WO2011155724A2 - 전지모듈 및 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법들 - Google Patents

전지모듈 및 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법들 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of coupling a battery module and a cell terminal of a battery to an interconnect member, and specifically, a battery cell including a cell terminal, an exothermic reaction layer positioned adjacent to the cell terminal, and an exothermic reaction layer.
  • a battery module comprising an interconnect member configured to ignite to form a coupling joint between an interconnect member and a cell terminal when responding to a laser beam in contact with at least a portion of the apparatus.
  • the battery module has battery cells with cell terminals welded to the interconnect device.
  • ultrasonic welding apparatuses have a relatively long cycle time for welding cell terminals to an interconnect device.
  • the welding tool of the ultrasonic welding device requires relatively large manufacturing time since it must be moved sequentially to each cell of the plurality of cell terminals.
  • the welding tool needs to cool between each weld, requiring additional manufacturing time.
  • the inventors of the present invention have recognized the need for an improved battery module and method for coupling cell terminals of a battery module to an interconnect device.
  • a battery module includes a battery cell having a cell terminal.
  • the battery module further includes an exothermic reaction layer having a first side and a second side. The first side is located adjacent to the cell terminal.
  • the battery module further includes an interconnect member positioned adjacent to the second side of the exothermic layer.
  • the exothermic layer is formed to ignite to form a coupling joint between the interconnect member and the cell terminal when reacting to a laser beam in contact with at least a portion of the exothermic layer.
  • a method of coupling a cell terminal of a battery to an interconnect member includes using a component placement machine to position the exothermic reaction layer between the interconnect member and the cell terminal of the battery cell.
  • the method further includes radiating a laser beam from the laser for a predetermined time in contact with at least a portion of the exothermic reaction layer and igniting the exothermic reaction layer to form a mating joint between the interconnect member and the cell terminal.
  • a method of coupling a cell terminal of a battery to an interconnect member includes positioning the interconnect member using a component placement machine such that the interconnect member with an exothermic layer is prepositioned adjacent the cell terminal.
  • the method further includes radiating a laser beam from the laser for a predetermined time in contact with at least a portion of the exothermic reaction layer and igniting the exothermic reaction layer to form a mating joint between the interconnect member and the cell terminal.
  • a method of coupling a cell terminal of a battery to an interconnect member includes positioning the cell terminal using a component placement machine such that the cell terminal with the exothermic layer is prepositioned adjacent to the interconnect member.
  • the method further includes radiating a laser beam from the laser during a predetermined time of contacting at least a portion of the exothermic reaction layer and igniting the exothermic reaction layer to form a mating joint between the interconnect member and the cell terminal.
  • FIG. 1 is a schematic view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the upper portion of the battery module of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of four battery cells and an interconnect member used in the battery module of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the four battery cells and the interconnect member of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of a portion of an interconnect member, an exothermic reaction layer, and a cell terminal according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of a part of the exothermic reaction layer of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of a portion of an interconnect member, an exothermic reaction layer, and a cell terminal according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of the exothermic reaction layer of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a block diagram of a system used to ignite an exothermic reaction layer located between a cell terminal and an interconnect member;
  • FIG. 10 is a flowchart of a method for coupling a cell terminal of a battery to an interconnect member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flow chart of another method for coupling a cell terminal of a battery to an interconnect member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart of another method for coupling a cell terminal of a battery to an interconnect member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of a part of the interconnect member, the coupling joint, and the cell terminal, wherein the coupling joint is formed by ignition of the exothermic reaction layer of FIG. 5;
  • FIG. 13 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of a part of the interconnect member, the coupling joint, and the cell terminal, wherein the coupling joint is formed by ignition of the exothermic reaction layer of FIG. 5;
  • FIG. 14 is a simplified enlarged cross-sectional schematic diagram of a part of the interconnect member, the coupling joint, and the cell terminal, wherein the coupling joint is formed by ignition of the exothermic reaction layer of FIG. 7.
  • the battery module 10 includes battery cells 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46. 47, 48, 50, frame members 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, circuit board 80, interconnection members 90, 92, 94, 96, 97, 98, 100, 102, 103, and the exothermic layer including the exothermic layer 110, 112.
  • An advantage of the battery module 10 is that an exothermic reaction that can be ignited using a laser beam while the battery module 10 manufactures the battery module 10 to couple the cell terminals of the battery cells to the associated interconnect members extremely quickly. Is to use layers.
  • the exothermic layer refers to the layer that generates heat after being ignited.
  • the battery cells 20-50 are lithium-ion battery cells. Moreover, the structures of the battery cells 20-50 are substantially similar to each other. Of course, in other embodiments, the battery cells may be other types of battery cells known to those skilled in the art.
  • the battery cell 20 includes a main body 130, an extension 132 extending around the periphery of the main body 130, and cell terminals 134 and 135 extending outward from the extension 132. Doing.
  • cell terminal 134 is a nickel-plated copper cell terminal and cell terminal 135 is an aluminum cell terminal.
  • battery cell 22 includes body portion 140, extension portion 142 extending around the periphery of body portion 140, and cell terminals 144 and 145 extending outward from extension portion 142. It includes.
  • cell terminal 144 is a nickel-plated copper cell terminal and cell terminal 145 is an aluminum cell terminal.
  • the battery cell 24 includes a main body 150, an extension 152 extending around the periphery of the main body 150, and cell terminals 154 and 155 extending outward from the extension 152. It includes.
  • cell terminal 154 is a nickel-plated copper cell terminal and cell terminal 155 is an aluminum cell terminal.
  • battery cell 26 includes body portion 160, extension portion 162 extending around the periphery of body portion 160, and cell terminals 164, 165 extending outward from extension portion 162. It includes.
  • cell terminal 164 is a nickel-plated copper cell terminal and cell terminal 165 is an aluminum cell terminal.
  • Frame members 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72 are fastened together to embed battery cells 20-50 therebetween, and frame members 60, 62 are fastened together And are formed to support the battery cells 20 and 22 therebetween.
