(57)【要約】  本発明は、二次電池及びバスバーの製造工程を容易にし、製品の耐久性及び空間活用率を高めたバッテリーモジュールを開示する。前記バッテリーモジュールは、正極板及び負極板がセパレーターを挟んで構成された電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を内部空間に収容する外装ケースと、一端が前記電極組立体の正極板または負極板と電気的に接続され、他端が前記外装ケースから外部へ突出して延びた本体部及び前記本体部の他端から前記本体部の突出方向に垂直な両方向へ延びて形成された板状のヘッド部を有し、少なくとも一部が電気伝導性の素材からなる電極リードと、を備えた複数の二次電池と、少なくとも一部が電気伝導性材質の板状で構成され、一端部から内部方向へ延びたスリットが形成され、前記スリットに前記本体部の一部が挿入されたバスバーと、を含む。
2021511633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板及び負極板がセパレーターを挟んで構成された電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を内部空間に収容する外装ケースと、一端が前記電極組立体の正極板または負極板と電気的に接続され、他端が前記外装ケースから外部へ突出して延びた本体部及び前記本体部の他端から前記本体部の突出方向に垂直な両方向へ延びて形成された板状のヘッド部を有し、少なくとも一部が電気伝導性の素材からなる電極リードと、を備えた複数の二次電池と、
少なくとも一部が電気伝導性材質の板状で構成され、一端部から内部方向へ延びたスリットが形成され、前記スリットに前記本体部の一部が挿入されたバスバーと、を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記ヘッド部は、前記バスバーと対面する方向の厚さが、前記本体部の側面のうち相対的に広い側面に垂直な方向における前記本体部の厚さよりも厚く形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記本体部の少なくとも一部が、前記ヘッド部に向かうほど厚さが次第に増加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】
前記本体部の一部に、外部方向へ突出したストッパが形成されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記本体部は、少なくとも部分的に、前記ヘッド部に向かうほど幅が次第に減少する形状を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記電極リードは、二次電池の同じ側面に備えられた、相異なる電気極性を有する第１電極リード及び第２電極リードを含み、
前記第１電極リード及び前記第２電極リードの各々のヘッド部は、互いに隣接して位置するように前記本体部の中心を基準として一側または他側へ偏って形成されたことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記スリットの内面の一部には、前記スリットに挿入された前記電極リードの前記本体部が位置する方向へ突出した固定突起が形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記スリットの少なくとも一部は、離隔した幅が一端部から内部方向へ進むほど次第に減少する形状を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
正極板及び負極板がセパレーターを挟んで構成された電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を内部空間に収容する外装ケースと、一端が前記電極組立体の正極板または負極板と電気的に接続され、他端が前記外装ケースから外部へ突出して延び、少なくとも一部が電気伝導性材質の板状で構成されたバスバーの一端部から内部方向へ延びて形成されたスリットに一部が挿入されるように形成された本体部及び前記本体部の他端から前記本体部の突出方向に垂直な両方向へ延びて形成された板状のヘッド部を有し、少なくとも一部が電気伝導性の素材からなる電極リードと、を備えたことを特徴とする、二次電池。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含む、バッテリーパック。
【請求項１１】
請求項１０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、二次電池及びバスバーを備えるバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、二次電池とバスバーとの製造工程を容易にし、製品の耐久性及び空間活用率を高めたバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年６月２２日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００７２１５４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、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
