KR20150121518A - Battery module and battery pack for guarantee at safety for short circuit - Google Patents

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KR20150121518A
KR20150121518A KR1020140047477A KR20140047477A KR20150121518A KR 20150121518 A KR20150121518 A KR 20150121518A KR 1020140047477 A KR1020140047477 A KR 1020140047477A KR 20140047477 A KR20140047477 A KR 20140047477A KR 20150121518 A KR20150121518 A KR 20150121518A
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김덕수
최영선
이지석
황규민
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Abstract

The present invention is to improve the safety and reliability of a battery module for a secondary battery by physically blocking a line before damage to a battery cell is generated in the case of a short circuit while maintaining the performance of a battery pack unlike conventional ones, thereby preventing risks such as explosion and a fire caused by the damage to the battery cell, in advance. To achieve the purpose, the battery module, which comprises multiple battery cells; and multiple bus bars for electrically connecting the battery cells, provides a battery module for a secondary battery wherein: a bus bar which must be physically separated before the battery cell is damaged in the case of a short circuit, from among the multiple bus bars is made of different types of materials having a lower melting point than the melting point of the other bus bars; and in the case of occurrence of short circuit, the bus bar on one side is melted first to be physically separated before the battery cell is damaged.

Description

단락시 안전성 확보가 가능한 배터리모듈 및 배터리팩{Battery module and battery pack for guarantee at safety for short circuit}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module and a battery pack,

본 발명은 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차와 같이 고출력 대용량이 요구되는 배터리모듈 및 배터리팩에 있어서 배터리 성능(capacity)을 그대로 유지하면서 단락(short circuit) 발생시 전지셀의 손상 전에 물리적으로 선로를 차단(cut off)하여 폭발 및 발화 등의 위험을 미연에 방지할 수 있도록 함으로써 배터리모듈 및 배터리팩의 안전성 및 신뢰성을 향상시키고자 한 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery module and a battery pack for a secondary battery, and more particularly, to a battery module and a battery pack, such as an electric vehicle, The present invention relates to a technique for improving the safety and reliability of a battery module and a battery pack by physically cutting off a line before a cell is damaged, thereby preventing explosion and ignition.

일반적으로, 이차전지는 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 전기 자동차와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다.Generally, unlike a primary cell, a secondary battery can be charged and discharged, and is being applied to various fields such as a digital camera, a mobile phone, a notebook, and an electric vehicle, and active research is underway. Examples of the secondary battery include a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium secondary battery.

리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지는 전해질의 성상(액체/고체)만 다를 뿐 그 구조는 동일하다. 또한, 전지에 따라 전해질이나 극의 재질이 조금씩 다를 수도 있다. 다른 이차 전지의 경우도 전극 또는 전해질로 사용되는 물질이 달라질 뿐 기본 원리 및 구조는 동일하다.The lithium ion battery and the lithium ion polymer battery have the same structure except that the properties (liquid / solid) of the electrolyte are different. In addition, depending on the battery, the material of the electrolyte and the electrode may be slightly different. In the case of other secondary batteries, the basic principle and structure are the same except that the materials used for the electrodes or the electrolyte are different.

최근, 충방전이 가능한 배터리팩은 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있으며, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 전기자전거(EBIKE) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.Recently, a battery pack capable of charging and discharging has been widely used as an energy source for wireless mobile devices. It is widely used as an energy source for electric vehicles (for example, EV, a hybrid electric vehicle (HEV), and an electric bicycle (EBIKE).

그리고 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로는 리튬 이차전지가 주로 사용되며, 모터구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하므로 다수 개의 고출력 전지셀을 전기적으로 연결한 배터리모듈을 직렬 혹은 병렬로 연결하여 구성되는 대용량의 배터리팩이 사용되는 것이 일반적이다.A lithium secondary battery is mainly used as a power source of an electric vehicle or a hybrid vehicle, and a large capacity such as a motor drive is required. Therefore, a battery module comprising a plurality of battery modules electrically connected to each other in series or parallel, Of the battery pack is generally used.

즉, 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀 들이 사용됨에 반하여, 전기자동차 및 전기자전거 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 일차적으로 다수의 고출력 전지셀을 전기적으로 연결하여 배터리모듈을 구성하고, 상기 배터리모듈 여러 개를 다시 요구 사양에 맞게 전기적으로 연결하여 고출력 대용량의 배터리팩을 구성하여 사용하게 된다.That is, in small mobile devices, one or two or more battery cells are used per device, and a large-sized device such as an electric car or an electric bicycle is electrically connected to a large number of high-output battery cells primarily A battery module is constructed, and a plurality of battery modules are electrically connected again according to the required specifications to constitute a battery pack having a high output capacity.

