KR20150113827A - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 버스바에 3개 이상의 전극 리드가 결합되는 구성에서 레이저 용접 방식의 이용이 가능하여 결합력이 강화되고 공정 용이성이 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 조립체, 케이스 및 전극 리드를 구비하는 다수의 이차 전지; 및 플레이트 형태로 형성된 결합부를 구비하여, 상기 결합부에 3개 이상의 이차 전지에 각각 구비된 동일 극성의 전극 리드가 결합하되, 2개 이상의 전극 리드가 서로 적층된 상태로 상기 결합부의 일단에 접촉되고, 다른 1개 이상의 전극 리드가 상기 결합부의 타단에 접촉된 터미널 버스바를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery module and battery pack including the same}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개 이상의 이차 전지가 병렬 연결된 구조를 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 전극 리드와 버스바의 신규한 결합 구조가 적용된 기술에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 배터리 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다. 그리고, 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 배터리 팩에는 다수의 이차 전지가 포함되며, 이러한 다수의 이차 전지들은 서로 직렬 및 병렬로 연결됨으로써 용량 및 출력을 향상시킨다.
이러한 이차 전지들 간 직렬 연결이나 병렬 연결은, 배터리 팩이 적용된 장치를 고려하여 배터리 팩의 출력이나 용량, 구조 등에 따라 여러 형태로 결정될 수 있다. 따라서, 이차 전지들은 다양한 직렬 연결 및 병렬 연결 형태로 연결되어 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈은 하나 이상 배터리 팩에 포함될 수 있다. 특히, 배터리 모듈은, 경우에 따라서 3개 또는 그 이상의 이차 전지가 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.
이처럼, 3개 이상의 이차 전지가 병렬로 연결되기 위해서는, 동일 극성의 전극 리드가 버스바(bus bar)를 통해 서로 결합될 필요가 있으며, 그 결합 상태를 안정적으로 유지하기 위해 용접이 수행되는 경우가 많다.
이러한 전극 리드와 버스바의 용접 방식으로는 대표적으로 레이저 용접 방식을 들 수 있다. 일반적으로, 레이저 용접 방식의 경우, 다수의 전극 리드, 이를테면 3개 이상의 전극 리드를 서로 겹친 상태에서 버스바와 서로 용접하는 경우, 용접의 신뢰성이 제대로 확보되지 못하는 문제점이 있다. 즉, 버스바에 용접되는 전극 리드의 개수가 늘어날수록, 전극 리드가 버스바에 제대로 용접되지 못하고, 용접 자체가 이루어지지 않거나, 용접이 이루어진다 하더라도 그 이후의 제조 과정이나 사용 과정에서 용접 부분이 떨어지는 문제가 있다. 특히, 배터리 모듈의 사용 중, 전극 리드가 버스바에 제대로 용접되지 않아 용접 부분이 분리된 경우, 배터리 모듈의 성능이 저하되거나 고장이 일어나는 것은 물론, 분리된 전극 리드로 인해 배터리 모듈 내부에서 단락이 일어나 화재나 폭발 등이 발생할 위험성이 있다.
따라서, 종래에는 다수의 이차 전지, 이를테면 3개 이상의 이차 전지를 병렬로 연결하는 경우, 주로 초음파 용접 방식을 이용하거나, 복수의 버스바를 이용하여 전극 리드와 버스바를 레이저 용접하는 방식을 택하고 있다.
하지만, 이러한 종래 기술에 의할 경우, 용접 방식이 초음파 용접 방식으로 한정되어 설계 및 공정의 자유도가 크게 감소하는 문제점이 있다. 또한, 초음파 용접 방식이 레이저 용접 방식 대비 용접 강도가 크지 않고 혼(horn)이나 앤빌(anvil)과 같은 소모품 교체로 인해 비용이 많아질 수 있는 등의 문제도 있다. 뿐만 아니라, 복수의 버스바를 이용하여 다수의 이차 전지를 병렬 연결할 경우, 용접 공정이 복잡해지고 배터리 모듈에서 버스바가 차지하는 공간이 증가하며, 비용이 증가하는 등의 문제가 생길 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 하나의 버스바에 3개 이상의 전극 리드가 결합되는 구성에서 레이저 용접 방식의 이용이 가능하여 결합력이 강화되고 공정 용이성이 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이러한 배터리 모듈이 적용된 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 조립체, 케이스 및 전극 리드를 구비하는 다수의 이차 전지; 및 플레이트 형태로 형성된 결합부를 구비하여, 상기 결합부에 3개 이상의 이차 전지에 각각 구비된 동일 극성의 전극 리드가 결합하되, 2개 이상의 전극 리드가 서로 적층된 상태로 상기 결합부의 일단에 접촉되고, 다른 1개 이상의 전극 리드가 상기 결합부의 타단에 접촉된 터미널 버스바를 포함한다.
바람직하게는, 상기 터미널 버스바의 결합부의 타단에는 1개의 전극 리드가 접촉된다.
또한 바람직하게는, 상기 전극 리드는, 각각 일부분이 절곡되고, 상기 절곡된 부분의 단부가 상기 터미널 버스바에 접촉된다.
