WO2018174417A1 - 간단한 센싱 구조를 구비하는 배터리 모듈 - Google Patents

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battery
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진희준
서성원
이윤구
문정오
주은아
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a simple sensing structure. Specifically, in a pouch type battery cell in which electrode leads are drawn out in both directions, a battery having a structure capable of minimizing the length of a sensing line is provided. It is about a module.
  • the battery The sensing line for sensing the voltage of the cell inevitably becomes very long.
  • a pouch type battery cell 1 is illustrated in which a pair of electrode leads 1a and 1b are drawn out in opposite directions.
  • each of the positive electrode lead 1a and the negative electrode lead 1b positioned on opposite sides of the battery cell 1 must be connected to the voltage sensor 2 using the sensing wire 3.
  • the sensing wire 3 will inevitably have a very long length.
  • the length of the sensing wire 3 is formed to be long, there is a problem that the space limitation in the module is caused by a complicated sensing structure, and the possibility that the sensing wire 3 may be damaged due to interference with other components, etc. There is a problem that increases.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described problems, so that the sensing wire can be installed in only one direction of the battery cell, thereby minimizing the installation length of the sensing wire, and further, a sensing lead and an electrode adjacent thereto for connection of the sensing wire. It is an object of the present invention to provide a structure for minimizing the possibility of short circuit between leads.
  • Battery module for solving the above technical problem, a pouch type battery cell; A voltage sensor sensing a voltage of the battery cell; And a sensing wire connecting the battery cell and the voltage sensor, wherein the battery cell includes a sensing lead connected to an electrode tab, and the sensing lead is a sensing hole formed in a sealing portion of the pouch cell. Exposed to the outside through.
  • the battery cell may be a bidirectional drawing type battery cell in which the pair of electrode leads are drawn in opposite directions.
  • the sensing lead may be positioned adjacent to any one of the pair of electrode leads.
  • the sensing wire may connect between the sensing lead and the voltage sensor and may also connect between the electrode lead adjacent to the sensing lead and the voltage sensor.
  • the sensing hole may be formed on an upper surface or a lower surface of the pouch case.
  • the sensing wire may be connected to the sensing lead by solder.
  • the sensing hole may be formed on both top and bottom surfaces of the pouch case.
  • a receptacle is connected to an end of the sensing wire, and the receptacle may be contacted while elastically pressing both sides of the sensing lead.
  • a battery cell having a pair of electrode tabs; A pair of electrode leads connected to the electrode tabs; And a pouch case accommodating the electrode assembly and sealed with the electrode lead drawn out to the outside, wherein the battery cell includes a sensing lead connected to the electrode tab, and the sensing lead includes: It is exposed to the outside through a sensing hole formed in the sealing portion of the pouch cell.
  • the battery cell may be a bidirectional drawing type battery cell in which the pair of electrode leads are drawn in opposite directions.
  • the sensing lead may be positioned adjacent to any one of the pair of electrode leads.
  • the sensing hole may be formed in at least one of an upper surface and a lower surface of the pouch case.
  • the sensing wire can be installed in only one direction of the battery cell, thereby minimizing the installation length of the sensing wire.
  • 1 is a view showing a conventional sensing structure.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a plan view of a battery cell to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a battery cell according to the present invention, in which the battery cell illustrated in FIG. 3 is cut along the line X-X '.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a sensing wire connected to the battery cell illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment in which a gasket is applied to the battery cell illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of a battery cell to which the present invention is cut, taken along the line X-X 'of the battery cell shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sensing wire connected to the battery cell illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment in which a gasket is applied to the battery cell illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a battery module may include a pouch-type battery cell 10, a voltage sensor 20 sensing a voltage of the battery cell 10, and a positive electrode of the battery cell 10. It is implemented in the form including a sensing wire 30 for electrically connecting between the cathode and the voltage sensor 20.
  • the battery cell 10 applied to the present invention is a pouch-type battery cell, which includes an electrode assembly 11, a pouch case 12, a pair of electrode leads 13 and 15, and a pair of sealants 14. 16) and the sensing lead 17.
