KR20170084500A - Battery Module Having Structure for Dispersing Load in Z-Axis Direction - Google Patents

Battery Module Having Structure for Dispersing Load in Z-Axis Direction Download PDF

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Abstract

본 발명은 지면에 대해 수직인 제 1 방향으로 배열되어 있는 복수의 전지셀들; 전지셀들이 2단위로 장착되는 전지셀 수납부가 형성되어 있고, 전지셀들이 장착된 상태에서 제 1 방향으로 적층되어 있는 복수의 카트리지들; 카트리지들 중에서 최외곽에 위치하는 카트리지들의 외면에 각각 장착되어 있는 엔드 플레이트들; 및 전지셀들의 전극단자들이 위치하는 전지모듈의 일 측면에 장착되어 있는 버스 바 어셈블리;를 포함하고, 상기 전지셀들의 제 1 방향으로의 하중을 버스 바 어셈블리에 의해 지지 및 분산할 수 있도록, 상기 버스 바 어셈블리의 외주면들 중에서 카트리지들에 접하는 외주면들에는 복수의 제 1 결합형 돌기들이 형성되어 있고, 카트리지들 각각의 상면 또는 하면의 단부 부위에는 상기 제 1 결합형 돌기들이 삽입되는 제 1 결합형 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.The present invention provides a battery pack comprising: a plurality of battery cells arranged in a first direction perpendicular to a ground; A plurality of cartridges having battery cell receiving portions in which battery cells are mounted in units of two, and which are stacked in a first direction in a state in which the battery cells are mounted; End plates respectively mounted on outer surfaces of the outermost cartridges of the cartridges; And a bus bar assembly mounted on one side of the battery module in which the electrode terminals of the battery cells are located, wherein the bus bar assembly supports and distributes the load in the first direction by the bus bar assembly, A plurality of first coupling protrusions are formed on the outer circumferential surfaces of the outer circumferential surfaces of the bus bar assembly contacting the cartridges, and a plurality of first coupling protrusions are formed on the upper or lower surface of each of the cartridges, And a plurality of grooves are formed in the battery module.

Description

Z축 방향 하중을 분산하는 구조의 전지모듈 {Battery Module Having Structure for Dispersing Load in Z-Axis Direction}[0001] The present invention relates to a battery module having a Z-axis direction load distribution structure,

본 발명은 Z축 방향 하중을 분산하는 구조의 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module having a structure for dispersing a Z-axis direction load.

최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 충방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.2. Description of the Related Art [0002] Recently, as technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries capable of charging and discharging as energy sources has been rapidly increasing, and a lot of research has been conducted on secondary batteries that can meet various demands. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.

따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.Accordingly, an electric vehicle (EV) that can be operated only by a battery, and a hybrid electric vehicle (HEV) that uses a battery and an existing engine have been developed, and some of them have been commercialized. BACKGROUND ART [0002] Nickel metal hydride (Ni-MH) secondary batteries are mainly used as secondary batteries as power sources for EV, HEV, etc. Recently, researches using lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage and output stability have been actively conducted And is in the process of commercialization.

이러한 이차전지가 자동차의 동력원으로 이용되는 경우, 상기 이차전지는 다수의 전지모듈 내지 전지모듈 어셈블리를 포함하는 전지팩의 형태로 이용된다.When such a secondary battery is used as a power source for an automobile, the secondary battery is used in the form of a battery pack including a plurality of battery modules or a battery module assembly.

그러나, 이러한 차량용 전지팩은 전지팩을 구성하는 전지모듈의 조립 공정 시 전지셀을 적층하는 과정에서, 전지셀들의 두께 편차 및 전지셀이 장착되는 카트리지의 두께 편차로 인해 전지모듈의 최하단에 위치하는 전지셀에 많은 하중이 집중되게 된다.However, such a battery pack for a vehicle is located at the lowermost end of the battery module due to variations in the thickness of the battery cells and variations in the thickness of the cartridge in which the battery cells are mounted during the process of stacking the battery cells in the process of assembling the battery modules constituting the battery pack A large load is concentrated on the battery cell.

