KR20150121519A - 단락시 안전성 확보가 가능한 용접구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩 - Google Patents

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최영선
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Abstract

본 발명은 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 이차전지용 배터리모듈의 안전성 및 신뢰성을 향상시키고자 한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 복수개의 전지셀과, 각 전지셀의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자와, 상기 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 외부단자에 용접되는 복수 개의 버스바를 포함하여서 된 배터리모듈에 있어서; 상기 외부단자에 용접되는 복수 개의 버스바 중에서 단락시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바의 용접라인의 수를 n이라 할 때, 나머지 다른 버스바의 용접라인의 수를 n+1 이상이 되도록 하되, 상기 물리적 이격이 이루어져야 하는 버스바의 용접라인은 배터리모듈의 기준 저항 및 용량을 만족할 수 있는 길이로 형성되는 이차전지용 배터리모듈을 제공한다.

Description

단락시 안전성 확보가 가능한 용접구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩{Battery Module and Battery Pack having welding structure for guarantee at safety for short circuit}
본 발명은 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차와 같은 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 한 이차전지용 배터리의 안전성 및 신뢰성 향상에 관한 것이다.
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.
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.
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.
그리고 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로는 리튬 이차전지가 주로 사용되며, 모터구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하므로 다수 개의 고출력 전지셀을 전기적으로 연결한 배터리모듈을 다시 직렬 혹은 병렬로 연결하여 구성되는 대용량의 배터리 팩이 사용되는 것이 일반적이다.
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.
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.
특히, 이러한 문제점은 복수개의 전지셀들이 구비된 고출력 대용량의 배터리팩의 경우에 더욱 심각한 대형 사고를 유발할 수 있다.
상기 고출력 대용량의 배터리팩은 일정 공간을 갖는 프레임 내부에 복수개의 전지셀 또는 단위모듈들이 구비되며, 상기 복수개의 전지셀 또는 단위모듈들이 팽창됨에 따라 케이스 내부에 급격한 압력 상승을 초래할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이차전지용 배터리모듈에는 퓨즈, 바이메탈 및 BMS(Battery Management System; 이하, 'BMS'라 약칭한다)가 구비되지만 이들 구성만으로는 충분한 안전성을 확보할 수 없다.
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 복수개의 전지셀들이 팽창되어 발화 또는 폭발될 위험성이 높아지는 문제점이 있었다.
한편, 기존에는 배터리모듈의 안전성 확보를 위해 상기 퓨즈, 바이메탈 및 BMS와 같은 전기적 보호장치가 구비됨에 따라, 배터리모듈의 선로(current path) 저항을 증가시키게 되고, 이는 결국 배터리팩 전체의 성능(capacity) 저하를 초래하는 등의 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 10-2013-0080023호(2013.07.11.) 대한민국공개특허 10-2013-0059301호(2013.06.05.) 대한민국공개특허 10-2014-0018079호(2014.02.12.)
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존과는 달리 배터리모듈 및 패터리팩의 성능(capacity)을 유지하면서, 단락(short circuit) 발생시 전지셀의 손상이 일어나기 이전에 버스바에서 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.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수개의 전지셀과, 각 전지셀의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자와, 상기 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 외부단자에 용접되는 복수 개의 버스바를 포함하여서 된 배터리모듈에 있어서;
상기 외부단자에 용접되는 복수 개의 버스바 중에서 단락시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바의 용접라인의 수를 n이라 할 때, 나머지 다른 버스바의 용접라인의 수를 n+1 이상이 되도록 하되,
상기 물리적 이격이 이루어져야 하는 버스바의 용접라인은 배터리모듈의 기준 저항 및 용량을 만족할 수 있는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈이 제공된다.
전술한 구성에 있어서, 상기 외부단자는, 상기 전지셀에 연결되는 전극탭이거나, 상기 전극탭에 다시 접합된 커넥팅바인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바는 나머지 버스바에 비해 저융점을 갖는 이종재질로 구성되도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바를 제외한 나머지 버스바는 제1 전기전도도, 제1 용융점을 갖는 제1 도전성 물질로 이루어지며, 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바는 상기 제1 전기전도도에 대해 기준 범위 이내인 제2 전기전도도, 제1 용융점보다 낮은 제2 용융점을 갖는 제2 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 전술한 구성에 있어서, 상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바는 이웃하는 다른 배터리모듈의 버스바에 전기적으로 연결되도록 배터리모듈의 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 구성에 있어서, 상기 용접라인의 수가 적은 버스바는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있으며, 상기 용접라인의 수가 적은 버스바를 제외한 나머지 버스바는 구리(Cu)를 포함하는 재질로 형성될 수 있음을 특징으로 한다.
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.
본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩이 제공하는 효과는 다음과 같다.
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.