또한 바람직하게는, 상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드는, 각각 상기 결합부의 양측 단부에서 서로 반대 방향으로 절곡되어 상기 터미널 버스바에 접촉된다.
또한 바람직하게는, 상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드는, 수직 방향으로 절곡된다.
또한 바람직하게는, 상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드는, 상기 터미널 버스바의 결합부의 동일 표면에 접촉된다.
또한 바람직하게는, 상기 터미널 버스바의 결합부는, 상기 전극 리드의 단부와 상기 케이스 사이에 개재되어 상기 전극 리드와 접촉된다.
또한 바람직하게는, 상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 터미널 버스바의 결합부 사이, 및 상기 1개 이상의 전극 리드와 상기 터미널 버스바의 결합부 사이는, 각각 레이저 용접에 의해 결합된다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 서로 다른 극성의 전극 리드에 연결된 인터 버스바를 더 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 인터 버스바는, 각각 플레이트 형태로 형성된 제1 결합부와 제2 결합부 및 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 연결하는 연결부를 구비하여, 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부에는 서로 다른 극성의 전극 리드가 3개 이상 결합하며, 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부는 각각, 2개 이상의 전극 리드가 서로 적층된 상태로 일단에 접촉되고, 다른 1개 이상의 전극 리드가 타단에 접촉된다.
또한 바람직하게는, 상기 터미널 버스바가 둘 이상 포함된다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 둘 이상의 터미널 버스바를 지지하는 지지 부재를 더 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 지지 부재는 둘 이상 포함되어, 각각 상기 이차 전지의 반대 측에 구비된다.
또한 바람직하게는, 상기 터미널 버스바는, 배터리 모듈의 전극 단자와 연결되며 상기 결합부와 수직 방향으로 절곡된 단자부를 더 구비한다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지는, 파우치형 이차 전지이다.
또한 바람직하게는, 상기 파우치형 이차 전지는, 양극 리드와 음극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되게 전극 리드를 구비한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 하나의 버스바에 3개 이상의 전극 리드가 접촉하여 용접되는 구성에 있어서, 버스바 상에서 겹쳐지는 전극 리드의 개수를 줄임으로써 버스바와 전극 리드의 용접 강도가 향상되도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 하나의 버스바에 3개 이상의 전극 리드가 접촉하여 결합되되, 이러한 결합 부분에 대하여 초음파 용접 방식은 물론, 레이저 용접 방식의 적용이 가능해질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 3P(Parellel) 연결 구성과 같이 3개 이상의 이차 전지가 병렬 연결된 구성을 포함하는 배터리 모듈에서, 하나의 버스바에 3개 또는 그 이상의 전극 리드를 결합할 때, 레이저 용접 방식으로 결합 부분이 고정되도록 할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 버스바와 전극 리드의 용접 시 초음파 용접 방식은 물론 레이저 용접 방식을 이용할 수 있다는 점에서, 배터리 모듈의 설계 및 공정 적용의 자유도가 증가할 수 있다.
더욱이, 레이저 용접 방식의 경우 초음파 용접 방식에 비해 용접 강도가 강하고, 혼이나 앤빌 등의 소모품 교체 비용이 들지 않으므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 전극 리드와 버스바의 결합력을 안정적으로 확보하고 제조 비용도 낮출 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는, 도 1의 일부 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 도 1 및 도 2의 구성에서, 파우치형 이차 전지가 적층용 프레임을 이용하여 적층된 구성을 일부분만 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는, 도 1의 구성에 대한 상면도이다.
도 5는, 도 4의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 6은, 도 4의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 7은, 도 4의 C1 및 C2 부분에 대한 확대도이다.
도 8은, 도 4의 D 부분에 대한 확대도이다.
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 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 다수의 이차 전지(100) 및 터미널 버스바(200)를 포함한다.
상기 이차 전지(100)는, 전극 조립체, 케이스(120) 및 전극 리드(110)를 구비한다. 그리고, 이차 전지(100)의 케이스(120) 내부에는 전해액이 수용될 수 있다. 여기서, 전극 리드(110)는, 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있으며, 양극 리드는 전극 조립체의 양극판에 연결되고 음극 리드는 전극 조립체의 음극판에 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 이차 전지(100)는 파우치형 이차 전지일 수 있다. 파우치형 이차 전지의 경우, 상기 케이스(120)는 파우치 외장재일 수 있다. 이러한 파우치 외장재는 알루미늄 등의 금속 박막이 절연층 사이에 개재된 형태로 구성될 수 있다. 이처럼, 이차 전지(100)가 파우치형 이차 전지로 구성된 경우, 다수의 이차 전지(100)의 연결 구성이 보다 용이해질 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 파우치형 이차 전지의 적층을 위한 적층용 프레임(400)을 더 포함할 수 있다.
도 3은, 도 1 및 도 2의 구성에서, 파우치형 이차 전지(100)가 적층용 프레임(400)을 이용하여 적층된 구성을 일부분만 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3의 구성에서는 설명의 편의를 위해 4개의 파우치형 이차 전지(100) 및 2개의 적층용 프레임(400)만 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 적층용 프레임(400)은 파우치형 이차 전지(100)를 적층하는데 이용되는 구성요소로서, 이차 전지(100)를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지(100)의 조립을 가이드할 수 있다.
