KR20200073042A - 전지 모듈 - Google Patents

전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20200073042A
KR20200073042A KR1020180161298A KR20180161298A KR20200073042A KR 20200073042 A KR20200073042 A KR 20200073042A KR 1020180161298 A KR1020180161298 A KR 1020180161298A KR 20180161298 A KR20180161298 A KR 20180161298A KR 20200073042 A KR20200073042 A KR 20200073042A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
bus bar
safety
battery
expansion resin
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.)
Granted
Application number
KR1020180161298A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102691428B1 (ko
Inventor
이한영
이경민
정범영
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180161298A priority Critical patent/KR102691428B1/ko
Priority to EP19896335.7A priority patent/EP3876306A4/en
Priority to US17/296,380 priority patent/US12506228B2/en
Priority to JP2021531029A priority patent/JP7246484B2/ja
Priority to CN201980077748.2A priority patent/CN113632309B/zh
Priority to PCT/KR2019/013121 priority patent/WO2020122386A1/ko
Publication of KR20200073042A publication Critical patent/KR20200073042A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102691428B1 publication Critical patent/KR102691428B1/ko
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
    • H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M2/348—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M2/1072—
    • H01M2/206—
    • 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
    • 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
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular 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
    • 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
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀, 및 상기 복수의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하고, 상기 버스바는 버스바 본체, 및 상기 버스바 본체의 일부에 삽입되어 버스바 본체에 의해 둘러싸여 있는 안전부를 포함하고, 상기 안전부는 부피 팽창 수지, 전도성 물질 및 접착제를 포함한다.