  • the electrode assembly 11 has a form in which a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are stacked at least once, and separators are preferably positioned at both outermost sides for insulation.
  • the positive electrode plate is composed of a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer coated on at least one surface thereof, and at one end thereof, a positive electrode non-coating region where the positive electrode active material layer is not coated is formed.
  • the uncoated region functions as the positive electrode tab 11a connected with the positive electrode lead 13.
  • the negative electrode plate is composed of a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer coated on at least one surface thereof, and at one end, a non-coating region without an active material layer is formed, which is the negative electrode lead 15. It serves as the negative electrode tab 11a connected with
  • an electrode lead 13 positioned on the right side in FIG. 2 is referred to as an anode lead and an electrode lead 15 positioned on the left side is referred to as a cathode lead, but the present invention is limited thereto. It is not intended that the polarity be opposite to each other.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate is disposed so that the electrode tabs 11a having different polarities, that is, the positive electrode tab and the negative electrode tab face in opposite directions when stacked.
  • the separator may be interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent physically direct contact between electrode plates having different polarities, but may be made of a porous material to allow ions to pass therethrough.
  • the electrode leads 13 and 15 are divided into a positive electrode lead 13 connected to the positive electrode tab and a negative electrode lead 15 connected to the negative electrode tab. As described above, the positive electrode tab and the negative electrode tab face in opposite directions to each other. As a result, the positive lead 13 and the negative lead 15 also extend in opposite directions.
  • the electrode leads 13 and 15 a nickel-coated aluminum material is commonly used.
  • the electrode leads 13 and 15 of the metal are the pouch case 12 when the pouch case 12 is sealed. There is a property that does not adhere well to the inner surface of.
  • the area where the electrode leads 13 and 15 are drawn out of the sealing area of the pouch case 12 may be weak in terms of sealing property, adhesion to the inner surface of the pouch case 12 for improvement of sealing property.
  • Sealants 14 and 16 made of resin material having good properties can be attached around the electrode leads 13 and 15.
  • the pouch case 12 may be formed of an upper case and a lower case, and each of the upper case and the lower case may be formed of a multilayer pouch film composed of a first resin layer / metal layer / second resin layer.
  • the first resin layer constituting the innermost surface of the pouch film may be made of a resin having thermal fusion in order to be fused to each other when the upper / lower case is heated in contact with each other.
  • the pouch case 12 extends in the circumferential direction of the accommodating part 12a and the accommodating part 12a for accommodating the electrode assembly 11 and is thermally fused with the electrode leads 13 and 15 drawn out.
  • the sealing part 12b for sealing the pouch case 12 can be divided into two areas.
  • the sealant 14 and 16 is applied to the said area
  • sealants 14 and 16 are interposed between the inner surfaces of each of the upper pouch case and the lower pouch case in a state of being attached around the electrode leads 13 and 15.
  • the battery cell 10 applied to the present invention further includes a sensing lead 17 for voltage sensing in addition to the pair of electrode leads 13 and 15, and the polarity of the sensing lead 17 is a positive electrode. It may be sufficient as it and may be a cathode.
  • the sensing lead 17 is positioned adjacent to any one of the positive electrode lead 13 and the negative electrode lead 15, and the direction in which the positive lead 13 is drawn as shown in FIG. 2.
  • the sensing lead 17 In the case of being located on the sealing portion 12b located in the polarity of the negative electrode, as opposed to the example shown in Figure 2 has a polarity of the positive electrode when the negative electrode lead 15 is located in the drawn direction.
  • sensing lead 17 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a battery cell according to the present invention
  • FIG. 4 is an enlarged view of area A of FIG. 3.
  • 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a battery cell to which the present invention is applied, and a cross section taken along line X-X ′ of the battery cell shown in FIG. 3.
  • the sensing lead 17 is a component located in the sealing part 12b of one side or the other side of the battery cell 10.
  • the sensing lead 17 is bonded to the electrode tab 11a of the electrode assembly 11 and extends alongside the adjacent anode lead 13 or the cathode lead 15, but does not extend to the outside of the pouch case 12. Is located inside it, and is exposed to the outside through the sensing hole (H) formed in a portion of the sealing portion 12b of the pouch case 12.