이러한 적층용 프레임(400)은, 카트리지 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있으며, 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이때, 적층용 프레임(400)의 네 모서리는 이차 전지(100)의 외주부에 위치할 수 있다. 그리고, 이러한 적층용 프레임(400)의 양측에 이차 전지(100)가 각각 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 냉각 핀(410)을 더 포함할 수 있다. 냉각 핀(410)은 알루미늄과 같은 열 전도성 재질로 구성되어 이차 전지(100)와 열 교환이 이루어지도록 할 수 있다. 그리고, 이러한 냉각 핀(410)은, 적층용 프레임(400)의 중앙에 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 적층용 프레임(400)을 이용하여 이차 전지(100)가 적층되는 경우, 이차 전지(100) 사이에 냉각 핀(410)이 개재된 형태가 되도록 구성될 수 있다. 한편, 냉각 핀(410)은 적층용 프레임(400)에 인서트 몰딩 방식으로 결합될 수 있다.
바람직하게는, 파우치형 이차 전지(100)에 있어서, 2개의 전극 리드(110), 즉 양극 리드와 음극 리드는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 반대 방향으로 돌출되게 구비될 수 있다. 다시 말해, 파우치형 이차 전지(100)는 도 3을 기준으로 수평 방향으로 바라본 형태가 대략 4개의 변을 갖는 사각형 형태가 되도록 구성될 수 있는데, 이때, 양극 리드와 음극 리드는 서로 반대 측에 위치한 변에서 돌출되도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 파우치형 이차 전지(100)에 있어서, 양극 리드와 음극 리드 중 적어도 하나는 전단 방향으로 돌출되고, 나머지 하나는 후단 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 하나의 이차 전지(100)를 기준으로 양극 리드와 음극 리드 사이는 서로 접촉될 우려가 적으므로, 각 전극 리드(110)의 크기를 충분히 크게 할 수 있다. 그리고 이 경우, 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200)의 접촉 면적이 넓어지게 되어, 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200)의 결합 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있고, 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200)의 접촉 부분에서 발열량이 줄어들 수 있다.
다만, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 양극 리드와 음극 리드는 서로 동일한 변에 위치하거나, 서로 인접하는 변에 위치할 수 있다.
상기 터미널 버스바(200)는, 플레이트 형태로 형성된 결합부(210)를 구비하여, 결합부(210)의 평평한 면에 전극 리드(110)가 결합된다. 특히, 본 발명에 있어서, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에는 3개 이상의 전극 리드(110)가 결합될 수 있다. 이러한 터미널 버스바(200)의 결합부(210)와 전극 리드(110)가 결합되는 구성에 대해서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 구성에 대한 상면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 4를 참조하면, 6개의 적층용 프레임(400)이 좌우 방향으로 적층되어 있으며, 각 적층용 프레임(400)에는 2개의 이차 전지(100)가 수용될 수 있다. 그리고, 도 4의 구성에서 좌측 상단 부분에서의 터미널 버스바(200)와 전극 리드(110)의 결합 구성은 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5를 참조하면, 터미널 버스바(200)는 플레이트 형태로 형성되어 넓은 면이 양측에 구비된 결합부(210)를 구비한다. 그리고, 도 5에서, 결합부(210)의 넓은 면은 상부 방향 및 하부 방향으로 향하도록 배치되어 있다. 이차 전지(100)에 구비된 전극 리드(110)는, 플레이트 형태로 구성되어 양측에 넓은 면을 구비하고 있는데, 그 중 하나의 넓은 면은 결합부(210)의 넓은 면에 대면하여 접촉한 상태로 결합될 수 있다. 특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 1개의 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 3개의 전극 리드(110)가 결합될 수 있다. 이때, 3개의 전극 리드(110)는 서로 다른 3개의 이차 전지(100)에 각각 구비된 것으로서, 서로 동일한 극성을 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 하나의 터미널 버스바(200)에 연결된 도 5에 도시된 3개의 전극 리드(110)는 모두 양극 리드일 수 있다. 이 경우, 3개의 이차 전지(100)는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
이처럼, 하나의 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 3개 이상의 전극 리드(110)가 결합하는 경우, 3개 이상의 전극 리드(110) 중 2개 또는 그 이상의 전극 리드(110)는 서로 적층된 상태로 결합부(210)의 일단에 접촉되고, 나머지 1개 이상의 전극 리드(110)는 결합부(210)의 타단에 접촉될 수 있다.
즉, 도 5의 구성과 같이 3개의 전극 리드(110)가 하나의 터미널 버스바(200)에 결합되는 경우, 2개의 버스바는 적어도 일부, 특히 단부가 서로 겹쳐진 상태로 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부에 접촉되고, 나머지 1개의 전극 리드(110)는 적어도 일부, 특히 단부가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 우측 단부에 접촉되도록 구성될 수 있다.
