JP6798043B2 - 電気的接続安全性が向上したバッテリーモジュール - Google Patents

電気的接続安全性が向上したバッテリーモジュール Download PDF

Info

Publication number
JP6798043B2
JP6798043B2 JP2019559766A JP2019559766A JP6798043B2 JP 6798043 B2 JP6798043 B2 JP 6798043B2 JP 2019559766 A JP2019559766 A JP 2019559766A JP 2019559766 A JP2019559766 A JP 2019559766A JP 6798043 B2 JP6798043 B2 JP 6798043B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode lead
bus bar
positive electrode
pouch
lead group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019559766A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020518970A (ja
Inventor
キョン−モ・キム
ジョン−オ・ムン
ホ−ジュネ・チ
ハン−ジュネ・チェ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Publication of JP2020518970A publication Critical patent/JP2020518970A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6798043B2 publication Critical patent/JP6798043B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/579—Devices or arrangements for the interruption of current in response to shock
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本発明は、バッテリーモジュールに関し、より詳しくは、バッテリーモジュール内に並列接続したパウチ型バッテリーセルのうちパウチ外装材と電極リードとの電気的接触を防止することができ、さらに、並列接続構造において多重に重ねられた複数の電極リードとバスバーとの接合安定性を向上させることができるバッテリーモジュールに関する。
本出願は、２０１７年１１月２４日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１５８５１９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。
通常、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型の二次電池と、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収納されているパウチ型の二次電池に分けられる。
最近は、携帯電子機器のような小型装置のみならず、内燃機関及び／または電気モーターを用いて駆動力を確保する電気自動車にも二次電池が拡く用いられている。前記電気自動車には、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車及び内燃機関なく電気モーター及びバッテリーのみで駆動する純粋電気自動車などが含まれる。
このような電気自動車に用いられる場合、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する。特に、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。例えば、通常、中・大型装置のバッテリーモジュールは、パウチ型二次電池を積層し、電極リードの直列及び／または並列接続によって具現されている。
一方、図１に示したように、パウチ型バッテリーセル１、２、３を並列接続するとき、同一極性の電極リード１ａ、２ａ、３ａを重ねた後、その端部を曲げてバスバー４の上端面の上に接触させた状態でこれを溶接して接合する。
ところが、このようにパウチ型バッテリーセルを並列接続するとき、図２のように、いずれか一つのパウチ型バッテリーセル１の正極リード１ａと、隣接した他の一つのパウチ型バッテリーセル２のパウチ外装材のテラス先端部２ｂとが干渉ないし接触する場合が頻繁に起こる。パウチ外装材は、外部絶縁層７、アルミニウム層６及び内部接着層５の順で層状構造を有しており、通常、電極リードがパウチ外装材の外部絶縁層７に接触しても構わないが、アルミニウム層６が露出し得るテラス先端部２ｂに接触する場合、短絡の恐れがある。即ち、もしパウチ外装材の絶縁が崩壊された状態で正極リード１ａがパウチ外装材のアルミニウム層６に接触すれば、短絡されて発火の可能性が非常に高くなる。
因みに、パウチ型二次電池は、その形態的特性に基づき、外部から加えられる物理的衝撃に多少弱くて、封止工程で精度よく熱溶着工程が行われなければ、小さい物理的衝撃にも内部接着層５にクラックや損傷が発生してしまい、アルミニウム層６が電極化し得る。即ち、内部接着層５が損傷すれば、アルミニウム層６が電極組立体と直接接触するため、極性を帯び得る。通常、電極組立体の最外郭には負極板が配置されるという点でアルミニウム層６は負極化する。このようにアルミニウム層６が負極化した状態で正極リード１ａが図２のようにパウチ外装材のテラス先端部２ｂに接触すれば、短絡が起こってパウチ型二次電池が発火し得る。
