KR20200021450A - 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents

전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법 Download PDF

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KR20200021450A
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마사히데 나카야마
야스토 다케다
히데토시 다케이
다케히로 스즈키
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 전지 모듈은, 케이스(20)와, 케이스(20) 내에 적층되어 수용되는 복수의 전지 유닛(30)과, 전지 유닛(30)의 전극 탭(31)에 용접되는 버스 바(40)와, 버스 바(40) 및 전지 유닛(30)의 전압을 측정하는 측정부에 접속되는 전압 감시선(50)을 구비하고, 버스 바(40)는, 전극 탭(31) 근방에서 케이스(20)에 유지되며, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다.

Description

전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법
본 발명은, 전지 모듈 및 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2017년 6월 27일에, 일본에 출원된 특원 2017-124903호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, 일반 가옥 내에, 태양 전지 패널 등으로 발전한 전기 에너지를 야간에도 사용할 수 있도록 비축해 두기 위하여 축전지 유닛이 설치되어 있다. 이 축전지 유닛은, 케이스와, 그 케이스 내에서 적층되어 수용되는 복수의 전지 모듈을 구비하고 있다.
전지 모듈은, 케이스와, 그 내부에 수용되는 복수의 축전체와, 축전체의 전극 탭에 용접되는 버스 바와, 버스 바 및 축전체의 전압을 측정하는 측정부에 접속되는 전압 감시선을 구비한다. 전지 모듈에 있어서, 버스 바와 전압 감시선은, 전압 감시선의 단자부에서, 케이스에 대하여 나사 고정되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본국 특허 공표 2008-520076호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 전지 모듈은, 진동이 가해지면, 버스 바가 단선되는 경우가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 진동이 가해져도, 버스 바가 단선되는 것을 방지한 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[1] 케이스와, 상기 케이스 내에 적층되어 수용되는 복수의 전지 유닛과, 상기 복수의 전지 유닛의 전극 탭에 각각 용접되는 복수의 버스 바와, 상기 복수의 전지 유닛의 각각의 전압을 측정하는 측정부 및 상기 복수의 버스 바에 각각 접속되는 복수의 전압 감시선을 구비하고, 각 버스 바는, 상기 전극 탭 근방에서 상기 케이스에 유지되며, 상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선 중 적어도 1세트는, 상기 전압 감시선의 단자부에서, 상기 케이스에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있는 전지 모듈.
[2] 상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선은, 각각 독립적으로 리벳, 땜납, 용접, 나사 및 코킹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 접속 수단에 의하여 접속되어 있는 [1]에 기재된 전지 모듈.
[3] 상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선은, 각각 일체적으로 형성되어 있는 [1]에 기재된 전지 모듈.
[4] 케이스와, 상기 케이스 내에 적층되어 수용되는 복수의 전지 유닛과, 상기 복수의 전지 유닛의 전극 탭에 각각 용접되는 복수의 버스 바와, 상기 복수의 전지 유닛의 각각의 전압을 측정하는 측정부 및 상기 복수의 버스 바에 각각 접속되는 복수의 전압 감시선을 구비하고, 각 버스 바는, 상기 전극 탭 근방에서 상기 케이스에 유지되어 있는 전지 모듈의 제조 방법으로서, 상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선 중 적어도 1세트를, 상기 전압 감시선의 단자부에서, 상기 케이스에 대하여 고정하는 일 없이, 접속하는 것을 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 진동이 가해져도, 버스 바가 단선되는 것을 방지한 전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 전지 모듈의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 전지 모듈의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 도면이고, 도 1a에 있어서의 영역 α의 확대도이며, 도 1a의 깊이 방향을 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 전지 모듈에 있어서의 전지 유닛의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 전지 모듈의 제2 실시 형태에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 전지 모듈의 제3 실시 형태에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 전지 모듈의 제4 실시 형태에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 전지 모듈의 제5 실시 형태에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 전지 모듈의 제6 실시 형태에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
본 발명의 전지 모듈의 실시의 형태에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시의 형태는, 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위하여 구체적으로 설명하는 것이며, 특별히 지정이 없는 한, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[전지 모듈]
(1) 제1 실시 형태
도 1a는, 본 실시 형태의 전지 모듈의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 도 1b는, 본 발명의 전지 모듈의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 도면이고, 도 1a에 있어서의 영역 α의 확대도이며, 도 1a의 깊이 방향을 따른 단면도이다.
