KR20150031093A - 이차전지모듈 - Google Patents

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KR20150031093A
KR20150031093A KR20130110615A KR20130110615A KR20150031093A KR 20150031093 A KR20150031093 A KR 20150031093A KR 20130110615 A KR20130110615 A KR 20130110615A KR 20130110615 A KR20130110615 A KR 20130110615A KR 20150031093 A KR20150031093 A KR 20150031093A
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electrode
secondary battery
bus bar
battery module
terminal
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KR20130110615A
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최홍근
배민철
정익재
노경환
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 복수의 단위 전지; 상기 복수의 단위 전지가 안착되는 배터리 홀더; 상기 배터리 홀더 상에 배치되는 전극탭; 및 상기 전극탭 상에 일측부가 배치되는 버스바;를 포함하고, 상기 배터리 홀더는 상기 전극탭과 접촉하는 용접부;를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.

Description

이차전지모듈{Secondary battery module}
본 발명은 다수의 이차 전지들을 포함하는 이차전지모듈에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어, 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 전지모듈은 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다. 전지모듈의 양극단자 및 음극단자는 버스바를 통해 서로간에 전기적으로 연결되어 전력을 공급한다.
본 발명의 실시예는 이차전지모듈을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 전극단자를 포함하는 복수의 이차전지; 및 서로 인접한 상기 이차전지의 전극단자를 전기적으로 연결하는 버스바;를 포함하며, 상기 버스바는, 상기 전극단자와 체결되도록 양측에 형성된 관통홀을 포함하는 제1 부분; 및 상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 제1 부분과 마주보도록 절곡된 제2 부분;을 포함하는 이차전지모듈을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제2 부분은, 상기 관통홀과 오버랩되지 않도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 부분은, T 형상 또는 H 형상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 두께는 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 버스바는, 상기 전극단자와 너트를 통하여 체결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 이차전지는, 상기 버스바를 통하여 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 전극단자를 포함하는 복수의 이차전지; 및 서로 인접한 상기 이차전지의 전극단자를 전기적으로 연결하는 버스바;를 포함하며, 상기 버스바는, 상기 전극단자와 체결되도록 양측에 서로 이격되어 형성된 복수의 홈을 구비하는 제1 부분;을 포함하는 이차전지모듈을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 부분은, 상기 복수의 홈을 통하여 상기 전극단자와 용접 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 제1 부분과 마주보도록 절곡된 제2 부분;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 부분은, 상기 제1 부분의 면적과 동일한 면적일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 전극단자를 포함하는 복수의 이차전지; 및 서로 인접한 상기 이차전지의 전극단자를 전기적으로 연결하는 버스바;를 포함하며, 상기 버스바는, 상기 전극단자를 에워싸면서 체결되도록 양측 하면에 서로 이격되어 형성된 복수의 제1 홈을 구비하는 제1 부분;을 포함하는 이차전지모듈을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 버스바는, 상기 제1 부분을 통하여 상기 전극단자와 용접 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1부분은, 상기 제1 홈과 대응되도록 양측 상면에 서로 이격되어 형성된 복수의 제2 홈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부분은, 상기 복수의 제2 홈을 통하여 상기 전극단자와 용접 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 제1 부분과 마주보도록 절곡된 제2 부분;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 부분은, 상기 제1 부분의 면적과 동일한 면적일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전극 조립체는, 제1 전극판; 제2 전극판; 및 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이에 배치된 세퍼레이터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 두께가 얇으면서 낮은 출력으로도 용접이 가능하며, 두께가 얇으면서 큰 면적을 갖는 버스바를 포함하는 이차전지모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 취한 이차전지의 단면도이다.
도 3는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 C 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 D 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다.
도 11은 도 9의 II-II' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12의 E 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지모듈(10a)의 사시도이며, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 취한 이차전지(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 이차전지모듈(10a)은 복수의 이차전지(100) 및 상기 복수의 이차전지(100)들을 상호 전기적으로 연결시키기 위한 버스바(300)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 이차전지(100)는 전극 조립체(110), 전극단자(120, 130), 케이스(140) 및 캡 조립체(150)를 포함하여 형성된다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2 전극판(112)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 제1 전극판(111)은 음극으로서 동작할 수 있으며, 제2 전극판(112)은 양극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 또한, 상기와 같은 제1 전극판(111) 및 제2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 제1 전극판(111)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1 전극 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1 전극 무지부(111A)를 포함한다. 한편, 본 발명에서 상기 제1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 제1 전극 무지부(111A)는 후술하는 제1 집전판(121)과 초음파 용접된다. 상기 제1 전극 무지부(111A)는 제1 전극판(111)과 제1 전극 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
상기 제2 전극판(112)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2 전극 무지부(112A)를 포함한다. 한편, 본 발명에서 상기 제2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 제2 전극 무지부(112A)는 후술하는 제2 집전판(131)과 초음파 용접된다. 상기 제2 전극 무지부(112A)는 제2 전극판(112)과 제2 전극 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다.
