KR102383985B1 - 버스바와 전극 리드 간의 결합 구조가 개선된 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

버스바와 전극 리드 간의 결합 구조가 개선된 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드를 구비하는 배터리 셀을 복수개 포함하는 셀 적층체; 및 복수의 상기 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 버스바 및 상기 버스바가 삽입되는 버스바 삽입부를 구비하는 버스바 프레임을 포함하는 버스바 어셈블리;를 포함하며, 상기 전극 리드는 단부에 오목하게 형성된 리드 홈을 구비하고, 상기 버스바는 상기 전극 리드의 단부가 삽입되는 리드 삽입부 및 상기 리드 삽입부 내에 삽입되는 상기 전극 리드의 움직임을 제한하는 제한하는 리드 걸림부를 구비한다.

Description

버스바와 전극 리드 간의 결합 구조가 개선된 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{Battery module with improved coupling structure between busbar and electrode lead, and Battery pack comprising the same, and Vehicle comprising the battery pack}
본 발명은, 배터리 모듈과 배터리 팩, 그리고 자동차에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 버스바 어셈블리에 배터리 셀 적층체를 결합시키는데 있어서 버스바와 전극 리드 사이의 결합 공정을 용이하게 하고, 버스바와 전극 리드 사이의 결합력 또한 강화시킬 수 있도록 구조가 개선된 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
복수의 배터리 셀들을 적층시키고 이러한 배터리 셀들에 구비된 전극 리드들 상호 간을 전기적으로 연결하기 위해서 버스바가 적용될 수 있는데, 이러한 버스바에 전극 리드를 결합시키기 위해서 종래에는 전극 리드를 벤딩시키는 방식이 많이 이용되었다.
도 1에는 이러한 전극 리드 벤딩 방식이 적용된 전극 리드와 버스바의 결합 구조가 나타나 있다. 도 1을 살펴보면, 한 쌍의 배터리 셀(1) 각각의 전극 리드(2)가 벤딩되어 하나의 버스바(3) 상에 결합된 형태가 나타나 있다. 그러나, 이처럼 벤딩 타입의 결합 구조를 취하는 경우와 비교하여, 도 2에 나타난 논-벤딩 타입(non-bending type)의 결합 구조를 적용하는 경우가 공간 활용률의 측면이나 셀 적층체에 버스바 어셈블리를 결합시키는 공정의 용이성의 측면에서 더욱 유리하다.
즉, 도 2에 도시된 논-벤딩 타입 결합 구조를 살펴보면, 복수의 배터리 셀로부터 인출된 전극 리드(5)들을 하나로 모아 버스바(6)에 형성된 삽입부(6a)에 삽입한 후 용접을 통해 전극 리드(5)와 버스바(6)가 결합되도록 하는 방식으로 취하고 있다.
그러나, 이와 같은 논-벤딩 타입 결합 구조의 경우에도, 전극 리드(5)를 삽입부(6ㅁ)에 삽입함에 있어서, 삽입을 너무 깊게 하여 전극 리드(5)가 버스바(6)의 표면으로부터 많이 돌출되는 경우 또는 삽입 깊이가 너무 얕아 전극 리드(5)가 버스바(6)의 표면으로부터 너무 많이 함몰되어 있는 경우에는 용접을 하더라도 버스바(6)와 전극 리드(5) 간의 고정력을 충분히 확보하기 어렵게 된다.
