KR20070080861A - 전지모듈 - Google Patents

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KR20070080861A
KR20070080861A KR1020060012303A KR20060012303A KR20070080861A KR 20070080861 A KR20070080861 A KR 20070080861A KR 1020060012303 A KR1020060012303 A KR 1020060012303A KR 20060012303 A KR20060012303 A KR 20060012303A KR 20070080861 A KR20070080861 A KR 20070080861A
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Abstract

본 발명은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 두 개의 전지셀들을 포함하는 전지모듈로서, 상기 전지셀들의 상단, 하단 및 일 측면의 실링부가 각각 장착되는 프레임 부재; 상기 프레임 부재에 전지셀들이 장착된 상태에서 그것의 외면을 감싸는 금속 외장재; 및 상기 금속 외장재로 감싸여 있는 전지셀들의 상단 및 하단에 장착되는 캡(상단 캡 및 하단 캡)을 포함하는 것으로 구성된 전지모듈을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀의 낮은 기계적 강성을 효과적으로 보강하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 전지셀의 작동 상태를 확인할 수 있는 검출수단의 장착이 용이하며, 작업시 또는 작동시 단락의 위험성을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전지모듈을 단위체로 사용하여 중대형 전지모듈을 제조함에 있어서, 상호 전기적 연결을 용이하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Description

전지모듈 {Battery Module}
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 분해 사시도이다;
도 3은 도 2의 전지모듈을 조립한 상태의 사시도이다;
도 4는 도 3의 전지모듈에서 하단 캡과 전지셀의 하단 부위를 확대한 사시도이다;
도 5는 도 3의 전지모듈에서 하단 캡이 장착되어 있는 전지셀 하단 부위의 단면도이다;
도 6은 도 3의 전지모듈을 단위체로 하여 제조된 중대형 전지모듈의 사시도이다.
본 발명은 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 두 개의 전지셀들을 포함하는 전지모듈로서, 상기 전지 셀들의 상단, 하단 및 일 측면의 실링부가 각각 장착되고 프레임 부재; 상기 프레임 부재에 전지셀들이 장착된 상태에서 그것의 외면을 감싸는 금속 외장재; 및 상기 금속 외장재로 감싸여 있는 전지셀들의 상단 및 하단에 장착되는 캡(상단 캡 및 하단 캡)을 포함하는 것으로 구성된 전지모듈을 제공한다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지(10)는 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납 부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)를 부착시킴으로써 전지(10)가 만들어진다. 외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14a)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14b)와 하단부(14c)에는 전극 리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극 리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극 리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
그러나, 외장부재(14) 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하므로 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위해서는 전지셀들(단위전지들)을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다. 그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간의 활용도의 문제점이 초래된다. 이러한 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 유발된다.
또한, 전지모듈은 다수의 단위전지들이 조합된 구조체이므로 일부 단위전지들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 체크하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압센서, 온도센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있는 바, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결은 전지모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하고 다수의 배선으로 인해 단락의 위험성도 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀의 낮은 기계적 강성을 효과적으로 보강하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 전지셀의 작동 상태를 확인할 수 있는 검출수단의 장착이 용이하며, 작업시 또는 작동시 단락의 위험성을 줄일 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 중대형 전지모듈을 제조함에 있어서, 상호 전기적 연결을 용이하게 행할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 두 개의 전지셀들을 포함하는 전지모듈로서, 상기 전지셀들의 상단, 하단 및 일 측면의 실링부가 각각 장착되는 프레임 부재; 상기 프레임 부재에 전지셀들이 장착된 상태에서 그것의 외면을 감싸는 금속 외장재; 및 상기 금속 외장재로 감싸여 있는 전지셀들의 상단 및 하단에 장착되는 캡(상단 캡 및 하단 캡)을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
상기 전지셀은 충방전이 가능한 전극조립체가 내장되어 있고 열융착에 의해 형성된 실링부가 외주면에 형성되어 있는 이차전지이다. 그러한 이차전지는 바람직하게는 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.
