WO2024076147A1 - 용접이 없는 전지모듈 - Google Patents

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WO2024076147A1
WO2024076147A1 PCT/KR2023/015247 KR2023015247W WO2024076147A1 WO 2024076147 A1 WO2024076147 A1 WO 2024076147A1 KR 2023015247 W KR2023015247 W KR 2023015247W WO 2024076147 A1 WO2024076147 A1 WO 2024076147A1
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module
battery
battery module
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PCT/KR2023/015247
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Inventor
오성진
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
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    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/517—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module without welding. Specifically, it relates to a weld-free battery module or battery pack that electrically connects a battery cell and a bus bar without welding.
  • the lithium secondary battery includes a cylindrical secondary battery with an electrode assembly built into a cylindrical or square metal can, a prismatic secondary battery, and a pouch-type secondary battery with an electrode assembly built into a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet. are classified. Among them, cylindrical secondary batteries have the advantage of relatively large capacity and structural stability.
  • Battery modules and/or battery packs that electrically connect a plurality of battery cells are widely used as large-capacity and high-output energy sources. Safety issues in electrical energy sources are continuously being raised, and the use of highly safe cylindrical battery cells is also increasing.
  • a process of electrically connecting a plurality of cylindrical battery cells is required.
  • the positive and negative terminals of cylindrical battery cells can be connected by wire bonding or welded directly to the bus bar.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of an example of a battery module according to the prior art
  • Figure 2 is an exploded perspective view of another example of a battery module according to the prior art
  • Figure 3 is a bus bar in a vertical cross-sectional view taken along A-A in Figure 2. This is the combined form (a) and its modified example (b).
  • a battery module (1000, 2000) according to the prior art has a plurality of cylindrical battery cells (1010, 2010) arranged, and these are accommodated inside the module case (1100, 2100).
  • a bus bar 2020 is added to the upper and lower electrode terminals of the cylindrical battery cell 2010 seated in the module case 2100 and are electrically connected through welding 2030.
  • the bus bar 2020 can be arranged across the top or bottom of a plurality of cylindrical battery cells 2020 or on the top or bottom of one cylindrical battery cell 2020 according to series or parallel connection. there is.
  • Figure 3 b is a top view, not a cross-sectional view, and is an example of wire bonding.
  • a wire 2040 electrically connects the top electrode terminal of the cylindrical battery cell 2010 and the bus bar 2020.
  • wire bonding or busbar welding When weak welding occurs during wire bonding or busbar welding, the physical bonding strength may weaken and the weld may easily break due to shocks such as vibration. Additionally, 2) the current wire bonding or busbar welding is performed after assembling and placing cylindrical battery cells into battery modules/battery packs, making it difficult to increase spatial and temporal efficiency. 3) Wire bonding or busbar welding requires welding for all electrical connections, so the amount of work is large, the probability of defects occurring is high, the equipment for manufacturing is complex, and the amount of work is also large. Nevertheless, the reason wire bonding or busbar welding is currently used is because it is the only means of stable and strong bonding for a long time in environments such as vibration and shock.
  • Patent Document 1 discloses a battery module and a battery pack including the same to increase connection expandability and cooling efficiency.
  • the battery module of Patent Document 1 includes a plurality of cylindrical battery cells each having electrode terminals formed at the top and bottom, a module housing provided with a receiving portion having a plurality of hollow structures to insert and accommodate the cylindrical battery cells, and mounted on the outer surface of the module housing.
  • a current collection plate with a plurality of welding holes formed so that the electrode terminals of the cylindrical battery cells are exposed to the outside; a bus bar in contact with each of the electrode terminals and the current collection plate to electrically connect the electrode terminals and the current collection plate; and a heat-conducting pad disposed outside the current collector plate and having a contact protrusion protruding and extending in the direction in which the electrode terminal is located to contact a contact connection portion between the electrode terminal and the bus bar.
  • Patent Document 1 considers expandability, it still includes a plurality of welding ports and does not solve the fundamental problem of the prior art.
  • Patent Document 2 discloses a battery pack including a plurality of cylindrical battery cells that are electrically connected.
  • the battery cells are arranged so that the electrode terminals of the same electrodes face in the same direction in a module case including storage parts with an inner shape corresponding to the external shape of the battery cell, and the electrode terminals are each connected to a connection member. It is electrically connected to the connection plate through, the connection member includes a safety device that blocks the flow of excessive current, and the connection member further includes an elastic member.
  • Patent Document 2 includes a curved plate-shaped first connection member 131 that can be easily seen in remote controls using cylindrical batteries. Patent Document 2 aims to provide a fuse through the first connection member, and does not indicate a structure for welding. Even if it is assumed that welding is not used, the connection plates 121 and 122 supporting the first connection member are plate-shaped metal and are unlikely to provide sufficient strength and fixing force against vibration. In addition, there is a problem that the plate-shaped first connecting member 131 must be fixed to the connecting plates 121 and 122 by welding using additional means.
  • Patent Document 3 discloses a probe card and inspection method.
  • the probe card 100 of Patent Document 3 includes a flat electrode 22 of a planar shape, a secondary battery 10 of a planar shape arranged so that the flat electrode 22 faces the workpiece 50, and a workpiece 50. It includes an electrical connection body 30 disposed between (50) and the secondary battery (10).
  • the secondary battery 10 includes a structure in which wiring can be drawn out from an arbitrary position of the planar electrode 22.
  • the electrical connection body 30 includes a plurality of contact portions 31 protruding toward opposing pads 51, and a plurality of contact portions 31 interposed between the plurality of pads 51 and the flat electrode 22. electrically connected to.
  • the electrical connection body may include a pogo pin configured to contact the flat electrode.
