KR102320342B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 전극판 및 복수의 전극판으로부터 인출되는 복수의 전극 탭을 포함하는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 파우치와, 복수의 전극 탭과 연결되며 파우치의 연장부로부터 연장되어 인출구를 통해 외부로 인출되는 전극 리드를 각각 포함하며 순차적으로 적층된 복수의 배터리 셀을 포함하며, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 파우치의 연장부 및 다른 하나의 배터리 셀의 전극 리드 사이의 간격을 확보하도록, 연장부는 복수의 배터리 셀이 적층되는 방향에 대해 소정의 각도로 절곡되는 절곡부를 구비할 수 있다.

Description

배터리 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근, 노트북, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 기기의 수요가 증대됨에 따라, 반복적으로 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 휴대용 전자 기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차, 로봇, 위성과 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 화석 연료의 고갈 및 환경 오염에 대한 관심이 높아지면서, 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서의 가장 핵심적 부품은 모터로 전력을 공급하는 배터리 팩이다.
하이브리드 자동차나 전기 자동차의 경우, 배터리 팩으로부터 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 내연 기관 만을 사용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 이점을 갖는다
하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 배터리 팩은 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 포함하며, 다수의 배터리 셀들이 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결됨에 따라, 배터리 모듈의 용량 및 출력이 증대된다.
최근, 파우치형 배터리 셀을 구비한 배터리 모듈에 대한 관심이 증대되고 있다. 파우치형 배터리 셀은 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장재로 사용하기 때문에 중량이 작고 제조 비용이 적으며 변형이 용이하다는 등의 이점이 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 배터리 모듈은, 파우치형 배터리 셀(100)을 포함한다. 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110)와, 전극 리드(120)와, 파우치(130)를 포함한다.
이하, 설명의 편의를 위해, 배터리 셀(100)의 길이 방향을 X축 방향이라 정의하고, 배터리 셀(100)의 폭 방향을 Y축 방향이라 정의하며, 배터리 셀(100)의 두께 방향을 Z축 방향이라 정의한다.
전극 조립체(110)는 복수의 전극판과 복수의 전극판 사이에 개재되는 복수의 분리막(세퍼레이터)을 포함한다. 복수의 전극판은 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판을 포함한다. 전극 조립체(110)의 각 전극판에는 전극 탭(140)이 구비된다. 전극 탭(140)은 전극판으로부터 외부로 돌출되는 형태로 구성된다.
전극 리드(120)의 단부(연결부)는 전극 탭(140)을 통해 전극 조립체(110)와 연결되며, 전극 조립체(110)와 연결되는 연결부의 반대쪽 단부는 파우치(130)의 외부로 노출된다. 전극 리드(120)는 배터리 모듈의 전극 단자로서의 역할을 한다. 전극 리드(120)는 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)를 포함한다. 전극 리드(121, 122)는 전극 탭(140)을 통하여 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결된다. 전극 리드(121, 122)는 전극 탭(140)의 연결부에 용접되는 것에 의해 전극 탭(140)과 연결된다.
복수의 전극판, 즉, 양극판 및 음극판은 각각 전극 탭(140)을 구비한다. 전극 탭(140)은, 양극 리드(121)와 연결되는 양극 탭(141)과, 음극 리드(122)와 연결되는 음극 탭(142)을 포함한다. 하나의 양극 리드(121)에는 복수의 양극 탭(141)이 연결되며, 하나의 음극 리드(122)에는 복수의 음극 탭(142)이 연결된다.
파우치(130)는 그 내부에 전극 조립체(110)와 전해액을 수용하는 수용 공간을 갖는다. 파우치(130)는 제1 파우치 부재(131) 및 제2 파우치 부재(132)를 포함한다. 제1 파우치 부재(131) 및 제2 파우치 부재(132) 중 어느 하나에는 오목한 수용홈(133)이 형성된다.