한편, 이러한 이차전지는 과충전, 과방전, 고온 노출, 전기적 단락 등과 같은 비정상적 작동 상태에서 분해 반응이 계속 유발될 경우에, 열과 가스가 발생하고, 이로 인한 고온 고압 조건에서의 분해 반응이 더욱 촉진되면 발화 또는 폭발을 초래할 수도 있다.On the other hand, when the decomposition reaction is continuously induced in an abnormal operating state such as overcharge, over-discharge, high-temperature exposure, electrical short-circuit, etc., the secondary battery generates heat and gas, and the decomposition reaction at the high- May cause ignition or explosion.

특히, 이러한 문제점은 복수 개의 전지셀들이 구비된 고출력 대용량의 배터리팩의 경우에 더욱 심각한 대형 사고를 유발할 수 있다.Particularly, such a problem can lead to a serious serious accident in the case of a high output large capacity battery pack having a plurality of battery cells.

상기 고출력 대용량의 배터리팩은 일정 공간을 갖는 프레임 내부에 복수 개의 전지셀 또는 단위모듈들이 구비되며, 상기 복수 개의 전지셀 또는 단위모듈들이 팽창됨에 따라 케이스 내부에 급격한 압력 상승을 초래할 수 있다.The high power, large capacity battery pack has a plurality of battery cells or unit modules in a frame having a predetermined space, and the battery cells or the unit modules may swell, resulting in an abrupt pressure rise inside the case.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이차전지용 배터리모듈에는 퓨즈, 바이메탈 및 BMS(Battery Management System; 이하, 'BMS'라 한다)가 구비되지만 위의 구성만으로는 충분한 안전성을 확보할 수 없다.To solve such a problem, a battery module for a secondary battery is provided with a fuse, a bimetal, and a BMS (BMS), but sufficient safety can not be secured by the above configuration.

즉, 정상적인 상태에서는 상기 BMS가 전기적 오류 상태(과방전, 과충전, 과전류)를 감지하고, 전체 모듈을 제어함으로써 안전성을 확보할 수 있으나, 비정상적인 상태에서 상기 BMS가 작동되지 않으면 전체 제어가 어려우며 복수 개의 전지셀들이 팽창되어 발화 또는 폭발될 위험성이 높아지는 문제점이 있었다.That is, in a normal state, the BMS can detect an electrical fault condition (overdischarge, overcharge, overcurrent) and secure the safety by controlling the entire module. However, if the BMS is not operated in an abnormal state, There is a problem that the risk of explosion or explosion of the battery cells is increased.

한편, 기존에는 배터리모듈의 안전성 확보를 위해 상기 퓨즈, 바이메탈 및 BMS와 같은 보호장치가 구비됨에 따라, 배터리모듈의 선로(current path) 저항이 증가하게 되고, 이는 결국 배터리팩 전체의 성능(capacity) 저하를 초래하는 등의 단점이 있었다.Meanwhile, in order to secure the safety of the battery module, the protection device such as the fuse, the bimetal, and the BMS is provided to increase the current path resistance of the battery module. As a result, There is a disadvantage that it causes deterioration.

대한민국공개특허 10-2013-0080023호(2013.07.11.)Korean Patent Publication No. 10-2013-0080023 (2013.07.11.) 대한민국공개특허 10-2013-0059301호(2013.06.05.)Korean Patent Publication No. 10-2013-0059301 (June 3, 2013) 대한민국공개특허 10-2014-0018079호(2014.02.12.)Korean Patent Publication No. 10-2014-0018079 (Feb.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존과는 달리 배터리팩의 성능을 유지하면서, 단락(short circuit)시 전지셀 손상이 발생하기 전에 물리적으로 선로가 차단되도록 하여 전지셀 손상에 따른 폭발 및 발화 등의 위험이 미연에 방지될 수 있도록 함으로써, 안전성 및 신뢰성이 향상된 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a battery pack capable of preventing a battery from being damaged before a short- The present invention provides a battery module for a secondary battery and a battery pack having improved safety and reliability by preventing a danger such as explosion and ignition.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수 개의 전지셀과, 상기 전지셀을 서로 전기적으로 연결하기 위한 복수 개의 버스바를 포함하여서 된 배터리모듈에 있어서; 상기 복수 개의 버스바 중에서 단락시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바를 나머지 다른 버스바에 비해 저융점(Low Melting Point)을 갖는 이종재질로 구성한 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module including a plurality of battery cells and a plurality of bus bars for electrically connecting the battery cells to each other; Wherein a bus bar which is to be physically separated from the plurality of bus bars before a battery cell is short-circuited is formed of a dissimilar material having a low melting point in comparison with the other bus bars. to provide.

전술한 구성에 있어서, 상기 이종재질의 버스바를 제외한 나머지 버스바는 제1 전기전도도, 제1 용융점을 갖는 제1 도전성 물질로 이루어지며, 이종재질의 버스바는 상기 제1 전기전도도에 대해 기준 범위 이내인 제2 전기전도도, 제1 용융점보다 낮은 제2 용융점을 갖는 제2 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the above-described configuration, the bus bars other than the bus bars of different materials are made of the first conductive material having the first electrical conductivity and the first melting point, and the bus bars of the different material have a reference range And a second electrically conductive material having a second electrical conductivity lower than the first melting point and a second melting point lower than the first melting point.

