(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体、前記電極組立体を収容するケース、及び前記電極組立体と連結されて前記ケースの外部に露出する正極リード及び負極リードを含む電極リードを有する複数のバッテリーセル；並びに
前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させる連結部材；を含み、
前記複数のバッテリーセルは、第１方向に並んで配置される第１バッテリーグループ、及び前記第１バッテリーグループと前記電極リードが相互対向するように位置して、前記第１方向に並んで配置される第２バッテリーグループを含み、
前記連結部材は、前記第１バッテリーグループと前記第２バッテリーグループとの間に位置し、
前記複数のバッテリーセルの前記電極リードは、前記連結部材にそれぞれ連結され、
前記第１バッテリーグループのバッテリーセルの電極リードはそれぞれ、前記連結部材の上面または下面の一方と接触し、
前記第１バッテリーグループの各バッテリーセルと対向して位置する前記第２バッテリーグループのバッテリーセルの電極リードはそれぞれ、前記連結部材の上面または下面の他方と接触し、
前記第１バッテリーグループの前記電極リードは、前記第２バッテリーグループに向かって突出しており、前記第２バッテリーグループの前記電極リードは、前記第１バッテリーグループに向かって突出してい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、前記電極組立体が収納される収納部及び前記収納部をシーリングするシーリング部を含み、
前記連結部材と前記電極リードとは溶接によって結合し、
前記連結部材と前記第１バッテリーグループのバッテリーセルの前記電極リードとの溶接位置は、当該バッテリーセルと対向して位置する前記第２バッテリーグループのバッテリーセルの前記シーリング部に対向する領域内に位置する請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記第２バッテリーグループのバッテリーセルの電極リードと前記連結部材との溶接位置は、当該バッテリーセルと対向して位置する前記第１バッテリーグループのバッテリーセルのシーリング部に対向する領域内に位置する請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記ケースは、周縁部が相互シーリングされた上部パウチ及び下部パウチを含み、前記電極組立体が収納される収納空間は上部パウチまたは下部パウチの一方のみに形成され、
前記連結部材を通じて相互連結された前記第１バッテリーグループのバッテリーセルと前記第２バッテリーグループのバッテリーセルとは、相異なるパウチに前記収納空間が形成される請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記バッテリーセルの前記正極リード及び前記負極リードは前記ケースの同一側面に露出し、前記第１バッテリーグループのバッテリーセルの正極リード及び負極リードは、当該バッテリーセルと対向して位置する前記第２バッテリーグループのバッテリーセルの正極リード及び負極リードと少なくとも表面の一部領域が前記連結部材を中心に対向するように位置する請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記連結部材のうち、上部からみたとき、前記第１方向に垂直な第２方向の両端部が、前記連結部材を通じて相互連結された両バッテリーセルの収納部とそれぞれ所定距離離隔して形成される請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記連結部材の下面のうち少なくとも一部は前記第１バッテリーグループのバッテリーセルのシーリング部の一面と接触し、前記連結部材の上面のうち少なくとも一部は当該バッテリーセルと対向して位置する前記第２バッテリーグループのバッテリーセルのシーリング部の一面と接触する請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記バッテリーモジュールは、内部空間を有し、前記内部空間に前記第１バッテリーグループ、前記第２バッテリーグループ及び前記連結部材が位置するセルフレームをさらに含む請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のバッテリーモジュールを含むバッテリーパック。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリーパックを含む自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車に関する。
【０００２】
本出願は、２０１６年６月１３日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００７３３６０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】