  • the pogo pin simply utilizes the configuration of the pogo pin itself that makes electrical contact, and its use in a battery module/battery pack is not described or implied at all.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2019-0083533 (2019.07.12)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 2019-0042990 (2019.04.25)
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent Publication No. 2019-0029662 (2019.03.20)
  • the present invention is intended to solve the above problems, and 1) there is no problem of weakening the electrical bonding force due to weak welding, 2) the electrical connection of the battery cells in the battery module/battery pack is efficiently performed, and 3) vibration
  • the purpose is to provide a weld-free battery module/battery pack that is stable and strongly connected for a long time in environments such as shock.
  • the present invention includes a plurality of cylindrical battery cells, a module case accommodating the plurality of cylindrical battery cells, a cover coupled to at least one of the open surfaces of the module case, and a cover coupled to the cover.
  • a battery module is provided that includes a provided elastic body and a pin that is inserted into the body and supported by the elastic body and protrudes out of the body only up to a certain length or more.
  • the current-conducting member may be a pogo-pin.
  • the current-carrying member may be one of a single-side pogo pin in which the pin is provided on only one side of the body, and a double-side pogo pin in which the pin is provided on both sides of the body.
  • At least one of a screw thread, a hook, a locking protrusion, and a donut-shaped protrusion may be provided on the outer surface of the body.
  • the current conducting member may be coupled through the cover, and the method of coupling through the cover may be at least one of the following 1) to 5).
  • the cover and the metal plates may be joined by at least one of heat fusion and pressure fitting.
  • the metal plates and the conductive member may be combined after the module case accommodating the plurality of cylindrical battery cells and the cover are combined.
  • the module case is composed of an upper case and a lower case, and the upper case and the lower case may be detachably coupled.
  • the inside of the battery module may be filled with a phase change material (PCM).
  • PCM phase change material
  • the present invention can also be provided in various combinations of means for solving the above problems.
  • the battery module without welding according to the present invention connects the cylindrical battery cell and the bus bar, which is a metal plate, using a pogo pin, which is a separate conductive member.
  • a pogo pin which is a separate conductive member.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of an example of a battery module according to the prior art.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of another example of a battery module according to the prior art.
  • FIG. 3 is a view showing a bus bar combined with a vertical cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2 (a) and a modified example (b) thereof.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows various modifications of the pogo pin according to the present invention.
  • FIGS 6 and 7 are examples of various modifications to the form in which the pogo pin is coupled to the cover in the battery module according to the present invention.
  • Figure 8 is another modified example of the form in which the pogo pin is coupled to the cover in the battery module according to the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is various modified examples of the pogo pin according to the present invention
  • Figures 6 and 7 show the pogo pin coupled to the cover in the battery module according to the present invention. This is an example of various modifications to the form in which the pogo pin is coupled to the cover in the battery module according to the present invention. The present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8.
  • the present invention includes a plurality of cylindrical battery cells 3010, a module case 3100 accommodating the plurality of cylindrical battery cells 3010, a cover 3200 coupled to the upper and lower surfaces of the module case 3100, and a cover.
  • a bus bar 3020 which is a metal plate coupled to (3200), and a pogo pin 3050, which is a conductive member interposed for electrical connection between each of the plurality of cylindrical battery cells 3010 and the bus bars 3020.
  • the upper and lower surfaces refer to the relative positions when the module case is placed vertically, and refer to one open side of the module case and the other side corresponding to the opposite direction to the one side. If the module case is open on only one side, the cover can be placed only on the open side. If the module case is open on both sides, covers can be placed on both open sides. However, if electrical connection is required on only one side, the pogo pin can be placed only on the cover on one side that requires electrical connection.
  • the metal plate limited in the present invention is a bus bar in the form of a metal plate used in battery modules and battery packs.
  • the plurality of cylindrical battery cells 3010 have an electrode assembly accommodated in a cylindrical battery case made of a metal can.
  • the central axis along the longitudinal direction of the cylindrical battery case is within the module case 3100. They are arranged in parallel, and covers 3200 are placed on the upper and lower surfaces of the module case 3100.
  • the cover 3200 is provided with a separate partition wall 3210 and can be used as a means to block the electrical connection between the bus bars 3020.
  • the partition wall 3210 can also be used as a means by which the bus bar 3020 is inserted and fixed.
  • the current-carrying member is a pogo-pin.
  • the pogo pin 3500 includes a cylindrical body 3510 with a hollow interior, an elastic body 3520 provided inside the body 3510, and a predetermined length that is inserted into the body 3510 and supported by the elastic body 3520. It includes a pin 3530 that protrudes out of the body only up to the above limit.
  • the pogo pin 3500 is a single-sided pogo pin (a), b), c), d) in which the pin 3530 is provided only on one side of the body 3410, and the pin 3530 is provided on both sides of the body 3410. It may be one of the double side pogo pins (e), f), g), and h)) provided in FIG. 5.
  • the single side pogo pin (3500) In the case of the single side pogo pin (3500), one elastic spring is provided. Even in the case of a double side pogo pin, only one elastic spring can be provided.
  • the pogo pins 3500 shown as examples in the present invention all have one spring.
  • the pogo pin 3500 has a metal ball 3540 added between the elastic body 3520 and the pin 3530 to facilitate the movement of the pogo pin 3500.
  • the single side pogo pins (a), b), c), and d) of FIG. 5 have a ball 3540, or the pin 3530 without a ball has a pin support portion 3532. It is seated on the elastic body 3520.
  • the double side pogo pins (e), f), g), and h) in FIG. 5 are shown as examples where there is no ball 3540 or only one ball 3540, but two balls 3540 are used as two pins 3530. can support, and the drawings show various modified examples and are not limited to the drawings alone.
  • the pogo pin may be a high current pogo pin depending on the capacity of the battery module used.
  • pogo pins for high current the materials such as the current-carrying body, elastic body, and pin are replaced with ones suitable for high temperature and high current, or their thickness is made thicker.
  • the outer surface of the pogo pin 3500 body 3510 includes a screw thread (d in Figure 5), a hook (h in Figure 5), a locking protrusion (c in Figure 5), and a donut-shaped protrusion (a, b in Figure 5, At least one of c and e) may be provided.
