KR20140102587A - 전지 모듈 - Google Patents

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KR20140102587A
KR20140102587A KR1020130111289A KR20130111289A KR20140102587A KR 20140102587 A KR20140102587 A KR 20140102587A KR 1020130111289 A KR1020130111289 A KR 1020130111289A KR 20130111289 A KR20130111289 A KR 20130111289A KR 20140102587 A KR20140102587 A KR 20140102587A
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한민열
변상원
김진섭
윤수진
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 제1전극과 제2전극을 포함하는 전극 어셈블리 및 전극 어셈블리가 수용되는 케이스를 포함하는 이차 전지, 케이스에 설치되어 제2전극과 전기적으로 연결되는 단락부재, 제1전극에 전기적으로 연결되는 도전부 및 도전부에 형성되는 절개부를 포함하고 케이스의 외표면에 설치되는 모듈프레임 및 케이스의 일면에 도전부와 공간적으로 분리되도록 설치되고, 모양이 변형될 때 도전부와 전기적으로 연결되는 단락 부재를 포함한다.

Description

전지 모듈 {RECHARGEABLE BATTERY MODULE}
본 발명은 안전성을 향상시키는 전지 모듈에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
이차 전지는 소형 전자기기에서와 같이 단일 셀로 사용되거나, 모터 구동용에서와 같이 복수의 셀들을 전기적으로 연결한 모듈 상태로 사용될 수 있다. 전지 모듈은 단위 셀들의 전극단자를 버스 바로 연결하여 형성된다.
전지 모듈의 충방전 시에 과충전 등의 원인으로 이상 반응이 일어나 케이스 내부의 압력이 상승하면 이차 전지가 폭발하거나 발화할 위험이 있다.
본 발명의 일 실시예는 전지 모듈에서 전지의 내부 압력이 증가할 때, 안전성을 향상시키는 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 제1전극과 제2전극을 포함하는 전극 어셈블리 및 전극 어셈블리가 수용되는 케이스를 포함하는 이차 전지, 케이스에 설치되어 제2전극과 전기적으로 연결되는 단락부재, 제1전극에 전기적으로 연결되는 도전부 및 도전부에 형성되는 절개부를 포함하고 케이스의 외표면에 설치되는 모듈프레임 및 케이스의 일면에 도전부와 공간적으로 분리되도록 설치되고, 모양이 변형될 때 도전부와 전기적으로 연결되는 단락 부재 를 포함한다.
또한, 도전부에 응축된 수분은 절개부를 통하여 배출될 수 있다.
또한, 도전부는 단락부재를 향하여 돌출되는 단락돌기를 포함할 수 있다.
또한, 모듈프레임은 케이스와 마주보는 모듈프레임의 일면에 형성되어 케이스와 도전부 사이에 위치하는 지지돌기를 더 포함할 수 있다.
또한, 모듈프레임은 도전부의 적어도 일부를 감싸는 절연층을 더 포함할 수 있다.
또한, 절연층은 개구를 가지며, 도전부재는 개구를 통하여 단락부재와 마주볼 수 있다.
또한, 절개부는 절연층의 바닥에서 상기 개구까지 연장되어 형성되는 전지 모듈.
또한, 절개부는 절연층 및 도전부를 관통하여 형성될 수 있다.
또한, 케이스는 단락부재가 설치되는 단락 홀을 가질 수 있다.
또한, 단락 홀은 단락 홀의 외측에서 내측을 향하여 확장된 홈을 포함할 수 있고, 단락부재는 홈에 삽입되는 평평한 테두리부를 포함할 수 있다.
또한, 단락부재는 평평한 테두리부 및 케이스의 내부를 향하여 만곡된 굴곡부를 포함할 수 있고, 굴곡부는 케이스의 내부에서 멀어지는 방향으로 만곡되도록 변형되어 도전부와 접촉할 수 있다.
또한, 단락부재는 케이스의 일면에 평행하게 설치될 수 있다.
또한, 단락부재는 중력 방향에 평행하게 설치될 수 있다.
또한, 제2전극 및 단락부재 각각은 케이스와 전기적으로 연결되고, 단락부재는 모양이 변형되어 도전부와 접촉하며, 제1전극과 제2전극은 케이스를 매개로 하여 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 이차 전지는 복수의 이차전지를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 이차전지는 적층 배열되어 이차 전지 스택을 이룰 수 있고, 도전부는 이차 전지 스택의 외주를 감쌀 수 있다.
또한, 복수의 이차 전지들 각각은 제1전극 및 제2전극을 포함할 수 있고, 제1모듈단자는 이차 전지 스택의 제1 단에서 복수의 이차 전지들의 제1 전극에 전기적으로 결합될 수 있으며, 제2모듈단자는 이차 전지 스택의 제2 단에서 복수의 이차 전지들의 제2 전극에 전기적으로 결합될 수 있다.
또한, 도전부는 이차 전지 스택의 제2 단에서 제2모듈단자에 전기적으로 결합될 수 있다.
또한, 복수의 이차 전지들 각각은 도전부와 마주보는 단락부재를 포함할 수 있다.
또한, 제1전극은 제1전극 리드탭에 의하여 제1전극단자와 전기적으로 결합될 수 있고, 제2전극은 제2전극 리드탭에 의하여 제2전극단자와 전기적으로 결합될 수 있으며, 제1전극 리드탭 및 제2전극 리드탭 중 적어도 하나는 제1전극 리드탭의 단면 또는 제2전극 리드탭의 단면보다 작은 단면을 가지는 퓨즈브를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단락부재가 케이스의 측면에 위치하므로 단락부재의 표면에 수분이 응축하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 단락부재와 전기적으로 접촉하는 모듈프레임이 중력방향으로 세워져 설치되므로 단락부재와 모듈프레임 사이에 응축된 수분으로 인하여 모듈프레임과 단락부재가 오접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 제1실시예에 따른 전지 모듈의 회로도이고, 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전지 모듈에서 단락부재와 모듈프레임이 전기적으로 접촉한 상태에서의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 음극 리드 탭을 도시한 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 양극 리드 탭을 도시한 부분 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 제1실시예의 전지 모듈(100)은 이차 전지(101)와 이웃하는 이차 전지(101)들의 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 전기적으로 연결하는 버스바(71)와, 하나 이상의 이차 전지(101)들의 외주를 감싸는 모듈프레임(80)을 포함한다.
