(57)【要約】  本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、パウチ型のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの電圧をセンシングする電圧センサーと、前記バッテリーセルと電圧センサーとを接続するセンシングワイヤと、を含み、前記バッテリーセルは、電極タブと接続するセンシングリードを備え、前記センシングリードは、前記パウチセルの封止部に形成されたセンシングホールを通して外部に露出する。
2019525432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パウチ型のバッテリーセルと、
前記バッテリーセルの電圧をセンシングする電圧センサーと、
前記バッテリーセルと電圧センサーとを接続するセンシングワイヤと、
を含むバッテリーモジュールであって、
前記バッテリーセルは、電極タブと接続するセンシングリードを備え、
前記センシングリードは、パウチセルの封止部に形成されたセンシングホールを通して外部に露出することを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記バッテリーセルは、一対の電極リードが相互反対方向へ引き出されるよう両方向引出型のバッテリーセルであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記センシングリードが、前記一対の電極リードのいずれか一つと隣接して位置することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記センシングワイヤが、
前記センシングリードと電圧センサーとを接続し、かつ
前記センシングリードに隣接した電極リードと電圧センサーとを接続することを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記センシングホールが、パウチケースの上面または下面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記センシングワイヤが、はんだ付けによって前記センシングリードに接続することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記センシングホールが、パウチケースの上面及び下面に共に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記センシングワイヤの端部にはレセプタクルが接続し、
前記レセプタクルは、前記センシングリードの両面を弾性押圧しながら接触することを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
一対の電極タブを備える電極組立体と、
前記電極タブと接続する一対の電極リードと、
前記電極組立体を収容し、前記電極リードが外部へ引き出された状態で密封されるパウチケースと、
を含むバッテリーセルであって、
前記バッテリーセルが、前記電極タブと接続するセンシングリードを備え、
前記センシングリードが、パウチセルの封止部に形成されたセンシングホールを通して外部に露出することを特徴とするバッテリーセル。
【請求項１０】
前記バッテリーセルは、前記一対の電極リードが相互反対方向へ引き出される両方向引出型のバッテリーセルであることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーセル。
【請求項１１】
前記センシングリードが、前記一対の電極リードのいずれか一つと隣接して位置することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーセル。
【請求項１２】
前記センシングホールが、前記パウチケースの上面及び下面の少なくともいずれか一箇所に形成されることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単なセンシング構造を有するバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、両方向へ電極リードが引き出される形態のパウチ型バッテリーセルであって、センシングラインの長さを最小化することができる構造を有するバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年３月２１日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００３５４００号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
パウチ型バッテリーセルにおいて、正極タブと負極タブと相異なる方向へ引き出され、これによって正極タブと接続する正極リード及び負極タブと接続する負極リードも相異なる方向へ引き出される形態を有する場合、バッテリーセルの電圧をセンシングするためのセンシングラインは、長くなるしかない。
【０００４】
図１を参照すれば、一対の電極リード１ａ、１ｂが相互反対方向へ引き出された形態のパウチ型のバッテリーセル１が示されている。
【０００５】
このようなバッテリーセル１の電圧センシングのためには、相互反対側に位置する正極リード１ａと負極リード１ｂの各々をセンシングワイヤ３を用いて電圧センサー２と接続しなければならないので、このような両方向引出型のバッテリーセルの場合、センシングワイヤ３が無駄に長くなるしかないのである。