【０００４】
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００５】
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材を各々正極活物質と負極活物質に用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質が各々塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に封止収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。
【０００６】
一般的にリチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池と、に分けることができる。
【０００７】
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であるという長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。
【０００８】
また、バッテリーモジュールの内部で二次電池が電気的に接続されるためには、電極リードが互いに接続され、そのような接続状態を維持するために接続部分が溶接され得る。さらに、バッテリーモジュールは、二次電池同士が並列及び／または直列に電気的に接続され得、このために電極リードの一端部は、各二次電池同士の電気的接続のためのバスバーに溶接などの方式で接触固定され得る。
【０００９】
そして、二次電池同士の電気的接続は、電極リードをバスバーに接合する方式で構成される場合が多い。この際、二次電池を並列に電気的に接続するためには、同じ極性の電極リードを互いに接合し、直列に電気的に接続するためには相異なる極性の電極リードを互いに接合する。
【００１０】
一方、従来技術においては、二次電池の電極リードをバスバーに接触させるために電極リードの端部を折り曲げる工程を行い、折り曲げられた電極リードの一部をバスバーの一面にレーザー及び超音波溶接などを用いて接合していた。
【００１１】
しかし、このような電極リードの折り曲げ工程は、複数の二次電池に形成された複数の電極リードをいちいち折り曲げる必要があり、作業所要が大きいだけでなく、柔軟な素材である電極リードの折り曲げられた端部を安定的にバスバーの一面に接触させにくいため、溶接工程がややこしくて高い溶接信頼性が得られにくかった。
【００１２】
また、電極リードの折り曲げられた部位を設けるために、二次電池により長い長さの電極リードを形成する必要があり、二次電池の取り扱いが難しくて素材費用が増加するなどの問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、詳しくは、二次電池とバスバーの製造工程を容易にし、製品の耐久性及び空間活用率を高めたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、
正極板及び負極板がセパレーターを挟んで構成された電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を内部空間に収容する外装ケースと、一端が前記電極組立体の正極板または負極板と電気的に接続され、他端が前記外装ケースから外部へ突出して延びた本体部及び前記本体部の他端から前記本体部の突出方向に垂直な両方向へ延びて形成された板状のヘッド部を有し、少なくとも一部が電気伝導性の素材からなる電極リードと、を備えた複数の二次電池と、
少なくとも一部が電気伝導性材質の板状で構成され、一端部から内部方向へ延びたスリットが形成され、前記スリットに前記本体部の一部が挿入されたバスバーと、を含み得る。
【００１６】
また、前記ヘッド部は、前記バスバーと対面する方向の厚さが、前記本体部の側面のうち相対的に広い側面に垂直な方向における前記本体部の厚さよりも厚く形成され得る。
【００１７】
さらに、前記本体部の少なくとも一部は、前記ヘッド部に向かうほど厚さが次第に増加し得る。
【００１８】
そして、前記本体部は、一部に外部方向へ突出したストッパが形成され得る。
【００１９】
また、前記本体部は、少なくとも一部が前記ヘッド部に向かうほど幅が次第に減少する形状を有し得る。
【００２０】
さらに、前記電極リードは、二次電池の同じ側面に備えられた、相異なる電気極性を有する第１電極リード及び第２電極リードを含み得る。
【００２１】
そして、前記第１電極リード及び前記第２電極リードの各々のヘッド部は、互いに隣接して位置するように前記本体部の中心を基準として一側または他側へ偏って形成され得る。
【００２２】
また、前記スリットの内面の一部には、前記スリットに挿入された前記電極リードの前記本体部が位置する方向へ突出した固定突起が形成され得る。
【００２３】
さらに、前記スリットの少なくとも一部は、離隔した幅が一端部から内部方向へ進むほど次第に減少する形状を有し得る。
【００２４】
そして、上記の課題を達成するための本発明による二次電池は、
正極板及び負極板がセパレーターを挟んで構成された電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を内部空間に収容する外装ケースと、一端が前記電極組立体の正極板または負極板と電気的に接続され、他端が前記外装ケースから外部へ突出して延び、少なくとも一部が電気伝導性材質の板状で構成されたバスバーの一端部から内部方向へ延びて形成されたスリットに一部が挿入されるように形成された本体部及び前記本体部の他端から前記本体部の突出方向に垂直な両方向へ延びて形成された板状のヘッド部を有し、少なくとも一部が電気伝導性の素材からなる電極リードと、を備え得る。