제1 파우치 부재(131) 및 제2 파우치 부재(132)는 서로 결합되어 수용 공간을 형성한다. 제1 파우치 부재(131) 및 제2 파우치 부재(132)의 테두리가 열 융착 등에 의해 실링되는 것에 의해 수용 공간이 밀폐된다.
파우치(130)는 수용 공간이 형성되는 부분으로부터 연장되는 연장부(135)를 구비하며, 연장부(135)로부터 전극 리드(120)가 외부로 인출된다.
배터리 모듈 내에는 복수의 배터리 셀(100)이 Z축 방향으로 적층되는 한편, 복수의 배터리 셀(100)의 일측에는 복수의 배터리 셀(100)로부터 인출되는 복수의 전극 리드(120)가 외부로 인출되는 인출구(190)가 구비된다.
복수의 배터리 셀(100)로부터 인출되는 복수의 전극 리드(120)가 인출구(190)를 통해 외부로 인출되기 위해, 복수의 전극 리드(120)가 인출구(190)를 향하여 절곡된다. 그러나, 복수의 전극 리드(120)가 인출구(190)를 향하여 절곡되는 경우, 복수의 배터리 셀(100) 중 어느 하나의 배터리 셀(100)로부터 인출된 전극 리드(120)가 복수의 배터리 셀(100) 중 다른 하나의 배터리 셀(100)로부터 연장되는 연장부(135)와 접촉할 수 있다(도 3의 A 부분 참조). 전극 리드(120) 및 연장부(135)가 서로 접촉하는 경우, 전극 리드(120) 및 연장부(135)의 전기적 특성에 따른 반응으로 인해 연장부(135)가 부식될 수 있다. 연장부(135)가 부식되는 경우, 파우치(130) 내부에 수용된 전해액이 외부로 누출될 수 있어, 배터리 셀(100)의 전기적 성능 및 안전성이 저하될 우려가 있다.
이러한 우려를 방지하기 위해, 종래 기술에서는, 전극 리드(120)와 파우치(130)의 연장부(135) 사이의 직접적인 접촉을 방지하도록, 파우치(130)의 연장부(135)에 절연 테이프(139)를 부착하고 있다.
그러나, 절연 테이프(139)를 부착하는 과정이 추가적으로 요구됨에 따라, 배터리 모듈을 제조하는 공정이 복잡해지는 문제가 있다. 또한, 파우치(130)에 절연 테이프를 부착하기 위해, 전극 리드(120) 또는 파우치(130)의 위치 또는 자세를 조절하는 과정이 요구되며, 전극 리드(120) 또는 파우치(130)의 위치 또는 자세를 조절하는 과정에서 전극 리드(120) 또는 파우치(130)가 손상될 수 있는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0019044호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 인접하는 복수의 배터리 셀로부터 연장되는 파우치의 연장부와 전극 리드 사이의 접촉을 방지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 전극판 및 상기 복수의 전극판으로부터 인출되는 복수의 전극 탭을 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치와, 상기 복수의 전극 탭과 연결되며 상기 파우치의 연장부로부터 연장되어 인출구를 통해 외부로 인출되는 전극 리드를 각각 포함하며 순차적으로 적층된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 파우치의 연장부 및 다른 하나의 배터리 셀의 전극 리드 사이의 간격을 확보하도록, 상기 연장부는 상기 복수의 배터리 셀이 적층되는 방향에 대해 소정의 각도로 절곡되는 절곡부를 구비하고, 상기 복수의 배터리 셀 연장부는 상기 연장부의 연장 방향으로 소정 간격 이격되는 위치에서 상기 복수의 배터리 셀이 적층된 순서로 순차적으로 절곡되어 상기 전극 리드가 인출구를 향할 수 있다.
연장부는 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 전극 리드가 인출구를 향할 수 있다.
배터리 셀은 연장부로부터 연장되며 전극 리드를 감싸도록 배치되는 커버 부재를 더 포함할 수 있다.
연장부가 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음 커버 부재가 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 전극 리드가 인출구를 향할 수 있다.
