(57)【要約】  電極リード間の連結構造を変更することで、過充電時の発火現象を防止でき、二次電池間の連結と分離が容易なバッテリーモジュール及びその製造方法を提供する。本発明によるバッテリーモジュールは、電極リードを備える複数の二次電池が積層されて構成された二次電池積層体を含み、前記電極リードは、二次電池から突出し、端部が左側または右側に折り曲げられた折曲部が形成され、逆極性の電極リードの折曲部の間に弾性体が介在しながら、隣接する二次電池の折曲部同士が積層され、前記弾性体を圧縮しながら、前記積層された部分をワッシャーの付いた絶縁ボルトで締結することを特徴とする。
2020514992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極リードを備える複数の二次電池が積層されて構成された二次電池積層体を含み、
前記電極リードは、二次電池から突出し、端部が左側または右側に折り曲げられた折曲部が形成され、
逆極性の電極リードの折曲部の間に弾性体を介在させながら、隣接する二次電池の折曲部同士が積層され、前記弾性体を圧縮しながら、前記積層された部分がワッシャーの付いた絶縁ボルトで締結されていることを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記折曲部が積層された部分の下にバスバーが位置して前記絶縁ボルトで一緒に締結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３】
前記折曲部及び前記バスバーにボルト孔が形成され、前記絶縁ボルトが前記ワッシャー及び前記ボルト孔を貫通して前記バスバーの下でナットと結合され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】
前記折曲部にボルト孔が形成され、前記バスバーにボルトタブが形成され、前記絶縁ボルトが前記ワッシャー及び前記ボルト孔を貫通して前記ボルトタブに結合され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５】
前記弾性体は環状であって、前記絶縁ボルトの周りに位置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】
前記弾性体が前記絶縁ボルトの両側に対称的に位置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７】
前記バッテリーモジュールの環境が変化したときに、前記ワッシャーが溶融して前記弾性体の圧縮状態が解除され、その反発力で前記折曲部が積層された部分の間隔が広がって電気的連結が解除されることを特徴とする、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】
ボルト孔が形成されている電極リードを備える複数の二次電池を用意する段階；
前記電極リードの端部が左側または右側に曲げられた形態の折曲部を形成する段階；
逆極性の電極リードの折曲部の間に弾性体を介在させながら、前記ボルト孔が整列されるように、隣接する二次電池の前記折曲部を積層する段階；及び
前記ボルト孔にワッシャーの付いた絶縁ボルトを貫通させて前記弾性体を圧縮しながら、積層された部分をワッシャーの付いた絶縁ボルトで締結する段階を含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項９】
前記折曲部が積層された部分の下にバスバーを位置させて前記絶縁ボルトで一緒に締結することを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記バスバーにボルト孔を形成して、前記絶縁ボルトが前記ワッシャー及びボルト孔を貫通して前記バスバーの下でナットと結合されるようにすることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記バスバーにボルトタブを形成して、前記絶縁ボルトが前記ワッシャー及びボルト孔を貫通して前記ボルトタブに結合されるようにすることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記弾性体は環状であって、前記絶縁ボルトの周りに位置されることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記弾性体が前記絶縁ボルトの両側に対称的に位置されることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記バッテリーモジュールの環境が変化したときに、前記ワッシャーが溶融して前記弾性体の圧縮状態が解除され、その反発力で前記折曲部が積層された部分の間隔が広がって電気的連結が解除されるようにすることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
