KR20200122273A - Battery Module - Google Patents

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KR20200122273A
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Abstract

The present invention relates to a battery module capable of improving the safety since the electrical connection is disconnected due to short-circuit of an electrode tab when the volume of a battery cell increases. The battery module includes a plurality of spaces in which a plurality of battery cells are arranged to be spaced apart at a predetermined interval and a predetermined area under each of the battery cells is inserted into the plurality of spaces. Through a swelling partition formed to surround a certain area under each of the battery cells and concentrate swelling occurrence positions of the battery cells upward, the electrical connection of the battery cells is cut off by physical force acting on upper sides of the battery cells when the swelling occurs.

Description

배터리 모듈 {Battery Module}Battery Module {Battery Module}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀 부피가 증가할 경우 전극 탭이 단락 되어 전기적 연결이 끊김으로써 안전성을 향상시킬 수 있도록 한 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more particularly, to a battery module capable of improving safety by disconnecting an electrical connection due to a short circuit when a battery cell volume increases.

일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행 중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.In general, secondary batteries are capable of charging and discharging unlike primary batteries, so they are applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, notebook computers, and hybrid cars, and active research is underway. Examples of secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.

이러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. 이러한 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있으며, 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어, 그 형상이 비교적 자유롭다. 이러한 파우치형의 배터리 셀 다수개를 연결하여 모듈 형태로 구성하여 사용하는 것이 일반적이다. 이때 배터리 셀 외부로 돌출되어 있는 전극 탭의 연결을 통해 배터리 셀 각각의 전기적인 연결을 형성하는데, 이러한 모듈은 이차전지의 특성상 발생할 수 있는 과충전, 과방전시 분자구조의 붕괴나 내부 단락으로 인한 화재, 연소 및 폭발의 위험을 가지고 있다. 이와 같은 이유로 배터리 셀의 안전성을 확보하기 위하여 안전통로(safety vent), PTC(Positive Temperature Coefficient)와 CID(Current Interrupt Device) 소자 등 다양한 방법을 사용한다. 이러한 방법들은 주로 배터리 셀의 일정영역의 파손하고 이를 이용하여 내부 압력을 낮추어 화재, 연소 및 폭발의 위험을 최소화하는 방식을 취한다. 그러나 이러한 방법들은 배터리 셀의 파손 부위가 불규칙적으로 형성되어 파손된 부분을 통하여 내부의 전해질이 외부로 유출되어 문제를 발생시킬 수 있다.Among these secondary batteries, many studies have been conducted on lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage, and are commercialized and widely used. These lithium secondary batteries can be manufactured in various forms. Representative shapes include cylinder type and prismatic type, which are mainly used for lithium ion batteries, and lithium polymer batteries that are in the spotlight recently are pouches with flexibility. It is manufactured in a pouched type, and its shape is relatively free. It is common to connect a plurality of such pouch-type battery cells to form a module. At this time, an electrical connection of each battery cell is formed through the connection of the electrode tabs protruding outside the battery cell.These modules are overcharged due to the characteristics of the secondary battery, collapse of the molecular structure during overdischarge or fire due to internal short circuit There is a risk of combustion and explosion. For this reason, various methods such as safety vent, PTC (Positive Temperature Coefficient) and CID (Current Interrupt Device) devices are used to secure the safety of battery cells. These methods mainly take a method of minimizing the risk of fire, combustion and explosion by damaging a certain area of the battery cell and lowering the internal pressure using it. However, these methods may cause problems as the damaged part of the battery cell is irregularly formed, and the internal electrolyte leaks out through the damaged part.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리 셀 내부의 문제로 부피가 증가하는 스웰링이 발생할 경우 전극 탭의 단락을 통해 전기적 연결을 끊어 스웰링을 억제함으로써 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and when swelling, which increases the volume due to a problem inside the battery cell, is cut off through an electrical connection through a short circuit of the electrode tab, the safety of the battery cell is suppressed. It is to provide a battery module that can be improved.

또한, 상측으로 연장되어 형성되는 전극 탭이 절곡되어 배터리 모듈과 수직인 방향으로 용접면을 형성하는 용접부를 형성하고, 배터리 셀 내부의 문제로 부피가 증가하는 스웰링이 발생할 경우 스웰링 위치를 조절하여 용접부가 떨어져 분리되어 전극 탭이 단락되는 배터리 모듈을 제공함에 있다.In addition, the electrode tab formed extending upward is bent to form a welding part forming a welding surface in a direction perpendicular to the battery module, and the swelling position is adjusted when swelling, which increases the volume due to a problem inside the battery cell, occurs. Thus, it is to provide a battery module in which the welding part is separated and the electrode tab is shorted.

