WO2019107735A1 - 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2019107735A1
WO2019107735A1 PCT/KR2018/011967 KR2018011967W WO2019107735A1 WO 2019107735 A1 WO2019107735 A1 WO 2019107735A1 KR 2018011967 W KR2018011967 W KR 2018011967W WO 2019107735 A1 WO2019107735 A1 WO 2019107735A1
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bus bar
insertion groove
electrode lead
battery module
connecting bus
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PCT/KR2018/011967
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진희준
서성원
이윤구
주은아
문정오
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a bus bar assembly, and more particularly, to a battery module having improved productivity by facilitating electrical connection between a bus bar assembly and a secondary battery.
  • the secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer case for sealingly storing the electrode assembly and the electrolyte together, for example, And an exterior material.
  • a lithium secondary battery can be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the casing.
  • secondary batteries have been widely used not only in small-sized devices such as portable electronic devices, but also in medium- and large-sized devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • pouch-type secondary batteries are widely used because they are easy to laminate in such a middle- or large-sized apparatus.
  • the electrode leads are interconnected and the connecting portion can be welded to maintain such connection.
  • the battery module may have a parallel and / or series electrical connection between the secondary batteries.
  • one end of the electrode lead may be fixed to the bus bar for electrical connection between the secondary batteries by welding or the like .
  • the electrical connection between the secondary batteries is made by bonding the electrode leads to the bus bars. That is, in order to electrically connect a plurality of secondary batteries in parallel, the electrode leads of the same polarity are connected and bonded to each other, and the electrode leads of the other polarity are connected and bonded to each other in order to electrically connect in series.
  • the electrode lead is made of a fragile material, an operator may damage the electrode lead in the process of detaching or re-bonding the coupled electrode lead in order to rework it when the bus bar and the electrode lead are poorly joined or mis- It was so easy that this rework was impossible.
  • a battery module including:
  • connection bus bar configured to electrically connect the plurality of secondary cells with each other and having an insertion groove formed so that at least two of the electrode leads of the cell stack body are in contact with each other and at least one of the electrode leads is inserted, And a coupling bus bar that is coupled to the bar and configured to press the electrode lead with the back side in contact therewith.
  • connecting bus bar and the connecting bus bar may be formed in a bar shape extending in the vertical direction, and the insertion groove may be formed on the front surface of the connecting bus bar.
  • the depth of the insertion groove may be equal to or less than the total thickness of the insertion direction of the at least one electrode lead inserted into the insertion groove. .
  • the width of the insertion groove in the vertical direction may be equal to or greater than the length of the electrode lead inserted in the insertion groove in the vertical direction.
  • bus bar assembly may further include a bus bar frame mounted on the front surface of the connecting bus bar and positioned between the front of the main body of the secondary battery and the rear of the connecting bus bar.
  • the bus bar assembly may further include a coupling member configured to couple the coupling bus bar and the coupling bus bar to each other.
  • the fastening member may be fastened to the connection bus bar and the coupling bus bar, and a round bar of the fastening bolt may be inserted and fixed to the bus bar frame.
  • the insertion groove may extend from one end to the other end of the front surface of the connection bus bar.
  • the through hole may be formed in the electrode lead to insert the fastening bolt.
  • the bent ends of the electrode leads inserted from the left side to the right side of the connecting bus bar and the bent ends of the electrode leads inserted from the right side of the connecting bus bar to the left side can be stacked and positioned in the insertion groove have.
  • connection bus bar Furthermore, a plurality of insertion grooves may be formed in the connection bus bar.
  • some of the plurality of insertion grooves may be formed in a shape extending from the left end of the front end of the connecting bus bar to the center, and the other may extend in the middle from the right end of the front surface of the connecting bus bar.
  • an end of the at least one electrode lead inserted from the left side to the right side of the front surface of the connecting bus bar may be inserted into the insertion groove formed to extend from the left end of the front end of the connecting bus bar to the center.
  • an end of the at least one electrode lead inserted from the right side to the left side of the front surface of the connecting bus bar may be inserted into the insertion groove formed to extend from the right end of the front side of the connecting bus bar to the center.
  • the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the depth of the insertion groove into which the cathode lead is inserted may be different from the depth of the insertion groove into which the cathode lead is inserted.
  • At least one compression protrusion formed to be inserted into the insertion groove may be formed in the coupling bus bar.
  • two or more pressing protrusions may be formed, and the protrusions of the two or more pressing protrusions may have different protrusion sizes protruding in a direction of insertion into the insertion recesses.
  • the battery pack according to the present invention may include at least one battery module.
  • the automobile according to the present invention may include the battery pack.
  • a battery module can effectively compress the electrode lead to the coupling bus bar by inserting the electrode lead into the insertion groove formed in the coupling bus bar, High-reliability electrical connection can be achieved without any process.
  • the battery module can stably fix the connecting bus bar and the connecting bus bar to the bus bar frame using the fastening member, thereby enhancing the durability of the product,
  • the electrode lead can be firmly fixed to the insertion groove by pressing the coupling bus bar.
  • the distance between the connecting bus bar and the connecting bus bar can be adjusted by adjusting the distance between the head and the nut of the connecting bolt,
  • the electrode lead inserted in the groove can be pressed with an appropriate pressing force to achieve a reliable electrical connection between the electrode lead and the connecting bus bar.
  • the battery module of the present invention can easily detach the electrode lead contacting the bus bar even in the operation of separating the bus bar assembly from the cell stack due to misjunction or misassembly, , It is easy to reconnect the disconnected bus bars and electrode leads. Therefore, in the prior art, it is impossible to reassemble the bus bar assembly due to damage of the electrode lead.
  • the present invention has an advantage that such reassembly can be performed without damaging the electrode lead.
  • the pressing projection can effectively press the outer surface of the electrode lead inserted in the insertion groove of the connection bus bar, thereby minimizing the gap between the coupling bus bar and the connection bus bar, And the reliability of the electrical connection between the connecting bus bars can be increased.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a rear view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically illustrating a secondary battery, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along a line A-A 'in FIG. 2;
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing the configurations of a bus bar assembly for a battery module cut along the line B-B 'in FIG. 3;
  • FIG. 7 is a partial horizontal cross-sectional view schematically showing the configurations of a bus bar assembly for a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a rear view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line D-D 'in FIG.
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line E-E 'in FIG.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line F-F 'in FIG.
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along a line G-G 'in FIG.
  • 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a front view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a rear view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a plan view schematically illustrating a secondary battery, which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module 300 according to an embodiment of the present invention includes a cell stack 310 and bus bar assemblies 200A and 200B.
  • the cell stack body 310 includes a plurality of secondary batteries 100 provided with electrode leads 110.
  • the secondary battery 100 may be a pouch type secondary battery 100.
  • the pouch type secondary battery 100 may include an electrode assembly, an electrolyte, and a pouch 120.
  • the pouch 120 may be composed of two pouches, a left pouch and a right pouch, each having a concave shaped housing part 115 formed therein.
  • the electrode assembly and the electrolyte may be accommodated in the housing part 115.
  • Each of the pouches includes an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer, and the inner adhesive layer is adhered to the edge of the pouch 120 to form a sealing portion.
  • a terrace portion S may be formed at each of both ends of the pouch 120 where the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 are formed.
  • the electrode assembly may be an assembly of an electrode and a separator, in which at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with a separator interposed therebetween.
  • the positive electrode plate of the electrode assembly is provided with a positive electrode tab, and one or more positive electrode tabs may be connected to the positive electrode lead 111.
  • the positive electrode lead 111 has one end connected to the positive electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch 120.
  • the exposed portion is electrically connected to the electrode terminal of the secondary battery 100, And can function as the positive electrode terminal of the battery 100.