그리고, 이와 같은 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200)의 결합 부분은, 도 5에서 L로 표시된 바와 같이, 용접 공정이 수행됨으로써 서로 고정될 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 하나의 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 대하여 1개 또는 2개의 전극 리드(110)가 겹쳐져 있다. 따라서, L로 표시된 바와 같이 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200)의 접촉 부분에 상호 고정을 위해 레이저 용접이 수행될 수 있다. 레이저 용접의 경우, 3개 이상의 전극 리드(110)가 겹쳐진 상태로 버스바에 용접시키기 어렵지만, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 하나의 터미널 버스바(200)에 3개 이상의 전극 리드(110)가 결합되나, 겹쳐진 전극 리드(110)의 개수는 최대 2개이므로, 레이저 용접 방식으로 결합이 가능하다.
그러므로, 본 발명에 있어서, 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200) 사이의 결합 시 레이저 용접 방식이 채택될 수 있다. 레이저 용접 방식의 경우, 초음파 용접 등 다른 용접 방식에 비해 용접에 의한 연결 강도가 뛰어나 용접 신뢰성이 확보될 수 있고, 초음파 용접 방식에서 이용되는 혼(horn)이나 앤빌(anvil)과 같은 소모품의 교체 비용을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 초음파 용접 등의 다른 방식과 함께 레이저 용접 방식이 이용될 수 있도록 함으로써, 다양한 용접 방식의 이용 가능성으로 인해 배터리 모듈 및 배터리 팩에 대한 설계와 제조 공정의 자유도가 증가할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전극 리드(110)는, 일부분이 절곡되어 절곡부를 구비하고, 절곡된 부분의 단부가 터미널 버스바(200)에 접촉될 수 있다.
예를 들어, 도 5의 구성에서, 3개의 전극 리드(110) 각각은 C로 표시된 부분이 절곡되어 있으며, 그와 같이 절곡된 부분의 단부가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉하여 결합될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉된 복수의 전극 리드(110)는, 결합부(210)의 양측 단부에서 서로 반대 방향으로 절곡되어 터미널 버스바(200)에 접촉될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 전극 리드(110)가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉된 경우, 좌측 2개의 전극 리드(110)는 우측 방향으로 절곡되어 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부에 접촉되고, 우측 1개의 전극 리드(110)는 좌측 방향으로 절곡되어 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 복수의 전극 리드(110)는 수직 방향으로 절곡되어, 절곡된 단부가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 전극 리드(110)가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉된 경우, 좌측 2개의 전극 리드(110)는 우측 방향으로 90도(°) 절곡된 형태로 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉되고, 우측 1개의 전극 리드(110)는 좌측 방향으로 90도 절곡된 형태로 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 접촉될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 전극 리드(110)가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 어느 부분에서 접촉되더라도, 평평한 플레이트 형태로 구성된 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 용이하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 전극 리드(110)는 90도 절곡되는 경우, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부나 우측 단부 어느 부분에서 접촉되더라도 터미널 버스바(200)의 평평한 결합부(210)의 넓은 표면에 안정적으로 접촉될 수 있다.
한편, 도 5의 실시예에서는, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부에 2개의 전극 리드(110)가 겹쳐진 상태로 절곡되어 절곡된 단부가 접촉되고, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 우측 단부에 1개의 전극 리드(110)가 단독으로 절곡되어 절곡된 단부가 접촉된 구성이 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부에 1개의 전극 리드(110)가 절곡되어 절곡된 단부가 접촉되고, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 우측 단부에 2개의 전극 리드(110)가 겹쳐진 상태로 절곡되어 절곡된 단부가 접촉되도록 구성될 수도 있다.
또한 바람직하게는, 1개의 터미널 버스바(200)에 결합되는 3개 이상의 전극 리드(110)는, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 동일 표면에 접촉될 수 있다.
즉, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)는 플레이트 형태로 구성되어 상부와 하부에 각각 넓은 표면을 구비할 수 있는데, 좌측 2개의 전극 리드(110)와 우측 1개의 전극 리드(110)는 모두 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 외측 표면에 접촉되거나 모두 내측 표면에 접촉될 수 있다. 여기서, 외측 표면이란 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 양 표면 중 이차 전지(100)의 케이스(120)가 위치하는 측의 반대 측 표면을 의미하고, 내측 표면이란 이차 전지(100)의 케이스(120)가 위치하는 측 표면을 의미한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 어느 일 표면에 전극 리드(110)가 모두 접촉되므로, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)와 전극 리드(110)의 접촉 공정 및 용접 공정이 보다 용이해질 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 좌측 2개의 전극 리드(110)와 우측 1개의 전극 리드(110)는 모두 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 상부측 표면, 즉 외측 표면에 접촉될 수 있다.
이 경우, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)는, 전극 리드(110)의 단부와 이차 전지(100)의 케이스(120) 사이에 개재되어 전극 리드(110)와 접촉될 수 있다. 즉, 도 5의 구성에서, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)는 전극 리드(110)의 내측 표면에 접촉하여 결합될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 터미널 버스바(200)의 결합부(210) 외측에 전극 리드(110)의 절곡된 단부가 존재하기 때문에, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)가 전극 리드(110)로부터 쉽게 이탈되지 않고, 전극 리드(110)와의 결합 상태가 보다 견고하게 유지될 수 있다. 즉, 도 5의 구성에서, 전극 리드(110)의 절곡된 단부가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 상부 측 표면에 위치함으로써, 터미널 버스바(200)가 상부 측 방향으로 이동하지 않도록 잡아주는 역할을 할 수 있다.