  • the sealing portion 12b of the region where the sensing lead 17 is located is not sealed. That is, the sealing width d of the region where the sensing lead 17 is located is smaller than that of the overall width D of the sealing part 12b. It is preferable that the sealing width d of the region where the lid 17 is located is 1/4 or more of the entire width of the sealing portion 12b.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a sensing wire connected to the battery cell illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment in which a gasket is applied to the battery cell illustrated in FIG. 5.
  • the sensing wire 30 is attached to the sensing lead 17 using solder S. Referring to FIG. Can be bonded.
  • the battery cell 10 applied to the present invention further includes a gasket 18 for preventing a decrease in the sealability of the pouch case 12 due to the sensing hole H. It may be implemented as.
  • the gasket 18 is inserted into the edge of the sensing hole H and is interposed between the sensing lead 17 and the inner surface of the pouch case 12 to seal an area in which the sensing hole H is formed.
  • the gasket 18 covers the inner wall surface of the sensing hole H so that the metal layer is exposed to the outside through an inner wall surface of the sensing hole H, that is, a cut surface for forming the sensing hole H. This prevents the occurrence of a short circuit through the metal layer.
  • FIGS. 8 to 10 another embodiment of a battery cell applied to the present invention and a connection method between a sensing wire and a sensing lead applied in this case will be described.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a cross section taken along the line XX ′ of the battery cell shown in FIG. 3, showing another embodiment of the battery cell applied to the present invention.
  • FIG. 9 is a battery shown in FIG. 8.
  • 10 is a diagram illustrating an embodiment in which a gasket is applied to the battery cell illustrated in FIG. 8.
  • the battery cell 10 applied to the present invention may have sensing holes H on both top and bottom surfaces of the pouch case 12, unlike those illustrated in FIG. 5.
  • the receptacle 31 is used to electrically connect the sensing wires 20 and the sensing leads 17. Can be connected.
  • the receptacle 31 is connected to one end of the sensing wire 30, and a pair of contact portions 31a formed at the end thereof elastically press both sides of the sensing lead 17, so that the battery cell 10 can be stably and easily.
  • the voltage sensor 20 may be electrically connected.
  • the contact portion 31a may have a shape and an area corresponding to the sensing hole H in order to minimize electrical resistance and maximize coupling force.
  • each of the sensing holes H formed on both surfaces of the pouch case 12 may be sealed through the gasket 18.
  • the battery module according to the embodiment of the present invention has the sensing leads 17 exposed to the outside through the sealing part 12b, and thus the electrode leads 13 and 15 drawn out in opposite directions to each other. There is no need to connect the sensing wires 30 to each.
  • the battery module according to the exemplary embodiment of the present invention may include a space between the battery cell 10 and the voltage sensor 20 through one electrode lead and the sensing lead 17 positioned adjacent to one side of the battery cell 17. It has a structure that can be made an electrical connection, thereby having a structural advantage that the extension length of the sensing wire 30 is shortened.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 파우치 타입의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센서; 및 상기 배터리 셀과 전압 센서 사이를 연결하는 센싱 와이어;를 포함하는 것으로서, 상기 배터리 셀은, 전극 탭과 연결되는 센싱 리드를 구비하며, 상기 센싱 리드는, 상기 파우치 셀의 실링부에 형성된 센싱 홀을 통해 외부로 노출된다.

Description

간단한 센싱 구조를 구비하는 배터리 모듈
본 발명은, 간단한 센싱 구조를 구비하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는, 양 방향으로 전극 리드가 인출되는 형태의 파우치 타입 배터리 셀에 있어서, 센싱 라인의 길이를 최소화 할 수 있는 구조를 취하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 03월 21일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2017-0035400호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
파우치 타입 배터리 셀에 있어서, 양극 탭과 음극 탭이 서로 다른 방향으로 인출되고, 이로 인해 양극 탭과 연결되는 양극 리드 및 음극 탭과 연결되는 음극 리드 역시 서로 다른 방향으로 인출되는 형태를 갖는 경우, 배터리 셀의 전압을 센싱하기 위한 센싱 라인은 필연적으로 매우 길어지게 된다.