또한, 전극 탭의 단락을 통해 전기적 연결이 끊겨 스웰링을 억제하여 배터리 셀의 안전성을 향상시킨 배터리 모듈을 제공함에 있다.In addition, there is provided a battery module in which swelling is suppressed by disconnecting an electrical connection through a short circuit of an electrode tab, thereby improving the safety of a battery cell.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은, 둘 이상의 배터리 셀(110)과, 각각의 상기 배터리 셀(110)로부터 연장되어 서로 레이저 용접되는 전극 탭(120)을 포함하는 배터리 모듈(100)에 있어서, 상기 배터리 모듈(100)은 상측으로 연장되어 형성된 전극 탭(120)이 절곡되어 상기 배터리 셀(110)에 수직인 방향으로 용접면을 형성하는 용접부(121)를 포함하여 형성된다.The battery module of the present invention for achieving the above object includes at least two battery cells 110 and electrode tabs 120 extending from each of the battery cells 110 and laser-welded to each other. In (100), the battery module 100 is formed to include a welding portion 121 which forms a welding surface in a direction perpendicular to the battery cell 110 by bending the electrode tab 120 formed by extending upward. do.

또한, 상기 전극 탭(120)은 이웃하는 음극의 전극 탭(120)과 양극의 전극 탭(120)의 상기 용접부(121)가 겹쳐진 형태에서 용접되는 겹치기 용접(lap welding)형태 또는 상기 전극 탭(120)은 이웃하는 음극의 전극 탭(120)과 양극의 전극 탭(120)의 상기 용접부(121)의 단부가 맞닿은 상태에서 용접되는 맞대기 용접(butt welding)방식으로 용접된다.In addition, the electrode tab 120 is in the form of lap welding in which the electrode tab 120 of the adjacent negative electrode and the welding part 121 of the electrode tab 120 of the positive electrode overlap each other, or the electrode tab ( 120 is welded by a butt welding method in which the electrode tabs 120 of the adjacent cathode and the ends of the welding portions 121 of the electrode tabs 120 of the anode are in contact with each other.

더불어, 상기 용접부(121)는 탑햇(Top-hat)형태의 레이저를 이용하여 용접되며, 상기 용접부(121)는 레이저 점용접(Spot laser welding)을 이용하여 용접된다.In addition, the welding portion 121 is welded using a top-hat type laser, and the welding portion 121 is welded using spot laser welding.

이때, 본 발명의 배터리 모듈(100)은 상기 베터리 셀(110)의 스웰링 위치(swelling position)를 유도하는 스웰링 파티션(Swelling partition, 130)이 상기 베터리 셀(110)의 하측 일정영역에 상기 베터리 셀(110)을 감싸도록 형성된다.At this time, in the battery module 100 of the present invention, a swelling partition 130 for inducing a swelling position of the battery cell 110 is disposed in a predetermined area below the battery cell 110. It is formed to surround the battery cell 110.

또한, 둘 이상의 배터리 셀과, 각각의 상기 배터리 셀로부터 연장되어 서로 레이저 용접되는 전극 탭을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 모듈(100)은 상측으로 연장되어 형성된 전극 탭(120)이 절곡되어, 이웃하는 음극의 전극 탭과 양극의 전극 탭이 용접되는 용접면이 상기 배터리 셀(110)에 수직인 방향으로 이루어지도록 형성되는 용접부(121)를 포함하고, 상기 용접면은 배터리 셀의 스웰링 방향과 평행한 방향으로 형성되어, 배터리 셀의 스웰링 발생 시 발생하는 물리적인 힘에 의해 용접부(121)가 분리되어 배터리셀(110)이 단락되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery module comprising two or more battery cells, and electrode tabs extending from each of the battery cells and laser-welded to each other, the battery module 100 is formed by extending upwardly the electrode tab 120 is bent , And a welding portion 121 formed such that a welding surface on which an electrode tab of an adjacent negative electrode and an electrode tab of a positive electrode are welded is formed in a direction perpendicular to the battery cell 110, and the welding surface is swelling of the battery cell It is formed in a direction parallel to the direction, and the welding part 121 is separated by a physical force generated when swelling of the battery cell occurs, and the battery cell 110 is short-circuited.

또한, 본 발명의 배터리 모듈(100)은 상기 배터리 셀(110)의 스웰링이 배터리셀(110)의 전극 탭 방향으로 이루어지도록 상기 배터리 셀(110)의 스웰링 위치(swelling position)를 유도하는 스웰링 파티션(Swelling partition, 130)이 상기 배터리 셀(110)의 하측 일정영역에 상기 배터리 셀(110)을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery module 100 of the present invention induces the swelling position of the battery cell 110 so that the swelling of the battery cell 110 is made in the direction of the electrode tab of the battery cell 110. A swelling partition 130 is formed to surround the battery cell 110 in a predetermined area below the battery cell 110.