  • a screw thread (d in Figure 5) is provided, the pogo pin 3500 is a single-side pogo pin, and a cross, straight edge, hex wrench, etc. for screw fastening are inserted into the other side of the pin 3530 based on the body 3510.
  • a screw head 3518 may be provided.
  • a groove for a flat screwdriver is provided.
  • the pogo pin 3500 is coupled through the cover 3200.
  • the method of coupling through the cover 3200 may be at least one of the following 1) to 5).
  • through holes are prepared with steps.
  • the pogo pin 3500 protrudes out of the cover 3200 through a fully penetrated portion of the through hole, and the protrusion 3512 of the pogo pin is caught on a step provided around the fully penetrated portion.
  • the groove formed by the step provided around the completely penetrated portion can be joined by interference fitting, fusion, adhesion, or adhesion through an additional groove plug.
  • Hook combination are coupled to each other by a hook provided on at least one of the pogo pin 3500 and the cover 3200.
  • the right side of Figure 6 a) and Figure 6 b) correspond to the hook coupling. Hook coupling is usually fastened in only one direction. Therefore, it is desirable to fasten the pogo pin 3500 in a direction that penetrates the cover 3200.
  • a through hole is provided in the cover 3200, and a screw thread 3514 is provided in the through hole and the body 3510 of the pogo pin 3500 to be coupled.
  • the pogo pin 3500 is a single-side pogo pin, and a cross, straight edge, hex wrench, etc. for screw fastening can be inserted into the other side of the pin 3530 based on the body 3510.
  • a screw head 3518 may be provided.
  • the pogo pin 3500 is coupled to the cover 3200, and then the bus bar 3050 is coupled to the upper surface thereof.
  • the pogo pin 3500 can be coupled to the cover 3200 and then the bus bar 3050 can be coupled to its upper surface.
  • the bus bar 3020 in the case of screw coupling, is first coupled or seated on the cover 3200, and then the cover 3200 and the bus bar 3020 are simultaneously fixed using the screw coupling of the pogo pin 3500. It is also possible to do so. In this case, if something goes wrong with the pogo pin (3500) in the future, the pogo pin (3500) can be easily replaced from the outside.
  • the screw coupling may be a normal screw coupling, or a coupling where there is a jaw at the end after the screw coupling rotation, so that the coupling is formed by less than one screw rotation.
  • an example of this may be a recently used golf shoe spike combination.
  • a through hole is provided in the cover 3200, a pogo pin 3500 is inserted into the through hole, and then the cover 3200 is fused and joined. It can be replaced by melting and joining the fusion cover, or joining it using an adhesive or adhesive.
  • FIG. 5 The pogo pin 3500 and the joint injection molded portion 3600 (left side of FIG. 7) and the cover are joined using methods 1) to 4).
  • Figure 7 shows the coupling portion 3600 added to the pogo pin 3500. This is a method of coupling the pogo pin 3500 to which the coupling portion 3500 is added by the methods 1) to 4) above.
  • the outer surface of the body of the pogo pin is provided with donut-shaped protrusions (left side of the body among the left pogo pins in Figure 7), hooks, or irregularities (right side of the body among the left pogo pins in Figure 7) to increase the strength of injection molding. You can.
  • the coupling portion 3600 is strongly coupled to the pogo pin 3500 by injection molding, and is coupled to the cover 3200 by the coupling portion 3600 having an increased width and size, so the coupling force of the pogo pin to the cover is stronger. You can become strong.
  • a step is provided between the portion that penetrates the coupling portion 3600 and the periphery of the penetrated portion.
  • the pogo pin 3500 protrudes outward through the penetrating portion, and the protruding portion of the pogo pin is caught on a step provided around the penetrating portion.
  • the groove caused by the step can be joined by interference fitting, fusion, adhesion, or adhesion through the additional coupling stopper 3610.
  • the cover 3200 and the bus bar 3020 may be coupled by at least one of heat fusion and interference fitting.
  • the bus bars and pogo pins can be combined after the module case accommodating a plurality of cylindrical battery cells and the cover are combined.
  • the bus bars and pogo pins can be used before or after the module case and cover that accommodate a plurality of cylindrical battery cells are combined.
  • a pogo pin is coupled to the cover, and a bus bar is coupled thereon.
  • the module case is composed of an upper case and a lower case, and the upper case and the lower case may be detachably coupled.
  • the inside of the battery module may be filled with a phase change material (PCM), and the phase change material can be injected in a liquid state and changed into a solid with insulation properties inside the module case.
  • PCM phase change material
  • the phase change material can fill the space formed between a plurality of cylindrical battery cells.
  • the cylindrical battery cells 3010 are composed of lithium secondary batteries, which have the characteristic of generating heat and increasing temperature even during normal charging and discharging processes. Since an increase in temperature inside the battery module can cause problems such as deterioration of the battery module's function, the increase in temperature of the battery module can be suppressed by filling the inside of the module case 3100 with a phase change material (PCM). .
  • PCM phase change material
  • Phase change materials can absorb a certain amount of heat and maintain a constant temperature while changing phase from solid to liquid. Conversely, when a phase change occurs from liquid to solid, the latent heat stored in the phase change material can be released to maintain a constant temperature. Phase change materials have the property of maintaining a constant temperature by absorbing ambient heat above a set temperature to keep the temperature low, and releasing the stored heat to raise the temperature when it falls below the set temperature.
  • the phase change material is injected into the module case in a liquid state, so that the space formed between the cylindrical battery cells can be filled with the phase change material.
  • a phase change material in a liquid state changes into a solid inside the module case, it exerts an insulating function, so even if ignition occurs in any one cylindrical battery cell, it has the effect of preventing the spread of flame.
  • phase change material is in a liquid state, problems may occur with it leaking out of the module case. Therefore, in order to prevent the leakage of the phase change material, it is preferable to inject it after attaching the cover to the module case.