【００２５】
また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含む。
【００２６】
さらに、上記の課題を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含む。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一面によれば、二次電池の電極リードは、本体部及びヘッド部を備えることで、電極リードの端部がバスバーの一面に接するように折り曲げる工程を別に行わなくても、ヘッド部の一面をバスバーの一面に接するように配置することができ、バッテリーモジュールの工程時間及び製造コストを効果的に減らすことができる。
【００２８】
また、本発明のこのような面によれば、二次電池の電極リードは、本体部の一部にストッパを形成することで、本体部の一部がバスバーのスリットに挿入される場合、ヘッド部が上下方向へ動くことを防止し、ヘッド部の下面がバスバーの上に固定されるようにすることができる。これによって、電極リードとバスバーとの溶接作業が容易になる。
【００２９】
さらに、本発明の一面によれば、二次電池の電極リードは、本体部の一部に傾斜構造を形成することで、電極リードの材料費を節減することができるだけでなく、傾斜構造を用いてバスバーのスリットに本体部を挿入することができ、スリットに挿入される本体部の長さを減らすことができるので、挿入工程をより容易にする効果を奏する。
【００３０】
そして、本発明の一面によれば、二次電池の第１電極リード及び第２電極リードの各々のヘッド部が互いに隣接して位置するように、本体部の中心を基準として一側または他側へ偏って形成される場合、第１電極リード及び第２電極リードの各々に接続されるバスバーが二次電池の中心部に近く位置することができ、バッテリーモジュールの外形の体積を効果的に減らすことができる。
【００３１】
さらに、本発明の一面によれば、バスバーは、スリットの内面に固定突起を形成することで、挿入された電極リードが挿入固定された状態を安定的に維持できるので、バスバーと電極リードとの溶接工程を容易にすることができる。
【００３２】
なお、本発明の他面によれば、バスバーは、スリットの離隔された幅が一端部から内部方向へ進むほど徐々に減少する形状を有することで、挿入された電極リードが細くなったスリットの幅によって挿入固定された状態を安定的に維持できるため、バスバーと電極リードとの溶接工程を容易にすることができる。
【００３３】
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】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す平面図である。
【図３】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を分離して概略的に示す分離平面図である。
【図４】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である二次電池を概略的に示す正面図である。
【図５】図４の線Ａ−Ａ’に沿って見た二次電池の断面を概略的に示す側断面図である。
【図６】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である二次電池を概略的に示す側断面図である。
【図７】本発明の他の実施例による一つのバスバーを概略的に示す平面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例による一つのバスバーを概略的に示す平面図である。
【図９】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す平面図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの構成を分離して概略的に示す分離平面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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、本明細書及び特許請求の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。
【００３６】
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。
【００３７】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。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概略的に示す平面図である。図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を分離して概略的に示す分離平面図である。図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である二次電池を概略的に示す正面図である。そして、図５は、図４の線Ａ−Ａ’に沿って見た二次電池の断面を概略的に示す側断面図である。