또한, 삽입부에 삽입된 전극 리드(5)와 버스바(6) 내측면 사이에 솔더(soder)가 골고루 채워지지 않고 편향된 위치에 솔더가 집중되는 경우 역시 고정력의 충분한 확보가 어려운 문제가 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전극 리드와 버스바 간의 접합 면적을 증가시켜 용접 강도를 개선하고 용접 위치가 부분적으로 편향되는 경우에도 추가된 접합 면적으로 인한 강도 보완이 이루어져 용접 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈 구조를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 전극 리드를 버스바의 리드 삽입부에 삽입시키는 공정에 있어서 공차가 발생하더라도 전극 리드가 항상 일정한 위치에 위치할 수 있도록 할 수 있는 배터리 모듈 구조를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드를 구비하는 배터리 셀을 복수개 포함하는 셀 적층체; 및 복수의 상기 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 버스바 및 상기 버스바가 삽입되는 버스바 삽입부를 구비하는 버스바 프레임을 포함하는 버스바 어셈블리;를 포함하며, 상기 전극 리드는 단부에 오목하게 형성된 리드 홈을 구비하고, 상기 버스바는 상기 전극 리드의 단부가 삽입되는 리드 삽입부 및 상기 리드 삽입부 내에 삽입되는 상기 전극 리드의 움직임을 제한하는 제한하는 리드 걸림부를 구비한다.
상기 리드 홈에는 서로 인접한 복수의 배터리 셀 각각에 구비된 전극 리드들이 모여 형성된 리드 집합체가 삽입될 수 있다.
상기 전극 리드는, 상기 리드 삽입부의 외측으로 돌출되지 않을 수 있다.
상기 리드 걸림부는, 상기 전극 리드가 상기 리드 삽입부의 외측으로 움직이는 것을 제한할 수 있다.
상기 전극 리드는, 상기 전극 리드와 리드 삽입부 내측벽 사이에 형성되는 솔더에 의해 상기 버스바에 고정될 수 있다.
상기 전극 리드는, 양 단부 사이에 가해지는 힘을 완충해줄 수 있도록 볼록한 형태를 갖는 완충부를 구비할 수 있다.
상기 버스바는, 상기 리드 삽입부를 구비하며 서로 이격되어 위치하는 한 쌍의 접속부; 및 상기 한 쌍의 접속부 사이를 연결하는 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 버스바 프레임은, 상기 리드 삽입부로부터 상기 셀 적층체를 향하는 방향을 연장되어 상기 전극 리드들 중 일부가 상기 리드 삽입부에 삽입되도록 가이드 하는 리드 가이드를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 리드와 버스바 간의 접합 면적 증가로 인해 용접 강도가 개선되고, 또한 용접 위치의 부분적 편향의 경우에도 추가된 접합 면적으로 인한 강도 보완이 이루어짐에 따라 용접 강도의 저하를 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극 리드를 버스바의 리드 삽입부에 삽입시키는 공정에 있어서 공차가 발생하더라도 전극 리드가 항상 일정한 위치에 위치할 수 있게 되어 전극 리드와 버스바의 결합 공정의 편의성이 증대된다.
도 1 및 도 2는 종래의 배터리 모듈에 있어서, 전극 리드와 버스바의 결합 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 완성 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 셀 적층체를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 버스바 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 도면으로서, 전극 리드 단부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 부분 단면도로서, 전극 리드에 형성된 완충부의 형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 나타난 완충부의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 도 5에 도시된 버스바 어셈블리의 부분 확대도로서, 버스바의 구체적 형상 및 전극 리드와 버스바 간의 결합 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 전체적인 구성을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 완성 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 셀 적층체를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 버스바 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 셀 적층체(100) 및 버스바 어셈블리(200)를 포함하는 형태로 구현된다.
상기 셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀(10)이 적층된 형태로 구현되며, 각각의 배터리 셀(10)은 다양한 종류의 배터리 셀이 적용될 수 있으며, 예를 들어 파우치 타입의 배터리 셀이 적용될 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀(10)은 넓은 면이 서로 대면하도록 적층되어 하나의 셀 적층체(100)를 형성한다.
각각의 배터리 셀(10)이 파우치 타입 배터리 셀인 경우를 예로 들어 설명하면, 상기 배터리 셀(10)은 전극 조립체(미도시), 셀 케이스(11) 및 전극 리드(15)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 전극 조립체는, 교호적으로 반복 적층된 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 형태를 가지며, 양 측 최 외각에는 절연을 위해 세퍼레이터가 각각 위치하는 것이 바람직하다.