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Abstract

본원발명은 전지셀과 버스바 사이를 용접하지 않고 포고핀을 사용하여 전기적으로 연결하는 용접이 없는 전지모듈 또는 전지팩에 관한 것이다. 본원발명은 복수의 원통형 전지셀들, 상기 복수의 원통형 전지셀들을 수용하는 모듈케이스, 상기 모듈케이스의 개방되는 면 중 적어도 하나 이상에 결합되는 커버, 상기 커버에 결합되는 버스바들, 및 상기 복수의 원통형 전지셀들 각각과 상기 버스바들 사이의 전기적인 연결을 위해 개재되는 포고핀을 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.

Description

용접이 없는 전지모듈
본 출원은 2022년 10월 5일자 한국 특허 출원 제 10-2022-0126767 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 용접이 없는 전지모듈에 관한 것이다. 구체적으로 전지셀과 버스바 사이를 용접하지 않고 전기적으로 연결하는 용접이 없는 전지모듈 또는 전지팩에 관한 것이다.
상기 리튬 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 원통형 또는 각형의 금속 캔에 전극조립체가 내장된 원통형 이차전지 및 각형 이차전지, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장된 파우치형 이차전지로 분류된다. 그 중 원통형 이차전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점이 있다.
대용량 및 고출력의 에너지원으로 복수개의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈 및/또는 전지팩이 널리 활용되고 있다. 전기적 에너지원에서의 안전 문제가 지속적으로 제기되고 있으며, 안전성이 높은 원통형 전지셀의 사용 비중 또한 더 높아지고 있다.
전지모듈/전지팩을 제조하기 위하여, 복수의 원통형 전지셀들을 전기적으로 연결하는 과정이 필요하다. 예를 들어 원통형 전지셀들의 양극단자 및 음극단자를 와이어 본딩으로 연결하거나 버스바에 바로 용접할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전지모듈 일 예시에 대한 분해사시도이며, 도 2는 종래기술에 따른 전지모듈의 다른 일 예시에 대한 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A에 따른 수직 단면도에 버스바를 결합한 형태(a)와 그 변형 예(b)이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 전지모듈(1000, 2000)은 원통형 전지셀(1010, 2010)이 복수개가 배치되고, 이들은 모듈케이스(1100, 2100)의 내부에 수용된다. 도 3의 a)에서 모듈케이스(2100)에 안착된 원통형 전지셀(2010)의 상단 및 하단 전극단자에는 버스바(2020)가 부가되어 용접(2030)을 통해서 전기적으로 연결된다. 도 3이 단면도인바, 버스바(2020)는 직렬 또는 병렬 연결에 따라서 다수의 원통형 전지셀(2020)의 상면 또는 하면에 걸쳐서 배치되거나 1개의 원통형 전지셀(2020)의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다.
도 3의 b)는 단면도가 아닌 상면도로서 와이어 본딩의 예시이다. 와이어(2040)가 원통형 전지셀(2010)의 상단 전극단자와 버스바(2020)를 전기적으로 연결한다.
와이어 본딩이나 버스바 용접시 1) 약용접이 일어나면, 물리적 결합력이 약해질 수 있고, 진동 등의 충격에 용접이 쉽게 떨어질 수 있다. 또한 2) 현재의 와이어 본딩이나 버스바 용접은 원통형 전지셀을 전지모듈/전지팩에 모두 조립 배치한 후 작업 이뤄지므로 공간적, 시간적으로 효율을 높이기가 쉽지 않다. 3) 와이어 본딩이나 버스바 용접은 모든 전기적 연결에 대해서 모두 용접을 진행해야 하므로 작업의 양이 많고, 불량이 발생할 확률이 높고, 제조하기 위한 장치가 복잡할 뿐만 아니라 작업량 또한 많다. 그럼에도 불구하고 현재 와이어 본딩이나 버스바 용접이 활용되는 이유는 진동, 충격 등의 환경에서 오랫동안 안정적이면서 강하게 결합할 수 있는 유일한 수단이기 때문이다.
이러한 많은 문제점의 근본적인 원인은 와이어 본딩 및 버스바 용접, 즉 전기적 연결을 용접을 통해서 진행하기 때문이다. 용접을 하지 않고도 전지모듈/전지팩 내의 전지셀들을 전기적으로 오랫동안 안정적이면서 강하게 결합할 수 있는 수단을 제공할 필요가 있다.
특허문헌 1은 연결 확장성 및 냉각 효율을 높이기 위한 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 개시하고 있다. 특허문헌 1의 전지모듈은 전극단자가 상부 및 하부에 각각 형성된 복수의 원통형 전지셀, 상기 원통형 전지셀을 삽입 수용하도록 복수의 중공 구조를 가진 수용부가 구비된 모듈 하우징, 상기 모듈 하우징 외측면에 탑재되고 상기 원통형 전지셀의 전극단자가 외부로 노출되도록 복수의 용접구가 형성된 집전 플레이트, 상기 전극단자와 상기 집전 플레이트 사이를 전기적으로 연결하도록 상기 전극단자 및 상기 집전 플레이트 각각에 접촉된 버스바; 및 상기 집전 플레이트 외측에 배치되고, 상기 전극단자와 상기 버스바 간의 접촉 연결 부위에 접촉하도록 상기 전극단자가 위치한 방향으로 돌출 연장된 접촉 돌출부를 구비한 열전도패드를 포함하고 있다.
특허문헌 1은 확장성을 고려하고 있지만, 여전히 복수의 용접구를 포함하고 있는바, 종래의 근본적인 문제는 해결하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 전기적으로 연결되어 있는 복수의 원통형 전지셀들을 포함하는 전지팩을 개시하고 있다. 특허문헌 2에서 상기 전지셀들은 전지셀의 외형 형상에 대응하는 내면 형상을 가진 수납부들을 포함하는 모듈케이스에 동일한 전극의 전극 단자들이 동일한 방향으로 향하도록 배열되어 있고, 상기 전극 단자들은 각각 접속 부재를 통해서 접속 플레이트에 전기적으로 연결되며, 상기 접속 부재는 과도한 전류의 흐름을 차단하는 안전 장치를 포함하고, 상기 접속 부재는 탄성 부재를 더 포함하고 있다.