이에 대하여 도 1 및 도 2의 구성을 기준으로 설명하면, 터미널 버스바(200)는 전극 리드(110)의 절곡된 단부와 이차 전지(100)의 본체 사이에 끼워지므로, 배터리 모듈의 전면 측에 위치한 터미널 버스바(200)는 전면 방향으로 쉽게 이탈되지 않을 수 있다.
한편, 이처럼 터미널 버스바(200)가 전극 리드(110)의 단부와 케이스(120) 사이에 개재되는 구성은, 전극 리드(110)가 절곡된 상태에서, 터미널 버스바(200)가 도 2에서 화살표로 표시된 바와 같이 상부에서 하부 방향으로 전극 리드(110)의 절곡된 단부와 케이스(120) 사이의 공간에 슬라이딩되어 삽입되는 형태로 제조될 수 있다.
또한 바람직하게는, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)는 외측 표면에 외측 방향으로 돌출된 형태의 돌기를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 돌기는 해당 터미널 버스바(200)의 외측 표면에 결합된 전극 리드(110)의 절곡된 단부 사이에 개재될 수 있다.
즉, 도 1 및 도 2의 구성에서 P로 표시된 바와 같이, 터미널 버스바(200)의 결합부(210) 전면 측 표면, 즉 외측 표면에는 전면 측 방향으로 돌출된 돌기가 구비될 수 있다. 이때, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부와 우측 단부에는 각각 1개 또는 2개의 전극 리드(110)가 절곡된 형태로 접촉될 수 있다. 이 경우, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 형성된 돌기는 이러한 1개 또는 2개의 전극 리드(110)의 절곡된 단부 사이에 위치할 수 있다. 다시 말해, 도 1 및 도 2의 구성에서, 터미널 버스바(200)의 돌기는, 터미널 버스바(200)의 좌측 단부에서 절곡되어 접촉된 전극 리드(110)의 단부 우측, 그리고 터미널 버스바(200)의 우측 단부에서 절곡되어 접촉된 전극 리드(110)의 단부 좌측에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 터미널 버스바(200)의 돌기가 터미널 버스바(200)와 전극 리드(110)의 삽입 공정시 가이드 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에서 화살표로 표시된 바와 같이, 버스바를 전극 리드(110)의 절곡된 단부와 이차 전지(100)의 케이스(120) 사이에 삽입시키는 경우, 터미널 버스바(200)의 돌기를 전극 리드(110)의 절곡된 단부 사이에 위치되도록 한 상태에서 터미널 버스바(200)를 삽입시키면 된다. 그러므로, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 터미널 버스바(200)의 삽입 및 이동 시, 그 위치를 잡는 것이 보다 수월해질 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 돌기는, 터미널 버스바(200)가 전극 리드(110)와 결합된 상태에서 좌우 방향으로 이동하지 않도록 하는 역할도 할 수 있으므로, 터미널 버스바(200)와 전극 리드(110)의 결합력을 보강할 수 있다.
또한 바람직하게는, 터미널 버스바(200)는 둘 이상 포함될 수 있다. 특히, 터미널 버스바(200)는 3개 이상의 양극 리드에 결합된 터미널 버스바(200) 및 3개 이상의 음극 리드에 결합된 터미널 버스바(200)를 각각 별도로 포함할 수 있다.
도 6은, 도 4의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 6의 구성을 참조하면, 3개의 전극 리드(110)가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)에 결합되어 있다. 이때, 도 4에 도시된 배터리 모듈에는 총 12개의 이차 전지(100)가 포함되므로, A 부분에 위치한 3개의 전극 리드(110)가 양극 리드일 경우, B 부분에 위치한 3개의 전극 리드(110)는 음극 리드일 수 있다.
보다 구체적으로, 도 6의 구성에서, 서로 다른 이차 전지(100)에 구비된 3개의 전극 리드(110) 중 좌측 1개의 전극 리드(110)는 터미널 버스바(200)의 좌측 단부에 접촉되고, 나머지 우측 2개의 전극 리드(110)는 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
이때, 좌측 1개의 전극 리드(110)는 우측 방향으로 90도 절곡되어 절곡된 단부가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 좌측 단부에 접촉될 수 있고, 우측 2개의 전극 리드(110)는 좌측 방향으로 90도 절곡되어 절곡된 단부가 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
그리고, 이러한 도 6의 구성에서도, 도 5의 구성과 마찬가지로, 터미널 버스바(200)의 결합부(210) 좌측 단부에 접촉된 1개의 전극 리드(110)와 터미널 버스바(200)의 결합부(210) 우측 단부에 접촉된 2개의 전극 리드(110)는 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 동일 표면에 접촉될 수 있다. 특히, 좌측 1개의 전극 리드(110)와 우측 2개의 전극 리드(110)는 모두, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)의 상부 표면, 즉 외측 표면에 접촉될 수 있는데, 이 경우 터미널 버스바(200)의 결합부(210)는 전극 리드(110)의 단부와 케이스(120) 사이에 개재된 형태가 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 터미널 버스바(200)는, 단자부(220)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 단자부(220)는, 터미널 버스바(200)에서 배터리 모듈의 전극 단자와 직접 또는 간접적으로 연결되는 부분이라 할 수 있다. 특히, 이러한 단자부(220)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있으며, 전극 리드(110)가 결합되는 결합부(210)와 수직 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에서, 터미널 버스바(200)의 결합부(210)는 상하 방향으로 세워진 형태로 구성되고, 단자부(220)는 이러한 결합부(210)와 수직이 되도록 전후 방향, 즉 수평 방향으로 눕혀진 형태로 구성될 수 있다.