【００３８】
図１〜図５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１００は、複数の二次電池１１０を備え得る。また、上記複数の二次電池１１０は、Ｆ方向から見たとき、前後方に配列され得る。
【００３９】
ここで、前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語は、観測者の位置や対象の置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見たときを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向を区分して示す。
【００４０】
上記二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体１１３、電解質１１５及び外装ケース１１７を備え得る。
【００４１】
ここで、電極組立体１１３は、一つ以上の正極板１１３ａ及び一つ以上の負極板１１３ｂがセパレーター１１３ｃを挟んで構成され得る。より具体的には、上記電極組立体１１３は、複数の正極板１１３ａと複数の負極板１１３ｂとがセパレーター１１３ｃを挟んで互いに積層されたスタック型であり得る。例えば、図５に示したように、本発明の電極組立体１１３は、複数の正極板１１３ａ及び複数の負極板１１３ｂがセパレーター１１３ｃを挟んで互いに積層されたスタック型であり得る。
【００４２】
また、上記二次電池１１０は、リチウム系活物質を用いるリチウム二次電池１１０であり得る。
【００４３】
さらに、上記外装ケース１１７は、上記電極組立体１１３及び上記電解質１１５を内部空間に収容し得る。ここで、上記外装ケース１１７は、パウチ型外装ケース１１７であり得る。具体的には、上記パウチ型外装ケース１１７は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備えるように構成され得る。このようなパウチ型外装ケース１１７は、内部に電極組立体１１３を収納し得る。
【００４４】
また、上記パウチ型外装ケース１１７は、電極組立体１１３及び電解質１１５などの内部構成要素を保護し、電極組立体１１３及び電解質１１５による電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを向上させるために、金属薄膜、例えば、アルミニウム薄膜が含まれた形態で構成され得る。
【００４５】
そして、このようなアルミニウム薄膜は、電極組立体１１３及び電解質１１５のような二次電池１１０の内部の構成要素や二次電池１１０の外部の他の構成要素との電気的絶縁性を確保するために、絶縁物質から形成された絶縁層の間に挟まれ得る。
【００４６】
特に、パウチ型外装ケース１１７は、二つのパウチで構成され得、そのうち少なくとも一つには凹んだ形態の内部空間が形成され得る。そして、このような外装ケース１１７の内部空間には電極組立体１１３が収納され得る。そして、二つのパウチの外周面には封止部１１７ａが備えられ、このような封止部１１７ａが互いに溶着することで、電極組立体１１３が収容された内部空間を密閉することができる。
【００４７】
そして、上記パウチ型二次電池１１０には、電極リード１１１が備えられ得る。さらに、上記電極リード１１１には、正極リード１１１Ａ及び負極リード１１１Ｂが含まれ得る。具体的には、上記電極リード１１１は、パウチ型外装ケース１１７の上部の外周縁に位置した封止部１１７ａから外部方向へ突出するように構成され得る。そして、このような電極リード１１１は、二次電池１１０の電極端子として機能し得る。
【００４８】
図４及び図５をさらに参照すれば、上記二次電池１１０に形成された電極リード１１１は、本体部１１１ａ及びヘッド部１１１ｂを備え得る。
【００４９】
具体的には、上記本体部１１１ａは、少なくとも一部がプレート形状であり得る。即ち、図４に示したように、上記電極リード１１１は、正面（図１のＦ方向）から見たとき、地面に対して上下方向へ立てられた形態であり得、二つの広い面が前後方向に位置し得る。
【００５０】
また、上記電極リード１１１は、一端が上記電極組立体１１３の正極板１１３ａまたは負極板１１３ｂと電気的に接続され得る。より具体的には、上記正極板１１３ａ及び上記負極板１１３ｂの各々の一端部には、外部方向へ延びて突出した正極タブ１１３ａ２及び負極タブ（図示せず）が形成され得る。また、上記正極タブ１１３ａ２及び負極タブの一部は、上記電極リード１１１の一端部と接触するように構成され得る。
【００５１】
さらに、上記本体部１１１ａの内側方向の一端は、上記外装ケース１１７の内部に位置し得る。即ち、上記本体部１１１ａの内側方向の一端は、上記正極タブ１１３ａ２及び負極タブ（図示せず）の一部と接触するように上記外装ケース１１７の内部に位置し得る。
【００５２】
そして、上記本体部１１１ａの他端は、上記外装ケース１１７から外側方向へ突出して延びて形成され得る。即ち、上記本体部１１１ａの外側方向の他端は、上記外装ケース１１７の外部に露出するように位置し得る。例えば、図５に示したように、電極リード１１１は、上記電極リード１１１の本体部１１１ａの下方の一端は、上記外装ケース１１７の内部に位置し得る。そして、上記本体部１１１ａの上部方向の他端は、上記外装ケース１１７から上方へ突出して延びて形成され得る。
