KR20210064614A - 양면 테이프에 의해 접합된 전극 리드와 버스 바를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

양면 테이프에 의해 접합된 전극 리드와 버스 바를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDF

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김승준
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Abstract

본 발명은 양면 테이프에 의해 접합된 전극 리드와 버스 바를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 전극 리드들과 버스 바 사이의 전기적 접합을 효과적으로 수행하되, 재사용 내지 재활용이 용이하다.

Description

양면 테이프에 의해 접합된 전극 리드와 버스 바를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE COMPRISING AN ELECTRODE LEAD AND A BUS BAR BONDED BY A DOUBLE-SIDED TAPE AND A BATTERY PACK COMPRISING THE SAME}
본 발명은 양면 테이프에 의해 접합된 전극 리드와 버스 바를 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로 주목받고 있다. 전기자동차의 에너지원으로 적용하기 위해서는 고출력의 전지가 필요하다.
이차전지의 출력 특성을 높이는 방안으로 다수의 전지 셀들을 집합한 전지 모듈 혹은 전지 팩을 도입할 수 있다. 다수의 전지 셀들을 집합한 전지 모듈의 경우에는, 각 전지 셀로부터 연장된 전극 리드들을 버스 바와 전기적으로 연결하는 과정이 요구된다.
기존에는 레이저 용접 등을 통해 전극 리드들과 버스 바 사이를 접합하였다. 도 1에는 레이저 용접을 통해 전극 리드들과 버스 바를 접합한 구조를 모식적으로 나타낸 단면도를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 복수의 전극 리드들(12)이 버스 바(11) 상단에 중첩되어 적층되어 있다. 상기 전극 리드들(12)과 버스 바(11)가 중첩된 부위에 레이저 용접을 수행하였으며, 그 결과 용접 부위(13)가 잔존하게 된다. 상기 용접 부위(13)를 통해, 상기 전극 리드들(12)과 버스 바(11) 사이가 접합 및 전기적 연결된다.
그러나, 레이저 용접을 이용한 접합은, 점(spot) 접합으로 수행되고, 이러한 점 접합은 외부의 충격이나 진동 등에 취약한 문제가 있다. 또한, 용접된 영역이 상대적으로 좁기 때문에 우수한 전기 전도성을 구현하는 데에 어려움이 있다. 특히, 사용 연한이 만료된 전지 모듈을 재사용 내지 재활용하기 위해서는, 전지 모듈을 분해하는 과정이 동반된다. 용접으로 접합된 부위는 재사용이 안되기 때문에 절단해야 한다. 용접된 영역을 절단하는 과정은 위험하며, 공정이 번거롭다는 문제가 있다. 나아가 전지 모듈의 재사용을 위해서 다시 전극 리드들과 버스 바를 용접으로 접합해야 하지만, 이미 분해 과정에서 해당 부위를 절단하였기 때문에 재용접을 위한 영역 확보가 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 전극 리드들과 버스 바 사이의 전기적 접합을 효과적으로 수행하되, 재사용 내지 재활용이 용이한 새로운 구조의 전지 모듈에 대한 개발이 요구된다.
한국특허공개공보 제10-2014-0065582호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전극 리드들과 버스 바 사이의 전기적 접합을 효과적으로 수행하되, 재사용 내지 재활용이 용이한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 양면 테이프에 의해 접합된 전극 리드와 버스 바를 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈은, 일 방향으로 돌출되어 형성된 전극 리드를 구비하는 복수의 전지 셀이 적층된 셀 어셈블리; 상기 전극 리드와 일정 영역 이상이 중첩되도록 위치하는 버스 바; 및 상기 전극 리드와 버스 바 사이를 접합 및 전기적으로 연결하는 양면 테이프를 포함한다.
하나의 예에서, 상기 양면 테이프는, 전기 전도성을 갖는 기재층; 및 상기 기재층의 양면에 형성되되 전기 전도성을 갖는 점착층을 포함한다.
하나의 예에서, 상기 기재층은 전기 전도성을 갖는 금속 및 전기 전도성을 갖는 고분자 중 1종 이상을 포함한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 기재층은 알루미늄, 구리, 금, 은 및 이들의 합금 중 1종 이상을 포함한다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 기재층은 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene; PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 1종 이상을 포함한다.