  • the frame members 62 and 64 are fastened together and are formed to support the battery cells 24 and 26 therebetween, and the frame members 64 and 66 are fastened together and the battery cells 28 and 30 are fastened together.
  • the frame members 66 and 68 are fastened together and are formed to support the battery cells 32 and 34 therebetween, and the frame members 68 and 70 are fastened together and the battery cells 36, 38) is formed to support therebetween.
  • the frame members 70, 72 are fastened together and are formed to support the battery cells 40, 42 therebetween, and the frame members 72, 74 are fastened together and the battery cells 44, 46) is formed to support therebetween. Finally, the frame members 74 and 76 are formed to be fastened together and to support the battery cells 48 and 50 therebetween.
  • interconnection members 90, 92, 94, 96, 97, 98, 100, 102, 103 may connect cell terminals of battery cells 20-50 to each other. It is provided for electrical coupling in series. Since the interconnect members 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102 have substantially similar configurations, only the structure of the interconnect member 90 will be discussed in detail.
  • the interconnect member 90 is substantially U shaped and has outer nickel layers 180, 184 and a central copper layer 182. As illustrated, the interface of the nickel layer 184 is also located adjacent to the first side of the exothermic reaction layer 112 having the nickel layer. In another embodiment, the interface of the nickel layer 184 is located adjacent to the first side of the exothermic layer 112 having an aluminum layer.
  • the wall of the interconnect member 90 has a thickness of 0.5-1.0 millimeters.
  • the interconnecting members 97 and 103 have a different shape from the other interconnecting members, and the interconnecting members 97 and 103 are made of the same material as the other interconnecting members. It is.
  • the exothermic layer 112 is formed with the exothermic layer 112 to form a coupling joint 700 between the interconnect member 90 and the cell terminal 154. It is provided to ignite in response to the laser beam in contact.
  • the exothermic layer 112 is composed of a plurality of nickel layers 200 and a plurality of aluminum layers 202. Each nickel layer 200 has an adjacent aluminum layer 202 disposed thereon. The layers 200 and 202 are extremely thin and are disposed on top of each other using, for example, a vapor deposition process or a magnetron sputtering process. Moreover, the total thickness of the exothermic layer 112 is in the range of 40-200 microns.
  • the exothermic layer 112 has a first side located adjacent the wall of the interconnect member 90 and a second side located adjacent the cell terminal 154. Also, in one embodiment, the exothermic layer 112 contains a product called "nano foil" manufactured by the Indium Corporation of the United States and is a separate component. In another embodiment, the layer 112 is formed on a portion of the outer wall of the interconnect member 90 during fabrication of the interconnect member 90. In another embodiment, the layer 112 is formed on a portion of the cell terminal 154 during battery cell 24 fabrication.
  • the battery cells 20-50 have cell terminals having substantially similar structures. Only the cell terminal 154 of the battery cell 24 will be described in more detail.
  • the cell terminal 154 has outer nickel layers 220 and 224 and a central copper layer 222 disposed between the layers 220 and 224.
  • the nickel layer 220 is bonded (eg, welded) to the exothermic layer 112.
  • a thin tin-alloy layer is positioned between cell terminal 154 and exothermic layer 112 to assist in coupling cell terminal 154 to interconnect layer 90. .
  • a thin tin alloy layer is located between the interconnect member 90 and the exothermic reaction layer 112 to assist in coupling the cell terminals 154 to the interconnect layer 90.
  • the thickness of the cell terminals 154 is 0.2 millimeters. Of course, in other embodiments, the thickness of the cell terminals 154 is, for example, 0.1 to 0.2 millimeters.
  • the exothermic layer 112 is formed to ignite in response to the laser beam having a power density of 0.1 ⁇ 10 8 Watts / cm 2 to 5.0 ⁇ 10 8 Watts / cm 2 in contact with the layer 112. When ignited, the exothermic layer 112 burns at a temperature level of at least 1200 degrees Celsius to form a joint (eg, welded joint) between the interconnect member 90 and the cell terminal 154.
  • a joint eg, welded joint
  • Interconnect member 290 is substantially U-shaped and has other nickel layers 380 and 384 and a central copper layer 382.
  • the interface of the nickel layer 384 is located adjacent to the first side of the exothermic layer 312.
  • the wall of interconnect member 290 has a thickness of 0.5 to 1.0 millimeters.
  • the exothermic layer 312 is in contact with the exothermic layer 312 to form a joint between the interconnect member 290 and the cell terminal 354. It is provided to ignite in response.
  • the exothermic layer 312 is comprised of a plurality of nickel layers 400 and a plurality of aluminum layers 402. Each nickel layer 400 has an adjacent aluminum layer 402 disposed thereon. The layers 400 and 402 are extremely thin and are disposed on top of each other using a vapor deposition process or a magnetron sputtering process. Moreover, the exothermic layer 312 is 40-200 microns thick.
  • the exothermic layer 312 has a first side located adjacent the wall of the interconnect member 290 and a second side located adjacent the cell terminal 354.
  • the exothermic layer 412 contains a separate product, "Nano Foil,” manufactured by Indium Corporation of the United States.
  • the layer 312 is formed on a portion of the outer wall of the interconnect member 290 during fabrication of the interconnect member 290.
  • the layer 312 is formed on a portion of the cell terminal 354 during fabrication of the battery cell 24.
  • the cell terminal 354 is made of aluminum and is coupled with the aluminum layer of the exothermic layer 312.
  • the thickness of the cell terminals 354 is 0.2 millimeters.
  • the thickness of the cell terminals 354 is, for example, 0.1-0.2 millimeters.
  • the exothermic layer 312 is formed to ignite in response to the laser beam having a power density of 0.1 ⁇ 10 8 Watts / cm 2 to 5.0 ⁇ 10 8 Watts / cm 2 in contact with the layer 312. When ignited, the exothermic layer 312 burns at a temperature level of at least 1200 degrees Celsius to form a joint (eg, welded joint) between interconnect member 290 and cell terminal 354.