【００５３】
一方、上記ヘッド部１１１ｂは、上記本体部１１１ａの他端から上記本体部１１１ａの突出方向に垂直な両方向Ｗへ延びて形成された板状であり得る。例えば、図５に示したように、電極リード１１１は、上記本体部１１１ａの他端から上記本体部１１１ａの突出方向（上下方向）に垂直な方向（前後方向）へ延びて形成された板状のヘッド部１１１ｂを備え得る。
【００５４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記電極リード１１１は、本体部１１１ａ及びヘッド部１１１ｂを備えることで、上記ヘッド部１１１ｂをバスバー１２０に接合する場合、電極リード１１１の端部がバスバー１２０の一面に接するように折り曲げる工程を別に行わなくても、上記ヘッド部１１１ｂの一面をバスバー１２０の一面に接するように配置でき、バッテリーモジュール１００の工程時間及び製造コストを効果的に減らすことができる。
【００５５】
さらに、上記電極リード１１１は、少なくとも一部が電気伝導性素材からなり得る。例えば、上記電極リード１１１は、電気伝導性素材として、銅、アルミニウム、ニッケル及びこれらの組合せを含み得る。
【００５６】
前述したパウチ型二次電池１１０の構成については、本願発明が属する技術分野における当業者にとって自明な事項であるので、より詳細な説明を省略する。そして、本発明によるバッテリーモジュールには、本願の出願時点における公知の多様な二次電池１１０を採用し得る。
【００５７】
また、図１〜図４を参照すれば、上記バッテリーモジュール１００は、少なくとも一つ以上のバスバー１２０を備え得る。具体的には、上記バスバー１２０は、少なくとも一部が電気伝導性材質の板状形態で構成され得る。
【００５８】
また、上記電気伝導性材質は、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル及びこれらの組合せを含み得る。例えば、図３に示したように、上記バッテリーモジュール１００は、１３個のバスバー１２０が備えられ得る。さらに、上記１３個のバスバー１２０は、少なくとも一部が四角板状の形態であり得る。
【００５９】
そして、上記バスバー１２０には、一端部から内部方向へ延びたスリット１２２が少なくとも一つ以上形成され得る。そして、上記スリット１２２には、上記本体部１１１ａの一部が挿入され得る。この際、上記ヘッド部１１１ｂの下面は、上記バスバー１２０の上面と対面するように位置し得る。
【００６０】
例えば、図３に示したように、１３個のバスバー１２０には、二次電池１１０が位置する方向に隣接した一端部からバスバー１２０の内部方向へ延びた少なくとも一つ以上のスリット１２２が形成され得る。さらに、図２に示したように、上記１３個のバスバー１２０に形成された各々のスリット１２２には、複数の二次電池１１０の各々の本体部１１１ａの一部が挿入され得る。
【００６１】
そして、上記ヘッド部１１１ｂの下面は、上記バスバー１２０の上面と対面するように位置し得る。例えば、図２に示したように、上記バッテリーモジュール１００は、Ｆ方向から見た場合、上記バッテリーモジュール１００の前後方向の中心線Ｐを基準として一側（左側）に７個のバスバー１２０が備えられ得る。さらに、図３に示したように、上記７個のバスバー１２０は、各々に形成された総１２個のスリット１２２に上記バッテリーモジュール１００の中心線を基準として一側に形成された１２個の電極リード１１１が挿入されるようにバッテリーモジュール１００の中心方向へ移動して結合し得る。
【００６２】
これと同様に、Ｆ方向から見た場合、上記バッテリーモジュール１００の前後方向の中心線Ｐを基準として他側（右側）に位置した６個のバスバー１２０は、各々に形成された総１２個のスリット１２２に上記バッテリーモジュール１００の中心線を基準として他側に形成された１２個の電極リード１１１が挿入されるようにバッテリーモジュール１００の中心方向へ移動して結合し得る。
【００６３】
さらに、上記バスバー１２０は、板状形態のプレート部１２４及び上記プレート部１２４から上方へ延びた上向き延長部１２６を備え得る。そして、上記バスバー１２０の上向き延長部１２６には、外部入出力端子１２７が形成され得る。例えば、図１に示したように、複数のバスバー１２０のうち、バッテリーモジュール１００の最前方及び最後方の各々に位置した二つのバスバー１２０Ａには、プレート部１２４及び上向き延長部１２６が備えられ得る。さらに、上記上向き延長部１２６には、ボルト形態の外部入出力端子１２７が挿入固定され得る。
【００６４】
図５をさらに参照すれば、上記ヘッド部１１１ｂは、上記バスバー１２０と対面する方向の厚さＺが、上記本体部１１１ａの側面のうち相対的に広い側面に垂直な方向における上記本体部１１１ａの厚さＥよりも厚く形成され得る。言い換えれば、上記ヘッド部１１１ｂの上下方向の厚さＺは、上記本体部１１１ａの前後方向の厚さＥよりも厚く形成され得る。例えば、図５に示したように、上記本体部１１１ａの広い側面の厚さＥは、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであり得る。そして、上記ヘッド部１１１ｂは、上下方向の厚さＺが約１．０ｍｍであり得る。