하나의 예에서, 상기 점착층은 고분자 매트릭스 내에 분산된 도전성 입자를 포함한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 고분자 매트릭스는 페놀 에폭시(phenolic epoxy), 폴리이미드(polyimide), 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 1종 이상을 포함한다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 도전성 입자는 평균 입경이 1 내지 30 ㎛ 범위인 등방성 또는 이방성 입자이다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 도전성 입자의 함량은, 점착층 전체 100 중량부를 기준으로, 30 내지 60 중량부 범위이다.
하나의 예에서, 상기 전극 리드는 둘 이상의 전극 리드가 적층된 구조이고, 상기 적층된 전극 리드 사이를 접합 및 전기적으로 연결하는 양면 테이프를 더 포함한다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 버스 바는 절곡부를 포함하며, 상기 전극 리드는 버스 바의 절곡부를 따라 절곡되면서 중첩되는 구조이다.
하나의 예에서, 상기 양면테이프는 상기 중첩되는 영역의 전부 또는 일부분에 부착된다.
본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다. 또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈을 포함하는 전력 저장 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은, 전극 리드들과 버스 바 사이의 전기적 접합을 효과적으로 수행하되, 재사용 내지 재활용이 용이하다.
도 1은 레이저 용접을 통해 전극 리드들과 버스 바를 접합한 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드들과 버스 바 사이의 접합 구조를 모식적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 복수의 전지 셀이 적층된 전지 어셈블리를 포함하는 전지 모듈을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈은, 일 방향으로 돌출되어 형성된 전극 리드를 구비하는 복수의 전지 셀이 적층된 셀 어셈블리; 상기 전극 리드와 일정 영역 이상이 중첩되도록 위치하는 버스 바; 및 상기 전극 리드와 버스 바 사이를 접합 및 전기적으로 연결하는 양면 테이프를 포함한다.
전지 모듈은 복수의 전지 셀을 포함하되, 상기 전지 셀들의 전극 탭으로부터 연장된 전극 리드들을 버스 바와 전기적으로 연결해야 한다. 본 발명에서는 전극 리드들과 버스 바 사이의 전기적 연결을 위해 전기 전도성을 갖는 양면 테이프를 적용한다. 상기 양면 테이프는 전극 리드와 버스 바 사이에 개재되어 양측을 접합하고 동시에 전기적으로 연결하게 된다. 본 발명에서는 양면 테이프를 이용함으로써, 접합되는 부위 사이를 면 접합하게 된다. 따라서, 기존의 점(spot) 접합된 경우와 대비하여 구조적 안정성이 우수하고, 리드 및 버스바가 넓은 면적에서 전기적으로 연결되기 때문에 계면에서의 전기 저항을 낮출 수 있으며, 발열을 감소시킬 수 있다.
구체적인 실시예에서, 상기 양면 테이프는, 전기 전도성을 갖는 기재층; 및 상기 기재층의 양면에 형성되되 전기 전도성을 갖는 점착층을 포함한다. 상기 기재층은 양면 테이프를 기계적으로 지지하는 역할을 하며, 공정 효율성을 높일 수 있다. 구체적으로, 상기 기재층은 전기 전도성을 갖는 금속 및 전기 전도성을 갖는 고분자 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들어, 상기 기재층의 형태는 금속 박막, 고분자 박막 혹은 박막 형태의 고분자 매트릭스 내에 금속 입자가 분산된 구조 등을 포함한다.
상기 양면 테이프는, 기재층의 양면에 점착층이 형성된 구조이며, 최외각 양면 중 어느 하나 이상에는 이형 필름이 형성된 경우를 포함한다. 상기 이형 필름은 양면 테이프의 형태에 따라 다양하게 적용 가능하며, 예를 들어, 롤 타입으로 제조된 양면 테이프는 최외각 일면에 이형 테이프가 형성된 구조이다. 상기 양면 테이프가 전극 리드간 혹은 전극 리드와 버스 바 사이에 개재된 구조에서는 상기 이형 필름이 제거된 상태이다.
하나의 실시예에서, 상기 기재층은 알루미늄, 구리, 금, 은 및 이들의 합금 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들어, 양극 리드와 버스 바 사이의 접합은 알루미늄 박막을 포함하는 기재층을 적용할 수 있고, 음극 리드와 버스 바 사이의 접합은 구리 박막을 포함하는 기재층을 적용할 수 있다. 이는 양극 리드 및 음극 리드의 재질과 각각 동일한 재질의 기재층을 형성함으로써, 접합 특성을 높이고 열 팽창 계수를 서로 대응 내지 유사하게 설계할 수 있다는 장점이 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 기재층은 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene; PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들어, 상기 기재층은 PEDOT:PSS를 포함하는 구조이다.
