KR20160051117A - 배터리 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

배터리 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20160051117A KR1020140150571A KR20140150571A KR20160051117A KR 20160051117 A KR20160051117 A KR 20160051117A KR 1020140150571 A KR1020140150571 A KR 1020140150571A KR 20140150571 A KR20140150571 A KR 20140150571A KR 20160051117 A KR20160051117 A KR 20160051117A
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Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극탭을 각각 구비하는 적어도 한 쌍의 전극 조립체; 및 일측이 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합되고, 타측이 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합되어 상기 전극탭들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 양방향 전극 리드를 포함한다.
이러한 본 발명에 의하면, 배터리 모듈의 용접점을 줄일 수 있으므로, 용접 불량으로 인해 용접점이 피로 파괴되거나 접촉 저항이 증가되어 전지 성능이 저하되거나 발열이 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 스크랩 처리, rework 등 용접 불량으로 인해 발생 가능한 공정 손실을 방지할 수 있다.

Description

배터리 모듈 및 그 제조 방법{Battery module and producing method thereof}
본 발명은 배터리 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로서 주로 사용되는 이차전지에 대한 중요성이 증가되고 있다.
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 연구가 진행 중이다.
특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하므로 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.
리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다.
리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용된다. 이런 금속 캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데 어려움이 있다. 따라서, 전극 조립체와 전해질을 필름으로 만든 파우치 포장재에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.
도 1은 종래의 배터리 모듈의 측면도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈이 구비한 종래의 배터리 셀의 평면도이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이차전지(이하, '배터리 셀'이라고 함)는 다수의 배터리 셀(110)을 전기적으로 연결하여 제조한 배터리 모듈(100)의 형태로 사용된다.
배터리 셀(110)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(120), 한 쌍의 전극 리드(130) 및 파우치 케이스(140)를 포함한다.
전극 조립체(120)는, 양극판과 음극판 사이에 분리막을 개재시켜 형성하며, 한 쌍의 전극탭(122)을 포함한다. 전극탭(122)은, 양극판과 일체로 형성되는 양극탭(124), 및 음극판과 일체로 형성되는 음극탭(126)이 각각 마련된다.
전극 리드(130)는, 얇은 판상의 금속으로서 전극탭(122)에 부착되며, 파우치 케이스(140)를 관통하여 배터리 셀(110)의 외부까지 연장된다. 전극 리드(130)는, 양극탭(124)에 부착되는 양극 리드(132) 및 음극탭(126)에 부착되는 음극 리드(134)가 마련된다. 전극 리드(130)는, 전극 리드(130)의 폭 방향 둘레에 부착되며, 전극 리드(130)와 파우치 케이스(140)의 내측면 사이에 개재되는 실란트(136)를 구비한다.
파우치 케이스(140)는, 전극 조립체(120)를 둘러싸되 전극 리드(130)의 일부분은 외부로 노출되도록 전극 조립체(120)와 결합되며, 전극 조립체(120)를 외부와 차단시킨다.
이하에서는, 도면을 참조하여, 상기 종래의 배터리 셀(110)을 이용하여 배터리 모듈(100)을 제조하는 종래의 배터리 모듈(100) 제조 방법을 설명한다.
먼저, 전극 리드(130)를 전극 조립체(120)의 전극탭(1200)에 용접하여 부착한다.
다음으로, 파우치 케이스(140)를 전극 조립체(120)를 둘러싸되 전극 리드(130)의 일부분이 외부로 노출되도록 전극 조립체(120)와 결합하여 배터리 셀(110)을 형성한다.
이후에, 서로 상하로 적층된 배터리 셀(110)들 중 어느 하나의 배터리 셀(110)의 전극 리드(130)와 다른 하나의 배터리 셀(110)의 전극 리드(130)를 각각 절곡시켜 전극 리드(130)들을 서로 접촉시킨 후, 전극 리드(130)들이 서로 접촉된 부분을 용접하여 부착함으로써, 배터리 모듈(100)을 형성한다.