상기 파우치형 전지에서 케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 상하부 접촉부위를 밀봉하는 구조일 수 있다. 상기와 같은 구조의 파우치형 전지셀은 본 출원인의 PCT 국제출원 제PCT/KR2004/003312호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.
상기 전극조립체는 충방전이 가능할 수 있도록 양극과 음극으로 구성되어 있으며, 예를 들어, 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층된 구조로서 젤리-롤 방식 또는 스택형 방식으로 이루어져 있다. 상기 전극조립체의 양극과 음극은 그것의 전극 탭이 직접 전지의 외부로 돌출된 형태이거나, 또는 상기 전극 탭이 별도의 리드에 접속되어 전지의 외부로 돌출된 형태일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 프레임 부재는 두 전지셀들의 하부 전극단자들이 결합되어 삽입되기 위한 홈이 형성되어 있고 그것의 하단 실링부가 장착되는 하단 프레임, 상기 전지셀들의 상단 실링부가 장착되는 상단 프레임, 및 상기 하단 프레임 및 상단 프레임에 연결되어 있고 상기 전지셀들의 일측 측면 실링부가 장착되는 측면 프레임으로 구성되어 있다.
구체적으로, 상기 프레임 부재는 상단 프레임과 하단 프레임이 하나의 측면 프레임에 의해 연결되어 있는 구조로서, 전체적으로 'ㄷ'자형 구조를 이룬다.
이러한 구조에서, 상기 전지셀의 전압 및/또는 온도를 검출하기 위한 단자(검출단자)가 상단 프레임 또는 하단 프레임에 설치되어 있고, 상기 검출단자를 외부회로에 연결하기 위한 접속단자가 상단 프레임에 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 전지셀을 프레임 부재에 장착하는 것으로 전압 및/또는 온도 검출을 위한 수단에 자동적으로 연결되므로 전지모듈의 제조공정을 더욱 간략화시킬 수 있다.
특히, 상기 검출단자가 하단 프레임에 설치되어 있고 측면 프레임에 내장된 배선에 의해 상단 프레임의 접속단자에 연결되는 구조는, 검출단자의 연결을 위한 배선이 외부로 노출되지 않으므로, 전지모듈의 조립과정 및 사용시에 단락의 위험성을 방지할 수 있다. 상기 접속단자는 돌출형의 구조이거나 만입형의 구조일 수 있다.
본 발명의 프레임 부재에서 상기 하단 프레임은 두 전지셀들의 하단 실링부들이 장착되는 부위로서, 전지셀들의 하부 전극단자들이 결합되어 삽입되기 위한 홈이 형성되어 있다. 전지셀들의 하부 전극단자들은, 예를 들어, 용접에 의해 상호 결합된 상태에서 하단 프레임의 홈에 삽입될 수 있다. 하단 프레임의 홈은 결합된 전극단자들에 대응하는 크기로 형성되어 있거나, 측면 프레임의 대향측이 개방된 형태로 형성될 수 있다.
전압 및/또는 온도 검출단자가 하단 프레임에 위치하는 경우, 상기 하단 프레임에는 검출단자가 연결되는 관통구가 형성되어 있는 구조가 바람직하다. 따라서, 상호 결합된 전극단자들을 홈에 삽입한 상태에서 관통구를 통해 검출단자와 접속시키거나, 또는 상호 결합된 전극단자들을 홈에 삽입한 상태에서 관통구를 통해 전극단자들의 해당 부위를 천공하여 연통시킨 후 별도의 도전성 체결부재를 관통구에 삽입하여 검출단자와 접속시킬 수 있다.