본 발명에서 상기 양면 테이프의 점착층은, 전기 전도성을 갖는 점착제 성분이라면 특별한 제한 없이 적용 가능하다. 구체적인 예에서, 상기 점착층은 고분자 매트릭스 내에 분산된 도전성 입자를 포함하는 구조이다. 혹은 상기 점착층은 도전성의 수지 점착제로 형성된 구조이다.
상기 고분자 매트릭스는, 페놀 에폭시(phenolic epoxy), 폴리이미드(polyimide), 에폭시(epoxy), 아크릴(acrylic), 실리콘(silicone) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 1종 이상을 포함한다.
또한, 상기 도전성 입자는 점착층의 전기 전도성을 높이기 위한 것으로, 예를 들어, 평균 입경이 1 내지 30 ㎛ 범위인 등방성 또는 이방성 입자를 사용할 수 있다. 상기 도전성 입자는, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 금, 은 및 이들의 합금 중 1종 이상의 금속 입자; 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; 및 폴리페닐렌 유도체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 도전성 입자는 등방성 또는 이방성 입자를 사용할 수 있다. 등방성 입자를 사용할 경우에는 점착층의 전기 전도성을 전체적으로 높일 수 있다. 이방성 입자를 사용할 경우에는 입자의 배향성에 따라 전기 전도성의 방향성을 지정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이방성 입자를 두께 방향으로 배향함으로써, 전극 리드와 버스 바 사이의 두께 방향 전기 전도성을 높일 수 있다.
상기 도전성 입자의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 점착층 전체 100 중량부를 기준으로, 30 내지 60 중량부 범위이다. 높은 함량의 도전성 입자를 첨가함으로써, 점착층의 전기 전도성을 높을 수준으로 구현할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 전극 리드는 둘 이상의 전극 리드가 적층된 구조일 수 있으며, 본 발명은 상기 적층된 전극 리드 사이를 접합 및 전기적으로 연결하는 양면 테이프를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 둘 이상의 전극 리드들이 적층된 구조이고, 이들을 버스 바와 접합하기 위해서, 각 계면에 앞서 설명한 양면 테이프를 적용함으로써, 우수한 접합성과 전기 전도성을 동시에 구현할 수 있다. 기존의 레이저 용접을 이용하는 경우에는, 다수의 전극 리드들과 버스 바가 수직 방향으로 동시에 중첩되는 영역을 특정하고, 특정된 영역에 용접을 가하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 상하층 사이의 중첩 영역에 양면 테이프를 적용하면 된다. 따라서, 본 발명은 다수의 전극 리드들과 버스 바 간 접착 면 확보에 제한이 없고, 공정 자유도가 높다는 장점이 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 버스 바는 절곡부를 포함하며, 상기 전극 리드는 버스 바의 절곡부를 따라 절곡되면서 중첩되는 구조이다. 기존의 용접을 통한 접합을 수행하는 경우에는, 평탄 부위에 용접을 하게 되며 절곡부에는 별도의 용접을 가하지 않는 것이 일반적이다. 이로 인해, 외부의 충격이나 진동 등에 의해 절곡부에서 전극 리드와 버스 바가 접촉과 이격이 반복되면서 균일한 출력 제어를 방해하고, 전지의 성능이나 수명을 저하시키는 원인이 된다. 그러나, 본 발명에서는 절곡부를 갖는 버스 바의 경우에도, 절곡 부위를 따라 양면 테이프를 위치한 상태에서 전극 리드를 접합하게 된다. 이를 통해, 전극 리드와 버스 바 사이의 구조적 안정성을 높이고, 안정적인 출력 제어가 가능하다.
하나의 예에서, 상기 양면테이프는 상기 중첩되는 영역의 전부 또는 일부분에 부착된 형태이다. 즉, 본 발명에서 양면테이프는 버스바와 전극 리드의 형태 및 연결 방식에 따라 부착되는 모양 및 부착되는 면적 등을 자유롭게 조절할 수 있다. 구체적으로, 양면테이프가 전극 리드 사이 또는 전극 리드와 버스바 사이의 굴곡진 부분을 포함하는 전체 영역에 부착될 수도 있으며, 전극 리드의 굴곡진 영역을 제외한 나머지 부분에만 부착될 수도 있다.
