WO2021071099A1 - 물리적 결합으로 전극리드와 연결되는 연결부재, 및 이를 포함하는 전지셀 스택 - Google Patents

물리적 결합으로 전극리드와 연결되는 연결부재, 및 이를 포함하는 전지셀 스택 Download PDF

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WO2021071099A1
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battery cell
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electrode lead
connection
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황성택
박진우
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a connection member connected to the electrode lead by physical coupling, and a battery cell stack including the same, and specifically, a pair of first connection members and a first connection member which are arranged in close contact with the outer surface of the electrode lead to make electrical connection. It relates to a connecting member including two connecting members and a battery cell stack including the same.
  • Secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in mid- to large-sized devices such as automobiles and power storage devices. As described above, when a secondary battery is used in a medium or large-sized device, a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output to form a battery module or a battery pack.
  • the electrode leads are interconnected, and the connection portion may be welded to maintain such a connection state.
  • one end of the electrode lead may be fixed in contact with a bus bar for electrical connection between the secondary batteries by welding or the like.
  • FIG. 1 is a front view showing a general coupling state of an electrode lead and a bus bar.
  • the battery cell 10 has an electrode lead 11 protruding upward, and the electrode leads 11 are bent at 90 degrees. It is attached on the outer surface of one side of the bus bar (20).
  • the electrode lead may be damaged during such a bending process.
  • bent electrode leads 11 are joined by welding at a portion overlapping with the outer surface of one side of the bus bar 20, there is a problem that the electrode leads are damaged by heat generated during the welding process.
  • Patent Document 1 discloses a bus bar assembly having a structure in which electrode leads and bus bars can be in close contact with each other without bending the electrode leads, and a battery module including the same.
  • the electrode leads of Patent Document 1 are also joined by welding after the ends are clamped by the bus bar assembly, the problem of damaging the electrode leads by welding heat has not been solved.
  • Patent Document 1 Korean Patent Application Publication No. 2019-0051157 (2019.05.15)
  • the present invention is to solve the above problems, and to provide a connection member connected to the electrode leads and a battery cell stack including the same by deforming the electrode leads so that the electrode leads are physically contacted without welding. do.
  • a connecting member according to the present invention for achieving this object is a connecting member for electrical connection of electrode leads, the connecting member comprising a pair of first connecting members and a second connecting member, and the first connecting member
  • One of the member and the second connecting member may have a structure in which a fixing part for connection to each other is formed, and in the other, a locking part to which the fixing part is fastened is formed.
  • the first connection member and the second connection member may include a bus bar for electrical connection and a plate fixing the bus bar, and the fixing portion and the locking portion may be formed on the plate.
  • the plate including the fixing part and the locking part may be made of an insulating material.
  • the fixing part and the locking part are formed to form one coupling pair, and two or more coupling pairs may be formed.
  • two fixing portions may be formed on the first connecting member, and two locking portions may be formed on the second connecting member.
  • one fixing part and one locking part are formed on each of the first connection member and the second connection member, and the fixing part of the first connection member is fastened to the locking part of the second connection member, and the second connection member
  • the fixing part of the may be fastened to the locking part of the first connection member.
  • At least a part of the fixing part may be made of an elastic material.
  • At least a portion of the plate may be made of an elastic material.
  • the present invention is a battery cell stack electrically connected by the connection member, wherein the battery cell stack is composed of two or more battery cells, and the battery cells are arranged so that the coupling surfaces of the electrode leads face each other. It is arranged in close contact, and the electrode leads may have a structure in which the coupling surfaces are in close contact by fastening of the connection member.
  • the electrode leads are arranged in close contact to form an electrode lead bundle, and each of the electrode leads positioned at the outermost side of the electrode lead bundle is in close contact with the bus bar of the first connecting member and the bus bar of the second connecting member, so that electrical connection is possible. Can be done.