  • a joint eg, welded joint
  • System 500 for coupling an interconnect member with the cell terminals of the battery cells of the battery module 10 will now be described. Moreover, for the purpose of simplicity, the system 500 will be described using the interconnect member 90, the exothermic reaction layer 112, and the battery cell terminals 154. However, it should be understood that system 500 may be used to weld a number of different interconnecting members to cell module 10 or to cell terminals of other battery modules.
  • System 500 includes a clamping device 501, a component placer 502, a laser 504, a mirror assembly 506, an optional ultrasonic discharge device 507, and a computer 508.
  • the clamping device 501 is configured to clamp the interconnect member 90, the exothermic layer 112, and the cell terminal 154 together in response to a control signal from the computer 508.
  • the clamping device 501 clamps the interconnect member 90, the exothermic reaction layer 112, and the cell terminal 154 together.
  • the clamping device 501 clamps 40-60 psi to a combination of the clamping members 580, 581 and the interconnect member 90, the exothermic reaction layer 112, and the cell terminal 154.
  • It has an actuator that moves the members 580, 581 to each other to apply pressure, and the cell terminal 154 is located between the clamping members 580, 581 in response to a control signal from the computer 508. . After the mating joint is formed, the actuator is clamped to release a combination of interconnect member 90, exothermic layer 112, and cell terminal 154 in response to other control signals from computer 508. Move away from members 580 and 581.
  • the component placer 502 is formed to position the exothermic layer 112 between the interconnect member 90 and the cell terminal 154. In another embodiment, the component placer 502 is formed such that the interconnect member having the exothermic layer is prepositioned adjacent to the cell terminal of the battery cell. In another embodiment, the component placer 502 is formed such that the interconnect member is pre-positioned adjacent to the cell terminal of the battery cell having the exothermic layer.
  • the component placer 502 is operatively coupled to the computer 508 and performs a task based on control signals received from the computer 508. In one embodiment, the component placer 502 is a robotic placement machine.
  • the laser 504 is configured to repeatedly emit a laser beam for a predetermined time in response to control signals from the computer 508.
  • the laser 504 emits a laser beam towards the mirror assembly 506 for a time of 0.1 milliseconds or less.
  • the laser 504 may be, for example, a yttrium aluminum garnet (YAG) laser, a CO 2 laser, an optical laser, or a disk laser.
  • the mirror assembly 506 is configured to receive the laser beam from the laser 504 and direct the laser beam directly to a portion of the exothermic layer. In particular, the mirror assembly 506 directs the laser beam to a predetermined position based on the control signal from the computer 508. As shown, the mirror assembly 506 directly directs a laser beam to the exothermic layer to ignite the layer 112 to form a coupling joint 700 between the interconnect member 90 and the cell terminal 154. To face.
  • the laser beam 509 has a power density of 0.1 ⁇ 10 8 Watts / cm 2 to 5.0 ⁇ 10 8 Watts / cm 2 in the exothermic layer 112.
  • the mirror assembly 506 can direct the second laser beam 511 to another exothermic layer to ignite the exothermic layer 112.
  • the mirror assembly 506 is a galvanic mirror assembly. In another embodiment, the mirror assembly 506 is a scanning mirror assembly.
  • Ultrasonic discharge device 507 may optionally be used in place of laser 504 and mirror assembly 506 to ignite the exothermic reaction layer 112.
  • the ultrasonic discharge device 507 emits an electrical spark or discharge in response to a control signal from the computer 508 to ignite the exothermic reaction layer 112.
  • step 600 the component placer 502 responds to the receipt of a control signal from the computer 508 between the interconnect member 90 and the cell terminal 154 of the battery cell 24. Position it.
  • step 601 the clamping device 501 clamps the interconnect member 90, the exothermic layer 112, and the cell terminal 154 together in response to a control signal from the computer 508.
  • step 602 the laser 504 emits a laser beam 509 for a predetermined time in response to receiving a control signal from the computer 508.
  • step 604 the mirror assembly 506 is brought into contact with at least a portion of the exothermic layer 112 with the laser beam 509 between the interconnect member 90 and the cell terminal 154, as shown in FIG. 13.
  • the laser beam 509 is received from the laser 504 and reflects the laser beam 509 to form the coupling joint 700.
  • the mirror assembly 506 reflects the laser beam 509 toward a portion of the exothermic layer 112 in response to receiving a control signal from the computer 508.
  • the component placer 502 may respond to the reception of a control signal from the computer 508 such that the exothermic layer 112 is disposed between the interconnect member 90 and the cell terminal 154.
  • the interconnect member 90 having the exothermic layer 112 previously disposed on top thereof is positioned adjacent to the cell terminal 154.
  • step 641 the clamping device 501 clamps the interconnect member 90, the exothermic layer 112, and the cell terminal 154 together in response to receiving control signals from the computer 508.
  • step 642 the laser 504 emits a laser beam 509 for a predetermined time in response to receiving a control signal from the computer 508.
  • the mirror assembly 506 causes the laser beam 509 from the laser 504 to contact the at least a portion of the exothermic layer 112 in response to receiving the control signal from the computer 508. ) And reflect the laser beam 509 and ignite the exothermic layer 112 to form a coupling joint between the interconnect member 90 and the cell terminal 154.
  • step 680 the component placer 502 is connected to the interconnect member in response to receiving control signals from the computer 508 such that the exothermic layer 112 is located between the interconnect member 90 and the cell terminal 154. 90 is positioned adjacent to the cell terminal 154 of the battery cell 24 having the exothermic layer 112 disposed thereon in advance.
  • step 681 the clamping device 501 clamps the interconnect member 90, the exothermic layer 112, and the cell terminal 154 together in response to receiving control signals from the computer 508.
  • step 682 the laser 504 emits a laser beam 509 for a predetermined time in response to receiving a control signal from the computer 508.
  • the mirror assembly 506 responds to receiving a control signal from the computer 508 so that the laser beam 509 contacts at least a portion of the exothermic layer 112, and the laser beam 509 from the laser 504. ) And reflect the laser beam 509 and ignite the exothermic layer 112 to form a coupling joint between the interconnect member 90 and the cell terminal 154.