상기 세퍼레이터(113)는 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 사이에 위치된다. 상기 세퍼레이터(113)는 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 상기 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌이나, 폴리에틸렌과 폴리플로필렌의 복합 필름으로 형성될 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이러한 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(140)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 제1 전극 무지부(111A)와 제2 전극 무지부(112A) 각각에 전기적으로 연결되는 제1 전극단자(120) 및 제2 전극단자(130)가 결합된다.
상기 제1 전극단자(120)는 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제1 전극 무지부(111A)와 전기적으로 연결된다. 상기 제1 전극단자(120)는 제 1 집전판(121), 제1 집전단자(122) 및 제1 단자 플레이트(123)를 포함한다.
상기 제1 집전판(121)은 전극 조립체(110)의 형성된 제1 전극 무지부(111A)와 접촉된다. 실질적으로, 상기 제1 집전판(121)은 상기 제1 전극 무지부(111A)에 용접된다. 상기 제1 집전판(121)은 대략 '┎' 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀이 형성된다. 상기 단자홀에는 제1 집전단자(122)가 끼워져 결합된다. 이러한 제1 집전판(121)은 예를 들면 구리 또는 구리 합금으로 제조된다. 그러나, 이러한 재질로 제1 집전판(121)을 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 제1 집전판(121)은 제1 전극 무지부(111A)의 길이와 대응되도록 형성된다.
상기 제1 집전단자(122)는 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 또한 상기 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 제1 집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 집전단자(122)는 캡 플레이트(151)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에, 캡 플레이트(151)의 하부에는 제1 집전단자(122)가 상기 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 측부 방향으로 연장된 플랜지(125)가 형성되어 있다.
상기 제1 집전단자(122) 중 플랜지(125)의 하부에 형성된 영역은 상기 제1 집전판(121)의 단자홀에 끼워지고 용접된다. 또한, 상기 제1 집전단자(122) 중 상기 플랜지(125)의 상부에 형성된 영역은 제1 단자 플레이트(123)에 고정된다. 또한, 상기 제1 집전단자(122)는 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연된다. 이러한 제1 집전단자(122)는, 예를 들면 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 상기 제1 집전단자(122)가 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 단자 플레이트(123)는 중앙에 제1 집전단자(122)가 관통 결합되도록 대략 수직 방향으로 관통홀(123h)이 형성된 구조일 수도 있다. 한편, 상기 제1 단자 플레이트(123)는 스텐레스 스틸, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성되며, 여기서 그 재질이 한정되지 않는다. 더불어 상기 제1 단자 플레이트(123)와 상기 캡 플레이트(151)는 서로 절연되도록 상부절연체(124)가 포함된 구조일 수 있다.
상기 제2 전극단자(130) 역시 주로 금속 또는 그 등가물로 형성되며, 제2 전극 무지부(112A)와 전기적으로 연결된다. 상기 제2 전극단자(130)는 제2 집전판(131), 제2 집전단자(132), 제2 단자 플레이트(133)를 포함한다. 여기서, 상기 제2 전극단자(130)의 형태는 상기 제1 전극단자(120)의 형태와 동일할 수 있다. 따라서, 그 형태의 설명은 생략한다. 다만, 상기 제2 집전판(131) 및 제2 집전단자(132)는 주로 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 재료로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제2 단자 플레이트(133)는 주로 스텐레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2 집전판(131)은 제2 전극 무지부(112A)의 길이와 대응되도록 형성된다.
또한, 상기 제2 단자 플레이트(133)는 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 따라서 이하에서 설명될 케이스(140) 및 캡 플레이트(151)는 상기 제2 전극단자(130)와 같은 극성(예를 들면, 양극)을 가질 수 있다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제1 전극단자(120) 및 제2 전극단자(130)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 이차전지(100)는 케이스(140)의 개구부에 캡 조립체(150)가 결합되어 밀봉되어 형성된다. 한편, 케이스(140)의 내면은 절연 처리되어, 전극 조립체(110), 제1 전극단자(120), 제2 전극단자(130) 및 캡 조립체(150)와 절연될 수 있다.
