320)를 포함할 수 있다. 그리고, 용접 지그(300)에서 용접(500)을 위한 개구(330)는 가압 절곡형성부(320)에 마련될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되는 과정을 도시한 도면이다. 도 4(a) 내지 도 4(d)에서는 도 2의 일부분, 즉 도 2의 A 부분만을 도시하였다.
도 4(a)를 참조하면, 버스바(200)가 전극 리드(111)에 근접하게 배치되고, 도 4(b)를 참조하면, 용접 지그(300)가 상측에서 하측으로 이동하면서 전극 리드(111)를 가압하며, 도 4(c)를 참조하면, 전극 리드(111)가 절곡되어 버스바(200)의 경사부(210)에 접촉되고, 도 4(d)를 참조하면, 용접 지그(300)의 개구(330)를 통해 용접(500), 예를 들어 레이저 용접으로 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)에 전기적으로 결합된다.
이에 의해, 전극 리드(111)들을 벤딩하지 않고 버스바(200)에 결합하여 전극 리드(111)들과 버스바(200)의 밀착이 가능할 뿐만 아니라 복수의 전극 리드(111)들이 복수의 버스바(200)에 각각 결합되므로 전극 리드(111)들의 겹침이 방지되어 용접성이 향상되는 효과가 있다.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 작용 및 효과에 대해 설명하되, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.
본 발명의 제2 실시예는 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)가 아닌 버스바(200)의 수평부(220)에서 용접된다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다.
도 5(a) 내지 도 5(d)를 참조하면, 버스바(200)에는 경사부(210) 뿐만 아니라 경사부(210)로부터 수평으로 연장되는 수평부(220)가 형성될 수 있다. 그리고, 전극 리드(111)에는 제1 절곡부(115)와 제2 절곡부(116)가 형성된다. 제1 절곡부(115)는 제1 실시예에서와 마찬가지로 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)에 접촉될 수 있게 경사부(210)의 경사에 대응되는 기울기로 전극 리드(111)가 절곡되도록 형성될 수 있다. 그리고, 제2 절곡부(116)는 전극 리드(111)가 버스바(200)의 수평부(220)에 접촉될 수 있도록 수평부(220)에 대응되게 전극 리드(111)가 절곡되도록 형성될 수 있다.
그리고, 전극 리드(111)는 버스바(200)의 수평부(220)에서 용접(500)되어 버스바(200)에 결합될 수 있으며, 용접 지그(300)에서 용접(500)을 위한 개구(330)는 버스바 접촉부(310)에 마련될 수 있다.
즉, 버스바(200)의 경사부(210)에 대응되는 경사와, 버스바(200)의 수평부(220)에 대응되는 수평이 형성된 용접 지그(300)가 전극 리드(111)의 상측에서 전극 리드(111)를 가압하여, 전극 리드(111)에 경사부(210)의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부(115)와, 수평부(220)에 대응되게 절곡되는 제2 절곡부(116)가 형성된다. 그리고, 제1 절곡부(115)에서 절곡된 후 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)에 접촉되고, 제2 절곡부(116)에서 절곡된 후 전극 리드(111)가 버스바(200)의 수평부(220)에 접촉되며, 용접 지그(300)에 형성된 개구(330)를 통한 용접(500)에 의해 복수의 배터리 셀(110)에 구비된 각각의 전극 리드(111)들이 복수의 버스바(200) 각각의 수평부(220)에서 용접되어 버스바(200)에 전기적으로 결합된다.
도 5(a)를 참조하면, 버스바(200)가 전극 리드(111)에 근접하게 배치되고, 도 5(b)를 참조하면, 용접 지그(300)가 상측에서 하측으로 이동하면서 전극 리드(111)를 가압하며, 도 5(c)를 참조하면, 전극 리드(111)가 절곡되어 버스바(200)의 경사부(210)와 버스바(200)의 수평부(220)에 접촉되고, 도 5(d)를 참조하면, 용접 지그(300)의 개구(330)를 통해 용접(500), 예를 들어 레이저 용접으로 전극 리드(111)가 버스바(200)의 수평부(220)에 전기적으로 결합된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바(200)에 결합되기 전의 개략적인 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합된 후의 개략적인 측단면도이며, 도 8(a) 내지 도 8(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에서 전극 리드가 버스바에 결합되는 과정을 도시한 도면이다. 도 8(a) 내지 도 8(c)에서는 도 6의 일부분, 즉 도 6의 B 부분만을 도시하였다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 작용 및 효과에 대해 설명하되, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 배터리 모듈에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.