한편, 양면테이프가 중첩되는 영역, 즉 접촉면의 일부분에만 부착된 경우, 양면테이프가 차지하는 영역(양면테이프의 면적)은 접촉면의 40% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상일 수 있다. 양면테이프가 접촉면에서 차지하는 영역이 40% 미만일 경우 전극 리드 및 버스바 사이의 접착력이 감소하여 바람직하지 않다.
즉 본 발명에 따른 전지 모듈은 곡면 및 꺾인 면 등 다양한 형태에서 버스바와 리드 간의 전기적 연결이 가능하여 버스바를 제조하고자 하는 목적에 맞게 설계할 수 있다. 또한 기존 레이저 용접 공정과 달리 리드의 절곡 공정과 리드 및 버스바 간의 접착 공정 순서를 자유롭게 조절 가능하다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 모듈에 포함된 단위 전지 셀은 리튬 이차전지이다. 상기 리튬 이차전지는 예를 들어, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 함침시키는 비수 전해액; 및 상기 전극 조립체와 상기 비수 전해액을 내장하는 전지 케이스를 포함한다.
양극은, 전극 집전제의 일면 또는 양면에 양극 합제층이 적층된 구조이다. 양극 활물질은 각각 독립적으로, 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다. 하나의 예에서, 양극 합제층은 양극 활물질 외에 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 양극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1-yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1-yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1-yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2-zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2-zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속 산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 중 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 양극에 사용되는 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 양극 활물질 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속이면서, 이차전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 구체적으로 양극용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 구체적으로, 상기 양극용 집전체는, 설명한 금속 성분으로 형성되되 두께 방향 관통홀이 형성된 금속 플레이트, 및 상기 금속 플레이트의 관통홀에 충진된 이온전도성 다공성 보강재를 포함하는 형태이다.
음극은 음극 합제층으로 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 포함할 수 있다. 음극 활물질로서 탄소재가 사용되는 경우, 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 음극에 사용되는 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 또한, 상기 집전체는 상기 물질들로 이루어진 기재들을 적층하여 사용할 수도 있다. 구체적으로, 상기 음극용 집전체는, 설명한 금속 성분으로 형성되되 두께 방향 관통홀이 형성된 금속 플레이트, 및 상기 금속 플레이트의 관통홀에 충진된 이온전도성 다공성 보강재를 포함하는 형태이다.
또한, 상기 음극은 당해 분야에 통상적으로 사용되는 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
상기 분리막은 리튬 이차전지에서 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 전해액은 비수 전해액을 포함하는 비수계 전해질을 사용할 수 있다. 상기 비수 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. 그러나 특별히 여기에 한정되는 것은 아니며 통상적으로 리튬 이차전지 분야에서 사용되는 다수의 전해액 성분들이 적절한 범위 내에서 가감될 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다. 또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 모듈을 포함하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이하, 도면 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(제1 실시 형태)
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 리드들과 버스 바 사이의 접합 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 복수의 전극 리드들(120)이 버스 바(110) 상단에 중첩되어 적층되어 있다. 상기 전극 리드들(120)과 버스 바(110) 사이에는 양면 테이프(130)가 개재되어 접속된다. 상기 양면 테이프(130)에 의한 접속을 통해, 상기 전극 리드들(120)과 버스 바(110) 사이가 접합 및 전기적 연결된다. 본 발명에서는 양면 테이프(130)를 통해 전극 리드들(120) 사이, 그리고 전극 리드(120)와 버스 바(110) 사이를 면 접합하게 된다. 이러한 면 접합을 통해, 접속 부위의 구조적 안정성을 제공하고, 우수한 접합 특성 및 전기 전도성을 구현할 수 있다.
상기 양면 테이프는, 알루미늄 호일로 형성된 기재층의 양면에 아크릴 점착제가 도포된 구조이다. 또한, 상기 아크릴 점착제는 점착제 100 중량부를 기준으로 50 중량부의 카본 블랙이 분산된 형태이다.
