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KR-102961694-B1 - BATTERY MODULE

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Abstract

본 배터리모듈은 전극탭을 갖고, 상호 적층되게 배치되는 복수의 배터리셀과, 복수의 배터리셀간의 전기적 연결을 위한 버스바조립체;를 포함한다. 버스바조립체는 복수의 배터리셀의 적층면을 덮는 지지가이드와, 복수의 전극탭들 중 인접한 한 쌍의 전극탭이 각각 연결되는 한 쌍의 레그부와, 한 쌍의 레그부를 연결하는 연결부를 갖는 복수의 버스바로서, 지지가이드에 상호 이격되게 배열되는 복수의 버스바를 포함한다.

Inventors

  • 박주용
  • 마명환
  • 임지훈

Assignees

  • 에스케이온 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20201113

Claims (16)

  1. 복수의 전극탭들을 갖고, 상호 적층되게 배치되는 복수의 배터리셀; 상기 복수의 배터리셀 간의 전기적 연결을 위한 버스바조립체;를 포함하고, 상기 버스바조립체는, 상기 복수의 배터리셀의 적층면을 덮는 지지가이드; 상기 지지가이드 상에 형성되며, 상기 복수의 전극탭들 중 인접한 한 쌍의 전극탭이 각각 연결되는 한 쌍의 레그부와, 상기 한 쌍의 레그부를 연결하는 연결부를 갖는 적어도 하나의 버스바;를 포함하고, 상기 지지가이드는, 상기 버스바의 연결부가 안착되는 가이드몸체; 및 상기 한 쌍의 레그부와 사이에 이격공간을 형성하도록 상기 가이드몸체로부터 단차지게 형성되며 복수의 전극탭들이 연결되는 복수의 가이드레그를 포함하는 배터리모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버스바조립체는 상기 전극탭들이 수용되도록 상기 적층면에서 슬라이딩이동가능하게 구성되는 배터리모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 레그부는 상기 복수의 가이드레그에 안착되는 배터리모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 가이드레그는 상기 가이드몸체로부터 상기 버스바조립체의 슬라이딩방향을 따라 길이방향으로 연장되되, 상기 복수의 배터리셀의 적층방향을 따라 상호 평행하게 배열되도록 구성되는 배터리모듈.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 가이드레그의 일단은 상기 슬라이딩방향을 향해 개방되도록 구성되는 배터리모듈.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 가이드레그로부터 상기 이격공간으로 돌출형성되되, 상기 한 쌍의 레그부의 배면을 지지하도록 구성되는 지지돌기;를 더 포함하는 배터리모듈.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 가이드레그는, 상기 복수의 배터리셀의 적층방향을 따라 배열되는 복수의 제 1 가이드; 상기 한 쌍의 레그부가 각각 지지되는 복수의 제 2 가이드를 포함하고, 상기 복수의 제 1 가이드와 상기 복수의 제 2 가이드는 상호 교번되게 배치되는 배터리모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 제 1, 2 가이드는 상기 적층방향으로의 폭의 크기를 달리하도록 구성되는 배터리모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 전극탭들은 상기 복수의 배터리셀의 적층면의 하부에 치우치도록 배치되는 배터리모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 배터리셀은, 상기 적층면으로 제 1 극성의 제 1 전극탭이 배치되는 복수의 제 1 배터리셀; 상기 적층면으로 상기 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성의 제 2 전극탭이 배치되는 복수의 제 2 배터리셀;을 포함하고, 상기 복수의 제 1, 2 배터리셀은 한 쌍씩 교번되게 배치되며, 상기 한 쌍의 레그부 중 어느 하나의 레그부에는 상기 한 쌍의 제 1 전극탭이 연결되고, 상기 한 쌍의 레그부 중 다른 하나의 레그부에는 상기 한 쌍의 제 2 전극탭이 연결되도록 구성되는 배터리모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 버스바는, 상기 복수의 배터리셀의 일측에 위치한 제 1 적층면에 배치되는 복수의 제 1 버스바; 상기 복수의 배터리셀의 타측에 위치한 제 2 적층면에 배치되는 복수의 제 2 버스바;를 포함하고, 상기 복수의 제 1, 2 버스바는 상기 제 1, 2 적층면에 배치되는 상기 복수의 전극탭들에 대해 교번되게 배치되는 배터리모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 인접한 한 쌍의 전극탭은 상기 레그부의 전면 중 적어도 일부를 덮도록 배치되는 배터리모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 인접한 한 쌍의 전극탭은, 상기 배터리셀들로부터 인출되는 한 쌍의 제 1 탭부; 상기 제 1 탭부로부터 절곡되되, 상호간에 겹쳐진 상태로 상기 레그부의 상기 전면을 덮도록 구성되는 한 쌍의 제 2 탭부;를 포함하는 배터리모듈.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 인접한 한 쌍의 전극탭은 상기 레그부의 상기 전면을 덮은 상태로 용접되어 결합되는 배터리모듈.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는, 상기 버스바조립체가 슬라이딩하는 방향의 단면적이 상기 레그부의 상기 적층방향의 단면적보다 크도록 구성되는 배터리모듈.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 레그부의 두께는 상기 전극탭의 두께 보다 두껍게 형성된 배터리 모듈.