이와 같이 제조한 배터리 모듈(100)은, 전극탭(122)과 전극 리드 간(130)의 용접점(S1)과, 전극 리드(130)들 간의 용접점(S2) 등 2 종류의 용접점을 구비한다. 그런데, 용접점(S1)(S2) 특히, 전극 리드(130)들 간의 용접점(S2)의 용접이 완벽하지 않으면, 외부로부터 전달되는 진동에 의해 용접점(S1)(S2)에 피로 파괴가 발생하거나 접촉 저항이 커져서 배터리 모듈(100)의 성능이 저하되고, 커진 접촉 저항으로 인해 발열이 크게 발생하게 된다.
이러한 문제점을 최소화시키기 위하여, 용접점(S1)(S2)의 개수를 최소화시키는 방안을 고려해 볼 수 있다. 하지만, 종래의 배터리 모듈(100)은, 전극탭(122)과 전극 리드(130) 간의 용접과 전극 리드(130)들 간의 용접이 모두 필수적이므로, 용접점(S1)(S2)의 개수를 줄일 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 용접점의 개수를 최소화시킬 수 있도록 구조를 개선한 배터리 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈은, 전극탭을 각각 구비하는 적어도 한 쌍의 전극 조립체; 및 일측이 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합되고, 타측이 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합되어 상기 전극탭들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 양방향 전극 리드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 양방향 전극 리드의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 각각의 전극 조립체를 수용하는 적어도 한 쌍의 파우치 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전극탭은 양극탭과 음극탭이 각각 마련되며, 상기 양방향 전극 리드는, 상기 어느 하나의 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나와 상기 다른 하나의 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 양방향 전극 리드는 미리 정해진 간격을 두고 상기 양방향 전극 리드의 둘레에 각각 부착되는 제1 실란트와 제2 실란트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 실란트는 상기 양방향 전극 리드와 상기 어느 하나의 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스의 내측면 사이에 개재되며, 상기 제2 실란트는 상기 양방향 전극 리드와 상기 다른 하나의 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스의 내측면 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 방법은, (a) 양방향 전극 리드의 일측을 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합하고, 양방향 전극 리드의 타측을 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합하여, 상기 전극탭들을 전기적으로 연결하는 단계; 및 (b) 각각의 전극 조립체를 상기 양방향 전극 리드의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 파우치 케이스로 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 양방향 전극 리드의 일측 및 상기 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과, 상기 양방향 전극 리드의 타측 및 상기 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭은 각각, 용접되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 용접은 레이저 용접 또는 초음파 용접인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 각각의 전극 조립체에는, 상기 전극탭으로서, 양극탭과 음극탭이 각각 마련되며, (a) 단계는, 상기 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나와 상기 양방향 전극 리드의 일측을 선택적으로 결합하고, 상기 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나를 선택적으로 결합하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 양방향 전극 리드의 둘레에는 미리 정해진 간격을 두고 제1 실란트와 제2 실란트가 각각 부착되고, 상기 (b) 단계는, 상기 제1 실란트가 상기 어느 하나의 전극 조립체를 덮는 파우치 케이스의 내주면과 상기 양방향 전극 리드 사이에 개재되고, 상기 제2 실란트가 상기 다른 하나의 전극 조립체를 덮는 파우치 케이스의 내주면과 상기 양방향 전극 리드 사이에 개재되도록 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, (c) 상기 (b) 단계 이후에 수행되며, 상기 양방향 전극 리드를 절곡하여, 상기 어느 하나의 전극 조립체와 상기 다른 하나의 전극 조립체를 상하로 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 배터리 모듈의 용접점을 줄일 수 있으므로, 용접 불량으로 인해 용접점이 피로 파괴되거나 접촉 저항이 증가되어 전지 성능이 저하되거나 발열이 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 스크랩 처리, rework 등 용접 불량으로 인해 발생 가능한 공정 손실을 방지할 수 있다.
둘째, 배터리 셀의 외부에 위치하여 진동에 특히 취약한 전극 리드들 간의 용접점을 생략할 수 있으므로, 진동에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 배터리 모듈의 제조 시에 전극 리드들을 용접하는 공정을 생략할 수 있으므로, 배터리 모듈 제조의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 모듈의 측면도.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀의 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 측면도.
도 4는 도 3의 배터리 모듈의 배터리 셀의 평면도.
도 5는 도 3의 배터리 모듈의 배터리 셀의 측면도.