그리고, 전술한 구성에 있어서, 상기 이종재질의 버스바는 이웃하는 다른 배터리모듈의 버스바에 전기적으로 연결되도록 배터리모듈의 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 한다.In the above-described configuration, the bus bars of different materials are disposed at the edges of the battery modules so as to be electrically connected to bus bars of neighboring battery modules.

또한, 전술한 구성에 있어서, 상기 이종재질의 버스바는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있으며, 상기 이종재질의 버스바를 제외한 나머지 버스바는 구리(Cu)를 포함하는 재질로 형성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, in the above-described configuration, the bus bars of different materials may be formed of a material containing any one of gold (Au), silver (Ag), and aluminum (Al) The bus bar may be formed of a material containing copper (Cu).

전술한 구성에 있어서, 상기 이종재질의 버스바는 각 전지셀의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자인 전극탭에 수평방향으로 전기적으로 연결되며, 상기 이종재질의 버스바의 치수는 전지셀의 두께 방향보다 너비 방향의 치수가 더 큰 형태인 것을 특징으로 한다.In the above-described configuration, the bus bars of different materials are electrically connected in a horizontal direction to electrode tabs, which are a pair of external terminals connected to the electrodes of each battery cell, The dimension in the width direction is larger than that in the thickness direction.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 전술한 구성의 배터리모듈이 직렬 또는 병렬로 복수개 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리팩이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack for a secondary battery, wherein the plurality of battery modules are connected in series or in parallel.

본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩이 제공하는 효과는 다음과 같다.Advantages of the battery module for a secondary battery and the battery pack according to the present invention are as follows.

먼저, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈은, 단락(short circuit)시 전지셀 손상(damage)이 발생하기 전에 물리적으로 선로가 차단되어 단락에 대한 안전성을 확보할 수 있게 한다.First, the battery module for a rechargeable battery according to the present invention physically isolates the line before damage of the battery cell occurs during a short circuit, thereby securing safety against short circuit.

즉, 본 발명에 따르면, 전지셀의 손상에 앞서 이종재질로 된 버스바가 녹아서 물리적으로 이격되고, 이로 인해 선로가 단선됨에 따라 전지셀의 폭발 및 발화 등의 위험이 미연에 방지되는 효과가 제공된다.That is, according to the present invention, the bus bars made of different materials are melted and physically separated before the damage of the battery cells, thereby preventing the risk of explosion and ignition of the battery cells as the lines are disconnected .

다음으로, 본 발명에 따르면, 단락 발생시, 배터리팩 단위의 손상이 발생하기 전에 단위 배터리모듈에서 선로의 단선이 이루어져 배터리팩 전체 영역에 걸친 전지셀 손상에 따른 폭발 및 발화 등을 미연에 방지할 수 있으며, 선로가 단선된 배터리모듈만 교체하면 배터리팩의 성능을 확보할 수 있다.Next, according to the present invention, when a short circuit occurs, the line is disconnected from the unit battery module before damage occurs in the battery pack unit, so that explosion and ignition due to damage of the battery cell over the entire area of the battery pack can be prevented If you replace the battery module with disconnected line, you can secure the performance of the battery pack.

한편, 본 발명에 따르면, 별도의 전기적 보호장치가 없어도 단락(short circuit)시 전지셀 손상(damage)이 발생하기 전에 선로가 차단되어 안전성이 확보되는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the line is blocked before the damage of the battery cell occurs in the short circuit even if there is no separate electrical protection device, thereby securing the safety.

또한, 본 발명에 따르면, 전기적 보호장치 설치에 따른 선로의 저항 상승을 해소할 수 있으며, 이에 따라 단락에 대한 안전성을 확보하면서도 배터리모듈 및 배터리팩의 성능 저하를 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to solve the increase in the resistance of the line due to the installation of the electrical protection device, thereby securing the safety against short circuit and preventing the performance degradation of the battery module and the battery pack.

또한, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈은, 선로의 저항 상승을 해소함에 따라, 배터리팩의 사용 수명(life cycle)을 늘림으로써 배터리모듈 및 배터리팩의 신뢰성을 확보할 수 있다.Further, the battery module for a secondary battery according to the present invention solves the resistance increase of the line, thereby increasing the life cycle of the battery pack, thereby securing the reliability of the battery module and the battery pack.