  • the negative electrode plate of the electrode assembly is provided with a negative electrode tab, and one or more negative electrode tabs may be connected to the negative electrode lead 112.
  • the negative electrode lead 112 has one end connected to the negative electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch. The exposed portion of the negative electrode lead 112 is electrically connected to the electrode terminal of the secondary battery 100, As shown in Fig.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may be formed at both ends opposite to each other with respect to the center of the secondary battery 100. That is, the cathode lead 111 may be provided at one end with respect to the center of the secondary battery 100. In addition, the negative electrode lead 112 may be provided at the other end with respect to the center of the secondary battery 100.
  • each secondary battery 100 may have a cathode lead 111 and a cathode lead 112 protruding forward and backward.
  • the cathode lead 111 and the cathode lead 112 may be formed in a plate shape.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 may protrude in the horizontal direction with the wide side thereof being erected so as to face the left side and the right side.
  • the plurality of secondary batteries 100 may be stacked in at least one direction.
  • a plurality of pouch-shaped secondary batteries 100 may be stacked in the lateral direction.
  • each of the pouch-shaped secondary batteries 100 has the two large surfaces located on the left and right sides, respectively, as viewed in the direction F (shown in Fig. 1), and the sealing portions are positioned on the upper and lower sides, And may be disposed in a state of standing upright on the ground.
  • each of the secondary batteries 100 may be configured to be erected in the vertical direction.
  • the battery module 300 according to the present invention is not limited to the pouch type secondary battery 100 described above, but various secondary batteries 100 known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the bus bar assembly 200A may include a connection bus bar 210 and a connection bus bar 220A.
  • connection bus bar 210 may be configured such that two or more of the electrode leads 110 of the cell stack body 310 are in contact with each other. That is, the connection bus bar 210 may be configured to electrically connect two or more secondary batteries 100 in parallel and / or in series.
  • connection bus bar 210 may include an electrically conductive material. More specifically, the electrically conductive material may be a highly conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, or gold.
  • the seven connecting bus bars 210 are configured to electrically connect the twelve secondary batteries 100 in parallel and in series.
  • four cathode leads 111 or four cathode leads 112 may be in contact with the three connecting bus bars 210A of FIG.
  • two positive electrode leads 111 and two negative electrode leads 112 are in contact with the two connecting bus bars 210B of FIG.
  • Two negative electrode leads 112 are connected to each of the two connecting bus bars 210B2 in FIG.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along a line A-A 'in FIG. 2;
  • the connecting bus bar 210A may be provided with an insertion groove 212 through which at least one electrode lead 110 is inserted.
  • the insertion groove 212 may have a shape corresponding to a shape of a portion of the electrode lead 110 that is seated on the front surface of the connection bus bar 210A, or a shape larger than the shape.
  • the insertion groove 212 may have a structure in which a part of the upper surface of the connection bus bar 210A is inserted from the front end to the rear end.
  • the recessed depth D1 of the insertion groove 212 may be less than the total thickness T1 of the insertion direction of the at least one electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212.
  • the outer surface of at least one electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212 is located on the same line as the surface of the front end of the connection bus bar 210A where the insertion groove 212 is not formed , It can be positioned more forward than the front end.
  • the width of the insertion groove 212 in the up-and-down direction may be equal to or greater than the length of the electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212 in the vertical direction.
  • the coupling bus bar 220A may be coupled to the coupling bus bar 210A and positioned at the front end of the coupling bus bar 210A. That is, the rear surface of the coupling bus bar 220A may be formed to press the entire surface of the electrode lead 110 which is in contact with the insertion groove 212 of the connecting bus bar 210A.
  • the coupling bus bar 220A may include an electrically conductive material. More specifically, the electrically conductive material may be a highly conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, or gold.
  • At least one or more electrode leads 110 inserted into the insertion groove 212 are positioned on the same line as the front surface of the connecting bus bar 210A,
  • the electrode lead 110 can be effectively squeezed into the coupling bus bar 220A.
  • a highly reliable electrical connection can be achieved without a joining process such as laser welding between the connecting bus bar 210A and the electrode lead 110.
  • the electrode lead 110 can be firmly fixed to the insertion groove 212 by pressing the coupling bus bar 220A.
  • connection bus bar 210A and the connecting bus bar 220A may be formed in a bar shape extending in the vertical direction when viewed macroscopically.
  • connection bus bar 210A and the connection bus bar 220A may include front, rear, and side surfaces.
  • the insertion groove 212 may be formed on the front surface of the connecting bus bar 210A.
  • the bus bar assembly 200A may further include a bus bar frame 230.
  • FIG. 1 A bus bar frame 230.
  • the bus bar frame 230 may be mounted on the front side of the connecting bus bar 210A to fix the connecting bus bar 210A.
  • the bus bar frame 230 is disposed at a position where the connection bus bar 210A is positioned so that the electrode leads 110 of the cell stack body 310 and the connection bus bar 210A can be in contact with each other at appropriate positions. .
  • the bus bar frame 230 may include an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material may be plastic.
  • the bus bar frame 230 may be positioned between the front of the main body of the secondary battery 100 and the rear of the connecting bus bar 210A. That is, the bus bar frame 230 is formed with a through-hole H4 through which the electrode lead 110 of the cell stack body 310 passes, or the electrode lead 110 is connected to the bus bar frame 230 So as to protrude forward.
  • the battery module 300 includes two bus bar frames 230 located at the front and rear sides, respectively,
  • the stacked body 310 is positioned between the front of the main body of the secondary battery 100 and the rear side of the connecting bus bar 210A and mounts the connecting bus bar 210A on the front side.
  • the bus bar frame 230 is made of an insulating material, so that short circuit between the connecting bus bar 210A and the secondary battery 100 can be prevented.
  • the connection bus bar 210A is fixed to the front surface of the bus bar frame 230 so that electrical connection between the connection bus bar 210A and the electrode lead 110 can be easily achieved.
  • the bus bar assembly 200A may further include a fastening member 240 configured to couple the coupling bus bar 210A and the coupling bus bar 220A to each other.
  • the fastening member 240 may include fastening bolts 242 inserted through the connecting bus bar 210A and the coupling bus bar 220A.
  • the fastening bolt 242 may include a head 242b and a round rod 242a.
  • a thread may be formed on the round bar 242a.
  • the round bar 242a may be inserted and fixed in the bus bar frame 230.
  • the bus bar frame 230 may have a coupling groove H5 through which a part of the round bar 242a can be inserted and fixed.
  • the fastening member 240 may further include a nut 243 configured to insert and fix a round rod 242a of the fastening bolt 242. Furthermore, the nut 243 may be inserted and fixed in the bus bar frame 230. That is, the fastening bolt 242 passes through the connecting bus bar 210A and the connecting bus bar 220A, and the end of the round bar 242a passes through the bus bar frame 230 inserted into the nuts 243.
  • the bus bar assembly 200A is connected to the connection bus bar 210A and the coupling bus bar 220A by using the coupling member 240. In this case, Can be stably fixed, and the durability of the product can be increased.
  • the distance between the connecting bus bar 210A and the connecting bus bar 220A can be adjusted by adjusting the distance between the head 242b of the connecting bolt 242 and the bus bar frame 230
  • the coupling bus bar 220A presses the electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212 with an appropriate pressing force so that a reliable connection between the electrode lead 110 and the connecting bus bar 210A An electrical connection can be established.
  • a plurality of insertion grooves 212 may be formed in the connection bus bar 210. Particularly, some of the plurality of insertion grooves 212 may be formed to extend from the left end of the front surface of the connecting bus bar 210 to the center. In addition, the remainder of the plurality of insertion grooves 212 may be formed to extend from the right end of the front surface of the connecting bus bar 210 to the center.
  • connection bus bar 210 In the insertion groove 212 formed to extend from the left end 210a of the front surface of the connection bus bar 210 to the center of the connection bus bar 210, The end of the lead 110 can be inserted.