そこで、特に、複数のパウチ型二次電池を並列接続するとき、電極リードがパウチ外装材のテラス先端部に接触しないようにする絶縁手段が必要な実情である。一例で、既存のバッテリーモジュール工程で、隣接したパウチ型バッテリーセル同士間に追加的な絶縁シートないし絶縁テープを適用するか、または射出部品をさらに設けるなどの解決方案が提供されているが、それによって部品費用がかかり、組立工程が複雑になる問題が新たに発生するという短所がある。
また、従来技術の場合、電極リードのバスバーへの溶接時、手作業が頻繁に要求され、金属材質の電極リードの弾性復元力によって電極リードとバスバーとがよく密着しないという問題点がある。特に、３個〜４個以上の電極リード同士の並列接続時、複数の電極リードをバスバーの上に重ねなくてはならないため、溶接を行いにくく、この場合、溶接品質も低下するという問題点がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、並列接続したパウチ型バッテリーセルのうち隣接したパウチ型バッテリーセルにおいて、電極リードとパウチ外装材のテラス先端部との電気的接触を防止でき、さらに、並列接続構造において多重に重ねられた複数の電極リードとバスバーとの接合安定性を向上させることができるバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
本発明によれば、相互積層して配列され、電気的に直列接続または並列接続したパウチ型バッテリーセルを備えたバッテリーモジュールであって、いずれか一つのパウチ型バッテリーセルの電極リードに向けて他のパウチ型バッテリーセルの電極リードが偏向して一端部が重なり、前記パウチ型バッテリーセルの各々は、テラスと電極リードとの境界部分が前記電極リードの偏向方向へ曲げられるように処理されたＲ曲げ部を有するバッテリーモジュールが提供できる。
前記Ｒ曲げ部はラウンド形態を有し、前記テラスは先端部が前記Ｒ曲げ部で最も凹んだ部分に位置するように曲げられ得る。
少なくとも二つ以上の正極リードの一端部が重なって一直線に延びて設けられる正極リード群と、前記正極リード群と同じ方向へ前記正極リードの個数と同じ個数で重なって一直線に延びて設けられる負極リード群と、を含み、前記正極リード群及び前記負極リード群のうち最近接距離で相互対向する第１正極リード及び第１負極リードを基準として、残りの正極リードが前記第１正極リードに向けて偏向し、残りの負極リードが前記第１負極リードに向けて偏向するように設けられ得る。
前記正極リード群と前記負極リード群とを電気的に接続するバスバー組立体をさらに含み、前記バスバー組立体は、棒状の伝導体として設けられた固定型バスバーと、前記固定型バスバーを中心として前記固定型バスバーの両側に離隔して配置され、前記固定型バスバーとの間に前記正極リード群及び前記負極リード群を各々挿入できる挟み空間を形成する一対の移動型バスバーと、前記正極リード群及び前記負極リード群が前記挟み空間に位置した状態で前記一対の移動型バスバーを前記固定型バスバーに近接するように移動させて、前記正極リード群及び前記負極リード群を前記固定型バスバーに密着させる密着部材と、を含み得る。
前記密着部材は、両端部が前記一対の移動型バスバーに結合して弾性復元力で前記一対の移動型バスバーを相互対向する方向へ移動させる板ばねであり得る。
前記一対の移動型バスバーは各々、前記固定型バスバーに平行して設けられる密着部と、前記密着部の両端から折り曲されて延びて形成され、前記板ばねに連結される間隔調節部と、を備え、前記固定型バスバーを中心として相互対称に配置され、前記固定型バスバーの周りを囲むように設けられ得る。
本発明の他の様態によれば、前述の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。
本発明の一面によれば、並列接続したパウチ型バッテリーセルのうち、隣接したパウチ型バッテリーセルにおいて電極リードとパウチ外装材のテラス先端部との電気的接触を防止することができるため、安全性を高めることができる。
特に、本発明の一面によれば、電極リードとパウチ外装材との電気的短絡の恐れを解消するために、別の部品や絶縁テーピングを用いる場合に比べて費用及び組立工程の増加のような問題点を生じないため、効率性が高い。
また、本発明の他面によれば、一体の電極リードが機械的に圧迫された状態で溶接できるため、並列接続構造において電極リードの個数と関係なく電気的接続性及び機械的接合強度の信頼性を向上させることができる。
また、電極リードの末端部の曲げのための手作業工程が除去され、バッテリーモジュール生産ラインの自動化比率が向上する。
本発明の効果は上述の効果に限定されず、言及していない効果は、本明細書及び添付の図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者に明確に理解されるだろう。