둘 이상의 배터리 셀과, 각각의 상기 배터리 셀로부터 연장되어 서로 레이저 용접되는 전극 탭을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 모듈은,배터리 셀의 상측으로 연장되어 절곡 형성된 전극 탭;과 상기 배터리 셀 각각의 하측 일정영역을 감싸도록 형성되어, 배터리셀을 일정 간격 이격되게 배치하고, 배터리 셀의 스웰링 발생 위치를 상측으로 집중시키는 스웰링 파티션을 포함하고, 상기 절곡 형성된 전극 탭에는 이웃하는 절곡 형성된 전극 탭과 용접되는 용접면이 상기 배터리 셀에 수직인 방향으로 이루어지도록 형성되는 용접부가 형성되고, 상기 스웰링 파티션에 의해 배터리 셀의 스웰링 발생 시 발생하는 물리적인 힘이 배터리 셀의 상측에 집중되고, 배터리 셀의 스웰링 발생 시 배터리 셀의 상측에 작용하는 물리적인 힘에 의해 상기 용접부의 배터리 셀의 스웰링 방향과 평행한 방향으로 형성된 용접면이 분리되어 배터리셀의 전기적 연결이 끊기는 것을 특징으로 한다.A battery module comprising two or more battery cells, and electrode tabs extending from each of the battery cells and laser-welded to each other, wherein the battery module comprises: electrode tabs extending upward and bent above the battery cells; and each of the battery cells And a swelling partition configured to surround a predetermined area below the battery cells to be spaced apart from each other by a predetermined interval, and to concentrate a swelling occurrence position of the battery cell upward, and the bent electrode tab adjacent to the bent electrode A welding portion formed so that the welding surface to be welded to the tab is made in a direction perpendicular to the battery cell is formed, and a physical force generated when swelling of the battery cell occurs by the swelling partition is concentrated on the upper side of the battery cell. , When swelling of the battery cell occurs, the welding surface formed in a direction parallel to the swelling direction of the battery cell of the welding part is separated by a physical force acting on the upper side of the battery cell, thereby disconnecting the electrical connection of the battery cell. do.

본 발명의 스웰링 파티션은 복수의 배터리 셀을 이격 지지할 수 있는 파티션으로서, 상기 복수의 배터리셀을 일정 간격 이격되게 배치하고, 상기 배터리 셀 각각의 하측 일정영역이 삽입되는 복수의 공간을 포함하며, 상기 배터리 셀 각각의 하측 일정영역을 감싸도록 형성되어, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생 위치를 상측으로 집중시키게 된다.The swelling partition of the present invention is a partition capable of supporting a plurality of battery cells spaced apart from each other, and includes a plurality of spaces in which the plurality of battery cells are spaced apart from each other by a predetermined interval, and a predetermined area under each of the battery cells is inserted. It is formed so as to surround a predetermined area under each of the battery cells, so that the swelling occurrence position of the battery cells is concentrated upward.

이때, 상기 스웰링 파티션의 상측은 단부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the upper side of the swelling partition is characterized in that the cross-sectional area is formed to decrease toward the end.

본 발명에 의하면, 상측으로 연장되어 형성되는 전극 탭이 절곡되어 배터리 모듈과 수직인 방향으로 용접면을 갖는 용접부를 형성하고, 용접부를 겹치기 용접방식 또는 맞대기 용접방식으로 탑햇형태의 레이저를 이용하여 점용접을 하여 평상시에는 안정적인 결합을 하지만 배터리 셀의 부피가 증가하는 스웰링이 발생할 경우 단락이 발생하여 스웰링의 진행을 차단할 수 있다.According to the present invention, the electrode tab formed by extending upward is bent to form a welded portion having a welding surface in a direction perpendicular to the battery module, and the welded portion is pointed by using a top hat type laser in an overlap welding method or a butt welding method. By welding, a stable bond is normally performed, but when swelling occurs, which increases the volume of the battery cell, a short circuit may occur and the progress of the swelling may be blocked.