  • the end of the lead 110 can be inserted.
  • two insertion grooves 212 may be formed on the front surface of the connection bus bar 210.
  • One insertion groove 212 may be formed to extend from the left end 210a of the front surface of the connecting bus bar 210 to the center.
  • the other insertion groove 212 may be formed to extend from the right end 210b of the front surface of the connecting bus bar 210 to the center.
  • two stacked cathode leads 111 inserted from the left side to the right side of the front surface of the connecting bus bar 210 may be seated in the insertion groove 212 extending from the left end 210a.
  • the ends of the stacked two cathode leads 111, which are inserted from the right side to the left side of the front surface of the connecting bus bar 210, can be seated in the insertion groove 212 extending from the right end 210b at the center.
  • a side surface having a relatively larger surface than the other surface of the electrode lead 110 is seated in the insertion groove 212 of the connecting bus bar 210 and the electrode lead 110 It is possible to achieve a highly reliable electrical connection without bonding the bus bar and the electrode lead 110 such as laser welding to the rear surface of the coupling bus bar 220A and to secure the electrode lead 110 to the insertion groove 212, respectively.
  • the electrode lead 110 that is in contact with the bus bar can be easily removed even when the bus bar assembly 200A is separated from the cell stack body 310 due to misjunction or misassembly . Furthermore, the present invention facilitates reconnecting the separate connecting bus bar 210 and the electrode lead 110. In addition, in the prior art, reworking of the bus bar assembly 200A is not possible due to damage of the electrode leads 110, but such rework can be performed without damaging the electrode leads 110.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing the configurations of a bus bar assembly for a battery module cut along the line B-B 'in FIG. 3;
  • a bus bar assembly 200B includes a plurality of cathode leads 111 and a plurality of cathode leads 112 connected to one connection bus bar 210B .
  • the thicknesses T1 of the plurality of cathode leads 111 and the plurality of cathode leads 112 in the direction of insertion into the insertion grooves 212B may be different from each other.
  • connection bus bar 210B and the coupling bus bar 220A In order for the connection bus bar 210B and the coupling bus bar 220A to effectively compress the electrode leads 110, the front surfaces of the plurality of electrode leads 110 inserted into the insertion grooves 212B are connected to the It is necessary to be positioned on the same line as the unincorporated front surface of the connecting bus bar 210B, or protrude therefrom.
  • the connecting bus bar 210B of the present invention is characterized in that when the positive electrode lead 111 has a thickness T1 thinner than the negative electrode lead 112, 212B1 and the depth D2 of the insertion groove 212B2 into which the negative electrode lead 112 is inserted are different from each other.
  • the depth D1 of the insertion groove 212B1 to be inserted can be made shallower than the depth D2 of the insertion groove 212B2 into which the negative electrode lead 112 is inserted.
  • FIG. 7 is a partial horizontal cross-sectional view schematically showing the configurations of a bus bar assembly for a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • At least one compression protrusion 225 formed to be inserted into the insertion groove 212B3 may be formed in the coupling bus bar 220B2.
  • the compression protrusions 225 may be formed on the rear surface of the coupling bus bar 220B2 at a position corresponding to the insertion groove 212B3 of the coupling bus bar 210B.
  • the pressing protrusion 225 can effectively press the outer surface of the electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212B3 of the connecting bus bar 210B, By minimizing the gap between the bar 220B2 and the connecting bus bar 210B, the reliability of electrical connection between the electrode lead 110 and the connecting bus bar 210B can be increased.
  • At least two of the compression protrusions 225 may be formed on the coupling bus bar 220B2.
  • the positive electrode lead 111 and the negative electrode lead 112 having different polarities from each other may be inserted into the plurality of insertion grooves 212B3.
  • the two or more compression protrusions 225 may have different protrusion sizes L1 of protruding surfaces protruding in a direction of insertion into the insertion groove 212B3. That is, the protrusion size L1 of the compression protrusion 225 at the position corresponding to the insertion groove 212B3 can be set according to the thickness T1 of the electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212B3.
  • two connecting grooves 212B3 are formed in the connecting bus bar 210B, and two negative electrode leads 112 and two positive electrode leads 111 are inserted .
  • two compression protrusions 225 are formed on the rear surface of the coupling bus bar 220B2 at positions corresponding to the two insertion grooves 212B3.
  • the compression protrusion 225 for compressing the negative electrode lead 112 may be smaller than the compression protrusion 225 for compressing the positive electrode lead 111.
  • FIG. 8 is a front view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is a rear view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line D-D 'in
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line E-E 'in FIG.
  • the bus bar assembly 200C is different from the bus bar assembly 200A of FIG. 1 in the structure of the connection bus bar 210C.
  • the insertion groove 212C formed in the connection bus bar 210C of the bus bar assembly 200C extends from the left end 210C1 to the right end 210C2 of the front surface of the connection bus bar 210C .
  • the insertion groove 212C may be formed such that a portion recessed in the rear (inward) direction from the front surface of the connecting bus bar 210C extends from the left end 210C1 to the right end 210C2.
  • bent end 111a of the electrode lead 111 inserted from the left side to the right side of the connecting bus bar 210C and the bent end 111a of the electrode lead 111 inserted to the left side of the connecting bus bar 210C The bent end portions 111b can be stacked and positioned on the insertion groove 212C.
  • the through hole H1 may be formed in the electrode lead 111 so that the fastening bolt 242 is inserted. That is, a plurality of the electrode leads 111 and the connection bus bar 210C can be integrally fastened by inserting the fastening members (FIGS. 5 and 240) into the through holes H1. Furthermore, the through-hole H1 may be formed at a laminated end of the electrode lead 111. [
  • two positive electrode leads 111 are inserted from the left side to the right side of the connecting bus bar 210C, and two ends of the inserted positive electrode lead 111 are laminated to each other And can be inserted into the insertion groove 212C.
  • the two positive electrode leads 111 are inserted from the right side of the connecting bus bar 210C to the left side and the two ends of the inserted positive electrode lead 111 are stacked on each other and can be inserted into the inserting groove 212C .
  • the end portions of the two positive electrode leads 111 and the end portions of the two positive electrode leads 111 may be stacked one on the other. Furthermore, a through hole H1 may be formed in the stacked end of the cathode lead 111 so that the fastening bolt 242 is inserted.
  • a fastening hole H2 and an insertion hole H3 are formed so that the round bar 242a of the fastening bolt 242 can be inserted into the coupling bus bar 220C and the connecting bus bar 210C, . Further, the fastening bolt 242 may be inserted into the bus bar frame 230 and fixed thereto.
  • the fastening bolt 242 when the fastening bolt 242 is inserted into the electrode lead 111, the tightening force of the fastening bolt 242 can be directly transmitted to the electrode lead 111, A more reliable electrical connection between the connecting bus bar 210C and the electrode lead 110 can be achieved.
  • the recessed depth D3 of the insertion groove 212C may be less than the total thickness T3 of the insertion direction of the end portions of the electrode leads 111 stacked in the insertion groove 212C. 10, the recessed depth D3 of the insertion groove 212C is equal to the total thickness T3 of the insertion direction of the end portions of the electrode leads 110 stacked in the insertion groove 212C
  • the size of the light-emitting layer may be the same as the size of the light-emitting layer.
  • the present invention it is possible to facilitate the contact between the coupling bus bar 220C and the electrode lead 110, and the electrode lead 110 can be connected to the connection bus 220C by the coupling bus bar 220C. It can be effectively pressed into the insertion groove 212C of the bar 210C, and the reliability of electrical connection can be improved.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line F-F 'in
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional view of the battery module cut along the line G-G 'in FIG.