従来技術による複数のパウチ型バッテリーセルを並列接続した構成を概略的に示した図である。 図１におけるＡ領域の拡大図である。 本発明の一実施例によるパウチ型バッテリーセルの構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施例による複数のパウチ型バッテリーセルを並列接続した構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例による複数のパウチ型バッテリーセルを並列接続した構成を概略的に示した断面図である。 図５におけるＢ領域の拡大図である。 本発明の一実施例によるパウチ型バッテリーセルの電極リードをバスバー組立体に連結するための段階別工程図である。 本発明の一実施例によるパウチ型バッテリーセルの電極リードをバスバー組立体に連結するための段階別工程図である。 本発明の一実施例によるパウチ型バッテリーセルの電極リードをバスバー組立体に連結するための段階別工程図である。
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。
本発明の実施形態は、通常の技術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り、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや比率は、実際の大きさや比率を完全に反映することではない。
本発明によるバッテリーモジュールは、一方向へ相互積層配列され、電気的に直列接続または並列接続したパウチ型バッテリーセル１０で構成されたセル積層体と、前記セル積層体の電気的接続及び電圧センシングのための電圧センシングアセンブリー、前記セル積層体を収納して外部から保護し、前記セル積層体に機械的支持力を提供するモジュールハウジング、前記パウチ型バッテリーセル１０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、ヒューズなどを含んで構成され得る。以下、本発明の要旨をぼやかし得る構成についての説明は省略し、本発明の特徴的構成について詳しく説明する。
図３は、本発明の一実施例によるパウチ型バッテリーセル１０の構成を概略的に示した図である。
先ず、図３を参照して本発明によるバッテリーモジュールに適用されるパウチ型バッテリーセル１０を見れば、電極組立体１３と、パウチ外装材と、一端が電極組立体１３に接続し、他端がパウチ外装材の外部へ延びる電極リードと、を含む。参考までに、電極リードはパウチ外装材と一部が共に熱溶着されるが、パウチ外装材の熱接着層は樹脂層からなり、電極リードは金属であるため、電極リードとパウチ外装材との溶着が充分でないことがある。これを補完するための方案として、接着テープ１６を用いることができる。電極リードは、前記接着テープ１６によって周りがテーピングされた状態でパウチ外装材と熱溶着され得る。
電極組立体１３は、便宜上詳しく図示してはいないが、正極板、分離膜及び負極板から構成され得、正極活物質及び負極活物質が各々塗布された正極板及び負極板が分離膜を挟んで反復的に積層された構造を有する。通常、負極板が正極板よりも少し大きいサイズを有するため、電極組立体１３の最上端及び最下端に配置される。このような電極組立体１３は、電解液と共にパウチ外装材によって封止されるように収納され得る。
パウチ外装材は、封止材の役割を果す熱接着層であるポリオレフィン系樹脂層と、機械的強度を維持する基材及び水分と酸素を遮断する役割を果す金属層であるアルミニウム層と、基材及び保護層として作用するナイロン層とが積層された多層膜構造で構成されている。熱接着層であるポリオレフィン系樹脂層としては、無延伸ポリプロピレン（Ｃａｓｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＣＰＰ）が通常使用される。
このようなパウチ外装材は、電極組立体１３を収納し、電解液を注入した後、周縁部を封止できるように設けられる。例えば、パウチ外装材は、第１パウチシート１１ａ及び第２パウチシート１１ｂを含み、前記第１パウチシート１１ａは、電極組立体１３を中央領域に収納できるように成形され、前記第２パウチシート１１ｂは、前記第１パウチシート１１ａと対面して周縁部が熱溶着されるように設けられ得る。以下では、熱溶着された前記パウチ外装材の周縁部をテラス１２とする。
特に、図３及び図４〜図６を共に参照すれば、本発明によるバッテリーモジュールを構成するパウチ型バッテリーセル１０の各々は、Ｒ曲げ部１７をさらに備え得る。前記Ｒ曲げ部１７は、パウチ外装材のテラス１２と電極リードとの境界部分に曲げられて処理された部分であって、複数のパウチ型バッテリーセル１０を並列接続するとき、電極リードとパウチ外装材のテラス先端部１２ａとの干渉ないし接触を回避するための構成である。
より具体的にＲ曲げ部１７を見れば、Ｒ曲げ部１７においてパウチ外装材のテラス先端部１２ａは、他の部分よりも急激に折り曲げられて、従来のパウチ外装材のテラス１２から電極リードが延びていく直線上から外れる箇所に位置する。
本実施例の場合、Ｒ曲げ部１７は、パウチ外装材のテラス１２と電極リードとの境界地点の前後領域でラウンドされた形態またはアーク（ａｒｃ）形態で設けられ得る。この際、パウチ外装材のテラス先端部１２ａは、Ｒ曲げ部１７で最も凹んだ部分に位置することが望ましい。
そして、前記Ｒ曲げ部１７が形成される方向は、図４及び図５のように、複数のパウチ型バッテリーセル１０を並列接続するとき、いずれか一つのパウチ型バッテリーセル１０の電極リードを基準で他のパウチ型バッテリーセル１０の電極リードが偏向する方向と同じ方向に形成される。
