WO2022030785A1 - 전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 전지 모듈 제조 방법 - Google Patents

전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 전지 모듈 제조 방법 Download PDF

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WO2022030785A1
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battery
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성준엽
박수빈
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and a battery module manufacturing method, and more particularly, to a battery module manufactured by a novel process, a battery pack including the same, and a battery module manufacturing method.
  • Secondary batteries are attracting a lot of attention as an energy source for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles, as well as mobile devices such as cell phones, digital cameras, and notebook computers.
  • the battery module may include a module frame with front and rear surfaces open to accommodate the battery cell stack in an internal space.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method of welding an electrode lead in a battery cell stack included in a conventional battery module.
  • At least one electrode lead 12 , 13 bent on the bus bar 15 may be welded using a jig 30 .
  • the material cost of the bus bar 15 may be increased because the material for the bus bar 15 is required and, in some cases, plating is required.
  • the space of the P region of FIG. 1 corresponding to the space on the rear surface of the electrode leads 12 and 13 is insufficient, it is difficult to check whether the welding surface is in contact, and thus it is difficult to guarantee the welding quality.
  • the electrode leads 12 and 13 are bent to perform welding after the battery cells 11 are stacked, the quality of the bending process may affect the welding quality. Since welding is performed after stacking the battery cells 11 , if a defect occurs during welding, it is difficult to reuse the battery cells 11 .
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery module manufactured by a novel process that solves the problems of the existing welding process, a battery pack including the same, and a battery module manufacturing method.
  • a battery module includes a battery cell stack formed by stacking a plurality of battery cells in a first direction, an insulating cover covering both ends of the battery cell stack, and the battery cell adjacent to the insulating cover a holding member surrounding both ends of the stack, and first and second electrode leads protruding from each other adjacent first and second battery cells included in the battery cell stack, wherein the first and second electrode leads protrude from each other
  • the first electrode lead and the second electrode lead are respectively bent in different directions to form a welding part by overlapping the first electrode lead and the second electrode lead, and a free space is formed between the welding part and the battery cell stack. do.
  • One of the first electrode lead and the second electrode lead may be a positive electrode lead, and the other may be a negative electrode lead.
  • An overlapping portion of the first electrode lead and the second electrode lead in which the welding portion is formed may directly face the battery cell stack.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module, a pack frame accommodating the battery module, and a thermally conductive resin layer positioned between the battery module and a bottom of the pack frame.
  • a first battery cell and a second battery cell are arranged in a horizontal direction, and a first electrode lead protruding from the first battery cell and the second battery cell are separated from each other. overlapping the protruding second electrode leads, welding a first overlapping portion of the first electrode lead and the second electrode lead, and connecting the first electrode lead and the second electrode lead based on the first overlapping portion and vertically arranging the first battery cell and the second battery cell by bending, and bonding the first battery cell and the second battery cell to each other by an adhesive member.
  • the bending of the first electrode lead and the second electrode lead based on the first overlapping portion includes a first jig and a second jig respectively disposed on one surface of the first battery cell and one surface of the second battery cell. , and the first jig and the second jig may be disposed on different sides with respect to the first overlapping portion.
  • the first jig presses the first electrode lead, the second jig presses the second electrode lead, and the first jig rotates together with the first battery cell, whereby the first battery cell and the
  • the second battery cells may be vertically arranged.
  • the method of manufacturing the battery module further includes disassembling the first jig and the second jig after the step of vertically arranging the first battery cell and the second battery cell, wherein the first jig and the second jig are disassembled.
  • 2 Jigs can be dismantled by being divided into two each.
  • the second battery cell and the third battery cell are arranged in a horizontal direction, and a third electrode lead protruding from the second battery cell and a fourth electrode lead protruding from the third battery cell are formed.
  • a second battery cell by overlapping, welding a second overlapping portion of the third electrode lead and the fourth electrode lead, and bending the third electrode lead and the fourth electrode lead based on the second overlapping portion and vertically arranging the third battery cells, and bonding the second battery cells and the third battery cells to each other by an adhesive member, wherein the first electrode lead and the second electrode lead are bent
  • a direction in which the third electrode lead and the fourth electrode lead are bent based on the second overlapping portion may form a zigzag structure.
  • the second electrode lead and the third electrode lead may have different polarities, and the second electrode lead and the third electrode lead may be positioned at different ends in a longitudinal direction of the second battery cell.
  • the welding of the first overlapping portion may further include pressing both surfaces of the first overlapping portion with welding jigs respectively disposed on both surfaces of the first overlapping portion.
  • welding quality may be improved through electrode lead welding before bending.
  • the alignment accuracy of the battery cell stack may be increased to increase the space utilization rate.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method of welding an electrode lead in a battery cell stack included in a conventional battery module.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a perspective view of a battery cell included in the battery module of FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the region A of FIG. 3 viewed on the xy plane.
  • 6 to 14 are views illustrating a method of manufacturing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • a part of a layer, film, region, plate, etc. when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. . Conversely, when we say that a part is “just above” another part, we mean that there is no other part in the middle.
  • the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located “on” or “on” in the direction opposite to the gravity no.
  • planar it means when the target part is viewed from above, and "cross-sectional” means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 2 .
  • 4 is a perspective view of a battery cell included in the battery module of FIG. 2 .
  • the battery module 100 includes a battery cell stack 200 in which a plurality of battery cells 110 are stacked.
  • the battery cell 110 is preferably a pouch-type battery cell, and may be formed in a rectangular sheet-like structure.
  • two electrode leads 111 and 112 have one end 114a positioned opposite to each other with respect to the cell body 113 and the other end 114b. Each has a structure protruding from the.