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用電子機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車またはハイブリッド自動車、電力貯蔵装置などに適用されている。
【０００４】
電気自動車などに適用されるバッテリーパックは、高出力を得るため、複数のバッテリーセルを含む多数のバッテリーモジュールを連結した構造を有している。そして、それぞれのバッテリーセルは、電極組立体であって、正極及び負極集電体、セパレータ、活物質、電解液などを含み、構成要素同士の電気化学的反応によって充放電を繰り返すことができる。
【０００５】
一方、近年、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高まるにつれて、多数の二次電池が直列または並列で連結された多数のバッテリーモジュールを集合させたマルチモジュール構造のバッテリーパックに対する需要が伸びている。
【０００６】
一般に、バッテリーパックに適用されるバッテリーモジュールの構造では、多数のバッテリーセルを積層させた後、該バッテリーセル同士を直列または並列で連結させる。
【０００７】
バッテリーセル同士の電気的連結のため、それぞれのバッテリーセルの電極リードを一定方向に折り曲げた後、それぞれの電極リードを溶接によって結合させることができる。一般に、複数のバッテリーセルを一方向に並べて配置する。このとき、バッテリーセルの電極リードもバッテリーセルの面のうちいずれか一面に並ぶように配置される。その後、バッテリーセルの一面の上部または下部の空間で電極リード同士を結合させる。この場合、多数の電極リードを結合させるため、バッテリーモジュールには電極リード結合のための別途の空間（バッテリーセルの上部及び下部の空間）が必要であり、このような空間はバッテリーモジュール内で一定空間を占めて、バッテリーモジュールのエネルギー体積効率の面で不利な要素として作用する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールのエネルギー体積効率を向上させるためのバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、複数のバッテリーセルとそれらを電気的に結合させる連結部材の配置及び構造を新たに提供することで、バッテリーモジュールのエネルギー体積効率を向上できるバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、そして自動車を提供することを他の目的とする。
【００１０】
本発明は、上記の目的に制限されず、言及されていない他の目的は下記する記載によって当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数のバッテリーセルを有するバッテリーモジュールを提供する。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記バッテリーモジュールは、電極組立体、前記電極組立体を収容するケース、及び前記電極組立体と連結されて前記ケースの外部に露出する正極リード及び負極リードを含む電極リードを有する複数のバッテリーセル；並びに前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させる連結部材；を含み、前記複数のバッテリーセルは、第１方向に並んで配置される第１バッテリーグループ、及び前記第１バッテリーグループと前記電極リードが相互対向するように位置して、前記第１方向に並んで配置される第２バッテリーグループを含み、前記連結部材は前記第１バッテリーグループと前記第２バッテリーグループとの間に位置し、前記複数のバッテリーセルの前記電極リードは前記連結部材にそれぞれ連結され、前記第１バッテリーグループのいずれか１つのバッテリーセルの電極リードは前記連結部材の上面または下面の一方と接触し、前記いずれか１つのバッテリーセルと対向して位置する前記第２バッテリーグループのバッテリーセルの電極リードは、前記連結部材の上面または下面の他方と接触することができる。
【００１３】
一実施例によれば、前記バッテリーセルは、前記電極組立体が収納される収納部及び前記収納部をシーリングするシーリング部を含み、前記連結部材と前記電極リードとは溶接によって結合し、前記連結部材と前記電極リードとの溶接位置は前記シーリング部に対向する領域内に位置することができる。
【００１４】
一実施例によれば、前記いずれか１つのバッテリーセルの電極リードと前記連結部材との溶接位置は、前記他の１つのバッテリーセルのシーリング部に対向する領域内に位置することができる。
【００１５】
一実施例によれば、前記他の１つのバッテリーセルの電極リードと前記連結部材との溶接位置は、前記いずれか１つのバッテリーセルのシーリング部に対向する領域内に位置することができる。
【００１６】