例えば、本実施例のように、総６個のパウチ型バッテリーセル１０のうち、３個ずつのパウチ型バッテリーセル１０を並列接続する場合、図５の左側から１番目、２番目のパウチ型バッテリーセル１０の正極リード１４が、基準となる３番目のパウチ型バッテリーセル１０の正極リード１４に重なるように右方向へ偏向し得る。この際、前記３個のパウチ型バッテリーセル１０のＲ曲げ部１７は各々正極リード１４が偏向する方向と同じ右方向に向けるようにする。逆に、図５の左側から５番目、６番目のパウチ型バッテリーセル１０の負極リード１５は、基準となる４番目のパウチ型バッテリーセル１０の負極リード１５に重なるように左方向へ偏向し得、この際、前記３個のパウチ型バッテリーセル１０のＲ曲げ部１７は、各々左方向を向けるようにする。
このようなパウチ型バッテリーセル１０のＲ曲げ部１７の構成によれば、パウチ型バッテリーセル１０を並列接続するとき、図６のように、いずれか一つのパウチ型バッテリーセル１０の電極リードが如何なる角度に偏向しても、隣接する他の一つのパウチ型バッテリーセル１０のテラス先端部１２ａに干渉ないし接触しない。したがって、パウチ型バッテリーセル１０を並列接続するとき、本発明のＲ曲げ部１７の構成によれば、従来と異なり、別の部品や絶縁テーピングを用いなくても、電極リードとパウチ外装材の金属層との電気的接触可能性を効率的に遮断することができる。
一方、本発明のバッテリーモジュールを構成するパウチ型バッテリーセル１０は、少なくとも２個以上の正極リード１４の一端部が重なって一直線に延びて設けられる正極リード群１８と、前記正極リード群１８と同じ方向へ前記正極リード１４の個数と同じ個数が重なって一直線に延びて設けられる負極リード群１９と、を有する。
前記正極リード群１８及び前記負極リード群１９のうち最近接距離で相互対向する第１正極リード１４及び第１負極リード１５を基準として、残りの正極リード１４は、前記第１正極リード１４に向けて偏向し、残りの負極リード１５は、前記第１負極リード１５に向けて偏向し得る。参考までに、並列接続したパウチ型バッテリーセル１０の一方向のみを図示して説明したが、前記パウチ型バッテリーセル１０の反対側の方向は極性のみが異なるだけで同じ構造を有するので、反復する説明は省略する。
例えば、図４及び図５に示したパウチ型バッテリーセル１０の場合、前記第１正極リード１４は、図面の左側から３番目のパウチ型バッテリーセル１０の正極リード１４であり得、前記第１負極リード１５は、４番目のパウチ型バッテリーセル１０の負極リード１５であり得る。このような構成によれば、正極リード群１８と負極リード群１９との間隔が最大限に短くなるため、追ってこれらをバスバーに連結する工程がより容易となる。
このような本発明による前記正極リード群１８及び負極リード群１９は、一直線に延びた形態のまま、後述するバスバー組立体２０に接合され得る。
図７〜図９は、本発明の一実施例によるパウチ型バッテリーセル１０の電極リードをバスバー組立体２０に連結するための段階別工程図である。
これらの図面を参照すれば、本発明のバッテリーモジュールは、前記正極リード群１８と前記負極リード群１９とを電気的に接続するためのバスバー組立体２０をさらに含み得る。
前記バスバー組立体２０は、固定型バスバー２１と、一対の移動型バスバー２２と、前記固定型バスバー２１に対して前記一対の移動型バスバー２２を相対移動可能にする密着部材２５と、を含み得る。
詳しくは後述するが、本発明によれば、前記正極リード群１８及び負極リード群１９は、バスバー組立体２０の挟み空間Ｓにそのまま挿入されてクランピングされた後、溶接できる。したがって、従来のような電極リードの曲げ作業が不要となり、生産ラインの自動化比率がさらに高くなる。また、本発明によれば、機械的圧迫が加えられた状態で電極リード群が溶接されることで、２個以上の電極リードを並列的に接合する場合においても、電気的接続性と機械的接合強度に対する信頼性を維持することができる。
以下、本発明によるバスバー組立体２０について詳しく説明する。
固定型バスバー２１は棒状であって、電気伝導性を有する銅、銀、すずメッキ銅のような材質から設けられ得る。したがって、正極リード群１８及び負極リード群１９がこのような固定型バスバー２１に接触すれば、バッテリーモジュールの電流が安定的に通電できる。
移動型バスバー２２も、固定型バスバー２１と同様に、電気伝導性を有する銅、銀、すずメッキ銅のような金属材質として設けられ得る。但し、移動型バスバー２２は、正極リード群１８及び負極リード群１９を加圧して固定型バスバー２１に密着させてクランピングすることが主な機能である。したがって、移動型バスバー２２は、必ずしも金属材質でなくてもよく、非金属材質であってもよい。
移動型バスバー２２は、固定型バスバー２１を中心として相対移動可能に一対で設けられる。そして、移動型バスバー２２と固定型バスバー２１との間には、正極リード群１８または負極リード群１９が通過可能な挟み空間Ｓが設けられ得る。例えば、図７及び図８に示したように、左側の移動型バスバー２２と固定型バスバー２１との間の挟み空間Ｓには、負極リード群１９が介在され得、右側の移動型バスバー２２と固定型バスバー２１との間の挟み空間Ｓには、正極リード群１８が介在され得る。
本実施例による一対の移動型バスバー２２は、各々略「コ」字の形態で密着部２３及び間隔調節部２４を含み、固定型バスバー２１を中心として対称的に設けられて前記固定型バスバーの周りを囲む形態であり得る。前記密着部２３は、固定型バスバー２１に平行に配置される部分であり得、間隔調節部２４は、前記密着部２３の両端から固定型バスバー２１に向けて折り曲げられるように延びて形成される部分であり得る。