복수의 배터리 셀의 복수의 연장부는 연장부의 연장 방향으로 소정 간격 이격되는 복수의 위치에서 각각 절곡될 수 있다.
삭제
복수의 위치 중 서로 인접하는 두 위치를 제1 위치 및 제2 위치라 할 때, 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 연장부는 제1 위치에서 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음, 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 전극 리드가 인출구를 향할 수 있다.
배터리 셀은 연장부로부터 연장되며 전극 리드를 감싸도록 배치되는 커버 부재를 더 포함하고, 복수의 위치 중 서로 인접하는 두 위치를 제1 위치 및 제2 위치라 할 때, 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 연장부가 제1 위치에서 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음, 커버 부재가 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 전극 리드가 인출구를 향할 수 있다.
연장부의 절곡부는 복수의 전극 탭과 연결되는 전극 리드의 연결부 및 전극 조립체 사이에 위치될 수 있고, 전극 리드의 연결부 및 전극 조립체 사이에는 소성 변형 가능한 재료로 이루어진 연결 부재가 배치될 수 있다.
전극 조립체의 복수의 전극 탭과 전극 리드는 연결 부재를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈에 따르면, 배터리 셀의 파우치의 연장부가 절곡됨에 따라, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀의 파우치와 전극 리드가 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 파우치와 전극 리드의 접촉이 우려되는 부분에 절연 테이프를 부착할 필요가 없으므로, 절연 테이프를 부착하는 공정으로 인해 발생하였던 문제를 해결할 수 있다. 또한, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀의 파우치와 전극 리드가 접촉하는 것을 방지할 수 있으므로, 파우치 및 전극 리드의 접촉으로 인해 발생하였던 파우치의 부식, 전해액의 누설 등을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 분해 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 적층된 상태에서 전극 리드가 파우치의 연장부에 접촉하는 상태가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 적층된 상태에서 배터리 셀의 파우치의 연장부가 절곡된 상태가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 적층된 상태에서 배터리 셀의 파우치의 연장부 및 커버 부재가 절곡된 상태가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈은, 파우치형 배터리 셀(200)을 포함한다. 배터리 셀(200)은, 전극 조립체(210)와, 전극 리드(220)와, 파우치(230)를 포함할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해, 배터리 셀(200)의 길이 방향을 X축 방향이라 정의하고, 배터리 셀(200)의 폭 방향을 Y축 방향이라 정의하며, 배터리 셀(200)의 두께 방향을 Z축 방향이라 정의한다.
전극 조립체(210)는 복수의 전극판과 복수의 전극판 사이에 개재되는 복수의 분리막(세퍼레이터)을 포함할 수 있다. 복수의 전극판은 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판을 포함할 수 있다. 전극 조립체(210)의 각 전극판에는 전극 탭(240)이 구비될 수 있다. 전극 탭(240)은 전극판으로부터 외부로 돌출되는 형태로 구성될 수 있다.
전극 리드(220)의 단부(연결부)는 전극 탭(240)을 통해 전극 조립체(210)와 연결되며, 전극 조립체(210)와 연결되는 연결부의 반대쪽 단부는 파우치(230)의 외부로 노출될 수 있다. 전극 리드(220)는 배터리 모듈의 전극 단자로서의 역할을 한다.
파우치(230)는 그 내부에 전극 조립체(210)와 전해액을 수용하는 수용 공간을 갖는다. 파우치(230)는 제1 파우치 부재(231) 및 제2 파우치 부재(232)를 포함할 수 있다.
제1 파우치 부재(231) 및 제2 파우치 부재(232)는 서로 결합되어 수용 공간을 형성할 수 있다. 제1 파우치 부재(231) 및 제2 파우치 부재(232)의 테두리가 열 융착 등에 의해 실링되는 것에 의해 수용 공간이 밀폐될 수 있다.