즉, 본 발명에 따르면, 전지셀의 손상에 앞서 다른 버스바에 비해 용접라인의 수가 감소된 버스바가 먼저 녹아서 물리적으로 이격되고, 이로 인해 선로가 단선됨에 따라 전지셀의 폭발 및 발화 등의 위험이 미연에 방지되는 효과가 제공된다.
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.
한편, 본 발명에 따르면, 단락 등으로부터 비가역적으로 선로를 단선하여 전지셀을 보호하는 전기적 보호장치가 없어도 단락(short circuit)시 전지셀 손상(damage)이 발생하기 전에 용접라인의 수가 적은 버스바에서 물리적으로 이격되어 선로가 안정적으로 차단됨으로써 배터리모듈 및 배터리팩의 안전성이 효과적으로 확보된다.
또한, 전기적 보호장치의 설치 및 기타 시스템적인 이유로 인한 선로의 저항 상승을 해소할 수 있으며, 이에 따라 단락에 대한 안전성을 확보하면서도 배터리모듈 및 배터리팩의 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 선로의 저항 상승을 해소함에 따라, 배터리팩의 사용 수명(life cycle)을 늘림으로써 배터리모듈 및 배터리팩의 신뢰성을 확보할 수 있다.
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 나머지 다른 버스바에 비해 용접라인의 수가 줄어든 버스바의 융용에 따른 물리적 이격을 통해 선로가 차단되어 폭발 및 발화 등으로부터 벗어날 수 있으므로, 배터리팩의 안전성을 한층 더 확실히 담보할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 물리적 이격을 이루고자 하는 부분의 용접라인을 배터리모듈 또는 배터리팩에 있어서 요구되는 기준 저항 및 전기적 특성(전압, 전류, 캐패시티)에 맞추어 구성하고, 이 외의 부분은 용접라인의 수를 물리적 이격이 이루어져야 하는 부분에 비해 상대적으로 증가시켜 구성함으로써, 배터리모듈의 기계적인 강성을 증가시키는 한편 배터리모듈의 저항 상승 및 용량 저하를 발생시키지 않아 배터리모듈의 품질 안정화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배터리모듈의 평면 모식도
도 2는 도 1의 정면 모식도
도 3은 도 1 및 도 2의 '가'방향에서 바라본 측면 모식도
도 4는 도 1의 'A'부 정면 상세도로서, 전극탭에 커넥팅바가 접합되고 그 위에 버스바가 접합된 구조를 보여주는 도면
도 5는 도 4의 측면도
이하, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈 및 배터리팩의 바람직한 실시 예에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 5을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 이차전지용 배터리모듈(100)은, 복수개의 전지셀(110)과, 각 전지셀(110)의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자(130)와, 상기 전지셀(110)을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 외부단자(130)에 용접되는 복수 개의 버스바(120a)(120b)를 포함하여 구성되되, 상기 외부단자(130)에 용접되는 복수 개의 버스바(120a)(120b) 중에서 단락시 상기 전지셀(110) 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바(120a)의 용접라인(140)의 수를 n이라 할 때, 나머지 다른 버스바(120b)의 용접라인(140)의 수를 n+1 이상이 되도록 하되, 상기 물리적 이격이 이루어져야 하는 버스바(120a)의 용접라인(140)을 배터리모듈의 기준 저항 및 용량을 만족할 수 있는 길이로 형성한다.
즉, 정상 상태에서는 배터리모듈에 있어서, 용접라인(140)의 수가 적은 버스바(120a)가 배터리모듈의 기준 저항 및 용량(예: 전류, 전압, 커패시티)을 만족하며, 단락 발생시 용접라인(140)의 수가 적은 버스바(120a)가 전지셀(110) 손상 전에 먼저 녹아 물리적으로 이격(separation)되도록 구성된다.
이때, 상기 외부단자(130)에 용접되는 복수 개의 버스바(120a)(120b) 중에서 단락시 전지셀(110) 손상 전에 물리적 이격이 이루어져야 하는 버스바(120a)의 용접라인(140)의 수를 n 이라 할 때, 나머지 다른 버스바(120b)의 용접라인(140)의 수를 n+1, n+2 등과 같이 증가시켜 적용한다.
이는 물리적 이격을 이루고자 하는 부분의 용접 라인을 배터리모듈 또는 배터리팩의 요구 저항과 용량에 맞추어 구성(n)한 후, 이 외의 다수의 용접구간을 n+1, n+2 등으로 구성함으로써, 배터리모듈의 기계적인 강성을 증가시키는 한편 배터리모듈의 품질의 안정화를 도모하기 위함이다.
구체적인 예로는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단락시 전지셀(110) 손상 전에 물리적 이격이 이루어져야 하는 버스바(120a)의 용접라인(140)의 수는 1줄로 구성되고, 나머지 다른 버스바(120b)의 용접라인(140)의 수는 2줄로 구성된다.
