KR20180091712A

KR20180091712A - 전지 모듈용 집전시스템, 전지 모듈 및 자동차

Info

Publication number: KR20180091712A
Application number: KR1020180007840A
Authority: KR
Inventors: 안드레 고루브코브
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-08-16
Also published as: KR102272268B1; CN110249478B; HUE057466T2; EP3358649A1; PL3358649T3; EP3358649B1; CN110249478A

Abstract

전지모듈용 집전시스템, 이를 포함하는 전지 모듈 및 자동차가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 집전시스템은 서로 적층되고 단열되는 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트을 포함하고, 상기 제1집전플레이트는 제1그룹의 전지셀과 복수의 제1연결부에서 각각 연결되고, 상기 제2집전플레이트는 제2그룹의 전지셀과 복수의 제2연결부에서 각각 연결되며, 상기 제1집전플레이트에서 2개의 제1연결부간 최소거리 및 상기 제2집전플레이트에서 2개의 제2연결부간 최소거리는 이웃하는 어느 한 쌍의 연결부간 거리보다 더 길게 마련된다.

Description

전지 모듈용 집전시스템, 전지 모듈 및 자동차{CURRENT COLLECTOR SYSTEM FOR BATTERY MODULE, BATTERY MODULE, AND VEHICLE}

본 발명은 전지 모듈용 집전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지 모듈용 집전시스템, 집전시스템 및 자동차에 관한 것이다.

충전식 전지 또는 이차 전지는 다양한 전자제품에 널리 사용된다. 저용량의 충전식 전지는 휴대전화, 노트북, 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자장치의 전원으로 사용되는 반면, 고용량의 충전식 전지는 자동차 및 항공 우주 산업 분야 등에 이용된다.

리튬 이온 전지는 고 에너지 밀도, 낮은 자체 방전 및 긴 전지 수명을 제공한다. 리튬 이온 전지는 휴대용 전자기기 분야에서의 활용을 넘어서 자동차 분야에서도 인기가 높아지고 있다.

개별적인 전지의 전기용량이 전지 모듈의 요구 용량보다 작은 경우, 복수의 단위 전지셀을 자동차의 모터 구동용과 같이 고출력의 충전식 전지를 구현하기 위해 직렬 또는 병렬로 연결한다.

전지 모듈은 상기 복수의 단위 전지셀들의 전극 단자들을 상호 연결하여 형성되며, 상기 전지셀들의 수는 요구 전력량에 따라 결정된다. 자동차용 리튬 이온 전지시스템은 일반적으로 복수의 전지 모듈을 연결하여 구성한다.

원통형 전지로 구성된 전지 모듈의 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 양극단자(18) 및 음극단자(19)를 포함하는 원통형 전지셀(1)을 도시하고, 도 2a 및 도 2b는 각각 전지 모듈(2)의 평면도 및 측면상의 단면도를 도시하고 있으며, 상기 전지 모듈(2)은 복수의 원통형 전지셀(1)과, 상기 원통형 전지셀(1)의 음극단자(19)에 연결되어 복수의 전지셀(1)을 병렬로 연결하는 음극 집전플레이트(3)을 포함하여 더 큰 용량을 구현한다. 모든 전지셀(2)의 양극단자(18) 또한 유사한 방법으로 양극 집전플레이트에 병렬로 연결될 수 있다(미도시).

전기 전도성의 음극 또는 양극 집전플레이트는 전지 모듈의 전기 인터페이스에 추가로 연결될 수 있다. 한편, 전지시스템에 요구되는 시스템 전압에 도달하도록 복수의 전지 모듈이 직렬로 연결될 수 있다.

다만, 모듈 내에 가연성의 전해액을 포함하는 다수의 리튬 이온 전지를 사용하는 것은 안정상의 위험이 따를 수 있다. 따라서, 전지 제조분야에 있어 전지셀에서 발생되는 열을 효율적으로 배출, 방출 또는 분산시킴으로써 전지 모듈의 온도를 안전상의 임계값 이하로 유지하는 열적 제어시스템을 제공하는 것은 중요하다.

하나 이상의 전지셀에서 온도의 증가는 해당 전지셀의 내부단락, 전기적 접촉 불량에 의한 열 발생 또는 인접한 전지셀의 단락과 같은 국부적인 고장에 의해 발생할 수 있다.

이 경우, 전지 모듈의 방열이 충분히 이루어지지 않으면 온도 상승이 인접한 전지셀들로 확대될 수 있고, 비정상적인 반응을 일으킬 수 있다. 이러한 비정상 반응 상태의 예로는 심하게 과열되거나 과충전된 리튬 이온 전지셀에 의해 발생될 수 있는 열폭주(thermal runaway)가 있다.

고장난 전지셀 내부의 온도가 통상적으로 약 150℃인 임계값을 초과하면, 증가된 온도에 의해 전지셀의 발열 반응이 가속되고, 순차적으로 에너지를 방출하면서 추가적인 온도 상승을 일으키는 양성적 피드백 상황이 일어난다.

열폭주 중에는 고장셀이 900℃ 이상까지 가열될 수 있으며, 모든 가연성 물질을 소비할 때까지 다량의 고온 가스를 전지시스템 내부로 방출할 수 있다. 즉, 다량의 열과 가스가 인접한 셀을 향해 방출될 수 있고, 상당량의 열은 음극 또는 양극 집전플레이트와 같은 열전도경로를 통해 확산될 수 있다.

전지 모듈 내에서 인접한 2개의 전지셀 사이의 열전도경로에는 2개의 전지셀의 직접적인 물리적 접촉과 집전플레이트를 통한 열전도가 포함된다. 또한, 열은 상기 고장셀에서 방출되는 고온 가스의 대류를 통해 단시간내에 전파될 수 있다.

집전플레이트는 보통 열전도율이 좋기 때문에, 고장난 전지셀에서 나오는 대량의 열이 집전플레이트를 통해 직접 인접한 전지셀로 전달될 수 있다. 결과적으로, 인접한 전지셀의 온도는 고장셀로부터 방출된 고온 가스와 집전플레이트에 의해 전달된 열이 모여 과도하게 상승한다.