  • the battery cell stack includes a first battery cell stack and a second battery cell stack, the first battery cell stack includes a first electrode lead bundle, and the second battery cell stack includes a second electrode lead bundle, ,
  • the first electrode lead bundle and the second electrode lead bundle are positioned adjacent to each other, the first battery cell stack and the second battery cell stack are disposed to face each other, and the first and second connection members Accordingly, the bonding surfaces of the first electrode lead bundle of the first battery cell stack and the second electrode lead bundle of the second battery cell stack may be coupled to each other in close contact with each other.
  • the present invention also provides a battery pack including the battery cell stack.
  • the present invention may also include a device using the battery pack as an energy source, and the device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a power storage device, an electric bicycle, or an electric wheelchair.
  • 1 is a front view showing a general coupling state of an electrode lead and a bus bar.
  • FIG 2 is a perspective view of a connecting member according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a process in which the connecting member of FIG. 2 is coupled to a battery cell stack.
  • connection member of FIG. 3 is coupled to an electrode lead.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a connecting member according to a second embodiment is connected to a battery cell stack.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a connecting member according to a third embodiment is connected to a battery cell stack.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a connection member according to a fourth embodiment is connected to a battery cell stack.
  • FIG. 8 is a plan view showing a state in which two battery cell stacks as shown in FIG. 7 are connected.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the connecting member according to the first embodiment.
  • the connecting member is composed of a first connecting member 110 and a second connecting member 120
  • the first connecting member 110 is a bus bar 111 and a bus bar
  • a plate 112 for fixing 111 is included
  • the second connection member 120 includes a bus bar 121 for electrical connection and a plate 122 for fixing the bus bar 121.
  • one of the first connecting member and the second connecting member is provided with a fixing part for connection to each other, and the other is formed with a locking part to which the fixing part is fastened, and the fixing part and the locking part are one It is formed in the same number to form a bonded pair of.
  • the fixing part and the locking part are formed on a plate, and the plate is made of an insulating material, and in detail, the fixing part and the locking part are also made of an insulating material.
  • the busbar connected to the electrode lead is made of a material that is energized, and the electric connection of the fixing portion and the locking portion including the remaining plate is blocked.
  • connection member of FIG. 2 In order to maintain the coupling of the first connection member and the second connection member, it is preferable that two or more coupling pairs of the fixing portion and the locking portion are formed, and the connection member of FIG. 2 forms two coupling pairs.
  • two fixing parts 113 are formed in the first connection member 110, and two locking parts 124 are formed in the second connection member 120 for accommodating the two fixing parts. .
  • the two fixing parts 113 may be configured in different forms depending on the form of being mounted on the locking part.
  • the fixing part 113 located on the left side of the drawing has a small portion spanning to be fixed to the locking part 124, so the locking part forming a coupling pair with the fixing part 113 has a structure in which a groove is formed.
  • the fixing part 113 located at the top is a structure that is coupled while surrounding one surface of the plate 122, and the locking part 124 formed on the plate 122 has a structure in which a step is formed.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a process in which the connecting member of FIG. 2 is coupled to a battery cell stack
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which the connecting member of FIG. 3 is coupled to an electrode lead.
  • FIGS. 3 and 4 a battery cell stack in which an electrical connection is made by the connecting member of FIG. 2 is shown, wherein the battery cell stack is a combination of electrode leads 102 of two battery cells 101.
  • the sides are arranged in close contact with each other so as to face each other.
  • FIGS. 3 to 8 a space is formed between the battery cells for convenience of understanding.
  • the electrode leads 102 are coupled to each other by fastening of the connecting member to form an electrode lead bundle 109.
  • Each of the electrode leads located on the outermost side of the electrode lead bundle 109 is in close contact with the bus bar 111 of the first connecting member 110 and the bus bar 121 of the second connecting member 120 to thereby provide battery cells. Electrical connections are made between them.
  • the electrode leads 102 are not bent before the connecting members are coupled, but when the connecting members move closer to each other and are fastened, the electrode leads move in the direction of their central bonding surface and are closely arranged. By bending the electrode lead at a right angle to attach the electrode lead to the bar, it is possible to solve the problem of mechanical damage to the electrode lead.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a connecting member according to a second embodiment is connected to a battery cell stack.