도 1을 참조하면, 한 쌍의 전극 리드(1a,1b)가 서로 반대 방향으로 인출된 형태의 파우치 타입 배터리 셀(1)이 도시되어 있다.
이러한 배터리 셀(1)의 전압 센싱을 위해서는 서로 반대 측에 위치하는 양극 리드(1a)와 음극 리드(1b) 각각을 센싱 와이어(3)를 이용하여 전압 센서(2)와 연결해야 하기 때문에, 이러한 양 방향 인출형 배터리 셀의 경우, 필연적으로 센싱 와이어(3)가 매우 긴 길이를 가질 수 밖에 없게 되는 것이다.
이처럼 센싱 와이어(3)의 길이가 길게 형성되는 경우, 복잡한 센싱 구조에 의한 모듈 내 공간적 제약이 따르는 문제가 발생되고, 또한 다른 부품과의 간섭 등으로 인해 센싱 와이어(3)가 데미지를 입을 가능성 또한 높아지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 센싱 와이어가 배터리 셀의 일 방향에만 설치될 수 있도록 하여 센싱 와이어의 설치 길이를 최소화 하며, 또한 센싱 와이어의 연결을 위한 센싱 리드 및 그와 인접한 전극 리드 간의 단락 가능성을 최소화 하기 위한 구조를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 파우치 타입의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센서; 및 상기 배터리 셀과 전압 센서 사이를 연결하는 센싱 와이어;를 포함하는 것으로서, 상기 배터리 셀은, 전극 탭과 연결되는 센싱 리드를 구비하며, 상기 센싱 리드는, 상기 파우치 셀의 실링부에 형성된 센싱 홀을 통해 외부로 노출된다.
상기 배터리 셀은, 상기 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 인출되는 양 방향 인출형 배터리 셀일 수 있다.
상기 센싱 리드는, 상기 한 쌍의 전극 리드 중 어느 하나와 인접하여 위치할 수 있다.
상기 센싱 와이어는, 상기 센싱 리드와 전압 센서 사이를 연결하고, 또한 상기 센싱 리드에 인접한 전극 리드와 전압 센서 사이를 연결할 수 있다.
상기 센싱 홀은, 상기 파우치 케이스의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다.
상기 센싱 와이어는, 솔더에 의해 상기 센싱 리드에 연결될 수 있다.
상기 센싱 홀은, 상기 파우치 케이스의 상면 및 하면 모두에 형성될 수 있다.
상기 센싱 와이어의 단부에는 리셉터클이 연결되며, 상기 리셉터클은, 상기 센싱 리드의 양 면을 탄성 가압하면서 접촉될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 한 쌍의 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 탭과 연결되는 한 쌍의 전극 리드; 및 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 전극 리드가 외부로 인출된 상태로 밀봉되는 파우치 케이스;를 포함하는 것으로서, 상기 배터리 셀은, 상기 전극 탭과 연결되는 센싱 리드를 구비하며, 상기 센싱 리드는, 상기 파우치 셀의 실링부에 형성된 센싱 홀을 통해 외부로 노출된다.
상기 배터리 셀은, 상기 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 인출되는 양 방향 인출형 배터리 셀일 수 있다.
상기 센싱 리드는, 상기 한 쌍의 전극 리드 중 어느 하나와 인접하여 위치할 수 있다.
상기 센싱 홀은, 상기 파우치 케이스의 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 곳에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 센싱 와이어가 배터리 셀의 일 방향에만 설치될 수 있도록 함으로써 센싱 와이어의 설치 길이를 최소화 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 센싱 와이어의 연결을 위한 센싱 리드 및 그와 인접한 전극 리드 간의 단락 가능성을 최소화 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 센싱 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 발명에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 평면도이다.
도 4는, 도 3의 A영역에 대한 확대도이다.