이차 전지들(101)은 적층 배열되어 이차 전지 스택을 이루는바, 이차 전지들(101)은 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함하며, 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)가 교대로 배치된 상태에서 버스바(71)가 단자들에 용접으로 접합되어 이차 전지들(101)을 직렬로 연결한다.
적층 배열된 이차 전지들(101)로 이루어진 이차 전지 스택의 제1 단에 배치된 이차 전지(101)의 제1전극단자(21)에는 제1 전극에 전기적으로 결합되어 전류를 인출하는 제1 모듈단자(72)가 설치되고, 제1 단의 반대쪽에 위치한 제2 단에 배치된 이차 전지의 제2전극단자(22)에는 제2 전극에 전기적으로 결합되어 전류를 인출하는 제2 모듈단자(73)가 설치된다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 이차 전지(101)는 전류를 충전 및 방전하는 전극 어셈블리(10), 전극 어셈블리(10)를 내장하는 케이스(15), 케이스(15)의 개구에 결합되는 캡 플레이트(20), 캡 플레이트(20)에 설치되는 제1전극단자(음극 단자)(21)와 제2전극단자(양극 단자)(22)를 포함한다.
예를 들면, 전극 어셈블리(10)는 절연체인 세퍼레이터(13)의 양면에 제1전극(이하, "음극"이라 한다)(11)과 제2전극(이하, "양극"이라 한다)(12)을 배치하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 젤리롤 상태로 권취하여 형성된다.
음극(11) 및 양극(12)은 각각 금속판의 집전체에 활물질을 도포한 코팅부(11a, 12a), 및 활물질을 도포하지 않아서 노출된 집전체로 형성되는 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
음극(11)의 무지부(11b)는 권취되는 음극(11)을 따라 음극(11)의 한 쪽 단부에 형성된다. 양극(12)의 무지부(12b)는 권취되는 양극(12)을 따라 양극(12)의 한 쪽 단부에 형성된다. 무지부들(11b, 12b)은 전극 어셈블리(10)의 양단에 각각 배치된다.
예를 들면, 케이스(15)는 내부에 전극 어셈블리(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정하도록 대략 직육면체로 이루어지며, 외부와 내부 공간을 연결하는 개구를 직육면체의 일면에 형성한다. 개구는 전극 어셈블리(10)를 케이스(15)의 내부로 삽입할 수 있게 한다.
캡 플레이트(20)는 케이스(15)의 개구에 설치됨으로써 케이스(15)를 밀폐한다. 예를 들면, 케이스(15)와 캡 플레이트(20)는 알루미늄으로 형성되어 서로 용접될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(20)는 전해액 주입구(29)와 벤트 홀(24) 및 단자홀(H1, H2)을 구비한다. 전해액 주입구(29)는 케이스(15)에 캡 플레이트(20)를 결합한 후, 케이스(15)의 내부로 전해액을 주입할 수 있게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(29)는 밀봉 마개(27)로 밀봉된다.
벤트 홀(24)은 이차 전지(102)의 내부 압력을 배출할 수 있도록 벤트 플레이트(25)로 밀폐된다. 이차 전지(102)의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(25)가 절개되어 벤트 홀(24)을 개방한다. 벤트 플레이트(25)는 절개를 유도하는 노치(25a)를 가진다.
제1전극단자(21) 및 제2전극단자(22)는 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)에 설치되고 전극 어셈블리(10)에 전기적으로 연결된다. 즉 제1전극단자(21)는 전극 어셈블리(10)의 음극(11)에 전기적으로 연결되고, 제2전극단자(22)는 전극 어셈블리(10)의 양극(12)에 전기적으로 연결된다. 따라서 전극 어셈블리(10)의 전류는 제1전극단자(21) 및 제2전극단자(22)를 통하여 케이스(15)의 외부로 인출된다.
제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)는 캡 플레이트(20)의 내측에서 서로 동일 구조를 형성하므로 동일 구조에 대하여 함께 설명하고, 캡 플레이트(20)의 외측에서 서로 다른 구조를 형성하므로 다른 구조에 대하여 각각 별도로 설명한다.
제1, 제2전극단자(21, 22)는 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2)에 각각 설치되는 리벳 터미널(21a, 22a), 캡 플레이트(20)의 내측에서 리벳 터미널(21a, 22a)에 일체로 넓게 형성되는 플랜지(21b, 22b), 및 캡 플레이트(20)의 외측에 배치되어 리벳 터미널(21a, 22a)에 리벳팅 또는 용접으로 연결되는 플레이트 터미널(21c, 22c)을 포함한다.
음, 양극 개스킷(36, 37)은 제1, 제2전극단자(21, 22)의 리벳 터미널(21a, 22a)과 캡 플레이트(20)의 단자홀(H1, H2) 내면 사이에 각각 설치되어, 제1, 제2전극단자(21, 22)의 리벳 터미널(21a, 22a)과 캡 플레이트(20) 사이를 실링하고 전기적으로 절연한다.
음, 양극 개스킷(36, 37)은 플랜지(21b, 22b)와 캡 플레이트(20)의 내면 사이에 더 연장 설치되어, 플랜지(21b, 22b)와 캡 플레이트(20) 사이를 더 실링하고 전기적으로 절연한다. 즉 음, 양극 개스킷(36, 37)은 캡 플레이트(20)에 제1, 제2전극단자(21, 22)를 설치함으로써 단자홀(H1, H2)을 통하여 전해액이 새는 것(leak)을 방지한다.
음, 양극 리드 탭(51, 52)은 제1, 제2전극단자(21, 22)를 전극 어셈블리(10)의 음, 양극(11, 12)에 각각 전기적으로 연결한다. 즉 음, 양극 리드 탭(51, 52)을 리벳 터미널(21a, 22a)의 하단에 결합하여 하단을 코킹(caulking)함으로써, 음, 양극 리드 탭(51, 52)은 플랜지(21b, 22b)에 지지되면서 리벳 터미널(21a, 22a)의 하단에 연결된다.