이때, 전극 단자, 즉 양극 단자나 음극 단자는 상하 방향으로 세워진 볼트 형태로 구성될 수 있는데, 이러한 형태의 전극 단자와 결합을 용이하게 하기 위해, 단자부(220)의 일측에는 전극 단자가 삽입되기 위해 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에서 단자부(220)의 전단 측 단부에는 U자 형태의 홈이 형성될 수 있으며, 이러한 홈에 전극 단자가 삽입되어 접촉될 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 인터 버스바(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 인터 버스바(300)는, 서로 다른 극성의 전극 리드(110)에 연결될 수 있으며, 특히, 1개의 인터 버스바(300)에 3개 이상의 양극 리드 및 3개 이상의 음극 리드가 모두 접촉될 수 있다. 이러한 인터 버스바(300)의 전극 리드(110)와의 결합 구성에 대해서는 도 7 및 도 8의 구성을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 7은 도 4의 C1 및 C2 부분에 대한 확대도이고, 도 8은 도 4의 D 부분에 대한 확대도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 인터 버스바(300)는 제1 결합부(310), 제2 결합부(320) 및 연결부(330)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 인터 버스바(300)는 6개 이상의 전극 리드(110)와 결합될 수 있다.
여기서, 제1 결합부(310)와 제2 결합부(320)는 넓은 표면을 가진 플레이트 형태로 구성되어, 각각 3개 이상의 전극 리드(110)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 인터 버스바(300)에 6개의 전극 리드(110)가 결합된 경우, 제1 결합부(310)에는 좌측에 위치한 3개의 전극 리드(110)가 결합되고, 제2 결합부(320)에는 우측에 위치한 3개의 전극 리드(110)가 결합될 수 있다.
이때, 제1 결합부(310)에 결합된 전극 리드(110)와 제2 결합부(320)에 결합된 전극 리드(110)는 서로 다른 극성을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 구성이 도 4의 C1 부분에 적용되는 경우, 좌측 3개의 이차 전지(100)는 도 5에 도시된 3개의 이차 전지(100)와 동일한 이차 전지(100)라 할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 3개의 전극 리드(110)가 모두 양극 리드인 경우, 도 7에 도시된 인터 버스바(300)의 좌측에 위치한 제1 결합부(310)에 결합된 3개의 전극 리드(110)는 모두 음극 리드일 수 있다. 그리고, 도 7의 인터 버스바(300)의 우측에 위치한 제2 결합부(320)에 결합된 3개의 전극 리드(110)는 모두 양극 리드일 수 있다.
여기서, 인터 버스바(300)의 제1 결합부(310)와 제2 결합부(320)는 각각, 일단에 2개의 전극 리드(110)가 서로 적층된 상태로 접촉되고, 타단에 1개 또는 2개의 전극 리드(110)가 접촉될 수 있다. 다만, 도 7 및 도 8의 경우, 인터 버스바(300)의 타단에는 1개의 전극 리드(110)가 접촉된 구성이 도시되어 있다.
보다 구체적으로, 도 7에 도시된 구성에서, 좌측 3개의 전극 리드(110)가 인터 버스바(300)의 제1 결합부(310)에 결합되는 경우, 그 중 2개의 전극 리드(110)는 서로 적층된 상태로 우측 수직 방향으로 절곡되어 제1 결합부(310)의 좌측 단부에 접촉되고, 나머지 1개의 전극 리드(110)는 좌측 수직 방향으로 절곡되어 제1 결합부(310)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 구성에서, 우측 3개의 전극 리드(110)가 인터 버스바(300)의 제2 결합부(320)에 결합되는 경우, 그 중 1개의 전극 리드(110)는 우측 수직 방향으로 절곡되어 제2 결합부(320)의 좌측 단부에 접촉되고, 나머지 2개의 전극 리드(110)는 서로 적층된 상태로 좌측 수직 방향으로 절곡되어 제2 결합부(320)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
한편, 연결부(330)는, 제1 결합부(310)와 제2 결합부(320)를 서로 연결한다. 따라서, 제1 결합부(310)에 결합된 전극 리드(110)와 제2 결합부(320)에 결합된 전극 리드(110)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 도 7에 도시된 6개의 이차 전지(100) 중, 좌측 3개의 이차 전지(100)의 음극 리드가 제1 결합부(310)에 결합되고, 나머지 우측 3개의 이차 전지(100)의 양극 리드가 제2 결합부(320)에 결합되는 경우, 좌측 3개의 이차 전지(100)와 우측 3개의 이차 전지(100)는 각각 3개씩 병렬 연결되되, 병렬 연결된 3개의 이차 전지(100)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
도 8의 구성에 있어서, 도 7에 도시된 구성이 도 4의 C1 부분에 적용된 구성인 경우, 도 8에 도시된 6개의 이차 전지(100) 중, 좌측 3개의 이차 전지는 도 7에 도시된 우측 3개의 이차 전지와 동일한 이차 전지일 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 우측 3개의 전극 리드(110)가 양극 리드인 경우, 도 8에 도시된 좌측 3개의 전극 리드(110)는 음극 리드일 수 있다.