左側の移動型バスバー２２の間隔調節部２４と、右側の移動型バスバー２２の間隔調節部２４とは、当接可能に構成される。このように当接している各移動型バスバー２２の間隔調節部２４の長さによって挟み空間Ｓの幅が変わるように設計変更することができる。
密着部材２５は、一対の移動型バスバー２２を固定型バスバー２１に近接するように移動させる役割を果す構成であり得る。本実施例の場合、密着部材２５は板ばねである。板ばねは、窄められた状態でその両端部が左／右側の移動型バスバー２２に結合する。したがって、外力を加えて左／右側の移動型バスバー２２を引っ張ってから放せば、板ばねの弾性復元力によって左／右側の移動型バスバー２２が固定型バスバー２１に向けて元の状態に移動するようになる。
以下、図７〜図９を参照して、バスバー組立体２０と、並列接続した正極リード群１８及び負極リード群１９とを接合する過程を簡略に説明すれば、次のようである。
先ず、相互隣接する第１正極リード１４及び第１負極リード１５を基準で、各々正極リード１４及び負極リード１５の一端部を重ねることで正極リード群１８及び負極リード群１９を形成する。
その後、バスバー組立体２０の左／右側の移動型バスバー２２を引っ張って挟み空間Ｓを充分確保した状態で、正極リード群１８及び負極リード群１９を各々当該挟み空間Ｓに挟みこむ。
それから、バスバー組立体２０の左／右側の移動型バスバー２２を放すことで正極リード群１８及び負極リード群１９を固定型バスバー２１に密着させる。この際、正極リード群１８及び負極リード群１９は、バスバー組立体２０によってクランピングされて一直線に延びた状態で固定型バスバー２１に接合できる。それから、溶接工程を追加で行えば、正極リード群１８及び負極リード群１９は、より安定的にバスバー組立体２０に接合される。
このように本発明によるバスバー組立体２０によれば、従来技術と異なり（図１参照）、電極リードの溶接過程で電極リードの曲げ過程が一切要求されない。したがって、電極リードの曲げのための手作業工程が除去され、バッテリーモジュール生産ラインの自動化比率が向上する。また、一体の電極リードが機械的に圧迫された状態で溶接されるので、並列接続構造において電極リードの個数と関係なく電気的接続性及び機械的接合強度の信頼性が向上する。
一方、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、このようなバッテリーモジュールに加え、バッテリーモジュールを収納するためのパックケース、各々のバッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置などをさらに含み得る。
以上、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ず、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。
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。
１ パウチ型バッテリーセル
１ａ 電極リード
２ パウチ型バッテリーセル
２ａ 電極リード
２ｂ テラス先端部
３ パウチ型バッテリーセル
３ａ 電極リード
４ バスバー
５ 内部接着層
６ アルミニウム層
７ 外部絶縁層
１０ パウチ型バッテリーセル
１１ａ 第１パウチシート
１１ｂ 第２パウチシート
１２ テラス
１２ａ テラス先端部
１３ 電極組立体
１４ 正極リード
１５ 負極リード
１６ 接着テープ
１７ 曲げ部
１８ 正極リード群
１９ 負極リード群
２０ バスバー組立体
２１ 固定型バスバー
２２ 移動型バスバー
２３ 密着部
２４ 間隔調節部
２５ 密着部材

Claims (7)

  1. 相互積層して配列され、電気的に直列接続または並列接続したパウチ型バッテリーセルを備えたバッテリーモジュールであって、
    いずれか一つのパウチ型バッテリーセルの電極リードに向けて他のパウチ型バッテリーセルの電極リードが偏向して一端部が重なり、
    前記パウチ型バッテリーセルの各々は、テラスと電極リードとの境界部分が前記電極リードの偏向方向へ曲げられるように処理されたＲ曲げ部を有することを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記Ｒ曲げ部はラウンド形態を有し、前記テラスは先端部が前記Ｒ曲げ部で最も凹んだ部分に位置するように曲げら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。
  3. 少なくとも二つ以上の正極リードの一端部が重なって一直線に延びて設けられる正極リード群と、前記正極リード群と同じ方向へ前記正極リードの個数と同じ個数で重なって一直線に延びて設けられる負極リード群と、を含み、
    前記正極リード群及び前記負極リード群のうち最近接距離で相互対向する第１正極リード及び第１負極リードを基準として、残りの正極リードが前記第１正極リードに向けて偏向し、残りの負極リードが前記第１負極リードに向けて偏向するように設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記正極リード群と前記負極リード群とを電気的に接続するバスバー組立体をさらに含み、
    前記バスバー組立体は、
    棒状の伝導体として設けられた固定型バスバーと、
    前記固定型バスバーを中心として前記固定型バスバーの両側に離隔して配置され、前記固定型バスバーとの間に前記正極リード群及び前記負極リード群を各々挿入できる挟み空間を形成する一対の移動型バスバーと、