상기 양극판은, 양극 집전체 및 적어도 그 일 면 상에 코팅되는 양극 활물질 층으로 이루어지며, 일측 단부에는 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 양극 무지부 영역은 전극 리드(15)와 연결되는 양극탭으로서 기능한다.
마찬가지로, 상기 음극판은 음극 집전체 및 적어도 그 일 면 상에 코팅되는 음극 활물질 층으로 이루어지며, 일측 단부에는 음극 활물질 층이 코팅되지 않은 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 무지부 영역은 전극 리드(15)와 연결되는 음극탭으로서 기능한다.
또한, 상기 세퍼레이터는 양극판과 음극판 사이에 개재되어 서로 다른 극성을 갖는 전극판끼리 직접 접촉되는 것을 방지하되, 양극판과 음극판 사이에서 전해질을 매개체로 하여 이온의 이동이 가능하도록 하기 위해 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 파우치 케이스(11)는 전극 조립체(미도시)를 수용하는 수용부(12) 및 수용부의 둘레 방향으로 연장되어 전극 리드(15)가 외부로 인출된 상태로 열 융착되어 파우치 케이스(12)를 밀봉시키는 실링부(13) 이렇게 두 영역을 포함한다.
상기 전극 리드(15)는, 양극탭에 연결되는 양극 리드 및 음극탭에 연결되는 음극 리드로 구분되며, 양극 리드와 음극 리드 각각은 파우치 케이스(11)의 외측으로 인출된다. 본 발명의 도면에서는 한 쌍의 전극 리드(15)가 서로 다른 방향으로 인출된 경우만이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 한 쌍의 전극 리드(14)는 서로 동일한 방향으로 인출되는 것도 가능한 것이다.
다음은, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 전극 리드(15) 및 이러한 전극 리드(15)들이 복수개 모여서 형성된 리드 집합체(16)의 구체적인 형상에 대해서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 도면으로서, 전극 리드 단부의 형상을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 부분 단면도로서, 전극 리드에 형성된 완충부의 형태를 나타내는 도면이며, 도 8은 도 7에 나타난 완충부의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
먼저, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 전극 리드(15)는, 연장 방향 단부로부터 소정의 깊이로 형성된 리드 홈(15a)을 구비한다. 이러한 리드 홈(15a)은 후술할 리드 걸림부(32)(도 7 및 도 9 참조)와 대응되는 위치에 형성되며 대응되는 형상을 갖는다. 따라서, 상기 전극 리드(15)의 길이에 있어서 공차가 존재하여 다소 긴 길이로 형성되더라도, 리드 홈(15a) 내에 삽입된 리드 걸림부(32)로 인해 전극 리드(15)의 움직임이 제한되며, 이로써 전극 리드(150는 버스바(30)에 형성된 리드 삽입부(31)의 외측으로 밀려 나와 돌출되지 않게 된다.
한편, 상기 배터리 셀(10)은 복수개가 모여 하나의 군을 이룰 수 있으며, 하나의 군을 이루는 복수의 배터리 셀(10)들 각각의 전극 리드(15)들은 단부가 서로 접촉하여 하나의 리드 집합체(16)를 이루게 된다. 이러한 리드 집합체(16)에도 리드 홈(16a)이 형성되는데, 이는 전극 리드(15)에 형성된 리드 홈(15a)이 모여서 형성되는 것이다.
서로 접촉하여 하나의 리드 집합체(16)를 이루는 전극 리드(15)들은 서로 동일한 극성을 갖는다. 즉, 하나의 군을 이루는 배터리 셀(10)들은 동일한 극성을 갖는 전극 리드(15)가 동일한 방향으로 연장된 형태로 적층되는 것이다.