  • the electrode leads 111 and 112 are connected to an electrode assembly (not shown) and protrude from the electrode assembly (not shown) to the outside of the battery cell 110 .
  • One of the two electrode leads 111 and 112 may be the positive lead 111 , and the other may be the negative lead 112 . That is, the positive lead 111 and the negative lead 112 may protrude in opposite directions with respect to one battery cell 110 .
  • both ends 114a and 114b of the cell case 114 and one side 114c connecting them are adhered in a state in which an electrode assembly (not shown) is accommodated in the cell case 114 .
  • the battery cell 110 according to the present embodiment has a total of three sealing parts, the sealing part has a structure in which the sealing part is sealed by a method such as thermal fusion, and the other side part may be formed of the connection part 115 .
  • the cell case 114 may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
  • the battery cells 110 may be configured in plurality, and the plurality of battery cells 110 are stacked to be electrically connected to each other to form the battery cell stack 200 .
  • a plurality of battery cells 110 may be stacked along the x-axis direction. Accordingly, the electrode leads 111 and 112 may protrude in the y-axis direction and the -y-axis direction, respectively.
  • the battery module 100 according to the present embodiment may form a module-less structure in which the module frame and the end plate are removed.
  • the battery module 100 according to the present embodiment may include a side plate 600 and a holding band 700 .
  • a complicated process requiring precise control such as a process of accommodating the battery cell stack 200 in the module frame or a process of assembling the module frame and the end plate, is unnecessary.
  • it has the advantage that the weight of the battery module 100 can be greatly reduced by the removed module frame and end plate.
  • the battery module 100 according to the present embodiment has the advantage that reworkability is advantageous during the battery pack assembly process according to the removal of the module frame, but the conventional battery module 10 is defective due to the welding structure of the module frame. Even if this occurs, it can be compared to that rework is impossible.
  • the side plate 600 is a plate-shaped member and is positioned on both sides of the battery cell stack 200 to supplement the rigidity of the battery module 100 .
  • the side plate 600 has elastic properties and may include a plastic material manufactured by injection molding, and in some cases, a leaf spring material may be applied.
  • the holding band 700 is a member surrounding the battery cell stack at both ends of the battery cell stack 200 , and includes a plurality of battery cells 110 and a side plate 600 constituting the battery cell stack 200 . may be responsible for fixing the In this way, after fixing the battery cell stack 200 and the side plate 600 through the holding band 700 , the front and rear surfaces of the battery cell stack 200 corresponding to the direction in which the electrode lead 111 protrudes.
  • An insulating cover 400 may be positioned on the . By fixing the battery cells 110 and the side plate 600 included in the battery cell stack 200 through the holding band 700 , the insulating cover 400 is formed on the front and rear surfaces of the battery cell stack 200 . can be easily combined with
  • the holding band 700 may be made of a material having a predetermined elastic force, and specifically, a structure of a leaf spring may be applied.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the region A of FIG. 3 viewed on the xy plane.
  • a first battery cell 110a and a second battery cell ( 110b) is included in the battery cell stack 200 in which a plurality of battery cells 110 are stacked along the x-axis direction.
  • the first electrode lead 111a protrudes from the first battery cell 110a and the second electrode lead 111b protrudes from the second battery cell 110b.
  • the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b are bent in different directions, respectively, and the end of the first electrode lead 111a and the end of the second electrode lead 111b overlap each other.
  • the welding portion WP includes the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b.
  • One of the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b may be a positive electrode lead, and the other may be a negative electrode lead.
  • the adhesive member 130 may be positioned between the first battery cell 110a and the second battery cell 110b.
  • the fixing force of the battery cell stack 200 which may be weakened as the module frame is omitted by the adhesive member 130 , may be strengthened.
  • an extra space EP is formed between the welding part WP and the battery cell stack 200 according to the present embodiment.
  • a structure such as a bus bar frame is disposed between a welding part of an electrode lead and a battery cell stack, and adjacent electrode leads are electrically connected through a bus bar fixed to the bus bar frame by thermal fusion or the like.
  • a structure such as a bus bar frame can be omitted, so that the overlapping portions of the first and second electrode leads 111a and 111b on which the welding portions WP are formed directly face the battery cell stack 200 . structure can be formed.
  • the battery module 100 having a more compact configuration can be implemented.
  • the material cost can be reduced by omitting a separate member for connecting the electrode leads, such as a bus bar.
  • 6 to 14 are views illustrating a method of manufacturing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the first battery cell 110a and the second battery cell 110b are arranged in a horizontal direction, and the first electrode lead 111a and the second battery cell protruding from the first battery cell 110a
  • the second electrode lead 111b protruding from the 110b is overlapped.
  • the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b are adjacent to each other, and the end of the first electrode lead 111a and the end of the second electrode lead 111b overlap to form the first overlapping portion OP1 . can be formed
  • FIG. 7 is a view taken along the z-axis direction of the drawing of FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a view showing an overlapping portion of FIG. 7 .
  • the first overlapping portion OP1 may be welded.
  • the welding jig 140 may be disposed on both surfaces of the first overlapping portion OP1 .
  • Laser welding may be performed through the opening 140AP formed in the welding jig 140 .
  • the welding jig 140 simultaneously presses the upper surface of the first electrode lead 111a and the lower surface of the second electrode lead 111b, thereby improving welding quality.
  • the welding since the welding is performed in a state in which neighboring battery cells are arranged in a horizontal direction, there are no obstacles in the space above and below the first overlapping part OP1, so it is easy to check whether the surface contact of the welding object is good. can
  • the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b may be bent based on the first overlapping portion OP1 illustrated in FIG. 7 .
  • the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b are bent in opposite directions.