【００６５】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記ヘッド部１１１ｂを上記本体部１１１ａよりも厚く形成することで、従来の０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ厚さの電極リード１１１と比較して、上記バスバー１２０との溶接時に溶融接合する電極リード１１１の量を増加させることができ、接続信頼性及び接合強度を大幅増加させることができる。
【００６６】
また、上記本体部１１１ａの少なくとも一部は、上記本体部１１１ａの側面のうち相対的に広い側面に垂直な方向における厚さＥが上記ヘッド部１１１ｂに向かうほど次第に増加し得る。例えば、上記本体部１１１ａは、上記本体部１１１ａの上記外装ケース１１７から外部に露出した部位の一部において、上記ヘッド部１１１ｂの内側面（下面）までの厚さが次第に増加する構造Ｔ１（テーパー構造）を有し得る。
【００６７】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記バスバー１２０の本体部１１１ａの少なくとも一部の厚さを上記ヘッド部１１１ｂに向かうほど次第に増加するように構成することで、上記ヘッド部１１１ｂの下面と上記本体部１１１ａの他端との連結部位の機械的剛性を高めることができる。これによって、上記ヘッド部１１１ｂの下面と上記本体部１１１ａの他端との連結部位が、バスバー１２０との溶接作業時に物理的な力や振動によって破損することを防止することができる。
【００６８】
図６は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である二次電池を概略的に示す側断面図である。
【００６９】
図６を参照すれば、上記本体部１１１ａの一部には、外部方向（水平方向）へ突出したストッパＳ２が形成され得る。具体的には、上記ストッパＳ２は、上記電極リード１１１の側面のうち相対的に広い側面に形成され得る。例えば、図６に示したように、上記電極リード１１１の前面及び後面の各々に前方及び後方へ突出した突起形状のストッパＳ２が形成され得る。
【００７０】
ここで、外部方向とは、バッテリーモジュールの内部中心を基準として相対的に外側に位置した方向を意味する。また、水平方向とは、バッテリーモジュールが置かれた地面と平行な方向を意味する。
【００７１】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記電極リード１１１の本体部１１１ａの一部にストッパＳ２を形成することで、上記本体部１１１ａの一部が上記バスバー１２０のスリット１２２に挿入される場合、上記ヘッド部１１１ｂの上下方向への動きを防止し、上記ヘッド部１１１ｂの下面を上記バスバー１２０の上面上に位置固定することができる。これによって、上記電極リード１１１と上記バスバー１２０との溶接作業が容易になる。
【００７２】
また、図４を参照すれば、上記本体部１１１ａは、少なくとも部分的に、上記ヘッド部１１１ｂに向かうほど幅が次第に減少する形状を有し得る。具体的には、上記本体部１１１ａは、上記ヘッド部１１１ｂに隣接するほど、左右方向の幅Ｗ２が次第に減少する形状、即ち、傾斜構造Ｓ１を有し得る。この際、上記ヘッド部１１１ｂは、上記本体部１１１ａの端部幅Ｗ２の大きさと類似な大きさの長さＬ１を有するように形成され得る。また、上記電極リード１１１は、二次電池１１０の同じ側面に備えられた電気極性が相異なる第１電極リード１１１Ａ（正極リード）及び第２電極リード１１１Ｂ（負極リード）を含み得る。
【００７３】
例えば、図４に示したように、上記正極リード１１１Ａは、本体部１１１ａの少なくとも一部が上記ヘッド部１１１ｂに向かうほど幅が次第に減少する傾斜構造Ｓ１を有し得る。この際、上記正極リード１１１Ａの傾斜構造Ｓ１は、正極リード１１１Ａの本体部１１１ａの中心を基準として右側に形成され得る。また、上記負極リード１１１Ｂは、本体部１１１ａの少なくとも一部が上記ヘッド部１１１ｂに向かうほど幅が次第に減少する傾斜構造Ｓ１を有し得る。この際、上記負極リード１１１Ｂの傾斜構造は、負極リード１１１Ｂの本体部１１１ａの中心を基準として左側に形成され得る。
【００７４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記電極リード１１１の本体部１１１ａの少なくとも一部に傾斜構造Ｓ１を形成することで、上記電極リード１１１の材料費を節減することができるだけでなく、上記傾斜構造Ｓ１を用いて上記バスバー１２０のスリット１２２に上記本体部１１１ａを挿入することができ、上記スリット１２２に挿入される上記本体部１１１ａの長さを減少させることができることから、挿入工程をより容易にすることができる。
【００７５】
さらに、上記第１電極リード１１１Ａ及び上記第２電極リード１１１Ｂの各々のヘッド部１１１ｂは、互いに隣接して位置するように上記本体部１１１ａの中心を基準として一側または他側へ偏って形成され得る。例えば、図４に示したように、正極リード１１１Ａのヘッド部１１１ｂは、上記本体部１１１ａの中心を基準として左側へ偏って形成され得る。また、負極リード１１１Ｂのヘッド部１１１ｂは、上記本体部１１１ａの中心を基準として右側へ偏って形成され得る。即ち、上記正極リード１１１Ａ及び上記負極リード１１１Ｂの各々のヘッド部１１１ｂは、二次電池１１０の左右方向の中心に近く位置し得る。
【００７６】