【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の製造方法に関し、より詳しくは、二次電池の電極リード同士を連結してバッテリーモジュールを構成するときの電極リード間の連結構造を改善したバッテリーモジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年４月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００４５４１０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】
最近、ノートパソコン、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激に伸び、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て、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
【０００４】
さらに最近は、携帯用電子製品のような小型装置だけでなく、自動車や電力貯蔵装置（ＥＳＳ）のような中大型装置にも二次電池が広く適用されている。特に、炭素エネルギーが徐々に枯渇し、環境への関心が高まるとともに、米国、欧州、日本、韓国を含めて全世界にわたってハイブリッド自動車と電気自動車の需要が増加している。このようなハイブリッド自動車や電気自動車において最も核心的な部品は、車両モーターに駆動力を提供するバッテリーパックである。ハイブリッド自動車や電気自動車は、バッテリーパックの充放電を通じて車両の駆動力が得られるため、エンジンのみを用いる自動車に比べて燃費が優れ、公害物質を排出しないか又は減少できるという点で使用者が増えている。
【０００５】
二次電池が電気自動車用として用いられる場合、容量及び出力を高めるため、多数の二次電池を直列及び／または並列で連結したバッテリーモジュールを構成してバッテリーパックとして製造するようになる。このとき、中大型装置には、積層の容易性から、パウチ型二次電池が多く用いられる。
【０００６】
バッテリーモジュールやバッテリーパックで隣接して積層される二次電池は、電極リード同士が電気的に相互連結される。このとき、隣接する二次電池の電極リード同士はバスバーによって電気的に連結され、一般に二次電池を電気的に連結させるためにレーザー溶接方式を採択している。
【０００７】
図１は、従来の電極リードのレーザー溶接工程を概略的に示した斜視図である。また、図２は、図１の構造で電極リードとバスバーとのレーザー溶接構成を説明するための概略的な断面図である。
【０００８】
図１及び図２を参照すれば、複数の二次電池１０はその両端から正極と負極の電極リード２０が突出しており、これら電極リード２０が逆極性になるように交互に積層されている。積層された二次電池１０の一側では、最外郭に位置する電極リード２０を除いた内側の電極リード２０が折り曲げられて相互重ねられた後、電極リード２０の折り曲げられた部分がレーザー発生機Ｓから出力されるレーザーＬによって溶接、融着される。積層された二次電池１０の他側では、全ての電極リード２０が折り曲げられ、相互重ねられた部分がレーザー発生機Ｓから出力されるレーザーＬによって溶接されることで、電気的な連結が完了する。
【０００９】
図２を参照すれば、電極リード２０は二次電池１０から突出し、端部が左側または右側に折り曲げられて扁平な垂直接触面を提供する。隣接する二次電池１０は、逆極性の電極リード２０の折曲部同士が重ねられ、このような電極リード２０の折曲部が重ねられた垂直接触面にバスバー３０が接触されてレーザーＬによる溶接が行われる。
【００１０】
自動車用部品は、事故や誤動作による欠陥が自動車に乗っている人の命と直結するため、その安全性に対する顧客の要求水準が非常に高い。そこで、電気自動車用バッテリーパックの安全性項目に対する検査が強化されている。そのうちの１つの項目である過充電時の発火現象に対する解決策が特に重要である。しかし、図１及び図２に示されたような電極リード２０間の溶接、さらに電極リード２０とバスバー３０との間の溶接構造には、過充電時の発火現象を防止できる機能がない。
【００１１】
また、図１及び図２のような従来の溶接による連結では、１つの二次電池１０に問題が生じて発熱したとき、電極リード２０を通じて隣接する他の二次電池１０にまで影響が及び、連鎖的な問題を引き起こすという短所がある。
【００１２】
さらに、溶接による連結は一度連結されれば分離が不可能であるため、一部の二次電池１０に問題が生じても、非破壊的に分離させて新しい二次電池に交替することができないという制限がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電極リード間の連結構造を変更することで、過充電時の発火現象を防止でき、二次電池間の連結と分離が容易なバッテリーモジュール及びその製造方法を提供することである。