본 실시 형태의 전지 모듈(10)은, 케이스(20)와, 케이스(20) 내에 적층되어 수용되는 복수의 전지 유닛(30)과, 전지 유닛(30)의 전극 탭(31)에 용접되는 버스 바(40)와, 버스 바(40) 및 전지 유닛(30)의 전압을 측정하는 측정부(도시 생략)에 접속되는 전압 감시선(50)을 구비한다.
버스 바(40)는, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 전지 모듈(10)의 정면(전지 모듈(10)의 길이 방향과 수직인 단면)(10a) 측에 있어서, 전지 유닛(30)의 전극 탭(31) 근방에서 케이스(20)에 유지되어 있다. 즉, 버스 바(40)는, 케이스(20)에 형성된 버스 바의 삽입부(간극)에 삽입됨으로써, 케이스(20)에 유지되어 있다.
전지 유닛(30)의 전극 탭(31)과 버스 바(40)는, 용접부(60)에서 용접됨으로써, 접속되어 있다.
버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 단자부(51)에서, 접속 수단으로서의 리벳(70)에 의하여 접속되어 있다. 또한, 그 리벳(70)이, 전지 모듈(10)의 정면(10a) 측에 있어서, 케이스(20)에 전지 모듈(10)의 깊이 방향으로 파이도록 형성된 오목부(21) 내에 수용되어 있다. 이 경우, 리벳(70)과 오목부(21)의 사이에는, 간극이 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 전지 유닛(30)에 대응하여, 복수 세트의 버스 바(40) 및 전압 감시선(50)이 설치되어 있지만, 이 복수 세트 중 적어도 1세트가 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있으면 된다. 진동 등에 의하여 버스 바가 단선되는 것을 보다 확실하게 방지하는 관점뿐만 아니라, 전지 모듈(10)의 제조를 용이하게 하는 관점에서는, 바람직하게는 상기 복수 세트 중 1/3 이상이, 보다 바람직하게는 1/2 이상이, 더 바람직하게는 2/3 이상이, 가장 바람직하게는 모두가 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 특히, 전지 유닛(30)이 직렬로 접속되어 있는 경우에는, 상기 복수 세트 모두가 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있는 것이 바람직하다.
또, 여기에서 「고정」이란, 기계적 접합, 용착, 접착 등에 의하여 일정 이상의 힘을 가해도 케이스(20)로부터 이탈하지 않도록 케이스(20)에 접합된 상태를 가리킨다. 버스 바(40) 및 전압 감시선(50)이, 케이스(20)에 대하여 이동 가능한 상태로 단지 접하고 있는 것과 같은 상태는 「고정」에는 포함되지 않는다.
전지 유닛(30)의 구성은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전지 유닛(30)은 시트형(판형)으로 형성되어 있다. 전지 유닛(30)은, 축전체(32)와, 축전체(32)를 수용하는 외장체(33)와, 외장체(33) 내에 충전된 전해질(34)을 구비한다.
축전체(32)는, 정극부(35) 및 부극부(36)가, 전지 유닛(30)의 두께 방향으로 교대로 겹쳐져 구성되어 있다. 정극부(35)는, 정극 시트(도시 생략)와, 그 주면에 설치된 정극 활물질층(도시 생략)을 구비하고 있다. 부극부(36)는, 부극 시트(도시 생략)와, 그 주면에 설치된 부극 활물질층(도시 생략)을 구비하고 있다.
정극부(35)와 부극부(36)의 사이에는, 세퍼레이터(37)가 배치되어 있다. 즉, 정극부(35), 세퍼레이터(37), 부극부(36), 세퍼레이터(37), 정극부(35), ···의 순서로 적층함으로서, 축전체(32)가 구성되어 있다.