또한, 차량용 전지팩은 일반적으로 트렁크와 같은 내부 공간에 탑재된 상태에서, 차량의 주행 중 발생하는 진동 및 노면 충격에 따라 전지모듈 내지 전지모듈 어셈블리에 특정 방향으로 하중이 집중되어 전지모듈의 조립 구조가 약화되고, 그에 따라 전지팩의 전기적 연결의 안정성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.In addition, since the vehicle battery pack is generally mounted in an internal space such as a trunk, a load is concentrated in a specific direction on the battery module or the battery module assembly depending on vibrations and road surface impacts generated during traveling of the vehicle, And thus the stability of the electrical connection of the battery pack is deteriorated.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지모듈을 구성하는 전지셀들 간의 특정 방향에서의 하중을 분산 시켜 전지셀들에 가해지는 힘을 균일하게 함으로써, 조립 공정 시와 진동 및 외부 충격이 가해지는 작동 환경에서도 전지셀들이 외력에 의해 손상되는 것을 방지하여 안전성을 담보할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to provide a battery module in which the load applied to the battery cells by distributing the load in a specific direction between battery cells constituting the battery module is made uniform, The present invention also provides a battery module capable of preventing the battery cells from being damaged by an external force and ensuring safety even in an environment.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,According to an aspect of the present invention,

지면에 대해 수직인 제 1 방향으로 배열되어 있는 복수의 전지셀들;A plurality of battery cells arranged in a first direction perpendicular to the paper;

전지셀들이 2단위로 장착되는 전지셀 수납부가 형성되어 있고, 전지셀들이 장착된 상태에서 제 1 방향으로 적층되어 있는 복수의 카트리지들;A plurality of cartridges having battery cell receiving portions in which battery cells are mounted in units of two, and which are stacked in a first direction in a state in which the battery cells are mounted;

카트리지들 중에서 최외곽에 위치하는 카트리지들의 외면에 각각 장착되어 있는 엔드 플레이트들; 및End plates respectively mounted on outer surfaces of the outermost cartridges of the cartridges; And

전지셀들의 전극단자들이 위치하는 전지모듈의 일 측면에 장착되어 있는 버스 바 어셈블리;A bus bar assembly mounted on one side of a battery module where electrode terminals of the battery cells are located;

를 포함하고,Lt; / RTI >

상기 전지셀들의 제 1 방향으로의 하중을 버스 바 어셈블리에 의해 지지 및 분산할 수 있도록, 상기 버스 바 어셈블리의 외주면들 중에서 카트리지들에 접하는 외주면들에는 복수의 제 1 결합형 돌기들이 형성되어 있고, 카트리지들 각각의 상면 또는 하면의 단부 부위에는 상기 제 1 결합형 돌기들이 삽입되는 제 1 결합형 홈들이 형성되어 있을 수 있다.A plurality of first coupling protrusions are formed on outer circumferential surfaces of the outer circumferential surfaces of the bus bar assembly that contact the cartridges so that loads in the first direction of the battery cells can be supported and dispersed by the bus bar assembly, The first coupling grooves into which the first coupling protrusions are inserted may be formed in the end portions of the upper surface or the lower surface of each of the cartridges.

상기 제 1 방향은 XYZ 좌표계에서 Z축 방향을 의미할 수 있다.The first direction may mean the Z-axis direction in the XYZ coordinate system.

상기와 같은 구조에 따라, 본 발명에 따른 전지모듈은, 버스 바 어셈블리의 외주면들 중에서 카트리지들에 접하는 외주면들에는 복수의 제 1 결합형 돌기들이 형성되어 있고, 카트리지들 각각의 상면 또는 하면의 단부 부위에는 상기 제 1 결합형 돌기들이 삽입되는 제 1 결합형 홈들이 형성되어 있음으로써, 상기 전지셀들의 제 1 방향으로의 하중을 버스 바 어셈블리 및 카트리지들에 의해 지지 및 분산하여, 조립 공정 시와 진동 및 외부 충격이 가해지는 작동 환경에서도 전지셀들이 하중 및 외력에 의해 손상되는 것을 방지하여 안전성을 담보할 수 있다.According to the above structure, in the battery module according to the present invention, a plurality of first coupling protrusions are formed on the outer circumferential surfaces of the outer circumferential surfaces of the bus bar assembly that contact the cartridges, The first coupling grooves into which the first coupling protrusions are inserted are formed in the first and second coupling grooves so that the load in the first direction of the battery cells is supported and dispersed by the bus bar assembly and the cartridges, It is possible to prevent the battery cells from being damaged by load and external force even in an operating environment in which vibration and an external shock are applied, thereby ensuring safety.

본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 전지셀은 파우치형 전지셀로 이루어져 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the battery cells may be pouch-shaped battery cells.

상기 파우치형 전지셀은, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트로 이루어져 있는 전지케이스에 전해액과 함께 내장되어 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.The pouch-shaped battery cell may have a structure in which an electrode assembly having a separator structure sandwiched between an anode, a cathode, and an anode and a cathode is built in and sealed together with an electrolyte in a battery case made of a laminate sheet.

상기 전극조립체는 폴딩형 구조, 또는 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조, 또는 라미네이션/스택형 구조로 이루어져 있을 수 있다.The electrode assembly may have a folding structure, a stacking structure, or a stacking / folding structure, or a lamination / stacking structure.

