WO2016018113A1 - 배터리 셀의 치수 고정을 위한 배터리모듈 - Google Patents

배터리 셀의 치수 고정을 위한 배터리모듈 Download PDF

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WO2016018113A1
WO2016018113A1 PCT/KR2015/008019 KR2015008019W WO2016018113A1 WO 2016018113 A1 WO2016018113 A1 WO 2016018113A1 KR 2015008019 W KR2015008019 W KR 2015008019W WO 2016018113 A1 WO2016018113 A1 WO 2016018113A1
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WO
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pouch
battery cell
battery
outer case
electrode tab
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/008019
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English (en)
French (fr)
Inventor
신병헌
김덕수
최영선
황규민
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention is to configure a battery pack, and more particularly, for a battery module of a structure that can stably fix the dimensions of the pouch-type battery cell to automate the battery pack manufacturing process using the pouch-type battery cell It relates to a battery module.
  • secondary batteries unlike primary batteries, can be charged and discharged and applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, laptops, and electric vehicles, and active research is being conducted.
  • secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.
  • Lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries have the same structure except that they differ only in the properties of the electrolyte (liquid / solid).
  • the material of the electrolyte or the electrode may be slightly different.
  • materials used as electrodes or electrolytes are different, but basic principles and structures are the same.
  • the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle that has been proposed as a solution to solve air pollution of existing gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. It is attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).
  • Small or mobile devices use one or a couple of battery cells per device, whereas a medium to large device such as an electric vehicle uses a large and medium battery module electrically connected to a plurality of battery cells due to the need for high output and large capacity.
  • medium and large battery modules are preferably manufactured in a small size and weight
  • square batteries and pouch-type batteries which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells (unit cells) of medium and large battery modules.
  • battery cells unit cells
  • a pouch-type battery cell using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to advantages such as low weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pouch-type battery cell, wherein the pouch-type battery cell 10 includes a pouch portion 101 which is a sealing portion for receiving an electrolyte and an electrode tab 102 coupled to the pouch portion 101. .
  • edge portion of the pouch portion 101 is formed with an edge portion 101a that is very thin as compared to the inner body portion.
  • the pouch-type battery cell 10 is configured by attaching an insulating film to both sides of the metal foil for accommodating the electrolyte solution, the shape of the pouch is easily deformed due to the characteristics of the pouch. Mechanically using the pouch-type battery cell is an obstacle in producing a battery pack.
  • the battery cell must maintain a fixed number during the automation process, due to the characteristics of the pouch due to the flow of the dimensions of the static water does not come out, the battery pack The production process is not automated.
  • a mechanical fastening structure or a welding method such as tightening bolts of the electrode tabs 102 of the positive and negative electrodes of each battery cell, etc. Connected in series or in parallel.
  • the electrode tabs 102 of the positive and negative electrodes having the same polarity must be connected to each other in parallel with each other, and two or more electrodes are simultaneously connected according to the capacity of the cell stack B.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, a battery pack using a pouch-type battery cell by allowing a battery pack to be manufactured regardless of the shape and / or dimension (dimension) change of the easy-to-deform the pouch-type battery cell It is an object of the present invention to provide a battery cell dimension fixing structure that enables mechanical automation of manufacturing processes.
  • Another object of the present invention in constructing a battery pack by connecting the pouch-type battery cells in series or parallel, it is possible to improve the design freedom of the battery cell connection structure, through which workability in battery pack manufacturing And to increase production efficiency.
  • a pouch-type battery cell An exterior case in which the pouch-type battery cell is accommodated and in which the dimension of the pouch-type battery cell is fixed;
  • the battery module structure for fixing the dimensions of the battery cell comprising; a conductive connection member provided on the outer case and electrically connected to each electrode tab of the pouch-type battery cell.
  • the outer case is characterized in that it comprises a pouch accommodating portion for accommodating the pouch portion of the battery cell, and partitions for dividing the pouch accommodating portion into at least two spaces.
  • the electrode tabs of the battery cells accommodated in the conductive connection member and the pouch accommodating part are welded to each other.
  • the conductive connecting member may be inserted into an integral part by inserting the plastic case during injection molding of the plastic case.
  • the battery cells are stored in each pouch accommodating part divided into partitions of the outer case, and the battery cells accommodated in the pouch accommodating parts are accommodated so that electrode tabs having the same polarity are immediately adjacent to each other. As the battery cells are connected to one conductive connection member, the battery cells are electrically connected in parallel.
  • the two battery cells respectively accommodated in the pouch accommodating portion divided by the partition are characterized in that the electrode tabs of the same polarity are connected together to the same conductive connecting member.
  • electrode tabs of the same electrode of two battery cells are directly connected to the conductive connecting member and disposed outside the two battery cells directly connected to the conductive connecting member.
  • Each electrode tab of the battery cell is bent and connected to an electrode tab of the same electrode directly connected to the conductive connecting member.
  • the outer case may include a pouch accommodating part accommodating the pouch part of the battery cell and at least one partition dividing the pouch accommodating part into at least two spaces; Electrode tabs of different battery cells having the same pole are arranged side by side on both sides of the conductive connection member; Different battery cells are connected in parallel by the conductive connecting member.
  • the outer case may further include another battery cell electrically connected to any one of the pair of electrode tabs electrically connected by the conductive connecting member with the conductive connecting member interposed therebetween;
  • the electrode tab of the another battery cell is bent and connected to any one of the electrode tabs directly connected to the conductive connecting member.
  • the battery module for fixing the battery cell dimensions according to the present invention has the following effects.
  • the present invention it is possible to manufacture a battery pack regardless of the change in the dimensions (dimension) of the pouch-type battery cell provides an effect that enables the automation of the battery pack manufacturing process using the pouch-type battery cell.