그리고, 상기 외부단자(130)는, 상기 전지셀(110)에 연결되는 전극탭 일 수 있고, 상기 전극탭에 다시 접합된 커넥팅바일 수도 있다.
한편, 상기 용접라인(140)의 수를 줄인 버스바(120a)는 나머지 버스바(120b)에 비해 저융점을 갖는 이종재질로 구성될 수 있다.
즉, 상기 용접라인(140)의 수가 상대적으로 적은 버스바(120a)를 제외한 나머지 버스바(120b)는 제1 전기전도도, 제1 용융점을 갖는 제1 도전성 물질로 이루어지며, 상기 용접라인(140)의 수가 상대적으로 적은 버스바(120a)는 상기 제1 전기전도도에 대해 기준 범위 이내인 제2 전기전도도, 제1 용융점보다 낮은 제2 용융점을 갖는 제2 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 용접라인(140)의 수가 줄어든 버스바(120a)는 이웃하는 다른 배터리모듈의 버스바(120a)에 전기적으로 연결되도록 배터리모듈(100)의 가장자리(도 1의 'A'위치 참조)에 배치됨이 바람직하다.
또한, 상기 용접라인(140)의 수가 적은 버스바(120a)는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있으며, 상기 용접라인(140)의 수가 줄어든 버스바(120a)를 제외한 나머지 버스바는 구리(Cu)를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 배터리모듈(100) 및 배터리팩의 작용은 다음과 같다.
본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈(100)은, 단락(short circuit) 발생시 전지셀(110)의 손상(damage)이 일어나기 전에 용접라인(140)의 수가 적은 버스바(120a)가 먼저 녹아서 물리적으로 이격되며, 이에 따라 선로가 안정적으로 차단됨으로써 배터리팩의 안전성이 확보된다.
즉, 본 발명의 배터리모듈(100)은 안전성 인증을 위한 단락 테스트시 혹은 실제 사용시에 단락이 발생할 경우, 단락으로 인한 전지셀(110)의 손상이 발생하기 이전에 용접라인(140)의 수가 상대적으로 적은 버스바(120a) 부위에서 용융에 의한 물리적으로 이격이 발생하고 이로 인해 선로가 단선됨에 따라 전지셀(110)의 폭발 및 발화 등의 위험이 미연에 방지되며, 이에 따라 배터리팩의 안전성이 확보된다.
예컨대, 도 1을 참조하면, 복수 개의 버스바(120a)(120b) 중에서, 나머지 버스바(120b)는 2줄의 용접라인(140)을 가지는데 반해, 배터리모듈(100)의 우측 가장자리측 전지셀(110)의 외부단자(130)에 결합되는 버스바(120a)는 1줄의 용접라인(140)을 가지므로, 단락 발생시 1줄의 용접라인(140)을 갖는 버스바(120a)가 전지셀(110)의 손상이 일어나기 이전에 먼저 녹아서 선로를 차단함에 따라 배터리팩 전체 영역에 걸친 셀 손상 및 이에 따른 폭발 및 발화 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈(100)은, 물리적 이격을 이루고자 하는 부분의 용접라인을 배터리모듈 또는 배터리팩의 요구 저항과 용량에 맞추어 구성되고, 이 외의 부분은 용접라인의 수를 물리적 이격이 이루어져야 하는 부분에 비해 상대적으로 증가시켜 구성된 것으로, 배터리모듈의 기계적인 강성이 증가되는 한편, 배터리모듈의 저항 상승 및 용량 저하를 발생시키지 않으므로 배터리모듈의 품질 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 단락이 발생하여 선로가 차단된다 하더라도, 배터리팩에 있어서 버스바가 녹은 배터리모듈만 새것으로 교체하면 배터리팩의 성능을 확보할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 단락(short circuit) 발생시 전지셀(110)의 손상(damage)이 발생하기 전에 물리적으로 선로가 차단되어 안전성이 확보되면서도, 단락에 대한 전기적 보호장치가 구비됨에 따른 저항 상승이 발생하지 않아, 배터리모듈 및 배터리팩의 전력 손실을 방지할 수 있으므로 배터리모듈(100) 및 배터리팩의 성능 저하를 막을 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 단락시 선로 차단부로 작용하도록 상대적으로 적은 수의 용접라인(140)을 갖는 버스바(120a)의 재질을 배터리팩의 요구 성능을 만족할 정도로 전기 전도도면에서 구리와 거의 유사한 값을 나타내면서 녹는점이 낮은 이종재질로 할 수 있으며, 이렇게 할 경우 본 발명의 배터리모듈(100)은 배터리팩의 성능(capacity) 저하를 해소하면서도 단락시 다른 버스바(120b)에 비해 현저히 빨리 녹아 선로를 차단하게 되며, 단락에 대해 더욱 높은 안전성이 확보될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지용 배터리모듈(100)은, 기존과는 달리, 전기적 보호장치를 설치하지 않아도 되므로 선로의 저항을 줄일 수 있으며, 이에 따라 배터리팩의 사용 수명(life cycle)을 늘림으로써 배터리모듈(100) 및 배터리팩의 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명의 작용을 다른 관점에서 살펴보면, 배터리팩과 결합되어 단락 등으로부터 비가역적으로 선로를 단선하여 전지셀(110)을 보호하는 보호장치를 굳이 구성한다고 가정하면, 단락 발생시 상기 보호장치가 고장에 의해 정상 작동을 하지 않는 경우에도 용접라인(140)의 수가 적은 버스바(120a)의 물리적 이격을 통해 선로가 차단되어 폭발 및 발화등의 위험을 해소할 수 있으므로, 기존의 보호장치만을 구성할 경우에 비하여 한 차원 높은 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
한편, 도 4는 도 1의 'A'부 정면 상세도이고, 도 5는 도 4의 측면도로서, 앞의 모식도와는 달리, 'A'부에 있어서의 전지셀과 버스바의 연결구조를 보다 구체적으로 나타낸 것이다.