본 발명의 제3 실시예는 용접이 아니라 탄성부재(400)에 의해 전극 리드(111)가 버스바(200)에 결합된다는 점에서 제1 실시예 및 제2 실시예와 차이가 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 탄성부재(400)는 전극 리드(111)들을 가압하여 전극 리드(111)들 각각을 복수의 버스바(200) 각각에 결합시키도록 구성될 수 있다. 즉, 탄성부재(400)의 탄성력에 의해 전극 리드(111)들이 가압되므로 용접없이 전극 리드(111)들을 버스바(200)에 전기적으로 결합시킬 수 있다.
탄성부재(400)는 다양하게 구성될 수 있으며, 예를 들어 판 스프링 등으로 마련될 수 있다. 탄성부재(400)는 지지부(410)와 가압부(420)를 포함할 수 있다. 지지부(410)는 버스바(200)의 상측에서 버스바(200)에 접촉되어 지지된다. 지지부(410)는 예를 들어 버스바(200)의 수평부(220)에 접촉될 수 있다. 가압부(420)는 지지부(410)로부터 연장되며 예를 들어 전극 리드(111)의 상측에서 하측으로 이동하면서 전극 리드(111)를 가압하도록 구성될 수 있다. 가압부(420)는 전극 리드(111)들의 개수에 대응되는 개수만큼 복수로 구비될 수 있다. 제1 실시예 및 제2 실시예에서 용접 지그(300)는 전극 리드(111)와 버스바(200)가 결합된 후 제거되지만, 제3 실시예에서 탄성부재(400)는 버스바(200) 사이에 삽입되어 전극 리드(111)가 버스바(200)에 접촉될 수 있도록 유지된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 마찬가지로 버스바(200)에는 경사부(210)가 형성될 수 있으며, 탄성부재(400)는 전극 리드(111)들을 가압하여 전극 리드(111)들을 복수의 버스바(200)의 각각의 경사부(210)에 결합시킨다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 탄성부재(400)는 전극 리드(111)들이 버스바(200)의 경사부(210)와 수평부(220) 모두에 접촉되도록 전극 리드(111)를 가압할 수도 있다.
도 8(a)를 참조하면, 버스바(200)가 전극 리드(111)에 근접하게 배치되고, 도 8(b)를 참조하면, 탄성부재(400)가 상측에서 하측으로 이동하면서 전극 리드(111)를 가압하며, 도 8(c)를 참조하면, 탄성부재(400)에 의해 전극 리드(111)가 버스바(200)의 경사부(210)에 접촉되어 전기적으로 결합된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 모듈 또는 배터리 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(미도시)에는 상기 배터리 모듈이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 생산 방법에 대해 설명한다.
우선, 복수의 배터리 셀(110)이 적층되어 배터리 셀 적층체(100)를 형성한다. 배터리 셀(110)의 개수는 제한이 없다. 그리고, 복수의 버스바(200)가 복수의 배터리 셀(110)에 각각 구비된 전극 리드(111)들에 근접하게 각각 배치된다. 여기서, 버스바(200)는 서로 이웃하는 전극 리드(111)들 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 용접 지그(300)가 예를 들어 전극 리드(111)들의 상측으로부터 하측으로 이동하면서 전극 리드(111)들을 가압하며, 전극 리드(111)들을 각각의 버스바(200)에 접촉시킨다. 여기서, 용접 지그(300)의 가압 절곡형성부(320)가 전극 리드(111)를 가압할 수 있다. 그리고, 용접 지그(300)에 형성된 개구(330)를 통해 전극 리드(111)와 버스바(200)를 용접(500), 예를 들어 레이저 용접하며, 이에 의해, 전극 리드(111)와 버스바(200)를 전기적으로 결합할 수 있다.