  • the battery cell stack is composed of two battery cells 101, including a first connection member 210 and a second connection member 220 on the outer surface of the two electrode leads 202.
  • a connecting member is added to form a bar, and the electrode leads 202 form electrode lead bundles 209 and electrically connect the battery cells.
  • the connecting member of FIG. 5 has a difference in the position of the pair of fixing portions and the locking portions when compared to the connecting members of FIGS. 2 to 5.
  • the fixing portions 213 and the lower surfaces of the electrode lead bundles are respectively fixed.
  • a pair of locking portions 224 is disposed.
  • an electrical connection portion with another battery cell stack may be formed at an end of the electrode lead in the protruding direction.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a connecting member according to a third embodiment is connected to a battery cell stack.
  • the battery cell stack of FIG. 6 is similar to the battery cell stack of FIG. 5, but one fixing part and one locking part are formed on each of the first connection member 310 and the second connection member 320. There is a difference in that.
  • the fixing part 313 of the first connection member 310 is fastened to the locking part 324 of the second connection member 320, and the fixing part 323 of the second connection member 320 is a first connection member ( While being fastened to the locking part 314 of 310, the coupling surfaces of the electrode leads 303 are in close contact to form the electrode lead bundle 309, and electrical connection is made.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a connection member according to a fourth embodiment is connected to a battery cell stack.
  • the battery cell stack includes four battery cells 101, and electrical connection between the four battery cells 101 is made using a connecting member.
  • the number of battery cells can be electrically connected by the connecting member in a number greater than four.
  • Positions of the fixing portions 413 and 423 and the locking portions 424 in the connecting member are the same as those of the third embodiment of FIG. 6, and are different in that the lengths of the fixing portions 413 and 423 are lengthened.
  • the fixing part 413 of the first connection member 410 is fastened to the locking part 424 of the second connection member 420
  • the fixing part 423 of the second connection member 420 is a first connection member While being fastened to the locking part (not shown) of 410, the electrode leads 102 are closely arranged, and the electrode lead bundles 109 are formed to make electrical connection.
  • FIG. 8 is a plan view showing a state in which two battery cell stacks as shown in FIG. 7 are connected.
  • the battery cell stack includes a first battery cell stack 100 and a second battery cell stack 200, and the first battery cell stack 100 extends from four battery cells 101. Includes an electrode lead bundle 109 consisting of four electrode leads 102, and the second battery cell stack 200 includes four electrode leads 102 extending from the four battery cells 101. It includes an electrode lead bundle (109') consisting of.
  • the first battery cell stack 100 and the second battery cell stack 200 are disposed to face each other, and the first connection member 510 ) And the second connection member 520 so that the bonding surfaces of the electrode lead bundle 109 of the first battery cell stack 100 and the electrode lead bundle 109 ′ of the second battery cell stack 200 are in close contact with each other.
  • At least a part of the fixing part may be made of an elastic material.
  • the fixing part is fastened to the locking part while the fixing part is stretched, and after that, the fixing part is It can be contracted so that the electrode leads are more closely attached to each other.
  • an elastic material may be applied to at least a part of the plate.
  • the locking part which is a part of the plate, is made of an elastic material
  • the locking part is pressed and contracted to facilitate fastening of the fixing part.
  • the negative pressing state is released, the locking part is restored to the state before being pressed by the elastic force, so that the fastening state of the fixing part can be stably maintained.
  • connection member when it is necessary to connect the battery cell stack electrically connected using the connection member and the electrode lead of another battery cell or the bus bar of another battery cell stack, the first connection A method of interposing an electrode lead of another battery cell or a bus bar of another battery cell stack may be used between the member and/or the second connecting member and the outermost electrode lead of the electrode lead bundle.
  • connection member according to the present invention can be electrically connected to the bus bar without excessively bending the electrode leads of the plurality of battery cells, and because welding is not used, the bending process and the welding process for welding It is possible to prevent the electrode lead from being damaged.