또한 스웰링 파티션을 구비하여 스웰링 위치를 조절함으로써 전극 탭의 단락에 필요한 물리적인 힘을 효과적으로 공급할 수 있다. 이를 통하여 배터리 셀 내부의 이상에 의해 스웰링이 발생할 경우 배터리 셀의 밀폐력이 상실되지 않은 상태에서 전기적 단락을 이용하여 스웰링의 발생을 최대한 억제할 수 있어 배터리 셀 내부의 전해질 등이 외부로 유출되지 않으며, 배터리 셀 내부의 압력을 보다 안전하게 처리할 수 있다는 장점을 갖는다. In addition, by providing a swelling partition to adjust the swelling position, it is possible to effectively supply a physical force required for shorting the electrode tab. Through this, if swelling occurs due to an abnormality inside the battery cell, the occurrence of swelling can be suppressed as much as possible by using an electrical short while the sealing power of the battery cell is not lost, so that the electrolyte inside the battery cell does not leak to the outside. In addition, it has the advantage that the pressure inside the battery cell can be handled more safely.

도 1은 본 발명의 배터리 모듈 사시도
도 2는 본 발명의 겹치기 용접 실시예
도 3은 본 발명의 레이저 형태 실시예
도 4는 본 발명의 스웰링 파티션 실시예
도 5는 본 발명의 스웰링 파티션 실시예에 따라 배터리 셀이 전기적으로 단락되는 예시1 is a perspective view of the battery module of the present invention
Figure 2 is a lap welding embodiment of the present invention
3 is an embodiment of the laser form of the present invention
Figure 4 is a swelling partition embodiment of the present invention
5 is an example in which a battery cell is electrically shorted according to an embodiment of the swelling partition of the present invention

이하, 본 발명의 배터리 모듈을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a battery module of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, throughout the specification, the same reference numerals indicate the same elements.

도 1은 본 발명의 배터리 모듈 사시도이고, 도 2는 본 발명의 겹치기 용접 실시예이며, 도 3은 본 발명의 레이저 형태 실시예, 도 4는 본 발명의 스웰링 파티션의 실시예, 그리고 도 5는 본 발명의 스웰링 파티션 실시예에 따라 배터리 셀이 전기적으로 단락되는 예시이다.1 is a perspective view of a battery module of the present invention, FIG. 2 is a lap welding example of the present invention, FIG. 3 is a laser type example of the present invention, FIG. 4 is an example of a swelling partition of the present invention, and FIG. Is an example in which the battery cell is electrically shorted according to the swelling partition embodiment of the present invention.

본 발명의 배터리 모듈(100)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 둘 이상의 배터리 셀(110)과, 각각의 상기 배터리 셀(110)로부터 연장되어 서로 레이저 용접되는 전극 탭(120)을 포함한다.The battery module 100 of the present invention includes two or more battery cells 110 and electrode tabs 120 extending from each of the battery cells 110 and laser-welded to each other, as shown in FIG. 1.

이때, 상기 배터리 모듈(100)은 상측으로 연장되어 형성된 전극 탭(120)이 절곡되어 상기 배터리 셀(110)에 수직인 방향으로 용접면을 갖는 용접부(121)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 전극 탭(120)은 이웃하는 음극의 전극 탭(120)과 양극의 전극 탭(120)의 상기 용접부(121)가 겹쳐진 상태에서 용접되는 겹치기 용접(lap welding) 또는 상기 전극 탭(120)은 이웃하는 음극의 전극 탭(120)과 양극의 전극 탭(120)의 상기 용접부(121)의 단부가 맞닿은 상태에서 용접되는 맞대기 용접(butt welding)방식 맞대기 용접(butt welding)형태로 용접된다.In this case, the battery module 100 is formed to include a welding portion 121 having a welding surface in a direction perpendicular to the battery cell 110 by bending the electrode tab 120 formed by extending upward. In addition, the electrode tab 120 is lap welding or the electrode tab 120 welded in a state in which the electrode tab 120 of the adjacent negative electrode and the welding portion 121 of the electrode tab 120 of the positive electrode are overlapped. ) Is welded in the form of butt welding, in which the electrode tab 120 of the adjacent cathode and the end of the welding portion 121 of the electrode tab 120 of the anode are in contact with each other. .