  • the bending of the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b based on the first overlapping portion OP1 includes one surface of the first battery cell 110a and one surface of the second battery cell 110b. This may be performed using the first jig 150a and the second jig 150b respectively disposed in the . In this case, the first jig 150a and the second jig 150b may be disposed on different sides with respect to the first overlapping portion OP1 . Specifically, as shown in FIG. 10 , the first jig 150a is disposed on the upper surface of the first battery cell 110a, and the second jig 150b is disposed on the lower surface of the second battery cell 110b.
  • the first jig 150a presses the portion of the first electrode lead 111a positioned between the first battery cell 110a and the first overlapping portion OP1, and the second jig 150b presses the second battery cell ( 110b) and the second electrode lead 111b positioned between the first overlapping portion OP1 may be pressed.
  • the first jig 150a rotates together with the first battery cell 110a so that the second battery cell 110b and the first battery cell 110a are vertically arranged.
  • the adhesive member 130 may be formed on the lower surface of the second battery cell 110b before the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b are bent. 9 and 12 , openings 150P are formed in the first and second jigs 150a and 150b to insert the first and second battery cells 110a and 110b, respectively.
  • the adhesive member 130 is exposed by the opening 150P of the second jig 150b, and the first battery cell 110a rotates together with the first jig 150a, so that the first battery cell 110a
  • One surface may be coupled to the adhesive member 130 .
  • the first battery cell 110a and the second battery cell 110b may be coupled to each other by the adhesive member 130 .
  • the second battery cell 110b and the third battery cell 110c are arranged in a horizontal direction, and the third electrode lead 112a and the third battery cell protruding from the second battery cell 110b.
  • the fourth electrode lead 112b protruding from the 110c may be overlapped.
  • the second overlapping portion OP2 of the third electrode lead 112a and the fourth electrode lead 112b may be welded.
  • the second electrode lead 111b and the third electrode lead 112a have different polarities, and the second electrode lead 111b and the third electrode lead 112a are based on the longitudinal direction of the second battery cell 110b. may be located at different ends.
  • the third electrode lead 112a and the fourth electrode lead 112b are bent based on the second overlapping portion OP2 to form the second battery cell 110b and
  • the third battery cells 110c may be vertically arranged.
  • the bending direction of the first electrode lead 111a and the second electrode lead 111b and the bending direction of the third electrode lead 112a and the fourth electrode lead 112b described with reference to FIGS. 9 to 11 are different from each other Specifically, the first overlapping portion OP1 is bent in a downward direction based on the second battery cell 110b illustrated in FIG. 13 , but the second overlapping portion OP2 is bent upward to form a zigzag structure. .
  • an adhesive member is formed on the upper surface of the second battery cell 110b or the upper surface of the third battery cell 110c, and when the third battery cell 110c rotates, the second battery cell
  • the second battery cell 110b and the third battery cell 110c may be coupled to each other by an adhesive member positioned between the 110b and the third battery cell 110c.
  • the first battery cell 110a , the second battery cell 110b , and the third battery cell 110c are vertically arranged, and in this way, the plurality of battery cells 110 are stacked in a zigzag direction as shown in FIG. 14 .
  • the battery cell stack 200 having a plurality of overlapping portions OP may be formed. Thereafter, by forming an insulating cover to cover both ends of the battery cell stack 200 , the battery module 100 shown in FIG. 2 may be manufactured.
  • the welding quality is improved by welding the electrode leads before bending, and when a defect occurs during welding, only the corresponding battery cells need to be discarded.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1000 includes a battery module 100 , a pack frame 1100 accommodating the battery module 100 , and the battery module 100 and the pack frame ( A thermally conductive resin layer 1200 positioned between the bottom portions 1111 of the 1100 may be included.
  • the battery module 100 may include an insulating cover, and instead may form a module-less structure in which the module frame and the end plate are removed. A plurality of such battery modules 100 may be accommodated in the pack frame 1100 to form the battery pack 1000 .
  • the pack frame 1100 may include a lower pack housing 1110 and an upper pack housing 1120 covering the lower pack housing 1110 , and a plurality of batteries are disposed on the bottom 1111 of the lower pack housing 1110 .
  • the module 100 may be located.
  • the lower pack housing 1110 may have a plurality of module areas, and the plurality of module areas may be partitioned by a plurality of partition walls 1350 formed in the lower pack housing 1110 .
  • the partition wall 1350 is formed between the battery modules 100 adjacent to each other among the plurality of battery modules 100 .
  • the thermally conductive resin layer 1200 includes a first thermally conductive resin layer and a second thermally conductive resin layer adjacent to each other, and the plurality of module regions includes a first region partitioned from each other by a partition wall 1350 and It may include a second region, wherein the first thermally conductive resin layer is formed to correspond to the first region, and the second thermally conductive resin layer is formed to correspond to the second region.
  • the first thermally conductive resin layer and the second thermally conductive resin layer may be spaced apart from each other by the partition wall 1350 .
  • the thermally conductive resin layer 1200 may be formed by coating a thermally conductive resin on the bottom 1111 of the lower pack housing 1110 .
  • the thermally conductive resin may include a thermally conductive adhesive material, and specifically, may include at least one of a silicone material, a urethane material, and an acrylic material.
  • the thermally conductive resin may be in a liquid phase during application, but may be cured after application to fix the battery module 100 to the lower pack housing 1110 .
  • the lower surface of the battery cell stack 200 of FIG. 3 is on the thermal conductive resin layer 1200 applied to the lower pack housing 1110 .
  • the battery cell stack 200 may be fixed to the lower pack housing 1110 by the thermally conductive resin layer 1200 having adhesive performance.