고장셀과 인접하게 위치된 정상상태의 전지셀이 150℃ 이상으로 가열되어 열 폭주가 일어날 수 있고, 그 결과 전지 모듈 전체에서 전지셀간의 열폭주 전파가 일어난다. 결국, 열폭주 전파는 전지의 소손, 심지어 차량 전체의 손실을 유발할 수 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술의 결점을 극복하거나 감소시키고, 집전플레이트를 통해 이웃하는 전지셀로 전달되는 열을 감소시키며, 복수의 전지셀 사이에서 고장셀의 열을 적절히 분배함으로써 열폭주 전파가 방지될 수 있는 전지 모듈을 제공하고자 하는 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명의 실시예들은 인접한 전지셀 사이에서 열폭주 전파를 방지 또는 억제할 수 있는 전지 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명은 2개 이상의 집전플레이트가 서로 단열된 상태로 적층된 구조를 가지고, 전지 모듈의 각 전지셀이 집전플레이트에 연결되는 전지 모듈용 집전시스템을 제공하고자 하며, 또한 고장셀에서 발생된 열을 고장셀과 인접하지 않은 전지셀로 분배하기 위한 적층된 집전시스템을 포함하는 전지 모듈을 제공하고, 나아가 이러한 전지 모듈을 포함하는 자동차를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 집전시스템은 상호 적층 및 단열된 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트를 포함하고, 상기 제1집전플레이트는 제1연결부에서 상기 전지 모듈 내의 전지셀 중 제1그룹과 전기적으로 연결되도록 마련되며, 제2집전플레이트는 제2연결부에서 전지셀 중 제2그룹과 전기적으로 연결되도록 마련되고, 제1집전플레이트에서 2개의 제1연결부간 최소거리 및 제2집전플레이트 내에서 2개의 제2연결부간 최소거리는 집전시스템에서 이웃하는 2개의 연결부 사이의 거리보다 크다.

상기 집전시스템은 상기 제1집전플레이트와 상기 제2집전플레이트 사이에 단열층을 더 포함할 수 있다.

제1집전플레이트는 전기 전도성 물질의 균일한 시트일 수 있다. 제2집전플레이트는 제1집전플레이트의 제1연결부를 노출시키기 위해 상기 제1연결부에 대응하는 위치에 다수의 개구(관통공)를 포함할 수 있다.

이를 달리 표현하면, 제1집전플레이트는 전체 연결부 중 제1연결부를 제외한 연결부에 대응하는 복수의 관통공을 포함할 수 있으며, 제2집전플레이트는 제2연결부를 제외한 연결부에 대응하는 복수의 관통공을 포함할 수 있다.

상기 집전시스템은 상기 제2집전플레이트에 적층된 제3집전플레이트 및 그 사이의 단열층을 더 포함할 수 있다. 상기 제3집전플레이트는 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부를 노출시키기 위해 상기 제1집전플레이트의 제1연결부 및 상기 제2집전플레이트의 제2연결부에 대응하는 복수의 관통공을 포함할 수 있다.

이를 달리 표현하면, 제3집전플레이트는 제3그룹의 전지셀과 전기적으로 연결되는 제3연결부를 제외한 연결부에 대응하는 복수의 관통공을 포함할 수 있다.

상기 집전시스템은 상기 제3집전플레이트에 적층된 제4집전플레이트 및 상기 제3집전플레이트 사이에 적층된 단열층을 더 포함할 수 있다. 상기 제4집전플레이트는 제4연결부를 제외한 연결부에 대응하는 복수의 관통공을 포함하고, 상기 제4집전플레이트는 제4그룹의 전지셀과 상기 제4연결부를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

각 집전플레이트는 알루미늄 또는 구리 합금의 시트를 포함할 수 있다. 각 집전플레이트의 두께는 0.1mm 내지 2mm일 수 있다.

단열층은 운모계, 유리섬유계, 실리콘계, 에어로겔 또는 세라믹섬유 매트 등 열적으로 안정한 복합재를 포함할 수 있다. 단열층은 0.1mm와 5mm 사이의 두께를 가질 수 있다. 집전플레이트 및 단열층은 하나의 강성 복합체를 형성하도록 함께 접착될 수 있다.

적어도 2개의 집전플레이트는 접속지점에서 서로 전기적으로 연결된다. 접속지점은 전지 모듈의 고전류 인터페이스에 인접하게 위치할 수 있다. 모든 집전플레이트는 상기 접속지점에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

이 경우, 모든 전지셀 그룹이 병렬로 연결된다. 또는, 상기 집전플레이트는 2개 이상의 공간적으로 분리된 접속지점에서 한 쌍의 집전플레이트가 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우 전지셀의 그룹들은 직렬로 연결될 수 있다.

접속지점은 이웃하는 전지셀에 대해 거리 d 에 위치하고, 상기 거리 d 는 동일한 그룹의 2개의 전지셀들 사이의 최소거리(S)보다 크다. 접속지점은 집전플레이트의 연장선상에 위치한다.

상기 접속지점은 집전플레이트 사이에서 단열층이 제공되지 않은 부분에 형성될 수 있다. 집전플레이트는 스탬핑 등을 통해 접속지점에서 서로 접촉하도록 예비 성형될 수 있다. 접속지점에서 집전플레이트 사이는 볼트 또는 스터드(stud)와 함께 용접됨으로써 양질의 전기접촉이 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전지 모듈은 양극단자 및 음극단자를 갖고 적어도 제1그룹 및 제2그룹으로 구분되는 복수의 전지셀 및 서로 단열된 적어도 하나의 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트를 포함하는 집전시스템을 포함한다.

상기 제1그룹의 각 전지셀은 그와 대응되는 제1집전플레이트의 제1연결부에 전기적으로 연결되고, 상기 제2그룹의 전지셀은 그와 대응하는 제2집전플레이트의 제2연결부에 전기적으로 연결되며, 상기 제1집전플레이트와 제2집전플레이트 중 어느 하나에 연결된 2개의 전지셀간 최소거리는 전지 모듈에서 이웃하는 2개의 전지셀간 거리보다 더 크다.