  • the present invention by stably fixing the dimensions of the battery cells to mechanically automate the battery pack manufacturing process, and to facilitate the parallel connection between the battery cells, the design in parallel connection of the battery cells It is possible to improve the degree of freedom, thereby increasing workability and production efficiency.
  • FIG. 1 is a cell perspective view showing an embodiment of a pouch-type battery
  • FIG. 2 is a front view showing an embodiment of a battery module according to the present invention for fixing the dimensions of the pouch-type battery cell;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 'I-I' of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a plan view of the battery module shown in FIG.
  • 5a and 5b are views showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
  • Figure 5a is a sectional view showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
  • FIG. 5B is a plan view of FIG. 5A seen in the 'A' direction; FIG.
  • 6A and 6B illustrate another embodiment of the present invention.
  • Figure 6a is a sectional view showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
  • FIG. 6B is a plan view of FIG. 6A viewed from the 'A' direction.
  • the battery module according to the present invention is a modularized pouch-type battery cell using an external case, a pouch-type battery cell, an external case accommodating the battery cell, and a conductive connection member electrically connected to an electrode tab of the battery cell. It is configured to include.
  • a plurality of pouch-type battery cells may be stored in the outer case, and the outer case may be provided with a partition for dividing the battery cells.
  • Examples of a battery module having two to four pouch-type battery cells, in particular, a rechargeable battery module are described herein, but the number of pouch-type battery cells modularized by one outer case is not limited to the above-described example. Of course.
  • the outer case may be a case for accommodating a battery cell and supporting the edge of the battery cell, for example, a frame structure in which a size is kept constant by wrapping an edge of the pouch-type battery cell. It is a component that maintains the shape and dimensions of the embodiments according to the present invention while forming the border of the embodiments.
  • Example 1 a first embodiment (Example 1) of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the battery module 1 according to the first embodiment of the present invention includes a pouch-type battery cell 10, an outer case 20, and a conductive connection member 30. do.
  • the pouch-type battery cell 10 is accommodated in the exterior case 20, and when the pouch-type battery cell is accommodated in the exterior case 20, the dimensions of the pouch-type battery cell 10 are fixed / maintained.
  • the exterior case 20 is configured to fix the dimensions of the battery cell 10.
  • the conductive connection member 30 is provided on the outer case 20, and is electrically connected to the electrode tab 102 of the pouch-type battery cell 10.
  • the outer case 20 has a pouch accommodating part 201 for accommodating the pouch part 101, that is, the part for sealing the electrolyte, of the battery cell 10, and the pouch accommodating part 201 has a partition ( Partition 203 is divided into a plurality of spaces, for example, two spaces. According to the present exemplary embodiment, one battery cell 10 is accommodated in each space divided by the partition 203.
  • the upper end of the outer case 20, that is, the upper portion of the pouch receiving portion 201 is opened so that the electrode tab 102 is fitted.
  • the electrode tab 102 of the battery cell is exposed to the upper side of the outer case 20 through the opening hole formed in the upper end of the outer case 20.
  • the conductive connection member 30 and the electrode tab 102 of the battery cell 10 accommodated in the pouch accommodating portion 201 are electrically connected to each other.
  • the electrode tab 102 is bonded to the conductive connecting member 30 by a welding method.
  • electrode tabs of different battery cells are disposed / connected to both sides of the conductive connection member 30, respectively. Therefore, the battery cells 10 accommodated side by side in the outer case 20 may be electrically connected to each other through the conductive connection member 30.
  • the electrode tabs disposed on both sides of the conductive connecting member are the same pole, the battery cells connected by the conductive connecting member have a parallel connection structure.
  • the conductive connecting member 30 may be manufactured integrally with the exterior case 20 by insert injection.
  • the outer case 20 is made of plastic and the conductive connecting member 30 is made of a conductive metal, the conductive connecting member 30 at a predetermined position inside the molding mold of the outer case 20. After inserting), by injecting the material of the outer case 20 into a mold to mold the outer case 20, an outer case in which the conductive connecting member 30 is integrated can be manufactured.
  • the method of integrating the exterior case 20 and the conductive connection member is not limited to the above-described one.
  • the conductive connection member 30 preferably has a structure that protrudes higher than the electrode tabs 102 disposed on both sides of the conductive connection member 30, and is formed to have at least the same height. This is to allow the battery cells 10 arranged adjacent to the inside of the outer case 20 to be connected in parallel through the conductive connecting member 30 without being affected by the dimension of the electrode tab 102. to be.
  • the battery cell 10 is provided in each space divided into the partition 203, the electrode tabs 102 having the same electrode can be arranged adjacent to each other.
  • the plurality of battery cells 10 are accommodated side by side in the pouch accommodating portion 201 with the partition interposed therebetween, and the electrode tabs 102 of the same electrode are electrically connected to one conductive connecting member 30.
  • the battery cells 10 may be connected in parallel.
  • the electrode tabs 102 of different battery cells 10 having the same pole are disposed side by side on both sides of the conductive connecting member 30 with the conductive connecting member 30 interposed therebetween. .
  • the operation of the battery module 1 according to the present embodiment configured as described above is as follows.
  • the pouch-type battery cells 10 are respectively provided in two spaces divided by the partition 203, and the exterior case 20 is provided.
  • the edge of the pouch-shaped battery cell 10 is fixed by the edge portion 101a of FIG.
  • the process of manufacturing a battery pack using the pouch-type battery cell 10 is mechanically performed. It becomes possible to automate.
  • the pouch-type battery cell 10 can maintain a constant dimension in the width (length), length (width) and height, and thus mechanical automatic production This becomes possible.
  • the parallel connection between the battery cells 10 can be easily performed when configuring the module, thereby improving workability and increasing production efficiency.