도 5는, 본 발명에 적용되는 배터리 셀의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 3에 나타난 배터리 셀을 X-X' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 도 5에 도시된 배터리 셀에 센싱 와이어가 연결된 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 5에 나타난 배터리 셀에 가스켓이 적용된 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명에 적용되는 배터리 셀의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 3에 나타난 배터리 셀을 X-X' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 9는, 도 8에 도시된 배터리 셀에 센싱 와이어가 연결된 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 8에 나타난 배터리 셀에 가스켓이 적용된 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 전체적인 구성을 설명하기로 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 파우치 타입의 배터리 셀(10), 배터리 셀(10)의 전압을 센싱하는 전압 센서(20) 및 배터리 셀(10)의 양극/음극과 전압 센서(20) 사이를 전기적으로 연결하는 센싱 와이어(30)를 포함하는 형태로 구현된다.
본 발명에 적용되는 상기 배터리 셀(10)은, 파우치 타입의 배터리 셀로서, 전극 조립체(11), 파우치 케이스(12), 한 쌍의 전극 리드(13,15), 한 쌍의 실란트(14,16) 및 센싱 리드(17)를 포함하는 형태로 구현된다.
상기 전극 조립체(11)는, 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 양 측 최 외각에는 절연을 위해 세퍼레이터가 각각 위치하는 것이 바람직하다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 양극판은, 양극 집전체 및 적어도 그 일 면 상에 코팅되는 양극 활물질 층으로 이루어지며, 일측 단부에는 양극 활물질 층이 코팅되지 않은 양극 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 양극 무지부 영역은 양극 리드(13)와 연결되는 양극 탭(11a)으로서 기능한다.
마찬가지로, 상기 음극판은, 음극 집전체 및 적어도 그 일 면 상에 코팅되는 음극 활물질 층으로 이루어지며, 일측 단부에는 활물질 층이 코팅되지 않은 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 무지부 영역은 음극 리드(15)와 연결되는 음극 탭(11a)으로서 기능한다.
본 명세서에서는, 예시적으로, 도 2에 있어서 오른쪽에 위치하는 전극 리드(13)를 양극 리드로 지칭하고, 왼쪽에 위치하는 전극 리드(15)를 음극 리드로 지칭하고 있으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 극성은 서로 반대로 형성될 수도 있는 것이다.
한편, 상기 양극판과 음극판은 적층 시에 서로 다른 극성을 갖는 전극 탭(11a)들, 즉 양극 탭과 음극 탭이 서로 반대 방향을 향하도록 배치된다.
또한, 상기 세퍼레이터는, 양극판과 음극판 사이에 개재되어 서로 다른 극성을 갖는 극판끼리 물리적으로 직접 접촉되는 것을 방지하되, 이온이 통과할 수 있도록 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 전극 리드(13, 15)는, 양극 탭에 연결되는 양극 리드(13) 및 음극 탭에 연결되는 음극 리드(15)로 구분되며, 상술한 바와 같이 양극 탭과 음극 탭은 서로 반대 방향을 향하고 있기 때문에 이에 따라 양극 리드(13) 및 음극 리드(15) 역시 서로 반대 방향을 향해 연장된다.
한편, 이러한 전극 리드(13,15)로는 니켈이 코팅된 알루미늄 재질이 이용되는 경우가 통상적인데, 이러한 금속의 전극 리드(13,15)는 파우치 케이스(12)의 밀봉 시에 파우치 케이스(12)의 내측면과 잘 접착되지 않는 특성이 있다.
따라서, 상기 파우치 케이스(12)의 실링 영역 중 전극 리드(13,15)가 인출되는 영역은 밀봉성의 측면에서 취약할 수 있기 때문에, 밀봉성의 향상을 위해 파우치 케이스(12)의 내측면과의 접착성이 좋은 수지 재료로 만들어진 실란트(14,16)가 전극 리드(13,15)의 둘레에 부착될 수 있다.
상기 파우치 케이스(12)는, 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어질 수 있고, 상부 케이스 및 하부 케이스 각각은 제1 수지층/금속층/제2 수지층으로 구성되는 다층의 파우치 필름으로 이루어질 수 있다.
이 경우, 파우치 필름의 최 내측면을 이루는 제1 수지층은, 상/하부 케이스가 맞닿은 상태로 열을 가하였을 때 서로 잘 융착이 될 수 있도록 하기 위해 열 융착성을 갖는 수지로 이루어질 수 있다.