음, 양극 절연부재(61, 62)는 음, 양극 리드 탭(51, 52)과 캡 플레이트(20) 사이에 각각 설치되어, 음, 양극 리드 탭(51, 52)과 캡 플레이트(20)를 전기적으로 절연시킨다. 또한 음, 양극 절연부재(61, 62)는 일측으로 캡 플레이트(20)에 결합되고 다른 일측으로 음, 양극 리드 탭(51, 52)과 리벳 터미널(21a, 22a) 및 플랜지(21b, 22b)를 감싸므로 이들의 연결 구조를 안정시킨다.
제1전극단자(21)의 플레이트 터미널(21c)는 리벳 터미널(21a)에 전기적으로 연결되어 절연부재(31)를 개재하여 캡 플레이트(20)의 외측에 배치된다.
절연부재(31)는 플레이트 터미널(21c)와 캡 플레이트(20) 사이에 설치되어, 플레이트 터미널(21c)와 캡 플레이트(20)를 전기적으로 절연시킨다. 즉 캡 플레이트(20)는 제1전극단자(21)와 전기적으로 절연된 상태를 유지한다.
제2전극단자(22) 측의 탑 플레이트(46)는 제2전극단자(22)의 플레이트 터미널(22c)과 캡 플레이트(20)를 전기적으로 연결한다. 예를 들면, 탑 플레이트(46)는 플레이트 터미널(22c)과 캡 플레이트(20) 사이에 개재되고 리벳 터미널(22a)을 관통시킨다.
따라서 탑 플레이트(46)와 플레이트 터미널(22c)을 리벳 터미널(22a)의 상단에 결합하여 상단을 코킹함으로써, 탑 플레이트(46)와 플레이트 터미널(22c)은 리벳 터미널(22a)의 상단에 결합된다. 플레이트 터미널(22c)은 탑 플레이트(46)를 개재한 상태로 캡 플레이트(20)의 외측에 설치된다.
케이스(15)의 일측 측면에는 단락 홀(42)이 형성되고, 단락 홀(42)에는 단락부재(43)가 설치된다. 본 실시예에 따른 단락 홀(42)은 제1전극단자(21)와 인접한 케이스(15)의 측면에 형성된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 단락부재(43)는 제2전극단자(22)와 인접한 케이스(15)의 측면에 형성될 수도 있다.
여기서 케이스(15)의 측면이라 함은 케이스(15)의 넓은 전면이 서로 마주하도록 케이스(15)를 적층 배열했을 때, 동일한 방향을 향하는 면이 된다.
단락 홀(42)의 외측에는 단락 홀(42)의 외측으로 확장된 홈(45)이 형성되며, 홈(45)은 케이스(15)의 외면과 연결되어 있다. 단락부재(43)는 단락 홀(42)에 삽입되어 케이스(15)의 측면과 평행하도록 세워져 설치된다. 단락부재(43)는 평평한 테두리부(43a)와 테두리부(43a)에서 케이스(15)의 내부를 향하여 볼록하게 만곡된 굴곡부(43b)를 포함하는 판상으로 이루어진다. 테두리부(43a)는 홈(45)에 삽입되어 케이스(15)에 용접되어 케이스(15)와 전기적으로 연결되는 바, 케이스(15)는 양극으로 대전되므로 단락부재(43)도 양극으로 대전된다.
상기한 바와 같이 제1, 제2전극단자(21, 22)가 상부를 향하도록 이차 전지(101)를 세웠을 때를 기준으로, 단락부재(43)는 중력방향으로 세워져 설치된다.
즉, 단락부재(43)는 중력이 당기는 방향과 대략 평행하게 설치된다.
단락부재(43)는 반전 변형에 의하여 음극으로 대전된 단락연결부와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 단락연결부가 모듈프레임(80)으로 이루어진다.
여기서, 단락부재(43)는 그 모양이 변형되어 단락연결부와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
적층 배열된 이차 전지들(101) 중에서 일측 측단에 배치된 이차 전지(101)에는 엔드 플레이트(91)가 배치되고, 타측 측단에는 엔드 플레이트(92)가 배치된다. 또한, 모듈프레임(80)은 이차 전지들(101)과 엔드 플레이트(91, 92)를 감싸도록 배치된다. 모듈프레임(80)은 이차 전지(101)의 측면과 대향하도록 배치된 사각틀 형상으로 이루어지며, 이차 전지(101)의 외주를 부분적으로 감싼다.
모듈프레임(80)은 전기 전도성을 갖는 소재로 이루어져 제1전극(11)에 전기적으로 연결되는 도전부(81)와 도전부(81)를 감싸는 전기적으로 절연성을 가지는 절연층(82)을 포함한다. 도전부(81)는 전기 전도성을 갖는 금속으로 이루어지며, 모듈프레임(80)의 길이 방향을 따라 이어져 배치되어 있다. 절연층(82)은 도전부(81)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며, 모듈프레임(80)에는 절연층(82)이 형성되지 않아 도전부(81)의 일부가 외부로 노출되도록 하는 개구(83)가 형성되어 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 개구(83)는 단락부재(43)와 대향하는 부분에 형성되어 도전부(81)와 단락부재(43)는 직접 마주볼 수 있다.
한편, 모듈프레임(80)에는 하단까지 이어진 절개부(84)가 형성되어 있다. 절개부(84)는 노출된 도전부(81)에서 모듈프레임(80)의 하단까지 이어져 형성되며, 설정된 폭을 갖는다. 본 실시예와 같이 절개부(84)를 형성하면, 노출된 도전부(81)에 응축된 수분이 중력에 의하여 절개부(84)를 따라 아래로 배출될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절개부(84)는 절연층(82)의 바닥에서 개구(83)까지 연장하여 형성되고, 절연층(82) 및 도전부(81)를 관통하여 형성된다.
또한, 모듈프레임(80)은 제일 외측에 배치된 이차 전지(101)의 제1전극단자(21)와 중간연결부재(75)를 매개로 전기적으로 연결된다. 중간연결부재(75)는 제1모듈단자(72)와 결합 설치된 제1전극단자(21)와 전기적으로 연결된다.