정극 시트로서는, 알루미늄박 등을 이용할 수 있다. 정극 활물질층에는, 일반식 「LiMxOy(식 중, M은 금속이며; x 및 y는, 금속 M과 산소 O의 조성비이다)」로 나타내어지는 금속산 리튬 화합물 등이 이용된다. 이와 같은 금속산 리튬 화합물로서는, 코발트산 리튬(LiCoO2), 니켈산 리튬(LiNiO2) 등을 예시할 수 있다.
부극 시트로서는, 구리박 등을 이용할 수 있다. 부극 활물질층에는, 흑연(그라파이트)이나 산화 규소 등이 이용된다.
세퍼레이터(37)의 재질은, 특별히 한정되지 않지만, 미다공성의 고분자막, 부직포, 유리 섬유 등을 들 수 있다.
외장체(33)의 구성은, 특별히 한정되지 않는다. 외장체(33)는, 예를 들면, 내층 측으로부터 변성 PP(폴리프로필렌)층, 알루미늄층, 나일론층, 및 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)층이 적층된 제1 적층 필름(38) 및 제2 적층 필름(39)을 갖고 있다.
제1 적층 필름(38)의 변성 PP층의 가장자리부와 제2 적층 필름(39)의 변성 PP층의 가장자리부가 용착함으로써, 외장체(33)가 봉지형으로 구성된다.
전해질(34)은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 공지의 리튬 이온 2차 전지에서 이용되는 전해질, 전해액 등이 적용 가능하다. 전해액으로서는, 유기 용매에 전해질염을 용해한 혼합 용액을 예시할 수 있다.
전지 유닛(30)은, 도시하지 않은 한 쌍의 탭(단자)을 구비하고 있다. 전지 유닛(30)은, 한 쌍의 탭을 통하여 충전하거나 방전하거나 할 수 있다.
전지 유닛(30)은, 1장 또는 복수 장의 질량이, 예를 들면, 수10kg이나 100kg 등으로 비교적 무겁다.
본 실시 형태의 전지 모듈(10)에서는, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)이, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 그 때문에, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에 진동이 가해져도, 버스 바(40)가 단선되는 것을 방지할 수 있다.
(2) 제2 실시 형태
도 3은, 본 실시 형태의 전지 모듈에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 3에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)이, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 단자부(51)에서, 접속 수단으로서의 땜납(80)에 의하여 접속되어 있다. 또한, 그 땜납(80)을 포함하는 접속부가, 전지 모듈(10)의 정면(10a) 측에 있어서, 케이스(20)에 고정되지 않는다.
본 실시 형태의 전지 모듈에 의하면, 제1 실시 형태의 전지 모듈(10)과 동일한 효과가 얻어진다.
(3) 제3 실시 형태
도 4는, 본 실시 형태의 전지 모듈에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 4에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 단자부(51)에서, 접속 수단으로서의 용접부(90)에 의하여 접속되어 있다. 또한, 그 용접부(90)를 포함하는 접속부가, 전지 모듈(10)의 정면(10a) 측에 있어서, 케이스(20)에 고정되지 않는다.
본 실시 형태의 전지 모듈에 의하면, 제1 실시 형태의 전지 모듈(10)과 동일한 효과가 얻어진다.
(4) 제4 실시 형태
도 5는, 본 실시 형태의 전지 모듈에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 5에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 단자부(51)에서, 접속 수단으로서의 나사(100)에 의하여 접속되어 있다. 또한, 그 나사(100)가, 전지 모듈(10)의 정면(10a) 측에 있어서, 케이스(20)에 전지 모듈(10)의 깊이 방향으로 파이도록 형성된 오목부 내에 수용되어 있다. 이 경우, 나사(100)와 오목부의 사이에는, 간극이 있는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 전지 모듈에 의하면, 제1 실시 형태의 전지 모듈(10)과 동일한 효과가 얻어진다.