  • the battery cells 10 are respectively accommodated in the pouch accommodating part 201 divided by the partition 203, and the electrode tabs 102 of different battery cells 10 having the same electrode are adjacent to each other. Since the electrode tabs 102 having the same polarity may be connected in parallel by the same conductive connecting member 30.
  • the conductive connection member 30 is integrally molded to the outer case 20 which maintains a predetermined dimension and the shape thereof, and also has electrode tabs 102 disposed on both sides of the conductive connection member 30.
  • the conductive connection member 30 By being configured to protrude upwards (ie, cell height direction), the dimension in the height direction of the cell is fixed irrespective of the electrode tab 102 unlike the conventional method.
  • the conductive connection member 30 may be easily connected in parallel with the neighboring battery cell 10 without being affected by the electrode tab 102. Can be.
  • the connection between the pouch-type battery cells 10 For example, parallel connection can be easily performed as in the present embodiment, and thus workability and production efficiency can be improved.
  • FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B are identical to FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B.
  • FIG. 5A and 5B illustrate another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a state in which three battery cells are configured in parallel
  • FIG. 5B is a plan view of FIG. 5A viewed from the 'A' direction.
  • the battery module 1 of the present embodiment accommodates the pouch-type battery cell 10 and the pouch-type battery cell 10 and supports the pouch-type battery cell 10.
  • An outer case 20 that maintains the dimensions of the pouch-type battery cell 10 and a conductive connection provided on the outer case 20 and electrically connecting different pouch-type battery cells 10 to each other. It is comprised including the member 30.
  • the pouch accommodating part 201 for accommodating the pouch part 101 of the battery cell 10 is divided into three spaces.
  • the electrode tabs 102 of the two pouch-type battery cells 10 are directly connected to the conductive connecting member 30.
  • the electrode tabs 102 of the other battery cell 10a are bent to be directly connected to the electrode tabs of the neighboring battery cells 10.
  • the other one except for two pouch type battery cells 10 directly connected to the conductive connecting member 30 is provided.
  • the electrode tab 102 of the battery cell 10a is bent and connected to any one of the electrode tabs 102 having the same polarity of the two battery cells 10 directly connected to the conductive connecting member 30.
  • the battery module includes three battery cells arranged in parallel with each other inside the outer case, and the battery cells are referred to as a first battery cell, a second battery cell, and a third battery cell in the arrangement order
  • Two neighboring battery cells for example, the first battery cell and the second battery cell are connected in parallel to each other through a conductive connecting member, and the electrode tab of the third battery cell is bent to the electrode tab of the second battery cell.
  • the second battery cell and the third battery cell may be connected in parallel to each other through a conductive connecting member, and the electrode tab of the first battery cell may be bent to be joined to the electrode tab of the second battery cell.
  • FIG. 6A and 6B illustrate another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a state in which four battery cells are configured in parallel
  • FIG. 6B is a plan view of FIG. 6A viewed from the 'A' direction.
  • the structure of the battery module 1 of the present embodiment also includes a pouch-type battery cell 10, an exterior case 20, and a conductive connection member 30.
  • the pouch accommodating part 201 for accommodating the pouch part 101 of the battery cell 10 is divided into four spaces so that four battery cells are placed in the outer case. It is provided.
  • the pouch accommodating portion is divided by the partition 203, and in this embodiment, the number of partitions is three.
  • the electrode tabs 102 of the same electrode of the two pouch-type battery cells 10 are connected to the conductive connection member 30.
  • the electrode tabs 102 of the remaining two battery cells 10a and 10b which are directly connected to the battery cells 10 directly connected to the conductive connection member 30 and disposed outside the two battery cells 10 are bent to each other. It is connected to the electrode tab of the other battery cell.
  • the remaining two batteries except for two battery cells 10 directly connected to the conductive connecting member 30 are provided.
  • the electrode tabs 102 of the cells 10a and 10b are bent and connected in parallel to each of the electrode tabs 102 of the two battery cells 10 directly connected to the conductive connecting member 30.
  • the structure of the battery module 1 according to the present embodiment as described above, in addition to stably fixing the dimensions of the pouch-type battery cell 10, in particular, the dimensions of the tabs, may mechanically automate the battery pack manufacturing process.
  • the parallel connection between the battery cells 10, 10a, and 10b can be made easily, thus increasing workability and production efficiency in manufacturing a battery pack.
  • the battery module includes four battery cells arranged in parallel with each other inside the outer case, and includes the first battery cell, the second battery cell, the third battery cell, and the fourth battery cells in the arrangement order.
  • the second battery cell and the third battery cell are connected in parallel to each other via a conductive connecting member, the electrode tabs of the first battery cell are bent and bonded to the electrode tabs of the second battery cell, The electrode tab of the battery cell may be bent and bonded to the electrode tab of the third battery cell.
  • the battery module 1 of the present invention has a partition 203 for dividing the accommodating space of the pouch-type battery cell while stably fixing the pouch-type battery cell to prevent the flow of dimensions.
  • the battery pack manufacturing process can be automated mechanically.
  • a pouch type is used in an electric vehicle. Even when the battery pack is configured using the battery cell, the battery module can be connected to the required capacity of the battery pack through the serial and parallel connection of the battery module according to the characteristics of the vehicle.
  • the battery module structure of the present invention it is possible to stably fix the dimensions of the pouch-type battery cell to mechanically automate the battery pack manufacturing process using the pouch-type battery cell, and parallel connection between the battery cells Since this can be easily done as desired, in the case of stacking dozens or hundreds of pouch type battery cells and connecting them in series or in parallel to obtain high voltage or high current, design freedom of the electrical connection relationship can be improved.
  • the present invention relates to a battery cell module for a secondary battery, that is, a battery module modularized by a frame case, and has industrial applicability in the field of battery module manufacturing and battery module application.