一実施例によれば、前記ケースは、周縁部が相互シーリングされた上部パウチ及び下部パウチを含み、前記電極組立体が収納される収納空間は上部パウチまたは下部パウチの一方のみに形成され、前記連結部材を通じて相互連結されたバッテリーセルは相異なるパウチに前記収納空間が形成され得る。
【００１７】
一実施例によれば、前記バッテリーセルの前記正極リード及び前記負極リードは前記ケースの同一側面に露出し、前記いずれか１つのバッテリーセルの正極リード及び負極リードは前記他の１つのバッテリーセルの正極リード及び負極リードと少なくとも表面の一部領域が前記連結部材を中心に対向するように位置することができる。
【００１８】
一実施例によれば、前記連結部材のうち、上部からみたとき、前記第１方向に垂直な第２方向の両端部が、前記連結部材を通じて相互連結された両バッテリーセルの収納部とそれぞれ所定距離離隔して形成され得る。
【００１９】
一実施例によれば、前記連結部材の下面のうち少なくとも一部は前記いずれか１つのバッテリーセルのシーリング部の一面と接触し、前記連結部材の上面のうち少なくとも一部は前記他の１つのバッテリーセルのシーリング部の一面と接触することができる。
【００２０】
一実施例によれば、前記バッテリーモジュールは、内部空間を有し、前記内部空間に前記第１バッテリーグループ、前記第２バッテリーグループ及び前記連結部材が位置するセルフレームをさらに含むことができる。
【００２１】
本発明は、上述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができる。
【００２２】
本発明は、上述したバッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一実施例によれば、複数のバッテリーセルの電極リード及び連結部材の結合構造を相異ならせて適用して、バッテリーモジュールのエネルギー体積効率を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の一実施例によれば、連結部材の上面及び下面にそれぞれバッテリーセルの電極リードを結合することで、電極リードの結合空間を最小化することができる。
【００２５】
本発明の効果は、上記の効果に限定されず、言及されていない効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者に明確に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの結合斜視図である。
【図３】図１のバッテリーモジュールのうち、セルフレームの上体を除いた平面図である。
【図４】図１のバッテリーセルの分解斜視図である。
【図５】図１のバッテリーセルの結合斜視図である。
【図６】図２のバッテリーモジュールのＡ−Ａ’矢視図である。
【図７】図６の連結部材と電極リードとの溶接位置を示した図である。
【図８】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を添付された図面を参照してより詳細に説明する。本発明の実施例は様々な形態に変形でき、本発明の範囲が後述される実施例に限定されると解釈されてはならない。本実施例は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状は、より明確な説明を強調するため、誇張して示され得る。また、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。
【００２８】
図１は本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの分解斜視図であり、図２は本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの結合斜視図であり、図３は図１のバッテリーモジュールのうちセルフレームの上体を除いた平面図である。
【００２９】
図１〜図３を参照すれば、バッテリーモジュール１０は複数のバッテリーセル１００を有する。バッテリーセル１００は二次電池であり得る。一例として、バッテリーセル１００はパウチ型二次電池であり得る。以下、本発明のバッテリーセル１００がパウチ型二次電池であるとして説明する。
【００３０】
バッテリーモジュール１０は、バッテリーセル１００、連結部材２００、セルフレーム３００及びコネクタ４００を含む。
【００３１】
バッテリーセル１００は複数個を提供することができる。複数のバッテリーセル１００は、第１バッテリーグループ１０１及び第２バッテリーグループ１０２を含む。
【００３２】
第１バッテリーグループ１０１のバッテリーセル１００は第１方向１２に並べて配置することができる。ここで、第１バッテリーグループ１０１のバッテリーセル１００が並んで配置される方向を第１方向１２とする。上部から見たとき、第１方向１２に垂直な方向を第２方向１４とする。第１方向１２及び第２方向１４の両方に垂直な方向を第３方向１６とする。
【００３３】