  • the bus bar assembly 200D may be inserted into the insertion groove 212D by inserting the negative electrode lead 112 from the left side to the right side of the connecting bus bar 210D.
  • the cathode lead 111 may be inserted from the right side to the left side of the connecting bus bar 210D and inserted into the insertion groove 212D.
  • the bent end of the cathode lead 112 and the bent end of the cathode lead 111 may be stacked.
  • the through hole H1 may be formed at the stacked end so that the fastening bolt 242 is inserted.
  • connection bus bar 210D and the coupling bus bar 220D to effectively press the electrode lead 110, the negative electrode lead 112 and the positive electrode lead 111 stacked in the insertion groove 212D It is necessary that the outermost surface of the electrode lead 110 located at the uppermost position is positioned on the same line as the unincorrected front surface of the connection bus bar 210D or protruded therefrom.
  • the depth D4 embedded in the insertion groove 212D is equal to or smaller than the size T4 of the folded end of the cathode lead 112 and the bent end of the cathode lead 111, Can be set.
  • two negative electrode leads 112 are inserted into the insertion groove 212D from the left side to the right side of the connecting bus bar 210D, and two positive electrode leads 111, May be inserted from the right side of the connecting bus bar 210D to the left side and inserted into the insertion groove 212D.
  • the end portions of the two negative electrode leads 112 and the end portions of the two positive electrode leads 111 may be stacked and arranged.
  • the recessed depth D4 of the insertion groove 212D of the connecting bus bar 210D is set so that the bent ends of the two negative electrode leads 112 and the bent ends of the two positive electrode leads 111 are stacked T4 < / RTI > may be the same.
  • the insertion groove 212D of the connecting bus bar 220D has the same size as the stacked ends of the cathode lead 112 and the cathode lead 111,
  • the coupling bus bar 220D can effectively press the electrode lead 110 inserted into the insertion groove 212D to increase the reliability of the electrical connection and to press the coupling bus bar 220D
  • the electrode lead 110 can be firmly fixed to the insertion groove 212D.
  • bus bar assembly 200D of the present invention can form only one insertion groove in the connecting bus bar 220D, the manufacturing process can be simplified as compared with the bus bar assembly 200B of FIG. There is an advantage to be able to.
  • electrode lead 240 fastening member
  • bus bar assembly 243 nut
  • the present invention relates to a battery module having a bus bar assembly. Further, the present invention is applicable to a battery pack having a plurality of battery modules and electric parts of the present invention, an electronic device having the battery pack, an energy storage system, or an industry related to the automobile.

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Abstract

본 발명은, 버스바 어셈블리와 이차 전지들 간의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드가 구비된 복수의 이차 전지가 상호 적층되어 형성된 셀 적층체; 및 상기 셀 적층체의 전극 리드 중 둘 이상이 접촉되며 적어도 하나 이상의 상기 전극 리드가 삽입되도록 형성된 삽입홈이 구비된 연결 버스바, 및 상기 연결 버스바에 결합되고 후면이 상기 접촉된 전극 리드를 가압하도록 형성된 결합 버스바를 구비한 버스바 어셈블리를 포함한다.

Description

버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈
본 발명은 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버스바 어셈블리와 이차 전지들 간의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 11월 30일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0162867호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는, 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체, 및 이러한 전극 조립체와 전해액을 함께 밀봉 수납하는 외장재, 예를 들면, 전지 파우치 외장재를 구비한다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치 뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
배터리 모듈 내부에서 이차 전지가 전기적으로 연결되기 위해서는, 전극 리드가 상호 연결되고, 그러한 연결 상태를 유지하기 위해 연결 부분이 용접될 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈은 이차 전지들 간의 병렬 및/또는 직렬의 전기적 연결을 가질 수 있는데, 이를 위해 전극 리드의 일단부는 각 이차 전지들 간의 전기적 연결을 위한 버스바에 용접 등의 방식으로 접촉 고정될 수 있다.
이때, 이차 전지 사이의 전기적 연결은 전극 리드를 버스바에 접합 시키는 방식으로 구성되는 경우가 많다. 즉, 복수의 이차 전지를 병렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 동일 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시키고, 직렬로 전기적으로 연결시키기 위해서는 다른 극성의 전극 리드를 서로 연결 접합 시킨다.
한편, 전극 리드는 취약한 소재로 이루어져 있으므로, 작업자는 버스바와 전극 리드 간에 불량 접합 내지 오 접합 시, 이를 재작업하기 위해 결합된 전극 리드를 탈착 시키거나, 재접합하는 과정에서 전극 리드가 손상되기가 아주 쉬워 이러한 재작업이 불가능하였다.
또한, 전극 리드를 버스바 상에 안착 시키기 위해 전극 리드를 절곡시키는 벤딩(bending) 공정을 수행한 경우, 절곡된 전극 리드가 스프링백(spring-back) 현상을 일으켜 전극 리드와 버스바 간의 밀착이 잘 이루어지기 어려웠다. 이에 따라, 복수개의 전극 리드가 서로 밀착된 상태에서 레이저 용접을 수행해야 하므로, 용접성이 저하가 발생하기 쉬웠다.
따라서, 앞서 설명한 종래 기술의 문제를 해결하도록, 전극 리드와 버스바 간의 접촉이 잘 유지되고, 버스바와 전극 리드 간에 불량 접합 내지 오 접합 시 재작업이 가능한 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 버스바 어셈블리와 이차 전지들 간의 전기적 연결이 용이하여 제조성을 향상시킨 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
전극 리드가 구비된 복수의 이차 전지가 상호 적층되어 형성된 셀 적층체; 및
상기 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성되고, 상기 셀 적층체의 전극 리드 중 둘 이상이 접촉되며 적어도 하나 이상의 상기 전극 리드가 삽입되도록 형성된 삽입홈이 구비된 연결 버스바, 및 상기 연결 버스바에 결합되고 후면이 상기 접촉된 전극 리드를 가압하도록 형성된 결합 버스바를 구비한 버스바 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결 버스바 및 상기 결합 버스바는 상하 방향으로 연장된 바 형상이고, 상기 삽입홈은 상기 연결 버스바의 전면에 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 삽입홈은 상기 연결 버스바의 전단에서 후단으로 만입된 구조가 구비되고, 상기 삽입홈의 만입된 깊이는 상기 삽입홈에 삽입된 적어도 하나 이상의 전극 리드의 삽입 방향의 전체 두께의 크기 이하일 수 있다.
그리고, 상기 삽입홈의 상하 방향의 폭은 상기 삽입홈에 삽입된 전극 리드의 상하 방향의 길이 이상일 수 있다.
나아가, 상기 버스바 어셈블리는, 상기 연결 버스바를 전면에 탑재하고 상기 이차 전지의 본체 전방과 상기 연결 버스바의 후방 사이에 위치된 버스바 프레임을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 버스바 어셈블리는, 상기 연결 버스바와 상기 결합 버스바를 서로 결합시키도록 구성된 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 체결 부재는 상기 연결 버스바 및 상기 결합 버스바에 관통 삽입되는 체결 볼트, 및 상기 체결 볼트의 둥근봉이 상기 버스바 프레임에 삽입 고정될 수 있다.
그리고, 상기 삽입홈은 상기 연결 버스바의 전면의 일측단에서 타측단까지 연장되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 전극 리드에는 상기 체결 볼트가 삽입되도록 형성된 관통홀이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 연결 버스바의 좌측에서 우측으로 삽입된 전극 리드의 절곡된 단부와, 상기 연결 버스바의 우측에서 좌측으로 삽입된 전극 리드의 절곡된 단부가, 상기 삽입홈에 서로 적층되어 위치될 수 있다.