  • the battery pack 1000 in the battery module 100 according to the present embodiment, in a module-less structure in which the module frame is removed, a portion of the battery cell 110 may be exposed to the outside. However, it is essential to fix the exposed battery cells 110 for structural stability. Accordingly, the battery pack 1000 according to the present embodiment has a thermal conductive resin layer capable of fixing the battery module 100 , in particular, each battery cell 110 constituting the battery module 100 to the bottom 1111 . By forming 1200, structural stability can be improved. In addition, by omitting the module frame, it is possible to directly transfer heat generated from the battery cells from the thermal conductive resin layer to the pack frame to increase cooling efficiency. Although not shown, a heat sink structure may be formed on the pack frame.
  • the battery module or battery pack according to the present embodiment described above may be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as electric bicycles, electric vehicles, hybrids, etc., but is not limited thereto, and may be applied to various devices capable of using a secondary battery.
  • 150a, 150b first and second jigs

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 제1 방향을 따라 적층되어 형성된 전지 셀 적층체, 상기 전지 셀 적층체의 양 단부를 덮는 절연 커버, 상기 절연 커버와 인접한 상기 전지 셀 적층체의 양 단부를 감싸는 홀딩 부재, 및 상기 전지 셀 적층체에 포함된 서로 이웃하는 제1 전지 셀과 제2 전지 셀 각각에서 돌출된 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 포함하고, 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드가 서로 다른 방향으로 각각 벤딩되어 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드가 중첩함으로써 용접부를 형성하고, 상기 용접부와 상기 전지 셀 적층체 사이에 여유 공간이 형성된다.

Description

전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 전지 모듈 제조 방법
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2020년 08월 05일자 한국 특허 출원 제10-2020-0097868호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 전지 모듈 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 신규한 공정에 의해 제조된 전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 전지 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.
이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀로서 주로 사용되고 있다. 한편, 전지 모듈은, 전지 셀 적층체를 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 전면과 후면이 개방되어 전지 셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.
중대형 전지 모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지 셀들을 직렬 방식으로 전기적으로 연결해야 한다.
도 1은 종래의 전지 모듈에 포함된 전지 셀 적층체에서 전극 리드를 용접하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 지그(30)를 사용하여 버스 바(15) 상에서 벤딩된 적어도 하나의 전극 리드(12, 13)를 용접할 수 있다. 이때, 버스 바(15) 재료가 필요하고 경우에 따라서는 도금이 필요하여 재료비가 상승할 수 있다. 또한, 전극 리드(12, 13)의 후면 공간에 해당하는 도 1의 P 영역의 공간이 부족하기 때문에 용접 면착(surface contact) 여부를 확인하기 어려워 용접 품질을 보증하기 어렵다.
이 경우, 전지 셀(11)들을 적층한 이후에 전극 리드(12, 13)를 벤딩하여 용접을 진행하기 때문에 벤딩 공정의 품질이 용접 품질에 영향을 미칠 수 있다. 전지 셀(11)들을 적층한 이후에 용접을 진행하기 때문에 용접 시 불량이 발생한다면 전지 셀(11)을 재사용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존 용접 공정의 문제를 해소한 신규한 공정에 의해 제조된 전지 모듈, 이를 포함하는 전지 팩 및 전지 모듈 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 제1 방향을 따라 적층되어 형성된 전지 셀 적층체, 상기 전지 셀 적층체의 양 단부를 덮는 절연 커버, 상기 절연 커버와 인접한 상기 전지 셀 적층체의 양 단부를 감싸는 홀딩 부재, 및 상기 전지 셀 적층체에 포함된 서로 이웃하는 제1 전지 셀과 제2 전지 셀 각각에서 돌출된 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 포함하고, 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드가 서로 다른 방향으로 각각 벤딩되어 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드가 중첩함으로써 용접부를 형성하고, 상기 용접부와 상기 전지 셀 적층체 사이에 여유 공간이 형성된다.
상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드 중 하나는 양극 리드이고, 다른 하나는 음극 리드일 수 있다.
상기 용접부가 형성되는 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드의 중첩부는 상기 전지 셀 적층체와 직접 마주볼 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기 전지 모듈, 상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임, 및 상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임의 바닥부 사이에 위치하는 열전도성 수지층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은 제1 전지 셀과 제2 전지 셀을 수평 방향으로 배열하고, 상기 제1 전지 셀로부터 돌출되는 제1 전극 리드와 상기 제2 전지 셀로부터 돌출되는 제2 전극 리드를 중첩시키는 단계, 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드의 제1 중첩부를 용접하는 단계, 상기 제1 중첩부를 기준으로 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드를 벤딩하여 상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀을 수직 배열하는 단계, 및 상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀이 접착 부재에 의해 서로 결합되는 단계를 포함한다.
상기 제1 중첩부를 기준으로 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드를 벤딩하는 단계는, 상기 제1 전지 셀의 일면과 상기 제2 전지 셀의 일면에 각각 배치되는 제1 지그와 제2 지그를 사용하여 수행되고, 상기 제1 지그와 상기 제2 지그는 상기 제1 중첩부를 기준으로 서로 다른 일측에 배치될 수 있다.
상기 제1 지그는 상기 제1 전극 리드를 가압하고, 상기 제2 지그는 상기 제2 전극 리드를 가압하며, 상기 제1 지그는 상기 제1 전지 셀과 함께 회전함으로써, 상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀을 수직 배열할 수 있다.
상기 전지 모듈 제조 방법은 상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀을 수직 배열하는 단계 이후에, 상기 제1 지그와 상기 제2 지그가 해체되는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 지그와 상기 제2 지그는 각각 2등분이 되어 해체될 수 있다.