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明の第１電極リード１１１Ａ及び第２電極リード１１１Ｂの各々のヘッド部１１１ｂが互いに隣接して位置するように上記本体部１１１ａの中心を基準として一側または他側へ偏って形成される場合、第１電極リード１１１Ａ及び第２電極リード１１１Ｂの各々に接続されるバスバー１２０を二次電池１１０の中心部に近く位置させることができ、バッテリーモジュール１００の体積を効果的に減少させることができる。
【００７７】
図７は、本発明の他の実施例による一つのバスバーを概略的に示す平面図である。
【００７８】
図２及び図５と共に図７を参照すれば、上記バスバー１２０Ｂのスリット１２２の内面における一部には、スリット１２２に挿入された上記電極リード１１１の本体部１１１ａが位置する方向へ突出した固定突起１２２Ｐが形成され得る。例えば、図７に示したように、上記バスバー１２０Ｂのスリット１２２には、挿入された電極リード１１１の本体部１１１ａが位置する方向へ突出した二つの固定突起１２２Ｐが形成され得る。即ち、上記二つの固定突起１２２Ｐの間に上記電極リード１１１の本体部１１１ａの一部が挟まれて上記本体部１１１ａを加圧固定できる。
【００７９】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記バスバー１２０Ｂのスリット１２２の内面に固定突起１２２Ｐを形成することで、挿入された電極リード１１１が挿入固定された状態を安定的に維持することができるので、上記バスバー１２０Ｂと上記電極リード１１１との溶接工程を容易にすることができる。
【００８０】
図８は、本発明のさらに他の実施例による一つのバスバーを概略的に示す平面図である。
【００８１】
図５と共に図８を参照すれば、上記バスバー１２０Ｃは、上記スリット１２２の少なくとも一部において離隔した幅Ｗ３が一端部から内部方向へ進むほど次第に減少する形状を有し得る。即ち、上記バスバー１２０Ｃのスリット１２２の内側部位は、離隔した幅Ｗ３が狭いことから、上記スリット１２２に挿入された上記電極リード１１１の本体部１１１ａの一部を加圧固定できる。
【００８２】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記バスバー１２０Ｃは、スリット１２２の離隔した幅Ｗ３が一端部から内部方向へ進むほど次第に減少する形状を有することで、挿入された電極リード１１１が上記細くなったスリット１２２の幅Ｗ３によって挿入固定された状態を安定的に維持できるので、上記バスバー１２０Ｃと上記電極リード１１１との溶接工程を容易にすることができる。
【００８３】
図９は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す平面図である。そして、図１０は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの構成を分離して概略的に示す分離平面図である。ここで、図９及び図１０に示した二次電池１１０は、前述した図２の二次電池１１０の構成と同じ構成であるため、図９及び図１０に示した二次電池１１０の構成についての説明は省略する。
【００８４】
図９及び図１０を参照すれば、図９に示した複数の二次電池１１０の配置構成は、図２に示した複数の二次電池１１０の配置構成と相違する。即ち、上記バッテリーモジュール１００の複数の二次電池１１０は全て、第１電極リード１１１Ａが一側に位置し、第２電極リード１１１Ｂが他側に位置するように配置され得る。
【００８５】
例えば、図９に示したように、上記バッテリーモジュール１００Ｂの複数の二次電池１１０は、Ｆ方向から見た場合、各々の第１電極リード１１１Ａ（正極リード）がバッテリーモジュール１００Ｂの前後方向の中心線Ｐを基準として一側（右側）に位置し、各々の第２電極リード１１１Ｂ（負極リード）は、バッテリーモジュール１００Ｂの前後方向の中心線Ｐを基準として他側（左側）に位置するように配置され得る。
【００８６】
また、上記バッテリーモジュール１００Ｂは、複数の二次電池１１０の第１電極リード１１１Ａまたは第２電極リード１１１Ｂを電気的に接続するように構成された第１バスバー１２０Ｄ１及び第２バスバー１２０Ｄ２を備え得る。例えば、図９に示したように、上記バッテリーモジュール１００Ｂは、第１バスバー１２０Ｄ１及び第２バスバー１２０Ｄ２を備え得る。また、上記バッテリーモジュール１００Ｂの中心線Ｐを基準として一側（右側）に位置した第１バスバー１２０Ｄ１は、１２個の第１電極リード１１１Ａと電気的に接続されるように上記第１バスバー１２０Ｄ１に形成された各々の１２個のスリット１２２に上記１２個の第１電極リード１１１Ａの本体部１１１ａが挿入されるように構成し得る。
【００８７】
そして、例えば、図９に示したように、上記バッテリーモジュール１００Ｂの中心線Ｐを基準として他側（左側）に位置した第２バスバー１２０Ｄ２は、１２個の第２電極リード１１１Ｂと電気的に接続されるように上記第２バスバー１２０Ｄ２に形成された各々の１２個のスリット１２２に上記１２個の第１電極リード１１１Ａの本体部１１１ａが挿入されるように構成し得る。
【００８８】
一方、上記第１バスバー１２０Ｄ１は、上記複数の二次電池１１０の第１電極リード１１１Ａと同じ素材を含み得る。例えば、上記第１バスバー１２０Ｄ１は、第１電極リード１１１Ａと同じアルミニウム素材を含み得る。また、上記第２バスバー１２０Ｄ２は、上記複数の二次電池１１０の第２電極リード１１１Ｂと同じ素材を含み得る。例えば、上記第２バスバー１２０Ｄ２は、第２電極リード１１１Ｂと同じ銅素材を含み得る。