  • connection member according to the present invention does not need to bend the electrode lead excessively in the process of coupling the electrode lead to the bus bar, it is possible to prevent the electrode lead from being damaged by mechanical deformation.

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Abstract

본 발명은 전극리드의 전기적인 연결을 위한 연결부재로서, 상기 연결부재는 한 쌍의 제1연결부재와 제2연결부재를 포함하고, 상기 제1연결부재와 제2연결부재 중 어느 하나에는 서로 간의 연결을 위한 고정부가 형성되고, 다른 하나에는 상기 고정부가 체결되는 걸림부가 형성되어 있는 연결부재에 대한 것으로서, 용접에 의하지 않고 물리적으로 전극리드들을 결합시킬 수 있고, 상기 전극리드들을 버스바에 결합시키기 위하여 과도하게 절곡하는 과정을 생략하기 때문에, 전극리드의 안전성을 향상시킬 수 있는 연결부재 및 이를 포함하는 전지셀 스택에 대한 것이다.

Description

물리적 결합으로 전극리드와 연결되는 연결부재, 및 이를 포함하는 전지셀 스택
본 출원은 2019년 10월 8일자 한국 특허 출원 제 2019-0124560 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 물리적 결합으로 전극리드와 연결되는 연결부재, 및 이를 포함하는 전지셀 스택에 대한 것으로서, 구체적으로 전극리드의 외측면에 밀착 배열되어 전기적인 연결이 이루어지는 한 쌍의 제1연결부재 및 제2연결부재를 포함하는 연결부재 및 이를 포함하는 전지셀 스택에 대한 것이다.
휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이와 같이 이차전지가 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결되어 전지모듈 또는 전지팩을 구성한다.
배터리 모듈 내부에서 이차전지가 전기적으로 연결되기 위해서는, 전극리드가 상호 연결되고, 그러한 연결 상태를 유지하기 위해 연결 부분이 용접될 수 있다. 이를 위해 전극리드의 일단부는 각 이차전지들 간의 전기적 연결을 위한 버스바에 용접 등의 방식으로 접촉 고정될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 전극리드와 버스바의 일반적인 결합 상태를 나타내는 정면도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 2개의 전지셀(10)이 밀착 배열되어 있고, 전지셀(10)은 상부로 돌출되는 전극리드(11)가 형성되어 있으며, 전극리드(11)들은 90도로 절곡되어 하나의 버스바(20)의 일측 외면 상에 부착되어 있다. 이와 같은 절곡과정에서 전극리드가 손상될 수 있다.
절곡된 전극리드(11)들은 버스바(20)의 일측 외면과 중첩되는 부분에서 용접으로 결합되는 바, 용접과정에서 발생하는 열에 의해 전극리드가 손상되는 문제가 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 전극리드를 벤딩하지 않고 버스바와 결합하여 전극리드들과 버스바의 밀착이 가능한 구조의 버스바 조립체 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 1의 전극리드도 버스바 조립체에 의해 단부가 클램핑된 후 용접으로 결합되고 있는 바, 용접열에 의해 전극리드가 손상되는 문제를 해결하지 못하고 있다.
이와 같이, 복수의 전지셀들을 연결하기 위해 전극리드와 버스바를 결합하는 과정에서 전극리드가 손상되는 문제를 해결하기 위한 필요성이 높은 실정이다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2019-0051157호 (2019.05.15)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 용접을 하지 않고 전극리드들이 물리적으로 접촉되도록 전극리드를 변형시켜서 전극리드들과 연결되는 연결부재 및 이를 포함하는 전지셀 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 연결부재는, 전극리드의 전기적인 연결을 위한 연결부재로서, 상기 연결부재는 한 쌍의 제1연결부재와 제2연결부재를 포함하고, 상기 제1연결부재와 제2연결부재 중 어느 하나에는 서로 간의 연결을 위한 고정부가 형성되고, 다른 하나에는 상기 고정부가 체결되는 걸림부가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제1연결부재와 제2연결부재는 전기적인 연결을 위한 버스바, 및 상기 버스바를 고정하는 플레이트를 포함하고, 상기 고정부 및 걸림부는 상기 플레이트에 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정부 및 걸림부를 포함하는 플레이트는 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 고정부와 걸림부는 하나의 결합쌍을 이루면서 형성되고, 상기 결합쌍은 2개 이상 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제1연결부재에 2개의 고정부가 형성되고, 상기 제2연결부재에 2개의 걸림부가 형성될 수 있다.