【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、本発明によるバッテリーモジュールは、電極リードを備える複数の二次電池が積層されて構成された二次電池積層体を含み、前記電極リードは、二次電池から突出し、端部が左側または右側に折り曲げられた折曲部が形成され、逆極性の電極リードの折曲部の間に弾性体が介在しながら、隣接する二次電池の折曲部同士が積層され、前記弾性体を圧縮しながら、前記積層された部分がワッシャーの付いた絶縁ボルトで締結されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によるバッテリーモジュールにおいて、前記折曲部が積層された部分の下にバスバーが位置して、前記絶縁ボルトで一緒に締結され得る。このとき、前記折曲部及びバスバーにボルト孔が形成され、前記ボルトは前記ワッシャー及びボルト孔を貫通して前記バスバーの下でナットと結合され得る。または、前記折曲部にボルト孔が形成され、前記バスバーにボルトタブが形成され、前記ボルトは前記ワッシャー及びボルト孔を貫通して前記ボルトタブに結合され得る。
【００１７】
前記ボルト孔は、２個所以上形成され得る。前記ワッシャーは、ＰＶＣワッシャーまたは低温鉛ワッシャーであることが望ましい。前記弾性体は環状であって、前記ボルトの周りに位置するか、または、前記ボルトの両側に対称的に位置し得る。
【００１８】
前記バッテリーモジュールの環境が変化したとき、前記ワッシャーが溶融して前記弾性体の圧縮状態が解除され、その反発力で前記折曲部が積層された部分の間隔が広がって電気的連結が解除されることが望ましい。
【００１９】
本発明によるバッテリーモジュールの製造方法では、ボルト孔が形成されている電極リードを備える複数の二次電池を用意する。前記電極リードの端部が左側または右側に曲げられた形態の折曲部を形成する。逆極性の電極リードの折曲部の間に弾性体を介在させながら、前記ボルト孔が整列されるように、隣接する二次電池の前記折曲部を積層する。その後、前記ボルト孔にワッシャーの付いた絶縁ボルトを貫通させて前記弾性体を圧縮しながら、積層された部分をワッシャーの付いた絶縁ボルトで締結する。
【００２０】
本発明によるバッテリーモジュールは、１つ以上組み合わせられてバッテリーパックとして製造でき、このようなバッテリーパックは自動車などに適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、自動車用リチウムイオンバッテリーモジュールの電極リード間の電気的連結、または正極リード − 負極リード − バスバー間の電気的連結に溶接ではなくボルト締結を適用する。二次電池間の連結がボルト締結であるため、二次電池の連結／分離が容易であり、分離された二次電池の再使用も可能である。
【００２２】
本発明によれば、電極リードの折曲部の間に弾性体を介在し、絶縁ボルト及びワッシャーを用いてバスバーと連結させる。二次電池が発熱すれば、ワッシャーが溶融しながら、電極リードの間の弾性体によって電極リードの間隔が広がって電気的連結が切れる。このように、発熱時に電極リード間の電気的連結を解除できるため、連鎖的な問題の発生を遮断することができ、過充電時の発火現象を効果的に防止する効果がある。
【００２３】
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】
【００２４】
【図１】従来の電極リードのレーザー溶接工程を概略的に示した斜視図である。
【図２】図１の構造において、電極リードとバスバーとのレーザー溶接構成を説明するための概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに含まれる二次電池の斜視図である。
【図４】図３に示した二次電池の配列図である。
【図５】図４の二次電池の連結構造を示した側面図である。
【図６】図５のＡ部分の拡大図であって、第１実施例による電極リード間の連結を示している。
【図７】図５のＡ部分の拡大図であって、第２実施例による正極リード−負極リード−バスバー間の連結を示している。
【図８】図５のＡ部分の拡大図であって、第３実施例による正極リード−負極リード−バスバー間の連結を示している。
【図９】図８に示された実施例の構成要素の分解構成を示した図である。
【図１０】本発明によるバッテリーモジュールに含まれるワッシャーの多様な例を示した図である。
【図１１】本発明によるバッテリーモジュールに含まれる弾性体の多様な例を示した図である。
【図１２】本発明によるバッテリーモジュールにおいて、二次電池の発熱時に電気的連結が解除される原理を説明するための図である。