상기 케이스(140)는 전극 조립체(110)의 형상에 대응되도록 형성된다. 상기 케이스(140)의 양측에는 전극 조립체(110)의 제1 전극 무지부(111A) 및 제2 전극 무지부(112A)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 케이스(140)는 제1 전극 무지부(111A)에 대응되는 제1 측면(141A)을 포함한다. 또한, 상기 케이스(140)는 제2 전극 무지부(112A) 에 대응되는 제2 측면(141B)을 포함한다.
상기 캡 조립체(150)는 캡 플레이트(151), 전해액 주입구(152), 밀봉마개(153) 및 안전벤트(154)를 포함한다.
또한, 상기 캡 플레이트(151)는 케이스(140)를 밀봉한다. 상기 캡 플레이트(151)는 플레이트 일부분에 제1 집전판(121)과 연결되는 제1 전극단자(120)가 삽입되도록 홀이 형성된다. 또한, 상기 캡 플레이트(151)에는 제2 집전판(131)과 연결되는 제2 전극단자(130)가 삽입되는 홀이 형성된다. 상기 전극단자(120, 130)는 각각 캡 플레이트(151)를 절연시키는 가스켓이 형성된다. 또한, 상기 전극단자(120, 130)는 각각에 형성된 나사산을 따라 체결되어 캡 플레이트(151)에 고정시키는 너트(도 1의 160)를 포함할 수 있다. 또한, 캡 조립체(150)는 캡 플레이트(151)에 형성되는 전해액 주입구(152)를 통해 전해액을 주입 후 전해액 주입구(152)를 밀봉하는 밀봉마개(153)가 형성된다. 또한, 상기 캡 플레이트(151)는 얇은 두께로 형성되어 설정된 압력에 의해 파손되어 가스를 방출시키는 안전벤트(154)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(151)는 하부에 절연부재(155)가 형성된다. 상기 절연부재(155)는 캡 플레이트(151)와 각각의 전극단자(120, 130)의 상호간 불필요한 전기적 쇼트의 발생을 방지한다. 즉, 상기 절연부재(155)는 제1 집전판(121) 및 제1 집전단자(122)와 캡 플레이트(151) 사이의 쇼트를 방지한다. 또한, 상기 절연부재(155)는 제2 집전판(131) 및 제2 집전단자(132)와 캡 플레이트(151) 사이의 쇼트를 방지한다. 일례로, 상기 절연 부재는 PPS(Polyphenylene Sulfide)일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 복수의 이차전지(100)는 복수의 버스바(300)를 통하여 상호 전기적으로 연결된다.
상기 버스바(300)는 제1 전극단자(120) 및 제2 전극단자(130)에 각각 체결되어 서로 인접한 이차전지(100)를 직렬 또는 병렬 연결시키는 구조를 만든다.
이차전지모듈(10a)은 전류 허용치가 높은 버스바(30a)가 요구되며, 이를 위해서는 버스바(30a)의 두께를 높이는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 버스바(30a)의 두께가 커지는 경우, 동시에 집전단자(122, 132)의 높이 또한 커질 것이 요구되어 이차전지모듈(10a)을 설계하는데 제약이 따른다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 버스바(300)는 두께를 증가시키지 않으면서, 제1 및 제2 전극단자(120, 130)와 체결되는 제1 부분(300-1) 및 상기 제1 부분(300-1)으로부터 연장되어 상기 제1 부분(300-1)과 서로 마주보도록 형성되는 제2 부분(300-2)을 구비함으로써, 버스바(300)의 전류 허용치를 높일 수 있다.
도 3는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 버스바(300)는 양측에 관통홀(300h)이 형성된 제1 부분(300-1), 및 상기 제1 부분(300-1)으로부터 연장되어 상기 제1 부분(300-1)과 서로 마주보도록 절곡된 제2 부분(300-2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(300-1) 및 상기 제2 부분(300-2)의 두께는 서로 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 부분(300-1)의 복수의 관통홀(300h)에 이차전지(100)에 구비된 제1 전극단자(120) 및 제2 전극단자(130)가 결합된다. 상기 제1 부분(300-1)과 절곡된 제2 부분(300-2)은 상기 제1 부분(300-1)과 대략 180도의 각도를 이루며 절곡될 수 있으며, 상기 절곡된 부분은 곡면 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 부분(300-2)은 상기 제1 부분(300-1)의 복수의 관통홀(300h)과 서로 오버랩되지 않도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 부분(300-2)이 도면에서는 "T" 형상을 이루는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
상기 버스바(300)의 제1 부분(300-1)을 관통한 제1 및 제2 집전단자(122, 132)에는 너트(160)가 결합되어, 상기 버스바(300)와 상기 전극단자(120, 130)를 서로 체결할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 상기 버스바(300)는 제1 부분(300-1)으로부터 연장되어 형성된 제2 부분(300-2)을 구비함으로써, 상기 버스바(300)의 두께를 증가시키기 않으면서, 상기 버스바(300)의 면적을 증가시킬 수 있다. 이로 인하여, 상기 버스바(300)를 용이하게 상기 전극단자(120, 130)에 결합시킬 수 있으며, 상기 버스바(300)에 요구되는 최대 허용 전류값을 충족시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈(10b)을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다. 도 5및 도 6에서 도 1의 이차전지모듈(10a)과 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 사용하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 5및 도 6을 함께 참조하면, 제1 집전단자(122a) 및 제2 집전단자(132a)는 도 1의 집전단자(122, 132)와 달리, 제1 및 제2 단자 플레이트(123, 133)의 상부를 각각 덮도록 형성된다.