상기 측면 프레임은 하단 프레임 및 상단 프레임을 상호 연결하는 역할을 하며 전지셀들의 일측 측면 실링부가 장착되는 부위이다. 따라서, 프레임 부재에 장착한 상태에서 전지셀들의 타측 측면 실링부는 측면 프레임에 의해 별도로 지지되지 않은 상태로 개방된다.
바람직하게는, 전지셀들의 측면 실링부가 장착되기 용이하도록 측면 프레임에는 전지셀들의 일측 측면 실링부가 삽입되기 위한 그루브가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
전지셀들의 상단 실링부가 장착되는 상기 상단 프레임에서, 전지셀들의 상부 전극단자들은 추후에 회부회로, 또는 중대형 전지모듈의 구성을 위해 다수의 전지모듈을 충적하는 경우 인접하는 또 다른 전지모듈의 전극단자에 연결된다. 이러한 전기적 연결은 별도의 부재없이 상부 전극단자에 직접 행해질 수도 있고, 또는 상단 프레임의 외부 입출력 단자를 경유하여 간접적으로 행해질 수도 있다.
상기 별도의 부재없이 직접 전기적 연결을 행하는 경우는, 예를 들어, 인접한 전지모듈들의 상부 전극단자들을 용접 등에 의해 직접 결합시키는 방법을 고려 할 수 있다.
상기 상단 프레임의 외부 입출력 단자는, 예를 들어, 프레임 부재의 성형시 소정의 위치에 외부 입출력 단자가 형성되도록 함으로써 일체로 제조된 구조와, 별도의 부재로서 상단 프레임에 외부 입출력 단자를 결합시키는 구조 등을 고려할 수 있다.
전지셀들의 하부 전극단자들이 상호 결합되므로, 상부 전극단자들은 전기적으로 서로 절연된 상태로 상단 프레임 부재에 장착된다. 하나의 바람직한 예에서, 상단 프레임에는 전지셀들의 상단 실링부들이 삽입될 수 있는 홈(삽입홈)이 형성되어 있어서, 상기 삽입홈에 전지셀들의 상단 프레임들을 삽입한 상태에서 그것의 전극단자들을 서로 반대방향으로 절곡하여 상단 프레임에 장착할 수 있다. 이 경우, 더욱 견고한 장착과 함께 두 전극단자들의 상호 절연상태를 안정적으로 보장할 수 있다. 또한, 상부 전극단자들과 금속 외장재간의 절연상태를 보장할 수 있도록, 상기 상부 전극단자는 완전히 상단 프레임의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 프레임 부재는 전기절연성 소재의 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 플라스틱 수지로 제조될 수 있다. 또한, 상단 프레임, 하단 프레임 및 측면 프레임은 일체로서 성형되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 상기 금속 외장재는 전지모듈의 최외각을 구성하는 금속 플레이트로 전지셀들을 안정적으로 내장할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄 등의 고강도 경량 소재로 이루어져 있다.
상기 금속 플레이트의 두께는 0.2 내지 1.0 mm가 바람직하며, 이는 금속 외 장재가 너무 두꺼울 경우에 절곡 및 절삭 등의 가공이 용이하지 않고, 너무 얇을 경우에는 소망하는 기계적 강성을 지닐 수 없기 때문이다.
이러한 금속 플레이트는 예를 들어, 두 전지셀의 일측 측면을 감싸도록 절곡한 후 타측 측면에서 만나는 그것의 양단부를 상호 결합시켜, 전지셀들의 외면과 측면 프레임 부재의 외면을 감싸는 형태로 장착될 수 있다.
이러한 금속 플레이트 구조에서, 상기 양단부의 상호 결합은 다양한 방식에 의해 달성될 수 있으며, 예를 들어, 용접, 솔더링, 접착, 용융 수지에 의한 일체 성형, 후크 등의 기계적 체결구조 등이 사용될 수 있다. 그 중에서도 금속간의 높은 결합력과 결합부위의 크기를 최소화할 수 있는 용접이 특히 바람직하다.