도 6a 내지 도 6d는 도 3의 배터리 모듈의 각각의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 측면도이며, 도 4는 도 3의 배터리 모듈의 배터리 셀의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 상하로 적층되며, 양방향 전극 리드(30)에 의하여 전기적으로 서로 연결된 다수의 배터리 셀(10)을 포함한다. 도 4를 참조하면, 배터리 셀(10)은, 전극탭(23)을 구비하는 전극 조립체(20), 어느 하나의 전극 조립체(21)의 전극탭(23)과 다른 하나의 전극 조립체(22)의 전극탭(23)을 전기적으로 연결하는 양방향 전극 리드(30), 및 양방향 전극 리드(30)의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 전극 조립체(20)를 수용하는 파우치 케이스(40)를 포함한다.
도 5는 도 3의 배터리 모듈의 배터리 셀의 측면도이다.
도 5를 참조하면, 전극 조립체(20)는, 양극판(24), 음극판(25), 분리막(26) 및 전극탭(23)을 포함한다. 전극 조립체(20)는, 양극판(24)과 음극판(25) 사이에 분리막(26)을 개재하여 형성된 적층형 전극 조립체일 수 있다. 본 발명의 도면에서는 전극 조립체(20)가 적층형인 경우만을 도시하고 있으나, 젤리롤(jelly-roll)형으로 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
양극판(24)은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 재질의 집전판에 양극 활물질이 도포되어 형성될 수 있다. 또한, 음극판(25)은, 예를 들어, 구리(Cu) 재질의 집전판에 음극 활물질이 도포되어 형성될 수 있다.
상기 양극 활물질로는, 예를 들어, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-yCoyO2(0<y<1), LiMO2(M=Mn, Fe 등), Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yMnyO2(O≤y<1) 등의 층상형 양극 활물질; LiMn2O4, LiMn2-zCozO4(0<z<2), LiMn2-zNizO4(0<z<2), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2) 등의 스피넬형 양극 활물질; LiCoPO4, LiFePO4 등의 올리빈형 양극 활물질 등이 이용될 수 있다.
또한, 상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그라파이트(graphite), 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소계 물질; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등이 이용될 수 있다.
전극탭(23)은 전극판 즉, 양극판(24) 또는 음극판(25)과 일체로 형성되는 것으로서, 전극판 중 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 영역에 해당한다. 전극 탭은, 양극판(24) 중 양극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 양극탭(27), 및 음극판(25) 중 음극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 음극탭(28)이 각각 마련된다.
다음으로, 양방향 전극 리드(30)는, 얇은 판상의 금속으로서, 어느 하나의 배터리 셀(11)과 다른 하나의 배터리 셀(12)을 전기적으로 연결한다. 이를 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 양방향 전극 리드(30)의 일측은 어느 하나의 전극 조립체(21)의 전극탭(23)에 용접되어 부착되며, 양방향 전극 리드(30)의 타측은 다른 하나의 전극 조립체(22)의 전극탭(23)에 용접되어 부착된다. 양방향 전극 리드(30)와 전극탭(23)의 용접 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 양방향 전극 리드(30)와 전극탭(23)은, 레이저 용접 또는 초음파 용접될 수 있다.
양방향 전극 리드(30)를 이용한 배터리 셀(10)들의 전기적인 연결 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 양방향 전극 리드(30)를 이용하여 배터리 셀(10)들이 직렬, 병렬 또는 직력과 병렬이 혼합된 방식의 배터리 모듈(1)을 구현할 수 있다. 이를 위하여, 양방향 전극 리드(30)는, 어느 하나의 전극 조립체(21)의 양극탭(27)과 음극탭(28) 중 어느 하나와 다른 하나의 전극 조립체(22)의 양극탭(27)과 음극탭(28) 중 어느 하나를 선택적으로 연결할 수 있다.
양방향 전극 리드(30)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 간격을 두고 양방향 전극 리드(30)의 폭 방향을 따라 둘레에 부착되며, 각각 양방향 전극 리드(30)와 파우치 케이스(40)의 내측면 사이에 개재되는 제1 실란트(32)와 제2 실란트(34)를 구비한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 실란트(32)는 어느 하나의 전극 조립체(21)의 전극탭(23)에 부착되는 양방향 전극 리드(30)의 일측 쪽으로 편심되게 마련되며, 제2 실란트(34)는 다른 하나의 전극 조립체(22)의 전극탭(23)에 부착되는 양방향 전극 리드(30)의 타측 쪽으로 편심되게 마련된다.