서로 인접하여 배치되는 복수의 이차전지(100)를 전기적으로 연결시키는 버스바(310)는 양 측에 서로 이격되어 형성된 복수의 홈(310g)을 포함한다. 상기 버스바(310)는 레이저 용접을 이용하여 상기 집전단자(122a, 132a)와 결합될 수 있다.
높은 전류 허용치가 요구되는 버스바의 경우, 두께를 크게 할 필요가 있으며, 이 경우, 버스바를 상기 집전단자(122a, 132a)와 결합시키는 용접 공정을 수행하기 위해서는 고출력의 레이저 설비가 요구된다.
그러나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 버스바(310)에 의하면, 고전류 허용치는 만족시키면서 상기 집전단자(122a, 132a)와 용접 공정이 수행되는 영역에 복수의 홈(310g)을 형성함으로써, 낮은 출력의 레이저를 이용하여 상기 버스바(310)를 상기 집전단자(122a, 132a)에 결합시킬 수 있다. 즉, 용접 공정이 수행되는 영역에 복수의 홈(310g)을 형성함으로써, 상기 집전단자(122a, 132a)와 접촉되는 부분의 버스바(310) 두께를 줄일 수 있으므로, 낮은 출력의 레이저를 이용하더라도 상기 버스바(310)와 상기 집전단자(122a, 132a) 간에 충분한 접합 강도를 얻을 수 있다.
또한, 도면에서는 버스바(310)의 일측에 각각 두 개의 홈(310g)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈(10c)을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 8은 도 7의 C 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다. 도 7및 도 8에서 도 5의 이차전지모듈(10b)과 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 사용하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 버스바(310')는 도 5와 달리, 복수의 홈(310'g)이 형성된 제1 부분(310'-1) 및 상기 제1 부분(310'-1)과 마주보도록 절곡된 제2 부분(310'-2)을 포함할 수 있다.
상기 버스바(310')는 상기 제1 및 제2 집전단자(122a, 132a)에 부착된 후, 상기 제2 부분(310'-2)이 절곡됨으로써, 상기 제2 부분(310'-2)이 상기 제1 부분(310'-1)과 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 제2 부분(310'-2)과 상기 제1 부분(310'-1)은 서로 동일한 면적일 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 이차전지모듈(10c)에 의하면, 제1 부분(310'-1)으로부터 연장되어 형성된 제2 부분(310'-2)을 포함함으로써, 상기 버스바(310')의 두께를 증가시키지 않으면서 상기 버스바(330)에 요구되는 허용전류를 만족시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈(10d)을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 10은 도 9의 D 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이고, 도 11은 도 9의 II-II' 선을 따라 취한 단면도이다. 도 9 및 도 10에서 도 5의 이차전지모듈(10b)과 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 사용하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 9 내지 도 11을 함께 참조하면, 버스바(320)는 양 측 하면에 제1 집전단자(122a) 및 제2 집전단자(132a)를 덮도록 형성된 제1 홈(320g)을 포함할 수 있다.
상기 버스바(320)는 상기 제1 집전단자(122a) 및 상기 제2 집전단자(132a)의 상면 및 측면을 덮는 복수의 제1 홈(320g)을 포함함으로써, 선택적으로 버스바(320)의 두께를 영역에 따라 달리할 수 있다. 상기 버스바(320)에서 상기 집전단자(122a, 132a)와 용접이 수행되는 영역의 두께가 작도록 상기 제1 홈(320g)을 형성하므로, 저출력의 레이저 설비를 이용하더라도, 상기 버스바(320)와 상기 집전단자(122a, 132a)를 서로 체결할 수 있다.