나아가, 상기 삽입홈은 상기 연결 버스바에 복수개 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 삽입홈 중 일부는 상기 연결 버스바의 전면의 좌측단에서 중앙으로 연장된 형태이고, 나머지는 상기 연결 버스바의 전면의 우측단에서 중앙으로 연장된 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 연결 버스바의 전면의 좌측단에서 중앙으로 연장되도록 형성된 삽입홈에는, 상기 연결 버스바 전면의 좌측에서 우측으로 삽입된 상기 적어도 하나 이상의 전극 리드의 단부가 삽입될 수 있다.
나아가, 상기 연결 버스바의 전면의 우측단에서 중앙으로 연장되도록 형성된 삽입홈에는, 상기 연결 버스바 전면의 우측에서 좌측으로 삽입된 상기 적어도 하나 이상의 전극 리드의 단부가 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드는 양극 리드 및 음극 리드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양극 리드가 삽입되는 삽입홈의 깊이와 상기 음극 리드가 삽입되는 삽입홈의 깊이는 서로 다를 수 있다.
더욱이, 상기 결합 버스바에는 상기 삽입홈에 삽입되도록 형성된 적어도 하나 이상의 압착돌기가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 압착돌기가 둘 이상이 형성될 수 있고, 상기 둘 이상의 압착돌기는 상기 삽입홈에 삽입되는 방향으로 돌출된 융기면의 돌출 크기가 서로 다를 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
나아가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈은, 전극 리드를 연결 버스바에 형성된 삽입홈에 삽입시킴으로써, 전극 리드를 결합 버스바로 효과적으로 압착 시킬 수 있고, 상기 연결 버스바와 상기 전극 리드 간의 레이저 용접 등의 접합 공정 없이도, 높은 신뢰성의 전기적 접속을 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈은, 체결 부재를 사용하여 버스바 프레임에 연결 버스바 및 결합 버스바를 안정적으로 고정시킬 수 있어, 제품의 내구성을 높일 수 있고, 나아가, 상기 체결 부재가 결합 버스바를 압착하여 전극 리드가 삽입홈에 단단히 고정시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명은, 상기 체결 볼트의 머리와 너트 사이의 거리를 조절함으로써, 상기 연결 버스바 및 상기 결합 버스바 간의 간격을 조절할 수 있으므로, 상기 결합 버스바가 상기 삽입홈에 삽입된 전극 리드를 적절한 압착힘으로 가압하여, 전극 리드와 연결 버스바 간의 신뢰할 수 있는 전기적 접속을 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 오접합 내지 오조립으로 인해 버스바 어셈블리를 셀 적층체로부터 분리하는 작업에도 버스바에 접촉된 전극 리드를 손쉽게 탈착 시킬 수 있고, 나아가, 분리된 연결 버스바와 전극 리드를 재접속하는 것이 용이하다. 따라서, 종래기술에서는 전극 리드의 손상으로 버스바 어셈블리의 재조립이 불가능하였으나, 본 발명은, 전극 리드의 커다란 손상 없이 이러한 재조립이 가능한 이점이 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 압착돌기가 상기 연결 버스바의 삽입홈에 삽입된 전극 리드의 외면을 효과적으로 압착할 수 있어, 상기 결합 버스바와 상기 연결 버스바 간의 간극을 최소화함으로써, 전극 리드 및 연결 버스바 간의 전기 접속의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 후면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 이차 전지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는, 도 2의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 6은, 도 3의 B-B'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 대한 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 수평 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 후면도이다.
도 10은, 도 8의 D-D'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 11은, 도 8의 E-E'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다.
도 12는, 도 9의 F-F'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 13은, 도 9의 G-G'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
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 안 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 해석되어야 만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 정면도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 후면도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 이차 전지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 배터리 모듈(300)은, 셀 적층체(310) 및 버스바 어셈블리들(200A, 200B)을 포함하고 있다.
여기서, 상기 셀 적층체(310)는, 전극 리드(110)가 구비된 복수의 이차 전지(100)를 구비하고 있다.
여기서, 이차 전지(100)는, 파우치형 이차 전지(100)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 이차 전지(100)는, 전극 조립체, 전해액 및 파우치(120)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 파우치(120)는, 오목한 형태의 수납부(115)가 형성되어 있는 좌측 파우치와 우측 파우치의 2개의 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수납부(115)에 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 각각의 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치(120)의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 파우치(120)의 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 형성된 양단부 각각에 테라스부(S)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(111)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(111)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치(120)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지(100)의 전극 단자, 예를 들면, 이차 전지(100)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(112)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(112)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지(100)의 전극 단자, 예를 들면 이차 전지(100)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111)와 상기 음극 리드(112)는, 이차 전지(100)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향의 양단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111)는 상기 이차 전지(100)의 중심을 기준으로 일단부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(112)는 이차 전지(100)의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 이차 전지(100)는 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 전방과 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차 전지(100)에서, 양극 리드(111)와 음극 리드(112) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(110)의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(111) 및 상기 음극 리드(112)는, 넓은 면이 좌측과 우측을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향으로 돌출될 수 있다.
그리고, 상기 이차 전지(100)는, 배터리 모듈(300)에 복수개 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층 되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 이차 전지(100)가 좌우 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
이때, 각각의 파우치형 이차 전지(100)는, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차 전지(100)는, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상하전후좌우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(300)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차 전지(100)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(100)가 채용될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(200A)는, 연결 버스바(210) 및 결합 버스바(220A)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연결 버스바(210)는, 상기 셀 적층체(310)의 전극 리드(110) 중 둘 이상이 접촉되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 연결 버스바(210)는 2개 이상의 이차 전지(100)를 전기적으로 서로 병렬 및/또는 직렬로 연결하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 연결 버스바(210)는, 전기 전도성의 소재를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 전기 전도성의 소재는 전도성이 높은 금속일 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈, 금일 수 있다.
예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 봐와 같이, 7개의 연결 버스바(210)는 12개의 이차 전지(100)를 전기적으로 병렬 및 직렬로 연결되도록 구성되어 있다. 구체적으로, 도 2의 3개의 연결 버스바(210A)에는 4개의 양극 리드(111) 또는 4개의 음극 리드(112)가 접촉될 수 있다. 또한, 도 3의 2개의 연결 버스바(210B)에는 2개의 양극 리드(111) 및 2개의 음극 리드(112)가 접촉되어 있다. 그리고, 도 3의 2개의 연결 버스바(210B2) 각각에는 2개의 음극 리드(112)가 접촉 연결되어 있다.
도 5는, 도 2의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 연결 버스바(210A)에는 적어도 하나 이상의 상기 전극 리드(110)가 삽입되도록 형성된 삽입홈(212)이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 삽입홈(212)은, 상기 전극 리드(110)의 상기 연결 버스바(210A) 전면에 안착되는 부위의 형상과 대응되는 형상이거나 그보다 큰 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 삽입홈(212)은, 상기 연결 버스바(210A)의 전면에서 일부위가 전단에서 후단으로 만입된 구조가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 삽입홈(212)의 만입된 깊이(D1)는, 상기 삽입홈(212)에 삽입된 적어도 하나 이상의 전극 리드(110)의 삽입 방향의 전체 두께(T1)의 크기 이하일 수 있다.
즉, 상기 삽입홈(212)의 삽입된 적어도 하나 이상의 전극 리드(110)의 외면은, 상기 삽입홈(212)이 형성되지 않은 상기 연결 버스바(210A)의 전단의 표면과 동일한 선상에 위치되거나, 전단 보다 전방으로 더 돌출되어 위치될 수 있다.
나아가, 상기 삽입홈(212)의 상하 방향의 폭은 상기 삽입홈(212)에 삽입된 전극 리드(110)의 상하 방향의 길이 이상일 수 있다.