상기 파우치 케이스(12)는, 전극 조립체(11)를 수용하는 수용부(12a) 및 수용부(12a)의 둘레 방향으로 연장되어 전극 리드(13,15)가 외부로 인출된 상태로 열 융착되어 파우치 케이스(12)를 밀봉시키는 실링부(12b), 이렇게 두 영역으로 나누어 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 이러한 실링부(12b) 중 전극 리드(13,15)가 지나는 영역은, 밀봉성이 취약해질 우려가 있기 때문에, 해당 영역에는 실란트(14,16)가 적용된다.
즉, 상기 실란트(14,16)는, 전극 리드(13,15)의 둘레에 부착된 상태로 상부 파우치 케이스 및 하부 파우치 케이스 각각의 내측면 사이에 개재된다.
한편, 본 발명에 적용되는 배터리 셀(10)은, 한 쌍의 전극 리드(13,15) 외에 전압 센싱을 위한 센싱 리드(17)를 더 구비하는데, 이러한 센싱 리드(17)의 극성은 양극일 수도 있고, 음극일 수도 있다.
즉, 상기 센싱 리드(17)는, 양극 리드(13) 또는 음극 리드(15) 중 어느 하나의 전극 리드와 인접하여 위치하는데, 도 2에 도시된 예시와 같이 양극 리드(13)가 인출된 방향에 위치하는 실링부(12b) 상에 위치하는 경우에는 음극의 극성을 가지며, 도 2에 도시된 예시와는 반대로 음극 리드(15)가 인출된 방향에 위치하는 경우에는 양극의 극성을 갖게 된다.
다음은, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 센싱 리드(17)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은, 본 발명에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 평면도이고, 도 4는, 도 3의 A영역에 대한 확대도이다. 또한, 도 5는, 본 발명에 적용되는 배터리 셀의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 3에 나타난 배터리 셀을 X-X' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 센싱 리드(17)는, 배터리 셀(10)의 일측 또는 타측의 실링부(12b)에 위치하는 구성요소이다. 이러한 센싱 리드(17)는, 전극 조립체(11)의 전극 탭(11a)에 접합되며, 인접한 양극 리드(13) 또는 음극 리드(15)와 나란히 연장되되, 파우치 케이스(12)의 외부까지 연장되지는 않고 그 내부에 위치하며, 파우치 케이스(12)의 실링부(12b) 일부에 형성된 센싱 홀(H)을 통해 외부로 노출된다.
한편, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 실링부(12b) 중 센싱 리드(17)가 위치하는 영역은 실링이 이루어지지 않게 된다. 즉, 상기 실링부(12b)의 전체 폭(D)과 비교하여 센싱 리드(17)가 위치하는 영역의 실링 폭(d)은 더 작아질 수 밖에 없는데, 이로 인한 밀봉성 저하를 방지하기 위해 센싱 리드(17)가 위치하는 영역의 실링 폭(d)은 실링부(12b)의 전체 폭의 1/4 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5 내지 도 7을 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀에 센싱 와이어를 연결하는 방식에 대해 설명하기로 한다.
도 6은, 도 5에 도시된 배터리 셀에 센싱 와이어가 연결된 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 5에 나타난 배터리 셀에 가스켓이 적용된 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 실링부(12b)의 어느 일 면에만 센싱 홀(H)이 형성된 경우에는 솔더(S)를 이용하여 센싱 와이어(30)를 센싱 리드(17)에 접합할 수 있다.
본 발명의 도면에서는 센싱 홀(H)이 파우치 케이스(12)의 상면에 형성된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상면이 아닌 하면에 형성될 수도 있는 것이다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본 발명에 적용되는 배터리 셀(10)은, 센싱 홀(H)로 인한 파우치 케이스(12)의 밀봉성 저하를 방지하기 위한 가스켓(18)을 더 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.
상기 가스켓(18)은, 센싱 홀(H)의 가장자리에 삽입되며, 센싱 리드(17)와 파우치 케이스(12)의 내측면 사이에 개재되어 센싱 홀(H)이 형성된 영역을 밀봉시킨다.