도 5a는 본 발명의 제1실시예에 따른 전지 모듈의 회로도이고, 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전지 모듈에서 단락부재와 모듈프레임이 전기적으로 접촉한 상태에서의 회로도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이 단락부재(43)가 작동하기 전에는 이차 전지들(101)이 직렬로 연결된다.
이차 전지(101)의 내압이 상승하면 단락부재(43)가 외측을 향하여 볼록하도록 반전 변형되며, 단락부재(43)가 반전 변형되면 단락부재(43)와 모듈프레임(80)이 전기적으로 연결된다. 이에 따라 양극으로 대전된 케이스(15)와 음극으로 대전된 모듈프레임(80)이 전기적으로 연결된다.
예를 들면, 단락부재(43)는 도전부(81)와 접촉되도록 모양이 변형된다.
또한, 도전부(81)는 이차 전지 스택의 제2 단에서 제2단자모듈(73)과 전기적으로 연결된다.
따라서, 제2전극(12)과 단락부재(43) 각각은 케이스(15)에 전기적으로 연결되며, 단락부재(43)는 모양이 변형되어 도전부(81)에 접촉되어 케이스(15)를 경유하여 제1전극(11)과 제2전극(12)를 전기적으로 연결한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 두 번째 설치된 이차 전지의 케이스(15)와 모듈프레임(80)이 전기적으로 연결되면 단락이 발생하여 전류가 방전되며, 전류는 모듈프레임(80)을 통해서 제2모듈단자(73)로 인출된다. 이에 따라 단락된 이차 전지(101) 이후에 설치된 이차 전지(101)에는 전류가 흐르지 아니하며 전류는 모듈프레임(80)을 통해서 바이패스 된다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면 모듈프레임(80)과 단락부재(43)의 접촉으로 단락이 발생하므로 단락이 발생한 이후에 설치된 이차 전지(101)에는 전류가 흐르지 않게 되어 안전성이 향상된다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 제2실시예에 따른 전지 모듈(200)은 이차 전지(102)와 이웃하는 이차 전지(102)들의 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 전기적으로 연결하는 버스바(71)와, 이차 전지(102)들의 외주를 감싸는 모듈프레임(180)을 포함한다.
이차 전지들(102)은 적층 배열되어 이차 전지 스택을 이루는 바, 이차 전지들(102)은 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함하며, 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)가 교대로 배치된 상태에서 버스바(71)가 단자들에 용접으로 접합되어 이차 전지들(102)을 직렬로 연결한다.
이차 전지(102)는 제1전극(음극)(11)과 제2전극(양극)(12)를 포함하는 전극 어셈블리(10), 전극 어셈블리(10)를 내장하는 케이스(15), 케이스(15)의 개구에 결합되는 캡 플레이트(20), 캡 플레이트(20)에 설치되는 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함한다.
본 제2실시예에 따른 이차 전지(102)는 단락부재(143)의 설치구조 및 음극 리드 탭(150)과 양극 리드 탭(160)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
음극 리드 탭(150)은 제1전극단자(21)를 전극 어셈블리(10)의 제1전극(11)에 각각 전기적으로 연결하고, 양극 리드 탭(160)은 제2전극단자(22)를 전극 어셈블리(10)의 제2전극(12)에 전기적으로 연결한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 음극 리드 탭(150)은 제1전극단자(21)에 용접으로 부착된 단자 접합부(151)와 단자 접합부(151)에서 절곡 형성되며 음극(11)에 용접으로 부착된 전극 접합부(152)를 포함한다. 단자 접합부(151)에는 리벳 터미널(21a)의 하단이 삽입되는 지지홀(153)이 형성되는 바, 리벳 터미널(21a)과 음극 리드 탭(150)이 용접으로 접합된다. 또한, 음극 리드 탭(150)에는 다른 부분보다 단면적이 작아서 과전류가 흐를 때 변형되는 퓨즈부(154)가 형성된다.
퓨즈부(154)에는 퓨즈홀(155)이 형성되어 퓨즈부(154)가 음극 리드 탭(150)의 다른 부분보다 더 작은 단면적으로 이루어지는데, 전류의 흐름이 증가하여 한계 전류를 초과하는 과전류가 흐를 때, 퓨즈부(154)가 용융되어 전극 어셈블리(10)와 제1전극단자(21)의 전기적인 연결을 차단한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 양극 리드 탭(160)은 제2전극단자(22)에 용접으로 부착된 단자 접합부(161)와 단자 접합부(161)에서 절곡 형성되며 양극(12)에 용접으로 부착된 전극 접합부(162)를 포함한다. 단자 접합부(161)에는 리벳 터미널(21a)의 하단이 삽입되는 지지홀(163)이 형성되는 바, 리벳 터미널(21a)과 양극 리드 탭(160)이 용접으로 접합된다. 또한, 양극 리드 탭(160)에는 다른 부분보다 단면적이 작아서 과전류가 흐를 때 변형되는 퓨즈부(164)가 형성된다.
퓨즈부(164)에는 퓨즈홀(165)이 형성되어 퓨즈부(164)가 양극 리드 탭(160)의 다른 부분보다 더 작은 단면적으로 이루어지는 바, 전류의 흐름이 증가하여 한계 전류를 초과하는 과전류가 흐를 때, 퓨즈부(164)가 용융되어 전극 어셈블리(10)와 제2전극단자(22)의 전기적인 연결을 차단한다.
케이스(15)의 일측 측면에는 단락 홀(142)이 형성되고, 단락 홀(142)에는 단락부재(143)가 설치된다. 본 실시예에 따른 단락 홀(142)은 제1전극단자(21)와 인접한 케이스(15)의 측면에 형성된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 단락부재(143)는 제2전극단자(22)와 인접한 케이스(15)의 측면에 형성될 수도 있다. 단락 홀(142)의 외측에는 단락 홀(142)의 내측으로 확장된 홈(145)이 형성되며, 홈(145)은 케이스(15)의 내면과 연결되어 있다.