즉, 상기 용접부(121)는 각각의 상기 배터리 셀(110)에서 상측으로 연장되어 일정영역이 상기 배터리셀(110)에 수직인 방향으로 절곡되어 있으며, 절곡으로 형성된 상기 용접부(121)는 음극의 상기 전극 탭(120)과 이웃하는 양극의 상기 전극 탭(120)이 겹쳐진 구조를 이룬다. 이와 같은 겹쳐진 상기 용접부(121)를 중앙의 일정영역에 레이저로 용접하는 겹치기 용접 또는 맞대기 용접을 이용하여 용접한다. 도 2의 (a) 내지 (b)로 도시한 바와 같이, 겹치기 용접은 하나의 레이저로 일정영역을 용접하므로 작업이 간편하며, 겹쳐져 있는 부분이 다른 용접방식보다 넓어, 용접 부위가 좁을 경우 용접 작업 중 발생할 수 있는 용접부위 추적오류로 발생되는 용접불량을 최소화 할 수 있으며, 따라서 공정불량률을 최소화 할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한 도 2의 (c)로 도시한 바와 같이, 맞대기 용접은 상기 용접부(121)의 단부를 맞대어 놓고 용접하므로 다른 용접방식보다 보다 쉽게 단락이 가능하여 배터리 모듈에 이상이 발생되어 스웰링이 발생될 경우 보다 신속하게 상기 용접부(121)의 단락을 발생시킬 수 있다는 장점을 갖는다.That is, the welding part 121 is extended upward from each of the battery cells 110 so that a certain area is bent in a direction perpendicular to the battery cell 110, and the welding part 121 formed by bending is The electrode tab 120 and the electrode tab 120 of an anode adjacent to each other form an overlapping structure. The overlapping welding portion 121 is welded to a certain area in the center using overlap welding or butt welding in which a laser is used. As shown in (a) to (b) of Fig. 2, overlap welding is convenient because it welds a certain area with one laser, and the overlapping part is wider than other welding methods, so when the welding area is narrow, welding work It has the advantage of minimizing welding defects that may occur due to welding part tracking errors, and thus minimizing the process defect rate. In addition, as shown in (c) of FIG. 2, since butt welding is performed by butt welding the end of the welding part 121, it is possible to short-circuit more easily than other welding methods, resulting in an abnormality in the battery module and swelling. In this case, it has the advantage that a short circuit of the welding part 121 can be generated more quickly.

또한, 도 2에서는 본 발명의 상기 전극 탭(120)이 알루미늄 소재와 구리 소재로 구성되었을 때를 예시하였다. 이때, 보다 효율적인 용접을 위해 각각의 상기 전극 탭(120)을 밀착시키기 위해서는 양단부와 중앙부가 지지력을 갖는 3포인트 지지가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, FIG. 2 illustrates a case where the electrode tab 120 of the present invention is made of an aluminum material and a copper material. At this time, in order to closely contact the electrode tabs 120 for more efficient welding, it is preferable to configure both ends and the center to be supported by three points having a supporting force.

이러한 3포인트 지지를 위해서 각각의 상기 전극 탭(120)은 상기 용접부(121) 형성에 일정한 규칙성을 갖는 것이 바람직하며, 이때 상기 용접부(121)의 형성 규칙은, 일반적으로 상기 전극 탭(120)에 사용되는 알루미늄 소재가 9% 이상의 연신율을 갖고 구리 소재가 6% 이상의 연신율을 갖는 것을 감안하여 알루미늄이 더 작은 반경을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 연신율이 높은 알루미늄 소재는 구리 소재와 용접될 때 늘어날 수 있으므로 구리 소재보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.In order to support these three points, it is preferable that each of the electrode tabs 120 have a certain regularity in forming the welding part 121, and the formation rule of the welding part 121 is, in general, the electrode tab 120 Considering that the aluminum material used in the elongation has an elongation of 9% or more and the copper material has an elongation of 6% or more, it is preferable that the aluminum is formed to have a smaller radius. That is, an aluminum material having a high elongation may be stretched when it is welded with a copper material, so it is preferable to be formed shorter than that of a copper material.

이와 더불어, 상기 용접부(121)는 탑햇(Top-hat)방식의 레이저를 이용하여 용접한다. 일반적으로 용접에 사용되는 레이저는 좌우대칭형의 가우스(Symmetric gauss)방식으로 도 3의 (a)에 도시되어 있다. 이러한 좌우대칭형의 가우스 방식은 에너지 밀도가 균일하지 않고 중앙에 집중되는 형태를 띈다. 따라서 에너지 밀도가 낮은 주변부는 용접 대상인 모재에 깊게 용입되지 못하여 용접 효율이 떨어진다는 문제점을 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 탑햇방식의 레이저를 사용한다. 이러한 탑햇방식의 레이저는 주변부와 중앙의 에너지 밀도가 균일하여 용접 대상인 모재에 동일한 깊이로 용입된다는 장점을 갖는다. In addition, the welding part 121 is welded using a top-hat laser. In general, the laser used for welding is shown in Fig. 3 (a) in a symmetric gauss method. This symmetrical Gaussian method has an uneven energy density and is concentrated in the center. Therefore, the periphery with low energy density has a problem that welding efficiency is degraded because it cannot penetrate deeply into the base material to be welded. In order to solve this problem, the present invention uses a top hat type laser as shown in FIG. 3(b). This top hat type laser has the advantage of being penetrated into the base material to be welded at the same depth due to the uniform energy density of the periphery and the center.