그리고, 버스바(200)에 경사부(210)가 형성될 수 있으며, 전극 리드(111)는 용접 지그(300)에 의해 절곡된 후 버스바(200)의 경사부(210)에서 용접(500)되어 버스바(200)에 결합될 수 있다. 또는, 버스바(200)에 경사부(210)와, 경사부(210)로부터 수평으로 연장되는 수평부(220)가 형성될 수 있으며, 전극 리드(111)는 용접 지그(300)에 의해 절곡된 후 버스바(200)의 수평부(220)에서 용접(500)되어 버스바(200)에 결합될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 배터리 셀 적층체 110 : 배터리 셀
111 : 전극 리드 115 : 제1 절곡부
116 : 제2 절곡부 200 : 버스바
210 : 경사부 220 : 수평부
300 : 용접 지그 310 : 버스바 접촉부
320 : 가압 절곡형성부 330 : 개구
400 : 탄성부재 410 : 지지부
420 : 가압부

Claims (16)

  1. 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 및
    상기 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드에 근접하게 각각 배치되는 복수의 버스바를 포함하고,
    상기 버스바에는 경사부가 형성되되,
    상기 버스바의 경사부에 대응되는 경사가 형성된 용접 지그가 상기 전극 리드의 상측에서 상기 전극 리드를 가압하여 상기 전극 리드에 상기 경사부의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부가 형성되고,
    상기 전극 리드의 상기 제1 절곡부에서 상기 전극 리드가 절곡된 후 상기 전극 리드가 상기 버스바의 경사부에 접촉되며, 상기 용접 지그에 형성된 개구를 통한 용접에 의해 상기 복수의 배터리 셀에 구비된 각각의 상기 전극 리드들이 상기 복수의 버스바 각각의 상기 경사부에서 용접되어 상기 버스바에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 버스바 중 적어도 하나는 상기 전극 리드들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 및
    상기 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드에 근접하게 각각 배치되는 복수의 버스바를 포함하고,
    상기 버스바에는 경사부와, 상기 경사부로부터 수평으로 연장되는 수평부가 형성되되,
    상기 버스바의 경사부에 대응되는 경사와, 상기 버스바의 수평부에 대응되는 수평이 형성된 용접 지그가 상기 전극 리드의 상측에서 상기 전극 리드를 가압하여, 상기 전극 리드에 상기 경사부의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부와, 상기 수평부에 대응되게 절곡되는 제2 절곡부가 형성되고,
    상기 제1 절곡부에서 절곡된 후 상기 전극 리드가 상기 버스바의 경사부에 접촉되고, 상기 제2 절곡부에서 절곡된 후 상기 전극 리드가 상기 버스바의 수평부에 접촉되며, 상기 용접 지그에 형성된 개구를 통한 용접에 의해 상기 복수의 배터리 셀에 구비된 각각의 상기 전극 리드들이 상기 복수의 버스바 각각의 상기 수평부에서 용접되어 상기 버스바에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
  14. 복수의 배터리 셀이 적층되는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드들에 근접하게 복수의 버스바가 각각 배치되는 단계;
    용접 지그가 상기 전극 리드들을 가압하여 상기 전극 리드들을 각각의 버스바에 접촉시키는 단계; 및
    상기 용접 지그에 형성된 개구를 통해 상기 전극 리드와 상기 버스바를 용접시키는 단계를 포함하고,
    상기 버스바에는 경사부가 형성되되,
    상기 버스바의 경사부에 대응되는 경사가 형성된 용접 지그가 상기 전극 리드의 상측에서 상기 전극 리드를 가압하여 상기 전극 리드에 상기 경사부의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부가 형성되고,
    상기 전극 리드의 상기 제1 절곡부에서 상기 전극 리드가 절곡된 후 상기 전극 리드가 상기 버스바의 경사부에 접촉되며, 상기 용접 지그에 형성된 개구를 통한 용접에 의해 상기 복수의 배터리 셀에 구비된 각각의 상기 전극 리드들이 상기 복수의 버스바 각각의 상기 경사부에서 용접되어 상기 버스바에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 생산 방법.
  15. 삭제
  16. 복수의 배터리 셀이 적층되는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀에 각각 구비된 전극 리드들에 근접하게 복수의 버스바가 각각 배치되는 단계;
    용접 지그가 상기 전극 리드들을 가압하여 상기 전극 리드들을 각각의 버스바에 접촉시키는 단계; 및
    상기 용접 지그에 형성된 개구를 통해 상기 전극 리드와 상기 버스바를 용접시키는 단계를 포함하고,
    상기 버스바에는 경사부와, 상기 경사부로부터 수평으로 연장되는 수평부가 형성되되,
    상기 버스바의 경사부에 대응되는 경사와, 상기 버스바의 수평부에 대응되는 수평이 형성된 용접 지그가 상기 전극 리드의 상측에서 상기 전극 리드를 가압하여, 상기 전극 리드에 상기 경사부의 경사에 대응되는 기울기로 절곡되는 제1 절곡부와, 상기 수평부에 대응되게 절곡되는 제2 절곡부가 형성되고,
    상기 제1 절곡부에서 절곡된 후 상기 전극 리드가 상기 버스바의 경사부에 접촉되고, 상기 제2 절곡부에서 절곡된 후 상기 전극 리드가 상기 버스바의 수평부에 접촉되며, 상기 용접 지그에 형성된 개구를 통한 용접에 의해 상기 복수의 배터리 셀에 구비된 각각의 상기 전극 리드들이 상기 복수의 버스바 각각의 상기 수평부에서 용접되어 상기 버스바에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 생산 방법.

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