상기 폴딩형, 스택형, 스택/폴딩형, 및 라미네이션/스택형의 전극 구조에 대해 상술하면 다음과 같다.The electrode structures of the folding type, the stacking type, the stacking / folding type, and the lamination / stacking type will be described in detail as follows.

우선, 폴딩형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극활물질을 포함하는 합제를 코팅한 후 건조 및 프레싱한 시트 형태의 양극과 음극 사이에 분리막 시트를 위치시키고, 권취함으로써 제조할 수 있다. First, a unit cell of a folding structure can be produced by coating a mixture containing an electrode active material on each metal current collector, placing the separator sheet between a cathode and an anode in the form of a sheet dried and pressed, and winding .

스택형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱한 후 소정의 크기로 절취한 양극판과 음극판 사이에 상기 양극판과 음극판에 대응하는 소정의 크기로 절취한 분리막을 개재시킨 후 적층함으로써 제조할 수 있다.The unit cells of the stacked structure are formed by coating each electrode collector with an electrode mixture, drying and pressing the separator, and separating the positive and negative plates with a predetermined size corresponding to the positive and negative plates, And then laminating them.

스택/폴딩형 구조의 단위셀은, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 둘 이상의 극판들이 적층되어 있는 유닛셀들을 둘 이상 포함하고, 중첩되지 않은 형태로 하나 이상의 분리필름으로 유닛셀들을 권취하거나, 또는 유닛셀의 크기로 분리필름을 절곡하여 유닛셀들 사이에 개재함으로써 제조될 수 있다.The unit cell of the stack / folding type structure includes two or more unit cells in which the anode and the cathode face each other and in which two or more electrode plates are stacked, and the unit cells are wound with at least one separating film in a non- Or by bending the separation film to a size of the unit cell and interposing it between the unit cells.

경우에 따라서는, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 임의의 유닛셀들 사이 및/또는 최외측 유니셀의 외면에 하나 이상의 단일 극판이 추가로 포함될 수도 있다.In some cases, the positive electrode and the negative electrode face each other, and one or more single electrode plates may be further included between any unit cells and / or an outer surface of the outermost unicell.

상기 유닛셀은 양측 최외곽의 극판들이 동일한 전극을 가진 S형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 반대 전극을 가진 D형 유닛셀일 수 있다.The unit cell may be an S-type unit cell in which the outermost electrode plates on both sides have the same electrode, and a D-type unit cell in which the outermost electrode plates on opposite sides have opposite electrodes.

상기 S형 유닛셀은, 양측 최외곽의 극판들이 양극인 SC형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 음극인 SA형 유닛셀일 수 있다.The S type unit cell may be an SA type unit cell in which the outermost electrode plates on both sides are the anode, and an SA type unit cell in which the outermost electrode plates on both sides are the cathodes.

라미네이션/스택형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱하고 소정의 크기로 절취한 후, 하부로부터 순차적으로 음극, 음극의 상부에 분리막, 그리고 양극, 그리고 그 상부에 분리막을 적층하여 제조할 수 있다.The unit cells of the lamination / stacked structure are obtained by coating each metal current collector with an electrode mixture, drying, pressing and cutting to a predetermined size, sequentially forming a negative electrode from the bottom, a separator, And a separator is laminated thereon.

상기 라미네이트 시트는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.The laminate sheet may have a structure including a resin outer layer having excellent durability, a barrier metal layer, and a heat-meltable resin sealant layer.

상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.Since the resin outer layer must have excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance higher than a predetermined level. In this respect, polyethylene terephthalate (PET) and stretched nylon film can be preferably used as the polymer resin of the outer resin layer.

상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.The barrier metal layer may preferably be made of aluminum so as to exhibit a function of improving the strength of the battery case, in addition to a function of preventing foreign matter such as gas or moisture from leaking or leaking.

상기 수지 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.The resin sealant layer may preferably be a polyolefin resin having low heat absorbability (thermal adhesiveness), low hygroscopicity to suppress penetration of an electrolyte solution, and not being swollen or eroded by an electrolytic solution, Preferably, lead-free polypropylene (CPP) can be used.

본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 카트리지의 상면 또는 하면에는 제 1 결합형 돌기들에 대응하는 단부 부위에 각각 만입부가 형성되어 있을 수 있고, 상호 인접한 한 쌍의 카트리지들에서 하나의 카트리지에 형성되어 있는 제 1 만입부와 또 다른 카트리지에 형성되어 있는 제 2 만입부의 조합에 의해 제 1 결합형 홈이 형성되어 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, depressions may be formed on the upper surface or the lower surface of the cartridge at the end portions corresponding to the first mating protrusions, respectively, and a pair of adjacent cartridges may be formed in one cartridge The first engaging groove may be formed by a combination of the first indentation formed in the cartridge and the second indentation formed in another cartridge.