상기 전지 모듈은 적어도 제1집전플레이트와 제2집전플레이트가 상호 적층 및 단열된 제2집전시스템을 더 포함할 수 있고, 상기 제1그룹의 각 전지셀의 음극단자 및 양극단자 중 하나는 상기 제1집전시스템에 마련된 제1집전플레이트의 제1연결부에 전기적으로 연결되고, 상기 음극단자 및 상기 양극단자 중 다른 하나는 상기 제2집전시스템의 제1집전플레이트에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제2그룹의 각 전지셀에 마련된 음극단자 및 양극단자 중 어느 하나는 상기 제1집전시스템의 제2집전플레이트에 마련된 제2연결부에 전기적으로 연결되며, 상기 음극단자 및 양극단자 중 다른 하나는 제2집전시스템에 마련된 제2집전플레이트의 제2연결부에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 전지셀은 육각 또는 직각 패턴으로 배치될 수 있다. 제1그룹 및 제2그룹의 전지셀은 하나 이상의 접속지점에 의해 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1그룹 및 제2그룹을 포함하여 구분되는 복수의 전지셀을 포함하는 전지 모듈과, 서로 단열된 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트를 포함하는 집전시스템을 포함하는 자동차가 제공된다.

상기 제1그룹의 각 전지셀은 제1연결부에서 상기 제1집전플레이트에 전기적으로 연결되고, 상기 제2그룹의 각 전지셀은 제2연결부에서 제2집전플레이트와 전기적으로 연결된다.

상기 제1집전플레이트와 상기 제2집전플레이트 중 어느 하나에 연결되는 2 개의 전지셀간 최소거리는 전지 모듈 내의 2개의 이웃하는 전지셀 사이의 거리보다 크다.

이웃하는 전지셀은 서로 단열된 상이한 집전플레이트에 전기적으로 연결되어, 고장셀에 의해 발생된 열이 단일의 집전플레이트가 구비된 기존의 전지 모듈 대비 더 넓은 영역으로 분산된다. 따라서, 각 전지셀의 온도가 임계온도 이하로 유지될 수 있고 열폭주 전파가 방지될 수 있다.

상술한 바와 본 발명의 실시예들은 전지셀의 열이 넓은 영역으로 분산되어 각 전지셀의 온도가 임계온도 이하로 유지되도록 하고 열폭주 전파가 방지되도록 한다.

도 1은 원통형 전지셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a는 전지 모듈의 평면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 점선을 따라 취한 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 집전시스템을 포함하는 전지 모듈의 평면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 점선을 따라 취한 단면도이다.
도 4a-4c는 각각 도 3a-3b에 도시된 집전시스템의 제1집전플레이트, 제2집전플레이트 및 제3집전플레이트의 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따른 집전시스템을 포함하는 전지 모듈의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 점선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 집전시스템을 포함하는 전지 모듈의 평면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 7b는 도 6에 도시된 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제3실시예에 따른 제1집전플레이트, 제1단열 층, 제2집전플레이트, 제2단열층 및 제3집전플레이트 상면도이다.
도 9a는 본 발명의 제4실시예에 따른 집전시스템을 포함하는 전지 모듈의 평면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 점선을 따라 취한 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제4실시예에 따른 제1집전플레이트, 제2집전플레이트, 제3집전플레이트 및 제4집전플레이트의 상면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따라 육각형으로 배열된 전지 및 집전시스템(5)을 가지는 전지 모듈(4)의 상면도 및 단면도이다. 전지 모듈(4)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 전지셀(1)을 포함한다.

충전식 전지셀은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스, 케이스 외부로 연장되고 양극에 전기적으로 연결되는 양극단자(18) 및 케이스 외부로 연장되고 음극에 전기적으로 연결되는 음극단자(19)를 포함한다.

양극, 음극 및 전해액의 전기 화학적 반응을 통해 전지의 충방전이 가능하도록 상기 케이스 내부로 전해액이 주입된다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, EMC 등의 유기용매와 LiPF6 또는 LiBF4 등의 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔 상태일 수 있다.

케이스는 알루미늄과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 또는, 산화물, 황화 유리(Li2O, Li2S), 세라믹 유리(LAGP, LiPS) 또는 세라믹(LLZO) 등으로 구성되거나 포함하는 고체 전해질이 제공될 수 있다.

상기 케이스는 도 1에 도시 된 바와 같이 원통형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 전지의 목적 등에 따라 사각 형상일 수도 있다. 또한, 전지셀 내의 소정 압력에 의해 개방되도록 구성되는 벤트부재가 제공될 수 있다.

제1실시예에 따르면, 전지셀은 전지 모듈(4)에서 육각형 패턴을 가지도록 배열될 수 있다. 전지 모듈(4)내의 전지셀은 동일한 그룹에 속하는 셀들이 서로 이웃하지 않도록 3개의 그룹(1a, 1b, 1c)으로 분할된다.

제1실시예에 따르면, 집전시스템(5)은 3개의 개별적인 집전플레이트(3a, 3b, 3c)을 포함하는 적층물에 해당한다. 제1집전플레이트(3a)는 제1그룹(1a)의 전지셀이 제1집전플레이트(3a)에 전기적으로 연결되는 위치에 대응하는 복수의 제1연결부(17a)를 포함한다.

제2집전플레이트(3b)는 제2그룹(1b)의 전지셀이 제2집전플레이트(3b)에 전기적으로 연결되는 위치에 대응하는 복수의 제2연결부(17b)를 포함한다. 제3집전플레이트(3c)는 제3그룹(1c)의 전지셀이 제3집전플레이트(3c)와 전기적으로 연결되는 위치에 대응하는 복수의 제3연결부(17c)를 포함한다.

제1집전플레이트는(3a)는 전지 모듈(4)의 전지셀로부터 가장 멀리 위치된 최외측의 집전플레이트이다. 제2집전플레이트(3b)는 제1집전플레이트(3a)상에 위치하고, 제3집전플레이트(3c)는 제2집전플레이트(3b)상에 위치된다.

제3집전플레이트(3c)는 전지 모듈(4)의 내부, 즉 전지셀(1a, 1b, 1c)을 마주하는 최내측 집전플레이트이다. 제1, 2, 3집전플레이트(3a, 3b, 3c)는 서로 단열되어 있다. 이를 위해, 제1집전플레이트(3a)와 제2집전플레이트(3b) 사이에는 제1단열층(미도시)이 구비되고, 제2집전플레이트(3b) 및 제3집전플레이트(3c) 사이에는 제2단열층(미도시)이 구비될 수 있다.