본 발명에서 상기 캡은 전지셀들의 양단부에서 각각의 전극단자들과 프레임 부재 및 금속 외장재를 고정하는 역할을 하며, 구체적으로 전지셀의 하단에서 결합되어 있는 하부 전극단자들과 상기 하부 전극단자들이 장착되어 있는 하단 프레임 및 그것들의 외면을 감싸는 금속 외장재를 고정하는 하단 캡과, 전지셀의 상부 전극단자들과 상기 상부 전극단자들이 장착되어 있는 상단 프레임 및 그것들의 외면을 감싸는 금속 외장재를 고정하는 상단 캡으로 구성되어 있다.
바람직하게는, 결합되어 있는 전지셀들의 하단 전극단자들을 더욱 견고하게 고정하기 위하여, 상기 하단 캡에 전지셀 하단 실링부의 외면을 감싸는 구조의 돌출부가 형성되어 있을 수 있다.
상단 프레임에 외부 입출력 단자가 포함되어 있는 경우, 상기 외부 입출력 단자가 외부로 노출될 수 있도록, 상기 상단 캡에는 개구가 형성되어 있는 것이 바 람직하다.
본 발명에 따른 캡 또한, 전기절연성 소재의 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 플라스틱 수지로 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지모듈을 단위체로서 다수 개 조합하여 제조되는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈을 제공한다. 이러한 전지모듈은 소망하는 출력과 용량에 따라 가변적인 조합이 가능하므로 그것의 응용성이 매우 높다.
본 발명의 중대형 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등과 같이 고출력, 대용량의 전기가 요구되며, 진동, 충격 등과 같은 많은 외력이 가해지는 디바이스의 동력원으로 특히 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정된 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 조립과정을 도 2의 분해 사시도를 참고하여 이하에서 설명한다.
도 2를 참조하면, 전지모듈(500)은 한 쌍의 전지셀(100, 101), 프레임 부재(200), 금속 외장재(300), 상단 캡(400), 및 하단 캡(410)으로 이루어져 있으며, 두 전지셀(100, 101)을 그것의 상단 실링부(130, 131), 하단 실링부(140, 141) 및 우측면 실링부(150, 151)가 각각 상단 프레임(210), 하단 프레임(220) 및 측면 프레임(230)에 위치할 수 있도록 프레임 부재(200)에 장착하고, 전지모듈(500)의 최외각을 구성하는 금속 외장재(300)를 두 전지셀(100, 101) 및 프레임 부재(200)의 외면을 감싸는 형태로 장착한 다음, 두 전지셀(100, 101)의 상부 전극단자들(110, 111)이 위치하는 상단 실링부(130, 131)와 상단 프레임(210) 및 금속 외장재(300)를 고정할 수 있도록 상단 캡(400) 및 두 전지셀(100, 101)의 하부 전극단자들(120, 121)이 위치하는 하단 실링부(140, 141)와 하단 프레임(220) 및 금속 외장재(300)를 고정할 수 있도록 하단 캡(410)을 각각 장착하는 것으로 제조된다.
두 전지셀들(100, 101)은 그것의 상부 전극단자들(110, 111)이 서로 반대쪽으로 절곡되어 상단 실링부(130, 131)의 외측에 위치하고, 하부 전극단자들(120, 121)이 서로 대면하여 절곡되어 하단 실링부(140, 141)의 내측에 위치한 상태로 결합되어 있다. 예를 들어, 전지셀들(100, 101)의 하부 전극단자들(120, 121)은 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다.
프레임 부재(200)는 상단 프레임(210), 하단 프레임(220) 및 측면 프레임(230)으로 이루어져 있고, 측면 프레임(230)에 의해 상단 프레임(210)과 하단 프레임(220)의 일측이 상호 연결되어 있는 구조되어 있다. 즉, 전체적으로는 일측이 개방된 'ㄷ'자형 구조를 형성하고 있다.