  • the battery module 10 and the methods disclosed herein provide substantial advantages over other methods.
  • the battery module 10 and methods are ignited using a laser beam to couple the cell terminals of the battery cells to the interconnect member very quickly (for example 0.5 seconds or less) during fabrication of the module 10. It provides a technical effect of using exothermic reaction layers.
  • the battery module of the present invention includes an exothermic reaction layer that can be ignited using a laser beam, it is possible to quickly combine the cell terminals of the battery cells and the interconnecting members in the manufacture of the battery module.

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Abstract

전지모듈과 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법이 제공된다. 상기 전지모듈은 셀 단자를 포함하고 있는 전지셀, 및 제 1 측면과 제 2 측면을 가지는 발열 반응층을 가지고 있다. 상기 제 1 측면은 셀 단자에 인접해 위치하고 있다. 상기 모듈은 발열 반응층의 제 2 측면에 인접하여 위치해 있는 상호 접속부재를 포함한다. 상기 발열 반응층은 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하는 레이저 빔에 반응할 때 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하기 위해 점화된다.

Description

전지모듈 및 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법들
본 발명은 전지모듈 및 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법들에 관한 것으로, 구체적으로는 셀 단자를 포함하고 있는 전지셀, 셀 단자에 인접하여 위치해 있는 발열 반응층, 및 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하는 레이저 빔에 반응할 때 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하기 위해 점화되도록 형성되어 있는 상호 접속부재를 포함하고 있는 전지모듈에 관한 것이다.
전지모듈은 상호 접속 디바이스에 용접된 셀 단자들을 가진 전지셀들을 가지고 있다. 그러나, 초음파 용접 장치들은 셀 단자들을 상호 접속 디바이스에 용접하기 위해 상대적으로 긴 사이클 타임을 가지고 있다. 더욱이, 초음파 용접 디바이스의 용접 툴은 다수의 셀 단자들 중 각각의 셀에 순차적으로 이동되어야 하므로 상대적으로 많은 제조시간을 필요로 한다. 더욱이, 용접 툴은 각각의 용접 사이를 냉각해야 하므로 추가 제조시간을 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 전지모듈의 셀 단자들을 상호접속 디바이스에 결합하기 위한 향상된 전지모듈과 방법에 대한 필요성을 인식하여 왔다.
본 발명의 목적은 전지셀들의 셀 단자들과 상호 접속 부재들을 빨리 결합할 수 있도록, 레이저 빔을 사용하여 점화될 수 있는 발열 반응층을 포함하고 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
하나의 실시예에 따른 전지모듈이 제공된다. 전지모듈은 셀단자를 가지는 전지셀을 포함한다. 전지모듈은 제 1 측면과 제 2 측면을 가진 발열 반응층을 더 포함한다. 제 1 측면은 셀 단자에 인접하여 위치해 있다. 전지모듈은 발열 반응층의 제 2 측면에 인접하여 위치해 있는 상호 접속부재를 더 포함한다. 발열 반응층은 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하는 레이저 빔에 반응할 때 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하기 위해 점화되도록 형성된다.
또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 부품 배치기를 사용하여, 상호 접속부재와 전지셀의 셀 단자 사이에 발열 반응층을 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하고 발열 반응층을 점화시키는 소정의 시간 동안, 레이저로부터 레이저 빔을 방사하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 발열 반응층을 가진 상호 접속부재가 셀 단자에 인접하게 미리 위치하도록, 부품 배치기를 사용하여, 상호 접속부재를 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하고 상기 발열 반응층을 점화하는 소정의 시간 동안, 레이저로부터 레이저 빔을 방사하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 발열 반응층을 가진 셀 단자가 상호 접속부재에 인접하게 미리 위치하도록, 부품 배치기를 사용하여, 셀 단자를 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하고 발열 반응층을 점화하는 소정의 시간 동안, 레이저로부터 레이저 빔을 방사하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들과 장점은 도면들과 함께 다음의 기재로부터 당업자에게 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 상부의 단면 모식도이다;
도 3은 도 1의 전지모듈에 사용되는 4개의 전지셀들과 상호 접속부재의 모식도이다;
도 4는 도 3의 4개의 전지셀들과 상호 접속부재의 단면 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상호 접속부재의 일부, 발열 반응층, 및 셀 단자의 단순 확대 단면 모식도이다;
도 6은 도 5의 발열 반응층의 일부 부위에 대한 단순 확대 단면 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상호 접속부재의 일부 부위, 발열 반응층, 및 셀 단자의 단순 확대 단면 모식도이다;
도 8은 도 7의 발열 반응층의 단순 확대 단면 모식도이다;
도 9는 셀 단자와 상호 접속부재 사이에 위치한 발열 반응층을 점화하는 데 사용되는 시스템의 블록도이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하기 위한 방법의 흐름도이다;
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하기 위한 또 다른 방법의 흐름도이다;
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하기 위한 또 다른 방법의 흐름도이다;
도 13은 상호 접속부재의 일부 부위, 결합 조인트, 및 셀 단자의 단순 확대 단면 모식도로서, 결합 조인트가 도 5의 발열 반응층의 점화에 의해 형성되어 있다;
도 14는 상호 접속부재의 일부, 결합 조인트, 및 셀 단자의 단순 확대 단면 모식도로서, 결합 조인트가 도 7의 발열 반응층의 점화에 의해 형성되어 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지-전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 전력을 공급하도록 형성된 전지모듈(10)의 구조가 도시되어 있다. 도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 전지모듈(10)은 전지셀들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 47, 48, 50), 프레임 부재들(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76), 회로기판(80), 상호접속 부재들(90, 92, 94, 96, 97, 98, 100, 102, 103), 및 발열 반응층들(110, 112)을 포함하는 발열 반응층들을 포함하고 있다. 전지모듈(10)의 장점은 전지모듈(10)이 전지셀들의 셀 단자들을 관련 상호 접속 부재들에 극히 빨리 결합하도록 전지모듈(10)을 제조하는 동안 레이저 빔을 사용하여 점화될 수 있는 발열 반응층을 사용하는 것이다. 발열 반응층은 점화된 후에 열을 생성하는 층을 참조한다.