【図１３】本発明によるバッテリーモジュールの製造方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールに含まれる二次電池の斜視図である。
【００２８】
図３に示されたように、二次電池１１０は偏平な正極リード１１１と負極リード１１２を備え、これら電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）は二次電池１１０から相互逆方向に突出している。また、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）は、各端部が左側または右側に曲げられた形態の、例えばＬ字状に折り曲げられて扁平な垂直接触面を提供する折曲部１１４が形成されている。二次電池１１０は、中大型装置への適用のため、積層し易いという長所を有するパウチ型二次電池が望ましい。
【００２９】
具体的には、二次電池１１０の正極リード１１１と負極リード１１２が延びる方向を鉛直（上下）方向とし、その端部の折曲方向を左右方向とすれば、正極リード１１１と負極リード１１２とは、二次電池１１０の本体からそれぞれ上下逆方向に突出しながら、その端部が左右逆方向に向かうようにＬ字状に折り曲げられている。そして、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）の折曲部１１４、すなわちＬ字状の底部分には後述する絶縁ボルト（図５の２００）が挿入されて貫通するボルト孔１１５が形成されている。ボルト孔１１５は、図３に示されたように、２個所以上形成され得る。ボルト孔１１５がこのように２個所以上形成される場合、ボルト孔１１５は電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）の長さ方向（横方向、または、図面で前後方向）に沿って配列され得る。
【００３０】
図４は図３に示した二次電池の配列図であり、図５は図４の二次電池の連結構造を示した側面図である。
【００３１】
図４及び図５を参照すれば、二次電池１１０は任意の数で複数個が積層されて二次電池積層体を構成する。そして、各二次電池１１０は積層された順に直列で接続されて一体化され、バッテリーモジュール１５０を構成する。上述したように、各二次電池１１０の正極リード１１１と負極リード１１２とはそれぞれ左右逆方向に折り曲げられている。隣接する２つの二次電池１１０は、一方の正極リード１１１と他方の負極リード１１２とが上下同じ方向に突出するように配置されるとともに、その端部（折曲部１１４）が互いに左右逆方向を向かうように配置される。そして、隣接する二次電池１１０の異なる極性の電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）の折曲部１１４同士は、上述したように前記Ｌ字状の底部分で積層されている。積層されている折曲部１１４の間には弾性体２１０が介在されていることが特徴である。そして、その積層部分はワッシャー２２０の付いた絶縁ボルト２００によって押えられて締結されて、隣接する二次電池１１０が直列で接続される。絶縁ボルト２００は、弾性体２１０を圧縮して電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）を電気的に連結する。絶縁ボルト２００であるため、それ自体は電気的連結経路を構成せず、ボルト２００による電気的短絡の問題はない。
【００３２】
電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）は電気伝導体であって、通常金属を用いる。金属材質の電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）はある程度弾性を有し、塑性体ではない。したがって、弾性体２１０が介在された部分とそうでない部分との高さの差による部分応力を材料内に収容しながら（酷い場合は反りながら）、ボルト締結できる。図５では、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）が押えられて締結されても反りはないが、これに限定されない。
【００３３】
図６は、図５のＡ部分の拡大図であって、第１実施例による電極リード間の連結を示している。
【００３４】
図６を参照すれば、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）に形成された各折曲部１１４に形成されたボルト孔１１５が上下方向及び前後方向に整列され、積層された折曲部１１４の間に弾性体２１０が介在されており、ボルト孔１１５上に置かれたワッシャー２２０を貫通して絶縁ボルト２００が挿入された後、折曲部１１４の下でナット２３０と結合される。隣接して積層される二次電池１１０はこのようにして電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）同士が電気的に相互連結され得る。