Description

배터리모듈{BATTERY MODULE} 본 발명은 배터리모듈에 관한 것이다. 충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰라 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차나 전기자동차에 사용하는 경우, 버스바 등의 연결부재를 이용하여 복수 개의 이차 전지 상호 간을 전기적으로 연결함으로써 하나의 배터리 모듈 형태로 이용할 수 있다. 하지만, 종래에는 버스바에 형성된 홀에 전극 탭이 삽입되기 위해서는 버스바가 전극 탭이 인출되는 방향을 따라 배터리 셀 측으로 이동되었고, 이때 복수 개의 배터리 셀 각각에서 인출된 전극 탭 간의 배치 간격에 공차가 발생하는 경우 버스바에 형성된 복수 개의 홀 각각에 전극 탭 각각이 대응 삽입되는 것이 용이하지 않아 제조 간 비용 및 시간이 증대되는 문제가 존재하였다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈 내부구성의 사시도. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 내부구성을 정면에서 바라본 도면. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 버스바조립체 일부에 대한 하부사시도. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 배터리적층체와 버스바를 간략하게 도시한 도면. 도 6은 도 4의 A-A'의 단면도. 도 7은 도 4의 B-B'의 단면도. 도 8, 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 결합에 관한 도면. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다. 또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈 내부구성의 사시도이다. 배터리모듈(1)은 배터리셀(14)이 적층되는 배터리적층체(10)와, 배터리적층체(10)를 형성하는 배터리셀(14)을 서로 전기적으로 연결하는 버스바조립체(30)와, 배터리적층체(10)와 버스바조립체(30)를 수용하는 모듈케이스(20)를 포함할 수 있다. 모듈케이스(20)는 배터리모듈(1)의 내부구성들을 수용하여, 내부구성들을 외부로부터 보호할 수 있다. 복수의 배터리셀(14)은 일방향으로 적층되어 배터리적층체(10)를 구성할 수 있다. 복수의 배터리셀(14)은 각각 전극탭(12)이 양측으로 돌출된 양방향셀을 도시하였다. 그러나 배터리셀(14)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 일례로, 배터리셀(14)은 전극탭(12)들이 일측으로만 돌출된 일방향 셀일 수도 있다. 도 5를 참고하면, 복수의 배터리셀(14)은 일측면으로 제 1 극성의 제 1 전극탭(12a)이 배치되는 제 1 배터리셀(14a)과, 일측면으로 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성의 제 2 전극탭(12b)이 배치되는 제 2 배터리셀(14b)을 포함할 수 있다. 제 1, 2 극성은 각각 양극과 음극을 의미할 수 있다. 배터리적층체(10)는 제 1, 2 배터리셀(14)이 교번되게 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제 1, 2 배터리셀(14)들이 한 쌍씩 교번되게 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 제 1 배터리셀(14a)과 다른 한 쌍의 제 1 배터리셀(14a) 사이에는 한 쌍의 제 2 배터리셀(14b)이 배치될 수 있다. 그러나 배터리적층체(10)의 배터리셀(14)들의 배열에 대해서는 한정되지 않는다. 버스바조립체(30)는 복수의 배터리셀(14)들이 적층된 배터리적층체(10)의 전기적연결을 하도록 구성될 수 있다. 버스바조립체(30)는 도 2에서의 슬라이딩방향(w1)을 따라 슬라이딩 방식으로 이동되어 복수의 배터리셀(14)의 전극탭(12)들 상호간을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 버스바조립체(30)는 복수의 배터리셀(14)의 적층면(18)에서, 복수의 전극탭(12)들이 삽입되도록 슬라이드방식으로 이동가능하게 구성될 수 있다. 복수의 배터리셀(14)의 적층면(18)은 복수의 배터리셀(14)이 적층된 일면 중 전극탭(12)들이 돌출되어 있는 면을 의미할 수 있다. 