단열층은 운모 기재, 유리 섬유 기재, 또는 실리콘 기재와 같이 열적으로 안정적인 복합재나 에어로켈 또는 세라믹 섬유 매트와 같은 단열 물질로 제조될 수 있다. 또는, 이웃하는 집전플레이트 사이에 공극을 형성하여 상기 집전플레이트를 서로 단열시킬 수 있다.

하나의 집전플레이트에서 다른 집전플레이트로의 열전도를 효과적으로 방지하기 위해, 단열층의 두께는 0.1mm 이상이 바람직하지만 5mm를 초과하지 않도록 하여 집전시스템의 총 두께 및 전지모듈의 사이즈가 과도하게 증가하지 않도록 할 수 있다.

도 4a는 집전시스템(5)의 최외측 플레이트에 해당하고 전기 전도성 물질로 이루어지는 하나의 층으로 구성된 제1집전플레이트(3a)의 평면도이다. 제1집전플레이트(3a)는 예컨대 구리 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 시트일 수 있다. 니켈 등의 보호 코팅이 제1집전플레이트(3a)상에 추가로 도포될 수 있다.

제1집전플레이트(3a)는 개구나 관통공이 없는 균일 시트이고, 제2, 3집전플레이트(3b, 3c)에는 관통공(6b, 6c)이 형성되어 있다.

도 4b는 제1집전플레이트(3a)상의 제1연결부(17a)에 대응하는 다수의 관통공(6b)을 포함하는 제2집전플레이트(3b)의 평면도이며, 제1그룹(1a)의 전지셀은 제1집전플레이트(3a)에 연결된다.

도 4c는 제1연결부(17a) 및 제2연결부(17b)에 대응하는 복수의 관통공(6c)을 포함하는 제3집전플레이트(3c)의 평면도이다. 관통공(6b, 6c)의 크기는 전지셀의 단면적보다 크게 형성되어 전지셀(1a, 1b)을 삽입하기에 충분히 크도록 마련된다.

제1단열층에는 제2집전플레이트(3b)와 동일한 관통공(6b)이 마련되고, 제2단열층에는 제3집전플레이트(3c)와 동일한 관통공(6c)이 마련될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 이웃하는 집전플레이트와는 다른 관통공 패턴을 가지는 단열층이 마련될 수도 있다.

제1그룹(1a)의 전지셀은 제1연결부(17a)에 대응하는 제2, 3집전플레이트(3b, 3c)의 관통공(6b, 6c)에 삽입되고, 제1연결부(17a)와 대응되도록 제1집전플레이트(3a)상에 전기적으로 연결된다.

예컨대, 전지셀은 용접, 납땜 또는 도전성 접착제에 의해 제1연결부(17a)에 고정될 수 있다. 제1연결부(17a)의 위치는 제1그룹(1a)의 2개 전지셀간 최소거리(S)가 전지 모듈(4)에서 이웃하는 2개의 전지셀간 거리보다 더 크도록 하는 방식으로 배치된다.

이와 유사하게, 제2그룹(1b)의 전지셀은 제2연결부(17b)에 대응하는 제3집전플레이트(3c)의 관통공(6c)에 삽입되고, 제2연결부(17b)와 대응되도록 제2집전플레이트(3b)상에 전기적으로 연결된다. 마지막으로, 제3그룹(1c)의 전지셀은 제3연결부(17c)와 대등되도록 제3집전플레이트(3c)상에 전기적으로 연결된다.

또한, 제2그룹(1b) 및 제3그룹(1c)에 대해서, 동일한 그룹의 2개 전지셀 사이의 최소거리(S)는 전지 모듈 (4) 내에서 이웃하는 2개의 전지셀 사이의 거리보다 크다.

제1그룹(1a) 전지셀의 음극단자(19)는 제1집전플레이트(3a)에 전기적으로 연결된다. 마찬가지로, 제2그룹(1b) 전지셀의 음극단자(19)는 제2집전플레이트(3b)에 전기적으로 연결되고, 제3그룹(1c) 전지셀의 음극단자(19)는 제3집전플레이트(3c)에 전기적으로 연결될 수 있다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 양극단자(18)가 집전플레이트에 연결될 수도 있다. 또한, 전지 모듈(4)은 양극단자(18)와 음극단자(19)를 병렬로 연결하기 위해 양극단자(18) 또는 음극단자(19)에 각각 연결되는 2개의 집전시스템을 포함할 수 있다.

제1, 2, 3집전플레이트(3a, 3b, 3c)는 제1 및 2단열층에 의해 서로 열적 및 전기적으로 절연되어 있다. 제1 내지 3집전플레이트(3a, 3b, 3c)는 단열층이 형성되지 않은 집전플레이트(3a, 3b, 3c)의 연장선에 위치된 접속지점(미도시)에서 전기적으로 접속할 수 있다.

집전플레이트는 스탬핑 등에 의해 접속지점에서 서로 접촉하도록 예비 성형된다. 집전플레이트 사이는 볼트 또는 스터드 (stud)와 함께 용접함으로써 양질의 전기 접촉이 구현될 수 있다. 접속지점은 전지 모듈의 고전류 단자 근처에 위치할 수 있다.

따라서, 모든 전지셀 그룹(1a, 1b, 1c)은 전기적으로 병렬 접속될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 내지 3집전플레이트(3a, 3b, 3c)는 상기 집전시스템(5)과 이격된 접속지점에서 전기적으로 연결될 수 있다. 집전플레이트들은 금속 와이어를 통해 상호 연결될 수도 있다.

접속지점과 집전시스템(5) 사이의 거리는 동일한 그룹의 2개의 전지셀들 사이의 최소거리(S)의 50% 이상일 수 있다. 바람직하게는, 접속지점과 이웃하는 전지셀 사이의 거리는 동일한 그룹의 2개 전지셀 사이의 최소거리(S)보다 크다.

따라서, 일정량의 열이 접속지점을 통해 어느 하나의 집전플레이트로부터 다른 집전플레이트로 전달될 수 있는 경우라도, 공간적으로 분리된 접속지점을 통해 전달되는 열의 양은 도 2B에 도시된 것과 같은 단일 집전플레이트에서 이웃하는 전지셀간의 열 전달량보다 크게 감소된다.