상단 프레임(210)에는 외부 입출력 단자(211)와 전압 및 온도 검출용 접속단자(212)가 상단면에 형성되어 있고, 일측으로 개방된 형태로 두 전지셀들(100, 101)의 상단 실링부(130, 131)가 삽입되기 위한 한 쌍의 삽입홈들(213, 214)이 형성되어 있고, 하단 프레임(220)에는 삽입홈(213)과 동일한 방향으로 개방된 형태로 두 전지셀들(100, 101)의 하부 전극단자들(120, 121)이 삽입되기 위한 홈(221)이 형성되어 있고, 하부 전극단자들(120, 121)에 대응하는 위치에서 그것의 외면에 관 통구(222)가 천공되어 있다. 관통구(222)는 전압 및 온도 검출단자(도 5의 225)와 연결되어 있고, 측면 프레임(230)에는 하단 프레임(220)의 상기 검출단자를 상단 프레임(210)의 접속단자(212)에 연결하기 위한 배선(224)가 내장되어 있으며, 그것의 상단면에는 두 전지셀(100, 101)의 측면 실링부(150, 151)에 대응하는 그루브(231)가 형성되어 있다.
금속 외장재(300)는 두 단위전지(100, 101)의 일측 측면을 감싸는 형태로 절곡되어 있으며, 측면 프레임(230)이 위치하는 타측 측면에서 만나는 양단부를 용접하는 것으로 전지모듈(500)의 최외각을 구성한다.
상단 캡(400)에는 프레임 부재(200)의 외부 입출력 단자(211)와 전압 및 온도 검출용 접속단자(212)가 외부로 노출될 수 있도록 개구(401, 402)가 형성되어 있고, 하단 캡(410)에는 두 전지셀(100, 101)의 하단 실링부(140, 141)를 외측에서 고정시켜 줄 수 있는 한 쌍의 돌출부(411, 412)가 형성되어 있다.
도 3에는 위와 같은 방법으로 제조된 전지모듈의 사사도가 도시되어 있다.
도 3에서 보는 바와 같이, 프레임 부재(도시하지 않음)의 외부 입출력 단자(211)와 전압 및 온도 검출용 접속단자들(212)은 상단 캡(400)의 개구(401, 402)를 통해 외부로 노출되어 있고, 두 개의 전지셀들(도시하지 않음)은 금속 외장재(400)에 의해 안정적으로 감싸여 있으므로, 이러한 구조의 단위모듈(500)은 슬림한 형태에도 불구하고 우수한 기계적 강성을 지니고 있다.
도 4에는 도 3의 전지모듈에서 하단 캡과 전지셀의 하단 부위를 확대한 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 하단 캡이 전지셀의 하단 부위에 장착된 상태의 단 면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지셀들(100, 101)의 하부 전극단자들(120, 121)은 결합된 상태로 하부 프레임(220)의 홈(221)에 삽입되고, 하단 실링부(140, 141)는 홈(221)의 외측에 각각 위치할 수 있도록, 하부 전극단자들(120, 121)은 홈(221)을 기준으로 하부 프레임(220)을 감싸는 형태로 절곡되며, 하부 프레임(220)의 관통구(222)에 삽입된 체결부재(223)에 의해 관통구(222) 내면에 부착되어 있는 전압 및 온도 검출단자(225)에 접속되어 있다. 이러한 결합 및 접속부위는 하단 실링부(140, 141)의 외측을 감싸는 하단 캡(410)에 의해 밀폐되어 외부로부터 보호되고, 하단 캡(410)의 돌출부(411, 412)에 의해 견고하게 고정된다.