상기 버스 바 어셈블리는 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 도입되어 적층된 카트리지들의 일 측면에 장착되는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 제 2 방향은 XYZ 좌표계에서 Y축 방향을 의미할 수 있고, 전지셀의 전극 단자가 돌출되어 있는 방향을 의미할 수 있다.The bus bar assembly may be structured to be mounted on one side of the stacked cartridges by being introduced in a second direction perpendicular to the first direction. The second direction may mean a Y-axis direction in the XYZ coordinate system, and may mean a direction in which the electrode terminals of the battery cells protrude.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 결합형 돌기는 제 2 방향에서의 형상이 장방형의 판상 구조로 이루어져 있을 수 있다.In one specific example, the first coupling protrusion may have a rectangular plate-like shape in the second direction.

또한, 상기 제 1 결합형 홈은 제 2 방향에서의 형상이 상기 제 1 결합형 돌기에 대응하는 형상으로 이루어져 있을 수 있고, 그에 따라, 상기 버스 바 어셈블리가 상기 전지셀들의 상단 또는 하단에 장착된 상태에서 상기 제1 결합형 홈에 상기 제 1 결합형 돌기가 삽입되어 체결됨으로써, 전지셀들에 가해지는 Z축 방향의 하중을 카트리지들 및 버스 바 어셈블리에 의해 분산시킬 수 있다.Also, the first coupling groove may have a shape corresponding to the first coupling protrusion in the second direction, so that the bus bar assembly is mounted on the upper or lower end of the battery cells The first coupling protrusion is inserted and fastened to the first coupling groove, so that the load in the Z axis direction applied to the battery cells can be dispersed by the cartridges and the bus bar assembly.

또 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 결합형 돌기에서 제 3 방향의 일면에는, 제 2 방향으로의 전지셀들 및 카트리지들의 유동을 억제할 수 있도록, 카트리지들에 체결되는 제 2 결합형 돌기들이 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 2 결합형 돌기에 대응하는 제 1 결합형 홈의 대응 부위에는 제 2 결합형 홈들이 형성되어 있을 수 있다.In another specific example, on one surface of the first engaging projection in the third direction, second engageable protrusions fastened to the cartridges are provided to prevent the flow of battery cells and cartridges in the second direction And second coupling grooves may be formed in corresponding portions of the first coupling grooves corresponding to the second coupling protrusions.

상기 제 3 방향은 제 1 방향 및 제 2 방향에 각각 수직인 방향을 의미할 수 있고, XYZ 좌표계에서 X축 방향을 의미할 수 있으며, 전지셀의 전극 단자가 돌출되어 있는 방향에 수직하는 방향을 의미할 수 있다.The third direction may mean a direction perpendicular to the first direction and the second direction, and may mean an X-axis direction in the XYZ coordinate system. The direction perpendicular to the direction in which the electrode terminals of the battery cell protrude It can mean.

상기 제 2 결합형 돌기는 후크(hook) 구조로 이루어져 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 결합형 돌기는 제 1 방향으로 삼각기둥 형상으로 이루어져 있을 수 있고, 그에 따라 제 2 방향에서 버스 바 어셈블리 방향으로부터 전극 단자 방향으로 단면적이 점차 감소하는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 상기 버스 바 어셈블리가 상기 전지셀들의 상단 또는 하단에 장착될 때, 상기 제 2 결합형 돌기의 단면적이 작은 부위부터 삽입되어 장착이 용이하며, 상기 제 2 결합형 돌기가 상기 제2 결합형 홈들에 완전히 삽입된 상태에서 제 2 결합형 돌기의 단면적이 큰 부위가 제 2 결합형홈들에 밀착되어 제 2 방향으로의 유동을 억제할 수 있다.The second coupling protrusion may have a hook structure. Specifically, the second coupling protrusions may have a triangular prism shape in the first direction, and the sectional area may gradually decrease from the bus bar assembly direction to the electrode terminal direction in the second direction. According to this structure, when the bus bar assembly is mounted on the upper or lower end of the battery cells, the second coupling protrusion is inserted from a portion having a small cross-sectional area and is easy to mount, A portion having a large cross-sectional area of the second mating protrusion can be brought into close contact with the second mating grooves in a state where the second mating protrusion is completely inserted into the second mating grooves, so that the flow in the second direction can be suppressed.

본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 카트리지들의 양측 단부들은 버스 바 어셈블리의 양 측면을 감쌀 수 있도록 제 2 방향으로 돌출 연장되어 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, both side ends of the cartridges may protrude in a second direction so as to cover both sides of the bus bar assembly.

상기 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자는 제 2 방향의 일변에서 동일선 상에 형성되어 있을 수 있다.The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery cells may be formed on one side in the second direction.