Description

전지 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 안전성이 개선된 버스바를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
이차 전지는 제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지기 때문에, 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
상기 전기 자동차 등에 적용되는 전지 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀을 포함하는 다수의 셀 조립체를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
복수개의 전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지 셀로 이루어지는 전지 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 상기 전지 팩에 포함되는 전지 모듈의 개수, 또는 전지 모듈에 포함되는 전지 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이렇게 설정된 전지 모듈은 상호 적층되는 복수 개의 전지 셀들 및 상기 복수 개의 전지 셀들의 전극 리드들을 전기적으로 연결하는 버스바 를 포함하여 구성된다.
이와 같은 중대형 전지 모듈에 있어서 안전성 확보를 위해 전지 셀 내부의 압력이 상승하게 되면 셀 내부의 리드를 녹여 전류를 차단하도록 설계되어 있으나, 셀 내부 압력의 상승 여부에 의해 작동하기 때문에 파우치형 셀일 경우 파우치 변형의 문제가 있다. 이 때문에 중대형 전지 모듈에 있어서도 셀 내부의 온도가 상승할 경우 전류를 차단하여 안정적으로 안전성을 확보할 수 있는 수단의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지 모듈에 있어서 온도 상승에 따른 열폭주 등의 이상 상황에서 전류를 차단하여 안전성을 확보할 수 있으며 동시에 정상적인 상황에서는 저항이 높지 않아 기존 성능을 동일하게 유지할 수 있는 버스바를 포함하는 전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀, 및 상기 복수의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하고, 상기 버스바는 버스바 본체, 및 상기 버스바 본체의 일부에 삽입되어 버스바 본체에 의해 둘러싸여 있는 안전부를 포함하고, 상기 안전부는 부피 팽창 수지, 전도성 물질 및 접착제를 포함한다.
상기 안전부는 상기 버스바 본체와 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 부피 팽창 수지는 소정 온도 이상의 환경에서 가스를 발생시키는 물질을 포함할 수 있다.
상기 부피 팽창 수지는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate)를 포함할 수 있다.
상기 안전부는 상기 부피 팽창 수지, 상기 전도성 물질, 및 상기 접착제가 혼합되어 형성될 수 있다.
상기 소정 온도 이상의 환경에서 부피 팽창 수지에서 가스가 발생하는 것에 의해 상기 안전부의 저항이 상승하여 전류가 차단될 수 있다.
상기 소정 온도 미만의 환경에서 상기 안전부는 상기 전도성 물질에 의해 도전성을 가질 수 있다.
상기 전도성 물질은 금속 분말 또는 탄소 분말일 수 있다.
상기 소정 온도는 110℃ 내지 120℃일 수 있다.
상기 버스바는, 상기 버스바 본체에 형성되고, 상기 복수의 전지 셀로부터 연장된 리드가 삽입되는 슬릿, 및 상기 버스바 본체의 일단부로부터 연장되어 절곡된 형상을 갖는 단자 연결부를 포함하고, 상기 안전부는 상기 슬릿과 상기 단자 연결부 사이에 위치할 수 있다.
상기 안전부는 복수의 스트라이프가 집합된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은, 상기한 적어도 하나의 전지 모듈, 및 상기 적어도 하나의 전지 모듈을 패키징하는 팩 케이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상기한 적어도 하나의 전지 팩을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 전지 모듈에 있어서 온도 상승에 따른 열폭주 등의 이상 상황에서 전류를 차단하여 안전성을 확보할 수 있으며 동시에 정상적인 상황에서는 저항이 높지 않아 기존 성능을 동일하게 유지할 수 있는 버스바를 사용하여 전지 모듈의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 전지 모듈의 버스바를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 버스바의 III-III'에 따른 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바를 도시한 정면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(10)은, 전지 셀(100)이 복수 개 적층되어 있는 전지 셀 적층체 및 상기 복수의 전지 셀(100)들을 전기적으로 연결하는 버스바(200)를 포함한다.
상기 전지 셀 적층체를 구성하는 개개의 전지 셀(100)은 예를 들면 파우치 타입 전지 셀로서 전극 조립체를 파우치 케이스에 수용한 형태를 가질 수 있고, 이들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 포함하여 구성될 수 있으며, 공지의 구조를 갖는 전극 조립체를 채택할 수 있으므로 여기에서는 자세한 설명을 생략한다.
전극 조립체에 연결된 한 쌍의 전극 리드(110)는 파우치 케이스의 외측으로 인출되고, 예를 들면 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 인출될 수 있다. 본 발명의 도면에서는 도면 도시의 편의상 한 쌍의 전극 리드(110)가 서로 반대방향으로 인출된 형태를 갖는 파우치 타입 전지 셀(100)에 대해서만 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 전지 모듈에 적용되는 전지 셀(100)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 한 쌍의 전극 리드(110)가 서로 동일한 방향으로 인출되는 경우도 가능하다.
상기 전지 셀(100)들은 서로 동일한 극성을 갖는 전극 리드(11)들이 동일한 방향에 위치하도록 적층된다. 이는 버스바(200)를 이용하여 전극 리드(110)들을 전기적으로 연결시키는 경우 동일한 극성을 갖는 전극 리드(110)들끼리 연결이 되어야 하기 때문이다. 이처럼 동일한 극성을 갖는 전극 리드(110)들끼리 전기적으로 연결이 됨으로써 각각의 전지 셀(100)들은 병렬 연결을 이루게 된다.
상기 전극 리드(110)로는, 예를 들면 니켈(Ni)이 코팅된 알루미늄(Al) 재질의 얇은 금속 플레이트가 이용될 수 있고, 이러한 전극 리드(110)와 버스바(200)의 결합을 위한 용접 작업이 원활하게 이루어지도록 하기 위해 전극 리드(110)의 표면에 주석(Sn) 코팅을 해 둘 수 있다.
버스바(200)는 각각의 전지 셀(100)에 구비된 전극 리드(110)들을 전기적으로 연결시키기 위한 것으로서, 전극 리드(110)들이 삽입될 수 있는 슬릿(202)을 포함할 수 있다. 슬릿(202)에 삽입된 전극 리드(110)를 절곡하여 전극 리드(110)와 버스바(200)가 면접촉하도록 한 후 용접 등에 의해 연결하는 것에 의해 전기적 연결을 달성할 수 있다.