파우치(230)는 수용 공간이 형성되는 부분으로부터 연장되는 연장부(235)를 구비하며, 연장부(235)로부터 전극 리드(220)가 외부로 인출된다.
복수의 배터리 셀(200)이 Z축 방향으로 적층되는 한편, 복수의 배터리 셀(200)의 일측에는 복수의 배터리 셀(200)로부터 인출되는 복수의 전극 리드(220)가 외부로 인출되는 인출구(290)가 구비된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에서는, 복수의 배터리 셀(200) 중 서로 인접하는 복수의 배터리 셀(200)의 전극 리드(220) 및 파우치(230)의 연장부(235)가 서로 접촉하는 것을 방지하기 위해, 파우치(230)의 연장부(235)가 복수의 배터리 셀(200)이 적층되는 방향(Z축 방향)에 대해 소정의 각도로 절곡될 수 있다. 따라서, 연장부(235)는 절곡부(B)를 구비할 수 있다.
연장부(235)가 복수의 배터리 셀(200)이 적층되는 방향(Z축 방향)에 대해 소정의 각도로 절곡됨에 따라, 서로 인접하게 배치되는 복수의 배터리 셀(200)의 연장부(235) 및 전극 리드(220) 사이에서 충분한 간격을 확보할 수 있어, 연장부(235)와 전극 리드(220)가 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연장부(235)는 복수 회 절곡될 수 있다. 즉, 연장부(235)는 복수의 절곡부(B)를 구비할 수 있다. 연장부(235)가 복수 회 절곡되는 경우, 일단 연장부(235)가 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)에 수직인 제1 방향(-Z축 방향)으로 절곡된 다음 제1 방향과 반대되는 제2 방향(+Z축 방향)으로 절곡되어 연장부(235)로부터 인출되는 전극 리드(220)가 인출구(290)를 향할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 연장부(235)가 절곡되는 형상과 대응하는 형상을 갖는 가압면을 갖는 한 쌍의 금형(281, 282)이 연장부(235)의 양측을 가압하는 것에 의해 연장부(235)에 복수의 절곡부(B)가 동시에 형성될 수 있다.
절곡부(B)에서 연장부(235) 및 전극 리드(220)가 서로 결합될 수 있다. 예를 들면, 연장부(235)의 내부에 전극 리드(220)가 삽입될 수 있다. 전극 리드(220)는 구리와 같은 금속으로 이루어 질 수 있으며, 이에 따라, 한 쌍의 금형(281, 282)에 의해 연장부(235) 및 전극 리드(220)가 가압된 이후에는, 전극 리드(220)가 소성 변형됨에 따라, 연장부(235) 및 전극 리드(220)의 절곡된 형상이 유지될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(200)이 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)에 수직인 방향(Z축 방향)으로 적층된 상태에서, 복수의 배터리 셀(200)의 복수의 연장부(235)는 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격되는 복수의 위치(C1, C2, C3)에서 절곡될 수 있다. 즉, 복수의 연장부(235) 각각의 절곡부(B)는 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격된 복수의 위치(C1, C2, C3)에 각각 위치될 수 있다.
이때, 복수의 연장부(235) 중 적어도 일부는 복수의 위치(C1, C2, C3)에서 서로 동일한 방향으로 절곡되거나 서로 상이한 방향으로 절곡될 수 있다.
한편, 복수의 배터리 셀(200)의 복수의 연장부(235)는 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)으로 복수의 배터리 셀(200)이 적층된 순서로 순차적으로 절곡될 수 있다. 즉, 순차적으로 적층된 복수의 배터리 셀(200)의 복수의 연장부(235) 각각의 절곡부(B)는 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격되며 순차적으로 위치되는 복수의 위치(C1, C2, C3)에 각각 순차적으로 위치될 수 있다.