본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 전지모듈은, In one embodiment of the present invention, the battery module includes:

상기 2단위의 전지셀들 사이에 각각 장착되어 있는 냉각 부재들;Cooling members respectively mounted between the two units of the battery cells;

상기 최외곽에 위치하는 전지셀들과 엔드 플레이트들 사이에 각각 장착되어 있는 절연부재들; 및Insulation members respectively mounted between the outermost battery cells and the end plates; And

상기 절연부재들과 전지셀들 사이에 각각 장착되어 있는 완충부재들;Cushioning members respectively mounted between the insulating members and the battery cells;

를 추가로 포함하고 있을 수 있다.As shown in FIG.

상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 구체적으로 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.The battery cell may be a lithium secondary battery, specifically, a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; 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) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한 상기 전지모듈을 포함하고 있는 구조로 이루어져 있는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery pack having a structure including the battery module.

본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack as a power source.

상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것일 수 있다.The device may be selected from an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은, 버스 바 어셈블리의 외주면들 중에서 카트리지들에 접하는 외주면들에는 복수의 제 1 결합형 돌기들이 형성되어 있고, 카트리지들 각각의 상면 또는 하면의 단부 부위에는 상기 제 1 결합형 돌기들이 삽입되는 제 1 결합형 홈들이 형성되어 있음으로써, 상기 전지셀들의 제 1 방향으로의 하중을 버스 바 어셈블리 및 카트리지들에 의해 지지 및 분산하여, 조립 공정 시와 진동 및 외부 충격이 가해지는 작동 환경에서도 전지셀들이 하중 및 외력에 의해 손상되는 것을 방지하여 안전성을 담보할 수 있다.As described above, in the battery module according to the present invention, a plurality of first coupling protrusions are formed on the outer circumferential surfaces of the outer circumferential surfaces of the bus bar assembly in contact with the cartridges, and the end portions The first coupling grooves into which the first coupling protrusions are inserted are formed so that the load in the first direction of the battery cells is supported and dispersed by the bus bar assembly and the cartridges, And it is possible to prevent the battery cells from being damaged by the load and the external force even in an operating environment in which an external impact is applied, thereby securing safety.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 분해도이다;
도 3은 도 1의 전지셀들이 Z축 방향으로 적층된 구조의 전지모듈의 사시도이다;
도 4는 도 1의 전지모듈의 Y축 방향의 "A-A"의 단면도이다;
도 5는 도 4의 'D' 부위의 확대도이다;
도 6은 도 1의 전지모듈의 X축 방향의 "B-B"의 단면도이다;
도 7은 도 1의 전지모듈의 Z축 방향의 "C-C"의 단면도이다;
1 is a perspective view of a battery module according to one embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded view of the battery module of Figure 1;
3 is a perspective view of a battery module having a structure in which the battery cells of FIG. 1 are stacked in the Z-axis direction;
Fig. 4 is a cross-sectional view of the battery module of Fig. 1 in the Y-axis direction "AA &quot;;
5 is an enlarged view of a portion 'D' in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of the battery module of Fig. 1 in the X-axis direction "BB &quot;;
7 is a cross-sectional view of "CC" in the Z-axis direction of the battery module of Fig. 1;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지모듈의 분해도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded view of the battery module of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전지모듈(110)은 전지셀(10), 카트리지(20), 냉각 부재(30), 엔드 플레이트(60) 및 버스 바 어셈블리(130)로 이루어져 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the battery module 110 includes a battery cell 10, a cartridge 20, a cooling member 30, an end plate 60, and a bus bar assembly 130.

전지셀(10)은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조의 파우치형 전지셀로서, 일변에 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)가 동일선 상에 형성되어 있다.The battery cell 10 is a pouch-shaped battery cell having a structure in which an electrode laminate is embedded in a case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer and then an outer circumferential surface is sealed. The battery cell 10 includes a positive electrode terminal 11 and a negative electrode terminal 12, Are formed on the same line.

카트리지(20)의 중앙 부위에는 전지셀들(10)을 장착하기 위한 전지셀 수납부(22)가 형성되어 있고, 2개의 전지셀들(10)이 그 사이에 냉각 부재(30)가 개재된 상태로 전지셀 수납부(21)의 전면 및 후면 양 방향에 장착된다.A battery cell compartment 22 for mounting the battery cells 10 is formed at the center of the cartridge 20 and the two battery cells 10 are provided with a cooling member 30 interposed therebetween And is mounted in both the front and rear directions of the battery cell compartment 21. [

이와 같이, 전지셀(10) 및 냉각 부재(30)가 장착된 복수의 카트리지(20)는 전지셀(10)의 측면이 접하는 방향으로 배열되고, 최외곽에 위치에 전지셀들(10)에는 엔드 플레이트(60)가 장착된다.The plurality of cartridges 20 on which the battery cells 10 and the cooling members 30 are mounted are arranged in the direction in which the side surfaces of the battery cells 10 are in contact and the battery cells 10 are arranged in the outermost positions The end plate 60 is mounted.