예시된 실시예로서 도 2, 도 3, 도 4를 참조하면, 전지셀들(20-50)은 리튬-이온 전지셀들이다. 더욱이, 전지셀들(20-50)의 구조는 실질적으로 서로 유사하다. 물론, 다른 실시예에서, 상기 전지셀들은 당업자에게 알려진 다른 유형의 전지셀들일 수도 있다.
전지셀(20)은 본체부(130), 본체부(130)의 주변부 주위에 연장된 연장부(132), 및 연장부(132)로부터 외측으로 연장된 셀 단자들(134, 135)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 셀 단자(134)는 니켈-플레이트 구리 셀 단자이고 셀 단자(135)는 알루미늄 셀 단자이다.
더욱이, 전지셀(22)은 본체부(140), 본체부(140)의 주변부 주위에 연장된 연장부(142), 및 연장부(142)로부터 외측으로 연장된 셀 단자들(144, 145)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 셀 단자(144)는 니켈-플레이트 구리 셀 단자이고 셀 단자(145)는 알루미늄 셀 단자이다.
또한, 전지셀(24)은 본체부(150), 본체부(150)의 주변부 주위에 연장된 연장부(152), 및 연장부(152)로부터 외측으로 연장된 셀 단자들(154, 155)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 셀 단자(154)는 니켈-플레이트 구리 셀 단자이고 셀 단자(155)는 알루미늄 셀 단자이다.
더욱이, 전지셀(26)은 본체부(160), 본체부(160)의 주변부 주위에 연장된 연장부(162), 및 연장부(162)로부터 외측으로 연장된 셀 단자들(164, 165)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 셀 단자(164)는 니켈-플레이트 구리 셀 단자이고 셀 단자(165)는 알루미늄 셀 단자이다.
프레임 부재들(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72)은 전지셀들(20-50)을 그 사이에 내장하기 위해 함께 체결되어 있고, 프레임 부재들(60, 62)은 함께 체결되며 전지셀들(20, 22)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있다. 더욱이 프레임 부재들(62, 64)은 함께 체결되고 전지셀들(24, 26)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있으며, 프레임 부재들(64, 66)은 함께 체결되고 전지셀들(28, 30)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있다. 또한, 프레임 부재들(66, 68)은 함께 체결되고 전지셀들(32, 34)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있으며, 프레임 부재들(68, 70)은 함께 체결되고 전지셀들(36, 38)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있다. 게다가, 프레임 부재들(70, 72)은 함께 체결되고 전지셀들(40, 42)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있고, 프레임 부재들(72, 74)은 함께 체결되며 전지셀들(44, 46)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있다. 마지막으로, 프레임 부재들(74, 76)은 함께 체결되고 전지셀들(48, 50)을 그 사이에 지지하도록 형성되어 있다.
도 2, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 상호 접속 부재들(90, 92, 94, 96, 97, 98, 100, 102, 103)은 전지셀들(20-50)의 셀 단자들을 서로 직렬로 전기적 결합하기 위해 제공된다. 상호 접속 부재들(90, 92, 94, 96, 98, 100, 102)은 실질적으로 유사한 구성을 가지고 있기 때문에 단지 상호 접속 부재(90)의 구조만 상세히 논의될 것이다. 상호 접속 부재(90)는 실질적으로 U 형상이고 외부 니켈층들(180, 184) 및 중심 구리층(182)을 가지고 있다. 예시된 바와 같이, 니켈층(184)의 계면은 또한 니켈층을 가지는 발열 반응층(112)의 제 1 측면에 인접하여 위치해 있다. 또 다른 실시예에서, 니켈층(184)의 계면이 알루미늄층을 가지는 발열 반응층(112)의 제 1 측면에 인접하여 위치해 있다. 하나의 실시예에서, 상호 접속 부재(90)의 벽은 0. 5 - 1.0 밀리미터의 두께를 가지고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 접속 부재들(97, 103)은 다른 상호 접속 부재들과 다른 형상을 가지고 있고, 상호 접속 부재들(97, 103)은 다른 상호 접속 부재들과 동일한 재료로 구성되어 있다.
도 5, 도 6, 및 도 13을 참조하면, 발열 반응층(112)은 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 결합 조인트(700)를 형성하기 위해 발열 반응층(112)과 접촉하는 레이저 빔에 반응하여 점화되도록 제공된다. 예시된 예에서, 발열 반응층(112)은 다수의 니켈층들(200)과 다수의 알루미늄층들(202)로 구성되어 있다. 각각의 니켈층(200)은 그것의 상부에 배치된 인접 알루미늄층(202)을 가지고 있다. 상기 층들(200, 202)은 극히 얇고 예를 들어 기상 증착 프로세스(vapor deposition process) 또는 마그네트론 스퍼터링 프로세스(magnetron sputtering process)를 사용하여 서로의 상면에 배치되어 있다. 더욱이, 발열 반응층(112)의 총 두께는 40-200 마이크론의 범위이다. 발열 반응층(112)은 상호 접속부재(90)의 벽에 인접하여 위치한 제 1 측면과 셀 단자(154)에 인접하여 위치한 제 2 측면을 가지고 있다. 또한, 하나의 실시예에서, 발열 반응층(112)은 미국의 인디움(Indium) 코퍼레이션에 의해 제조된 "나노 포일"이란 제품을 포함하고 있고 분리된 콤포넌트이다. 또 다른 실시예에서 상기 층(112)은 상호 접속부재(90)를 제조하는 동안 상호 접속부재(90)의 외벽의 일부에 형성되어 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 층(112)은 전지셀(24)을 제조하는 동안 셀 단자(154)의 일부에 형성되어 있다.