또한, 상기 결합 버스바(220A)는, 상기 연결 버스바(210A)와 결합되어 상기 연결 버스바(210A)의 전단에 위치될 수 있다. 즉, 상기 결합 버스바(220A)의 후면은 상기 연결 버스바(210A)의 삽입홈(212)에 접촉된 전극 리드(110)의 전면을 가압하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 결합 버스바(220A)는, 전기 전도성의 소재를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 전기 전도성의 소재는 전도성이 높은 금속일 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈, 금일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 삽입홈(212)에 삽입된 적어도 하나 이상의 전극 리드(110)의 최전면이 상기 연결 버스바(210A)의 전면과 동일 선상에 위치하거나, 그보다 돌출되게 위치함으로써, 전극 리드(110)를 결합 버스바(220A)로 효과적으로 압착 시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 연결 버스바(210A)와 상기 전극 리드(110) 간의 레이저 용접 등의 접합 공정 없이도, 높은 신뢰성의 전기적 접속을 이룰 수 있다. 또한, 상기 결합 버스바(220A)에 압착에 의해 전극 리드(110)가 삽입홈(212)에 단단히 고정될 수 있다.
더욱이, 상기 연결 버스바(210A) 및 상기 결합 버스바(220A)는 거시적으로 볼 때 상하 방향으로 연장된 바 형상일 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바(210A) 및 상기 결합 버스바(220A)는 전면, 후면, 및 측면을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 삽입홈(212)은 상기 연결 버스바(210A)의 전면에 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(200A)는, 버스바 프레임(230)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버스바 프레임(230)은, 상기 연결 버스바(210A)를 전면에 탑재하여 상기 연결 버스바(210A)를 고정시킬 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(230)은, 상기 셀 적층체(310)의 전극 리드(110)와 상기 연결 버스바(210A)가 적절한 위치에서 서로 접촉될 수 있도록 상기 연결 버스바(210A)를 위치시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 프레임(230)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 플라스틱일 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(230)은, 상기 이차 전지(100)의 본체 전방과 상기 연결 버스바(210A)의 후방 사이에 위치될 수 있다. 즉, 상기 버스바 프레임(230)은, 상기 셀 적층체(310)의 전극 리드(110)가 관통되는 관통구(H4)가 형성되거나, 또는 상기 전극 리드(110)가 상기 버스바 프레임(230)의 측부를 지나쳐 전방으로 돌출되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(300)은 전방 및 후방 각각에 위치한 2개 버스바 프레임(230)을 구비하고 있고, 상기 전방에 위치한 버스바 프레임(230)은 상기 셀 적층체(310)의 이차 전지(100)의 본체 전방과 상기 연결 버스바(210A)의 후방 사이에 위치되며, 상기 연결 버스바(210A)를 전면에 탑재하고 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 프레임(230)은, 절연성 소재로 이루어져 있어, 상기 연결 버스바(210A)와 상기 이차 전지(100) 간의 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버스바 프레임(230) 전면에 상기 연결 버스바(210A)를 고정함으로써, 상기 연결 버스바(210A)와 상기 전극 리드(110) 간의 전기적 접속을 손쉽게 이룰 수 있도록 형성되어 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(200A)는, 상기 연결 버스바(210A)와 상기 결합 버스바(220A)를 서로 결합하도록 구성된 체결 부재(240)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 체결 부재(240)는, 상기 연결 버스바(210A) 및 상기 결합 버스바(220A)에 관통 삽입되는 체결 볼트(242)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 체결 볼트(242)는, 머리(242b)와 둥근봉(242a)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 둥근봉(242a)에는 나사선이 형성될 수 있다. 상기 둥근봉(242a)은 상기 버스바 프레임(230) 내부에 삽입 고정될 수 있다. 또한, 이를 위해 상기 버스바 프레임(230)에는 상기 둥근봉(242a)의 일부가 삽입 고정될 수 있는 체결홈(H5)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결 부재(240)는, 상기 체결 볼트(242)의 둥근봉(242a)이 삽입 고정되도록 구성된 너트(243)를 더 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 너트(243)는, 상기 버스바 프레임(230) 내부에 삽입 고정될 수 있다. 즉, 상기 체결 볼트(242)는, 상기 둥근봉(242a)이 상기 연결 버스바(210A) 및 상기 결합 버스바(220A)를 관통하고, 상기 둥근봉(242a)의 단부는 상기 버스바 프레임(230)에 삽입된 너트(243)에 삽입 고정되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 어셈블리(200A)는 상기 체결 부재(240)를 사용하여 상기 버스바 프레임(230)에 상기 연결 버스바(210A) 및 상기 결합 버스바(220A)를 안정적으로 고정시킬 수 있어, 제품의 내구성을 높일 수 있다.
나아가, 본 발명은, 상기 체결 볼트(242)의 머리(242b)와 상기 버스바 프레임(230) 사이의 거리를 조절함으로써, 상기 연결 버스바(210A) 및 상기 결합 버스바(220A) 간의 간격을 조절할 수 있으므로, 상기 결합 버스바(220A)가 상기 삽입홈(212)에 삽입된 전극 리드(110)를 적절한 압착 힘으로 가압하여, 전극 리드(110)와 연결 버스바(210A) 간의 신뢰할 수 있는 전기적 접속을 이룰 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 삽입홈(212)은 상기 연결 버스바(210)에 복수개 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 삽입홈(212) 중 일부는 상기 연결 버스바(210)의 전면의 좌측단에서 중앙으로 연장된 형태일 수 있다. 또한, 복수의 삽입홈(212) 중 나머지는 상기 연결 버스바(210)의 전면의 우측단에서 중앙으로 연장된 형태일 수 있다.
그리고, 상기 연결 버스바(210)의 전면의 좌측단(210a)에서 중앙으로 연장되도록 형성된 삽입홈(212)에는, 상기 연결 버스바(210) 전면의 좌측에서 우측으로 삽입된 상기 적어도 하나 이상의 전극 리드(110)의 단부가 삽입될 수 있다.
나아가, 상기 연결 버스바(210)의 전면의 우측단(210b)에서 중앙으로 연장되도록 형성된 삽입홈(212)에는, 상기 연결 버스바(210) 전면의 우측에서 좌측으로 삽입된 상기 적어도 하나 이상의 전극 리드(110)의 단부가 삽입될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 연결 버스바(210)의 전면에는 2개의 삽입홈(212)이 형성될 수 있다. 하나의 삽입홈(212)은, 상기 연결 버스바(210)의 전면의 좌측단(210a)에서 중앙으로 연장된 형태일 수 있다. 또한, 다른 하나의 삽입홈(212)은, 상기 연결 버스바(210)의 전면의 우측단(210b)에서 중앙으로 연장된 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 좌측단(210a)에서 중앙으로 연장된 삽입홈(212)에는 상기 연결 버스바(210) 전면의 좌측에서 우측으로 삽입된 적층된 2개의 양극 리드(111)가 안착될 수 있다. 더욱이, 우측단(210b)에서 중앙으로 연장된 삽입홈(212)에는 상기 연결 버스바(210) 전면의 우측에서 좌측으로 삽입된 적층된 2개의 양극 리드(111)의 단부가 안착될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극 리드(110)의 나머지 면보다 상대적으로 넓은 면을 가진 측면이 상기 연결 버스바(210)의 삽입홈(212)에 안착되고, 상기 전극 리드(110)를 결합 버스바(220A) 후면으로 압착 시킴으로써, 레이저 용접 등의 버스바와 전극 리드(110) 간의 접합 공정 없이도, 높은 신뢰성의 전기적 접속을 이룰 수 있고, 또한, 상기 전극 리드(110)를 상기 삽입홈(212)에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 오접합 내지 오조립으로 인해 버스바 어셈블리(200A)를 셀 적층체(310)로부터 분리하는 작업에도 버스바에 접촉된 전극 리드(110)를 손쉽게 탈착 시킬 수 있다. 나아가, 본 발명은 분리된 연결 버스바(210)와 전극 리드(110)를 재접속하는 것이 용이하다. 더욱이, 종래기술에서는 전극 리드(110)의 손상으로 버스바 어셈블리(200A)의 재작업이 불가능하였으나, 전극 리드(110)의 커다란 손상 없이 이러한 재작업이 가능한 이점이 있다.