(5) 제5 실시 형태
도 6은, 본 실시 형태의 전지 모듈에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 6에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 단자부(51)에서, 접속 수단으로서의 코킹부(110)에 의하여 접속되어 있다. 코킹부(110)는, 버스 바(40)에 있어서의 케이스(20)에 유지되어 있는 부분과는 반대 측의 단부에 설치되어 있다. 코킹부(110)에 전압 감시선(50)의 단자부(51)를 삽입하고, 코킹부(110)를 코킹함으로써, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)이 접속되어 있다. 또한, 그 코킹부(110)를 포함하는 접속부가, 전지 모듈(10)의 정면(10a) 측에 있어서, 케이스(20)에 고정되지 않는다.
본 실시 형태의 전지 모듈에 의하면, 제1 실시 형태의 전지 모듈(10)과 동일한 효과가 얻어진다.
(6) 제6 실시 형태
도 7은, 본 실시 형태의 전지 모듈에 있어서의, 버스 바와 전압 감시선의 접속 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 7에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 전압 감시선(50)의 단자부(51)에서, 케이스(20)에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 일체화됨으로써 접속되어 있다. 버스 바(40)와 전압 감시선(50)은, 금속판의 펀칭 가공 등에 의하여, 일체로 성형되어 있다. 또한, 버스 바(40)와 전압 감시선(50)의 경계부(45)가, 전지 모듈(10)의 정면(10a) 측에 있어서, 케이스(20)에 고정되지 않는다.
본 실시 형태의 전지 모듈에 의하면, 제1 실시 형태의 전지 모듈(10)과 동일한 효과가 얻어진다.
[전지 모듈의 제조 방법]
상기의 전지 모듈은, 상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선 중 적어도 1세트를, 상기 전압 감시선의 단자부에서, 상기 케이스에 대하여 고정하는 일 없이, 접속하는 것 이외에는 공지의 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 이 방법에 의하면, 버스 바와 전압 감시선을 케이스에 고정할 필요가 없기 때문에, 종래의 방법과 비교하여 간편하게 전지 모듈을 제조하는 것이 가능하게 될 뿐만 아니라, 상기한 바와 같이, 진동이 가해져도, 버스 바가 단선되는 것을 방지한 전지 모듈을 제조할 수 있다.
10 전지 모듈
20 케이스
21 오목부
30 전지 유닛
31 전극 탭
32 축전체
33 외장체
34 전해질
35 정극부
36 부극부
37 세퍼레이터
38 제1 적층 필름
39 제2 적층 필름
40 버스 바
50 전압 감시선
51 단자부
60 용접부
70 리벳
80 땜납
90 용접부
100 나사
110 코킹부

Claims (4)

  1. 케이스와, 상기 케이스 내에 적층되어 수용되는 복수의 전지 유닛과, 상기 복수의 전지 유닛의 전극 탭에 각각 용접되는 복수의 버스 바와, 상기 복수의 전지 유닛의 각각의 전압을 측정하는 측정부 및 상기 복수의 버스 바에 각각 접속되는 복수의 전압 감시선을 구비하고,
    각 버스 바는, 상기 전극 탭 근방에서 상기 케이스에 유지되며,
    상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선 중 적어도 1세트는, 상기 전압 감시선의 단자부에서, 상기 케이스에 대하여 고정되는 일 없이, 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선은, 각각 독립적으로 리벳, 땜납, 용접, 나사 및 코킹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 접속 수단에 의하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선은, 각각 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  4. 케이스와, 상기 케이스 내에 적층되어 수용되는 복수의 전지 유닛과, 상기 복수의 전지 유닛의 전극 탭에 각각 용접되는 복수의 버스 바와, 상기 복수의 전지 유닛의 각각의 전압을 측정하는 측정부 및 상기 복수의 버스 바에 각각 접속되는 복수의 전압 감시선을 구비하고,
    각 버스 바는, 상기 전극 탭 근방에서 상기 케이스에 유지되어 있는 전지 모듈의 제조 방법으로서,
    상기 복수의 버스 바와 상기 복수의 전압 감시선 중 적어도 1세트를, 상기 전압 감시선의 단자부에서, 상기 케이스에 대하여 고정하는 일 없이, 접속하는 것을 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
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