예시된 실시예로서 도 2 및 도 5를 참조하면, 전지셀들(20-50)은 실질적으로 유사한 구조를 가진 셀 단자들을 가지고 있다. 단지 전지셀(24)의 셀 단자(154)만 더욱 상세히 기재될 것이다. 셀 단자(154)는 상기 층들(220, 224) 사이에 배치된 외부 니켈층들(220, 224)과 중심 구리층(222)을 가지고 있다. 니켈층(220)은 발열 반응층(112)에 결합(예를 들면, 용접)되어 있다. 다른 실시예에서, 얇은 주석 합금(tin-alloy)층은 상호 접속층(90)에 대한 셀 단자(154)의 결합을 보조하기 위해 셀 단자(154)와 발열 반응층(112) 사이에 위치하고 있다. 더욱이, 얇은 주석 합금층은 상호 접속층(90)에 대한 셀 단자(154)의 결합을 보조하기 위해 상호 접속부재(90)와 발열 반응층(112) 사이에 위치하고 있다. 예시된 실시예에서, 셀 단자(154)의 두께는 0.2 밀리미터이다. 물론, 다른 실시예에서, 셀 단자(154)의 두께는 예를 들어 0.1 ~ 0.2 밀리미터이다
발열 반응층(112)은 상기 층(112)과 접촉하여 0.1 × 108 Watts/cm2 내지 5.0 × 108 Watts/cm2의 파워 밀도를 가지는 레이저 빔에 반응하여 점화되도록 형성되어 있다. 점화될 때, 발열 반응층(112)은 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이의 결합 조인트(예, 용접 조인트)를 형성하기 위해 적어도 섭씨 1200도의 온도 수준에서 타버린다.
도 7을 참조하면, 상호 접속부재, 발열 반응층, 및 셀 단자를 위한 다른 구성이 논의될 것이다. 특히, 상호 접속부재(290), 발열 반응층(312), 및 셀 단자(354)가 논의될 것이다. 상호 접속부재(290)는 실질적으로 U 형상이고 다른 니켈층들(380, 384) 및 중심 구리층(382)을 가지고 있다. 예시적으로, 니켈층(384)의 계면은 발열 반응층(312)의 제 1 측면에 인접해 위치하고 있다. 하나의 실시예에서, 상호 접속부재(290)의 벽은 0.5 ~ 1.0 밀리미터의 두께를 가지고 있다.
도 7, 도 8 및 도 14를 참조하면, 발열 반응층(312)은 상호 접속부재(290)와 셀 단자(354) 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층(312)과 접촉하는 레이저 빔에 반응하여 점화하도록 제공된다. 예시된 실시예에서, 발열 반응층(312)은 다수의 니켈층들(400)과 다수의 알루미늄층들(402)로 구성되어 있다. 각각의 니켈층(400)은 그것의 상부에 배치된 인접 알루미늄층(402)을 가지고 있다. 상기 층들(400, 402)은 극히 얇고 기상 증착 프로세스 또는 마그네트론 스퍼터링 프로세스를 사용하여 서로의 상면에 배치되어 있다. 더욱이, 발열 반응층(312)의 두께는 40-200 마이크론이다. 발열 반응층(312)은 상호 접속부재(290)의 벽에 인접하여 위치한 제 1 측면과 셀 단자(354)에 인접하여 위치해 있는 제 2 측면을 가지고 있다. 또한, 하나의 실시예에서, 발열 반응층(412)은 미국의 인디움 코퍼레이션에 의해 제조된 "나노 포일"이란 제품을 포함하고 있고 분리된 콤포넌트이다. 또 다른 실시예에서 상기 층(312)은 상호 접속부재(290)를 제조하는 동안 상호 접속부재(290)의 외벽의 일부에 형성되어 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 층(312)은 전지셀(24)을 제조하는 동안 셀 단자(354)의 일부에 형성되어 있다
셀 단자(354)는 알루미늄으로 구성되어 있고, 발열 반응층(312)의 알루미늄층과 함께 결합되어 있다. 예시된 실시예에서, 셀 단자(354)의 두께는 0.2 밀리미터이다. 물론, 다른 실시예에서, 셀 단자(354)의 두께는 예를 들어 0.1 - 0.2 밀리미터이다
발열 반응층(312)은 상기 층(312)과 접촉하여 0.1 × 108 Watts/cm2 내지 5.0 × 108 Watts/cm2의 파워 밀도를 가지는 레이저 빔에 반응하여 점화되도록 형성되어 있다. 점화될 때, 발열 반응층(312)은 상호 접속부재(290)와 셀 단자(354) 사이의 결합 조인트(예, 용접 조인트)를 형성하기 위해 적어도 섭씨 1200도의 온도 수준에서 타버린다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 상호 접속부재를 전지모듈(10)의 전지셀들의 셀 단자들과 결합하기 위한 시스템(500)이 이제 기술될 것이다. 더욱이, 단순화의 목적을 위해, 시스템(500)은 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 전지셀 단자(154)를 사용하여 설명될 것이다. 그러나, 시스템(500)이 다수의 다른 상호 접속부재들을 전지모듈(10) 또는 다른 전지모듈들의 셀 단자들에 용접하도록 사용될 수 있다고 이해되어야 한다. 시스템(500)은 클램핑 디바이스(501), 부품 배치기(502), 레이저(504), 미러 어셈블리(506), 선택적인 초음파 방전 디바이스(507), 및 컴퓨터(508)를 포함하고 있다.
클램핑 디바이스(501)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호(control signal)에 반응하여 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)를 함께 클램프하도록 형성되어 있다. 발열 반응층(112)이 결합 조인트를 형성하기 위해 점화될 때, 클램핑 디바이스(501)는 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)를 함께 클램프한다. 하나의 실시예에서, 클램핑 디바이스(501)는 클램핑 부재들(580, 581)과 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)의 조합에 40-60 psi의 클램핑 압력을 적용하도록 상기 부재들(580, 581)을 서로 이동시키는 액츄에이터를 가지고 있고, 셀 단자(154)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호에 반응하여 클램핑 부재들(580, 581) 사이에 위치하고 있다. 결합 조인트가 형성된 후에, 액츄에이터는 컴퓨터(508)로부터의 다른 제어 신호에 반응하여 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)의 조합을 릴리즈(release)하기 위해 클램핑 부재들(580, 581)로부터 떨어지도록 이동시킨다.