  • the present invention while maintaining the battery cell dimensions stable to automate the battery pack manufacturing process, to facilitate the parallel connection between the battery cells to improve the design freedom in battery pack manufacturing, workability and production efficiency Can improve.

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Abstract

본 발명은 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀 치수를 안정적으로 고정함과 더불어 배터리 셀간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하여 배터리팩 제조에 있어서 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 배터리모듈, 특히 이차전지용 배터리모듈에 관한 것으로서, 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리모듈은: 파우치형 배터리 셀과; 상기 파우치형 배터리 셀을 수용하며 상기 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)를 유지하는 외장 케이스와; 상기 외장케이스의 상부에 구비되어 배터리 셀의 전극탭과 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재를 포함하여 구성된다.

Description

배터리 셀의 치수 고정을 위한 배터리모듈
본 발명은 배터리팩을 구성하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조공정을 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀의 치수를 안정적으로 고정할 수 있는 구조의 배터리모듈 특히 이차전지용 배터리모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 전기 자동차와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다.
리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지는 전해질의 성상(액체/고체)만 다를 뿐 그 구조는 동일하다. 또한, 전지에 따라 전해질이나 극의 재질이 조금씩 다를 수도 있다. 다른 2차 전지의 경우도 전극 또는 전해질로 사용되는 물질이 달라지나 기본 원리 및 구조는 동일하다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기 등의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
특히, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 배터리 셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형의 배터리 셀은 중량이 작고 제조 비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1은 파우치형 배터리 셀 사시도로서, 파우치형 배터리 셀(10)은, 전해액을 수용하는 밀봉하는 부위인 파우치부(101)와, 상기 파우치부(101)에 결합되는 전극탭(102)으로 이루어진다.
그리고, 상기 파우치부(101)의 가장자리에는 그 내측 본체 부위에 비해 매우 두께가 얇은 테두리부(101a)가 형성된다.
그러나, 상기에서 파우치형 배터리 셀(10)은, 전해액을 수용하기 위한 파우치를 금속호일의 양면에 절연성 필름을 부착하여서 구성함에 따라 파우치 특성상 형태 변형이 용이하여 치수(dimension)의 유동이 심하므로, 상기 파우치형 배터리 셀을 이용하여 기계적으로 자동화하여 배터리팩을 생산하는데 있어서 걸림돌로 작용하게 된다.
즉, 파우치형 배터리 셀(10)을 이용하되, 기계적으로 자동화시켜서 배터리팩을 만들려면 자동화 과정에서 배터리 셀이 정치수를 유지해야 하는데, 파우치 특성상 치수의 유동이 심하여 정치수가 나오지 못하므로, 배터리팩 생산 과정을 자동화하지 못하고 있는 실정이다.
한편, 배터리팩을 구성함에 있어서, 기존에는 직렬 연결만 하면 되는 경우가 많았지만, 현재는 병렬 연결을 해줘야 하는 상황이 많이 생기고 있는 실정이다.
특히, 전기 자동차 등 고출력의 리튬 전지가 요구되는 경우에는, 도 1에 도시된 파우치형 배터리 셀을 수십에서 수백 개 적층하고, 이를 직렬 또는 병렬 연결하여 고전압 또는 고전류를 얻게 된다.
이를 위해 기존에는 복수개의 파우치형 배터리 셀(10)을 적층한 셀 적층체를 제작함에 있어서, 각 배터리 셀의 양극 및 음극의 전극탭(102)을 볼트 조임과 같은 기계적인 체결구조 또는 용접방식 등을 사용하여 직렬 또는 병렬로 연결하였다.
그러나 상기와 같은 방식은 조립성 및 생산 효율성을 낮추게 되며, 생산 단가가 높아지는 원인이 된다.
특히, 배터리 셀의 병렬연결을 위해서는 동일 극성을 갖는 양극 및 음극의 전극탭(102)을 동일 극 끼리 서로 다중으로 연결해 주어야 하며, 셀 적층체(B)의 용량에 따라서 2개 이상의 전극을 동시에 연결해주는 체결 구조가 필요한데, 상기와 같은 기계적 체결구조 또는 용접 방식을 적용할 경우, 전기적 연결에 있어서의 설계 자유도가 현저히 떨어지며 이에 따라 조립성 및 생산 효율도 현저히 낮아지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 변형이 쉬운 파우치형 배터리 셀의 형상 및/또는 치수(Dimension) 변화에 구애받지 않고 배터리팩을 제조할 수 있도록 함으로써 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 하는 배터리 셀 치수 고정 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은, 파우치형 배터리 셀을 직렬 또는 병렬 연결하여 배터리팩을 구성함에 있어서, 배터리 셀 연결 구조의 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 배터리팩 제조에 있어서의 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있도록 하는데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 파우치형 배터리 셀과; 상기 파우치형 배터리 셀이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)가 고정되는 외장 케이스와; 상기 외장 케이스의 상부에 구비되며 상기 파우치형 배터리 셀의 각 전극탭이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조가 제공된다.
전술한 구성에 있어서, 상기 외장 케이스는, 상기 배터리 셀의 파우치부를 수용하는 파우치 수용부와, 상기 파우치 수용부를 적어도 2개 이상의 공간으로 분할하는 파티션을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 전도성 연결부재와 상기 파우치 수용부에 수납된 배터리 셀의 각 전극탭은 용접되어 연결됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전도성 연결부재는, 상기 외장 케이스의 성형시, 플라스틱 재질인 외장 케이스의 사출 성형시 인서트(insert)되어 일체를 이루도록 구성된다.