제1 실란트(32)와 제2 실란트(34)는 각각, 절연성 및 열융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 예를 들어, 제1 실란트(32)와 제2 실란트(34)는 각각, 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE: polyethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질 층(단일 막 또는 다중 막)으로 이루어질 수 있다.
제1 실란트(32)와 제2 실란트(34)는 각각, 양방향 전극 리드(30)와 파우치 케이스(40)의 금속 층 사이에서 단락이 발생되는 것을 방지한다. 또한, 제1 실란트(32)와 제2 실란트(34)는 각각, 양방향 전극 리드(30)가 파우치 케이스(40)로부터 인출되는 영역에서 파우치 케이스(40)의 밀봉력을 향상시키는 역활을 한다.
금속 플레이트로 이루어진 양방향 전극 리드(30)와 파우치 케이스(40)의 내측면 사이는 접착이 잘 이루어지지 않으므로 파우치 케이스(40)의 테두리 영역을 열융착하여 실링하더라도 양방향 전극 리드(30)가 인출된 영역에서의 밀봉성이 떨어질 수 있다. 또한, 이러한 밀봉성 저하 현상은 양방향 전극 리드(30)의 표면에 니켈(Ni)이 코팅된 경우 더욱 두드러지게 나타난다. 따라서, 제1 실란트(32) 또는 제2 실란트(34)를 양방향 전극 리드(30) 및 파우치 케이스(40)의 내측면 사이에 개재시킴으로써 배터리 셀(10)의 밀봉성을 향상시킬 수 있는 것이다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 파우치 케이스(40)는 양방향 전극 리드(30)가 외부로 노출되도록 전극 조립체(20)를 수용한 채로 상부 케이스(42)와 하부 케이스(44)가 맞닿는 테두리 영역이 열융착됨으로써 밀봉된다.
파우치 케이스(40)는 복수 개가 마련되며, 각각의 파우치 케이스(40)는 각각의 전극 조립체(20)를 둘러싸되 양방향 전극 리드(30)의 일부분이 외부로 노출되도록 설치된다. 또한, 파우치 케이스(40)는 제1 실란트(32) 또는 제2 실란트(34)가 양방향 전극 리드(30)와 파우치 케이스(40)의 내측면 사이에 개재되도록 설치된다.
파우치 케이스(40)는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 파우치 케이스(40)는, 최 내측에 위치하여 전극 조립체(20)와 대면하는 제1 층, 최 외측에 위치하여 외부 환경에 직접 노출되는 제2 층, 및 제1 층과 제2 층 사이에 개재되는 제3 층을 포함할 수 있다.
제1 층은 폴리프로필렌(PP)과 같이 전해액에 대한 내부식성, 절연성 및 열융착성을 갖는 재질로 이루어질 수 있고, 제2 층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같이 형태 유지를 위한 강성 및 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있고, 제3 층은 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 도 3의 배터리 모듈의 각각의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 제조 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 서로 전기적으로 연결하기 위한 전극 조립체(20)들을 마련한다.
다음으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 양방향 전극 리드(30)의 일측을 어느 하나의 전극 조립체(21)의 전극탭(23)에 용접하여 부착하고, 양방향 전극 리드(30)의 타측을 다른 하나의 전극 조립체(22)의 전극탭(23)에 용접하여 부착한다.
이후에, 도 6c에 도시된 바와 같이, 양방향 전극 리드(30)와 파우치 케이스(40)의 내측면 사이에 제1 실란트(32) 또는 제2 실란트(34)가 개재되고, 양방향 전극 리드(30)의 일부분이 외부로 노출되도록 각각의 전극 조립체(20)를 이와 대응되는 파우치 케이스(40)에 수용시킴으로써, 배터리 셀(10)들을 형성한다.
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 양방향 전극 리드(30)를 절곡하여 배터리 셀(10)들을 상하로 적층시킴으로써, 배터리 모듈(1)을 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 배터리 모듈(100)은, 전극탭(122)과 전극 리드(130) 간의 용접점(S1)과, 어느 하나의 배터리 셀(110)의 전극 리드(130)와 다른 하나의 배터리 셀(110)의 전극 리드(130) 간의 용접점(S2) 등 2개의 용접점을 갖는다. 여기서, 용접점이란, 2 개 이상의 부재들이 용접에 의하여 서로 부착된 부위를 말한다.