第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００は第１方向１２に並べて配置することができる。第１バッテリーグループ１０１と第２バッテリーグループ１０２とは、第２方向１４で一定距離離隔して位置することができる。第１バッテリーグループ１０１と第２バッテリーグループ１０２とはそれぞれのバッテリーセル１００の電極リード１４０が相互対向するように位置することができる。本発明の実施例では、第１バッテリーグループ１０１及び第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００がそれぞれ６つずつ設けられているが、バッテリーセル１００の個数は限定されない。
【００３４】
図４は図１のバッテリーセルの分解斜視図であり、図５は図１のバッテリーセル１００の結合斜視図である。
【００３５】
図４及び図５を参照すれば、バッテリーセル１００は、ケース１１０、電極組立体１２０、電極タブ１３０及び電極リード１４０を含む。
【００３６】
ケース１１０は、収納空間１５１を有する。ケース１１０の内部には後述する電極組立体１２０及び電解液が位置する。ケース１１０の中央領域は上方に突出する。ケース１１０は上部パウチ１１１及び下部パウチ１１２を含む。
【００３７】
上部パウチ１１１と下部パウチ１１２とは相互結合されて収納空間１５１を形成する。上部パウチ１１１の中央領域は上方に突出した凹状を有する。下部パウチ１１２は上部パウチ１１１の第３方向１６の下部に位置する。
【００３８】
上述した例では上部パウチ１１１のみに収納空間が形成される例を挙げて説明したが、ケース１１０の収納空間１５１は下部パウチ１１２に形成されても良い。さらに、上部パウチ１１１及び下部パウチ１１２の両方にケース１１０の収納空間１５１が形成されても良い。
【００３９】
上部パウチ１１１及び下部パウチ１１２はそれぞれシーリング部１６０を有する。上部パウチ１１１のシーリング部１６０と下部パウチ１１２のシーリング部１６０とは相互対面する形態で提供され得る。上部パウチ１１１のシーリング部１６０と下部パウチ１１２のシーリング部１６０とは、内側に位置した内部接着層が熱融着などによって相互接着され得る。シーリング部１６０の接着によって収納空間１５１を密閉することができる。
【００４０】
ケース１１０の収納空間１５１には電解液及び電極組立体１２０が収納される。ケース１１０は外部絶縁層、金属層及び内部接着層を有し得る。外部絶縁層は外部の水分、ガスなどが内部に浸透することを防止でき、金属層はケース１１０の機械的強度を向上することができる。金属層はアルミニウムからなり得るが、これに限定されず、鉄、炭素、クロム、マンガンの合金、鉄及びニッケルの合金、アルミニウムまたはその等価物から選択されたいずれか１つからなり得る。金属層として鉄が含有された材質を使用する場合、機械的強度を向上でき、金属層がアルミニウム材質からなる場合は軟性を改善することができる。望ましい実施例としては、アルミニウムからなる金属層が挙げられる。外部絶縁層及び内部接着層はポリマー材質からなり得る。
【００４１】
電極組立体１２０は、正極板、負極板及び分離膜を含む。電極組立体１２０は、１つ以上の正極板と１つ以上の負極板とが分離膜を介在して配置された形態であり得るが、多数の正極板と多数の負極板とが相互交互に積層された形態であっても良く、１つの正極板と負極板とが巻き取られた形態であっても良い。
【００４２】
電極組立体１２０の電極板は、集電体及び集電体の一面または両面に塗布された活物質スラリーを含む。活物質スラリーは、粒状の活物質、補助導体、バインダー及び可塑剤などの溶媒を添加した状態で撹拌して形成することができる。それぞれの電極板は、活物質スラリーが塗布されていない領域に該当する無地部を有し得る。無地部にはそれぞれの電極板に対応する電極タブ１３０を形成することができる。
【００４３】
電極タブ１３０は、電極組立体１２０から突出した形態で延設される。電極タブ１３０は正極タブ１３１及び負極タブ１３２を含む。正極タブ１３１は正極板の無地部から延長され、負極タブ１３２は負極板の無地部から延長される。
【００４４】
正極タブ１３１及び負極タブ１３２は、バッテリーセル１００にそれぞれ１つずつ備えられるが、複数個ずつ備えられても良い。一例として、バッテリーセル１００の電極組立体１２０に正極板と負極板がそれぞれ１つのみ含まれた場合、正極タブ１３１と負極タブ１３２はそれぞれ１つずつ含まれ得る。一方、正極タブ１３１と負極タブ１３２はそれぞれ多数個含まれ得る。電極組立体１２０に正極板と負極板がそれぞれ多数含まれた場合、正極タブ１３１と負極タブ１３２も多数個含まれ得、電極板１枚毎にそれぞれ電極タブ１３０が備えられ得る。
【００４５】
電極リード１４０は、バッテリーセル１００を外部の他の装置と電気的に連結することができる。電極リード１４０は正極リード１４１及び負極リード１４２を含む。電極リード１４０は、ケース１１０の内側から外側まで延びる形態で提供され、電極リード１４０の一部領域がシーリング部１６０の間に介在し得る。電極リード１４０は電極タブ１３０と連結される。本発明の電極リード１４０は、ケース１１０の一側に正極リード１４１と負極リード１４２を共に設けることができる。