특허문헌 2는 원통형 전지를 사용하는 리모컨 등에서 쉽게 볼 수 있는 굴곡진 형태의 판상형 제1접속부재(131)를 포함하고 있다. 특허문헌 2는 상기 제1접속부재를 통해서 퓨즈를 제공하는 것이 목적인바, 용접에 대한 구성이 나타나 있지 않다. 용접을 사용하지 않는 것으로 가정하더라도, 상기 제1접속부재를 지지하는 접속 플레이트(121, 122)가 금속의 판상형으로서 강도 및 진동에 충분한 고정력을 제공하지 못할 것으로 보인다. 또한 판상형 제1접속부재(131)를 결국 접속 플레이트(121, 122)에 추가의 수단을 사용하여 용접을 하여 고정해야 하는 문제가 있다.
특허문헌 3은 프로브 카드 및 검사 방법을 개시하고 있다. 특허문헌 3의 프로브 카드(100)는 평면 형상의 평면 전극(22)을 포함하고 평면 전극(22)이 작업물(50)과 마주하도록 배치되는 평면 형상의 2차 배터리(10), 및 작업물(50)과 2차 배터리(10) 사이에 배치되는 전기적 연결 본체(30)를 포함한다. 2차 배터리(10)는 평면 전극(22)의 임의적 위치로부터 배선이 인출될 수 있는 구조를 포함한다. 전기적 연결 본체(30)는 마주 대하는 패드(51)쪽으로 돌출되는 복수의 접촉부(31)를 포함하고, 복수의 패드(51) 및 평면 전극(22)을 그 사이에 개재된 복수의 접촉부(31)로 전기적으로 연결시킨다.
특허문헌 3에서 전기적 연결 본체는 평면 전극과 접촉하도록 구성되는 포고핀(Pogo pin)을 포함할 수 있다. 특허문헌 3에서 포고핀은 단순히 전기적 접촉을 하는 포고핀 자체에 대한 구성을 활용한 것이며, 이들을 전지모듈/전지팩에 활용하는 것은 전혀 기재나 암시되지 않았다.
종래 기술은 현재 전지모듈/전지팩의 근본적인 원인인 와이어 본딩 및 버스바 용접, 즉 전기적 연결을 용접에 대해서는 해결책은 제시하지 못하고 있다.
(선행기술문헌_
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2019-0083533호 (2019.07.12)
(특허문헌 2) 대한민국 공개특허공보 제2019-0042990호 (2019.04.25)
(특허문헌 3) 대한민국 공개특허공보 제2019-0029662호 (2019.03.20)
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 1) 약용접에 의한 전기적 결합력이 약해지는 문제가 없고, 2) 전지모듈/전지팩에서 전지셀들의 전기적 연결을 효율적으로 진행하며, 3) 진동, 충격 등의 환경에서 오랫동안 안정적이면서 강하게 전지적으로 연결되어 있는 용접이 없는 전지모듈/전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본원발명은 복수의 원통형 전지셀들, 상기 복수의 원통형 전지셀들을 수용하는 모듈케이스, 상기 모듈케이스의 개방되는 면 중 적어도 하나 이상에 결합되는 커버, 상기 커버에 결합되는 금속판들, 및 상기 복수의 원통형 전지셀들 각각과 상기 금속판들 사이의 전기적인 연결을 위해 개재되는 통전부재를 포함하고, 상기 통전부재는 내부가 빈 형태의 원기둥 형태의 몸체, 상기 몸체 내부에 마련된 탄성체, 상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 탄성체에 의해서 지지를 받으면서 일정 길이 이상 까지만 상기 몸체의 외부로 돌출되는 핀을 포함하는 전지모듈을 제공한다.
상기 통전부재는 포고핀(pogo-pin)일 수 있다. 상기 통전부재는 상기 핀이 상기 몸체의 일측에만 마련된 싱글 사이드 포고핀, 상기 핀이 상기 몸체의 양측에 마련된 더블 사이드 포고핀 중 하나일 수 있다.
상기 몸체의 외면에는 나사산, 후크, 걸림턱, 및 도넛 형태의 돌출부 중 적어도 하나 이상이 마련될 수 있다.
상기 통전부재는 상기 커버를 관통하여 결합될 수 있으며, 상기 커버를 관통하여 결합되는 방법은 하기 1) 내지 5) 중 적어도 하나 이상일수 있다.
1) 억지 끼움, 2) 후크 결합, 3) 나사 결합, 4) 융착, 5) 상기 통전부재와 일체로 사출 성형된 결합부와 상기 커버가 상기 1) 내지 4)의 방식에 의한 결합
상기 커버와 상기 금속판들은 열융착 및 억지 끼움 중 적어도 하나 이상에 의해 결합될 수 있다.
상기 금속판들 및 상기 통전부재는 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용한 상태의 모듈케이스와 상기 커버가 결합된 이후에 결합될 수 있다.
상기 모듈케이스는 상부케이스와 하부케이스로 구성되고, 상기 상부케이스와 상기하부 케이스는 탈착 결합이 가능할 수 있다.
상기 전지모듈 내부에는 상전이물질(Phase Change Material, PCM)로 채워져 있을 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 용접이 없는 전지모듈은 별도의 통전부재인 포고핀을 사용하여 원통형 전지셀과 금속판인 버스바를 연결한다. 본원발명에 따른 용접이 없는 전지모듈을 사용함으로써, 1) 약용접에 의한 전기적 결합력이 약해지는 문제가 없고, 2) 전지모듈/전지팩에서 전지셀들의 전기적 연결을 효율적으로 진행하며, 3) 진동, 충격 등의 환경에서 오랫동안 안정적이면서 강하게 전지적으로 연결될 수 있다. 또한 통전부재인 포고핀의 이상 시 쉽게 교체가 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전지모듈 일 예시에 대한 분해사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 전지모듈의 다른 일 예시에 대한 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A에 따른 수직 단면도에 버스바를 결합한 형태(a)와 그 변형 예(b)이다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 전지모듈의 단면도이다.