한편, 전술한 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조에 있어서; 상기 외장 케이스의 파티션으로 분할된 각 파우치 수용부에 배터리 셀을 수납하되, 상기 각 파우치 수용부에 수납되는 배터리 셀들은 동일 극성을 갖는 전극탭끼리 바로 이웃하도록 수납되고, 상기 동일 극성의 전극탭은 하나의 전도성 연결부재에 같이 연결됨에 따라 상기 배터리 셀들이 전기적으로 병렬 연결 구조를 이루게 되는 것을 특징으로 한다.
이때, 2개의 배터리 셀의 병렬 연결시에는, 상기 파티션에 의해 분할된 파우치 수용부에 각각 수용된 2개의 배터리 셀은 동일 극성의 전극탭이 동일한 전도성 연결부재에 함께 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 3개 이상의 배터리 셀이 병렬 연결시에는, 2개의 배터리 셀의 동일 전극의 전극탭은 상기 전도성 연결부재에 직접 연결되고, 상기 전도성 연결부재에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀의 외측에 배치되는 배터리 셀의 각 전극탭은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재에 직접 연결된 동일 전극의 전극탭에 연결되는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 외장케이스는, 상기 배터리 셀의 파우치부를 수용하는 파우치 수용부와, 상기 파우치 수용부를 적어도 2개 이상의 공간으로 분할하는 적어도 하나의 파티션을 포함하여 구성되고; 상기 전도성 연결부재의 양측에는 동일 극을 띠는 서로 다른 배터리 셀의 전극탭이 나란하게 배치되고; 상기 전도성 연결부재에 의해 서로 다른 배터리 셀들이 병렬 연결된다.
그리고, 상기 외장 케이스에는, 상기 전도성 연결부재을 사이에 두고 상기 전도성 연결부재에 의해 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극탭들 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 또 다른 배터리 셀이 더 구비될 수 있으며; 상기 또 다른 배터리 셀의 전극탭은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재에 직접 연결된 전극탭들 중 어느 하나의 전극탭에 연결된다.
본 발명에 따른 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈은 다음과 같은 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명에 따르면, 파우치형 배터리 셀의 치수(Dimension) 변화에 구애받지 않고 배터리팩을 제조할 수 있도록 함으로써 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조 공정의 자동화가 가능하도록 하는 효과를 제공한다.
다음으로, 본 발명에 따르면, 파우치형 배터리 셀을 수십에서 수백개 적층하고, 이를 직렬 또는 병렬 연결하여 고전압 또는 고전류를 얻도록 함에 있어서, 적층되는 배터리 셀간의 전기적 연결에 있어서의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 배터리 셀간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 함으로써, 배터리 셀의 병렬 연결에 있어서의 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 특징 및 장점들은 후술되는 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명과 함께 다음에 설명되는 도면들을 참고하여 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들 중:
도 1은 파우치형 배터리의 일 실시 예를 나타낸 셀 사시도;
도 2는 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension) 고정을 위한 본 발명에 따른 배터리모듈의 일 실시 예를 나타낸 정면도;
도 3은 도 2의 'Ⅰ-Ⅰ'선을 따른 단면도;
도 4는 도 2에 도시된 배터리모듈의 평면도;
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 배터리모듈의 다른 실시 예를 나타낸 도면들로서,
도 5a는 본 발명에 따른 배터리모듈의 다른 실시 예를 나타낸 단면도;
도 5b는 도 5a를 'A'방향에서 바라본 평면도;
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서,
도 6a는 본 발명에 따른 배터리모듈의 또 다른 실시 예를 나타낸 단면도; 그리고
도 6b는 도 6a를 'A'방향에서 바라본 평면도;이다.
이하, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 외장 케이스를 사용하여 파우치형 배터리 셀을 모듈화한 것으로서, 파우치형 배터리 셀과, 상기 배터리 셀을 수용하는 외장 케이스와, 배터리 셀의 전극탭에 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재를 포함하여 구성된다. 상기 외장 케이스에는 복수의 파우치형 배터리 셀들이 수납될 수도 있으며, 상기 외장 케이스에는 상기 배터리 셀들의 사이를 분할하는 파티션이 구비될 수 있다.
본 명세서에서는 2개 내지 4개의 파우치형 배터리 셀들을 갖는 배터리 모듈, 특히 이차전지용 배터리 모듈의 예들이 설명되나, 하나의 외장 케이스에 의해 모듈화되는 파우치형 배터리 셀의 수가 상술한 예에 한정되는 것이 아님은 당연하다.
상기 외장 케이스는 배터리 셀을 수용하고 상기 배터리 셀의 가장자리를 지지하는 케이스 예를 들면 상기 파우치형 배터리 셀의 가장자리를 감싸서 사이즈(Size)가 일정하게 유지되는 액자형 구조가 될 수 있으며, 본 발명에 따른 실시 예들의 테두리를 이루면서 본 발명에 따른 실시 예들의 형상 및 치수를 유지하는 구성요소이다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시 예(실시예1)가 설명된다.
[실시예1]
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 배터리모듈(1)은, 파우치형 배터리 셀(10)과, 외장 케이스(20)와 전도성 연결부재(30)을 포함하여 구성된다.
상기 외장 케이스(20)에는 상기 파우치형 배터리 셀(10)이 수납되며, 상기 외장 케이스(20)에 상기 파우치형 배터리 셀이 수납되면 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 치수가 고정/유지된다. 즉 상기 외장 케이스(20)는 배터리 셀(10)의 치수를 고정하는 구성이다.
그리고, 상기 전도성 연결부재(30)는 상기 외장 케이스(20)의 상부에 구비되며, 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 전극탭(102)에 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 외장 케이스(20)는, 상기 배터리 셀(10)의 파우치부(101) 즉 전해액을 밀봉하는 부위를 수용하는 파우치 수용부(201)를 가지며, 상기 파우치 수용부(201)는 파티션(203; Partition)에 의해 복수의 공간 예를 들면 2개의 공간으로 분할된다. 본 실시 예는 상기 파티션(203)에 의해 분할된 각각의 공간에 상기 배터리 셀(10)이 하나씩 수용되는 구조이다.