본 발명의 일실시예에서 전지 모듈(4)내의 각 전지셀은 이웃하는 2개의 전지셀이 서로 동일한 집전플레이트에 연결되지 않도록 복수의 집전플레이트(3a, 3b, 3c) 중 어느 하나에만 전기적 및 열적으로 접촉된다.

이웃하는 2개의 전지셀이 서로 전기적으로 직접 연결되지 않기 때문에, 2개의 이웃하는 전지셀 사이에서 집전플레이트를 통한 열전도경로가 최소화될 수 있다.

결과적으로, 고장셀에서 발생된 열은 주로 상기 고장셀에 연결된 집전플레이트를 통해 동일한 그룹에 속하는 다른 전지셀로 전달되고, 각 집전플레이트(3a, 3b, 3c)는 서로 단열되어 있기 때문에 상이한 집전플레이트간의 열전달은 억제 또는 감소된다.

집전플레이트는 이웃하는 두 셀 사이의 거리보다 큰 최소거리(S)를 가지는 전지셀들을 서로 연결하기 때문에, 어느 하나의 전지셀이 열폭주에 들어가면 열폭주 상태의 고장셀에서 방출되는 열이 종래의 전지 모듈과 비교하여 최소거리(S) 이상의 거리를 가지는 더 넓은 영역으로 분산된다.

본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈에서, 고장셀에 가장 가깝게 이웃하는 셀들은 고장셀로부터 방출된 열 및 고온 가스와 직접 접촉하면서 고장셀로부터 방출된 열의 일부를 흡수하지만, 고장셀로부터 방출된 열의 다른 일부는 상기 고장셀에 연결된 집전플레이트를 통해 상기 고장셀에서 멀리 떨어진 전지셀(최소거리(S) 이상)로 분배될 수 있다.

따라서, 두 셀간의 전체 열교환량이 감소되고, 열은 전지 모듈의 전지셀 사이에서 보다 고르게 분포되는 바, 정상상태의 각 전지셀는 고장셀에 의해 생성된 열의 작은 부분을 소비하게 된다.

정상셀에서 소비되는 열량이 충분히 작다면, 정상셀의 온도를 150℃ 미만으로 항상 유지하여 열폭주 전파를 방지할 수 있다. 이에 따라, 전지시스템의 화재위험이 크게 감소하고 안전한 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 전지 모듈 내부에서 발생된 열을 전지 모듈의 외부로 방열시키기 위해 냉각시스템이 추가적으로 이용될 수 있다.

도 5a 및 도 5b에는 본 발명의 다른 실시예로서 전지셀이 직교 형태로 배열된 실시예가 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 집전시스템(15)을 포함하는 전지 모듈(10)의 평면도 및 단면도이다.

본 실시예에서, 전지셀은 2개의 그룹(11a, 11b)으로 구분되고, 집전시스템(15)은 서로 적층되고 단열된 2개의 집전플레이트(13a, 13b)로 구성된다. 최외측의 제1집전플레이트(13a)는 개구나 관통공이 없는 균일 시트로 마련되고, 제2집전플레이트(13b)에는 관통공이 형성되어 있다.

제1그룹(11a)의 전지셀은 제2집전플레이트(13b)의 관통공에 삽입되고, 제1연결 부(17a')와 대응하여 제1집전플레이트(13a)과 전기적으로 연결된다. 제2그룹(11b)의 전지셀은 제2연결부(17b')와 대응하도록 제2집전플레이트(13b)에 전기적으로 연결된다.

상기 제1연결부(17a')와 제2연결부(17b')는 격자 패턴(체크보드 패턴)으로 배치되고, 동일한 그룹의 2개 전지셀간 최소거리(S')가 전지 모듈(10)에서 이웃하는 2개 전지셀간의 거리보다 더 크게 배치된다.

따라서, 제2실시예는 제1실시예와 집전플레이트의 개수 및 관통공의 분포가 다르지만, 단일 집전플레이트 및 단열층의 특성은 도 3a 및 도 3b, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 제1실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 그 설명을 생략한다.

도 3b 및 도 5b에 도시된 실시예에서 집전시스템(5, 15)은 서로 다른 그룹의 전지셀들이 서로 분리되어 단열되도록 전지셀의 음극단자(19)가 연결되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 집전시스템은 전지셀의 양극단자(18)에 연결될 수도 있다.

또한, 전지 모듈은 양극 및 음극단자를 각각 병렬로 연결하기 위해 도 3b 또는 도 5b에 도시된 것과 같은 집전시스템을 2개 포함하여 상이한 그룹에 속하는 전지셀의 양극 및 음극단자를 상호 분리할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 다른 전기적 구성이 사용될 수도 있다. 예컨대, 전지셀의 양극 및 음극단자가 집전플레이트에 교대로 연결될 수도 있다.

한편, 도 6, 도 7a 및 7b에는 육각형으로 배열된 전지셀을 가지는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따라 제1집전시스템(35a) 및 제2집전시스템(35b)을 포함하는 전지 모듈(30)의 평면도이다.

도 7a 및 도 7b는 각각 도 6의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도이다. 본 실시예에서, 제1, 2집전시스템(35a, 35b)은 서로 적층되고 단열된 3개의 집전플레이트(35a)를 각각 포함한다.

상기 제1집전시스템(35a)은 제1, 2, 3집전플레이트(33a, 33b, 33c)를 포함하고, 제2집전시스템(35b)은 제 4, 5, 6집전플레이트(33a', 33b', 33c')를 포함한다. 전지셀은 도 3B의 제1실시예와 유사하게 3개의 그룹(31a, 31b, 31c)으로 구분되는 바, 제1, 2, 3그룹의 전지셀에 대한 상세한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

제3실시예에 따르면, 전지셀의 양극 및 음극단자는 제1, 2집전플레이트(35a, 35b)에 교대로 연결된다. 예컨대, 제1그룹(31a)과 제3그룹(31c) 전지셀의 양극단자는 제1집전시스템(35a)에 연결되고, 제1그룹(31a)과 제3그룹(31c) 전지셀의 음극단자는 제2집전시스템(35b)에 연결되며, 반면 제2그룹(31b) 전지셀의 음극단자는 제1집전시스템(35a)에 연결되고, 제2그룹(31b) 전지셀의 양극단자는 제2집전시스템(35b)에 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 다른 전기적 구성이 반영될 수 있다.