도 6에는 도 3의 전지모듈을 단위체로 하여 제조된 중대형 전지모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 6에서 보는 바와 같이, 소망하는 출력 및 용량에 따라 단위모듈들(500, 501 …)을 적층하여 매우 용이하게 중대형 전지모듈(600)을 제조할 수 있다. 예를 들어, 도면에서와 같이 측면들이 상호 인접하도록 전지모듈들(500, 501)을 순차적으로 밀착시킨 상태에서 외부 입출력 단자(211)와 전압 및 온도 검출용 접속단자(212)들을 버스 바(도시하지 않음)에 의해 연결하면 전지모듈(600)이 완성된다. 상기 버스 바는 와이어, 유연성 인쇄회로기판(flexible PCB) 등의 PCB, 금속 플레이트 등 다양한 형태가 가능하다.
중대형 전지팩(600)의 제조를 위한 전지모듈들(500, 501 …)의 배열 방식은 다양할 수 있는 바, 예를 들어, 도 6에서와 같이 각각의 전지모듈들(500, 501 …) 의 전극단자들을 동일면 상에 위치시키면서 동시에 인접한 전극단자들은 서로 반대 전극을 이루도록 배열할 수 있다. 또한, 인접한 전지모듈(500, 501 …)의 전극단자들이 90 도 이상, 예를 들어, 180 도의 각을 이루도록 교번 배향 배열 방식에 의해 적층할 수도 있다. 후자의 교번 배향 배열 방식과 관련해서는, 전지 카트리지를 배열하는 방식에 관한 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-0092887호를 참조할 수 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 전지모듈의 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀의 낮은 강성을 보완하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 전지셀의 작동 상태를 확인할 수 있는 검출수단의 장착이 용이하며, 작업시 또는 작동시 단락의 위험성을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전지모듈을 단위체로 사용하여 중대형 전지모듈을 제조함에 있어서, 상호 전기적 연결을 용이하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 두 개의 전지셀들을 포함하는 전지모듈로서, 상기 전지셀들의 상단, 하단 및 일 측면의 실링부가 각각 장착되는 프레임 부재; 상기 프레임 부재에 전지셀들이 장착된 상태에서 그것의 외면을 감싸는 금속 외장재; 및 상기 금속 외장재로 감싸여 있는 전지셀들의 상단 및 하단에 장착되는 캡(상단 캡 및 하단 캡)을 포함하는 것으로 구성된 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 부재는, 두 전지셀들의 하부 전극단자들이 결합되어 삽입되기 위한 홈이 형성되어 있고 그것의 하단 실링부가 장착되는 하단 프레임, 상기 전지셀들의 상단 실링부가 장착되는 상단 프레임, 및 상기 하단 프레임 및 상단 프레임에 연결되어 있고 상기 전지셀들의 일측 측면 실링부가 장착되는 측면 프레임으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀의 전압 및/또는 온도를 검출하기 위한 단자(검출단자)가 상단 프레임 또는 하단 프레임에 설치되어 있고, 상기 검출단자를 외부회로에 연결하기 위한 접속단자가 상단 프레임에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 검출단자는 하단 프레임에 설치되어 있고, 상기 검 출단자는 측면 프레임에 내장된 배선을 거쳐 상단 프레임의 접속단자에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하단 프레임에는 검출단자가 연결되는 관통구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 측면 프레임에는 전지셀들의 측면 실링부가 삽입되기 위한 그루브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 상단 프레임에는 전지셀들의 상부 전극단자들을 절곡하여 삽입할 수 있는 홈(삽입홈)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 상단 프레임에는 외부 입출력 단자가 포함되어 있으며, 상기 외부 입출력 단자는 프레임 부재의 성형시에 함께 일체로서 제조되거나, 또는 별도의 부재로서 상단 프레임에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 외장재는 두께 0.2 내지 1.0 mm의 금속 플레이트인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 금속 플레이트는 전지셀들의 일 측면을 감싸도록 절 곡한 후 타 측면에서 그것의 양단부를 상호 결합시켜 장착하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 하단 캡에는 전지셀 하단 실링부의 외면을 감싸는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항에 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 중대형 전지모듈.
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