상기 전지 모듈 제조 방법은, 상기 제2 전지 셀과 제3 전지 셀을 수평 방향으로 배열하고, 상기 제2 전지 셀로부터 돌출되는 제3 전극 리드와 상기 제3 전지 셀로부터 돌출되는 제4 전극 리드를 중첩시키는 단계, 상기 제3 전극 리드와 상기 제4 전극 리드의 제2 중첩부를 용접하는 단계, 및 상기 제2 중첩부를 기준으로 상기 제3 전극 리드와 상기 제4 전극 리드를 벤딩하여 제2 전지 셀과 제3 전지 셀을 수직 배열하는 단계, 및 상기 제2 전지 셀과 상기 제3 전지 셀이 접착 부재에 의해 서로 결합되는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드를 벤딩하는 방향과 상기 제2 중첩부를 기준으로 상기 제3 전극 리드와 상기 제4 전극 리드를 벤딩하는 방향은, 서로 지그재그 구조를 형성할 수 있다.
상기 제2 전극 리드와 상기 제3 전극 리드는 서로 다른 극성을 가지고, 상기 제2 전극 리드와 상기 제3 전극 리드는 상기 제2 전지 셀의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 단부에 위치할 수 있다.
상기 제1 중첩부를 용접하는 단계는, 상기 제1 중첩부의 양면에 각각 배치된 용접 지그가 상기 제1 중첩부 양면을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 벤딩 이전에 전극 리드 용접을 통해 용접 품질을 개선할 수 있다.
또한, 용접 이후에 전극 리드 중첩부를 기준으로 서로 다른 일측에 배치되는 지그들을 사용하여 전극 리드를 벤딩함으로써, 전지 셀 적층체의 정렬 정확도를 높여 공간 활용률을 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지 모듈에 포함된 전지 셀 적층체에서 전극 리드를 용접하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 전지 모듈에 포함된 전지 셀에 대한 사시도이다.
도 5는 도 3의 A영역을 xy평면상에서 바라본 부분 단면도이다.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 2의 전지 모듈에 포함된 전지 셀에 대한 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지 셀(110)이 적층된 전지 셀 적층체(200)를 포함한다.
우선, 전지 셀(110)은 파우치형 전지 셀인 것이 바람직하며, 장방형의 시트형 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 두 개의 전극 리드(111, 112)가 셀 본체(113)를 기준으로 서로 반대편에 위치하는 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 보다 상세하게는 전극 리드(111, 112)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 상기 전극 조립체(미도시)로부터 전지 셀(110)의 외부로 돌출된다. 두 개의 전극 리드(111, 112) 중 하나는 양극 리드(111)일 수 있고, 다른 하나는 음극 리드(112)일 수 있다. 즉, 하나의 전지 셀(110)을 기준으로 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 서로 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
한편, 전지 셀(110)은, 셀 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 총 3군데의 실링부를 갖고, 실링부는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 연결부(115)로 이루어질 수 있다. 셀 케이스(114)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
이러한 전지 셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지 셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지 셀 적층체(200)를 형성한다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이 x축 방향을 따라 복수의 전지 셀(110)이 적층될 수 있다. 이에 따라 전극 리드(111, 112)는 각각 y축 방향과 -y축 방향으로 돌출될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 모듈 프레임과 엔드 플레이트가 제거된 모듈-리스(module-less) 구조를 형성할 수 있다. 모듈 프레임을 대신하여, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 측면 플레이트(600)와 홀딩 밴드(700)를 포함할 수 있다. 모듈 프레임과 엔드 플레이트가 제거됨에 따라, 전지 셀 적층체(200)를 모듈 프레임 내부에 수납하는 공정이나 모듈 프레임과 엔드 플레이트를 조립하는 공정과 같이 정밀한 컨트롤이 요구되는 복잡한 공정이 불필요하다. 또한, 제거된 모듈 프레임과 엔드 플레이트만큼 전지 모듈(100)의 무게를 크게 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임의 제거에 따라, 전지 팩 조립 공정 시 재작업성이 유리하다는 장점을 갖는데, 종래의 전지 모듈(10)은 모듈 프레임의 용접 구조로 불량이 발생하여도 재작업이 불가능한 것과 비교될 수 있다.
측면 플레이트(600)는 판성형 부재로써, 전지 셀 적층체(200)의 양 측면에 위치하여, 전지 모듈(100)의 강성을 보완할 수 있다. 이러한 측면 플레이트(600)는 탄성 성질을 가지며 사출 성형으로 제조되는 플라스틱 소재를 포함할 수 있고, 경우에 따라서 판 스프링 소재가 적용될 수 있다.
홀딩 밴드(700)는 전지 셀 적층체(200)의 양 단부에서 전지 셀 적층체를 감싸는 부재로써, 전지 셀 적층체(200)를 구성하는 복수의 전지 셀(110)들과 측면 플레이트(600)를 고정하는 기능을 담당할 수 있다. 이와 같이, 홀딩 밴드(700)를 통해 전지 셀 적층체(200) 및 측면 플레이트(600)를 고정한 후, 전극 리드(111)가 돌출되는 방향에 해당하는 전지 셀 적층체(200)의 전면과 후면에 절연 커버(400)를 위치시킬 수 있다. 홀딩 밴드(700)를 통해 전지 셀 적층체(200)에 포함된 전지 셀(110)들 및 측면 플레이트(600)를 고정함으로써, 절연 커버(400)가 전지 셀 적층체(200)의 전면 및 후면에 수월하게 결합될 수 있다. 이러한 홀딩 밴드(700)는 소정의 탄성력을 갖는 소재로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 판스프링의 구조가 적용될 수 있다.