본 실시예에서 전지셀들은 모두 병렬로 연결되는 것이 아니며, 동일한 그룹의 전지셀만이 해당 집전플레이트를 통해 병렬로 연결되는 반면, 제1 내지 3그룹간의 전지셀은 상호 직렬로 연결될 수 있다.

따라서, 제1집전세스템(35a)을 구성하는 제1 내지 3집전플레이트(33a, 33b, 33c)는 하나의 접속지점을 통해 상호 연결되지 않는 대신, 제1집전시스템(35a)에서 제2집전플레이트(33b) 및 제3집전플레이트(33c)를 연결하는 제1접속지점(71)이 마련되고, 제2집전시스템(35b)에서 제4집전플레이트(33a') 및 제5집전플레이트(33b')를 연결하는 제2접속지점(72)이 마련된다.

제1그룹(31a)의 전지셀은 제1집전플레이트(33a)와 제4집전플레이트(33a') 사이에 결합되고, 상기 제4집전플레이트(33a')는 제2접속지점(72)을 통해 제5집전플레이트(33b')에 연결된다.

제2그룹(31b)의 전지셀은 제5집전플레이트(33b')와 제2집전플레이트(33b) 사이에 결합되고, 상기 제2집전플레이트(33b)는 제1접속지점(71)를 통해 제3집전플레이트(33c)에 연결된다.

제3그룹(31c)의 전지셀은 제3집전플레이트(33c)와 제6집전플레이트(33c') 사이에 결합된다.

또한, 제1집전플레이트(33a)에는 전지 모듈(30)의 양극단자탭(81)이 연결되고, 제6집전플레이트(33c')에는 전지 모듈(30)의 음극단자탭(82)이 연결된다. 따라서, 전지셀의 3개 그룹(31a, 31b, 31c)은 양극 및 음극단자탭(81, 82) 사이에서 직렬로 연결된다.

도 8a 내지 도 8e는 각각 제1집전플레이트(33a), 제1 및 2집전플레이트(33a, 33b) 사이에 위치하는 제1단열층(34a), 제2집전플레이트(33b), 제2 및 3집전플레이트(33b, 33c) 사이에 위치하는 제2단열층(34b)과 제3집전플레이트(33c)를 도시한다.

본 실시예에 따르면, 제1 내지 3집전플레이트(33a, 33b, 33c)의 관통공은 도 4a 내지 도 4c에 도시된 관통공과는 상이하다. 특히, 도 8a에 도시된 제1집전플레이트(33a)는 제1집전플레이트(33a)의 제1연결부(37a)를 제외한 연결부(37b, 37c)에 대응하는 복수의 제1관통공(36a)을 포함하고, 제1그룹(31a)의 전지셀은 제1집전플레이트(33a)에 연결된다.

도 8c는 제2집전플레이트(33b)의 제2연결부(37b)를 제외한 연결부(37a, 37c)에 대응하는 복수의 제2관통공(36b)를 포함하는 제2집전플레이트(33b)의 평면도이고, 제2그룹(31b)의 전지셀은 제2집전플레이트(33b)에 연결된다.

도 8e는 제3집전플레이트(33c)의 제3연결부(37c)를 제외한 연결부(37a, 37b)에 대응하는 복수의 제3관통공(36c)을 포함하는 제3집전플레이트(33c)의 평면도이고, 제3그룹(31c)의 전지셀은 제3집전플레이트(33c)에 연결된다.

도 8b 및 도 8d는 제1단열층(34a) 및 제2단열층(34b)의 펑면도를 도시한다. 제1 및 2단열층(34a, 34b)은 모든 연결부(37a, 37b, 37c)와 대응하도록 제1, 2관통공을 포함함으로써, 제1집전시스템(35a)에서 각 연결부(37a, 37b, 37c)마다 서로 다른 하나의 집전플레이트만이 제공되도록 하며, 제1, 2단열층(34a, 34b)은 서로 다른 연결부(37a, 37b, 37c)의 집전플레이트 영역 사이에 마련된다.

나아가, 관통공은 제1접속지점(71)의 위치 및 전지 모듈(30)의 양극단자탭(81)의 위치와 대응하여 제1, 2, 3집전플레이트(33a, 33b, 33c) 및 제1, 2단열층(34a, 34b)에 마련될 수 있다.

제4 내지 6집전플레이트(33a', 33b', 33c')와 그 사이의 단열층은 상기 제1집전시스템에서의 집전플레이트와 유사한 구조를 가질 수 있으며, 상기 제4 내지 6집전플레이트(33a', 33b', 33c')는 각각의 연결부에 대응하는 영역에 복수의 관통공을 포함하고, 단열층은 모든 연결부, 제2접속지점(72) 및 전지 모듈(30)의 음극단자탭(82) 위치에 대응하는 복수의 관통공을 포함한다.

제3실시예에 따르면, 모든 연결부(37a, 37b, 37c)에는 제1, 2집전시스템(35a, 35b) 각각에서 하나의 집전플레이트만이 제공되기 때문에 인접한 집전플레이트간의 접촉 면적이 최소화되고, 전지 모듈 외부로의 열 배출이 증가된다. 따라서, 전지 모듈의 안전성이 향상된다.

제1 및 2실시예는 각각 3개 또는 2개의 집전플레이트를 포함하는 집전시스템에 관한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 4개 이상의 집전플레이트를 포함하는 집전시스템이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 육각형 및 격자형 배치(체크보드 배치) 외의 다른 배열이 이용될 수 있다.

도 9a-9b 및 도 10a-10d에는 직교형으로 배열되고 4개의 집전플레이트를 포함하는 전지셀을 가지는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다.

도 9a 및 9b는 본 발명의 제4실시예에 따른 제1집전시스템(상부)(25a) 및 제 2집전시스템(하부)(25b)을 포함하는 전지 모듈(20)의 평면도 및 단면도를 도시한다. 본 실시예에서 전지셀은 4개의 그룹(21a, 21b, 21c, 21d)으로 구분되며, 제1, 2집전시스템(25a, 25b)은 서로 적층되고 단열된 4개의 집전플레이트를 각각 포함한다.