한편, 본 발명에 따르면, 배터리팩과 결합되어 단락 등으로부터 비가역적으로 선로를 단선하여 전지셀을 보호하는 전기적 보호장치를 추가로 구성할 경우, 단락 발생시 상기 보호장치가 정상 작동을 하지 않더라도 이종재질인 버스바의 물리적 이격을 통해 선로가 차단되어 폭발 및 발화 등으로부터 벗어날 수 있으므로, 배터리팩의 안전성을 한층 더 확실히 담보할 수 있는 효과가 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrical protection device for protecting a battery cell from a short circuit or the like, The line can be blocked by physical separation of the bus bar, and it is possible to escape from the explosion and ignition, so that the safety of the battery pack can be further surely secured.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈의 평면 모식도
도 2는 도 1의 정면 모식도
도 3은 도 1 및 도 2의 '가'방향에서 바라본 측면 모식도
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 것으로서, 도 2의 'A'부에 해당하는 요부 상세도1 is a plan schematic view of a battery module according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a front view of Fig. 1;
FIG. 3 is a side view schematically showing a side view of FIG. 1 and FIG.
FIG. 4 is a schematic view of a second embodiment of the present invention,

이하, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩의 바람직한 실시 예들에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of a battery module for a rechargeable battery and a battery pack according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 1 to 4.

한편, 본 명세서에 있어서 '이종재질의 버스바'는 서로 다른 여러 종류의 재료를 써서 제조되는 버스바를 의미하는 것이 아니라, 배터리모듈에 있어서 나머지 다른 버스바들과는 녹는점을 달리하는 버스바를 일컫는 의미로 사용됨을 전제한다.In the present specification, 'bus bars of different materials' do not mean bus bars manufactured by using different kinds of materials, but mean bus bars having different melting points from other bus bars in the battery module It is assumed that it is used.

[실시예1][Example 1]

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 이차전지용 배터리모듈(100)은, 복수 개의 전지셀(110)과, 상기 전지셀(110)을 서로 전기적으로 연결하기 위한 복수 개의 버스바를 포함하여서 구성되되, 상기 복수 개의 버스바 중에서 단락 발생시 전지셀(110) 손상 전에 물리적 이격이 이루어지도록 임의의 버스바(120a)를 나머지 다른 버스바(120b)에 비해 저융점(Low Melting Point)을 갖는 이종재질로 구성한다.1 to 3, a battery module 100 for a rechargeable battery according to the present invention includes a plurality of battery cells 110 and a plurality of bus bars for electrically connecting the battery cells 110 to each other, The bus bar 120a may be made of a different kind of material having a low melting point compared to the other bus bars 120b so that the battery bus 110 may be physically separated from the plurality of bus bars before the battery cell 110 is short- .

즉, 전지셀(110)을 서로 전기적으로 연결하는 복수 개의 버스바 중에서 적어도 하나의 버스바(120a)를 나머지 다른 버스바(120b)에 비해 저융점(Low Melting Point) 갖는 이종재질로 구성하여, 단락 발생시에 전지셀의 손상이 일어나기 전에 먼저 이종재질의 버스바(120a)가 녹아서 선로를 차단하도록 구성한다.That is, at least one bus bar 120a among the plurality of bus bars electrically connecting the battery cells 110 to each other may be made of a different material having a low melting point compared to the other bus bars 120b, The bus bar 120a of different material is melted to block the line before the battery cell is damaged when a short circuit occurs.

구체적으로, 상기 이종재질의 버스바(120a)를 제외한 나머지 버스바(120b)는 제1 전기전도도, 제1 용융점을 갖는 제1 도전성 물질로 이루어지며, 이종재질의 버스바(120a)는 상기 제1 전기전도도에 대해 기준 범위 이내인 제2 전기전도도, 제1 용융점보다 낮은 제2 용융점을 갖는 제2 도전성 물질로 이루어진다.Specifically, the bus bar 120b other than the bus bar 120a of different materials is made of the first conductive material having the first electrical conductivity and the first melting point, and the bus bar 120a of the different material is made of the A second electrical conductivity that is within a reference range for electrical conductivity, and a second conductive material having a second melting point lower than the first melting point.

그리고, 상기 이종재질의 버스바(120a)는 이웃하는 다른 배터리모듈(미도시)의 버스바에 전기적으로 연결되도록 배터리모듈(100)의 가장자리에 배치됨이 바람직하다.The bus bars 120a may be disposed at the edge of the battery module 100 so as to be electrically connected to bus bars of neighboring battery modules (not shown).

예컨대, 도 1을 참조하면, 상기 이종재질의 버스바(120a)는 배터리모듈(100)의 가장자리에 배치되는 전지셀(110)(즉, 도면상 우측 가장자리의 전지셀)의 양극측 전극탭(130a)에 결합되어, 이웃하는 다른 배터리모듈의 가장자리에 배치된 전지셀(110)의 음극측과 전기적으로 연결되어 배터리팩을 구성하는 것이 바람직하다.For example, referring to FIG. 1, the bus bar 120a made of different materials is connected to the positive electrode tab (not shown) of the battery cell 110 (i.e., the battery cell at the right edge of the figure) disposed at the edge of the battery module 100 130a and is electrically connected to the negative electrode side of the battery cell 110 disposed at the edge of another neighboring battery module to form a battery pack.