    前記正極リード群及び前記負極リード群が前記挟み空間に位置した状態で前記一対の移動型バスバーを前記固定型バスバーに近接するように移動させて、前記正極リード群及び前記負極リード群を前記固定型バスバーに密着させる密着部材と、を含む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。
  5. 前記密着部材は、
    両端部が前記一対の移動型バスバーに結合して弾性復元力で前記一対の移動型バスバーを相互対向する方向へ移動させる板ばねであることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記一対の移動型バスバーは各々、
    前記固定型バスバーに平行して設けられる密着部と、前記密着部の両端から折り曲されて延びて形成され、前記密着部材に連結される間隔調節部と、を備え、
    前記固定型バスバーを中心として相互対称に配置され、前記固定型バスバーの周りを囲むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか一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。
JP2019559766A 2017-11-24 2018-10-31 電気的接続安全性が向上したバッテリーモジュール Active JP6798043B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170158519A KR102258819B1 (ko) 2017-11-24 2017-11-24 전기적 연결 안전성이 향상된 배터리 모듈
KR10-2017-0158519 2017-11-24
PCT/KR2018/013133 WO2019103344A1 (ko) 2017-11-24 2018-10-31 전기적 연결 안전성이 향상된 배터리 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020518970A JP2020518970A (ja) 2020-06-25
JP6798043B2 true JP6798043B2 (ja) 2020-12-09

Family

ID=66631067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019559766A Active JP6798043B2 (ja) 2017-11-24 2018-10-31 電気的接続安全性が向上したバッテリーモジュール

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11217864B2 (ja)
EP (1) EP3624227B1 (ja)
JP (1) JP6798043B2 (ja)
KR (1) KR102258819B1 (ja)
CN (1) CN110622341B (ja)
PL (1) PL3624227T3 (ja)
WO (1) WO2019103344A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273184B1 (ko) * 2017-10-10 2021-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 리드 접합용 버스바 조립체 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR102320342B1 (ko) 2018-05-29 2021-11-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈
JP7170735B2 (ja) 2018-10-26 2022-11-14 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーセルの損傷を防止できる構造を有するバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車
JP7115358B2 (ja) * 2019-02-26 2022-08-09 住友電装株式会社 電子モジュール
KR102779614B1 (ko) * 2019-03-12 2025-03-10 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법
CN111755657B (zh) * 2019-03-29 2022-02-15 宁德新能源科技有限公司 电极组件
KR102541537B1 (ko) * 2019-06-25 2023-06-08 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102792207B1 (ko) * 2019-07-16 2025-04-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR102769905B1 (ko) * 2019-10-24 2025-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102506245B1 (ko) 2019-11-14 2023-03-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈, 전지 모듈 제조 방법 및 전지 모듈을 포함하는 전지 팩