이들 도면을 참조하면, 배터리모듈을 구성하는 전지셀(110)의 전극에 연결되는 전극탭(130a)에 커넥팅바(130b)가 용접되고, 상기 커넥팅바(130b) 위에 버스바(120a)가 용접되는 구조로서, 상기 전극탭(130a)과 커넥팅바(130b) 사이의 용접라인(140a)의 수가 n+1 이상이 되도록 구성된다.
즉, 물리적 이격이 수행되어야 할 부분인 버스바(120a)와 커넥팅바(130b) 사이의 용접부에 대해서는 용접라인(140)의 수를 n으로 하되, 물리적 이격이 수행되어야 할 부분을 제외한 배터리모듈의 모든 용접부에 대해서는 용접라인의 수를 n+1로 구성한다.
이는 단락 발생시 선로의 안정적인 차단을 위해 물리적 이격이 수행되어야 할 부분을 제외한 배터리모듈의 모든 용접부에 대해서는 용접라인의 수를 물리적 이격이 필요한 부분보다 많은 수로 구성할 경우, 배터리모듈 및 배터리팩의 기계적 강성을 증가시키는 한편 품질 안정화를 도모할 수 있음을 보여준다.
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.
예컨대, 도 1을 참조하면, 상기한 실시예에서는 배터리모듈(100)의 가장자리에 배치되는 전지셀(110)(도면상 'A'부)의 양극측 외부단자(130)에 결합되는 버스바의 용접라인(140)의 수가 적은 경우를 예로 들었으나, 배터리모듈(100)의 도면상 좌측 가장자리에 배치되는 전지셀(110)의 음극측 외부단자(130)에 결합되는 버스바의 용접라인(140)의 수를 작게 할 수도 있다.
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.
통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 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.
100: 배터리모듈 110: 전지셀
120a: 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바
120b: 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바를 제외한 나머지 버스바
130: 외부단자 130a: 전극탭
130b: 커넥팅바 140, 140a: 용접라인

Claims (8)

  1. 복수개의 전지셀과, 각 전지셀의 전극들과 연결되는 한 쌍의 외부단자와, 상기 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 외부단자에 용접되는 복수 개의 버스바를 포함하여서 된 배터리모듈에 있어서;
    상기 외부단자에 용접되는 복수 개의 버스바 중에서 단락시 상기 전지셀 손상 전에 물리적 이격(separation)이 이루어져야 하는 버스바의 용접라인의 수를 n이라 할 때, 나머지 다른 버스바의 용접라인의 수를 n+1 이상이 되도록 하되,
    상기 물리적 이격이 이루어져야 하는 버스바의 용접라인은 배터리모듈의 기준 저항 및 용량을 만족할 수 있는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부단자는, 상기 전지셀에 연결되는 전극탭이거나, 상기 전극탭에 다시 접합된 커넥팅바인 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극탭과 커넥팅바 사이의 용접라인의 수가 n+1 이상이 되도록 한 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바는, 나머지 버스바에 비해 저융점을 갖는 이종재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바를 제외한 나머지 버스바는 제1 전기전도도, 제1 용융점을 갖는 제1 도전성 물질로 이루어지며,
    상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 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.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용접라인의 수가 상대적으로 적은 버스바는 이웃하는 다른 배터리모듈의 버스바에 전기적으로 연결되도록 배터리모듈의 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 하는 하는 이차전지용 배터리모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용접라인의 수가 적은 버스바는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성되고,
    상기 용접라인의 수가 적은 버스바를 제외한 나머지 버스바는 구리(Cu)를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리모듈.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중의 어느 한 항에 따른 배터리모듈이 직렬 또는 병렬로 복수개 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리팩.
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