도 6은, 도 3의 B-B'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 대한 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 버스바 어셈블리(200B)는, 하나의 연결 버스바(210B)에 복수의 양극 리드(111) 및 복수의 음극 리드(112)가 접속될 수 있다. 또한, 상기 복수의 양극 리드(111) 및 상기 복수의 음극 리드(112)의 상기 삽입홈(212B)에 삽입되는 방향의 두께(T1)는 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 연결 버스바(210B)와 상기 결합 버스바(220A)가 전극 리드(110)를 효과적으로 압착하기 위해서는, 상기 삽입홈(212B)에 삽입된 복수의 전극 리드(110)의 최전면이 상기 연결 버스바(210B)의 만입되지 않은 전면과 동일 선상에 위치하거나, 그 보다 돌출될 필요가 있다.
이를 고려하여, 본 발명의 연결 버스바(210B)는, 상기 양극 리드(111)는 상기 음극 리드(112) 보다 얇은 두께(T1)를 가질 경우, 상기 양극 리드(111)가 삽입되는 삽입홈(212B1)의 깊이(D1)와 상기 음극 리드(112)가 삽입되는 삽입홈(212B2)의 깊이(D2)가 서로 다르도록 형성시킬 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 양극 리드(111)의 전체 두께(T1)는 2개의 음극 리드(112)의 전체 두께(T2) 보다 얇으므로, 상기 양극 리드(111)가 삽입되는 삽입홈(212B1)의 깊이(D1)가 상기 음극 리드(112)가 삽입되는 삽입홈(212B2)의 깊이(D2) 보다 더 얕게 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 삽입홈(212B)의 접촉된 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)의 두께(T1)가 서로 다를 경우, 상기 양극 리드(111)가 삽입되는 삽입홈(212B)의 깊이(D1)와 상기 음극 리드(112)가 삽입되는 삽입홈(212B)의 깊이(D1)를 서로 다르게 설정함으로써, 상기 결합 버스바(220A)와 상기 연결 버스바(210B) 사이에 간극이 발생되어 전기적 접속의 신뢰성이 떨어지는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 버스바 어셈블리의 구성들을 개략적으로 나타낸 일부 수평 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 결합 버스바(220B2)에는 상기 삽입홈(212B3)에 삽입되도록 형성된 적어도 하나 이상의 압착돌기(225)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 압착돌기(225)는 상기 결합 버스바(220B2)의 후면에서 상기 연결 버스바(210B)의 삽입홈(212B3)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 압착돌기(225)가 상기 연결 버스바(210B)의 삽입홈(212B3)에 삽입된 전극 리드(110)의 외면을 효과적으로 압착할 수 있어, 상기 결합 버스바(220B2)와 상기 연결 버스바(210B) 간의 간극을 최소화함으로써, 전극 리드(110) 및 연결 버스바(210B) 간의 전기 접속의 신뢰성을 높일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 결합 버스바(220B2)에는 상기 압착돌기(225)가 둘 이상이 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 삽입홈(212B3)에는 서로 극성이 다른 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 삽입될 수 있다.
이때, 상기 둘 이상의 압착돌기(225)는 상기 삽입홈(212B3)에 삽입되는 방향으로 돌출된 융기면의 돌출 크기(L1)가 서로 다를 수 있다. 즉, 상기 삽입홈(212B3)에 삽입된 전극 리드(110)의 두께(T1)에 따라 상기 삽입홈(212B3)에 대응되는 위치의 압착돌기(225)의 돌출 크기(L1)를 설정할 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 연결 버스바(210B)에는 2개의 삽입홈(212B3)이 형성되고, 각각에는 2개의 음극 리드(112) 및 2개의 양극 리드(111)가 삽입되어 있다.
또한, 상기 결합 버스바(220B2)의 후면에는 상기 2개의 삽입홈(212B3)과 대응되는 위치에 2개의 압착돌기(225)가 각각 형성되어 있다. 그리고, 상기 음극 리드(112)를 압착하는 압착돌기(225)는 상기 양극 리드(111)를 압착하는 압착돌기(225) 보다 돌출된 크기가 작을 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 연결 버스바(210B)에 형성된 복수의 삽입홈(212B3)의 깊이(D1)를 서로 다르게 설정하지 않아도, 상기 결합 버스바(220B2)에 형성된 서로 돌출 크기(L1)가 다른 압착돌기(225)를 이용하여 상기 삽입홈(212B3)에 삽입된 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)를 효과적으로 압착할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 정면도이다. 도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 후면도이다. 도 10은, 도 8의 D-D'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다. 그리고, 도 11은, 도 8의 E-E'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 버스바 어셈블리(200C)는, 도 1의 버스바 어셈블리(200A)와 비교하여 연결 버스바(210C)의 구조적 차이가 있다.
즉, 상기 버스바 어셈블리(200C)가 구비한 연결 버스바(210C)에 형성된 삽입홈(212C)은, 상기 연결 버스바(210C)의 전면의 좌측단(210C1)에서 우측단(210C2)까지 연장되도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 삽입홈(212C)은, 상기 연결 버스바(210C)의 전면에서 후방(내부 방향)으로 만입된 부위가 좌측단(210C1)에서 우측단(210C2)까지 연장되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 연결 버스바(210C)의 좌측에서 우측으로 삽입된 전극 리드(111)의 절곡된 단부(111a)와, 상기 연결 버스바(210C)의 우측에서 좌측으로 삽입된 전극 리드(111)의 절곡된 단부(111b)가, 상기 삽입홈(212C)에 서로 적층되어 위치될 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드(111)에는 상기 체결 볼트(242)가 삽입되도록 관통홀(H1)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 체결 부재(도 5, 240)가 상기 관통홀(H1)에 삽입되는 것에 의해 상기 전극 리드(111) 복수개와 상기 연결 버스바(210C)를 일체로 체결될 수 있다. 더욱이, 상기 관통홀(H1)은 상기 전극 리드(111)의 적층된 단부에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 양극 리드(111)가 상기 연결 버스바(210C)의 좌측에서 우측으로 삽입되고, 삽입된 양극 리드(111)의 2개의 단부가 서로 적층되어 삽입홈(212C)에 삽입될 수 있다. 또한, 2개의 양극 리드(111)는 상기 연결 버스바(210C)의 우측에서 좌측으로 삽입되고, 삽입된 양극 리드(111)의 2개의 단부가 서로 적층되어 삽입홈(212C)에 삽입될 수 있다.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 양극 리드(111)의 단부와 2개의 양극 리드(111)의 단부는 서로 적층되어 배치될 수 있다. 나아가, 상기 양극 리드(111)의 적층된 단부에는 상기 체결 볼트(242)가 삽입되도록 관통홀(H1)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 결합 버스바(220C) 및 상기 연결 버스바(210C) 각각에 상기 체결 볼트(242)의 둥근봉(242a)이 삽입 관통할 수 있도록 체결홀(H2) 및 삽입홀(H3)이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 버스바 프레임(230)에 상기 체결 볼트(242)가 삽입되어 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 전극 리드(111)에 상기 체결 볼트(242)를 삽입시킬 경우, 상기 체결 볼트(242)의 조임힘을 직접적으로 전극 리드(111)에 전달할 수 있으므로, 상기 연결 버스바(210C)와 상기 전극 리드(110)의 보다 신뢰할 수 있는 전기 접속을 이룰 수 있다.