그리고, 상기에서 이종재질의 버스바(120a)는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성되고, 상기 이종재질의 버스바(120a)를 제외한 나머지 버스바(120b)는 구리(Cu)를 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 버스바들의 재질은 반드시 위에 언급한 것으로 한정되지는 않는다.The bus bar 120a made of different material is made of a material containing any one of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), antimony (Sb), magnesium (Mg) And the bus bars 120b other than the bus bars 120a of different materials are preferably made of copper (Cu), but the materials of the bus bars are not limited to those mentioned above .

그리고, 상기 이종재질의 버스바(120a)는 각 전지셀(110)의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자인 전극탭(130a)에 수평방향으로 전기적으로 연결되고(도 3 참조), 상기 이종재질의 버스바(120a)의 치수는 전지셀(110)의 두께(T) 방향보다 너비 (W)방향의 치수가 더 큰 형태를 이룬다(도 1 및 도 2 참조).The bus bars 120a are electrically connected in a horizontal direction to the electrode tabs 130a, which are a pair of external terminals connected to the electrodes of the battery cells 110 (see FIG. 3) The dimensions of the bus bars 120a of different materials are larger in the width W direction than the thickness T of the battery cells 110 (see FIGS. 1 and 2).

상기에서 이종재질의 버스바(120a)는 배터리모듈(100) 및 배터리팩의 시스템 구성 및 유지 관리상의 편의 등을 위하여 배터리모듈(100)의 가장자리에 배치됨이 바람직하다.It is preferable that the bus bars 120a of different materials are disposed at the edge of the battery module 100 for convenience of system configuration and maintenance of the battery module 100 and the battery pack.

한편, 미설명부호 140은 버스바와 외부단자와의 용접라인을 의미한다.On the other hand, reference numeral 140 denotes a welding line between the bus bar and the external terminal.

이와 같이 구성된 본 발명의 배터리모듈 및 배터리팩의 작용은 다음과 같다.The functions of the battery module and the battery pack of the present invention constructed as described above are as follows.

본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈(100)은, 단락(short circuit) 발생시 전지셀(110)의 손상(damage)이 일어나기 이전에 저융점을 갖는 이종재질로 된 버스바(120a)가 먼저 녹아서 물리적으로 이격되며, 이에 따라 선로가 차단되어 배터리팩의 안전성이 확보된다.The battery module 100 for a secondary battery according to the present invention is configured such that a bus bar 120a made of a dissimilar material having a low melting point is melted first before a damage of the battery cell 110 occurs when a short circuit occurs, So that the line is shut off and the safety of the battery pack is secured.

즉, 본 발명에 따르면, 안전성 인증을 위한 테스트시 혹은 실제 사용시 단락이 발생할 경우, 단락으로 인한 전지셀(110)의 손상이 발생하기 이전에 이종재질로 된 버스바(120a)가 녹아서 물리적으로 이격, 선로가 단선됨에 따라 전지셀(110)의 폭발 및 발화 등의 위험이 미연에 방지되며, 이에 따라 배터리팩의 안전성이 확보된다.That is, according to the present invention, when a short circuit occurs during a test for safety certification or during actual use, the bus bar 120a made of a different material is melted and physically separated before the battery cell 110 is damaged due to a short- , The risk of explosion and ignition of the battery cell 110 is prevented in advance as the line is disconnected, thereby ensuring the safety of the battery pack.

예컨대, 전체 버스바 중에서 단락시 물리적으로 이격될 구간의 버스바(120a)를 알루미늄 재질로 하고, 나머지 버스바(120b)를 구리 재질로 할 경우, 구리(Cu)의 녹는점은 1083℃이고 알루미늄(Al)은 녹는점이 660℃ 이므로, 단락시 전지셀(110)의 손상이 일어나기 이전에 알루미늄으로 된 버스바(120a)가 먼저 녹아서 물리적으로 이격됨으로써 배터리팩의 안전성이 확보되는 것이다.For example, when the bus bar 120a of the entire bus bar is physically spaced apart from the bus bar 120a by aluminum and the remaining bus bar 120b is made of copper, the melting point of copper (Cu) Since the melting point of Al is 660 ° C, the bus bar 120a made of aluminum is melted and physically separated before damage of the battery cell 110 occurs at the time of short circuit, thereby securing safety of the battery pack.

부언컨대, 단락시 선로 차단부로 작용하는 이종재질의 버스바(120a)는 배터리팩의 요구 성능을 만족할 정도로 전기 전도도 측면에서는 구리와 거의 유사한 값을 나타내므로, 본 발명의 배터리모듈(100)은 배터리팩의 성능(capacity)을 저하시키지 않으면서 단락시에는 전지셀(110) 손상 전에 먼저 녹아 물리적으로 이격됨으로써 선로를 차단하여 안전성이 확보되도록 역할한다.In other words, since the bus bar 120a of the dissimilar material acting as the line shutoff part at the time of short-circuiting exhibits a value substantially similar to that of copper in terms of electrical conductivity to such an extent as to satisfy the required performance of the battery pack, The battery cell 110 is melted and physically separated before the battery cell 110 is damaged during a short circuit without deteriorating the capacity of the battery pack.