또한, 상기 가스켓(18)은, 센싱 홀(H)의 내벽면을 커버함으로써 센싱 홀(H)의 내벽면, 즉 센싱 홀(H)의 형성을 위한 절단면을 통해 금속 층이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 금속 층을 통한 단락 발생을 막을 수 있다.
*다음은, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 적용되는 배터리 셀의 다른 실시예 및 이 경우에 적용되는 센싱 와이어와 센싱 리드 간의 연결 방식에 대해서 설명하기로 한다.
도 8은, 본 발명에 적용되는 배터리 셀의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 3에 나타난 배터리 셀을 X-X' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이고, 도 9는, 도 8에 도시된 배터리 셀에 센싱 와이어가 연결된 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 도 10은, 도 8에 나타난 배터리 셀에 가스켓이 적용된 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 본 발명에 적용되는 배터리 셀(10)은, 도 5에 도시된 것과는 달리, 파우치 케이스(12)의 상하 양 면 모두에 센싱 홀(H)을 구비할 수 있다.
도 9를 참조하면, 이와 같이 파우치 케이스(12)의 상하 면에 모두 센싱 홀(H)이 형성되는 경우에는, 리셉터클(31)을 이용하여 센싱 와이어(20)와 센싱 리드(17) 간을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 리셉터클(31)은, 센싱 와이어(30)의 일 단과 연결되어, 그 단부에 형성된 한 쌍의 접촉부(31a)가 센싱 리드(17)의 양 면을 각각 탄성 가압함으로써 안정적이고 손쉽게 배터리 셀(10)과 전압 센서(20) 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 경우, 전기 저항의 최소화 및 결합력의 극대화를 위해 접촉부(31a)는 센싱 홀(H)과 대응되는 형상 및 면적을 가질 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 앞서 도 7에 나타난 실시예를 통해 설명한 바와 마찬가지로, 파우치 케이스(12)의 양 면에 형성된 센싱 홀(H) 각각은 가스켓(18)을 통해 밀봉될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 실링부(12b)를 통해 외부로 노출되는 센싱 리드(17)를 가짐으로써, 서로 반대 방향으로 인출된 전극 리드(13,15) 각각에 센싱 와이어(30)를 연결할 필요가 없다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀(17)의 일측에 인접하여 위치하는 하나의 전극 리드와 센싱 리드(17)를 통해 배터리 셀(10)과 전압 센서(20) 간의 전기적 연결이 이루어질 수 있는 구조를 가지며, 이로써 센싱 와이어(30)의 연장 길이가 단축되는 구조적 장점을 갖는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (12)

  1. 파우치 타입의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센서; 및
    상기 배터리 셀과 전압 센서 사이를 연결하는 센싱 와이어;
    를 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 전극 탭과 연결되는 센싱 리드를 구비하며,
    상기 센싱 리드는, 상기 파우치 셀의 실링부에 형성된 센싱 홀을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 인출되는 양 방향 인출형 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱 리드는,
    상기 한 쌍의 전극 리드 중 어느 하나와 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센싱 와이어는,
    상기 센싱 리드와 전압 센서 사이를 연결하고, 또한
    상기 센싱 리드에 인접한 전극 리드와 전압 센서 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 홀은,
    상기 파우치 케이스의 상면 또는 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센싱 와이어는,
    솔더에 의해 상기 센싱 리드에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 홀은,
    상기 파우치 케이스의 상면 및 하면 모두에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 와이어의 단부에는 리셉터클이 연결되며,
    상기 리셉터클은, 상기 센싱 리드의 양 면을 탄성 가압하면서 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 한 쌍의 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
    상기 전극 탭과 연결되는 한 쌍의 전극 리드; 및
    상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 전극 리드가 외부로 인출된 상태로 밀봉되는 파우치 케이스;
    를 포함하는 배터리 셀에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 상기 전극 탭과 연결되는 센싱 리드를 구비하며,
    상기 센싱 리드는, 상기 파우치 셀의 실링부에 형성된 센싱 홀을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 인출되는 양 방향 인출형 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센싱 리드는,
    상기 한 쌍의 전극 리드 중 어느 하나와 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 홀은,
    상기 파우치 케이스의 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
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