카트리지(20) 및 엔드 플레이트(60) 각각의 4개의 모서리에는 체결구들이(21, 61) 형성되어 있고, 상기한 바와 같이 배열된 전지모듈(110)을 이루는 부재들은 체결구들(21, 61)에 체결 볼트(70)가 삽입되어 이들 부재들이 결합 및 고정되는 구조로 이루어져 있다.Fasteners 21 and 61 are formed at four corners of each of the cartridge 20 and the end plate 60. The members constituting the battery module 110 arranged as described above are fastened by fasteners 21 and 61, And fastening bolts 70 are inserted into the fastening bolts 70 so that these members are fastened and fixed.

이와 같이 연결된 전지셀들(10)의 상단에는 버스 바 어셈블리(130)가 장착되고, 버스 바 어셈블리(130)는 전지셀들(10)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하고, 전압을 검출하고 안전 소자를 구비하여 전지모듈(110)이 이상작동하는 경우에 전기 흐름을 차단하는 기능을 수행한다.A bus bar assembly 130 is mounted on the upper end of the battery cells 10 connected in this manner and the bus bar assembly 130 connects the battery cells 10 in series and / And functions to shut off the electric current when the battery module 110 malfunctions.

도 3에는 도 1의 전지셀들이 Z축 방향으로 적층된 구조의 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 1의 전지모듈의 Y축 방향의 "A-A"의 단면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 'D' 부위의 확대도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 1의 전지모듈의 X축 방향의 "B-B"의 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 1의 전지모듈의 Z축 방향의 "C-C"의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.Fig. 3 is a perspective view of a battery module having a structure in which the battery cells of Fig. 1 are stacked in the Z-axis direction, and Fig. 4 is a schematic view of the battery module of Fig. And FIG. 5 schematically shows an enlarged view of a portion 'D' in FIG. 4. FIG. 6 schematically shows a cross-sectional view of a battery module in FIG. And Fig. 7 schematically shows a cross-sectional view of "CC" in the Z-axis direction of the battery module of Fig.

도 3 내지 도 7을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 전지셀들(10)의 Z축 방향으로의 하중을 버스 바 어셈블리(130)에 의해 지지 및 분산할 수 있도록, 버스 바 어셈블리(130)의 외주면들 중에서 카트리지들(20)에 접하는 외주면들에는 복수의 제 1 결합형 돌기들(131)이 형성되어 있고, 카트리지들(20) 각각의 상면 단부 부위에는 제 1 결합형 돌기들(131)이 삽입되는 제 1 결합형 홈들(21)이 형성되어 있다.Referring to FIGS. 3 to 7 together with FIGS. 1 and 2, a bus bar assembly 130 (not shown) is mounted on the bus bar assembly 130 so as to support and distribute the load in the Z axis direction of the battery cells 10 by the bus bar assembly 130. [ A plurality of first coupling protrusions 131 are formed on the outer circumferential surfaces contacting the cartridges 20 among the outer circumferential surfaces of the cartridges 20 and the first coupling protrusions 131 The first coupling grooves 21 are formed.

카트리지(20)의 상면에는 제 1 결합형 돌기들(131)에 대응하는 단부 부위에 각각 만입부가 형성되어 있고, 상호 인접한 한 쌍의 카트리지들(20a, 20b)에서 하나의 카트리지(20a)에 형성되어 있는 제 1 만입부(21a)와 또 다른 카트리지(20b)에 형성되어 있는 제 2 만입부(21b)의 조합에 의해 제 1 결합형 홈(21)이 형성되어 있다.The upper surface of the cartridge 20 is provided with a depressed portion at an end portion corresponding to the first mating protrusions 131 and formed in one cartridge 20a by a pair of adjacent cartridges 20a and 20b The first engaging recess 21 is formed by the combination of the first recessed portion 21a formed in the cartridge 20a and the second recessed portion 21b formed in the other cartridge 20b.

버스 바 어셈블리(130)는 Z축 방향에 수직인 Y축 방향으로 도입되어 적층된 카트리지들(20)의 상면에 장착된다.The bus bar assembly 130 is mounted on the upper surface of the stacked cartridges 20 in the Y-axis direction perpendicular to the Z-axis direction.

제 1 결합형 돌기(131)는 Y축 방향에서의 형상이 장방형의 판상 구조로 이루어져 있고, 제 1 결합형 홈(21)은 Y축 방향에서의 형상이 제 1 결합형 돌기(131)에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.The first coupling protrusion 131 has a rectangular plate-like shape in the Y-axis direction, and the first coupling groove 21 has a shape in the Y-axis direction corresponding to the first coupling protrusion 131 .