KR102786405B1 (ko) 2019-12-06 2025-03-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102886187B1 (ko) * 2020-09-08 2025-11-13 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 리드가 비대칭 구조로 형성된 전지 셀 및 이를 포함하는 기계적 강도가 보강된 전지 모듈
CN112151730B (zh) * 2020-09-25 2023-02-21 飞毛腿(福建)电子有限公司 一种移动电源激光焊接装配结构及其装配工艺
KR20240007501A (ko) * 2022-07-08 2024-01-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0158519B1 (ko) 1995-07-01 1998-11-16 김용진 전기압력 보온밥솥의 잡곡조리방법
US6042966A (en) 1998-01-20 2000-03-28 Valence Technology, Inc. Battery terminal insulation
JP2000021387A (ja) 1998-07-01 2000-01-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd シート型電池
JP2001256960A (ja) 2000-03-10 2001-09-21 Mitsubishi Chemicals Corp 電 池
JP2002298825A (ja) 2001-03-29 2002-10-11 Tdk Corp 電気化学デバイスの製造方法、および電気化学デバイス
JP2003272572A (ja) * 2002-03-20 2003-09-26 Dainippon Printing Co Ltd 電池用外装体と電池の包装方法
JP4499977B2 (ja) 2002-05-07 2010-07-14 富士重工業株式会社 板状電池の電極絶縁構造
DE60307750T2 (de) * 2002-05-08 2006-12-14 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Sekundärzellenmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
JP3698320B2 (ja) 2002-06-03 2005-09-21 日産自動車株式会社 組電池
JP4211322B2 (ja) * 2002-08-26 2009-01-21 日産自動車株式会社 積層型電池、組電池、電池モジュール並びに電気自動車
JP3695435B2 (ja) * 2002-09-03 2005-09-14 日産自動車株式会社 ラミネート外装扁平型電池
JP2004158434A (ja) 2002-10-15 2004-06-03 Dainippon Printing Co Ltd リチウム電池
KR20040054128A (ko) * 2002-12-17 2004-06-25 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지
JP3789438B2 (ja) * 2003-03-03 2006-06-21 Ｎｅｃラミリオンエナジー株式会社 フィルム外装電池
KR100502353B1 (ko) 2003-06-12 2005-07-21 삼성에스디아이 주식회사 전지
JP2005044583A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Toshiba Corp 薄型二次電池
JP2007095465A (ja) 2005-09-28 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 封口電池及びその製造方法
WO2007114579A1 (en) 2006-04-03 2007-10-11 Lg Chem, Ltd. Lithium secondary battery improved safety and capacity
KR101038680B1 (ko) 2010-03-12 2011-06-02 아이피지 포토닉스 코리아(주) 이차전지 및 이를 이용한 이차전지 모듈
US20120315531A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 GM Global Technology Operations LLC Battery cell connection apparatus
KR101905080B1 (ko) * 2011-12-09 2018-10-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102024002B1 (ko) * 2012-07-05 2019-09-23 에스케이이노베이션 주식회사 전지팩
JP2014053104A (ja) * 2012-09-05 2014-03-20 Captex Co Ltd 電極接続構造
CN104769746B (zh) 2012-11-09 2017-10-03 日产自动车株式会社 电池组和电池组的制造方法
KR101747397B1 (ko) * 2013-09-25 2017-06-14 주식회사 엘지화학 댐핑 구조가 형성되어 있는 전극리드를 포함하는 전지모듈