도 5는 본원발명에 따른 포고핀의 다양한 변형예이다.
도 6 및 7은 본원발명에 따른 전지모듈에서 포고핀이 커버에 결합하는 형태에 대한 다양한 변형 예시이다.
도 8은 본원발명에 따른 전지모듈에서 포고핀이 커버에 결합하는 형태에 대한 다른 변형 예시이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 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.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 전지모듈의 단면도이고, 도 5는 본원발명에 따른 포고핀의 다양한 변형예이며, 도 6 및 7은 본원발명에 따른 전지모듈에서 포고핀이 커버에 결합하는 형태에 대한 다양한 변형 예시이고 도 8은 본원발명에 따른 전지모듈에서 포고핀이 커버에 결합하는 형태에 대한 다른 변형 예시이다. 본원발명을 도 4 내지 8을 참조하여 상세한 실시예와 같이 설명한다.
본원발명은 복수의 원통형 전지셀(3010)들, 복수의 원통형 전지셀(3010)들을 수용하는 모듈케이스(3100), 모듈케이스(3100)의 상면 및 하면에 각각에 결합되는 커버(3200), 커버(3200)에 결합되는 금속판들인 버스바(3020), 및 복수의 원통형 전지셀(3010)들 각각과 버스바(3020)들 사이의 전기적인 연결을 위해 개재되는 통전부재인 포고핀(3050)을 포함한다.
상기 상면 및 하면은 모듈케이스가 수직으로 배치되었을 때의 상대적인 위치를 말하는 것으로서, 모듈케이스의 개방된 일측면과 상기 일측면의 반대 방향에 해당하는 타측면을 말한다. 만약 모듈케이스가 일면만 개방된 형태일 경우 커버는 상기 개방된 일면에만 배치될 수 있다. 모듈케이스가 양면이 개방된 형태일 경우 커버는 상기 개방된 양면에 배치될 수 있으나, 전기적 접속이 한면만 필요할 경우 포고핀은 상기 전기적 접속이 필요한 한면의 커버에만 배치될 수 있다.
본원발명에서 한정하는 금속판은 전지모듈 및 전지팩에서 사용하는 금속판 형태의 버스바이다.
복수의 원통형 전지셀들(3010)은 금속 캔으로 구성되는 원통형 전지케이스에 전극조립체가 수용된 형태로서, 도 4 및 8에서는 상기 원통형 전지케이스의 길이방향에 따른 중심축이 모듈케이스(3100) 내에서 평행으로 배치되며, 모듈케이스(3100)의 상면 및 하면에 커버(3200)가 배치된다. 커버(3200)는 별도의 격벽(3210)이 마련되어 버스바(3020) 사이의 전기적 연결을 차단하는 수단으로 사용될 수 있다. 아울러 격벽(3210)은 버스바(3020)가 끼워서 고정되는 수단으로도 활용될 수 있다.
통전부재는 포고핀(pogo-pin)이다. 포고핀(3500)은 내부가 빈 형태의 원기둥 형태의 몸체(3510), 몸체(3510) 내부에 마련된 탄성체(3520), 몸체(3510) 내부에 삽입되어 탄성체(3520)에 의해서 지지를 받으면서 일정 길이 이상 까지만 몸체의 외부로 돌출되는 핀(3530)을 포함한다. 포고핀(3500)은 핀(3530)이 몸체(3410)의 일측에만 마련된 싱글 사이드 포고핀(도 5의 a), b), c), d), 핀(3530)이 몸체(3410)의 양측에 마련된 더블 사이드 포고핀(도 5의 e), f), g), h)) 중 하나일 수 있다.
싱글 사이드 포고핀(3500)의 경우 탄성체인 스프링이 1개 마련되어 있다. 더블 사이드 포고핀일 경우에도 탄성체인 스프링이 1개만 마련될 수 있다. 본원발명에서 예시로 나타낸 포고핀(3500)은 모두 1개의 스프링을 가지고 있다.
포고핀(3500)은 탄성체(3520)와 핀(3530) 사이에 금속의 볼(3540)이 부가되어 포고핀(3500)의 이동을 원활하게 한다. 도 5에 나타낸 포고핀(3500) 중 싱글 사이드 포고핀(도 5의 a), b), c), d)은 볼(3540)이 있거나, 볼이 없이 핀(3530)이 핀지지부(3532)에 의해서 탄성체(3520)에 안착된다. 더블 사이드 포고핀(도 5의 e), f), g), h))은 볼(3540)이 없거나 하나만 있는 경우를 예시로 나타냈으나, 2개의 볼(3540)이 2개의 핀(3530)을 지지할 수 있으며, 도면은 다양한 변형예로서 나타낸 것으로서 도면만으로 한정되지 않는다.
도면에는 미도시 되었지만, 포고핀은 사용하는 전지모듈의 용량에 따라 고전류용 포고핀일 수 있다. 고전류용 포고핀은 전류가 흐르는 몸체, 탄성체, 핀 등의 소재가 고온, 고전류에 적합한 것으로 대체되거나 각각의 두께를 더 두껍게 한 것이다.
포고핀(3500) 몸체(3510)의 외면에는 나사산(도 5의 d), 후크(도 5의 h), 걸림턱(도 5의 c), 및 도넛 형태의 돌출부(도 5의 a, b, c, e) 중 적어도 하나 이상이 마련될 수 있다. 나사산(도 5의 d)이 마련될 경우, 포고핀(3500)은 싱글 사이드 포고핀으로서 몸체(3510)를 기준으로 핀(3530)의 타측에는 나사 체결을 위한 십자, 일자, 육각렌지 등이 삽입될 수 있는 나사 헤드(3518)가 마련될 수 있다. 도 5의 d)에는 일자 드라이버용 홈이 마련되어 있다.