한편, 상기 외장 케이스(20)의 상단 즉 상기 파우치 수용부(201) 위쪽은 전극탭(102)이 끼워지도록 개구된다. 다시 말해서, 상기 배터리 셀의 전극탭(102)이 상기 외장 케이스(20)의 상단에 형성된 개구홀을 통해 상기 외장 케이스(20)의 상측으로 노출된다.
그리고, 상기 전도성 연결부재(30)와 상기 파우치 수용부(201)에 수납되는 상기 배터리 셀(10)의 전극탭(102)는 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 상기 전도성 연결부재(30)에 상기 전극탭(102)이 용접방식으로 접합된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 전도성 연결부재(30)의 양측에 서로 다른 배터리 셀의 전극탭이 각각 배치/접속된다. 따라서 상기 외장 케이스(20)에 나란하게 수납되는 배터리 셀(10)들이 상기 전도성 연결부재(30)를 매개로 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전도성 연결부재의 양측에 배치되는 전극탭들이 동일 극인 경우 상기 전도성 연결부재에 의해 접속되는 배터리 셀들은 병렬 연결 구조가 된다.
상기 전도성 연결부재(30)는, 인서트(insert) 사출에 의해 상기 외장 케이스(20)와 일체로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 외장 케이스(20)는 플라스틱 재질이고 상기 전도성 연결부재(30)는 도전성 금속으로 만들어지는 경우, 상기 외장 케이스(20)의 성형 몰드 내부의 기설정 위치에 상기 전도성 연결부재(30)를 인서트 한 후에, 상기 외장 케이스(20)의 재료를 몰드에 주입해서 상기 외장 케이스(20)를 성형하면 상기 전도성 연결부재(30)가 일체화된 외장 케이스가 제조될 수 있다. 물론, 상기 외장 케이스(20)와 전도성 연결부재의 일체화 방식이 상술한 것에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성 연결부재(30)는, 상기 전도성 연결부재(30)의 양측에 배치되는 전극탭(102)들 보다 높게 돌출되는 구조가 바람직하며, 최소한 동일 높이를 이루도록 형성된다. 이는, 상기 외장 케이스(20)의 내부에 이웃하게 배치되어 있는 배터리 셀(10)들이 상기 전극탭(102)의 치수에 영향을 받지 않고 상기 전도성 연결부재(30)를 통해 병렬 연결될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 실시 예의 배터리모듈(1)에서는, 상기 파티션(203)으로 분할된 각각의 공간에 배터리 셀(10)이 구비되며, 동일한 전극을 띠는 전극탭(102)들이 상호 이웃하게 배치될 수 있도록 복수의 배터리 셀(10)들이 상기 파티션을 사이에 두고 상기 파우치 수용부(201)에 나란하게 수납되고, 상기 동일 전극의 전극탭(102)들이 하나의 전도성 연결부재(30)에 전기적으로 연결되면 상기 배터리 셀(10)들이 병렬로 연결될 수 있다.
즉, 본 실시 예에서는 동일 극을 띠는 서로 다른 배터리 셀(10)들의 전극탭(102)들이 상기 전도성 연결부재(30)를 사이에 두고 상기 전도성 연결부재(30)의 양측에 나란하게 배치된다.
이와 같이 구성된 본 실시 예에 따른 배터리모듈(1)의 작용은 다음과 같다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 배터리모듈(1)에서는, 파티션(203)에 의해 분할된 2개의 공간에 파우치형 배터리 셀(10)이 각각 구비되며, 상기 외장 케이스(20)의 테두리부(101a)에 의해 파우치형 배터리 셀(10)의 가장자리가 고정된다.
따라서, 본 실시 예에 따르면, 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 치수 즉 사이즈가 상기 외장 케이스(20)에 의해 안정적으로 유지되므로, 파우치형 배터리 셀(10)을 이용한 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화하는 것이 가능하게 된다.
즉, 기존에는 파우치형 배터리 셀(10)의 특성상, 가로(길이), 세로(폭), 높이에 있어서 치수(Dimension)의 변동이 심하여 배터리팩의 제조공정을 자동화하기가 어려웠으나, 본 발명의 배터리모듈(1) 구조를 적용할 경우, 파우치형 배터리 셀(10)이 가로(길이), 세로(폭), 높이에 있어서 일정한 치수(Dimension)를 유지하는 것이 가능하게 되며, 이에 따라 기계적 자동 생산이 가능해지게 된다.
한편, 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조에 따르면, 모듈 구성시 배터리 셀(10)간의 병렬 연결도 손쉽게 행할 수 있어, 작업성이 향상되며 생산 효율이 높아지게 된다.
즉, 상기 파티션(203)에 의해 분할된 파우치 수용부(201)에 각각 배터리 셀(10)이 수용되고, 동일 전극을 띠는 서로 다른 배터리 셀(10)들의 전극탭(102)들이 나란히 이웃하게 배치되므로, 동일 극성의 전극탭(102)들이 동일한 전도성 연결부재(30)에 의해 병렬 연결될 수 있다.
특히, 본 실시 예에 따르면, 전도성 연결부재(30)는 일정한 치수 더 나아가 형상이 유지되는 외장 케이스(20)에 일체 성형됨과 아울러, 상기 전도성 연결부재(30)의 양측에 배치되는 전극탭(102)에 비해 위쪽(즉, 셀 높이 방향)으로 돌출되도록 구성됨으로써, 기존과는 달리 셀의 높이 방향에 있어서의 치수가 전극탭(102)과 무관하게 고정된다.