그에 따라, 버스 바 어셈블리(130)가 카트리지들(20)의 상면에 장착된 상태에서 제1 결합형 홈(21)에 제 1 결합형 돌기(131)가 삽입되어 체결됨으로써, 전지셀들(10)에 가해지는 Z축 방향의 하중을 카트리지들(20) 및 버스 바 어셈블리(130)에 의해 분산시킬 수 있다.The first coupling protrusion 131 is inserted and fastened to the first coupling groove 21 in a state where the bus bar assembly 130 is mounted on the upper surface of the cartridges 20, ) Can be dispersed by the cartridges 20 and the bus bar assembly 130. [0051] As shown in FIG.

제 1 결합형 돌기(131)에서 X축 방향의 일면에는, Y축 방향으로의 전지셀들(10) 및 카트리지들(20)의 유동을 억제할 수 있도록, 카트리지들(20)에 체결되는 제 2 결합형 돌기들(132)이 형성되어 있고, 제 2 결합형 돌기(132)에 대응하는 제 1 결합형 홈(21)의 대응 부위에는 제 2 결합형 홈들(22)이 형성되어 있다.The first engaging protrusion 131 is provided on one side in the X-axis direction with a first engageable portion 14a of the cartridge 20, And second concave grooves 22 are formed at corresponding portions of the first concave grooves 21 corresponding to the second concave protrusions 132. The second concave grooves 22 are formed in the corresponding concave portions.

제 2 결합형 돌기(132)는 후크(hook) 구조로 이루어져 있다. 구체적으로, 제 2 결합형 돌기(132)는 Z축 방향으로 삼각기둥 형상으로 이루어져 있고, Y축 방향에서 버스 바 어셈블리(130) 방향으로부터 전지셀들(10) 방향으로 단면적이 점차 감소하는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 구조에 의해, 버스 바 어셈블리(130)가 카트리지들(20)의 상면에 장착될 때, 제 2 결합형 돌기(132)의 단면적이 작은 부위부터 삽입되어 장착이 용이하며, 제 2 결합형 돌기(132)가 제2 결합형 홈들(22)에 완전히 삽입된 상태에서 제 2 결합형 돌기(132)의 단면적이 큰 부위가 제 2 결합형홈들(22)에 밀착되어 Y축 방향으로의 전지셀들(10) 및 카트리지들(20)의 유동을 억제할 수 있다.The second coupling protrusion 132 has a hook structure. Specifically, the second coupled protrusions 132 are formed in a triangular columnar shape in the Z-axis direction and have a structure in which the cross-sectional area gradually decreases in the Y-axis direction from the direction of the bus bar assembly 130 toward the battery cells 10 consist of. With this structure, when the bus bar assembly 130 is mounted on the upper surface of the cartridges 20, the second coupling protrusion 132 is inserted from a portion having a small sectional area and is easy to mount, A portion of the second coupling protrusion 132 having a large cross-sectional area is brought into close contact with the second coupling grooves 22 in a state in which the protrusion 132 is completely inserted into the second coupling grooves 22, The flow of the cells 10 and the cartridges 20 can be suppressed.

카트리지들(20)의 양측 단부들은 버스 바 어셈블리(130)의 양 측면을 감쌀 수 있도록 Y축 방향으로 돌출 연장되어 있다.Both ends of the cartridges 20 protrude in the Y-axis direction so as to cover both sides of the bus bar assembly 130.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (18)