【００４６】
バッテリーセル１００は収納部１５０及びシーリング部１６０を有する。ここで、収納部１５０はバッテリーセル１００で電極組立体１２０が収納される部分である。シーリング部１６０はケース１１０のうち収納部１５０を囲む４つの側面がシーリングされる部分である。
【００４７】
図１〜図３を再度参照すれば、連結部材２００は、第１バッテリーグループ１０１のバッテリーセル１００と第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００とを電気的に連結することができる。連結部材２００は第１バッテリーグループ１０１と第２バッテリーグループ１０２との間に位置することができる。第１バッテリーグループ１０１、連結部材２００及び第２バッテリーグループ１０２を順に第２方向１４に沿って並べて配置することができる。連結部材２００は、その長さ方向を第１方向１２に延びた形態で提供することができる。第１バッテリーグループ１０１と第２バッテリーグループ１０２とは連結部材２００を基準に対称するように位置することができる。
【００４８】
連結部材２００には第１バッテリーグループ１０１のバッテリーセル１００の電極リード１４０が結合される。また、連結部材２００には第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００の電極リード１４０が結合される。一例として、第１バッテリーグループ１０１のいずれか１つのバッテリーセル１００の電極リード１４０は連結部材２００の上面２０１または下面２０２のいずれか一方と接触することができる。
【００４９】
第１バッテリーグループ１０１のいずれか１つのバッテリーセル１００と対向して位置する第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００の電極リード１４０は、連結部材２００の上面２０１または下面２０２の他方と接触することができる。
【００５０】
ここで、第１バッテリーグループ１０１のいずれか１つのバッテリーセル１０４を第１バッテリーセル１０４と定義する。第１バッテリーセル１０４と対向して位置する第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１０３を第２バッテリーセル１０３と定義する。
【００５１】
図６は、図２のバッテリーモジュールのＡ−Ａ’矢視図である。以下、図６を参照して、連結部材２００とバッテリーセル１００との連結関係を具体的に説明する。
【００５２】
第１バッテリーセル１０４と第２バッテリーセル１０３との間に連結部材２００が位置することができる。第１バッテリーセル１０４の電極リード１４０は連結部材２００の下面２０２と接触することができる。第２バッテリーセル１０３の電極リード１４０は連結部材２００の上面２０１と接触することができる。一例として、第１バッテリーセル１０４の電極リード１４０と第２バッテリーセル１０３の電極リード１４０とは、連結部材２００を基準に第３方向１６の上下に位置することができる。第１バッテリーセル１０４の電極リード１４０と第２バッテリーセル１０３の電極リード１４０とは、少なくとも表面の一部領域が連結部材２００を中心に対向するように位置することができる。
【００５３】
図示されていないが、連結部材２００に連結されたそれぞれのバッテリーセル１００は直列または並列で連結することができる。一例として、連結部材２００に連結されたバッテリーセル１００の正極リードは、連結部材２００の内部に１つの連結部（図示せず）を通じて連結され得る。また、連結部材２００に連結されたバッテリーセル１００の負極リードは、連結部材２００の内部に１つの連結部（図示せず）を通じて連結され得る。一方、隣接するバッテリーセル１００の電極リード１４０同士を連結部材２００の内部に別途の連結部（図示せず）を通じて連結して直列で連結しても良い。
【００５４】
連結部材２００の上下面２０１、２０２にそれぞれ第１バッテリーセル１０４の電極リード１４０及び第２バッテリーセル１０３の電極リード１４０を接触し結合すれば、電極リード１４０を曲げて別途の空間で結合することに比べて、結合空間を減らすことができる。この場合、バッテリーモジュール１０における電極リード１４０の電気的結合空間を節減して、バッテリーモジュール１０のエネルギー体積効率を向上させることができる。
【００５５】
連結部材２００下面２０２のうち少なくとも一部は、第１バッテリーセル１０４のシーリング部１６０と接触し得る。連結部材２００の上面２０１のうち少なくとも一部は、第２バッテリーセル１０３のシーリング部１６０と接触し得る。
【００５６】
連結部材２００の第２方向１４の両端部２０３、２０４は、それぞれバッテリーセル１００の収納部１５０と一定距離離隔して位置し得る。一例として、連結部材２００の第２方向１４の一側端部２０３は、第１バッテリーセル１０４の収納部１５０と一定距離離隔して位置し得る。連結部材２００の第２方向１４の他側端部２０４は、第２バッテリーセル１０３の収納部１５０と一定距離離隔して位置し得る。
【００５７】