단락부재(143)는 단락 홀(142)에 삽입되어 케이스(15)의 측면과 평행하도록 세워져 설치된다. 단락부재(43)는 평평한 테두리부(143a)와 테두리부(143a)에서 케이스(15)의 내부를 향하여 볼록하게 만곡된 굴곡부(143b)를 포함하는 판상으로 이루어진다. 테두리부(143a)는 홈(145)에 삽입되어 양극과 전기적으로 연결된 케이스(15)에 용접되어 케이스(15)와 전기적으로 연결되는 바, 케이스(15)는 양극으로 대전되므로 단락부재(43)도 양극으로 대전된다.
상기한 바와 같이 제1, 제2전극단자(21, 22)가 상부를 향하도록 이차 전지(102)를 세웠을 때를 기준으로, 단락부재(143)는 중력방향으로 세워져 설치된다.
즉, 단락부재(143)는 중력이 당기는 방향에 대략 평행하게 설치된다.
단락부재(143)는 반전 변형에 의하여 음극으로 대전된 단락연결부와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 단락연결부가 모듈프레임(180)으로 이루어진다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 모듈프레임(180)은 이차 전지(102)의 측면과 대향하도록 배치된 사각틀 형상으로 이루어지며, 이차 전지(102)의 외주를 부분적으로 감싼다.
모듈프레임(180)은 전기 전도성을 갖는 소재로 이루어진 도전부(181)와 도전부(181)를 감싸는 절연층(182)을 포함한다. 도전부(181)는 전기 전도성을 갖는 금속으로 이루어지며, 모듈프레임(180)의 길이 방향을 따라 이어져 배치되어 있다. 상기한 제1실시예와 같이 도전부(181)는 음극과 전기적으로 연결되어 있다.
절연층(182)은 도전부(181)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며, 도전부(181)에는 절연층(182)의 외측으로 돌출된 단락돌기(181a)가 형성되어 있다. 단락돌기(181a)는 단락부재(143)와 대향하는 부분에 형성되어 있으며, 이에 따라 단락돌기(181a)가 노출되어 단락부재(143)와 직접 마주할 수 있다.
한편, 모듈프레임(180)에는 하단까지 이어진 절개부(184)가 형성되어 있다. 절개부(184)는 노출된 단락돌기(181a)의 하단에서 모듈프레임(180)의 하단까지 이어져 형성되며, 설정된 폭을 갖는다. 본 실시예와 같이 절개부(184)를 형성하면, 노출된 도전부(181)에 응축된 수분이 중력에 의하여 절개부(184)를 따라 아래로 배출될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절개부(184)는 절연층(182) 및 도전부(181)를 관통하여 형성될 수 있다.
이차 전지(102)의 내압이 상승하면 단락부재(143)가 외측을 향하여 볼록하도록 반전 변형되며, 단락부재(143)가 반전 변형되면 단락부재(143)와 모듈프레임(180)이 전기적으로 연결된다.
예를 들면, 단락부재(143)는 도전부(181)의 단락돌기(181a)와 접촉되도록 모양이 변형된다.
또한, 도전부(181)의 단락돌기(181a)는 이차 전지 스택의 제2 단에서 제2단자모듈(73)과 전기적으로 연결된다.
따라서, 제2전극(12)과 단락부재(143) 각각은 케이스(15)에 전기적으로 연결되며, 단락부재(143)는 모양이 변형되어 도전부(181)의 단락돌기(181a)에 접촉되어 케이스(15)를 경유하여 제1전극(11)과 제2전극(12)를 전기적으로 연결한다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 음극 리드 탭(150) 및 양극 리드 탭(160)에 퓨즈부(154, 164)가 형성되므로 단락이 발생하여 대전류가 흐를 때 퓨즈부(154, 164)가 용융되어 전류를 차단한다. 이에 따라 단락연결부재(260)와 맞닿은 이차 전지(102)는 중성인 전지가 되므로 안전성을 확보할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면, 제3실시예에 따른 전지 모듈(300)은 이차 전지(103)와 이웃하는 이차 전지(103)들의 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 전기적으로 연결하는 버스바(71)와, 이차 전지(103)들의 외주를 감싸는 모듈프레임(280)을 포함한다.
이차 전지(103)는 제1전극(음극)(11)과 제2전극(양극)(12)을 포함하는 전극 어셈블리(10), 전극 어셈블리(10)를 내장하는 케이스(15), 케이스(15)의 개구에 결합되는 캡 플레이트(20), 캡 플레이트(20)에 설치되는 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함한다.
본 제3실시예에 따른 이차 전지(103)는 단락부재(43)의 설치구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
이차 전지들(103)은 적층 배열되는 바, 이차 전지들(103)은 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함하며, 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)가 교대로 배치된 상태에서 버스바(71)가 단자들에 용접으로 접합되어 이차 전지들(103)을 직렬로 연결한다.
케이스(15)의 일측 측면에는 단락 홀(42)이 형성되고, 단락 홀(42)에는 단락부재(43)가 설치된다.
여기서, 단락 홀(42)은 제2전극단자(22)와 인접하는 케이스(15)의 일 측에 형성되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 단락 홀(42)은 제1전극단자(21)와 인접한 케이스(15)의 측면에 형성된다. 단락 홀(42)의 외측에는 단락 홀(42)의 내측으로 확장된 홈(45)이 형성되며, 홈(45)은 케이스(15)의 외면과 연결되어 있다.
단락부재(43)는 단락 홀(42)에 삽입되어 케이스(15)의 측면과 평행하도록 세워져 설치된다. 단락부재(43)는 평평한 테두리부(43a)와 테두리부(43a)에서 케이스(15)의 내부를 향하여 볼록하게 만곡된 굴곡부(43b)를 포함하는 판상으로 이루어진다. 테두리부(43a)는 홈(45)에 삽입되어 양극과 전기적으로 연결된 케이스(15)에 용접되어 케이스(15)와 전기적으로 연결되는 바, 케이스(15)는 양극으로 대전되므로 단락부재(43)도 양극으로 대전된다.
상기한 바와 같이 제1, 제2전극단자(21, 22)가 상부를 향하도록 이차 전지(103)를 세웠을 때를 기준으로, 단락부재(43)는 중력방향으로 세워져 설치된다.