또는, 상기 제1연결부재 및 제2연결부재 각각에 1개의 고정부와 1개의 걸림부가 형성되고, 상기 제1연결부재의 고정부는 제2연결부재의 걸림부에 체결되고, 상기 제2연결부재의 고정부는 제1연결부재의 걸림부에 체결될 수 있다.
상기 고정부의 적어도 일부는 탄성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 플레이트의 적어도 일부는 탄성 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명은 상기 연결부재에 의해 전기적인 연결이 이루어지는 전지셀 스택으로서, 상기 전지셀 스택은 2개 이상의 전지셀들로 구성되고, 상기 전지셀들은 전극리드들의 결합면들이 서로 대면하도록 배치된 상태로 밀착 배열되며, 상기 전극리드들은 상기 연결부재의 체결에 의해 상기 결합면들이 밀착되는 구조일 수 있다.
상기 전극리드들은 밀착 배열되어 전극리드 다발을 형성하고, 상기 전극리드 다발에서 최외측에 위치하는 전극리드들 각각은 제1연결부재의 버스바 및 제2연결부재의 버스바와 밀착되어 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.
상기 전지셀 스택은 제1전지셀 스택과 제2전지셀 스택을 포함하고, 상기 제1전지셀 스택은 제1전극리드 다발을 포함하고 상기 제2전지셀 스택은 제2전극리드 다발을 포함하며, 상기 제1전극리드 다발과 상기 제2전극리드 다발이 서로 인접하게 위치하면서 상기 제1전지셀 스택과 제2전지셀 스택은 서로 마주보도록 배치되고, 상기 제1연결부재 및 제2연결부재에 의해 상기 제1전지셀 스택의 제1전극리드 다발과 상기 제2전지셀 스택의 제2전극리드 다발의 결합면들이 서로 밀착되도록 결합될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 스택을 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 에너지원으로 사용되는 디바이스를 포함할 수 있으며, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전력저장장치, 전기자전거 또는 전동휠체어 등일 수 있다.
도 1은 전극리드와 버스바의 일반적인 결합 상태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 연결부재의 사시도이다.
도 3은 도 2의 연결부재가 전지셀 스택에 결합되는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 연결부재가 전극리드와 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 제2실시예에 따른 연결부재가 전지셀 스택에 연결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 제3실시예에 따른 연결부재가 전지셀 스택에 연결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 제4실시예에 따른 연결부재가 전지셀 스택에 연결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7과 같은 전지셀 스택 2개가 연결된 상태를 나타내는 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
이하에서는 본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 2는 제1실시예에 따른 연결부재의 사시도를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 연결부재는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)로 구성되고, 제1연결부재(110)는 전기적인 연결을 위한 버스바(111) 및 버스바(111)를 고정하는 플레이트(112)를 포함하고, 제2연결부재(120)는 전기적인 연결을 위한 버스바(121) 및 버스바(121)를 고정하는 플레이트(122)를 포함한다.
본 발명의 연결부재는 제1연결부재와 제2연결부재 중 어느 하나에는 서로 간의 연결을 위한 고정부가 형성되고, 다른 하나에는 상기 고정부가 체결되는 걸림부가 형성되는 바, 상기 고정부와 걸림부는 하나의 결합쌍을 이루도록 동일한 개수로 형성된다.
한편, 상기 고정부 및 걸림부는 플레이트에 형성되고, 상기 플레이트는 절연 물질로 이루어지는 바, 상세하게는 상기 고정부와 걸림부도 절연 물질로 이루어진다.
따라서, 전극리드와 연결되는 버스바만 통전되는 소재로 이루어지고, 나머지 플레이트를 포함하는 고정부 및 걸림부는 전기적인 연결이 차단된다.