또한, 상기 용접부(121)는 레이저 점용접(Spot laser welding)을 이용하여 용접한다. 이러한 레이저 점용접은 기존의 일정한 폭을 갖고 일정영역을 용접하는 선형(Linear)용접을 이용하였을 때의 인장강도를 기준으로 연산하여 점용접의 점의 개수를 산정하는 근거가 된다. 즉 선형 용접을 이용하였을 때의 용접 면적을 점용접에 사용되는 점의 면적으로 나누어 점의 개수를 산정하여 용접을 하게 된다. 따라서 레이저 선형용접과 레이저 점용접은 동일한 용접면적을 갖게 되나, 용접 위치에서 차이가 있다.In addition, the welding part 121 is welded using spot laser welding. Such laser spot welding is the basis for calculating the number of spot welding points by calculating the tensile strength when using linear welding that welds a certain area with a certain width. That is, welding is performed by calculating the number of points by dividing the welding area when linear welding is used by the area of points used for spot welding. Therefore, laser linear welding and laser spot welding have the same welding area, but there is a difference in the welding position.

이는 레이저 선형용접의 경우 고정된 영역에만 용접이 가능하나, 레이저 점용접의 경우 용접점의 위치를 이동할 수 있다는 점에서 필요에 따라 조정할 수 있는 점에 기인한 것으로, 본 발명의 배터리 모듈은 레이저 점용접을 이용하여 배터리 셀의 스웰링 발생시 발생하는 물리적인 힘을 이용하여 용접부가 떨어져 분리되어 단락될 수 있도록 용접점을 구성한다. 이때 용접점은 중첩될 수 있다.This is due to the fact that in the case of laser linear welding, welding is possible only in a fixed area, but in the case of laser spot welding, the position of the welding point can be moved, so that it can be adjusted according to need. A welding point is constructed so that the welding part can be separated and short-circuited by using the physical force generated when swelling of the battery cell occurs using welding. At this time, the welding points may overlap.

이와 더불어 본 발명의 배터리 모듈(100)은 상기 배터리 셀(110)의 스웰링 위치(swelling position)를 유도하는 스웰링 파티션(Swelling partition, 130)이 상기 배터리 셀(110)의 하측 일정영역에 상기 배터리 셀(110)을 감싸도록 형성된다. 관통, 고온방치, 과충전, 외부단락과 같은 이유로 인하여 상기 배터리 셀(110) 내부의 화학작용에 의하여 팽창되는 형태로 발생하는 스웰링은 그 발생 위치 및 형태가 각각의 발생 원인에 따라 차이를 보이게 된다. 또한 스웰링이 발생 부위에서부터 전방위로 상기 배터리 셀(110)을 팽창시키게 되어 물리적인 힘이 분산되어 나타나게 된다.In addition, in the battery module 100 of the present invention, a swelling partition 130 for inducing a swelling position of the battery cell 110 is disposed in a predetermined area below the battery cell 110. It is formed to surround the battery cell 110. The swelling that occurs in the form of expansion due to a chemical reaction inside the battery cell 110 due to reasons such as penetration, high temperature storage, overcharging, and external short circuits differ in their location and shape depending on the cause of each occurrence. . In addition, since the battery cell 110 is expanded in all directions from the site where swelling occurs, the physical force is dispersed and appeared.

따라서 스웰링으로 배터리 셀이 변형될 때 발생하는 물리적인 힘을 이용하기 위해서는 필요한 영역으로의 집중이 필요하다. 이러한 물리적인 힘의 집중을 위해서는 전방위로 상기 배터리 셀(110)을 팽창시키는 스웰링을 물리적인 힘이 필요한 영역으로 집중시키기 위한 가이드 부재가 필요하다. 이를 위하여 본 발명의 배터리 모듈은 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 배터리 셀(110)의 하측 일정영역에 상기 배터리 셀(110)을 감싸도록 형성되는 스웰링 파티션(130)을 이용하여 스웰링 위치를 상기 전극 탭(120)이 위치하고 있는 상측으로 집중시킬 수 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 본 발명의 스웰링 파티션(130)은 배터리 셀(110)의 하측 일정영역이 삽입될 수 있도록 공간이 형성되고, 배터리 셀(110)이 삽입되는 공간은 일정 간격을 두고 복수 개 형성된다. 이와 같이 스웰링 파티션(130)에 형성된 복수의 공간에 배터리 셀(110)의 하부가 각각 삽입됨으로써, 배터리 셀(110) 들이 일정 간격을 두고 배치될 수 있게 되는 것이다. 이 때, 스웰링 파티션(130)의 상측은 단부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있으며, 이를 통해 단부로 갈수록 배터리 셀(110)을 지지하는 힘이 작아지게 형성할 수도 있다.Therefore, in order to use the physical force generated when the battery cell is deformed by swelling, it is necessary to focus on the necessary area. In order to concentrate the physical force, a guide member for concentrating the swelling, which expands the battery cell 110 in all directions, to a region requiring a physical force is required. To this end, the battery module of the present invention uses a swelling partition 130 formed to surround the battery cell 110 in a predetermined area below the battery cell 110, as shown in FIG. Can be concentrated to the upper side where the electrode tab 120 is located. In more detail, in the swelling partition 130 of the present invention, a space is formed so that a predetermined area under the battery cell 110 can be inserted, and the space into which the battery cell 110 is inserted is a plurality of Dogs are formed. As the lower portions of the battery cells 110 are respectively inserted into the plurality of spaces formed in the swelling partition 130 as described above, the battery cells 110 can be disposed at a predetermined interval. In this case, the upper side of the swelling partition 130 may be formed to have a smaller cross-sectional area toward the end thereof, and through this, the force for supporting the battery cell 110 may decrease toward the end.