따라서, 본 실시 예에 따르면, 상기 전도성 연결부재(30)가 전극탭(102) 보다 위로 돌출되도록 구성됨에 따라, 전극탭(102)에 영향을 받지 않고 이웃하는 배터리 셀(10)과 손쉽게 병렬 연결될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 배터리모듈(1) 구조에 따르면, 배터리팩 제조 공정을 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀(10)의 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 파우치형 배터리 셀(10)간의 연결 예를 들면 본 실시 예와 같이 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있게 되며, 따라서 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
이하에서는 도 5a와 도 5b와 도 6a와 도 6b를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예들이 설명된다.
[실시예2]
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 도 5a는 3개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주는 단면도이고, 도 5b는 도 5a를 'A'방향에서 바라본 평면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시 예의 배터리모듈(1)은, 파우치형 배터리 셀(10)과, 상기 파우치형 배터리 셀(10)을 수용하며 상기 파우치형 배터리 셀(10)을 지지해서 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 치수(dimension)를 유지하는 외장 케이스(20)와, 상기 외장 케이스(20)의 상부에 구비되며 서로 다른 파우치형 배터리 셀(10)들을 전기적으로 연결하는 전도성 연결부재(30)를 포함하여 구성된다.
다만, 본 실시 예의 상기 외장 케이스(20)는, 상기 배터리 셀(10)의 파우치부(101)를 수용하는 파우치 수용부(201)가 3개의 공간으로 분할되며, 상기 파우치 수용부의 분할을 위해 상기 외장 케이스에 파티션(203) 즉 두개의 파이션(203)이 구비된다.
본 실시 예에 따르면, 서로 나란하게 배치되는 3개의 파우치형 배터리 셀(10)이 병렬 연결되므로, 2개의 파우치형 배터리 셀(10)들의 전극탭(102)들은 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되고, 나머지 하나의 배터리 셀(10a)의 전극탭(102)은 벤딩되어 이웃하는 배터리 셀(10)의 전극탭에 직접 연결되는 구조가 된다.
다시 말해서, 상기 외장 케이스(20)의 파우치 수용부(201)에 수납되는 배터리 셀이 3개일 경우, 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 파우치형 배터리 셀(10)을 제외한 나머지 하나의 배터리 셀(10a)의 전극탭(102)은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)의 동일 극성을 갖는 전극탭(102) 중 어느 하나에 연결되는 것이다.
상기한 바와 같은 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀의 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 배터리 셀(10, 10a)간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하며, 따라서 배터리팩 제조시의 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 된다.
즉 상기 배터리모듈이 외장 케이스의 내부에 서로 나란하게 순서대로 배치되는 3개의 배터리 셀들을 포함하고, 상기 배터리 셀들을 배치 순서대로 제1배터리 셀, 제2배터리 셀, 제3배터리 셀이라 칭할 때, 이들 중 이웃하는 2개의 배터리 셀 예를 들면 제1배터리 셀과 제2터리 셀은 전도성 연결부재를 매개로 상호 병렬 연결되고, 제3배터리 셀의 전극탭은 벤딩되어서 제2배터리 셀의 전극탭에 접합되는 구조가 될 수 있다. 물론, 제2배터리 셀과 제3터리 셀은 전도성 연결부재를 매개로 상호 병렬 연결되고, 제1배터리 셀의 전극탭은 벤딩되어서 제2배터리 셀의 전극탭에 접합되는 구조가 될 수도 있다
[실시예3]
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 도 6a는 4개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주는 단면도이고, 도 6b는 도 6a를 'A'방향에서 바라본 평면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 파우치형 배터리 셀(10)과, 외장 케이스(20)와 전도성 연결부재(30)를 포함하여 구성된다.
상기 외장 케이스(20)와 전도성 연결부재(30)의 기능은 상술한 실시 예들에서 설명된 바와 같다.
다만, 본 실시 예의 상기 외장 케이스(20)는, 상기 배터리 셀(10)의 파우치부(101)를 수용하는 파우치 수용부(201)가 4개의 공간으로 분할되어 상기 외장 케이스에 4개의 배터리 셀들이 구비된다. 상기 파우치 수용부는 파티션(203)에 의해 분할되며, 본 실시 예에서 상기 파티션의 수는 3개가 된다.
이와 같이 구성된 본 실시 예에 따르면, 4개의 파우치형 배터리 셀(10)이 병렬 연결되어야 하므로, 2개의 파우치형 배터리 셀(10)의 동일 전극의 전극탭(102)은 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되고, 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)의 외측에 배치되는 나머지 2개의 배터리 셀(10a, 10b)의 각 전극탭(102)은 벤딩되어 각각 이웃하는 다른 배터리 셀의 전극탭에 연결된다.
상기 외장 케이스(20)의 파우치 수용부(201)에 수납되는 배터리 셀(10)이 4개 일 경우, 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)을 제외한 나머지 2개의 배터리 셀(10a, 10b)의 전극탭(102)은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)의 전극탭(102)에 각각 하나씩 병렬 연결되는 것이다.
상기한 바와 같은 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀(10)의 치수, 특히 탭의 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 파우치형 배터리 셀(10, 10a, 10b)간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하며, 따라서 배터리팩 제조시의 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 된다.