예시된 실시예에서, 부품 배치기(502)는 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 발열 반응층(112)을 위치시키도록 형성되어 있다. 다른 실시예에서, 부품 배치기(502)는 발열 반응층을 가진 상호 접속부재가 전지셀의 셀 단자에 인접하게 미리 위치하도록 형성되어 있다. 다른 실시예에서, 부품 배치기(502)는 발열 반응층을 가진 전지셀의 셀 단자에 상호 접속부재가 인접하게 미리 위치하도록 형성되어 있다. 부품 배치기(502)는 컴퓨터(508)에 작동 가능하게 결합되어 있고, 컴퓨터(508)로부터 수신된 제어 신호에 기반하여 태스크(task)를 수행한다. 하나의 실시예에서, 부품 배치기(502)는 로보틱 배치기(robotic placement machine)이다.
레이저(504)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호들에 반응하여 소정 시간동안 레이저 빔을 반복적으로 방사하도록 형성되어 있다. 예시된 실시예에서, 레이저(504)는 0. 1 밀리초(millisecond) 이하의 시간 동안 미러 어셈블리(506)를 향해 레이저 빔을 방사한다. 다른 실시예에서, 레이저(504)는 예를 들어 YAG(yttrium aluminum garnet) 레이저, CO2 레이저, 광 레이저, 또는 디스크 레이저일 수 있다.
미러 어셈블리(mirror assembly, 506)는 레이저(504)로부터 레이저 빔을 수령하고 레이저 빔을 발열 반응층의 일부에 직접 향하도록 형성되어 있다. 특히, 미러 어셈블리(506)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호를 기반으로 레이저 빔을 소정 위치에 직접 향하도록 한다. 도시된 바와 같이, 미러 어셈블리(506)는 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이의 결합 조인트(700)를 형성하도록 상기 층(112)을 점화하기 위해 레이저 빔을 발열 반응층에 직접 향하게 한다. 레이저 빔(509)은 발열 반응층(112)에서 0.1 × 108 Watts/cm2 내지 5.0 × 108 Watts/cm2의 파워 밀도를 가지고 있다. 더욱이, 미러 어셈블리(506)는 발열 반응층(112)을 점화하기 위해 제 2 레이저 빔(511)을 다른 발열 반응층에 향하도록 할 수 있다. 하나의 실시예에서, 미러 어셈블리(506)는 갈바니 미러 어셈블리(galvanic mirror assembly)이다. 다른 실시예에서, 미러 어셈블리(506)는 스캐닝 미러 어셈블리(scanning mirror assembly)이다.
발열 반응층(112)을 점화하기 위해 초음파 방전 디바이스(507)가 레이저(504)와 미러 어셈블리(506) 대신 선택적으로 사용될 수 있다. 특히, 초음파 방전 디바이스(507)는 발열 반응층(112)을 점화하기 위해 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호에 반응하여 전기 스파크(electrical spark) 또는 방전을 방출한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법의 흐름도가 설명될 것이다. 다음 방법은 다수의 셀 단자들을 관련된 상호 접속부재들에 결합하도록 반복적으로 수행될 수 있는 것이 이해될 것이다. 다음 방법을 설명하는 동안, 발열 반응층(112)은 분리된 구별 콤포넌트(separate distinct component)라고 가정된다.
단계 600에서, 부품 배치기(502)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호의 수신에 반응하여 발열 반응층(112)을 상호 접속부재(90)와 전지셀(24)의 셀 단자(154) 사이에 위치시킨다.
단계 601에서, 클램핑 디바이스(501)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호에 반응하여 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)를 함께 클램프한다.
단계 602에서, 레이저(504)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 소정시간 동안 레이저 빔(509)을 방사한다.
단계 604에서, 미러 어셈블리(506)는 도 13에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(509)이 발열 반응층(112)의 적어도 일부와 접촉하고 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 결합 조인트(700)를 형성하기 위해 레이저(504)로부터 레이저 빔(509)을 수령하고 레이저 빔(509)을 반사한다. 미러 어셈블리(506)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호의 수신에 반응하여 발열 반응층(112)의 일부를 향해 레이저 빔(509)을 반사한다
도 9 및 도 11을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법의 흐름도가 설명될 것이다. 다음 방법은 다수의 셀 단자들을 관련된 상호 접속부재들에 결합하도록 반복적으로 수행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다음 방법을 설명하는 동안, 발열 반응층(112)이 예를 들어 기상 증착방법 또는 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 상호 접속부재(90)의 외면에 미리 형성되어 있는 것으로 가정된다.
단계 640에서, 부품 배치기(502)는 발열 반응층(112)이 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 배치되도록, 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 전지셀(24)의 셀 단자(154)에 인접하여 그것의 상부에 미리 배치된 발열 반응층(112)을 가지는 상호 접속부재(90)를 위치시킨다.
단계 641에서, 클램핑 디바이스(501)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호수신에 반응하여 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)를 함께 클램프한다.
단계 642에서, 레이저(504)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 소정시간 동안 레이저 빔(509)을 방사한다.
단계 644에서, 미러 어셈블리(506)는 레이저 빔(509)이 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 발열 반응층(112)의 적어도 일부와 접촉하도록, 레이저(504)로부터 레이저 빔(509)을 수령하고 레이저 빔(509)을 반사 하며, 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 결합 조인트를 형성하도록 발열 반응층(112)을 점화한다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법의 흐름도가 설명될 것이다. 다음 방법은 다수의 셀 단자들을 관련된 상호 접속부재들에 결합하도록 반복적으로 수행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다음 방법을 설명하는 동안, 발열 반응층(112)은 예를 들어 기상 증착법 또는 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 상호 접속부재(90)의 외면에 미리 형성된 것으로 가정된다.