즉, 단락부재(43)는 중력이 당기는 방향과 대략 평행하게 설치된다.
단락부재(43)는 반전 변형에 의하여 음극으로 대전된 단락연결부와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 단락연결부가 모듈프레임(280)으로 이루어진다.
모듈프레임(280)은 이차 전지(103)의 측면과 대향하도록 배치된 사각틀 형상으로 이루어지며, 이차 전지(103)의 외주를 부분적으로 감싼다.
모듈프레임(280)은 전기 전도성을 갖는 소재로 이루어진 도전부(281)와 도전부(281)를 감싸는 절연층(282)을 포함한다. 도전부(281)는 전기 전도성을 갖는 금속으로 이루어지며, 모듈프레임(280)의 길이 방향을 따라 이어져 배치되어 있다. 상기한 제1실시예와 같이 도전부(281)는 음극과 전기적으로 연결되어 있다.
절연층(282)은 도전부(281)를 감싸도록 형성되며, 도전부(281)에는 절연층(282)의 외측으로 돌출된 단락돌기(281a)가 형성되어 있다. 단락돌기(281a)는 단락부재(43)와 대향하는 부분에 형성되어 있으며, 이에 따라 단락돌기(281a)가 노출되어 단락부재(43)와 직접 마주할 수 있다.
절연층(282)에서 케이스(15)를 향하는 면에는 지지돌기(285)가 형성되며 지지돌기(285)는 단락돌기(281a) 사이에 각각 배치되어 단락돌기(281a)를 케이스(15)에서 이격시킨다. 지지돌기(285)는 모듈프레임(280)의 높이 방향으로 이어져 형성된다.
한편, 모듈프레임(280)에는 하단까지 이어진 절개부(284)가 형성되어 있다. 절개부(284)는 노출된 단락돌기(281a)의 하단에서 모듈프레임(280)의 하단까지 이어져 형성되며, 설정된 폭을 갖는다. 본 실시예와 같이 절개부(284)를 형성하면, 노출된 도전부(181)에 응축된 수분이 중력에 의하여 절개부(284)를 따라 아래로 배출될 수 있다.
본 실시예와 같이 도전부(281)에 단락돌기(281a)를 형성하여 지지돌기(285)를 이용하여 단락돌기(281a)를 이격시키면 단락부재(43)와 모듈프레임(280) 사이에 오목한 부분이 형성되지 않으므로 수분이 응축되어 축적되는 것을 방지할 수 있다.
이차 전지(103)의 내압이 상승하면 단락부재(43)가 외측을 향하여 볼록하도록 반전 변형되며, 단락부재(43)가 반전 변형되면 단락부재(43)와 모듈프레임(280)이 전기적으로 연결된다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 전지모듈의 일부를 도시한 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지의 종단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(400)은 복수개의 이차 전지(104)와 이웃하는 이차 전지(104)들의 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 전기적으로 연결하는 버스바(71)를 포함한다.
이차 전지(104)는 제1전극(음극)(11)과 제2전극(양극)(12)을 포함하는 전극 어셈블리(10), 전극 어셈블리(10)를 내장하는 케이스(15), 케이스(15)의 개구에 결합되는 캡 플레이트(20), 캡 플레이트(20)에 설치되는 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함한다.
본 제4실시예에 따른 이차 전지(104)는 모듈프레임(380)(이하 '단락연결부'라 함)의 설치구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 전지모듈과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
케이스(15)의 일측 측면에는 단락 홀(342)이 형성되고, 단락 홀(342)에는 단락부재(343)가 설치된다.
여기서, 단락 홀(342)은 제2전극단자(22)와 인접하는 케이스(15)의 일 측에 형성되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 단락 홀(342)은 제1전극단자(21)와 인접한 케이스(15)의 측면에 형성된다. 단락부재(343)는 단락 홀(342)에 삽입되어 케이스(15)의 측면과 평행하도록 세워져 설치된다.
단락부재(343)는 케이스(15)의 내부를 향하여 볼록하게 만곡된 굴곡부를 갖는 원판 형상으로 이루어진다. 단락부재(343)는 단락 홀(342)에 형성된 홈 삽입되어 케이스(15)에 용접되어 케이스(15)와 전기적으로 연결된다. 케이스(15)는 양극으로 대전되는 바, 이에 따라 단락부재(343)도 양극으로 대전된다.
상기한 바와 같이 제1, 제2전극단자(21, 22)가 상부를 향하도록 이차 전지(104)를 세웠을 때를 기준으로, 단락부재(343)는 중력방향으로 세워져 설치된다. 단락부재(343)는 반전 변형에 의하여 음극으로 대전된 단락연결부(380)와 전기적으로 연결된다.
즉, 단락부재(43)는 중력이 당기는 방향과 대략 평행하게 설치된다.
단락연결부(380)는 제1전극단자(21)에 용접으로 고정된 도전부(381)와 도전부(381)를 감싸는 절연층(382)을 포함한다. 도전부(381)는 전기 전도성을 갖는 금속으로 이루어지며 캡 플레이트(20)와 평행하게 배치된 상판(381a)과 상판(381a)에서 절곡되어 케이스(15)의 측면과 평행하게 배치된 측판(381b)을 포함한다.
상판(381a)은 제1전극단자(21)의 측단에 용접으로 고정되며, 측판(381b)은 단락부재(343)에 이격되어 단락부재(343)와 마주하도록 배치된다. 절연층(382)은 도전부(381)의 하부의 적어도 일 부분적으로 감싸도록 설치되며, 도전부(381)를 케이스(15)의 측면에서 이격시킨다. 단락연결부(380)에서 단락부재(343)를 향하는 부분에는 절연층(382)이 형성되지 아니하고 도전부(381)가 노출된다. 이에 따라 도전부(381)가 단락부재(343)와 직접 대향하도록 설치될 수 있다.
단락연결부(380)에는 하단까지 이어진 절개부(384)가 형성되어 있다. 절개부(384)는 노출된 도전부(381)에서 단락연결부(380)의 하단까지 이어져 형성되며, 설정된 폭을 갖는다. 본 실시예와 같이 절개부(384)를 형성하면, 노출된 도전부(381)에 응축된 수분이 중력에 의하여 절개부(384)를 따라 아래로 배출될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절개부(384)는 단락연결부(380) 및 도전부(381)를 관통하여 형성될 수 있다.