도 10a 내지 도 10d는 제1집전시스템(25a)를 형성하는 제1, 2, 3, 4집전플레이트(23a, 23b, 23c, 23d)의 평면도이다.

도 10a는 제1집전플레이트(23a)의 평면도이며, 상기 제1집전플레이트(23a)는 제1집전시스템(25a)의 최외측에 배치되고, 제1집전플레이트(23a)상의 제1연결부(27a)를 제외한 제2, 3, 4연결부(27b, 27c, 27d)에 대응하는 복수의 제1관통공(26a)을 포함하는 전기 전도성 물질의 단일층으로 구성된다. 제1그룹(21a)의 전지셀은 제1집전플레이트(23a)에 연결된다.

도 9b에 도시된 실시예에 따르면, 제1그룹(21a) 전지셀의 양극단자(18)가 제1집전플레이트(23a)에 연결되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 10b는 제2집전플레이트(23b)의 평면도로서, 제2집전플레이트(23b)는 제2집전플레이트(23b)상의 제2연결부(27b)를 제외한 제1, 3, 4연결부(27a, 27c, 27d)에 대응하는 복수의 제2관통공(26b)을 포함한다.

제2그룹(21b)의 전지셀은 제2집전플레이트(23b)에 연결된다. 본 실시예에 따르면, 제2그룹(21b) 전지셀의 음극단자(19)가 제2집전플레이트(23b)와 연결되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 10c는 제3집전플레이트(23c)의 평면도이며, 제3집전플레이트(23c)는 제3집전플레이트(23c)의 제3연결부(27c)를 제외한 제1, 2, 4연결부(27a, 27b, 27d)에 대응하는 복수의 제3관통공(26c)을 포함한다.

제3그룹(21c)의 전지셀은 제3집전플레이트(23c)에 연결된다. 본 실시예에 따르면, 제3그룹(21c) 전지셀의 양극단자(18)가 제3집전플레이트(23c)에 연결된다.

도 10D는 제4집전플레이트(23d)의 평면도이며, 제4집전플레이트(23d)는 제4집전플레이트(23d)상의 제4연결부(27d)를 제외한 제1, 2, 3연결부(27a, 27b, 27c)에 대응하는 복수의 제4관통공을 포함한다.

제4그룹(21d)의 전지셀은 제4집전플레이트(23d)에 연결된다. 본 실시예에 따르면, 제4그룹(21d) 전지셀의 음극단자(19)가 제4집전플레이트(23d)에 연결된다.

단열층은 인접하는 집전플레이트 사이에 마련될 수 있고, 제1 내지 4연결부(27a, 27d, 27c, 27d)에 대응하는 관통공을 포함할 수 있다. 제1 내지 4집전플레이트(23a, 23b, 23c, 23d) 각각의 연결부는 동일한 그룹의 2 개 전지셀간 최소거리(S)가 전지 모듈(20)에서 이웃하는 2개 전지셀간 거리보다 더 크도록 배치된다.

제4실시예에 따르면, 전지셀의 제1 내지 4그룹(21a, 21b, 21c, 21d)은 직렬로 연결된다. 구체적으로, 제1집전시스템(25a)에는 제2집전플레이트(23b)와 제3집전플레이트(23c)를 연결하는 제1접속지점(71')이 형성된다.

제2집전시스템(25b)에는 제2 및 3접속지점(72', 73')이 마련되며, 제2접속지점 (72')은 제2집전시스템(25b)의 제1집전플레이트(23a')를 제2집전시스템(25b)의 제2집전플레이트(23b')에 전기적으로 연결하고, 제3접속지점(73')은 제2집전시스템(25b)의 제3집전플레이트(23c')를 제2집전시스템(25b)의 제4집전플레이트(23d')에 전기적으로 연결한다.

또한, 전지 모듈(20)의 양극단자탭(81)은 제1집전시스템(25a)의 제1집전플레이트(23a)에 전기적으로 연결되고, 전지 모듈(20)의 음극단자탭(82)은 제1집전시스템 (25a)의 제4집전플레이트(23d)에 전기적으로 연결된다.

제1그룹(21a)의 전지셀은 제1집전시스템(25a)의 제1집전플레이트(23a)와 제2집 전시스템(25b)의 제1집전플레이트(23a') 사이에 결합되고, 제2접속지점(72')을 통해 제2집전시스템(25b)의 제2집전플레이트(23b')와 연결된다.

제2그룹(21b)의 전지셀들은 제2집전시스템(25b)의 제2집전플레이트(23b')와 제1집전시스템(25a)의 제2집전플레이트(23b) 사이에 결합되고, 제1접속지점(71')을 통해 제1집전시스템(25a)의 제3집전플레이트(23c)와 연결된다.

제3그룹(21c)의 전지셀은 제1집전시스템(25a)의 제3집전플레이트(23c)와 제2집전시스템(25b)의 제3집전플레이트(23c') 사이에 결합되고, 제3접속지점(73')을 통해 제2집전시스템(25b)의 제4집전플레이트(23d')와 연결된다.

제4그룹(21d)의 전지셀은 제2집전시스템(25b)의 제4집전플레이트(23d')와 제1집전시스템(25a)의 제4집전플레이트(23d) 사이에 결합되고, 전지 모듈(30)의 음극단자탭(82)에 연결된다.

또한, 전지 모듈(30)의 양극단자탭(81)은 제1집전시스템(25a)의 제1집전플레이트(23a)에 연결되어 있다. 따라서, 4개 그룹(21a, 21b, 21c, 21d)의 전지셀은 양극단자탭 (81)과 음극단자탭(82) 사이에서 직렬로 연결된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 4개의 그룹(21a, 21b, 21c, 21d)은 다른 방식으로 연결될 수도 있다.

하나의 예로, 전지 모듈은 각 그룹이 16개의 전지셀을 갖는 3개의 그룹으로 구분되는 48개의 전지셀을 포함할 수 있고, 상기 그룹들은 3s16p구성(병렬로 16셀, 직렬로 3셀)으로 연결될 수 있다.

또 다른 예로, 전지 모듈은 각 그룹이 12개의 전지셀을 갖는 4개의 그룹으로 구분되는 48개의 전지셀을 포함할 수 있고, 전지 모듈은 4s12p구성으로 전지셀을 연결하기 위해 4개의 양극 집전플레이트 및 4 개의 음극 집전플레이트를 더 포함할 수 있다.