또한, 연장부(235)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격되며 순차적으로 위치되는 복수의 위치(C1, C2, C3)를 각각 제1 위치(C1), 제2 위치(C2), 제3 위치(C3)라 할 때, 복수의 배터리 셀(100) 중 어느 하나의 연장부(135)는 제1 위치(C1)에서 제1 방향으로 절곡된 다음 제1 위치(C1) 및 제2 위치(C2) 사이에서 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 전극 리드(120)가 인출구(190)를 향할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에 따르면, 배터리 셀(200)의 파우치(230)의 연장부(235)가 복수 회 절곡됨에 따라, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀(200)의 파우치(230)와 전극 리드(220)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 파우치(230)와 전극 리드(220)의 접촉이 우려되는 부분에 절연 테이프를 부착할 필요가 없으므로, 절연 테이프를 부착하는 과정으로 인해 발생하였던 문제를 해결할 수 있다. 또한, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀(200)의 파우치(230)와 전극 리드(220)가 접촉하는 것을 방지할 수 있으므로, 파우치(230) 및 전극 리드(220)의 접촉으로 인해 발생하였던 파우치의 부식, 전해액의 누설 등을 해결할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈에 대하여 설명한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈은, 파우치형 배터리 셀(300)을 포함한다. 배터리 셀(300)은, 전극 조립체(310)와, 전극 리드(320)와, 파우치(330)와, 파우치(330)로부터 연장되어 전극 리드(320)의 일부분을 덮는 커버 부재(350)를 포함할 수 있다.
커버 부재(350)는 전극 리드(320)를 감싸도록 배치되어 전극 리드(320)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 커버 부재(350)는 전극 리드(320)가 인접하는 전극 리드(320) 또는 연장부(335)에 접촉하더라도 전극 리드(320) 또는 연장부(335)와 전기화학적인 반응을 일으키지 않는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 커버 부재(350)는 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 커버 부재(350)는 필름의 형태로 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 파우치(330)의 연장부(335) 및 커버 부재(350)가 각각 일 회씩 절곡될 수 있다. 즉, 연장부(335)는 일 회 절곡될 수 있다. 즉, 연장부(335)는 하나의 절곡부(B1)를 구비할 수 있다. 그리고, 커버 부재(350)도 하나의 절곡부(B2)를 구비할 수 있다. 이와 같은 경우, 연장부(335)는 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)에 수직하는 제1 방향(-Z축 방향)으로 절곡된 다음, 연장부(335)로부터 연장되는 커버 부재(350)가 전극 리드(320)가 인출구(390)를 향하도록 제2 방향(+Z축 방향)으로 절곡될 수 있다. 예를 들면, 연장부(335)를 복수 회 절곡시키기 어려운 경우 커버 부재(350)를 절곡하여, 전극 리드(320)가 인접하는 연장부(335)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 연장부(335) 및 커버 부재(350)가 절곡되는 형상과 대응하는 형상을 갖는 가압면을 갖는 한 쌍의 금형(381, 382)이 연장부(335) 및 커버 부재(350)를 가압하는 것에 의해 연장부(335) 및 커버 부재(350)에 각각 절곡부(B1, B2)가 동시에 형성될 수 있다.
절곡부(B1, B2)에서 연장부(335) 및 커버 부재(350)가 전극 리드(320)와 결합될 수 있다. 예를 들면, 연장부(335) 및 커버 부재(350)의 내부에 전극 리드(320)가 삽입될 수 있다. 전극 리드(320)는 구리와 같은 금속으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 한 쌍의 금형(381, 382)에 의해 연장부(335), 커버 부재(350) 및 전극 리드(320)가 가압된 이후에는, 전극 리드(320)가 소성 변형됨에 따라, 연장부(335), 커버 부재(350) 및 전극 리드(320)의 절곡된 형상이 유지될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(300)이 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)에 수직인 방향(Z축 방향)으로 적층된 상태에서, 복수의 배터리 셀(300)의 복수의 연장부(335)는 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격되는 복수의 위치(C1, C2, C3)에서 절곡될 수 있다. 즉, 복수의 연장부(335) 각각의 절곡부(B1)는 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격된 복수의 위치(C1, C2, C3)에 각각 위치될 수 있다.