【００３５】
一方の正極リード１１１と他方の負極リード１１２とにボルト孔１１５がそれぞれ２個所以上形成される場合、孔毎にボルト２００が挿入されるため、対応する数のナット２３０が必要となる。１つのボルトを収容するナット構造の代りに、複数のボルトを収容するナット板構造を適用すれば、部品数を減らすことができる。さらに、ナット板ではなく、リベットによって一対の電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）を締結しても良い。
【００３６】
図７は、図５のＡ部分の拡大図であって、第２実施例による正極リード−負極リード−バスバー間の連結を示している。
【００３７】
図７を参照すれば、折曲部１１４が積層された部分の下にバスバー２４０が位置する。バスバー２４０にもボルト孔１１５が形成されており、折曲部１１４に形成されたボルト孔１１５とバスバー２４０に形成されたボルト孔１１５とが整列される。積層された折曲部１１４の間に弾性体２１０が介在され、ボルト孔１１５上にワッシャー２２０を貫通して絶縁ボルト２００が挿入された後、折曲部１１４下のバスバー２４０の下でナット２３０と結合される。隣接して積層される二次電池１１０は、このようにして電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）同士が電気的に相互連結されるだけでなく、バスバー２４０にも電気的に連結できる。
【００３８】
図８は、図５のＡ部分の拡大図であって、第３実施例による正極リード−負極リード−バスバー間の連結を示している。図９は、図８に示された実施例の構成要素の分解構成を示した図である。
【００３９】
図８を参照すれば、折曲部１１４同士が積層された部分の下にバスバー２４０が位置する。図９に示されたように、バスバー２４０にはボルトタブ２４１が形成されている。折曲部１１４に形成されたボルト孔１１５とバスバー２４０に形成されたボルトタブ２４１とが整列され、積層された折曲部１１４同士の間に弾性体２１０が介在され、ボルト孔１１５上にワッシャー２２０を貫通して絶縁ボルト２００が挿入された後、折曲部１１４下のバスバー２４０内のボルトタブ２４１に結合される。隣接して積層される二次電池１１０は、このようにして電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）同士が電気的に相互連結されるだけでなくバスバー２４０にも電気的に連結でき、バスバー２４０の下にナットのような他の部品を必要としないため、組立て及び部品の管理が容易である。図８には、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）が押えられて締結されて反りが生じ、弾性体２１０も押えられた程度を誇張して示したが、これに限定されない。
【００４０】
本発明によるバッテリーモジュール１５０は、電気自動車用リチウムイオンバッテリーモジュールのような中大型電池であり得る。図６〜図８を参照して説明したように、バッテリーモジュール１５０の電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）間の電気的連結、または正極リード１１１ − 負極リード１１２ − バスバー２４０間の電気的連結を溶接ではなく、ボルト締結を適用することに本発明の一次的な特徴がある。二次電池１１０間の連結がボルト締結であるため、二次電池１１０の連結／分離が容易であり、分離された二次電池１１０の再使用も可能である。
【００４１】
そして、本発明では、電極リードの折曲部１１４同士の間に弾性体２１０を介在し、絶縁ボルト２００及びワッシャー２２０を用いて連結させることに二次的な特徴がある。
【００４２】
図１０は、本発明によるバッテリーモジュール１５０に含まれるワッシャー２２０の多様な例を示した図である。図１０の（ａ）は平ワッシャー２２０ａ、（ｂ）はロックワッシャー２２０ｂ、（ｃ）は外歯ワッシャー２２０ｃ、（ｄ）は内歯ワッシャー２２０ｄである。
【００４３】
一般に、ワッシャーはナット及びボルトと固定させる部分との間に入れる環状の部品を称し、締結圧力を分散させる役割をする部品である。（ａ）の平ワッシャー２２０ａは、ボルト２００の頭の下に置かれて圧力を分散させて作業表面を保護する役割をする。（ｂ）のロックワッシャー２２０ｂは、少し螺旋状のワッシャーであって、ボルト２００が解けることを防止するバネの役割をする。（ｃ）の外歯ワッシャー２２０ｃは、外周に歯（突起）が付いているワッシャーであって、ボルト２００が安全に締められて解けないようにする。（ｄ）の内歯ワッシャー２２０ｄは、内周に突起があるワッシャーであって、外歯ワッシャーと同様に、ボルト２００が安全に締められて解けないようにする。外歯ワッシャー２２０ｃと内歯ワッシャー２２０ｄとを組み合わせた形態、すなわち内周と外周共に突起が形成されている構造も適用し得る。