도 5는 도 3의 A영역을 xy평면상에서 바라본 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, x축 방향을 따라 복수의 전지 셀(110)이 적층되어 있는 전지 셀 적층체(200)에는, 서로 이웃하는 제1 전지 셀(110a)과 제2 전지 셀(110b)이 포함되어 있다. 제1 전지 셀(110a)로부터 제1 전극 리드(111a)가 돌출되고, 제2 전지 셀(110b)로부터 제2 전극 리드(111b)가 돌출되어 있다. 이때, 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)는 서로 다른 방향으로 각각 벤딩되고, 제1 전극 리드(111a)의 단부와 제2 전극 리드(111b)의 단부는 서로 중첩한다. 제1 전극 리드(111a)의 단부와 제2 전극 리드(111b)의 단부가 중첩하여 용접부(WP)를 형성하고, 용접부(WP)는 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)를 결합시킬 수 있다. 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b) 중 하나는 양극 리드이고, 다른 하나는 음극 리드일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 전지 셀(110a)과 제2 전지 셀(110b) 사이에 접착 부재(130)가 위치할 수 있다. 이러한 접착 부재(130)에 의해 모듈 프레임이 생략됨에 따라 약해질 수 있는 전지 셀 적층체(200)의 고정력을 강화시킬 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 용접부(WP)와 전지 셀 적층체(200) 사이에는 여유 공간(EP)이 형성된다. 종래에는 전극 리드의 용접부와 전지 셀 적층체 사이에 버스 바 프레임과 같은 구조물이 배치되고, 버스 바 프레임에 열융착 등으로 고정되어 있는 버스 바를 통해 이웃하는 전극 리드들을 전기적으로 연결하였다. 하지만, 본 실시예에서는 버스 바 프레임과 같은 구조물을 생략할 수 있어 용접부(WP)가 형성되는 제1, 2 전극 리드(111a, 111b)의 중첩부가 전지 셀 적층체(200)를 직접 마주보도록 하는 구조를 형성할 수 있다. 이때 형성되는 용접부(WP)와 전지 셀 적층체(200) 사이에 형성되는 여유 공간(EP)을 최소화하여, 보다 컴팩트한 구성의 전지 모듈(100)을 구현할 수 있다. 또한, 버스 바와 같은 전극 리드 연결을 위한 별도의 부재를 생략함으로써 재료비를 절감할 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 15를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 제조하는 방법의 일례를 설명하도록 한다.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 6을 참고하면, 제1 전지 셀(110a)과 제2 전지 셀(110b)을 수평 방향으로 배열하고, 제1 전지 셀(110a)로부터 돌출되는 제1 전극 리드(111a)와 제2 전지 셀(110b)로부터 돌출되는 제2 전극 리드(111b)를 중첩시킨다. 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)는 서로 인접하고, 제1 전극 리드(111a)의 단부와 제2 전극 리드(111b)의 단부가 중첩되어 제1 중첩부(OP1)를 형성할 수 있다.
도 7은 도 6의 도면을 z축 방향을 따라 바라본 도면이다. 도 8은 도 7의 중첩부를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 제1 중첩부(OP1)를 용접할 수 있다. 이때, 제1 중첩부(OP1)의 양면에 각각 용접 지그(140)를 배치할 수 있다. 용접 지그(140)에 형성된 개구부(140AP)를 통해 레이저 용접을 할 수 있다. 용접 지그(140)는 제1 전극 리드(111a)의 상면과 제2 전극 리드(111b)의 하면을 동시에 가압함으로써, 용접 품질을 높일 수 있다. 또한, 서로 이웃하는 전지 셀을 수평 방향으로 배열한 상태에서 용접을 하기 때문에 제1 중첩부(OP1)의 상측 공간 및 하측 공간에서 장애물이 없어 용접 대상물의 면착(surface contact)이 잘 되어 있는지 쉽게 확인할 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참고하면, 도 7에 도시한 제1 중첩부(OP1)를 기준으로 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)를 벤딩할 수 있다. 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)는 서로 반대 방향으로 벤딩된다.
제1 중첩부(OP1)를 기준으로 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)를 벤딩하는 단계는, 제1 전지 셀(110a)의 일면과 제2 전지 셀(110b)의 일면에 각각 배치되는 제1 지그(150a)와 제2 지그(150b)를 사용하여 수행될 수 있다. 이때, 제1 지그(150a)와 제2 지그(150b)는 제1 중첩부(OP1)를 기준으로 서로 다른 일측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 지그(150a)는 제1 전지 셀(110a)의 상면에 배치되고, 제2 지그(150b)는 제2 전지 셀(110b)의 하면에 배치될 수 있다. 제1 지그(150a)는 제1 전지 셀(110a)과 제1 중첩부(OP1) 사이에 위치하는 제1 전극 리드(111a) 부분을 가압하고, 제2 지그(150b)는 제2 전지 셀(110b)과 제1 중첩부(OP1) 사이에 위치하는 제2 전극 리드(111b) 부분을 가압할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 지그(150a)는 제1 전지 셀(110a)과 함께 회전하여, 제2 전지 셀(110b)과 제1 전지 셀(110a)이 수직 배열한다. 도 12를 참고하면, 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)를 벤딩하기 전에 제2 전지 셀(110b) 하부면에 접착 부재(130)가 형성될 수 있다. 도 9 및 도 12에 도시된 바와 같이 제1, 2 지그(150a, 150b)에는 제1, 2 전지 셀(110a, 110b)이 각각 끼워지도록 개구부(150P)가 형성되어 있다. 제2 지그(150b)의 개구부(150P)에 의해 접착 부재(130)가 노출되어 있고, 제1 지그(150a)와 함께 제1 전지 셀(110a)이 회전하여, 제1 전지 셀(110a)의 일면이 접착 부재(130)와 결합할 수 있다. 이때, 접착 부재(130)에 의해 제1 전지 셀(110a)과 제2 전지 셀(110b)이 결합될 수 있다.