한편, 본 발명은 단락 발생시, 셀 손상이 발생하기 전에 배터리모듈(100)에서 선로의 단선이 이종재질의 버스바(120a)에 의해 이루어져 배터리팩 전체 영역에 걸친 셀 손상에 따른 폭발 및 발화 등을 미연에 방지할 수 있으며, 단락이 발생하여 선로가 차단되었다 하더라도 배터리팩에 있어서 버스바가 녹은 배터리모듈만 새것으로 교체함으로써 손쉽게 배터리팩의 성능을 확보할 수 있다.In the meantime, according to the present invention, when a short circuit occurs, disconnection of a line in the battery module 100 is performed by a bus bar 120a made of different material before a cell damage occurs, so that explosion and ignition due to cell damage over the entire area of the battery pack And even if the line is blocked due to a short circuit, only the battery module in which the bus bar is melted is replaced with a new one in the battery pack, so that the performance of the battery pack can be easily secured.

특히, 본 발명에 따르면, 단락(short circuit) 발생시 전지셀(110)의 손상(damage)이 일어나기 전에 이종재질의 버스바(120a)의 용융에 따른 물리적 이격에 의해 선로가 차단되어 안전성이 확보되면서도, 단락에 대한 별도의 전기적 보호장치 설치에 따른 선로의 저항이 없어 배터리모듈 및 배터리팩의 전력손실을 방지할 수 있다. Particularly, according to the present invention, before the damage of the battery cell 110 occurs when a short circuit occurs, the line is shut off due to the physical separation due to melting of the bus bar 120a made of different material, , It is possible to prevent power loss of the battery module and the battery pack because there is no resistance of the line due to the installation of a separate electrical protection device for the short circuit.

즉, 본 발명은 퓨즈, 바이메탈 등과 같은 별도의 전기적 보호장치를 없앰으로써, 별도의 보호장치 설치에 따른 선로의 저항 상승을 해소할 수 있으며, 이에 따라 단락에 대한 안전성을 확보하면서도 배터리모듈 및 배터리팩의 성능 저하를 방지할 수 있는 것이다.In other words, the present invention eliminates a separate electrical protection device such as a fuse, a bimetal, etc., thereby eliminating an increase in resistance of a line due to the installation of a separate protection device. Accordingly, while securing safety against short- It is possible to prevent the performance degradation of the display device.

그리고, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈(100)은, 기존과는 달리 전기적 보호장치를 두지 않아도 되므로 선로의 저항을 낮출 수 있으며, 이에 따라 배터리팩의 사용 수명(life cycle)을 늘림으로써 배터리모듈 및 배터리팩의 제품 신뢰성을 확보할 수 있다.Since the battery module 100 for a secondary battery according to the present invention does not require any electrical protection device, the resistance of the line can be lowered, thereby increasing the life cycle of the battery pack. And the reliability of the battery pack can be ensured.

다른 관점에서 본 발명의 작용을 살펴보면, 배터리팩과 결합되어 단락 등으로부터 비가역적으로 선로를 단선하여 전지셀(110)을 보호하는 보호장치를 구성할 경우라면, 단락 발생시 상기 보호장치가 정상 작동을 하지 않는 경우에도, 이종재질로 된 버스바(120a)에서의 물리적 이격을 통해 전지셀(110)의 손상 전에 선로가 차단되어 폭발 및 발화등의 위험을 해소할 수 있으므로, 기존 보호장치만을 구성할 경우에 비하여 한 차원 높은 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
In other words, if the protection device is connected to the battery pack to protect the battery cell 110 from a short circuit or the like, the protection device can operate normally The line is blocked before the battery cell 110 is damaged by the physical separation of the bus bar 120a made of different materials so that the danger of explosion and ignition can be solved. It is possible to secure a higher level of safety and reliability as compared with the case of the first embodiment.

[실시예2][Example 2]

상기한 제1실시 예의 배터리모듈(100)에서는 버스바(120a)(120b)를 전극탭 상부에 올라가는 판형(板形)의 전기적 도전체(electrical conductor)로 한정하여 설명하였지만, 상기 버스바는 전술한 판형의 버스바에 한정되지 않는다.In the battery module 100 of the first embodiment described above, the bus bars 120a and 120b are limited to plate-shaped electrical conductors which are raised above the electrode tabs. However, But it is not limited to a single bus bar.

상기한 전술한 제1실시 예의 버스바(120a)(120b)는 도 1 내지 도 3의 모식도에 기반하여 설명한 것으로서, 본 실시예에서 전기적 도체(electrical conductor)인 버스바는 보다 넓은 의미로 사용되며, 이는 도 4의 구체적 형태를 통해 확인할 수 있다.The bus bars 120a and 120b of the above-described first embodiment are described based on the schematic diagrams of FIGS. 1 to 3. In this embodiment, the bus bar, which is an electrical conductor, is used in a wider sense , Which can be confirmed through the concrete form of FIG.