【０００６】
このようにセンシングワイヤ３の長さが長く形成される場合、複雑なセンシング構造によってモジュール内における空間的制約の問題が発生し、また、他の部品との干渉などによってセンシングワイヤ３が損傷する恐れも高くなるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、センシングワイヤがバッテリーセルの一方向のみに設置されるようにし、センシングワイヤの設置長さを最小化し、かつ、センシングワイヤの接続のためのセンシングリードとそれに隣接した電極リードとの短絡の可能性を最小化するための構造を提供することを目的とする。
【０００８】
但し、本発明が解決しようとする課題はこれに限定されず、ここに言及されていないさらに他の技術的課題は、以下に記載された発明の説明からより明確に理解されるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するための本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、パウチ型のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの電圧をセンシングする電圧センサーと、前記バッテリーセルと電圧センサーとを接続するセンシングワイヤと、を含むバッテリーモジュールであって、前記バッテリーセルは、電極タブと接続するセンシングリードを備え、前記センシングリードは、前記パウチセルの封止部に形成されたセンシングホールを通して外部に露出する。
【００１０】
前記バッテリーセルは、前記一対の電極リードが相互反対方向へ引き出されるよう両方向引出型のバッテリーセルであり得る。
前記センシングリードは、前記一対の電極リードのいずれか一つと隣接して位置し得る。
前記センシングワイヤは、前記センシングリードと電圧センサーとを接続し、かつ、前記センシングリードに隣接した電極リードと電圧センサーとを接続し得る。
前記センシングホールは、前記パウチケースの上面または下面に形成され得る。
前記センシングワイヤは、はんだ付けによって前記センシングリードに接続し得る。
前記センシングホールは、前記パウチケースの上面及び下面に形成され得る。
前記センシングワイヤの端部にはレセプタクルが接続し、前記レセプタクルは、前記センシングリードの両面を弾性押圧しながら接触し得る。
【００１１】
なお、本発明の一実施例によるバッテリーセルは、一対の電極タブを備える電極組立体と、前記電極タブと接続する一対の電極リードと、前記電極組立体を収容し、前記電極リードが外部へ引き出された状態で密封されるパウチケースと、を含むバッテリーセルであって、前記バッテリーセルは、前記電極タブと接続するセンシングリードを備え、前記センシングリードは、前記パウチセルの封止部に形成されたセンシングホールを通して外部に露出する。
【００１２】
前記バッテリーセルは、前記一対の電極リードが相互反対方向へ引き出される両方向引出型のバッテリーセルであり得る。
前記センシングリードは、前記一対の電極リードのいずれか一つと隣接して位置し得る。
前記センシングホールは、前記パウチケースの上面及び下面の少なくともいずれか一箇所に形成され得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一面によれば、センシングワイヤが、バッテリーセルの一方向のみに設置されるようにすることで、センシングワイヤの設置長さを最小化することができる。
【００１４】
本発明の他面によれば、センシングワイヤの接続のためのセンシングリード及びそれに隣接した電極リードとの短絡の可能性を最小化することができる。
【００１５】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のセンシング構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す平面図である。
【図３】本発明に適用されるバッテリーセルを示す平面図である。
【図４】図３におけるＡ領域の拡大図である。
【図５】本発明に適用されるバッテリーセルの一実施例を示す図であって、図３に示したバッテリーセルを線Ｘ−Ｘ’に沿って見た断面図である。
【図６】図５に示したバッテリーセルにセンシングワイヤが接続した様子を示す図である。
【図７】図５に示したバッテリーセルにガスケットが適用された実施例を示す図である。
【図８】本発明に適用されるバッテリーセルの他の実施例を示す図であって、図３に示したバッテリーセルを線Ｘ−Ｘ’に沿って見た断面図である。
【図９】図８に示したバッテリーセルにセンシングワイヤが接続した様子を示す図である。
【図１０】図８に示したバッテリーセルにガスケットが適用された実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００１８】
図２を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの全体的な構成を説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを示す平面図である。
【００２０】
図２を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、パウチ型のバッテリーセル１０と、バッテリーセル１０の電圧をセンシングする電圧センサー２０と、バッテリーセル１０の正極／負極と電圧センサー２０とを電気的に接続するセンシングワイヤ３０と、を含む形態で具現される。