다만, 전지 모듈 내의 전지셀의 수는 48개에 한정되지 않으며 다른 구성들이 이용될 수 있다. 예컨대, 4sXp구성(여기서 X는 병렬로 연결된 전지셀의 수를 나타냄)은 12V 전지시스템에 이상적일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 적층 구조를 가지는 집전시스템이 전지 모듈 내의 인접한 전지셀 사이의 열 전달을 방지하여 고장셀에 인접한 전지셀의 온도 상승을 감소시킬 수 있다. 따라서, 인접한 전지셀에 열폭주가 전파되는 것을 방지하고 전지 모듈의 안전성을 높일 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1 : 전지셀
1a, 11a, 21a, 31a : 제1그룹
1b, 11b, 21b, 31b : 제2그룹
1c, 21c, 31c : 제3그룹
3a, 13a, 23a, 23a', 33a : 제1집전플레이트
3b, 13b, 23b, 23b', 33b : 제2집전플레이트
3c, 23c, 23c', 33c : 제3집전플레이트
4, 10, 20, 30 : 전지 모듈
5, 15 : 집전시스템
25a, 35a : 제1집전시스템
25b, 35b : 제2집전시스템
17a, 17a', 27a, 37a : 제1연결부
17b, 17b', 27b, 37b : 제2연결부
17c, 27c, 37c : 제3연결부
6b, 6c : 관통공
26a, 36a : 제1관통공
26b, 36b : 제2관통공
26c, 36c : 제3관통공
71, 71' : 제1접속지점
72, 72' : 제2접속지점
73' : 제3접속지점

Claims

적어도 제1그룹 및 제2그룹으로 구분되는 복수의 전지셀을 포함하는 전지 모듈의 집전시스템에 있어서,
상기 집전시스템은,
서로 적층되고 단열되는 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트;을 포함하고,
상기 제1집전플레이트는 상기 제1그룹의 전지셀과 복수의 제1연결부에서 각각 연결되고, 상기 제2집전플레이트는 상기 제2그룹의 전지셀과 복수의 제2연결부에서 각각 연결되며,
상기 제1집전플레이트에서 2개의 제1연결부간 최소거리 및 상기 제2집전플레이트에서 2개의 제2연결부간 최소거리는 이웃하는 어느 한 쌍의 연결부간 거리보다 더 긴 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트 사이에 마련되는 단열층;을 더 포함하는 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2집전플레이트는 상기 제1집전플레이트의 상기 제1연결부와 대응되는 복수의 관통공이 마련되어 상기 제1연결부를 노출시키는 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2집전플레이트상에 적층되고, 상기 제2집전플레이트와의 사이에 단열층이 마련되는 제3집전플레이트;를 더 포함하는 집전시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제3집전플레이트는 상기 제1집전플레이트의 상기 제1연결부 및 상기 제2집전플레이트의 상기 제2연결부와 대응되는 복수의 관통공이 마련되어 상기 제1연결부 및 제2연결부를 노출시키는 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1집전플레이트는 상기 제2연결부에 대응하는 복수의 관통공이 마련되고, 상기 제2집전플레이트는 상기 제1연결부에 대응하는 복수의 관통공이 마련되는 집전시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제2집전플레이트상에 적층되고, 상기 제2집전플레이트와의 사이에 단열층이 마련되는 제3집전플레이트;를 더 포함하며,
상기 제3집전플레이트는 상기 제1연결부 및 제2연결부와 대응되는 복수의 관통공이 마련되고, 제3연결부에서 제3그룹의 전지셀과 전기적으로 연결되는 집전시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 제3집전플레이트상에 적층되고, 상기 제3집전플레이트와의 사이에 단열층이 마련되는 제4집전플레이트;를 더 포함하며,
상기 제4집전플레이트는 상기 제1연결부, 제2연결부 및 제3연결부와 대응되는 복수의 관통공이 마련되고, 제4연결부에서 제4그룹의 전지셀과 전기적으로 연결되는 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트는 전기 전도성의 금속합금 시트를 포함하는 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 단열층은 공극 또는 단열성 복합재를 포함하는 집전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트는 그 연장선상에 위치하는 접속지점에서 서로 전기적으로 연결되는 집전시스템.
적어도 제1그룹 및 제2그룹으로 구분되고, 각각 양극단자 및 음극단자를 가지는 복수의 전지셀;
청구항 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 제1집전시스템; 를 포함하고,
상기 제1그룹의 전지셀은 상기 제1집전플레이트에 마련된 복수의 제1연결부에 각각 전기적으로 연결되고, 상기 제2그룹의 전지셀은 상기 제2집전플레이트에 마련된 복수의 제2연결부에 각각 전기적으로 연결되며,
상기 제1집전플레이트 및 제2집전플레이트 중 어느 하나에 함께 연결된 2개의 전지셀간 최소거리는 상기 전지 모듈에서 이웃하는 2개의 전지셀간 거리보다 더 긴 전지 모듈
청구항 12에 있어서,
청구항 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 제2집전시스템;을 더 포함하고,
상기 제1그룹의 전지셀에 마련된 양극단자 및 음극단자 중 어느 하나는 상기 제1집전시스템의 제1집전플레이트에 마련된 제1연결부에 전기적으로 연결되고, 상기 제1그룹의 전지셀에 마련된 양극단자 및 음극단자 중 다른 하나는 상기 제2집전시스템의 제1집전플레이트에 마련된 제1연결부에 전기적으로 연결되며,
상기 제2그룹의 전지셀에 마련된 양극단자 및 음극단자 중 어느 하나는 상기 제1집전시스템의 제2집전플레이트에 마련된 제2연결부에 전기적으로 연결되고, 상기 제2그룹의 전지셀에 마련된 양극단자 및 음극단자 중 다른 하나는 상기 제2집전시스템의 제2집전플레이트에 마련된 제2연결부에 전기적으로 연결되는 전지 모듈.
청구항 13에 있어서,
상기 제1그룹 및 제2그룹의 전지셀은 병렬 또는 직렬로 연결되는 전지 모듈.
청구항 12 내지 14 중 어느 하나에 따른 전지 모듈을 포함하는 자동차.