버스바(200)는 전지 모듈(10) 내의 전지 셀(100)들을 병렬 연결하는데 사용되는 제1 버스바(210)와, 전지 모듈(10)을 외부의 단자와 전기적으로 연결하는데 사용되는 제2 버스바(220)를 포함할 수 있다. 제 1 버스바(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 평판형의 버스바 본체(211)와 이에 형성된 슬릿(202)을 포함할 수 있으나, 그 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하나의 본체에 복수의 슬릿을 포함하는 형태나, 전극 리드 외의 다른 부품과의 결합을 위한 추가의 홀 또는 돌기 등을 포함할 수도 있으며, 필요에 따라 적절히 변형할 수 있다. 제2 버스바(220)는 도 1에 도시한 바와 같이, 슬릿(202)을 포함하는 버스바 본체(221)와, 상기 버스바 본체(221)의 일단으로부터 연장되어 전지 모듈(100)과 반대 방향을 향해 버스바 본체(221)와 대략 수직이 되도록 절곡되어 형성된 단자 연결부(222)를 포함할 수 있다. 단자 연결부(222)는 외부의 단자와 연결될 수 있는 하나 이상의 홀(223)을 포함할 수 있다.
이러한 버스바(200)는 버스파 프레임(도시하지 않음) 등에 결합되어 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임(도시하지 않음)과 버스바 프레임이 결합하는 것에 의해 전극 리드(110)와 결합할 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 나타낸 전지 모듈의 버스바를 도시한 정면도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 버스바의 III-III'에 따른 단면을 도시한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 버스바(200, 본 실시예에서는 제2 버스바(220)를 예로 들어 설명한다)는 버스바 본체(221)의 일부에 삽입되어 버스바 본체(221)에 의해 둘러싸여 있는 안전부(230)를 포함한다.
안전부(230)는 부피 팽창 수지, 전도성 물질 및 접착제를 포함하여 이루어진다. 즉, 부피 팽창 수지, 전도성 물질 및 접착제가 혼합되어 있는 페이스트 상태의 물질을, 버스바 본체(221)에 형성된 공간(홀)에 채운 후 경화시키는 것에 의해 안전부(230)가 형성될 수 있으며, 이 때문에 안전부(230)는 버스바 본체(221)와 동일한 두께를 가질 수 있다.
안전부(230)에 포함된 부피 팽창 수지는 소정 온도 이상의 환경, 구체적으로는 110℃ 내지 120℃ 이상의 환경에서 가스를 발생시키는 물질을 포함한다. 즉, 부피 팽창 수지는 110℃ 내지 120℃ 이상의 온도에서 열분해되어 가스를 발생시킬 수 있는 물질이다. 이러한 부피 팽창 수지의 예로는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 등을 들 수 있다.
안전부(230)에 포함된 전도성 물질은 도전성의 분말일 수 있고, 예를 들면 금속 분말 또는 탄소 분말을 사용할 수 있다. 금속 분말의 예로는 은, 알루미늄, 금, 납 등을 들 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 도선성의 분말을 접착제와 혼합하여 사용하거나 또는, 시판의 메탈 페이스트(metal paste)를 상기 부피 팽창 수지와 후술의 접착제와 함께 혼합하여 안전부(230)를 형성할 수 있다. 안전부(230)는 이러한 전도성 물질을 포함하기 때문에, 전지 모듈이 정상적으로 작동할 때(즉, 비정상적인 온도 상승이 발생하지 않을 때) 안전부(230)에 의한 버스바(200)의 저항 증가가 발생함이 없이 원활하게 전류를 전달할 수 있도록 한다.
안전부(230)에 포함된 접착제는, 부피 팽창 수지 및 전도성 물질과 혼합되어 페이스트 형태를 만들고 경화될 수 있는 수지라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
부피 팽창 수지, 전도성 물질, 및 접착제를 혼합하여 페이스트 형태로 만든 후 이를 버스바 본체(221)에 형성된 공간(홀)에 채운 후 경화시키는 것에 의해 안전부(230)를 형성할 수 있다. 안전부(230)에 포함된 부피 팽창 수지는, 전지 모듈 내의 온도가 비정상적으로 상승(열폭주)하여 110℃ 내지 120℃ 이상이 될 경우 열분해되어 가스를 발생시킨다. 예를 들면 부피 팽창 수지로서 멜라민 이소시아누레이트를 사용할 경우 열분해에 의해 질소 기체가 발생한다. 이와 같이 가스가 발생하면 안전부(230)가 팽창하여 저항이 증가하게 된다. 즉, 안전부(230)가 저항층으로 작용하게 되어 안전부(230)를 중심으로 양 측 사이에 저항이 증가하기 때문에 전류가 흐르지 않거나, 흐르는 전류의 양이 감소하게 된다. 따라서 비정상적인 작동에 의해 급격한 온도 상승이 발생하는 경우 효율적으로 전류를 차단하여 전지 모듈의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3에 나타난 바와 같이 부피 팽창 수지, 전도성 물질, 및 접착제를 혼합하여 안전부(230)를 형성하는 경우, 버스바 본체(221)와 동일한 두께로 안전부(230)를 형성할 수 있고, 따라서 안전부(230)를 부가하더라도 종래의 버스바(200)의 구조 자체의 변경이 발생하지 않기 때문에 설계 변경 없이 용이하게 안전부(230)의 구성을 채용할 수 있다.
도 2에서는 제2 버스바(220)에 포함된 안전부(230)를 예로 들어 설명하였으나, 안전부(230)는 제1 버스바(210)에 포함될 수도 있고, 또한 전기적 연결을 위해 채용된 다른 부품의 안전성을 위해서도 채용될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만, 외부의 단자와 연결되는 단자 연결부(222) 근방에 안전부(230)가 위치할 경우, 외부와의 전류 흐름이 차단되기 때문에 전지 모듈(10) 전체에 대해 보다 빠르고 효과적으로 전류 차단의 효과를 달성할 수 있다는 점에서 이점이 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 안전부(230)는 슬릿(202)과 단자 연결부(222) 사이에 위치할 수 있고, 이에 의해 보다 적은 양 및 작은 면적의 안전부(230)에 의하더라도 전지 모듈(10) 전체에 대해 외부로부터의 전기적 연결을 신속하게 차단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 버스바를 도시한 정면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버스바(200)는 복수의 스트라이프가 집합된 형태로 형성된 안전부(231)를 포함할 수 있다. 안전부(231)의 형태를 제외한 다른 구성은 앞선 실시예와 동일한바, 여기서는 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 버스바(200)에 포함된 안전부(231)는 복수의 스트라이프가 집합된 형태로서, 버스바 본체(221)에 패턴 형상의 구멍을 복수로 형성한 후 이를 앞서 설명한 부피 팽창 수지, 전도성 물질 및 접착제를 혼합하여 얻어진 페이스트로 채워서 경화하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이에 의하면, 페이스트에 의해 채워지는 각 영역이 좁기 때문에, 페이스트의 점도가 다소 묽더라도 이에 영향받지 않고 안전부(231)를 형성할 수 있게 되어 가공성이 향상된다.
또한 이러한 형상에 의하더라도, 비정상적으로 온도가 상승할 경우 안전부(231)가 형성된 영역에서 부피 팽창 수지에 의한 열분해가 충분히 일어나기 때문에 안전부(231)에 의한 전류 차단 효과는 동일하게 달성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 하나 또는 그 이상이 팩 케이스 내에 패키징되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
앞에서 설명한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 전지 모듈 100: 전지 셀
110: 전극 리드 200: 버스바
210: 제1 버스바 220: 제2 버스바
230, 231: 안전부 202: 슬릿
211, 221: 버스바 본체 222: 단자 연결부
223: 홀