이차 전지(104)의 내압이 상승하면 단락부재(343)가 외측을 향하여 볼록하도록 반전 변형되며, 단락부재(343)가 반전 변형되면 단락부재(343)와 단락연결부(380)가 전기적으로 연결된다. 이에 따라 양극으로 대전된 단락부재(343)와 음극으로 대전된 단락연결부(380)가 단락을 유발한다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이고, 도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전지 모듈의 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(104)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)와 단락연결부(480)를 제외하고 동일한 구성으로 이루어지므로, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(500)은 이차 전지(104)와 이웃하는 이차 전지(104)들의 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 전기적으로 연결하는 버스바(71)를 포함한다.
이차 전지(104)는 제1 전극(음극)(11) 및 제2 전극(양극)(12)을 포함하는 전극 어셈블리(10), 전극 어셈블리(10)가 수용되는 케이스(15), 케이스(15)의 개구에 설치되는 캡 플레이트(20) 및 캡 플레이트(20)에 설치되는 제1전극단자(21)와 제2전극단자(22)를 포함한다.
단락 홀(342)은 케이스(15)의 일 측에 형성되고, 단락부재(343)는 단락 홀(342)에 설치된다.
여기서, 단락 홀(342)은 제1전극단자(21)와 가까운 케이스(15)의 일 측면에 형성된다.
다만, 단락 홀(342)은 제2전극단자(22)와 가까운 케이스(15)의 타 측면에 형성될 수도 있다.
단락부재(343)는 단락 홀(343)에 삽입되어 케이스(15)의 측면에 평행하게 설치된다.
단락부재(343)는 케이스(15)의 내부를 향하여 볼록하게 만곡된 굴곡부를 가진 판상으로 이루어진다. 단락부재(343)는 단락 홀(342)에 형성된 홈에 삽입되어 케이스(15)에 용접 결합되고, 케이스(15)와 전기적으로 연결된다.여기서, 케이스(15)는 양극으로 대전되어 있으므로, 단락부재(343)도 케이스(15)를 매개로 하여 양극으로 대전된다.
제1, 제2전극단자(21, 22)가 상부를 향하도록 이차 전지(104)를 세웠을 때를 기준으로, 단락부재(343)는 중력방향으로 세워져 설치된다.
즉, 단락부재(343)는 중력이 당기는 방향과 평행하게 설치된다.
본 실시예에 따른 단락부재(343)는 반전 변형에 의하여 음극으로 대전된 모듈프레임(480)(이하 '단락연결부'라 함)과 전기적으로 연결된다.
본 실시예에 따른 단락연결부(480)는 제1전극(11)과 전기적으로 연결되는 도전부(481), 절연성 물질로 이루어지고 도전부(481)의 적어도 일부를 감싸는 절연층(482)을 포함한다.
도전부(481)는 전기 전도성을 갖는 금속으로 이루어지며 캡 플레이트(20)와 평행하게 배치된 상판(481a)과 상판(481a)에서 절곡되어 케이스(15)의 측면과 평행하게 배치된 측판(481b)을 포함한다.
상판(481a)은 제1전극단자(21)의 측단에 용접으로 고정되고, 절연층(482)은 도전부(481)의 하부의 적어도 일 부분적으로 감싸도록 설치된다.
또한 본 실시예에 따른 단락돌기(481c)는 측판(481b)에 위치한 절연층(482)의 외측에서 돌출되어 형성된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 도전부(481)의 단락돌기(481c)는 단락부재(343)와 공간적으로 분리되고 단락부재(343)와 마주보도록 설치된다.
본 실시예에 따르면, 절개부(484)는 노출된 도전부(481)에서 단락연결부(480)의 하단까지 이어져 형성되며 설정된 폭을 갖는다.
본 실시예와 같이 절개부(484)를 형성하면, 노출된 도전부(481)에 응축된 수분이 중력에 의하여 절개부(484)를 따라 아래로 배출될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절개부(484)는 단락연결부(480) 및 도전부(481)를 관통하여 형성될 수 있다.
이차 전지(104)의 내압이 상승하면 단락부재(343)가 외측을 향하여 볼록하도록 반전 변형되며, 단락부재(343)가 반전 변형되면 단락부재(343)와 단락연결부(480)가 전기적으로 연결된다. 이에 따라 양극으로 대전된 단락부재(343)와 음극으로 대전된 단락연결부(480)가 단락을 유발한다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 모듈프레임을 도시한 사시도이다.
본 실시예에 따른 이차 전지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)와 도전부(581)를 제외하고는 동일한 구성으로 이루어지므로, 이하에서는 본 실시예에 따른 이차 전지에 대한 설명은 생략한다.
도전부(581)는 제1전극단자(21)에 용접 결합되며, 전기 전도성을 갖는 금속으로 이루어지고 캡 플레이트(20)와 평행하게 배치된 상판(581a)과 상판(581a)에서 절곡되어 케이스(15)의 측면과 평행하게 배치된 측판(581b)을 포함한다.
상판(581a)은 제1전극단자(21)의 측단에 용접으로 고정된다.
단락돌기(581c)는 도전부(581)의 일부에 형성되어, 단락부재(343)와 분리되어 단락부재(343)와 마주보도록 설치된다.
본 실시예에 따른 지지돌기(585)는 케이스(15)와 마주보는 도전부(581)의 측판(581b)의 측면에 형성된다.
여기서, 지지돌기(585)는 도전부(581)와 케이스(15) 사이에 위치하여 케이스(15)와 단락돌기(581c)가 접촉되는 것을 방지한다.
또한, 지지돌기(585)는 도전부(581)의 너비 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 실시예와 같이 도전부(581)에 단락돌기(581c)를 형성하여 지지돌기(585)를 이용하여 단락돌기(581c)를 이격시키면, 단락부재(343)와 단락연결부(580) 사이에 오목한 부분이 형성되지 않으므로 수분이 응축되어 축적되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 절개부(584)는 노출된 도전부(581)에서 단락연결부(580)의 하단까지 이어져 형성되며, 설정된 폭을 갖는다.