連結部材２００を通じて相互連結されたバッテリーセル１００は、相異なるパウチに収納空間１５１が形成され得る。一例として、第１バッテリーセル１０４と第２バッテリーセル１０３とは、連結部材２００を基準に回転対称するように位置することができる。一例として、第１バッテリーセル１０４は上部パウチ１１１に収納空間１５１が形成された形態で位置することができる。第２バッテリーセル１０３は下部パウチ１１２に収納空間１５１が形成された形態で位置することができる。ここで、第１バッテリーセル１０４及び第２バッテリーセル１０３の上部パウチ１１１及び下部パウチ１１２は、図６の第３方向１６の上部に位置するものを上部パウチ１１１と、第３方向１６の下部に位置するものを下部パウチ１１２と定義する。
【００５８】
上述したように、連結部材２００を基準に第２方向１４で対向するバッテリーセル１００が相互回転対称するように提供されることで、バッテリーモジュール１０内に空いている空間を最小化することができる。バッテリーモジュール１０内に空いている空間を最小化して、バッテリーモジュール１０のエネルギー体積効率を向上させることができる。また、バッテリーモジュール１０の間に位置する連結部材２００の上下面２０１、２０２にそれぞれ電極リード１４０を接触させ、それぞれのバッテリーセル１００のシーリング部１６０の上部空間に連結部材２００を位置させることで、バッテリーセル１００同士の間の空いている空間を最大限に活用することができる。それにより、バッテリーモジュール１０のエネルギー体積効率を向上させることができる。
【００５９】
図７は、図６の連結部材と電極リードとの溶接位置を示した図である。
【００６０】
図７を参照すれば、連結部材２００と電極リード１４０とは溶接で結合することができる。第１バッテリーセル１０４の電極リード１４０は連結部材２００下面２０２に接触し、溶接によって結合される。第２バッテリーセル１０３の電極リード１４０は連結部材２００の上面２０１に接触し、溶接によって結合される。
【００６１】
連結部材２００と電極リード１４０との溶接位置ＷＦは、バッテリーセル１００のシーリング部１６０と対向する領域内に位置することができる。一例として、第１バッテリーセル１０４の電極リード１４０と連結部材２００との溶接位置ＷＦは、第３方向１６の上部に位置する第１バッテリーセル１０４のシーリング部１６０と対向する領域内に位置することができる。第２バッテリーセル１０３の電極リード１４０と連結部材２００との溶接位置ＷＦは、第３方向１６の下部に位置する第２バッテリーセル１０３のシーリング部１６０と対向する領域内に位置することができる。すなわち、バッテリーセル１００のシーリング部１６０、連結部材２００及び溶接位置ＷＦは、第３方向１６で上下に積層されて位置することができる。
【００６２】
溶接方法は、超音波溶接、レーザー溶接など公知の多様な溶接方法を用いることができる。
【００６３】
本発明によれば、連結部材２００と電極リード１４０との結合の際、電極リード１４０を曲げない状態で連結部材２００の上下面２０１、２０２に接触し、溶接で結合することで、連結部材２００と電極リード１４０との結合が容易である。また、電極リード１４０が連結部材２００の上下面２０１、２０２と接触結合され、電極リード１４０結合のための別途の空間を必要としないため、バッテリーモジュール１０において電極リード１４０の結合空間を最小化することができる。それにより、バッテリーモジュール１０のエネルギー体積効率を向上させることができる。
【００６４】
図１〜図３を再度参照すれば、セルフレーム３００の内部にはバッテリーモジュール１０の構成要素が位置することができる。セルフレーム３００は、外部の衝撃から内部のバッテリーセル１００を保護することができる。
【００６５】
セルフレーム３００は内部空間を有する。内部空間には第１バッテリーグループ１０１、連結部材２００及び第２バッテリーグループ１０２が位置することができる。第１バッテリーグループ１０１、連結部材２００及び第２バッテリーグループ１０２は、順に第２方向１４に沿って位置することができる。
【００６６】
セルフレーム３００は、全体的に直方体状であり、熱伝導に優れ、剛性の良い材質からなる。セルフレーム３００は金属材質で製造することができる。一例として、セルフレーム３００はアルミニウム材質で製造することができる。セルフレーム３００の内側面のうち一部はバッテリーセル１００と接触することができる。セルフレーム３００はバッテリーセル１００と接触して、バッテリーセル１００で発生した熱の伝導を受けて外部に排出することができる。すなわち、セルフレーム３００は熱伝導度の良い材質から製造されて、バッテリーセル１００で発生した熱を外部に放出し、バッテリーセル１００を冷却することができる。
【００６７】
セルフレーム３００は、上体３１０と下体３２０を有する。上体３１０は、上部から見たとき、四角形状である。上体３１０は内部に空いている空間を有し得る。上体３１０の内部面のうち第３方向１６の上部に位置する面は、第１バッテリーグループのバッテリーセル１００の表面及び第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００の表面と接触することができる。