즉, 도 4를 참조하면, 전지셀(110)을 서로 전기적으로 연결하기 위해 구비되는 버스바는, 전지셀(110)의 각 전극에 연결되는 전극탭(130a), 상기 전극탭(130a)에 접합되는 '∩'형 단면의 하부 버스바(120-2)(busbar bottom), 상기 하부 버스바(120-2) 위에로 접합되는 상부 버스바(120-1)(busbar top)를 포함하여 구성되며, 상기 전극탭(130a)과 하부 버스바(120-2)와 상부 버스바(120-1) 중에서 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 부분을 나머지 다른 버스바에 비해 저융점(Low Melting Point) 갖는 이종재질로 구성한다.4, the bus bar provided to electrically connect the battery cells 110 to each other includes an electrode tab 130a connected to each electrode of the battery cell 110, A busbar bottom 120-2 of a '∩' -shaped section to be joined, and an upper bus bar 120-1 (busbar top) joined to the lower bus bar 120-2. A portion of the electrode tab 130a, the lower bus bar 120-2, and the upper bus bar 120-1, which must be physically separated before damage of the battery cell, is lowered to a low melting point (Low Melting Point).

따라서, 도 4의 버스바 구조에 따른 본 실시 예의 배터리모듈에서는, 복수 개의 버스바 중에서 단락시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바를 나머지 다른 버스바에 비해 저융점(Low Melting Point)을 갖는 이종재질로 구성함에 있어서는 다음과 같은 다양한 조합이 가능하다.Therefore, in the battery module of this embodiment according to the bus bar structure of FIG. 4, a bus bar, which should be physically separated from the plurality of bus bars before the battery cell is short-circuited, is connected to the low- ), The following various combinations are possible.

즉, 단락 발생시 전지셀 손상 이전에 상기 일측 버스바가 먼저 녹아 물리적으로 이격(separation)되도록 함에 있어서, 일측 버스바는 상부 버스바(120-1) 만을 의미할 수도 있고, 하부 버스바(120-2) 만을 의미할 수도 있으며, 전극탭(130a)만을 의미할 수도 있다.That is, in the event of a short circuit, the one bus bar is first melted and physically separated before the battery cell is damaged. In this case, one bus bar may refer to only the upper bus bar 120-1, ), And may mean only the electrode tab 130a.

또한, 단락 발생시 전지셀 손상 이전에 먼저 물리적으로 이격이 이루어질 일측 버스바는, 전극탭(130a)과 하부 버스바(120-2)의 조합을 의미하거나, 하부 버스바(120-2)와 상부 버스바(120-1)의 조합을 의미하거나, 전극탭(130a)과 하부 버스바(120-2)와 상부 버스바(120-1)의 세 가지 요소의 조합을 의미할 수 있다.
One bus bar to be physically separated before the battery cell is damaged in the event of a short circuit means a combination of the electrode tab 130a and the lower bus bar 120-2 or a combination of the lower bus bar 120-2 and the upper bus bar 120-2, May mean a combination of the bus bars 120-1 or a combination of the three elements of the electrode tab 130a, the lower bus bar 120-2 and the upper bus bar 120-1.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. To those who have.

예컨대, 상세한 설명에서는 배터리모듈(100)의 가장자리에 배치되는 전지셀(110)(도면상 우측 가장자리의 전지셀)의 양극측 전극탭(130a)에 결합되는 버스바(120a)를 이종재질로 한 것을 예로 들었으나, 배터리모듈(100)의 도면상 좌측 가장자리에 배치되는 전지셀(110)의 음극측 전극탭(130b)에 결합되는 버스바를 이종재질로 할 수도 있음은 물론이다.For example, in the detailed description, the bus bar 120a coupled to the anode-side electrode tab 130a of the battery cell 110 (the battery cell at the right edge of the figure) disposed at the edge of the battery module 100 is made of a different material It is needless to say that the bus bar coupled to the negative electrode tab 130b of the battery cell 110 disposed at the left edge of the battery module 100 may be made of different materials.

그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 균등 범위 내에서 변형 및 수정될 수 있음은 물론이다.Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description and can be modified and modified within the scope of the appended claims and the equivalents thereof .

통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 특히 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 대용량 전력 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구 및 개발이 진행 중이며, 따라서 본 발명의 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩은 산업상 이용 가능성이 매우 높다. Unlike conventional primary batteries, which can not be charged, secondary batteries that can be charged and discharged are developed in the advanced fields of digital cameras, cellular phones, laptop computers, power tools, electric bicycles, especially electric vehicles, hybrid vehicles, Active research and development are in progress, so that the battery module and the battery pack for a secondary battery of the present invention are very industrially applicable.