WO2015152527A1 (ko) * 2014-03-31 2015-10-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
EP3109925B1 (en) * 2014-03-31 2022-05-11 LG Energy Solution, Ltd. Battery module and battery pack comprising same
KR101736377B1 (ko) * 2014-06-09 2017-05-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101957311B1 (ko) * 2015-07-21 2019-03-12 주식회사 엘지화학 2차 전지
US10532423B2 (en) * 2015-12-09 2020-01-14 Lg Chem, Ltd. Battery pack and method for manufacturing the same
KR102424640B1 (ko) 2015-12-29 2022-07-25 에이치그린파워 주식회사 배터리 모듈 및 이의 조립 방법
US10122004B2 (en) * 2017-03-16 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Quick connect assembly for busbars in an electrified vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190060376A (ko) 2019-06-03
CN110622341B (zh) 2022-04-08
EP3624227A4 (en) 2020-08-12
US11217864B2 (en) 2022-01-04
JP2020518970A (ja) 2020-06-25
EP3624227A1 (en) 2020-03-18
KR102258819B1 (ko) 2021-05-31
EP3624227B1 (en) 2021-06-02
PL3624227T3 (pl) 2021-10-18
US20200067066A1 (en) 2020-02-27
CN110622341A (zh) 2019-12-27
WO2019103344A1 (ko) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110622341B (zh) 具有增强的电连接稳定性的电池模块
EP3671902B1 (en) Battery module having bus bar assembly
EP2284930B1 (en) Secondary battery
EP2846377B1 (en) Battery assembly having single electrode terminal joint part
KR102382525B1 (ko) 이차전지 및 이차전지 배열
EP2736097B1 (en) Rechargeable battery and module of the same
JP2020518968A (ja) 電極リード接合用バスバー組立体及びこれを含むバッテリーモジュール
KR101472167B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지용 파우치 및 이를 이용한 파우치형 이차전지, 중대형 전지팩
US10439195B2 (en) Power storage device
EP2337118A1 (en) Secondary battery
CN106133948A (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
JP7596525B2 (ja) 電池モジュールおよびその製造方法
US10892462B2 (en) Battery structure
KR20170032098A (ko) 배터리 모듈 및 이에 적용되는 보호구조물
JP2020513661A (ja) バッテリーモジュール
WO2019003928A1 (ja) バスバー及び電池積層体
EP2874204B1 (en) Battery assembly
JP2024506457A (ja) 安全性が向上したパウチ型電池セル及びこれを含む電池モジュール
JP5034152B2 (ja) 組電池
KR20220003729A (ko) 전지 모듈, 이를 포함하는 전지팩 및 이의 제조 방법
JP2021150145A (ja) 電池モジュール
JP2016081743A (ja) 蓄電装置
JP4078892B2 (ja) 電池接続構造体
WO2018235367A1 (ja) 電池パック
KR20250147319A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191031

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201021

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6798043

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250