도 13을 참고하면, 제2 전지 셀(110b)과 제3 전지 셀(110c)을 수평 방향으로 배열하고, 제2 전지 셀(110b)로부터 돌출되는 제3 전극 리드(112a)와 제3 전지 셀(110c)로부터 돌출되는 제4 전극 리드(112b)를 중첩시킬 수 있다. 이후, 도 7 및 도 8에서 설명한 것과 동일한 방법으로, 제3 전극 리드(112a)와 제4 전극 리드(112b)의 제2 중첩부(OP2)를 용접할 수 있다. 제2 전극 리드(111b)와 제3 전극 리드(112a)는 서로 다른 극성을 갖고, 제2 전극 리드(111b)와 제3 전극 리드(112a)는 제2 전지 셀(110b)의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 단부에 위치할 수 있다.
이후, 도 9 내지 도 11에서 설명한 것과 동일한 방법으로, 제2 중첩부(OP2)를 기준으로 제3 전극 리드(112a)와 제4 전극 리드(112b)를 벤딩하여 제2 전지 셀(110b)과 제3 전지 셀(110c)을 수직 배열할 수 있다. 다만, 도 9 내지 도 11에서 설명한 제1 전극 리드(111a)와 제2 전극 리드(111b)를 벤딩하는 방향과, 제3 전극 리드(112a)와 제4 전극 리드(112b)를 벤딩하는 방향은 서로 다르다. 구체적으로, 도 13에 도시된 제2 전지 셀(110b)을 기준으로 제1 중첩부(OP1)는 하부 방향으로 벤딩되지만, 제2 중첩부(OP2)는 상부 방향으로 벤딩되어 지그재그 구조를 형성한다. 도 12에서 설명한 것과 동일하게 제2 전지 셀(110b)의 상부면 또는 제3 전지 셀(110c)의 상부면에 접착 부재가 형성되어, 제3 전지 셀(110c)이 회전하면, 제2 전지 셀(110b)과 제3 전지 셀(110c) 사이에 위치하는 접착 부재에 의해 제2 전지 셀(110b)과 제3 전지 셀(110c)이 결합될 수 있다.
따라서, 제1 전지 셀(110a), 제2 전지 셀(110b) 및 제3 전지 셀(110c)은 수직 배열되며, 이와 같은 방식으로 복수의 전지 셀(110)이 지그재그 방향으로 적층되어 도 14에 도시한 바와 같이 복수의 중첩부(OP)를 갖는 전지 셀 적층체(200)를 형성할 수 있다. 이후, 전지 셀 적층체(200)의 양 단부를 덮도록 절연 커버를 형성함으로써, 도 2에 도시한 전지 모듈(100)을 제조할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전극 리드를 벤딩하기 전에 용접함으로써 용접 품질을 향상시키고, 용접 중 불량이 발생하면 해당 전지 셀만 폐기하면 되기 때문에 전지 셀 적층체에서 재사용 가능한 전지 셀까지 폐기해야 하는 문제를 방지할 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 분해 사시도이다.
도 15를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(1000)은, 전지 모듈(100), 전지 모듈(100)을 수납하는 팩 프레임(1100) 및 전지 모듈(100)과 팩 프레임(1100)의 바닥부(1111) 사이에 위치하는 열전도성 수지층(1200)을 포함할 수 있다.
먼저, 전지 모듈(100)은 앞서 설명한 바 대로, 절연 커버를 포함하며, 대신 모듈 프레임과 엔드 플레이트가 제거된 모듈-리스(module-less) 구조를 형성할 수 있다. 이러한 전지 모듈(100)이 복수개로 팩 프레임(1100)에 수납되어 전지 팩(1000)을 형성할 수 있다.
팩 프레임(1100)은, 하부 팩 하우징(1110) 및 하부 팩 하우징(1110)을 덮는 상부 팩 하우징(1120)을 포함할 수 있고, 하부 팩 하우징(1110)의 바닥부(1111)에 복수의 전지 모듈(100)이 위치할 수 있다. 하부 팩 하우징(1110)은 복수의 모듈 영역을 가지며, 복수의 모듈 영역은 하부 팩 하우징(1110) 내에 형성된 복수의 격벽(1350)으로 구획될 수 있다. 격벽(1350)은 복수의 전지 모듈(100) 중 서로 이웃하는 전지 모듈(100) 사이에 형성되어 있다. 예를 들어, 열전도성 수지층(1200)은 서로 이웃하는 제1 열전도성 수지층과 제2 열전도성 수지층을 포함하고, 복수의 모듈 영역은 격벽(1350)에 의해 서로 구획되는 제1 영역과 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 열전도성 수지층은 상기 제1 영역에 대응되도록 형성되고, 상기 제2 열전도성 수지층은 상기 제2 영역에 대응되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 열전도성 수지층과 상기 제2 열전도성 수지층은 격벽(1350)에 의해 서로 이격되어 위치할 수 있다.