상기 제1연결부재와 제2연결부재의 결합을 유지하기 위하여 상기 고정부와 걸림부의 결합쌍은 2개 이상 형성되는 것이 바람직한 바, 도 2의 연결부재는 2개의 결합쌍을 형성하고 있다.
즉, 제1연결부재(110)에는 2개의 고정부(113)가 형성되어 있고, 제2연결부재(120)에는 상기 2개의 고정부를 수용하기 위한 2개의 걸림부(124)가 형성되어 있다.
다만, 2개의 고정부(113)는 걸림부에 장착되는 형태에 따라 다른 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로 도 2를 참조하면, 도면에서 좌측에 위치하는 고정부(113)는 걸림부(124)에 고정되기 위해 걸쳐지는 부분이 작기 때문에 이와 결합쌍을 형성하는 걸림부는 홈이 형성되는 구조인 반면, 도면에서 상부에 위치하는 고정부(113)는 플레이트(122)의 일면을 감싸면서 결합되는 구조인 바, 플레이트(122) 상에 형성되는 걸림부(124)는 단차가 형성되는 구조이다.
도 3은 도 2의 연결부재가 전지셀 스택에 결합되는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 연결부재가 전극리드와 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 2의 연결부재에 의해 전기적인 연결이 이루어지는 전지셀 스택을 도시하고 있는 바, 전지셀 스택은 2개의 전지셀(101)들의 전극리드들(102)의 결합면들이 서로 대면하도록 배치된 상태로 밀착 배열된다. 다만, 도 3 내지 도 8에서는 이해의 편의를 위하여 전지셀들 사이에 공간이 형성되도록 도시하고 있다.
전극리드들(102)은 연결부재의 체결에 의해 결합면들이 밀착되어 전극리드 다발(109)을 형성한다.
전극리드 다발(109)에서 최외측에 위치하는 전극리드들 각각은 제1연결부재(110)의 버스바(111) 및 제2연결부재(120)의 버스바(121)와 밀착되어 전지셀들 간의 전기적인 연결이 이루어진다.
전극리드들(102)은 연결부재가 결합되기 전에는 절곡되지 않은 상태이나, 연결부재들이 서로 가까워지도록 이동하여 체결될 때 전극리드들은 이들의 중심부 결합면 방향으로 이동하여 밀착 배열되는 바, 종래에 버스바에 전극리드를 부착하기 위하여 전극리드를 직각 절곡함으로써 전극리드에 기계적인 손상이 발생했던 문제점을 해결할 수 있다.
도 5는 제2실시예에 따른 연결부재가 전지셀 스택에 연결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 전지셀 스택은 2개의 전지셀(101)들로 구성되고, 2개의 전극리드(202)들의 외면에 제1연결부재(210) 및 제2연결부재(220)를 포함하는 연결부재가 부가되어 이들 간에 결합이 이루어지는 바, 전극리드(202)들은 전극리드 다발(209)을 형성하면서 전지셀들 간의 전기적인 연결이 이루어진다.
도 5의 연결부재는 도 2 내지 도 5의 연결부재와 비교할 때, 고정부 및 걸림부 한 쌍의 위치에 차이가 있는 바, 도면 상에서 전극리드 다발의 상면과 하면 각각에 고정부(213) 및 걸림부(224) 쌍이 배치된다.
이와 같은 구조의 연결부재를 사용하는 경우에는, 다른 전지셀 스택과의 전기적인 연결부가 전극리드의 돌출 방향 끝단에 형성될 수 있다.
도 6은 제3실시예에 따른 연결부재가 전지셀 스택에 연결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 도 6의 전지셀 스택은 도 5의 전지셀 스택과 유사하나, 제1연결부재(310) 및 제2연결부재(320) 각각에 1개의 고정부와 1개의 걸림부가 형성된 점에서 차이가 있다.