【００２１】
本発明に適用される前記バッテリーセル１０は、パウチ型のバッテリーセルとして、電極組立体１１、パウチケース１２、一対の電極リード１３、１５、一対のシーラント１４、１６及びセンシングリード１７を含む形態で具現される。
【００２２】
前記電極組立体１１は、正極板、セパレーター及び負極が少なくとも１回以上積層された形態を有し、両側の最外郭には絶縁のためにセパレーターが各々位置することが望ましい。
【００２３】
図示していないが、前記正極板は、正極集電体及び少なくともその一面上にコーティングされる正極活物質層からなり、一側端部には、正極活物質層がコーティングされていない正極非コーティング領域が形成されるが、このような正極非コーティング領域は、正極リード１３と接続する正極タブ１１ａとして機能する。
【００２４】
同様に、前記負極板は、負極集電体及び少なくともその一面上にコーティングされる負極活物質層からなり、一側端部には、負極活物質層がコーティングされていない負極非コーティング領域が形成されるが、このような負極非コーティング領域は、負極リード１５と接続する負極タブ１１ａとして機能する。
【００２５】
本明細書においては、例示的に、図２において右側に位置する電極リード１３を正極リードとし、左側に位置する電極リード１５を負極リードとしているが、本発明はこれに限定されず、極性は反対に形成されてもよい。
【００２６】
一方、前記正極板及び負極板は、積層時、相異なる極性を有する電極タブ１１ａ、即ち、正極タブと負極タブとが相互反対方向に向けるように配置される。
【００２７】
また、前記セパレーターは、正極板と負極板との間に挟まれて相異なる極性を有する極板同士が物理的に直接接触することを防止すると共に、イオンが通過できるよう多孔性材質からなり得る。
【００２８】
前記電極リード１３、１５は、正極タブに接続する正極リード１３及び負極タブに接続する負極リード１５に区分され、上述のように正極タブと負極タブとは相互反対方向に向けていることから、これによって正極リード１３及び負極リード１５も相互反対方向に向けて延びる。
【００２９】
一方、このような電極リード１３、１５としては、ニッケルのコーティングされたアルミニウム材質が用いられる場合が通常であるが、このような金属の電極リード１３、１５は、パウチケース１２の密封時、パウチケース１２の内側面とよく接着しない特性がある。
【００３０】
したがって、前記パウチケース１２の封止領域において電極リード１３、１５が引き出される領域は、密封性の側面で弱くなり得るため、密封性の向上のために、パウチケース１２の内側面との接着性が良い樹脂材から形成されたシーラント１４、１６が電極リード１３、１５の周りに付着され得る。
【００３１】
前記パウチケース１２は、上部ケース及び下部ケースからなり、上部ケース及び下部ケースの各々は、第１樹脂層／金属層／第２樹脂層から構成される多層のパウチフィルムからなり得る。
【００３２】
この場合、パウチフィルムの最内側面をなす第１樹脂層は、上／下部ケースが接触した状態で熱を加えたとき、容易に相互溶着できるよう、熱溶着性を有する樹脂からなり得る。
【００３３】
前記パウチケース１２は、電極組立体１１を収容する収容部１２ａと、収容部１２ａの周方向へ延び、電極リード１３、１５が外部へ引き出された状態で熱溶着されてパウチケース１２を密封する封止部１２ｂとの二つの領域に分けられ得る。
【００３４】
上述のように、このような封止部１２ｂにおいて電極リード１３、１５が通過する領域は、密封性が弱くなる恐れがあることから、該当領域にはシーラント１４、１６が適用される。
【００３５】
即ち、前記シーラント１４、１６は、電極リード１３、１５の周りに付着された状態で上部パウチケース及び下部パウチケースの各々の内側面の間に介される。
【００３６】
一方、本発明に適用されるバッテリーセル１０は、一対の電極リード１３、１５の外に、電圧センシングのためのセンシングリード１７をさらに備え、このようなセンシングリード１７の極性は、正極であっても負極であってもよい。
【００３７】
即ち、前記センシングリード１７は、正極リード１３または負極リード１５のいずれか一つの電極リードと隣接して位置し、図２に示したように、正極リード１３が引き出された方向に位置する封止部１２ｂ上に位置する場合には、負極の極性を有し、図２の図示とは逆に、負極リード１５が引き出された方向に位置する場合には、正極の極性を有する。
【００３８】
次は、図３〜図５を参照して、前記センシングリード１７についてより具体的に説明する。
【００３９】
図３は、本発明に適用されるバッテリーセルを示す平面図であり、図４は、図３におけるＡ領域の拡大図である。また、図５は、本発明に適用されるバッテリーセルの一実施例を示す図であって、図３に示したバッテリーセルを線Ｘ−Ｘ’に沿って見た断面図である。
【００４０】
図３〜図５を参照すれば、前記センシングリード１７は、バッテリーセル１０の一側または他側の封止部１２ｂに位置する構成要素である。このようなセンシングリード１７は、電極組立体１１の電極タブ１１ａに接合し、隣接した正極リード１３または負極リード１５と並んで延びるが、パウチケース１２の外部までは延びず、その内部に位置し、パウチケース１２の封止部１２ｂの一部に形成されたセンシングホールＨを通して外部に露出する。
【００４１】