본 발명의 도면에서는, 하나의 배터리 셀 군이 세 개의 배터리 셀(10)로 구성되는 경우만을 도시하고 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 각각의 배터리 셀 군은, 두 개 또는 네 개 이상의 배터리 셀(10)들이 적층된 형태를 가질 수도 있는 것이며, 이는 용량 증대를 위해 몇 개의 배터리 셀(10)을 병렬로 연결할 것인지에 따라서 달리 결정될 수 있는 것이다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 전극 리드(15)는 연장 길이의 중간 부분에 형성된 완충부(15b)를 구비한다. 이러한 완충부(15b)는 전극 리드(15)의 양 단부 사이에 가해지는 압축력을 완충해주는 기능을 갖는 것으로서, 볼록한 형태로 형성될 수 있다.
상기 완충부(15b)는 전극 리드(15)의 양 단부 사이에 압축력이 가해졌을 때, 형태의 변형을 일으키면서 완충부(15b)에 인접한 전극 리드(15) 부분의 형태가 변형되는 것을 최소화 할 수 있도록 하는 형태를 갖는 것이라면 그 구체적인 형태는 제한 없이 적용 가능하다.
즉, 상기 완충부(15b)는 전극 리드(15)의 일 면 상으로 1회에 걸쳐 볼록하게 돌출된 형태를 가질 수도 있고, 전극 리드(15)의 양 면 상으로 반복적으로 볼록하게 돌출된 자바라 형태를 가질 수도 있는 것이며, 이러한 형태들 역시 완충부(15b)의 예시적인 형태를 설명하는 것일뿐 이로써 완충부(15b)의 형태가 제한되는 것은 아니다.
상기 완충부(15b)는 전극 리드(15)의 길이에 있어서 공차가 발생하였을 때, 전극 리드(15)의 심한 형태 변형이 발생되는 것을 방지하고, 이로써 전극 리드(15) 상호 간의 접합 부위가 떨어져 나가거나 전극 리드(15)와 전극탭(미도시) 간의 접합부위가 떨어져 나가는 등으로 인한 제품 불량이 발생되는 것을 방지한다.
즉, 상기 전극 리드(15)의 길이에 있어서 공차가 발생하는 경우, 전극 리드(15)의 단부는 후술할 리드 걸림부(32)에 걸리게 되고, 이로써 전극 리드(15) 양 단부 사이에 압축력이 작용하게 되는데, 이러한 압축력을 완충부(15b)의 변형을 통해 흡수함으로써 전극 리드(15)의 다른 부분에 가해지는 힘이 최소화 될 수 있도록 한다.
다음은, 앞서 설명했던 도 5 및 도 7과 함께 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 버스바 어셈블리(200)의 구체적인 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 버스바 어셈블리를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 부분 단면도로서 전극 리드에 형성된 완충부의 형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9는 도 5에 도시된 버스바 어셈블리의 부분 확대도로서, 버스바의 구체적 형상 및 전극 리드와 버스바 간의 결합 구조를 나타내는 도면이다.
도 5, 도 7 및 도 9를 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(200)는 셀 적층체(100)의 일 측 또는 양 측에 각각 결합되되, 전극 리드(15)가 인출된 방향에 결합되어 배터리 셀(10)들 상호간을 전기적으로 연결시켜 주는 것으로서, 버스바 프레임(20), 버스바(30) 및 한 쌍의 단자(40, 50)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
상기 버스바 프레임(20)은, 버스바(30)가 삽입/고정될 수 있도록 버스바(30)와 대응되는 형상 및 크기로 형성된 버스바 삽입부(21) 및 전극 리드(15)의 단부가 리드 삽입부(31)에 삽입될 수 있도록 전극 리드(15)를 가이드 하는 리드 가이드(22)를 구비한다.
상기 버스바 삽입부(31)는 버스바 프레임(20)의 상하면을 관통하여 형성되는 슬릿 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 리드 가이드(22)는 버스바(30)에 형성된 리드 삽입부(31)로부터 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되어 형성된 경사면 형태를 가지며, 전극 리드(15)들 중 일부가 리드 삽입부(21)에 삽입되도록 전극 리드(15)를 가이드 한다.