제1연결부재(310)의 고정부(313)는 제2연결부재(320)의 걸림부(324)에 체결되고, 제2연결부재(320)의 고정부(323)는 제1연결부재(310)의 걸림부(314)에 체결되면서 전극리드들(303)의 결합면들이 밀착되어 전극리드 다발(309)을 형성하며 전기적인 연결이 이루어진다.
도 7은 제4실시예에 따른 연결부재가 전지셀 스택에 연결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 전지셀 스택은 4개의 전지셀들(101)을 포함하고, 연결부재를 이용하여 4개의 전지셀들(101) 간의 전기적인 연결이 이루어진다.
이와 달리, 전지셀들의 개수는 4개 보다 많은 개수가 연결부재에 의해 전기적인 연결이 이루어질 수 있음은 물론이다.
연결부재에서 고정부(413, 423) 및 걸림부(424)의 형성 위치는 도 6의 제3실시예와 동일하고, 고정부(413, 423)의 길이가 길어진 점에 차이가 있다.
즉, 제1연결부재(410)의 고정부(413)는 제2연결부재(420) 걸림부(424)에 체결되고, 제2연결부재(420)의 고정부(423)는 제1연결부재(410)의 걸림부(도시하지 않음)에 체결되면서 전극리드들(102)이 밀착 배열되며 전극리드 다발(109)을 형성하여 전기적인 연결이 이루어진다.
도 8은 도 7과 같은 전지셀 스택 2개가 연결된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 전지셀 스택은 제1전지셀 스택(100)과 제2전지셀 스택(200)을 포함하고, 제1전지셀 스택(100)은 4개의 전지셀들(101)에서 연장된 4개의 전극리드들(102)로 구성되는 전극리드 다발(109)을 포함하고, 상기 제2전지셀 스택(200)은 4개의 전지셀들(101)에서 연장된 4개의 전극리드들(102)로 구성되는 전극리드 다발(109')을 포함한다.
전극리드 다발(109)과 전극리드 다발(109')이 서로 인접하게 위치하면서 제1전지셀 스택(100)과 제2전지셀 스택(200)은 서로 마주보도록 배치되고, 제1연결부재(510) 및 제2연결부재(520)에 의해 제1전지셀 스택(100)의 전극리드 다발(109)과 제2전지셀 스택(200)의 전극리드 다발(109')의 결합면들이 서로 밀착되도록 결합된다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 고정부의 적어도 일부는 탄성 소재로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 고정부에서 걸림부에 체결되는 부분을 제외한 부분이 탄성이 있는 고분자 소자 또는 고무 소재로 이루어지는 경우에는, 고정부가 연신된 상태에서 걸림부에 체결되고, 이후에는 탄성력에 의해 고정부가 수축되어 전극리드들을 더욱 밀착되도록 고정할 수 있다.
또는, 상기 플레이트의 적어도 일부에 탄성 소재가 적용될 수 있는 바, 플레이트의 일부인 걸림부가 탄성 소재로 이루어지는 경우에는 고정부가 걸림부에 체결될 때는 걸림부를 눌러서 수축시켜 고정부를 용이하게 체결하고, 이후 걸림부의 누름 상태를 해제하면 탄성력에 의해 눌리기 전 상태로 걸림부가 복원되어 고정부의 체결 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 상기 고정부의 일부 및 플레이트의 일부에 탄성 소재를 적용하여, 전극리드의 안정적인 고정과 고정부의 안정적인 체결 효과를 동시에 얻을 수 있다.