또한, 상기 버스바(320)은 양 측 하면 뿐만 아니라, 양 측 상면에도 상기 복수의 제1 홈(320g)에 대응되는 제2 홈(322g)을 더 포함할 수 있다. 상기 버스바(320)는 선택적으로 제1 및 제2 집전단자(122a, 132a)와 용접이 수행되는 부분의 두께를 최소화하여 저출력 레이저를 이용하더라도 상기 버스바(320) 및 상기 집전단자(122a, 132a)를 강력하게 체결할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지모듈(10e)을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 13은 도 12의 E 부분을 확대하여 나타내는 분해사시도이다. 도 12 및 도 13에서 도 9의 이차전지모듈(10d)과 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 사용하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 12 및 도 13을 함께 참조하면, 버스바(320')는 도 10과 달리, 상면 및 하면의 양측에 각각 복수의 제1 및 제2 홈(320'g, 322'g)이 형성된 제1 부분(320'-1) 및 상기 제1 부분(320'-1)과 마주보도록 절곡된 제 2 부분(320'-2)을 포함할 수 있다.
상기 버스바(320')는 상기 제1 및 제2 집전단자(122a, 132a)에 부착된 후, 상기 제2 부분(320'-2)이 절곡됨으로써, 상기 제2 부분(320'-2)이 상기 제1 부분(320'-1)과 마주보도록 배치될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 이차전지모듈(10e)에 의하면, 상기 제1 부분(320'-1)으로부터 연장되어 형성된 제2 부분(320'-2)을 포함함으로써, 상기 버스바(320')의 두께를 줄이면서 상기 버스바(320')에 요구되는 허용전류를 만족시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10a, 10b, 10c, 10d, 10e: 이차전지모듈 100: 이차전지
110: 전극 조립체 111A: 제1 전극 무지부
111: 제1 전극판 112: 전극판
112A: 제2 전극 무지부 113: 세퍼레이터
120: 제1 전극단자 121: 집전판
122, 122a: 제1 집전단자 123h: 관통홀
123: 제1 단자 플레이트
124: 상부절연체 125: 플랜지
130: 제2 전극단자 131: 제2 집전판
132, 132a: 제2 집전단자 133: 제2 단자 플레이트
140: 케이스 141A: 제1 측면
141B: 제2 측면 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 152: 전해액 주입구
153: 밀봉마개 154: 안전벤트
155: 절연부재 160: 너트
300h: 관통홀 310g, 310g': 홈
300, 310, 310', 320, 320', 330: 버스바
320g: 제1 홈 322g: 제2 홈

Claims (17)

  1. 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 전극단자를 포함하는 복수의 이차전지; 및
    서로 인접한 상기 이차전지의 전극단자를 전기적으로 연결하는 버스바;를 포함하며,
    상기 버스바는,
    상기 전극단자와 체결되도록 양측에 형성된 관통홀을 포함하는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 제1 부분과 마주보도록 절곡된 제2 부분;
    을 포함하는 이차전지모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분은,
    상기 관통홀과 오버랩되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분은,
    T 형상 또는 H 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 두께는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 전극단자와 너트를 통하여 체결되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이차전지는,
    상기 버스바를 통하여 직렬 또는 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  7. 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 전극단자를 포함하는 복수의 이차전지; 및
    서로 인접한 상기 이차전지의 전극단자를 전기적으로 연결하는 버스바;를 포함하며,
    상기 버스바는,
    상기 전극단자와 체결되도록 양측에 서로 이격되어 형성된 복수의 홈을 구비하는 제1 부분;
    을 포함하는 이차전지모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 부분은,
    상기 복수의 홈을 통하여 상기 전극단자와 용접 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 제1 부분과 마주보도록 절곡된 제2 부분;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 부분은,
    상기 제1 부분의 면적과 동일한 면적인 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  11. 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 전극단자를 포함하는 복수의 이차전지; 및
    서로 인접한 상기 이차전지의 전극단자를 전기적으로 연결하는 버스바;를 포함하며,
    상기 버스바는,
    상기 전극단자를 에워싸면서 체결되도록 양측 하면에 서로 이격되어 형성된 복수의 제1 홈을 구비하는 제1 부분;
    을 포함하는 이차전지모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 제1 부분을 통하여 상기 전극단자와 용접 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1부분은,
    상기 제1 홈과 대응되도록 양측 상면에 서로 이격되어 형성된 복수의 제2 홈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 부분은,
    상기 복수의 제2 홈을 통하여 상기 전극단자와 용접 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 제1 부분과 마주보도록 절곡된 제2 부분;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 부분은,
    상기 제1 부분의 면적과 동일한 면적인 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전극 조립체는,
    제1 전극판;
    제2 전극판; 및
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이에 배치된 세퍼레이터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.
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