【００４４】
特に、本発明によるバッテリーモジュール１５０に含まれるワッシャー２２０は、一般的なワッシャーの役割の外にも、発熱時に電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）同士、または、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）とバスバー２４０との間の電気的連結を解除するのに必ず必要な部品である。ワッシャー２２０は、正常状態ではボルト２００とともに弾性体２１０に圧力を加える状態を維持し、二次電池１１０の発熱時には溶融できる材質、完全に溶融するか又は形態（厚さ）が変化できる材質で構成される。押されていた弾性体２１０は、二次電池１１０の発熱でワッシャー２２０が溶融しながらその厚さが変化すれば、その分圧力状態が解除されるため、本来の形状に戻ろうとする。この点を考慮して、ワッシャー２２０はＰＶＣワッシャーまたは低温鉛ワッシャーであることが望ましい。ＰＶＣワッシャーが変形しない最高使用温度は６０℃である。したがって、二次電池１１０が発熱して６０℃程度の温度に達すれば、ＰＶＣワッシャーが変形しながら弾性体２１０の復元力が発生し、本発明ではその復元力を用いて電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）同士、または、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）とバスバー２４０との間の電気的連結を解除する。低温鉛ワッシャーはウッドメタル（Ｗｏｏｄ’ｓ ｍｅｔａｌ）とも称する。ビスマス合金であり、可融合金のうち最も多く知られた種類の１つである。Ｂｉ（ビスマス）４０〜５０％、Ｐｂ（鉛）２５〜３０％、Ｓｎ（スズ）１２．５〜１５．５％、Ｃｄ（カドミウム）１２．５％を含む組成が代表的であり、標準組成はＢｉ：Ｐｂ：Ｓｎ：Ｃｄ＝４：２：１：１であると知られている。このような低温鉛ワッシャーは、組成を調節することで融点を調節することができる。本発明では、Ｂｉを５０％、Ｐｂを２４％、Ｓｎを１４％及びＣｄを１２％で含む低温鉛ワッシャーを使用することが望ましい。このような組成の低温鉛ワッシャーは融点が７０℃である。したがって、このような低温鉛ワッシャーが変形しない最高使用温度は７０℃であり、二次電池１１０が発熱して７０℃程度の温度に達すれば、低温鉛ワッシャーが変形しながら弾性体２１０の復元力が発生し、本発明ではその復元力を用いて電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）同士、または、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）とバスバー２４０との間の電気的連結を解除する。
【００４５】
図１１は、本発明によるバッテリーモジュール１５０に含まれる弾性体２１０の多様な例を示した図である。（ａ）は環状の弾性体２１０ａであり、（ｂ）は一対の帯（または、点のようなパターンでも良い）状の弾性体２１０ｂである。環状の弾性体２１０ａは、内側の空いている部分が折曲部１１４に形成されたボルト孔１１５と整列されるように、折曲部１１４の間に位置させることができる。一対の帯（または、点）状の弾性体２１０ｂは、ボルト２００の両側に対称的に位置させるようにできる。作業の容易性及び部品管理を考慮すれば、環状の弾性体２１０ａが有利である。
【００４６】
弾性体２１０は、外力によって変形を起こした物体が力が除去されたとき本来の形態に戻ろうとする性質である弾性を有するものである。ボルト２００とワッシャー２２０による圧力状態から、ワッシャー２２０が変形すれば、本来どおりに復元力が作用するようになる。弾性体２１０は、ゴム弾性を有する高分子物質、弾性繊維、発泡体などであり得、ワッシャー２２０と異なって高温でも溶融しない材質であることが望ましい。
【００４７】
図１２は、本発明によるバッテリーモジュールにおいて、二次電池の発熱時に電気的連結が解除される原理を説明するための図であり、上述した実施例のうち、バスバーにボルトタブを形成してボルトを締結した構造を例として挙げている。
【００４８】
図１２の（ａ）は、図５及び図７を参照して説明したバッテリーモジュール１５０を組み立てた後の正常状態の図である。弾性体２１０が圧縮された状態であり、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）とバスバー２４０とがボルト２００によって電気的に連結されている。二次電池１１０の発熱のようなイベントによってバッテリーモジュール１５０の環境が変化すれば、ワッシャー２２０が溶融して、（ｂ）のように変形ワッシャー２２０′になる。このとき、弾性体２１０の圧縮状態が一部または全部解除され、弾性体２１０の復元力による上方へ作用する反発力Ｆによって折曲部１１４同士が積層された部分の間隔が広がって、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）とバスバー２４０との間の電気的連結が完全に解除される。このように、発熱の際に電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）とバスバー２４０との電気的連結を解除できて連鎖的な問題の発生を遮断でき、過充電時の発火現象を効果的に防止することができる。