그리고, 상기 삽입홈(212C)의 만입된 깊이(D3)는 상기 삽입홈(212C)에 적층된 전극 리드(111)의 단부들의 삽입 방향의 전체 두께(T3)의 크기 이하일 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 삽입홈(212C)의 만입된 깊이(D3)는 상기 삽입홈(212C)에 적층된 전극 리드(110)의 단부들의 삽입 방향의 전체 두께(T3)의 크기와 동일하게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 결합 버스바(220C)와 상기 전극 리드(110) 간의 접촉을 용이하게 하고, 상기 결합 버스바(220C)에 의해 상기 전극 리드(110)를 상기 연결 버스바(210C)의 삽입홈(212C)에 효과적으로 압착할 수 있어, 전기 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 12는, 도 9의 F-F'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다. 그리고, 도 13은, 도 9의 G-G'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 단면 모습을 개략적으로 나타낸 일부 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 버스바 어셈블리(200D)는, 상기 음극 리드(112)가 상기 연결 버스바(210D)의 좌측에서 우측으로 삽입되어 삽입홈(212D)에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 양극 리드(111)는 상기 연결 버스바(210D)의 우측에서 좌측으로 삽입되어 삽입홈(212D)에 삽입될 수 있다. 이때, 상기 음극 리드(112)의 절곡된 단부와 상기 양극 리드(111)의 절곡된 단부가 서로 적층되어 배치될 수 있다. 그리고, 적층된 단부에는 상기 체결 볼트(242)가 삽입되도록 관통홀(H1)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 연결 버스바(210D)와 상기 결합 버스바(220D)가 전극 리드(110)를 효과적으로 압착하기 위해서는, 상기 삽입홈(212D)에 적층된 음극 리드(112) 및 양극 리드(111) 중 가장 상위에 위치한 전극 리드(110)의 최전면이 상기 연결 버스바(210D)의 만입되지 않은 전면과 동일 선상에 위치하거나, 그 보다 돌출될 필요가 있다.
이를 고려하여, 상기 삽입홈(212D)에 만입된 깊이(D4)는 음극 리드(112)의 절곡된 단부와 양극 리드(111)의 절곡된 단부가 적층된 크기(T4)와 동일하거나, 그보다 얕게 설정될 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 2개의 음극 리드(112)가 상기 연결 버스바(210D)의 좌측에서 우측으로 삽입되어 삽입홈(212D)에 삽입되고, 2개의 양극 리드(111)가 상기 연결 버스바(210D)의 우측에서 좌측으로 삽입되어 삽입홈(212D)에 삽입될 수 있다. 또한, 2개의 음극 리드(112)의 단부와 2개의 양극 리드(111)의 단부는 서로 적층되어 배치될 수 있다. 그리고, 상기 연결 버스바(210D)의 삽입홈(212D)의 만입된 깊이(D4)는, 2개의 음극 리드(112)의 절곡된 단부와 2개의 양극 리드(111)의 절곡된 단부가 서로 적층된 크기(T4)가 동일하도록 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 연결 버스바(220D)의 삽입홈(212D)은 음극 리드(112) 및 양극 리드(111)의 절곡된 단부가 서로 적층된 크기와 동일하거나, 그보다 적게 설정됨으로써, 상기 결합 버스바(220D)가 상기 삽입홈(212D)에 삽입된 전극 리드(110)를 효과적으로 압착할 수 있어, 전기 접속의 신뢰성을 높일 수 있고, 상기 결합 버스바(220D)에 압착에 의해 전극 리드(110)가 삽입홈(212D)에 단단히 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 버스바 어셈블리(200D)는, 상기 연결 버스바(220D)에 단 하나의 삽입홈만을 형성할 수 있으므로, 도 3의 버스바 어셈블리(200B)와 비교하여, 제조 과정을 단순화할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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.
[부호의 설명]
300: 배터리 모듈 20A, 220B: 결합 버스바
310: 셀 적층체 225: 압착돌기
100: 이차 전지 230: 버스바 프레임
110, 111, 112: 전극 리드 240: 체결 부재
H1: 관통홀 242: 체결 볼트
200A ~ 200D: 버스바 어셈블리 243: 너트
210: 연결 버스바
212: 삽입홈
본 발명은 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 복수의 배터리 모듈 및 전장 부품을 구비한 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 구비한 전자 디바이스, 또는 에너지 저장 시스템, 또는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (14)

  1. 전극 리드가 구비된 복수의 이차 전지가 상호 적층되어 형성된 셀 적층체; 및
    상기 복수의 이차 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성되고, 상기 셀 적층체의 전극 리드 중 둘 이상이 접촉되며 적어도 하나 이상의 상기 전극 리드가 삽입되도록 형성된 삽입홈이 구비된 연결 버스바, 및 상기 연결 버스바에 결합되고 후면이 상기 접촉된 전극 리드를 가압하도록 형성된 결합 버스바를 구비한 버스바 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 버스바 및 상기 결합 버스바는 상하 방향으로 연장된 바 형상이고, 상기 삽입홈은 상기 연결 버스바의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 삽입홈은 상기 연결 버스바의 전단에서 후단으로 만입된 구조가 구비되고,
    상기 삽입홈의 만입된 깊이는 상기 삽입홈에 삽입된 적어도 하나 이상의 전극 리드의 삽입 방향의 전체 두께의 크기 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 삽입홈의 상하 방향의 폭은 상기 삽입홈에 삽입된 전극 리드의 상하 방향의 길이 이상인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는, 상기 연결 버스바를 전면에 탑재하고 상기 이차 전지의 본체 전방과 상기 연결 버스바의 후방 사이에 위치된 버스바 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는, 상기 연결 버스바와 상기 결합 버스바를 서로 결합시키도록 구성된 체결 부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 체결 부재는 상기 연결 버스바 및 상기 결합 버스바에 관통 삽입되는 체결 볼트, 및 상기 체결 볼트의 둥근봉이 상기 버스바 프레임에 삽입 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 삽입홈은 상기 연결 버스바의 전면의 일측단에서 타측단까지 연장되도록 형성되고,
    상기 전극 리드에는 상기 체결 볼트가 삽입되도록 형성된 관통홀이 형성되며,
    상기 연결 버스바의 좌측에서 우측으로 삽입된 전극 리드의 절곡된 단부와, 상기 연결 버스바의 우측에서 좌측으로 삽입된 전극 리드의 절곡된 단부가, 상기 삽입홈에 서로 적층되어 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 삽입홈은 상기 연결 버스바에 복수개 형성되고,
    상기 복수의 삽입홈 중 일부는 상기 연결 버스바의 전면의 좌측단에서 중앙으로 연장된 형태이고, 나머지는 상기 연결 버스바의 전면의 우측단에서 중앙으로 연장된 형태이며,
    상기 연결 버스바의 전면의 좌측단에서 중앙으로 연장되도록 형성된 삽입홈에는, 상기 연결 버스바 전면의 좌측에서 우측으로 삽입된 상기 적어도 하나 이상의 전극 리드의 단부가 삽입되고
    상기 연결 버스바의 전면의 우측단에서 중앙으로 연장되도록 형성된 삽입홈에는, 상기 연결 버스바 전면의 우측에서 좌측으로 삽입된 상기 적어도 하나 이상의 전극 리드의 단부가 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전극 리드는 양극 리드 및 음극 리드를 포함하고,
    상기 양극 리드가 삽입되는 삽입홈의 깊이와 상기 음극 리드가 삽입되는 삽입홈의 깊이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 결합 버스바에는 상기 삽입홈에 삽입되도록 형성된 적어도 하나 이상의 압착돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압착돌기가 둘 이상이 형성되고,
    상기 둘 이상의 압착돌기는 상기 삽입홈에 삽입되는 방향으로 돌출된 융기면의 돌출 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 따른 배터리 팩을 구비한 것을 특징으로 하는 자동차.
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