Claims (13)

  1. 복수의 전지 셀, 및
    상기 복수의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하고,
    상기 버스바는 버스바 본체, 및 상기 버스바 본체의 일부에 삽입되어 버스바 본체에 의해 둘러싸여 있는 안전부를 포함하고,
    상기 안전부는 부피 팽창 수지, 전도성 물질 및 접착제를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 안전부는 상기 버스바 본체와 동일한 두께를 갖는 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 부피 팽창 수지는 소정 온도 이상의 환경에서 가스를 발생시키는 물질을 포함하는 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 부피 팽창 수지는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate)를 포함하는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 안전부는 상기 부피 팽창 수지, 상기 전도성 물질, 및 상기 접착제가 혼합되어 형성되는 전지 모듈.
  6. 제3항에서,
    상기 소정 온도 이상의 환경에서 부피 팽창 수지에서 가스가 발생하는 것에 의해 상기 안전부의 저항이 상승하여 전류가 차단되는 전지 모듈.
  7. 제3항에서,
    상기 소정 온도 미만의 환경에서 상기 안전부는 상기 전도성 물질에 의해 도전성을 갖는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 전도성 물질은 금속 분말 또는 탄소 분말인 전지 모듈.
  9. 제3항에서,
    상기 소정 온도는 110℃ 내지 120℃인 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 버스바는, 상기 버스바 본체에 형성되고, 상기 복수의 전지 셀로부터 연장된 리드가 삽입되는 슬릿, 및 상기 버스바 본체의 일단부로부터 연장되어 절곡된 형상을 갖는 단자 연결부를 포함하고, 상기 안전부는 상기 슬릿과 상기 단자 연결부 사이에 위치하는 전지 모듈.
  11. 제1항에서,
    상기 안전부는 복수의 스트라이프가 집합된 형상을 갖는 전지 모듈.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 전지 모듈, 및
    상기 적어도 하나의 전지 모듈을 패키징하는 팩 케이스
    를 포함하는 전지 팩.
  13. 제 12 항에 따른 적어도 하나의 전지 팩을 포함하는 디바이스.
KR1020180161298A 2018-12-13 2018-12-13 전지 모듈 Active KR102691428B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161298A KR102691428B1 (ko) 2018-12-13 2018-12-13 전지 모듈
EP19896335.7A EP3876306A4 (en) 2019-10-07 Battery module
US17/296,380 US12506228B2 (en) 2018-12-13 2019-10-07 Battery module
JP2021531029A JP7246484B2 (ja) 2018-12-13 2019-10-07 電池モジュール
CN201980077748.2A CN113632309B (zh) 2018-12-13 2019-10-07 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的装置
PCT/KR2019/013121 WO2020122386A1 (ko) 2018-12-13 2019-10-07 전지 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161298A KR102691428B1 (ko) 2018-12-13 2018-12-13 전지 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200073042A true KR20200073042A (ko) 2020-06-23
KR102691428B1 KR102691428B1 (ko) 2024-08-01