본 실시예와 같이 절개부(584)를 형성하면, 노출된 도전부(581)에 응축된 수분이 중력에 의하여 절개부(584)를 따라 아래로 배출될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 절개부(584)는 단락연결부(580) 및 도전부(581)를 관통하여 형성될 수 있다.
이차 전지의 내압이 상승하면 단락부재(343)가 외측을 향하여 볼록하도록 반전 변형되며, 단락부재(343)가 반전 변형되면 단락부재(343)와 단락연결부(580)가 전기적으로 연결된다. 이에 따라 양극으로 대전된 단락부재(343)와 음극으로 대전된 단락연결부(580)가 단락을 유발한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 200, 300, 400: 전지 모듈 101, 102, 103, 104: 이차 전지
10: 전극 어셈블리 11: 제1전극(음극)
11a, 12a: 코팅부 11b, 12b: 무지부
12: 제2전극(양극) 13: 세퍼레이터
15: 케이스 20: 캡 플레이트
21: 제1전극단자 21a, 22a: 리벳 터미널
21b, 22b: 플랜지 21c, 22c: 플레이트 터미널
22: 제2전극단자 31: 절연부재
42, 142, 342: 단락 홀 43, 143, 343: 단락부재
43a, 143a: 테두리부 43b, 143b: 굴곡부
45, 145: 홈 46: 탑 플레이트
51, 150: 음극 리드 탭 52, 160: 양극 리드 탭
151, 161: 단자 접합부 152, 162: 전극 접합부
153, 163: 지지홀 154, 164: 퓨즈부
155, 165: 퓨즈홀 61: 음극 절연부재
62: 양극 절연부재 71: 버스바
72: 제1모듈단자 73: 제2모듈단자
75: 중간연결부재 80, 180, 280: 모듈프레임
81, 181, 281, 381: 도전부 82, 182, 282, 382: 절연층
83: 개구 84, 184, 284, 384: 절개부
91, 92: 엔드 플레이트 181a, 281a: 단락돌기
285: 지지돌기 380: 단락연결부
381a: 상판 381b: 측판

Claims (20)

  1. 제1전극과 제2전극을 포함하는 전극 어셈블리 및 상기 전극 어셈블리가 수용되는 케이스를 포함하는 이차 전지;
    상기 케이스에 설치되어 상기 제2전극과 전기적으로 연결되는 단락부재;
    상기 제1전극에 전기적으로 연결되는 도전부 및 상기 도전부에 형성되는 절개부를 포함하고 상기 케이스의 외표면에 설치되는 모듈프레임; 및
    상기 케이스의 일면에 상기 도전부와 공간적으로 분리되도록 설치되고, 모양이 변형될 때 상기 도전부와 전기적으로 연결되는 단락 부재; 를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 도전부에 응축된 수분은 상기 절개부를 통하여 배출되는 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 도전부는,
    상기 단락부재를 향하여 돌출되는 단락돌기를 포함하는 전지 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모듈프레임은,
    상기 케이스와 마주보는 상기 모듈프레임의 일면에 형성되어 상기 케이스와 상기 도전부 사이에 위치하는 지지돌기를 더 포함하는 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 모듈프레임은,
    상기 도전부의 적어도 일부를 감싸는 절연층을 더 포함하는 전지 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 절연층은 개구를 가지며, 상기 도전부재는 상기 개구를 통하여 상기 단락부재와 마주보는 전지 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 절개부는 상기 절연층의 바닥에서 상기 개구까지 연장되어 형성되는 전지 모듈.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 절개부는 상기 절연층 및 상기 도전부를 관통하여 형성되는 전지 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 단락부재가 설치되는 단락 홀을 가지는 전지 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 단락 홀은 상기 단락 홀의 외측에서 내측을 향하여 확장된 홈을 포함하고,
    상기 단락부재는 상기 홈에 삽입되는 평평한 테두리부를 포함하는 전지 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 단락부재는 평평한 테두리부 및 상기 케이스의 내부를 향하여 만곡된 굴곡부를 포함하고,
    상기 굴곡부는 상기 케이스의 상기 내부에서 멀어지는 방향으로 만곡되도록 변형되어 상기 도전부와 접촉하는 전지 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 단락부재는 상기 케이스의 일면에 평행하게 설치되는 전지 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 단락부재는 중력 방향에 평행하게 설치되는 전지 모듈.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2전극 및 상기 단락부재 각각은 상기 케이스와 전기적으로 연결되고,
    상기 단락부재는 모양이 변형되어 상기 도전부와 접촉하며, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 케이스를 매개로 하여 전기적으로 연결되는 전지 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 복수의 이차전지를 포함하는 전지 모듈.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 이차전지는 적층 배열되어 이차 전지 스택을 이루고,
    상기 도전부는 상기 이차 전지 스택의 외주를 감싸는 전지 모듈.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 이차 전지들 각각은,
    제1전극 및 제2전극을 포함하고,
    제1모듈단자는 상기 이차 전지 스택의 제1 단에서 상기 복수의 이차 전지들의 상기 제1 전극에 전기적으로 결합되며,
    제2모듈단자는 상기 이차 전지 스택의 제2 단에서 상기 복수의 이차 전지들의 상기 제2전극에 전기적으로 결합되는 전지 모듈.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 이차 전지 스택의 상기 제2 단에서 상기 제2모듈단자에 전기적으로 결합되는 전지 모듈.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 이차 전지들 각각은 상기 도전부와 마주보는 단락부재를 포함하는 전지 모듈.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 제1전극은 제1전극 리드탭에 의하여 제1전극단자와 전기적으로 결합되고,
    상기 제2전극은 제2전극 리드탭에 의하여 제2전극단자와 전기적으로 결합되며,
    상기 제1전극 리드탭 및 상기 제2전극 리드탭 중 적어도 하나는 상기 제1전극 리드탭의 단면 또는 상기 제2전극 리드탭의 단면보다 작은 단면을 가지는 퓨즈브를 포함하는 전지 모듈.
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