이때, 복수의 연장부(335) 중 적어도 일부는 복수의 위치(C1, C2, C3)에서 서로 동일한 방향으로 절곡되거나 서로 상이한 방향으로 절곡될 수 있다.
한편, 복수의 배터리 셀(300)의 복수의 연장부(335)는 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)으로 복수의 배터리 셀(300)이 적층된 순서로 순차적으로 절곡될 수 있다. 즉, 순차적으로 적층된 복수의 배터리 셀(300)의 복수의 연장부(335) 각각의 절곡부(B1)는 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격되며 순차적으로 위치되는 복수의 위치(C1, C2, C3)에 각각 순차적으로 위치될 수 있다.
또한, 연장부(335)의 연장 방향(X축 방향)으로 소정 간격으로 이격되며 순차적으로 위치되는 복수의 위치(C1, C2, C3)를 각각 제1 위치(C1), 제2 위치(C2), 제3 위치(C3)라 할 때, 복수의 배터리 셀(300) 중 어느 하나의 연장부(335)가 제1 위치(C1)에서 제1 방향으로 절곡된 다음, 연장부(335)로부터 연장되는 커버 부재(350)가 제1 위치(C1) 및 제2 위치(C2) 사이에서 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 전극 리드(320)가 인출구(390)를 향할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈에 따르면, 배터리 셀(300)의 파우치(330)의 연장부(335) 및 커버 부재(350)가 절곡됨에 따라, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀(300)의 파우치(330)와 전극 리드(320)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 파우치(330)와 전극 리드(320)의 접촉이 우려되는 부분에 절연 테이프를 부착할 필요가 없으므로, 절연 테이프를 부착하는 과정으로 인해 발생하였던 문제를 해결할 수 있다. 또한, 서로 인접하는 복수의 배터리 셀(300)의 파우치(330)와 전극 리드(320)가 접촉하는 것을 방지할 수 있으므로, 파우치(330) 및 전극 리드(320)의 접촉으로 인해 발생하였던 파우치의 부식, 전해액의 누설 등을 해결할 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에 대하여 설명한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈은, 파우치형 배터리 셀(400)을 포함한다. 배터리 셀(400)은, 전극 조립체(410)와, 전극 리드(420)와, 파우치(430)와, 파우치(430)의 연장부(435)의 내부에 배치되며 소성 변형 가능한 연결 부재(460)를 포함할 수 있다.
전극 리드(420)는 연장부(435)의 전체에 걸쳐 연장되지 않고 연장부(435) 단부의 일부에만 연결/결합될 수 있다. 이와 같은 경우, 절곡부(B)는 전극 조립체(410)와 전극 리드(420)의 단부에 구비된 연결부 사이에 위치될 수 있다. 즉, 절곡부(B)가 위치되는 연장부(435)의 내부에는 전극 리드(420)가 배치되지 않고 연결 부재(460)가 배치될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 전극 조립체(410)로부터 인출된 전극 탭(440)은 연장부(435)를 통하여 연장된 후 전극 리드(420)의 단부에 구비된 연결부에 연결될 수 있다. 연장부(435)의 절곡부(B)는 전극 리드(420)의 연결부와 전극 조립체(410) 사이에 위치될 수 있다. 이와 같은 경우, 연결 부재(460)는 전극 탭(440) 및/또는 전극 리드(420)와의 전기적 연결 없이 연장부(435)의 형상을 유지하는 역할만을 할 수 있다. 이때, 연결 부재(460)는 부도체로 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 연결 부재(460)는 도체로 이루어질 수 있으며, 전극 조립체(410)로부터 인출된 전극 탭(440)은 연결 부재(460)을 통해 전극 리드(420)의 연결부에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 연장부(435)의 절곡부(B)는 전극 리드(420)의 연결부와 전극 조립체(410) 사이에 위치될 수 있다. 연장부(435)의 절곡부(B)는 연결 부재(460)이 배치된 부분에 위치될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 연장부(435)가 절곡되는 형상과 대응하는 형상을 갖는 가압면을 갖는 한 쌍의 금형(481, 482)이 연장부(435)를 가압하는 것에 의해 연장부(435)에 복수의 절곡부(B)가 동시에 형성될 수 있다.