(제2 실시 형태)
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극 리드들과 버스 바 사이의 접합 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 복수의 전극 리드들(220)이 버스 바(210) 상단에 중첩되어 적층되어 있다. 상기 버스 바(210)는 절곡부가 형성된 구조이다. 전극 리드들(220)은 버스 바(210)의 절곡부에 대응되도록 절곡된 형태이다. 본 실시예에서, 상기 전극 리드들(220)과 버스 바(210)는 절곡부를 포함하는 영역에 중첩되도록 적층된 구조이다.
또한, 상기 전극 리드들(220)과 버스 바(210) 사이에는 양면 테이프(230)가 개재되어 접속된다. 상기 양면 테이프(230)에 의한 접속을 통해, 상기 전극 리드들(220)과 버스 바(210) 사이가 접합 및 전기적 연결된다. 본 실시예에서는 양면 테이프(230)를 통해 전극 리드들(220) 사이, 그리고 전극 리드(220)와 버스 바(210) 사이를 면 접합하게 된다.
상기 양면 테이프는, PEDOT:PSS 수지로 형성된 기재층의 양면에 실리콘 점착제가 도포된 구조이다. 또한, 상기 실리콘 점착제는 점착제 100 중량부를 기준으로 45 중량부의 카본 블랙이 분산된 형태이다.
(제3 실시 형태)
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극 리드들과 버스 바 사이의 접합 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 복수의 전극 리드들(320)이 버스 바(310) 상단에 중첩되어 적층되어 있다. 상기 버스 바(310)는 2곳의 절곡부가 형성된 구조이다. 전극 리드들(320)은 버스 바(310)의 2곳의 절곡부에 대응되도록 두 번 절곡된 형태이다. 상기 전극 리드들(320)과 버스 바(310) 사이에는 양면 테이프(330)가 개재되어 접속된다. 상기 양면 테이프(330)에 의한 접속을 통해, 상기 전극 리드들(320)과 버스 바(310) 사이가 접합 및 전기적 연결된다. 본 실시예에서는 양면 테이프(330)를 통해 전극 리드들(320) 사이, 그리고 전극 리드(320)와 버스 바(310) 사이를 면 접합하게 된다.
상기 양면 테이프는, 구리 호일로 형성된 기재층의 양면에 아크릴 점착제가 도포된 구조이다. 또한, 상기 아크릴 점착제는 점착제 100 중량부를 기준으로 45 중량부의 플레이크 형태의 흑연 입자가 분산된 형태이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11, 110, 210, 310: 버스 바
12, 120, 220, 320: 전극 리드
13: 용접 부위
130, 230, 330: 양면 테이프

Claims (14)

  1. 일 방향으로 돌출되어 형성된 전극 리드를 구비하는 복수의 전지 셀이 적층된 셀 어셈블리;
    상기 전극 리드와 일정 영역 이상이 중첩되도록 위치하는 버스 바; 및
    상기 전극 리드와 버스 바 사이를 접합 및 전기적으로 연결하는 양면 테이프를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양면 테이프는,
    전기 전도성을 갖는 기재층; 및
    상기 기재층의 양면에 형성되되 전기 전도성을 갖는 점착층을 포함하는 전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기재층은 전기 전도성을 갖는 금속 및 전기 전도성을 갖는 고분자 중 1종 이상을 포함하는 전지 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기재층은 알루미늄, 구리, 금, 은 및 이들의 합금 중 1종 이상을 포함하는 전지 모듈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene; PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 1종 이상을 포함하는 전지 모듈.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 점착층은 고분자 매트릭스 내에 분산된 도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스는
    페놀 에폭시(phenolic epoxy), 폴리이미드(polyimide), 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 1종 이상을 포함하는 전지 모듈.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 평균 입경이 1 내지 30 ㎛ 범위인 등방성 또는 이방성 입자인 전지 모듈.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 입자의 함량은, 점착층 전체 100 중량부를 기준으로, 30 내지 60 중량부 범위인 전지 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 리드는 둘 이상의 전극 리드가 적층된 구조이고,
    상기 적층된 전극 리드 사이를 접합 및 전기적으로 연결하는 양면 테이프를 더 포함하는 전지 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스 바는 절곡부를 포함하며,
    상기 전극 리드는 버스 바의 절곡부를 따라 절곡되면서 중첩되는 구조인 전지 모듈.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 양면테이프는 상기 중첩되는 영역의 전부 또는 일부분에 부착된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전력 저장 장치.


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