【００８９】
さらに、上記第１バスバー１２０Ｄ１及び上記第２バスバー１２０Ｄ２の各々には、外部入出力端子１２７が形成され得る。例えば、図９に示したように、上記第１バスバー１２０Ｄ１及び上記第２バスバー１２０Ｄ２の各々には、上向き延長部１２６が形成されており、上記上向き延長部１２６には、ボルト形態の外部入出力端子１２７が挿入固定され得る。
【００９０】
また、図９を参照すれば、上記複数の二次電池１１０は、一方向（前後方向）へ積層されるように配置され得る。また、上記複数の二次電池１１０が互いに接合されるように、上記複数の二次電池１１０の間には接着剤または両面テープ１４０が付加され得る。さらに、上記接着剤または両面テープ１４０は、熱伝導性の高い素材を含み得る。
【００９１】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記複数の二次電池１１０の間に接着剤または両面テープ１４０を付加することで、上記複数の二次電池１１０を一つの単位でハンドリングしやすく、付加された接着剤及び両面テープ１４０によって複数の二次電池１１０の間に間隙が発生せず、間隙に形成された空気によって内部に熱凝縮が発生することを防止することができる。さらに、上記接着剤及び両面テープ１４０に熱伝導性の高い素材を含ませる場合、バッテリーモジュール１００Ｂの冷却効率をより高めることができる。
【００９２】
図１１は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す平面図である。
【００９３】
図１１を参照すれば、上記バッテリーモジュール１００Ｃは、上記複数の二次電池１１０を収容できる内部空間が形成されたモジュールケース１３０をさらに含み得る。具体的には、上記モジュールケース１３０は、上部が開放された四角のボックス形態であり得る。また、上記モジュールケース１３０の内部空間には、上記複数の二次電池１１０及び複数のバスバー１２０が収容され得る。さらに、上記モジュールケース１３０の内部には、上記複数の二次電池１１０の外面を囲むように熱伝導性樹脂１５０が充填され得る。例えば、上記熱伝導性樹脂１５０は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリル樹脂を備え得る。
【００９４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記モジュールケース１３０の内部に熱伝導性樹脂１５０を充填することで、上記複数の二次電池１１０で発生した熱を効果的にモジュールケース１３０へ伝達でき、バッテリーモジュール１００Ｃの冷却効率を効果的に高めることができる。
【００９５】
一方、本発明によるバッテリーパック（図示せず）は、本発明によるバッテリーモジュール１００を一つ以上含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーモジュール１００に加え、このようなバッテリーモジュール１００を収納するためのパックケース、バッテリーモジュール１００の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
【００９６】
また、本発明によるバッテリーパックは、自動車のような移動手段に適用可能である。例えば、本発明による電気自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。
【００９７】
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
【００９８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、二次電池及びバスバーを備えるバッテリーモジュール及びバッテリーパックに関する。また、本発明は、上記バッテリーパックが備えられた電子デバイスまたは自動車関連産業に利用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１００    バッテリーモジュール
１１０    二次電池
１１１    電極リード
１１１ａ    本体部
１１１ｂ    ヘッド部
１２０    バスバー
１２２    スリット
１２４    プレート部
１２６    上向き延長部
１３０    モジュールケース
１４０    両面テープ
１５０    熱伝導性樹脂
【図１】
2021511633.tif 000003
【図２】
2021511633.tif 000004
【図３】
2021511633.tif 000005
【図４】
2021511633.tif 000006
【図５】
2021511633.tif 000007
【図６】
2021511633.tif 000008
【図７】
2021511633.tif 000009
【図８】
2021511633.tif 000010
【図９】
2021511633.tif 000011
【図１０】
2021511633.tif 000012
【図１１】
2021511633.tif 000013
【国際調査報告】
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2021511633.tif 000015
2021511633.tif 000016
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