그런데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 1개의 용접점(S) 즉, 전극탭(23)과 양방향 전극 리드(30) 간의 용접점(S)만을 구비한다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 종래의 배터리 모듈(100)과 비교하여, 어느 하나의 배터리 셀(11)의 전극 리드와 다른 하나의 배터리 셀(12)의 전극 리드 간의 용접점을 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 용접점을 줄일 수 있으므로, 용접 불량으로 인해 용접점이 피로 파괴되거나 접촉 저항이 증가되어 전지 성능이 저하되거나 발열이 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 스크랩 처리, rework 등 용접 불량으로 인해 발생 가능한 공정 손실을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 배터리 셀(10)의 외부에 위치하여 진동에 특히 취약한 전극 리드들 간의 용접점을 생략할 수 있으므로, 진동에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 배터리 모듈(1)은, 배터리 모듈(1)의 제조 시에 전극 리드들을 용접하는 공정을 생략할 수 있으므로, 배터리 모듈(1) 제조의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 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.
1 : 배터리 모듈 10, 11, 12 : 배터리 셀
20, 21, 22 : 전극 조립체 23 : 전극탭
24 : 양극판 25 : 음극판
26 : 분리막 27 : 양극탭
28 : 음극탭 30 : 양방향 전극 리드
32 : 제1 실란트 34 : 제2 실란트
40 : 파우치 케이스 42 : 상부 케이스
44 : 하부 케이스

Claims (11)

  1. 전극탭을 각각 구비하는 적어도 한 쌍의 전극 조립체; 및
    일측이 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합되고, 타측이 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합되어 상기 전극탭들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 양방향 전극 리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 전극 리드의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 각각의 전극 조립체를 수용하는 적어도 한 쌍의 파우치 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극탭은 양극탭과 음극탭이 각각 마련되며,
    상기 양방향 전극 리드는, 상기 어느 하나의 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나와 상기 다른 하나의 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 전극 리드는 미리 정해진 간격을 두고 상기 양방향 전극 리드의 둘레에 각각 부착되는 제1 실란트와 제2 실란트를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 실란트는 상기 양방향 전극 리드와 상기 어느 하나의 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스의 내측면 사이에 개재되며,
    상기 제2 실란트는 상기 양방향 전극 리드와 상기 다른 하나의 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스의 내측면 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. (a) 양방향 전극 리드의 일측을 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합하고, 양방향 전극 리드의 타측을 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭과 결합하여, 상기 전극탭들을 전기적으로 연결하는 단계; 및
    (b) 각각의 전극 조립체를 상기 양방향 전극 리드의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 파우치 케이스로 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계에 있어서, 상기 양방향 전극 리드의 일측 및 상기 어느 하나의 전극 조립체의 전극탭과, 상기 양방향 전극 리드의 타측 및 상기 다른 하나의 전극 조립체의 전극탭은 각각, 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용접은 레이저 용접 또는 초음파 용접인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    각각의 전극 조립체에는, 상기 전극탭으로서, 양극탭과 음극탭이 각각 마련되며,
    (a) 단계는, 상기 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나와 상기 양방향 전극 리드의 일측을 선택적으로 결합하고, 상기 전극 조립체의 상기 양극탭과 상기 음극탭 중 어느 하나를 선택적으로 결합하여 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 양방향 전극 리드의 둘레에는 미리 정해진 간격을 두고 제1 실란트와 제2 실란트가 각각 부착되고,
    상기 (b) 단계는, 상기 제1 실란트가 상기 어느 하나의 전극 조립체를 덮는 파우치 케이스의 내주면과 상기 양방향 전극 리드 사이에 개재되고, 상기 제2 실란트가 상기 다른 하나의 전극 조립체를 덮는 파우치 케이스의 내주면과 상기 양방향 전극 리드 사이에 개재되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    (c) 상기 (b) 단계 이후에 수행되며, 상기 양방향 전극 리드를 절곡하여, 상기 어느 하나의 전극 조립체와 상기 다른 하나의 전극 조립체를 상하로 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 방법.
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