【００６８】
下体３２０は上体３１０の第３方向１６の下部に位置する。下体３２０は内部に空いている空間を有し得る。上体３１０と下体３２０とは相互結合されて、内部空間を形成することができる。下体３２０の内部面のうち第３方向１６の下部に位置する面は、第１バッテリーグループ１０１のバッテリーセル１００の表面及び第２バッテリーグループ１０２のバッテリーセル１００の表面と接触することができる。
【００６９】
上体３１０及び下体３２０の内部面のうち一部がバッテリーセル１００と接触して、バッテリーセル１００で発生した熱を外部に放出することができる。すなわち、セルフレーム３００はバッテリーセル１００を冷却することができる。
【００７０】
コネクタ４００は、外部の他の機器とバッテリーモジュール１０を電気的に連結させることができる。コネクタ４００は連結部材２００と連結され得る。一例として、コネクタ４００は一対で提供され得る。一対のコネクタ４００は連結部材２００の第１方向１２の両端部とそれぞれ連結され得る。一対のコネクタ４００はセルフレーム３００の下体３２０を貫通して形成され得る。
【００７１】
図８は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１０を示した斜視図である。図８を参照すれば、本発明の図１のバッテリーモジュール１０を複数個一方向に積層して提供することができる。図１のバッテリーモジュール１０が複数個提供される場合、バッテリーモジュール１０のエネルギー容量を増大させることができる。
【００７２】
本発明によるバッテリーパックは、上述したバッテリーモジュール１０を１つ以上含むことができる。バッテリーパックには、バッテリーモジュール１０の外に、このようなバッテリーモジュール１０を収納するためのパックケース、バッテリーモジュール１０の充放電を制御するための各種装置がさらに含まれ得る。一例として、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサ、ヒューズなどがさらに含まれ得る。
【００７３】
本発明によるバッテリーモジュール１０は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用することができる。本発明による自動車は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０を含むバッテリーパックを１つ以上含むことができる。
【００７４】
上述したように、本発明のバッテリーモジュール１０は複数のバッテリーセル１００の電極リード１４０を相互対向するように位置させることができる。また、第１バッテリーグループ１０１と第２バッテリーグループ１０２との間に位置させた連結部材２００に複数のバッテリーセル１００の電極リード１４０を結合させることができる。このようにバッテリーセル１００同士の間の空間を最大限に活用し、バッテリーモジュール１０の内部で電極リード１４０が結合される空間を最小化することができる。それにより、バッテリーモジュール１０のエネルギー体積効率を向上させることができる。
【００７５】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述した内容は本発明の望ましい実施形態を説明するものであり、本発明は多様な他の組合せ、変更及び環境で使用することができる。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述した実施例は、本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途から求められる多様な変更も可能である。したがって、上述した発明の詳細な説明は開示された実施状態によって本発明が制限されることを意味するものではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されねばならない。
【符号の説明】
【００７６】
１     電極板
１０   バッテリーモジュール
１２   第１方向
１４   第２方向
１６   第３方向
１００ バッテリーセル
１０１ 第１バッテリーグループ
１０２ 第２バッテリーグループ
１０３ 第２バッテリーセル
１０４ 第１バッテリーセル
１１０ ケース
１１１ 上部パウチ
１１２ 下部パウチ
１２０ 電極組立体
１３０ 電極タブ
１３１ 正極タブ
１３２ 負極タブ
１４０ 電極リード
１４１ 正極リード
１４２ 負極リード
１５０ 収納部
１５１ 収納空間
１６０ シーリング部
２００ 連結部材
２０１ 上面
２０２ 下面
２０３ 一側端部
２０４ 他側端部
３００ セルフレーム
３１０ 上体
３２０ 下体
４００ コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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