좀 더 구체적으로는, 상기 리드 가이드(22)는, 버스바(30)에 형성된 리드 삽입부(31)의 양 측 내벽면으로부터 셀 적층체(100)를 향하는 방향으로 연장된 형태를 가지며, 하나의 군을 이루는 배터리 셀(10)들 중 양 측 최외각에 배치되는 배터리 셀(10)에 구비된 전극 리드(15)가 리드 삽입부(31)에 안정적으로 삽입될 수 있도록 전극 리드(10)를 가이드 한다.
상기 버스바(30)는 버스바 삽입부(21) 내에 삽입/고정 되도록 버스바 삽입부(21)와 대응되는 형상 및 크기로 형성된 부품으로서, 하나의 배터리 셀 군 내에 속하는 복수의 배터리 셀(10) 상호간을 전기적으로 연결시키는 기능 및 서로 인접한 배터리 셀 군 사이를 전기적으로 연결시키는 기능 역시 수행한다.
구체적으로, 상기 버스바(30)는, 한 쌍의 접속부(30a, 30b) 및 연결부(30c)를 포함하는 형태로 구현될 수 있으며, 전체적으로 대략 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.
상기 한 쌍의 접속부(30a, 30b)는 각각 제1 배터리 셀 군에 구비된 리드 집합체(16)와 결합되는 제1 접속부(30a) 및 제1 배터리 셀 군에 인접한 제2 배터리 셀 군에 구비된 리드 집합체(16)와 결합되는 제2 접속부(30b)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연결부(30c)는 이러한 한 쌍의 접속부(30a, 30b) 사이를 연결하며, 이로써 서로 인접한 제1 배터리 셀 군과 제2 배터리 셀 군이 서로 전기적으로 연결되도록 한다.
이 경우, 각각의 배터리 셀 군은, 하나의 군을 이루는 배터리 셀(10)들 각각이 동일한 극성을 갖는 전극 리드(15)끼리 동일한 방향으로 인출된 형태를 갖도록 적층되며, 서로 인접한 배터리 셀 군 상호 간에는 서로 다른 리드 집합체(16)가 동일한 방향으로 인출된 형태를 갖도록 적층된다.
즉, 하나의 배터리 셀 군을 이루는 배터리 셀(10)들 상호 간은 병렬로 연결되며, 서로 인접한 배터리 셀 군 상호 간은 직렬로 연결되는 것이다.
한편, 상기 제1 접속부(30a) 및 제2 접속부(30b) 각각은, 리드 집합체(16)가 삽입될 수 있도록 버스바(30)를 관통하여 형성된 슬릿 형태의 리드 삽입부(31)를 구비한다. 또한, 상기 제1 접속부(30a) 및 제2 접속부(30b) 각각은, 리드 홈(15a)과 대응되는 형상 및 크기로 형성되어 리드 홈(15a) 내에 삽입됨으로써 리드 집합체(16)가 리드 삽입부(31)의 외측으로 돌출되지 못하도록 그 움직임을 제한하는 리드 걸림부(32)를 구비한다.
상기 리드 삽입부(31)는 리드 집합체(16)와 대응되는 형상 및 크기를 가짐으로써 리드 집합체(16)가 리드 삽입부(31) 내에 삽입될 수 있도록 하며, 이처럼 삽입된 리드 집합체(16)는 리드 삽입부(31)의 내벽면 상에 용접 결합되거나, 리드 집합체(16)와 리드 삽입부(31)의 내벽면 사이에 형성되는 솔더에 의해 버스바(30)와 전기적으로 연결된다.