그리고, 이러한 좌측 3개의 전극 리드(110)는, 도 8에 도시된 인터 버스바(300)의 제1 결합부(310)에 결합될 수 있다. 이때, 좌측 3개의 전극 리드(110) 중 가장 좌측에 위치한 1개의 전극 리드(110)는 우측 방향으로 절곡되어 제1 결합부(310)의 좌측 단부에 접촉될 수 있고, 나머지 2개의 전극 리드(110)는 겹쳐진 상태로 좌측 방향으로 절곡되어 제1 결합부(310)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
이러한 도 8의 구성에서 우측 3개의 전극 리드(110)는 양극 리드일 수 있다. 또한, 이러한 우측 3개의 전극 리드(110)는, 도 8에 도시된 인터 버스바(300)의 제2 결합부(320)에 결합될 수 있다. 이때, 우측 3개의 전극 리드(110) 중 좌측 2개의 전극 리드(110)는 서로 적층된 상태로 우측 방향으로 절곡되어 제2 결합부(320)의 좌측 단부에 접촉될 수 있고, 우측 나머지 1개의 전극 리드(110)는 좌측 방향으로 절곡되어 제2 결합부(320)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
이러한 도 8의 구성에서도, 제1 결합부(310)와 제2 결합부(320)는 연결부(330)에 의해 서로 연결될 수 있다. 따라서, 도 8의 구성에서 좌측 3개의 이차 전지(100)는 서로 병렬 연결되고, 우측 3개의 이차 전지(100)는 서로 병렬로 연결되되, 병렬 연결된 각 3개의 이차 전지(100)는 서로 직렬 연결되어, 3P-2S(3 Parallel-2 Series) 연결이 구성될 수 있다.
한편, 도 7의 구성은 도 4의 C2 부분에 적용될 수도 있다. 이 경우, 도 7의 좌측 3개의 이차 전지(100)는 도 8의 우측 3개의 이차 전지(100)와 동일한 것일 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 우측 3개의 전극 리드(110)가 양극 리드인 경우, 도 7에 도시된 좌측 3개의 전극 리드(110)는 음극 리드일 수 있다. 그리고, 이러한 좌측 3개의 음극 리드 중 2개의 음극 리드는 서로 적층된 상태로 우측 방향으로 절곡되어 제1 결합부(310)의 좌측 단부에 접촉되고, 나머지 1개의 음극 리드는 좌측 방향으로 절곡되어 제1 결합부(310)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 우측 3개의 전극 리드(110)는 양극 리드일 수 있으며, 이 중 1개의 양극 리드는 우측 방향으로 절곡되어 제2 결합부(320)의 좌측 단부에 접촉되고, 나머지 2개의 양극 리드는 서로 적층된 상태로 좌측 방향으로 절곡되어 제2 결합부(320)의 우측 단부에 접촉될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 지지 부재(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 부재(500)는, 둘 이상의 터미널 버스바(200)를 지지할 수 있다. 또한, 배터리 모듈에 하나 이상의 인터 버스바(300)가 포함된 경우, 상기 지지 부재(500)는 이러한 인터 버스바(300)를 지지할 수 있다. 특히, 상기 지지 부재(500)에는 터미널 버스바(200) 및/또는 인터 버스바(300)의 적어도 일부가 결합하여 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)의 위치나 상호 간 이격 거리가 미리 고정되므로, 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)를 이차 전지(100)의 전극 리드(110)와 결합시에 그 공정이 보다 원활하게 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 2의 구성에서, 지지 부재(500)에 의해 터미널 버스바(200)의 위치 및 인터 버스바(300)의 위치가 고정되어 있으므로, 어느 하나의 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)의 조립 위치에 맞추어 지지 부재(500)를 화살표 방향으로 이동시키기만 하면, 해당 지지 부재(500)에 구비된 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)의 조립 위치가 모두 맞추어질 수 있다.
한편, 하나의 이차 전지(100)에서 전극 리드(110)는 양극 리드와 음극 리드, 최소 2개의 전극 리드(110)가 구비될 수 있으므로, 지지 부재(500)는 배터리 모듈에 적어도 2개 이상 포함될 수 있다. 여기서, 이차 전지(100)의 전극 리드(110)가 서로 반대 방향으로 돌출되게 구비된 경우, 2개의 지지 부재(500)는, 이차 전지(100)의 반대 측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 이차 전지(100)의 양극 리드와 음극 리드는, 전단과 후단에 각각 구비될 수 있는데, 이 경우 1개의 지지 부재(500)는 이차 전지(100)의 전단에 위치하고, 나머지 1개의 지지 부재(500)는 이차 전지(100)의 후단에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 지지 부재(500)가 서로 간섭되지 않으므로 조립 공정이 용이해질 수 있고, 서로 전기적 연결되어 내부 단락 등이 발생할 위험성이 작아질 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2의 구성과 달리, 이차 전지(100)의 전극 리드(110)는 서로 동일 방향에 위치할 수도 있다. 이 경우, 일부 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)는 상부에서 하부 방향으로 삽입되고, 나머지 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)는 하부에서 상부 방향으로 삽입되는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)를 지지하는 지지 부재(500)가 배터리 모듈에 2개 포함되는 경우, 2개의 지지 부재(500)는 전극 리드(110)가 구비된 이차 전지(100)의 전단 측에 위치할 수 있다. 그리고, 그 중 1개의 지지 부재(500)는 상부에서 하부 방향으로 이동하여 그에 지지된 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)의 외측 표면이 전극 리드(110)와 접촉되도록 하고, 나머지 1개의 지지 부재(500)는 하부에서 상부 방향으로 이동하여 그에 지지된 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)의 외측 표면이 전극 리드(110)와 접촉되도록 할 수 있다.