단계 680에서, 부품 배치기(502)는 발열 반응층(112)이 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 위치하도록, 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 상호 접속부재(90)를 미리 그것의 상부에 배치된 발열 반응층(112)을 가지는 전지셀(24)의 셀 단자(154)에 인접하게 위치시킨다
단계 681에서, 클램핑 디바이스(501)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호수신에 반응하여 상호 접속부재(90), 발열 반응층(112), 및 셀 단자(154)를 함께 클램프한다.
단계 682에서, 레이저(504)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 소정시간 동안 레이저 빔(509)을 방사한다.
단계 684에서, 미러 어셈블리(506)는 컴퓨터(508)로부터의 제어 신호 수신에 반응하여 레이저 빔(509)이 발열 반응층(112)의 적어도 일부와 접촉하도록, 레이저(504)로부터 레이저 빔(509)을 수령하고 레이저 빔(509)을 반사 하며, 상호 접속부재(90)와 셀 단자(154) 사이에 결합 조인트를 형성하도록 발열 반응층(112)을 점화한다.
전지모듈(10)과 여기에 개시된 방법들은 다른 방법들보다 실질적인 장점을 제공한다. 특히, 상기 전지모듈(10)과 방법들은 상기 모듈(10)을 제조하는 동안 전지셀들의 셀 단자들을 상호 접속부재에 극히 빨리(예들 들어, 0.5초 이하) 결합하기 위해 레이저 빔을 사용하여 점화된 발열 반응층들을 사용하는 기술적 효과를 제공한다.
반면에, 단지 제한된 수의 예들을 가지고 관련된 내용을 상세히 기술하였지만, 본 발명이 그러한 개시된 예들로 제한되지 않음은 용이하게 이해될 것이다. 보다 정확히 말하면, 본 발명은 여기에 기재되지 않은 많은 변화들, 변경들, 치환들 또는 균등물들을 합체하기 위해 수정될 수 있으나, 본 발명의 사상 및 범주와 일치된다. 게다가, 본 발명의 다양한 예들이 기재되어 있지만, 본 발명의 양상들(aspects)은 단지 상기에 기재된 몇몇의 예들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 이전의 기재에 의해 한정되는 것으로 보지 않아야 한다.
본 발명의 전지모듈은 레이저 빔을 사용하여 점화될 수 있는 발열 반응층을 포함하고 있으므로, 전지모듈의 제조시 전지셀들의 셀 단자들과 상호 접속 부재들을 빨리 결합할 수 있다.

Claims (20)

  1. 셀 단자를 포함하고 있는 전지셀;
    제 1 측면과 제 2 측면을 포함하고 있고, 제 1 측면이 셀 단자에 인접하여 위치해 있는 발열 반응층(exothermal reactive layer); 및
    상기 발열 반응층의 제 2 측면에 인접하여 위치해 있는 상호 접속부재(interconnect member)로서, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하는 레이저 빔에 반응할 때 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트(bonding joint)를 형성하기 위해 점화(ignite)되도록 형성되어 있는 상호 접속부재;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발열 반응층은 다수의 알루미늄층들과 다수의 니켈층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 제 1 측면은 다수의 알루미늄층들 중 하나의 알루미늄층이고, 상기 셀 단자는 알루미늄 셀 단자인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 제 2 측면은 다수의 니켈층들 중 하나의 니켈층이고, 상기 상호 접속부재는 니켈-도금 구리 상호 접속부재(nickel-plated copper interconnect member)인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 제 1 측면은 다수의 니켈층들 중 하나의 니켈층이고, 상기 셀 단자는 니켈-도금 구리 셀 단자인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 제 2 측면은 다수의 니켈층들 중 또 다른 니켈층이고, 상기 상호 접속부재는 니켈-도금 구리 상호 접속부재인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 두께는 40-200 마이크론인 것을 특징으로 하는 전지모듈
  8. 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법으로서,
    부품 배치기(component placement machine)를 사용하여, 상기 상호 접속부재와 전지셀의 셀 단자 사이에 발열 반응층을 위치시키는 단계; 및
    상기 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하고 발열 반응층을 점화시키는 소정의 시간 동안, 레이저로부터 레이저 빔을 방사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 레이저 빔은 상기 발열 반응층의 일부에서 0.1 × 108 Watts/cm2 내지 5.0 × 108 Watts/cm2의 파워 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 발열 반응층은 다수의 알루미늄층들과 다수의 니켈층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 두께는 40-200 마이크론(micron)인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법으로서,
    발열 반응층을 가진 상호 접속부재가 셀 단자에 인접하게 미리 위치하도록, 부품 배치기를 사용하여, 상호 접속부재를 위치시키는 단계;
    상기 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하고 상기 발열 반응층을 점화하는 소정의 시간 동안, 레이저로부터 레이저 빔을 방사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 레이저 빔은 발열 반응층의 일부에서 0.1 × 108 Watts/cm2 내지 5.0 × 108 Watts/cm2의 파워 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 발열 반응층은 다수의 알루미늄층들과 다수의 니켈층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 두께는 40-200 마이크론인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 소정 시간은 0. 1 ms(millisecond) 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 전지의 셀 단자를 상호 접속부재에 결합하는 방법으로서,
    발열 반응층을 가진 셀 단자가 상호 접속부재에 인접하게 미리 위치하도록, 부품 배치기를 사용하여, 셀 단자를 위치시키는 단계;
    상기 상호 접속부재와 셀 단자 사이에 결합 조인트를 형성하도록, 발열 반응층의 적어도 일부와 접촉하고 발열 반응층을 점화하는 소정의 시간 동안, 레이저로부터 레이저 빔을 방사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 레이저 빔은 발열 반응층의 일부에서 적어도 108 Watts/cm2를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 발열 반응층은 다수의 알루미늄층들과 다수의 니켈층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 발열 반응층의 두께는 40-200 마이크론인 것을 특징으로 하는 방법.
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