즉 상기 배터리모듈이 외장 케이스의 내부에 서로 나란하게 순서대로 배치되는 4개의 배터리 셀들을 포함하고, 상기 배터리 셀들을 배치 순서대로 제1배터리 셀, 제2배터리 셀, 제3배터리 셀, 그리고 제4배터리 셀이라 칭할 때, 제2배터리 셀과 제3배터리 셀은 전도성 연결부재를 매개로 상호 병렬 연결되고, 제1배터리 셀의 전극탭은 벤딩되어서 제2배터리 셀의 전극탭에 접합되고, 제4배터리 셀의 전극탭은 벤딩되어서 제3배터리 셀의 전극탭에 접합되는 구조가 될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 배터리모듈(1)은 파우치형 배터리 셀의 수용공간을 분할하는 파티션(203)을 가지면서 상기 파우치형 배터리 셀을 안정적으로 고정하여 치수의 유동을 방지할 수 있게 됨에 따라, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 각 실시 예에 따른 배터리모듈 구조를 조합할 경우, 배터리 셀을 2열, 3열, 4열의 병렬 연결 구조를 제공할 수 있으며, 더 이상의 실시 구조는 생략하였으나, 배터리모듈의 구조를 얼마든지 배터리 셀간의 전기적 연결이 5열 및 그 이상의 다중 병렬 연결(multi parallel electric connection)이 되도록 변경할 수 있음은 물론이다.
따라서, 전기자동차 등에 있어 기존에는 직렬 연결만 하면 되는 경우가 많았지만, 현재는 2열, 3열, 4열 등의 병렬 연결을 해줘야 하는 상황이 많이 생기는데, 본 발명에 따르면 전기자동차 등에 있어 파우치형 배터리 셀을 이용하여 배터리팩을 구성하는 경우에도 배터리모듈의 직렬 및 병렬 연결을 통해 차량의 요구 특성에 맞게 배터리팩의 요구 용량을 맞춰줄 수 있게 되는 것이다.
요컨대, 본 발명의 배터리모듈 구조에 따르면, 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀의 치수를 안정적으로 고정할 수 있게 되며, 이와 더불어 배터리 셀간의 병렬 연결이 원하는 대로 손쉽게 이루어질 수 있으므로 파우치형 배터리 셀을 수십 내지 수백 개 적층하고 이를 직렬 또는 병렬 연결하여 고전압 또는 고전류를 얻도록 함에 있어서,전기적 연결 관계의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 균등 범위 내에서 변형 및 수정될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 2차전지용 배터리 셀 조립체, 즉 액자형 케이스에 의해 모듈화된 배터리 모듈에 관한 것으로서, 전지모듈 제조분야와 전지모듈 응용분야에서 산업상 이용 가능성을 가진다. 본 발명은 배터리팩 제조 공정을 자동화할 수 있도록 배터리 셀 치수를 안정적으로 유지함과 더불어, 배터리 셀간의 병렬 연결이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 배터리팩 제조에 있어서 설계 자유도를 향상시키며, 작업성 및 생산효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 파우치형 배터리 셀과;
    상기 파우치형 배터리 셀을 수용하며, 상기 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)를 고정하는 외장 케이스와;
    상기 외장 케이스의 상부에 구비되며 상기 파우치형 배터리 셀의 전극탭과 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재;를 포함하여 구성되는 배터리모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외장케이스는,
    상기 배터리 셀의 파우치부를 수용하는 파우치 수용부와, 상기 파우치 수용부를 적어도 2개 이상의 공간으로 분할하는 적어도 하나의 파티션을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 배터리모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 연결부재와 상기 배터리 셀의 전극탭은 용접에 의해 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 배터리모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전도성 연결부재는,
    상기 전극탭과 동일한 높이를 이루거나, 상기 전극탭 보다 위로 돌출되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 연결부재는 인서트 사출에 의해 상기 외장 케이스의 상부에 일체화되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외장케이스는, 상기 배터리 셀의 파우치부를 수용하는 파우치 수용부와, 상기 파우치 수용부를 적어도 2개 이상의 공간으로 분할하는 적어도 하나의 파티션을 포함하여 구성되고;
    상기 전도성 연결부재의 양측에는 동일 극을 띠는 서로 다른 배터리 셀들의 전극탭이 나란하게 배치되고; 상기 전도성 연결부재에 의해 서로 다른 배터리 셀들의 전극탭들이 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외장 케이스에는, 상기 전도성 연결부재을 사이에 두고 상기 전도성 연결부재에 의해 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극탭들 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 또 다른 배터리 셀이 더 구비되며;
    상기 또 다른 배터리 셀의 전극탭은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재에 직접 연결된 전극탭들 중 어느 하나의 전극탭에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111916594A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 安德烈·斯蒂尔股份两合公司 电池组、处理系统和用于生产电池组的方法
CN112259897A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102032773B1 (ko) 2016-11-30 2019-10-16 주식회사 엘지화학 이중 용접 구조를 가진 전지셀
KR102132754B1 (ko) 2017-06-29 2020-07-13 주식회사 엘지화학 이차전지 품질검사용 지그장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100905393B1 (ko) * 2005-01-21 2009-06-30 주식회사 엘지화학 이차전지 모듈
KR20130137299A (ko) * 2012-06-07 2013-12-17 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 구조 및 높은 냉각 효율성을 갖는 전지모듈
JP2013546150A (ja) * 2010-12-30 2013-12-26 エスケー イノベーション カンパニー リミテッド パウチ型セルケース
KR20140033585A (ko) * 2012-09-06 2014-03-19 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100905393B1 (ko) * 2005-01-21 2009-06-30 주식회사 엘지화학 이차전지 모듈
JP2013546150A (ja) * 2010-12-30 2013-12-26 エスケー イノベーション カンパニー リミテッド パウチ型セルケース
KR20130137299A (ko) * 2012-06-07 2013-12-17 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 구조 및 높은 냉각 효율성을 갖는 전지모듈
KR20140033585A (ko) * 2012-09-06 2014-03-19 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111916594A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 安德烈·斯蒂尔股份两合公司 电池组、处理系统和用于生产电池组的方法
CN112259897A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电池
CN112259897B (zh) * 2020-10-20 2022-05-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电池

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