【００４９】
このように、本発明によるバッテリーモジュール１５０は、電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）の間に弾性体２１０を適用して、二次電池１１０の発熱時に弾性体２１０の復元力を通じて電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）間の電気的連結を解除する。
【００５０】
一方、上述したバッテリーモジュール１５０を１つ以上含んでバッテリーパックを製造することもできる。このとき、バッテリーパックには、バッテリーモジュールの外に、このようなバッテリーモジュールを収納するためのケース、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種の装置、例えばＢＭＳ、電流センサ、ヒューズなどをさらに含むことができる。本発明によるバッテリーモジュールまたはバッテリーパックは、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できる。
【００５１】
以下、上述した本発明によるバッテリーモジュールの製造方法の実施例を概略的に説明する。
【００５２】
図１３は、本発明によるバッテリーモジュールの製造方法のフロー図である。図８及び図９などを参照して説明した第３実施例による方法を主にして説明する。
【００５３】
まず、ボルト孔１１５が形成されている電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）を備える複数の二次電池１１０を用意する（段階Ｓ１）。最初からボルト孔１１５が形成されている電極リード部品を用意して二次電池１１０を製造しても良く、一般的な電極リード部品を用いて二次電池１１０を製造した後、電極リードを打ち抜いてボルト孔１１５を形成しても良い。
【００５４】
電極リード（正極リード１１１、負極リード１１２）の端部が左側または右側に曲げられた形態の折曲部１１４を形成する（段階Ｓ２、図３を参照）。
【００５５】
次いで、逆極性の電極リードの折曲部１１４の間に弾性体２１０を介在してボルト孔１１５が整列されるように、隣接する二次電池１１０の折曲部１１４を積層する（段階Ｓ３、図５を参照）。
【００５６】
その後、ボルト孔１１５にワッシャー２２０の付いた絶縁ボルト２００を貫通させ、弾性体２１０を圧縮しながら積層された部分をボルト締結する（段階Ｓ４、図８を参照）。このとき、折曲部１１４の下にボルトタブ２４１を含むバスバー２４０を用意して、ボルト２００で一緒に締結すれば、図８のようなバッテリーモジュール１５０を製造することができる。
【００５７】
一方、本明細書において、上、下、左、右のような方向を示す用語が使用されているが、このような用語は説明の便宜上使用されたものであり、対象になる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自明である。
【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】
１１０  二次電池
１１１  正極リード
１１２  負極リード
１１４  折曲部
１１５  ボルト孔
１５０  バッテリーモジュール
２００  絶縁ボルト
２１０  弾性体
２１０ａ  弾性体
２１０ｂ  弾性体
２２０  ワッシャー
２２０′  変形ワッシャー
２２０ａ  平ワッシャー
２２０ｂ  ロックワッシャー
２２０ｃ  外歯ワッシャー
２２０ｄ  内歯ワッシャー
２３０  ナット
２４０  バスバー
２４１  ボルトタブ
【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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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１０（ｃ）】
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【図１０（ｄ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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