절곡부(B)에는 소성 변형 가능한 재료로 이루어지는 연결 부재(460)가 배치되므로, 한 쌍의 금형(481, 482)에 의해 연장부(435) 및 연결 부재(460)가 가압된 이후에는, 연결 부재(460)가 소성 변형됨에 따라, 연장부(435) 및 연결 부재(460)의 절곡된 형상이 유지될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈에 따르면, 파우치(430)의 연장부(435)의 내부에 소성 변형 가능한 재료로 이루어진 연결 부재(460)가 구비되므로, 연장부(435) 또는 전극 리드(420)가 소성 변형이 가능하지 않은 재료로 이루어지는 경우에도, 연장부(435)의 절곡된 형상이 유지될 수 있다. 예를 들면, 전극 리드(420)가 가요성 도체로 이루어지는 경우에도, 연장부(435)의 절곡된 형상이 연결 부재(460)에 의해 유지될 수 있다.
이와 같은 연결 부재(460)가 구비되는 구성은 본 발명의 제2 실시예에도 적용될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 연장부(335) 및 커버 부재(350)의 절곡된 형상은 전극 리드(320)가 아닌 소성 변형 가능한 연결 부재에 의해 유지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
100, 200, 300, 400: 배터리 셀
110, 210, 310, 410: 전극 조립체
120, 220, 320, 420: 전극 리드
130, 230, 330, 430: 파우치
135, 235, 335, 435: 연장부

Claims (10)

  1. 복수의 전극판 및 상기 복수의 전극판으로부터 인출되는 복수의 전극 탭을 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치와, 상기 복수의 전극 탭과 연결되며 상기 파우치의 연장부로부터 연장되어 인출구를 통해 외부로 인출되는 전극 리드를 각각 포함하며 순차적으로 적층된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
    서로 인접하는 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 파우치의 연장부 및 다른 하나의 배터리 셀의 전극 리드 사이의 간격을 확보하도록, 상기 연장부는 상기 복수의 배터리 셀이 적층되는 방향에 대해 소정의 각도로 절곡되는 절곡부를 구비하고,
    상기 복수의 배터리 셀 연장부는 상기 연장부의 연장 방향으로 소정 간격 이격되는 위치에서 상기 복수의 배터리 셀이 적층된 순서로 순차적으로 절곡되어 상기 전극 리드가 인출구를 향하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연장부는 상기 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 상기 전극 리드가 상기 인출구를 향하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 셀은 상기 연장부로부터 연장되며 상기 전극 리드를 감싸도록 배치되는 커버 부재를 더 포함하는, 배터리 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연장부가 상기 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음 상기 커버 부재가 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 상기 전극 리드가 상기 인출구를 향하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀의 상기 복수의 연장부는 상기 연장부의 연장 방향으로 소정 간격 이격되는 복수의 위치에서 각각 절곡되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 위치 중 서로 인접하는 두 위치를 제1 위치 및 제2 위치라 할 때, 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 연장부는 상기 제1 위치에서 상기 연장부의 연장 방향에 수직인 제1 방향으로 절곡된 다음, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 절곡되어 상기 전극 리드가 상기 인출구를 향하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 연장부의 절곡부는 상기 복수의 전극 탭과 연결되는 상기 전극 리드의 연결부 및 상기 전극 조립체 사이에 위치되고,
    상기 전극 리드의 연결부 및 상기 전극 조립체 사이에는 소성 변형 가능한 재료로 이루어진 연결 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전극 조립체의 복수의 전극 탭과 상기 전극 리드는 상기 연결 부재를 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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