한편, 본 발명과 같은 연결부재를 사용하는 경우로서, 연결부재를 이용하여 전기적으로 연결된 전지셀 스택과, 다른 전지셀의 전극리드 또는 다른 전지셀 스택의 버스바와 연결이 필요한 경우에는, 제1연결부재 및/또는 제2연결부재와 전극리드 다발의 최외측 전극리드 사이에 상기 다른 전지셀의 전극리드 또는 다른 전지셀 스택의 버스바를 개제하는 방법을 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 연결부재는 복수의 전지셀들의 전극리드를 과도하게 절곡하지 않은 상태로 버스바와 전기적인 연결이 이루어질 수 있고, 용접을 사용하지 않기 때문에, 용접을 위한 절곡 과정 및 용접 과정에서 전극리드가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
10, 101: 전지셀
11, 102, 202, 303: 전극리드
20, 111, 121: 버스바
100: 제1전지셀 스택
109, 109', 209, 309: 전극리드 다발
110, 210, 310, 410, 510: 제1연결부재
112, 122: 플레이트
113, 213, 313, 323, 413, 423: 고정부
120, 220, 320, 420, 520: 제2연결부재
124, 224, 314, 324, 424: 걸림부
200: 제2전지셀 스택
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 연결부재는 전극리드를 버스바에 결합시키는 과정에서 전극리드를 과도하게 절곡시킬 필요가 없기 때문에, 전극리드가 기계적인 변형에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전극리드와 버스바를 결합시키기 위해 용접하는 과정을 생략하기 때문에, 용접열에 의해 전극리드가 손상될 우려가 없다.

Claims (12)

  1. 전극리드의 전기적인 연결을 위한 연결부재로서,
    상기 연결부재는 한 쌍의 제1연결부재와 제2연결부재를 포함하고,
    상기 제1연결부재와 제2연결부재 중 어느 하나에는 서로 간의 연결을 위한 고정부가 형성되고, 다른 하나에는 상기 고정부가 체결되는 걸림부가 형성되어 있는 연결부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1연결부재와 제2연결부재는 전기적인 연결을 위한 버스바, 및 상기 버스바를 고정하는 플레이트를 포함하고, 상기 고정부 및 걸림부는 상기 플레이트에 형성되는 연결부재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고정부 및 걸림부를 포함하는 플레이트는 절연물질로 이루어지는 연결부재
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정부와 걸림부는 하나의 결합쌍을 이루면서 형성되고, 상기 결합쌍은 2개 이상 형성되는 연결부재.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1연결부재에 2개의 고정부가 형성되고, 상기 제2연결부재에 2개의 걸림부가 형성되는 연결부재.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1연결부재 및 제2연결부재 각각에 1개의 고정부와 1개의 걸림부가 형성되고,
    상기 제1연결부재의 고정부는 제2연결부재의 걸림부에 체결되고, 상기 제2연결부재의 고정부는 제1연결부재의 걸림부에 체결되는 연결부재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고정부의 적어도 일부는 탄성 소재로 이루어진 연결부재.
  8. 제2항에 있어서, 상기 플레이트의 적어도 일부는 탄성 소재로 이루어진 연결부재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 연결부재에 의해 전기적인 연결이 이루어지는 전지셀 스택으로서,
    상기 전지셀 스택은 2개 이상의 전지셀들로 구성되고,
    상기 전지셀들은 전극리드들의 결합면들이 서로 대면하도록 배치된 상태로 밀착 배열되며,
    상기 전극리드들은 상기 연결부재의 체결에 의해 상기 결합면들이 밀착되는 전지셀 스택.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전극리드들은 밀착 배열되어 전극리드 다발을 형성하고, 상기 전극리드 다발에서 최외측에 위치하는 전극리드들 각각은 제1연결부재의 버스바 및 제2연결부재의 버스바와 밀착되어 전기적인 연결이 이루어지는 전지셀 스택.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전지셀 스택은 제1전지셀 스택과 제2전지셀 스택을 포함하고,
    상기 제1전지셀 스택은 제1전극리드 다발을 포함하고 상기 제2전지셀 스택은 제2전극리드 다발을 포함하며,
    상기 제1전극리드 다발과 상기 제2전극리드 다발이 서로 인접하게 위치하면서 상기 제1전지셀 스택과 제2전지셀 스택은 서로 마주보도록 배치되고,
    상기 제1연결부재 및 제2연결부재에 의해 상기 제1전지셀 스택의 제1전극리드 다발과 상기 제2전지셀 스택의 제2전극리드 다발의 결합면들이 서로 밀착되도록 결합되는 전지셀 스택.
  12. 제9항에 따른 전지셀 스택을 포함하는 전지팩.
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