100: 배터리모듈 110: 전지셀
120a: 이종재질의 버스바
120b: 이종재질의 버스바를 제외한 나머지 버스바
120-1: 상부 버스바 120-2: 하부 버스바
130a, 130b: 전극탭 140: 용접라인100: Battery module 110: Battery cell
120a: Bus bars of different materials
120b: Bus bars other than bus bars of different materials
120-1: Upper bus bar 120-2: Lower bus bar
130a, 130b: electrode tab 140: weld line

Claims (8)

복수 개의 전지셀과, 상기 전지셀을 서로 전기적으로 연결하기 위한 복수 개의 버스바를 포함하여서 된 배터리모듈에 있어서;
상기 복수 개의 버스바 중에서 단락 발생시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바를 나머지 다른 버스바에 비해 저융점(Low Melting Point) 갖는 이종재질로 구성하여,
단락 발생시 상기 전지셀 손상 이전에 상기 일측 버스바가 먼저 녹아 물리적으로 이격(separation)되도록 한 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.A battery module comprising: a plurality of battery cells; and a plurality of bus bars for electrically connecting the battery cells to each other;
A bus bar that is to be physically separated from the plurality of bus bars before the battery cell is damaged may be formed of a different material having a low melting point compared to the other bus bars,
Wherein the one bus bar is melted and physically separated before the battery cell is damaged when a short circuit occurs. 제1항에 있어서,
상기 이종재질의 버스바를 제외한 나머지 버스바는 제1 전기전도도, 제1 용융점을 갖는 제1 도전성 물질로 이루어지며,
상기 이종재질의 버스바는 상기 제1 전기전도도에 대해 기준 범위 이내인 제2 전기전도도, 제1 용융점보다 낮은 제2 용융점을 갖는 제2 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.The method according to claim 1,
Wherein the bus bars other than the bus bars of different materials are made of a first conductive material having a first electrical conductivity and a first melting point,
Wherein the bus bars of different materials are made of a second conductive material having a second electrical conductivity within a reference range for the first electrical conductivity and a second melting point lower than the first melting point. 제1항에 있어서,
상기 이종재질의 버스바는 이웃하는 다른 배터리모듈의 버스바에 전기적으로 연결되도록 배터리모듈의 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.The method according to claim 1,
And the bus bars of different materials are disposed at the edge of the battery module so as to be electrically connected to bus bars of neighboring battery modules. 제1항에 있어서,
상기 이종재질의 버스바는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있으며,
상기 이종재질의 버스바를 제외한 나머지 버스바는 구리(Cu)를 포함하는 재질로 형성될 수 있음을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈. The method according to claim 1,
The bus bars of different materials may include any one of Au, Ag, Al, Sb, Mg, and Zn.
Wherein the bus bars other than the bus bars of different materials can be formed of copper (Cu). 제1항에 있어서,
상기 이종재질의 버스바는 각 전지셀의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자에 수평방향으로 전기적으로 연결되며,
상기 이종재질의 버스바의 치수는 상기 전지셀의 두께 방향보다 너비 방향의 치수가 더 큰 형태인 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.The method according to claim 1,
The bus bars of different materials are electrically connected in a horizontal direction to a pair of external terminals connected to the electrodes of each battery cell,
Wherein the dimensions of the bus bars of the different materials are larger than those of the battery cells in the width direction. 제1항에 있어서,
상기 버스바는,
셀의 각 전극에 연결되는 전극탭, 상기 전극탭 위에 접합되는 '∩'형 단면의 하부 버스바(busbar bottom), 상기 하부 버스바 위에 접합되는 상부 버스바(busbar top)를 포함하여 구성되며,
상기 버스바 중에서 단락 발생시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바는,
상기 전극탭과 하부 버스바와 상부 버스바 중에서 적어도 하나가 단락시 물리적 이격이 이루어지도록 나머지에 대해 저융점(Low Melting Point) 갖는 이종재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.The method according to claim 1,
Wherein,
An electrode tab connected to each electrode of the cell, a 'busbar bottom' having a cross section of '∩' shape joined on the electrode tab, and an upper bus bar bonded on the lower bus bar,
The bus bar, which must be physically separated from the bus bar before the battery cell is damaged,
Wherein at least one of the electrode tab, the lower bus bar, and the upper bus bar is made of a different material having a low melting point so that the at least one of the electrode tab, the lower bus bar, and the upper bus bar is physically spaced apart. 제6항에 있어서,
상기 버스바는,
전극탭과 하부 버스바의 조합이거나, 하부 버스바와 상부 버스바의 조합이거나, 전극탭과 하부 버스바와 상부 버스바의 조합으로서, 단락시 물리적 이격이 이루어지도록 저융점(Low Melting Point) 이종재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.The method according to claim 6,
Wherein,
A combination of electrode tabs and a lower bus bar, a combination of a lower bus bar and an upper bus bar, or a combination of an electrode tab, a lower bus bar and an upper bus bar, may be made of a low melting point material And the second battery module is connected to the second battery module. 청구항 1 내지 청구항 7 중의 어느 한 항에 따른 배터리모듈이 직렬 또는 병렬로 복수개 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리팩.A battery pack for a secondary battery, wherein a plurality of battery modules according to any one of claims 1 to 7 are connected in series or in parallel.
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