포고핀(3500)은 커버(3200)를 관통하여 결합된다. 커버(3200)를 관통하여 결합되는 방법은 하기 1) 내지 5) 중 적어도 하나 이상일수 있다.
1) 억지 끼움. 이 때 커버(3200)에 관통홀이 마련되고 포고핀(3500)의 크기가 관통홀보다 크게 설정되어 억지 끼움으로 결합된다. 도 6은 결합하는 방법을 다양하게 나타내기 위해서 포고핀 몸체의 좌측과 우측을 달리하여 나타낸 경우가 있다. 도 6의 a)에서 좌측면이 억지 끼움에 해당한다. 관통홀 또는 포고핀 표면에는 마찰을 위한 표면 처리 또는 형태를 변형할 수 있다.
도 6의 e)를 참고하면 관통홀을 단차를 두고 마련한다. 관통홀 중 완전히 관통된 부분을 통해서 포고핀(3500)이 커버(3200)의 외부로 돌출되고, 완전히 관통된 부분의 주변에 마련된 단차에 포고핀의 돌출부(3512)가 걸리게 된다. 완전히 관통된 부분의 주변에 마련된 단차에 의한 홈은 추가의 홈마개를 통해서 억지 끼움, 융착, 접착, 및 점착 등으로 결합할 수 있다.
2) 후크 결합. 이는 포고핀(3500) 및 커버(3200) 중 적어도 하나 이상에 마련된 후크에 의해서 서로 결합하는 것이다. 도 6의 a)의 우측면, 도 6의 b)가 후크 결합에 해당한다. 후크 결합은 통상적으로 일방향으로만 결합이 체결된다. 따라서 포고핀(3500)을 커버(3200)를 관통하는 방향으로 체결하는 것이 바람직하다.
3) 나사 결합. 도 6의 c) 및 도 5의 d)를 참고하면 커버(3200)에 관통홀이 마련되고 관통홀 및 포고핀(3500) 몸체(3510)에 나사산(3514)이 마련되어 결합된다. 나사산(3514)이 마련될 경우, 포고핀(3500)은 싱글 사이드 포고핀으로서 몸체(3510)를 기준으로 핀(3530)의 타측에는 나사 체결을 위한 십자, 일자, 육각렌지 등이 삽입될 수 있는 나사 헤드(3518)가 마련될 수 있다.
도 4를 참고하면 커버(3200)에 포고핀(3500)이 결합한 후 그 상면에 버스바(3050)가 결합한 것이다. 나사 결합도 동일한 방식으로 커버(3200)에 포고핀(3500)이 결합한 후 그 상면에 버스바(3050)가 결합할 수 있다. 도 8을 참고하면, 나사 결합의 경우 커버(3200)에 버스바(3020)를 먼저 결합하거나 안착한 후 포고핀(3500)의 나사 결합을 사용하여 커버(3200)와 버스바(3020)를 동시에 고정시키는 방법도 가능하다. 이 경우 향후 포고핀(3500)에 이상이 생길 경우 포고핀(3500)을 외부에서 쉽게 교체가 가능하다.
나사 결합은 통상적인 나사 결합일 수도 있으며, 나사 결합 회전 후 단부에 턱이 있어 나사 1회전 이하에 의해서도 결합이 형성되는 결합일 수 있다. 도면에는 나타나 있지 않지만, 이러한 예시로는 최근에 사용되는 골프화 스파이크 결합과 같은 형태를 들 수 있다.
4) 융착. 도 6의 d)를 참고하면, 커버(3200)에 관통홀을 마련하고, 관통홀에 포고핀(3500)을 삽입 후 커버(3200)를 융착하여 결합하는 방식이다. 융착 커버를 용해하여 결합하거나, 접착제 또는 점착제를 사용하여 결합하는 것으로 대체될 수 있다.
5) 포고핀(3500)과 일체로 사출 성형된 결합부(3600, 도 7의 좌측)와 커버가 1) 내지 4)의 방식에 의한 결합. 도 7은 결합부(3600)가 포고핀(3500)에 부가된 형태를 나타내고 있다. 이러한 결합부(3500)가 부가된 포고핀(3500)을 상기 1) 내지 4)의 방식에 의해서 결합하는 방식이다.
일체로 사출 성형 될 때 포고핀의 몸체 외면은 도넛 형태의 돌출부(도 7의 좌측 포고핀 중 몸체 좌측), 후크 또는 요철(도 7의 좌측 포고핀 중 몸체 우측)이 마련되어 사출 성형의 강도를 높일 수 있다. 결합부(3600)가 포고핀(3500)과 사출성형에 의해서 강하게 결합하고, 넓이 및 크기가 커진 결합부(3600)에 의해서 커버(3200)와 결합하는바, 커버에 대한 포고핀의 결합력이 더 강하게 될 수 있다.
결합부를 사출성형으로 결합하지 않는 다른 방식은 도 7의 우측 포고핀에 나타나 있다. 결합부(3600)에 관통된 부분과 관통된 부분의 주변에 단차를 마련하는 것이다. 관통된 부분을 통해서 포고핀(3500)이 외부로 돌출되고, 관통된 부분의 주변에 마련된 단차에 포고핀의 돌출된 부분이 걸리게 된다. 단차에 의한 홈은 추가의 결합부마개(3610)를 통해서 억지 끼움, 융착, 접착, 및 점착 등으로 결합할 수 있다.
도 4 및 도 8을 참고하면 커버(3200)와 버스바(3020)들은 열융착 및 억지 끼움 중 적어도 하나 이상에 의해 결합될 수 있다.
버스바들 및 포고핀은 복수의 원통형 전지셀을 수용한 상태의 모듈케이스와 커버가 결합된 이후에 결합될 수 있다. 버스바들 및 포고핀은 복수의 원통형 전지셀을 수용한 상태의 모듈케이스와 커버가 결합된 이전도 가능하며, 이후도 가능하다.