한편, 도 5에서 도시한 바와 같이 배터리 셀(110)이 팽창하는 스웰링이 발생하는 경우, 배터리 셀(110)의 하측은 상기 스웰링 파티션(130)에 삽입되어 있으므로 팽창을 하지 못하고, 스웰링 파티션(130)에 삽입되어 있지 않은 배터리 셀(110)의 상측만 팽창가게 된다. 이와 같이 스웰링 파티션(130)의 팽창 유도를 통하여 스웰링 위치가 상측으로 집중됨에 따라 스웰링으로 발생하는 물리적인 힘이 상측에 집중되게 되어 상기 전극 탭(120)의 연결이 단락된다.On the other hand, when swelling in which the battery cell 110 expands as shown in FIG. 5 occurs, the lower side of the battery cell 110 is inserted into the swelling partition 130 and thus cannot expand and swelling. Only the upper side of the battery cell 110 that is not inserted into the partition 130 is expanded. As the swelling position is concentrated upward through the expansion of the swelling partition 130 as described above, the physical force generated by the swelling is concentrated on the upper side, so that the connection of the electrode tab 120 is shorted.

즉, 관통, 고온방치, 과충전, 외부단락과 같은 문제로 발생되는 상기 배터리 셀(110)의 스웰링을 상기 배터리 셀(110) 하측을 감싸도록 형성되는 상기 스웰링 파티션(130)이 상기 배터리 셀(110) 하측의 연신을 방지하여 스웰링이 상측으로 집중되도록 한다. 이때, 상측에 집중된 스웰링의 물리적인 힘을 이용하여 상기 배터리 셀(110) 상측에 형성되어 있는 상기 전극 탭(120)의 상기 용접부(121)의 연결을 단락시켜 전기적인 연결을 차단함으로써 화학 반응을 최소화 하고, 이를 통하여 스웰링의 진행을 중단시키게 된다. 따라서 본 발명의 배터리 모듈은 별도의 전기연결 차단수단 또는 배터리 셀 보호수단 없이도 상기 배터리 셀(110)의 폭발 또는 발화와 같은 안전 사고를 예방할 수 있다는 장점을 가지며, 이를 통하여 동일한 크기의 배터리 모듈에 연결될 수 있는 상기 배터리 셀(110)의 개수를 늘릴 수 있다는 장점을 갖는다.That is, the swelling partition 130 formed to surround the lower side of the battery cell 110 for swelling of the battery cell 110 caused by problems such as penetration, high temperature storage, overcharging, and external short circuit (110) It prevents the elongation of the lower side so that the swelling is concentrated to the upper side. At this time, by using the physical force of swelling concentrated on the upper side, the connection of the welding part 121 of the electrode tab 120 formed on the upper side of the battery cell 110 is short-circuited to cut off the electrical connection, thereby chemical reaction Is minimized, and the swelling is stopped through this. Therefore, the battery module of the present invention has the advantage of preventing safety accidents such as explosion or ignition of the battery cell 110 without a separate electrical connection blocking means or a battery cell protection means, through which it can be connected to a battery module of the same size. It has the advantage that the number of battery cells 110 can be increased.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components and the like and limited embodiments have been described, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, Anyone of ordinary skill in the field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention. .