상기 리드 걸림부(32)는, 앞서 설명한 바와 같이, 전극 리드(15)가 길이에 있어서 공차를 가져 다소 길게 형성된 경우라도 셀 어셈블리(100)와 버스바 어셈블리(200)를 결합시키는 과정에서 리드 집합체(16)가 리드 삽입부(31)의 외측으로 돌출되지 않도록 하는 스토퍼(stopper)로서 기능하게 된다.
상기 리드 걸림부(32)는 리드 삽입부(31)의 길이 방향 대략 중심부를 가로질러 형성되며, 제1 접속부(30a) 및 제2 접속부(30b) 각각은, 이러한 리드 삽입부(31) 및 리드 걸림부(32)의 형성으로 인해 대략 'H'자 형상을 갖게 된다
다시 도 5를 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(200)는, 한 쌍의 단자(40, 50)를 포함할 수 있는데, 이러한 한 쌍의 단자(40, 50)는 복수의 배터리 셀 군들 중에서 최 외각에 배치되는 배터리 셀 군과 각각 연결되며, 이로써 제1 단자(40)는 양극 단자로서, 제2 단자(50)는 음극 단자로서 기능하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 형태로 구현되며, 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 형태로 구현된다.
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: 셀 적층체
10: 배터리 셀
11: 셀 케이스
12: 수용부
13: 실링부
15: 전극 리드
15b: 완충부
16: 리드 집합체
16a(15a): 리드 홈
200: 버스바 어셈블리
20: 버스바 프레임
21: 버스바 삽입부
22: 리드 가이드
30: 버스바
30a: 제1 접속부
30b: 제2 접속부
30c: 연결부
31: 리드 삽입부
32: 리드 걸림부
40: 제1 단자
50: 제2 단자

Claims (10)

  1. 전극 리드를 구비하는 배터리 셀을 복수개 포함하는 셀 적층체; 및
    복수의 상기 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 버스바 및 상기 버스바가 삽입되는 버스바 삽입부를 구비하는 버스바 프레임을 포함하는 버스바 어셈블리;
    를 포함하며,
    상기 전극 리드는 단부에 오목하게 형성된 리드 홈을 구비하고,
    상기 버스바는 상기 전극 리드의 단부가 삽입되는 리드 삽입부 및 상기 리드 삽입부 내에 삽입되는 상기 전극 리드의 움직임을 제한하는 리드 걸림부를 구비하는,
    배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드 홈에는 서로 인접한 복수의 배터리 셀 각각에 구비된 전극 리드들이 모여 형성된 리드 집합체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 리드는, 상기 리드 삽입부의 외측으로 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리드 걸림부는, 상기 전극 리드가 상기 리드 삽입부의 외측으로 움직이는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극 리드는, 상기 전극 리드와 리드 삽입부 내측벽 사이에 형성되는 솔더에 의해 상기 버스바에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 리드는, 양 단부 사이에 가해지는 힘을 완충해줄 수 있도록 볼록한 형태를 갖는 완충부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 리드 삽입부를 구비하며 서로 이격되어 위치하는 한 쌍의 접속부; 및
    상기 한 쌍의 접속부 사이를 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 프레임은, 상기 리드 삽입부로부터 상기 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되어 상기 전극 리드들 중 일부가 상기 리드 삽입부에 삽입되도록 가이드 하는 리드 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210041845A (ko) * 2019-10-08 2021-04-16 주식회사 엘지화학 물리적 결합으로 전극리드와 연결되는 연결부재, 및 이를 포함하는 전지셀 스택
KR20220115390A (ko) * 2021-02-10 2022-08-17 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 자동차

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102117848B1 (ko) * 2013-11-13 2020-06-02 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈 및 이를 제작하는 방법
KR101735512B1 (ko) * 2014-04-01 2017-05-15 주식회사 엘지화학 개선된 전극 리드 구조를 갖는 이차전지 및 그 제조방법
KR102381777B1 (ko) * 2015-02-25 2022-04-01 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20170014555A (ko) * 2015-07-30 2017-02-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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