지면에 대해 수직인 제 1 방향으로 배열되어 있는 복수의 전지셀들;
전지셀들이 2단위로 장착되는 전지셀 수납부가 형성되어 있고, 전지셀들이 장착된 상태에서 제 1 방향으로 적층되어 있는 복수의 카트리지들;
카트리지들 중에서 최외곽에 위치하는 카트리지들의 외면에 각각 장착되어 있는 엔드 플레이트들; 및
전지셀들의 전극단자들이 위치하는 전지모듈의 일 측면에 장착되어 있는 버스 바 어셈블리;
를 포함하고,
상기 전지셀들의 제 1 방향으로의 하중을 버스 바 어셈블리에 의해 지지 및 분산할 수 있도록, 상기 버스 바 어셈블리의 외주면들 중에서 카트리지들에 접하는 외주면들에는 복수의 제 1 결합형 돌기들이 형성되어 있고, 카트리지들 각각의 상면 또는 하면의 단부 부위에는 상기 제 1 결합형 돌기들이 삽입되는 제 1 결합형 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
A plurality of battery cells arranged in a first direction perpendicular to the paper;
A plurality of cartridges having battery cell receiving portions in which battery cells are mounted in units of two, and which are stacked in a first direction in a state in which the battery cells are mounted;
End plates respectively mounted on outer surfaces of the outermost cartridges of the cartridges; And
A bus bar assembly mounted on one side of a battery module where electrode terminals of the battery cells are located;
Lt; / RTI &gt;
A plurality of first coupling protrusions are formed on outer circumferential surfaces of the outer circumferential surfaces of the bus bar assembly that contact the cartridges so that loads in the first direction of the battery cells can be supported and dispersed by the bus bar assembly, Wherein the first coupling grooves are formed in the end portions of the upper surface or the lower surface of each of the cartridges so that the first coupling protrusions are inserted.
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the battery cell is a pouch-shaped battery cell. 제 2 항에 있어서, 상기 파우치형 전지셀은, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트로 이루어져 있는 전지케이스에 전해액과 함께 내장되어 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The pouch-type battery cell according to claim 2, wherein the pouch-shaped battery cell has a structure in which an electrode assembly having a separator structure sandwiched between an anode, a cathode, and an anode and a cathode is built in and sealed together with an electrolyte in a battery case formed of a laminate sheet Wherein the battery module is a battery module. 제 3 항에 있어서, 상기 전극조립체는 폴딩형 구조, 또는 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조, 또는 라미네이션/스택형 구조인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 3, wherein the electrode assembly is a folding structure, a stacking structure, a stacking / folding structure, or a lamination / stacking structure. 제 4 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는, 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 4, wherein the laminate sheet comprises a resin outer layer, a barrier metal layer, and a heat-sealable resin sealant layer. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지의 상면 또는 하면에는 제 1 결합형 돌기들에 대응하는 단부 부위에 각각 만입부가 형성되어 있고, 상호 인접한 한 쌍의 카트리지들에서 하나의 카트리지에 형성되어 있는 제 1 만입부와 또 다른 카트리지에 형성되어 있는 제 2 만입부의 조합에 의해 제 1 결합형 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.2. The cartridge according to claim 1, wherein a depressed portion is formed on an upper surface or a lower surface of the cartridge at an end portion corresponding to the first mating protrusions, respectively, And the first engaging groove is formed by a combination of the first indentation formed in the second cartridge and the second indentation formed in the another cartridge. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바 어셈블리는 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 도입되어 적층된 카트리지들의 일 측면에 장착되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the bus bar assembly is mounted on one side of the stacked cartridges by being introduced in a second direction perpendicular to the first direction. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 결합형 돌기는 제 2 방향에서의 형상이 장방형의 판상 구조인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 7, wherein the first mating protrusion has a rectangular plate-like shape in the second direction. 제 8 항에 있어서, 제 1 결합형 홈은 제 2 방향에서의 형상이 상기 제 1 결합형 돌기에 대응하는 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 8, wherein the first coupling groove has a shape corresponding to the first coupling protrusion in the second direction. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 결합형 돌기에서 제 3 방향의 일면에는, 제 2 방향으로의 전지셀들 및 카트리지들의 유동을 억제할 수 있도록, 카트리지들에 체결되는 제 2 결합형 돌기들이 형성되어 있고, 상기 제 2 결합형 돌기에 대응하는 제 1 결합형 홈의 대응 부위에는 제 2 결합형 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The cartridge according to claim 1, wherein a second engageable protrusion is formed on one surface of the first engaging projection in a third direction so as to suppress the flow of battery cells and cartridges in a second direction, And second coupling grooves are formed in corresponding portions of the first coupling grooves corresponding to the second coupling protrusions. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 결합형 돌기는 후크(hook) 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 10, wherein the second mating protrusion has a hook structure. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지들의 양측 단부들은 버스 바 어셈블리의 양 측면을 감쌀 수 있도록 제 2 방향으로 돌출 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module of claim 1, wherein both ends of the cartridges are protruded in a second direction so as to cover both sides of the bus bar assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 양극 단자 및 음극 단자는 제 2 방향의 일변에서 동일선 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the positive and negative terminals of the battery cells are formed on the same side in one side of the second direction. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은,
상기 2단위의 전지셀들 사이에 각각 장착되어 있는 냉각 부재들;
상기 최외곽에 위치하는 전지셀들과 엔드 플레이트들 사이에 각각 장착되어 있는 절연부재들; 및
상기 절연부재들과 전지셀들 사이에 각각 장착되어 있는 완충부재들;
를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The battery module according to claim 1,
Cooling members respectively mounted between the two units of the battery cells;
Insulation members respectively mounted between the outermost battery cells and the end plates; And
Cushioning members respectively mounted between the insulating members and the battery cells;
The battery module further comprising:
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈.The battery module according to claim 1, wherein the battery cell is a lithium secondary battery. 제 1 항에 따른 전지모듈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery module according to claim 1. 제 16 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device as claimed in claim 16 comprising a battery pack as a power source. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.18. The device of claim 17, wherein the device is selected from an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
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