한편, 열전도성 수지층(1200)은 하부 팩 하우징(1110)의 바닥부(1111)에 열전도성 수지(Thermal resin)가 도포되어 형성될 수 있다. 상기 열전도성 수지는 열전도성 접착 물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로 실리콘(Silicone) 소재, 우레탄(Urethan) 소재 및 아크릴(Acrylic) 소재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 수지는, 도포 시에는 액상이나 도포 후에 경화되어 전지 모듈(100)을 하부 팩 하우징(1110)에 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 열전도 특성이 뛰어나 전지 모듈(100)에서 발생한 열을 신속히 바닥부(1111)로 전달하여 전지 팩(1000)의 과열을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전지 모듈(100)은 모듈 프레임이 생략되기 때문에 도 3의 전지 셀 적층체(200)의 하부면이 하부 팩 하우징(1110)에 도포된 열전도성 수지층(1200) 상에 직접 장착될 수 있다. 이때, 접착 성능을 갖는 열전도성 수지층(1200)에 의해 전지 셀 적층체(200)는 하부 팩 하우징(1110)에 고정될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 모듈 프레임이 제거된 모듈-리스(module-less) 구조에 있어서, 전지 셀(110)의 일부가 외부로 노출될 수 있는데, 구조적 안정성을 위해 노출되는 전지 셀(110)을 고정하는 것이 필수적이다. 이에, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 바닥부(1111)에 전지 모듈(100), 특히 전지 모듈(100)을 구성하는 각각의 전지 셀(110)을 고정할 수 있는 열전도성 수지층(1200)을 형성함으로써, 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 모듈 프레임을 생략하여, 전지 셀에서 발생한 열을 열전도성 수지층에서 팩 프레임으로 바로 전달하여 냉각 효율을 높일 수 있다. 팩 프레임에는 도시하지 않았으나 히트 싱크 구조가 형성될 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 전지 모듈이나 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100: 전지 모듈
130: 접착 부재
140: 용접 지그
150a, 150b: 제1, 2 지그
400: 절연 커버
700: 홀딩 밴드
1000: 전지 팩
1100: 팩 프레임

Claims (11)

  1. 복수의 전지 셀이 제1 방향을 따라 적층되어 형성된 전지 셀 적층체,
    상기 전지 셀 적층체의 양 단부를 덮는 절연 커버,
    상기 절연 커버와 인접한 상기 전지 셀 적층체의 양 단부를 감싸는 홀딩 부재, 및
    상기 전지 셀 적층체에 포함된 서로 이웃하는 제1 전지 셀과 제2 전지 셀 각각에서 돌출된 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드를 포함하고,
    상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드가 서로 다른 방향으로 각각 벤딩되어 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드가 중첩함으로써 용접부를 형성하고,
    상기 용접부와 상기 전지 셀 적층체 사이에 여유 공간이 형성되는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드 중 하나는 양극 리드이고, 다른 하나는 음극 리드인 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 용접부가 형성되는 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드의 중첩부는 상기 전지 셀 적층체와 직접 마주보고 있는 전지 모듈.
  4. 제1항에 따른 전지 모듈,
    상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임, 및
    상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임의 바닥부 사이에 위치하는 열전도성 수지층을 포함하는 전지 팩.
  5. 제1 전지 셀과 제2 전지 셀을 수평 방향으로 배열하고, 상기 제1 전지 셀로부터 돌출되는 제1 전극 리드와 상기 제2 전지 셀로부터 돌출되는 제2 전극 리드를 중첩시키는 단계,
    상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드의 제1 중첩부를 용접하는 단계,
    상기 제1 중첩부를 기준으로 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드를 벤딩하여 상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀을 수직 배열하는 단계, 및
    상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀이 접착 부재에 의해 서로 결합되는 단계를 포함하는 전지 모듈 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 중첩부를 기준으로 상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드를 벤딩하는 단계는, 상기 제1 전지 셀의 일면과 상기 제2 전지 셀의 일면에 각각 배치되는 제1 지그와 제2 지그를 사용하여 수행되고, 상기 제1 지그와 상기 제2 지그는 상기 제1 중첩부를 기준으로 서로 다른 일측에 배치되는 전지 모듈 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 지그는 상기 제1 전극 리드를 가압하고, 상기 제2 지그는 상기 제2 전극 리드를 가압하며,
    상기 제1 지그는 상기 제1 전지 셀과 함께 회전함으로써, 상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀을 수직 배열하는 전지 모듈 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 전지 셀과 상기 제2 전지 셀을 수직 배열하는 단계 이후에, 상기 제1 지그와 상기 제2 지그가 해체되는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 지그와 상기 제2 지그는 각각 2등분이 되어 해체되는 전지 모듈 제조 방법.
  9. 제5항에서,
    상기 제2 전지 셀과 제3 전지 셀을 수평 방향으로 배열하고, 상기 제2 전지 셀로부터 돌출되는 제3 전극 리드와 상기 제3 전지 셀로부터 돌출되는 제4 전극 리드를 중첩시키는 단계,
    상기 제3 전극 리드와 상기 제4 전극 리드의 제2 중첩부를 용접하는 단계, 및
    상기 제2 중첩부를 기준으로 상기 제3 전극 리드와 상기 제4 전극 리드를 벤딩하여 제2 전지 셀과 제3 전지 셀을 수직 배열하는 단계, 및
    상기 제2 전지 셀과 상기 제3 전지 셀이 접착 부재에 의해 서로 결합되는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 전극 리드와 상기 제2 전극 리드를 벤딩하는 방향과 상기 제2 중첩부를 기준으로 상기 제3 전극 리드와 상기 제4 전극 리드를 벤딩하는 방향은, 서로 지그재그 구조를 형성하는 전지 모듈 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 전극 리드와 상기 제3 전극 리드는 서로 다른 극성을 가지고, 상기 제2 전극 리드와 상기 제3 전극 리드는 상기 제2 전지 셀의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 단부에 위치하는 전지 모듈 제조 방법.
  11. 제5항에서,
    상기 제1 중첩부를 용접하는 단계는, 상기 제1 중첩부의 양면에 각각 배치된 용접 지그가 상기 제1 중첩부 양면을 가압하는 단계를 더 포함하는 전지 모듈 제조 방법.
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