100: 배터리 모듈
110: 배터리 셀
120: 전극 탭
121: 용접부
130: 스웰링 파티션100: battery module
110: battery cell
120: electrode tab
121: weld
130: swelling partition

Claims (6)

복수의 배터리 셀을 이격 지지할 수 있는 파티션으로서,
상기 복수의 배터리셀을 일정 간격 이격되게 배치하고, 상기 배터리 셀 각각의 하측 일정영역이 삽입되는 복수의 공간을 포함하며,
상기 배터리 셀 각각의 하측 일정영역을 감싸도록 형성되어,
상기 배터리 셀의 스웰링 발생 위치를 상측으로 집중시키는, 스웰링 파티션.
As a partition that can support a plurality of battery cells spaced apart,
And a plurality of spaces in which the plurality of battery cells are spaced apart by a predetermined interval, and a predetermined lower region of each of the battery cells is inserted,
It is formed to surround a predetermined area under each of the battery cells,
A swelling partition for concentrating the swelling occurrence position of the battery cell upward.
 제1항에 있어서,
상기 스웰링 파티션의 상측은,
단부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 스웰링 파티션.
The method of claim 1,
The upper side of the swelling partition,
The swelling partition, characterized in that the cross-sectional area is formed to be smaller toward the end.
 둘 이상의 배터리 셀;
각각의 상기 배터리 셀로부터 연장되어 절곡 형성되고, 이웃한 배터리 셀의 전극 탭과 서로 레이저 용접되는 전극 탭; 및
제1항 또는 제2항의 스웰링 파티션;을 포함하는, 배터리 모듈.
Two or more battery cells;
Electrode tabs extending from each of the battery cells to be bent and laser-welded to electrode tabs of adjacent battery cells; And
Including; the swelling partition of claim 1 or 2, a battery module.
 제3항에 있어서,
상기 절곡 형성된 전극 탭에는 이웃하는 절곡 형성된 전극 탭과 용접되는 용접면이 상기 배터리 셀에 수직인 방향으로 이루어지도록 형성되는 용접부가 형성되고,
상기 스웰링 파티션에 의해 배터리 셀의 스웰링 발생 시 발생하는 물리적인 힘이 배터리 셀의 상측에 집중되고,
배터리 셀의 스웰링 발생 시 배터리 셀의 상측에 작용하는 물리적인 힘에 의해 상기 용접부의 배터리 셀의 스웰링 방향과 평행한 방향으로 형성된 용접면이 떨어져 분리되어 배터리셀의 전기적 연결이 끊기는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
The method of claim 3,
The bent electrode tab is formed with a welding portion formed such that a welding surface to be welded with an adjacent bent electrode tab is formed in a direction perpendicular to the battery cell,
The physical force generated when swelling of the battery cell occurs by the swelling partition is concentrated on the upper side of the battery cell,
When swelling of the battery cell occurs, the welding surface formed in a direction parallel to the swelling direction of the battery cell of the welding part is separated by a physical force acting on the upper side of the battery cell, thereby disconnecting the electric connection of the battery cell. That, the battery module.
 제 4항에 있어서,
상기 전극 탭은 이웃하는 음극의 전극 탭과 양극의 전극 탭의 상기 용접부가 겹쳐진 상태에서 용접되는 겹치기 용접(lap welding) 방식 또는 상기 용접부의 단부가 맞닿은 상태에서 용접되는 맞대기 용접(butt welding) 방식으로 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The method of claim 4,
The electrode tab is a lap welding method in which the welding portion of the electrode tab of the adjacent cathode and the electrode tab of the anode are overlapped, or a butt welding method in which the end of the welding portion is in contact with each other. Battery module, characterized in that to be welded.
 제 4항에 있어서,
상기 용접부는 탑햇(Top-hat)방식의 레이저 또는 레이저 점용접(Spot laser welding)을 이용하여 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
The method of claim 4,
The battery module, characterized in that the welding portion is welded using a top-hat laser or spot laser welding.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060116424A (en) * 2005-05-10 2006-11-15 주식회사 엘지화학 Middle or large-sized battery pack having safety system
KR20090052802A (en) * 2007-11-21 2009-05-26 주식회사 엘지화학 Battery module of improved safety and middle or large-sized battery pack containing the same
KR20100084581A (en) * 2007-12-25 2010-07-26 비와이디 컴퍼니 리미티드 Battery system for a vehicle with severable connections

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060116424A (en) * 2005-05-10 2006-11-15 주식회사 엘지화학 Middle or large-sized battery pack having safety system
KR20090052802A (en) * 2007-11-21 2009-05-26 주식회사 엘지화학 Battery module of improved safety and middle or large-sized battery pack containing the same
KR20100084581A (en) * 2007-12-25 2010-07-26 비와이디 컴퍼니 리미티드 Battery system for a vehicle with severable connections

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