복수의 배터리셀(14)의 전극탭(12)들은 복수의 배터리셀(14)에서 버스바조립체(30)가 슬라이딩이 시작되는 부분과 반대되는 부분으로 치우치도록 구성될 수 있다. 자세하게는 버스바조립체(30)는 배터리적층체(10)에 대해 도 2, 3에서와 같이 상부에서 하부로 슬라이딩 방식으로 이동하므로, 전극탭(12)들은 적층면(18)의 하부에 치우치도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 버스바조립체(30)는 적층면(18)에서 안정적으로 전극탭(12)을 수용하면서 슬라이딩 이동될 수 있다. 또한 통상 적층면(18)의 상부면(전극탭의 상부)에는 배터리셀의 온도, 전류 및 전압 등을 센싱하는 각종 회로장치(미도시)가 안착되어야 하는데, 전극탭(12)들이 적층면(18)의 하부에 치우치도록 배치될 경우 보다 넓은 상부면을 확보할 수 있고 이를 통해 회로장치를 보다 안정적으로 안착시킬 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 내부구성을 정면에서 바라본 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 버스바조립체 일부에 대한 하부사시도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 배터리적층체와 버스바를 간략하게 도시한 도면이다. 버스바조립체(30)는 지지가이드(40)와, 복수의 버스바(60)를 포함할 수 있다. 지지가이드(40)는 복수의 배터리셀(14)의 적층면(18)을 덮도록 구성될 수 있다. 지지가이드(40)는 배터리적층체(10)의 적층면(18)에 배치되어, 복수의 버스바(60)를 지지하도록 구성될 수 있다. 지지가이드(40)의 재질은 한정되지 않으나 절연성을 향상시킬 수 있도록 플라스틱재질을 포함할 수 있다. 또한 지지가이드(40)와 복수의 버스바(60)는 사출과정을 통해 일체형으로 제조될 수 있다. 복수의 버스바(60)는 배터리적층체(10)의 전극탭(12)들과 접촉하도록 구성될 수 있다. 복수의 버스바(60)는 지지가이드(40)에 상호 이격되게 배열되어 안착될 수 있다. 이를 통해 복수의 버스바(60)들간의 절연거리를 확보할 수 있다. 또한 복수의 버스바(60) 사이에는 슬라이딩방향(w1)을 따라 복수의 격벽(미도시)이 지지가이드(40)상에 설치될 수 있고 이를 통해 이웃하는 버스바(60)간의 전기적 단락 문제를 방지할 수 있다. 복수의 버스바(60)는 한 쌍의 레그부(62)와, 연결부(64)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 레그부(62)는 각각 인접한 한 쌍의 전극탭(12)을 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 하나의 레그부(62)에는 한 쌍의 전극탭(12)이 연결될 수 있다. 한 쌍의 레그부(62)는 이후 설명하는 연결부(64)로부터 버스바조립체(30)의 슬라이딩방향(w1)을 따라 길이방향으로 연장형성되되, 배터리적층체(10)의 적층방향(w2)으로 배열되도록 구성될 수 있다. 한 쌍의 레그부(62) 중 하나의 레그부(62)에는 한 쌍의 제 1 배터리셀(14a)의 전극탭(12)들이 연결되고, 다른 하나의 레그부(62)에는 한 쌍의 제 2 배터리셀(14b)의 전극탭(12)들이 연결될 수 있다. 이후 설명하는 연결부(64)는 한 쌍의 레그부(62)의 일측에서 한 쌍의 레그부(62)를 전기적으로 연결하도록 구성되므로, 상기와 같은 구성을 통해 복수의 배터리셀(14)을 직렬로 연결할 수 있다. 한 쌍의 레그부(62)에는 각각 한 쌍의 전극탭(12)들이 연결되므로, 배터리모듈(1)에서 버스바(60)가 차지하는 전체적인 부피를 최소화할 수 있어서 배터리모듈(1)의 용량을 향상시킬 수 있다. 또한 한 쌍의 레그부(62)에 각각 한 쌍의 전극탭(12)들을 연결함으로서, 복수의 버스바(60)들간의 절연거리를 최대로 확보할 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 전극탭(12)과 전기적으로 연결되는 버스바(60)의 레그부(62)를 보다 상세히 도시한 도면이다. 통상 전극탭(12)과 버스바(60)의 레그부(62)는 레이저 용접 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있는데, 본 발명의 경우 레그부(62)의 두께를 전극탭(12)의 두께 보다 두껍게 형성하여 안정적인 용접이 가능하게 할 수 있다. 즉, 레이저 용접 등을 할 경우 전극탭(12) 상부에서 레이저를 조사하여 조사된 레이저 에너지가 레그부(62)까지 도달되도록 함으로써 전기적 연결을 진행하게 되는데, 만약 레그부(62)의 두께가 전극탭(1