구체적으로 i) 모듈케이스와 커버가 조립된 상태에서 포고핀을 커버에 결합하고, 그 위에 버스바를 결합하는 방법.
ii) 모듈케이스와 커버가 조립된 상태에서 커버 위에 버스바를 결합하거나 위치시키고 포고핀을 사용하여 버스바와 커버를 일체로 결합하는 방법. 이는 도 8에 기재된 방법이다.
iii) 포고핀을 커버에 결합하고, 그 위에 버스바를 결합한 후, 이들이 모두 결합된 커버를 모듈케이스에 결합하는 방법,
iv) 커버 위에 버스바를 결합하거나 위치시키고 포고핀을 사용하여 버스바와 커버를 일체로 결합한 후, 이들이 모두 결합된 커버를 모듈케이스에 결합하는 방법 등이 있을 수 있다.
도면에는 미도시 되었지만, 모듈케이스는 상부케이스와 하부케이스로 구성되고, 상부케이스와 상기 하부 케이스는 탈착 결합이 가능할 수 있다.
한편, 전지모듈 내부에는 상전이물질(Phase Change Material, PCM)로 채워져 있을 수 있으며, 상전이물질은 액체 상태에서 주입하고 모듈케이스 내부에서 단열성이 있는 고체로 변화될 수 있다. 상전이물질은 복수의 원통형 전지셀들 사이에 형성되는 공간을 채울 수 있다.
원통형 전지셀들(3010)은 리튬 이차전지로 구성되는데, 상기 리튬 이차전지는 정상적인 충방전 과정에서도 열이 발생하여 온도가 증가하는 특성이 있다. 전지모듈 내부의 온도 증가는 전지모듈의 기능 저하 등의 문제를 야기할 수 있기 때문에, 모듈케이스(3100) 내부에 상전이물질(Phase Change Material, PCM)을 채워서 전지모듈의 온도 증가를 억제할 수 있다.
상전이물질은 고체에서 액체로 상변화가 일어나면서 일정한 양의 열을 흡수하고, 일정한 온도를 유지할 수 있다. 반대로, 액체에서 고체로 상변화가 일어나는 경우에는 상전이물질이 저장한 잠열을 방출하여 일정한 온도를 유지할 수 있다. 상전이물질은 설정된 온도 이상에는 주위의 열을 흡수하여 온도를 낮게 유지하고, 설정된 온도 이하로 하강하면 저장한 열을 방출하여 온도를 올려주기 때문에, 일정한 온도 유지가 가능한 특성이 있다.
본원발명에서 상기 상전이물질은 액체 상태에서 모듈케이스 내부로 주입되는 바, 원통형 전지셀들 사이에 형성되는 공간이 상전이물질로 채워질 수 있다. 액체 상태인 상전이물질이 모듈케이스 내부에서 고체로 상전이 되면, 단열 기능을 발휘하기 때문에, 어느 하나의 원통형 전지셀에서 발화가 일어나더라도 화염 확산 방지 효과가 있다.
상기 상전이물질이 액체 상태인 경우에는, 모듈케이스 외부로 유출되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 상전이물질의 유출 방지를 위하여, 모듈케이스에 커버를 결합한 후에 주입하는 것이 바람직하다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
1000, 2000, 3000: 전지모듈
1010, 2010, 3010: 원통형 전지셀
2020, 3020: 버스바
2030: 용접스폿
2040: 와이어
1100, 2100, 3100: 모듈케이스
3200: 커버
3210: 격벽
3500: 포고핀
3510: 몸체
3512: 돌출부
3514: 나사산
3516: 후크
3518: 나사 헤드
3520: 탄성체
3530: 핀
3532: 핀지지부
3540: 볼
3600: 결합부
3610: 결합부마개

Claims (9)

  1. 복수의 원통형 전지셀들;
    상기 복수의 원통형 전지셀들을 수용하는 모듈케이스;
    상기 모듈케이스의 개방되는 면 중 적어도 하나 이상에 결합되는 커버;
    상기 커버에 결합되는 금속판들; 및
    상기 복수의 원통형 전지셀들 각각과 상기 금속판들 사이의 전기적인 연결을 위해 개재되는 통전부재;
    를 포함하고,
    상기 통전부재는,
    내부가 빈 형태의 원기둥 형태의 몸체;
    상기 몸체 내부에 마련된 탄성체; 및
    상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 탄성체에 의해서 지지를 받으면서 일정 길이 이상 까지만 상기 몸체의 외부로 돌출되는 핀;
    을 포함하는 전지모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통전부재는,
    상기 핀이 상기 몸체의 일측에만 마련된 싱글 사이드 포고핀, 상기 핀이 상기 몸체의 양측에 마련된 더블 사이드 포고핀 중 하나인 전지모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 외면에는 나사산, 후크, 걸림턱, 및 도넛 형태의 돌출부 중 적어도 하나 이상이 마련된 전지모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통전부재는 상기 커버를 관통하여 결합되는 전지모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버를 관통하여 결합되는 방법은 하기 1) 내지 5) 중 적어도 하나 이상인 전지모듈,
    1) 억지 끼움;
    2) 후크 결합;
    3) 나사 결합;
    4) 융착;
    5) 상기 통전부재와 일체로 사출 성형된 결합부와 상기 커버가 상기 1) 내지 4)의 방식에 의한 결합.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버와 상기 금속판들은 열융착 및 억지 끼움 중 적어도 하나 이상에 의해 결합되는 전지모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속판들 및 상기 통전부재는 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용한 상태의 모듈케이스와 상기 커버가 결합된 이후에 결합되는 전지모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈케이스는 상부케이스와 하부케이스로 구성되고,
    상기 상부케이스와 상기하부 케이스는 탈착 결합이 가능한 전지모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전지모듈 내부에는 상전이물질(Phase Change Material, PCM)로 채워져 있는 전지모듈.
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