一方、図４に示したように、前記封止部１２ｂにおいてセンシングリード１７が位置する領域は、封止が行われない。即ち、前記封止部１２ｂの全体幅Ｄに比べてセンシングリード１７が位置する領域の封止幅ｄは、より小くなるしかなく、これによる密封性の低下を防止するために、センシングリード１７が位置する領域の封止幅ｄは、封止部１２ｂの全体幅の１／４以上となるようにすることが望ましい。
【００４２】
次に、図５〜図７を参照して本発明の一実施例によるバッテリーセルへのセンシングワイヤの接続方式について説明する。
【００４３】
図６は、図５に示したバッテリーセルにセンシングワイヤが接続した様子を示す図である。
【００４４】
図７は、図５に示したバッテリーセルにガスケットが適用された実施例を示す図である。
【００４５】
先ず、図５及び図６を参照すれば、前記封止部１２ｂにおいて、ある一面のみにセンシングホールＨが形成された場合には、はんだ（Ｓ）を用いてセンシングワイヤ３０をセンシングリード１７に接合し得る。
【００４６】
本発明の図面においては、センシングホールＨがパウチケース１２の上面に形成された場合のみを示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じては上面ではなく下面に形成してもよい。
【００４７】
次に、図７を参照すれば、本発明に適用されるバッテリーセル１０は、センシングホールＨによるパウチケース１２の密封性の低下を防止するためのガスケット１８をさらに含むように具現され得る。
【００４８】
前記ガスケット１８は、センシングホールＨの縁部に挿入され、センシングリード１７とパウチケース１２の内側面との間に介され、センシングホールＨが形成された領域を密封する。
【００４９】
また、前記ガスケット１８は、センシングホールＨの内壁面を覆うことでセンシングホールＨの内壁面、即ち、センシングホールＨの形成のための切断面を通じて金属層が外部に露出することを防止することができ、これによって金属層による短絡を防止することができる。
【００５０】
次は、図８〜図１０を参照し、本発明に適用されるバッテリーセルの他の実施例及びこの場合に適用されるセンシングワイヤとセンシングリードとの接続方式について説明する。
【００５１】
図８は、本発明に適用されるバッテリーセルの他の実施例を示す図であり、図３に示したバッテリーセルを線Ｘ−Ｘ’に沿って見た断面図であり、図９は、図８に示したバッテリーセルにセンシングワイヤが接続した様子を示す図である。また、図１０は、図８に示したバッテリーセルにガスケットが適用された実施例を示す図である。
【００５２】
先ず、図８を参照すれば、本発明に適用されるバッテリーセル１０は、図５に示したものとは相違に、パウチケース１２の上下両面にセンシングホールＨを備え得る。
【００５３】
図９を参照すれば、このようにパウチケース１２の上下面に共にセンシングホールＨが形成される場合は、レセプタクル３１を用いてセンシングワイヤ２０とセンシングリード１７とを電気的に接続することができる。
【００５４】
前記レセプタクル３１は、センシングワイヤ３０の一端と接続し、その端部に形成された一対の接触部３１ａがセンシングリード１７の両面を各々弾性押圧することで安定的かつ容易にバッテリーセル１０と電圧センサー２０とを電気的に接続することができる。この場合、電気抵抗の最小化及び結合力の極大化のために、接触部３１ａは、センシングホールＨに対応する形状及び面積を有し得る。
【００５５】
一方、図１０を参照すれば、前述の実施例７による説明と同様に、パウチケース１２の両面に形成されたセンシングホールＨの各々は、ガスケット１８によって密封され得る。
【００５６】
上述のように、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、封止部１２ｂを通して外部に露出するセンシングリード１７を有することで、相互反対方向へ引き出された電極リード１３、１５の各々にセンシングワイヤ３０を接続しなくてもよい。
【００５７】
即ち、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、バッテリーセル１７の一側に隣接して位置する一つの電極リード及びセンシングリード１７によって、バッテリーセル１０と電圧センサー２０との電気的接続が行われる構造を有し、これによってセンシングワイヤ３０の延長長さが短縮するという構造的長所を有する。
【００５８】
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１０  パウチ型のバッテリーセル
１１  電極組立体
１２  パウチケース
１３、１５  電極リード
１４、１６  シーラント
１７  センシングリード
２０  電圧センサー
３０  センシングワイヤ
Ｈ  センシングホール
【図１】
2019525432.tif 000003
【図２】
2019525432.tif 000004
【図３】
2019525432.tif 000005
【図４】
2019525432.tif 000006
【図５】
2019525432.tif 000007
【図６】
2019525432.tif 000008
【図７】
2019525432.tif 000009
【図８】
2019525432.tif 000010
【図９】
2019525432.tif 000011
【図１０】
2019525432.tif 000012
【国際調査報告】
2019525432.tif 000013
2019525432.tif 000014
2019525432.tif 000015
2019525432.tif 000016