또한, 도 5 내지 도 8의 실시예에서는, 버스바의 결합부(210)의 일 표면에 3개의 전극 리드(110)가 모두 접촉되는 구성만이 도시되어 있으나, 3개의 전극 리드(110)는 결합부(210)의 서로 다른 표면에 접촉될 수도 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 3개의 전극 리드(110) 중 좌측 1개의 전극 리드(110)와 우측 1개의 전극 리드(110)는 결합부(210)의 외측 표면, 즉 상부 측 표면에 접촉하고, 가운데 1개의 전극 리드(110)는 결합부(210)의 내측 표면, 즉 하부 측 표면에 접촉하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 좌측 1개의 전극 리드(110)와 우측 1개의 전극 리드(110)에 의해 결합부(210)의 외측 방향으로의 이동이 제한되고, 가운데 1개의 전극 리드(110)에 의해 결합부(210)의 내측 방향으로의 이동이 제한될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 터미널 버스바(200)나 인터 버스바(300)의 내외측 방향으로의 이동이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 커넥터(600)를 포함할 수 있다.
상기 커넥터(600)는, BMS(Battery Management System)와 같은 배터리 팩에 포함된 제어 장치와 연결되기 위한 단자로서 기능할 수 있다. 특히, 이러한 커넥터(600)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 터미널 버스바(200) 및 인터 버스바(300)를 지지하는 지지 부재(500)에 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 모듈을 하나 이상 포함한다. 이때, 배터리 팩에는 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 커버하기 위한 케이스(120), 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
100: 이차 전지
110: 전극 리드
120: 케이스
200: 터미널 버스바
210: 결합부
220: 단자부
300: 인터 버스바
310: 제1 결합부
320: 제2 결합부
330: 연결부
400: 적층용 프레임
410: 냉각 핀
500: 지지 부재
600: 커넥터

Claims (19)

  1. 전극 조립체, 케이스 및 전극 리드를 구비하는 다수의 이차 전지; 및
    플레이트 형태로 형성된 결합부를 구비하여, 상기 결합부에 3개 이상의 이차 전지에 각각 구비된 동일 극성의 전극 리드가 결합하되, 2개 이상의 전극 리드가 서로 적층된 상태로 상기 결합부의 일단에 접촉되고, 다른 1개 이상의 전극 리드가 상기 결합부의 타단에 접촉된 터미널 버스바
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 버스바의 결합부의 타단에는 1개의 전극 리드가 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 리드는, 각각 일부분이 절곡되고, 상기 절곡된 부분의 단부가 상기 터미널 버스바에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드는, 각각 상기 결합부의 양측 단부에서 서로 반대 방향으로 절곡되어 상기 터미널 버스바에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 터미널 버스바의 결합부는 외측 표면에 외측 방향으로 돌출된 형태의 돌기를 구비하고, 상기 돌기는 상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드는, 수직 방향으로 절곡된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 다른 1개 이상의 전극 리드는, 상기 터미널 버스바의 결합부의 동일 표면에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 버스바의 결합부는, 상기 전극 리드의 단부와 상기 케이스 사이에 개재되어 상기 전극 리드와 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 2개 이상의 전극 리드와 상기 터미널 버스바의 결합부 사이, 및 상기 1개 이상의 전극 리드와 상기 터미널 버스바의 결합부 사이는, 각각 레이저 용접에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    서로 다른 극성의 전극 리드에 연결된 인터 버스바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인터 버스바는, 각각 플레이트 형태로 형성된 제1 결합부와 제2 결합부 및 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 연결하는 연결부를 구비하여, 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부에는 서로 다른 극성의 전극 리드가 3개 이상 결합하며, 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부는 각각, 2개 이상의 전극 리드가 서로 적층된 상태로 일단에 접촉되고, 다른 1개 이상의 전극 리드가 타단에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 버스바가 둘 이상 포함된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 둘 이상의 터미널 버스바를 지지하는 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지지 부재는 둘 이상 포함되어, 각각 상기 이차 전지의 반대 측에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 버스바는, 배터리 모듈의 전극 단자와 연결되며 상기 결합부와 수직 방향으로 절곡된 단자부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지는, 파우치형 이차 전지인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파우치형 이차 전지는, 양극 리드와 음극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출되게 전극 리드를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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