Family

ID=71076108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180161298A Active KR102691428B1 (ko) 2018-12-13 2018-12-13 전지 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12506228B2 (ko)
JP (1) JP7246484B2 (ko)
KR (1) KR102691428B1 (ko)
CN (1) CN113632309B (ko)
WO (1) WO2020122386A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220005221A (ko) * 2020-07-06 2022-01-13 주식회사 엘지에너지솔루션 접착부재에 의해 전극 리드와 버스바가 연결된 전지 모듈
KR20220120514A (ko) 2021-02-22 2022-08-30 (주)에이유플렉스 플렉서블 디스플레이패널의 하부 보호용 메탈플레이트 구조
US12603330B2 (en) 2021-12-17 2026-04-14 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module having electrolytic solution leakage detection function and battery pack including the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102691428B1 (ko) * 2018-12-13 2024-08-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈
CN113871801B (zh) * 2020-06-30 2023-03-14 比亚迪股份有限公司 一种电池模组、电池和电池包

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007109548A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Nec Corp 電気デバイス集合体及びその製造方法
KR20150062694A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 부품 및 이를 포함하는 이차전지
WO2018155281A1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 日本ゼオン株式会社 電気化学素子用電極および電気化学素子

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5406245A (en) * 1993-08-23 1995-04-11 Eaton Corporation Arc-quenching compositions for high voltage current limiting fuses and circuit interrupters
JP2000149744A (ja) * 1998-11-16 2000-05-30 Yazaki Corp 回路遮断装置
US7744405B2 (en) * 2002-08-30 2010-06-29 Tyco Electronics Raychem K.K. Conduction terminal and adapter for conduction terminal
JP2004211026A (ja) * 2003-01-08 2004-07-29 Sumitomo Rubber Ind Ltd 難燃性シームレスベルト、難燃性シームレスベルトの製造方法、及び該難燃性シームレスベルトを備えた画像形成装置
KR100561308B1 (ko) * 2004-05-31 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US7850870B2 (en) 2004-10-28 2010-12-14 Dow Corning Corporation Conductive curable compositions
JP2007194069A (ja) 2006-01-19 2007-08-02 Sony Corp 電流遮断機構および電池
JP4908042B2 (ja) * 2006-04-06 2012-04-04 三菱電機株式会社 回路遮断装置
US8257848B2 (en) * 2009-01-12 2012-09-04 A123 Systems, Inc. Safety venting mechanism with tearing tooth structure for batteries
JP2010165597A (ja) 2009-01-16 2010-07-29 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP5570383B2 (ja) 2010-10-15 2014-08-13 株式会社神戸製鋼所 導電性連結部材、導電性連結部材の製造方法、及び導電性連結部材が電極とされたバッテリ
JP2013014734A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Nitto Denko Corp 導電性粘着テープ
KR101595607B1 (ko) 2011-12-07 2016-02-18 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지
WO2013103244A1 (ko) * 2012-01-03 2013-07-11 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이에 적용되는 커넥팅 바
DE102012205021A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Zellverbinder für ein Batteriesystem oder für eine Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers, Batterie und Kraftfahrzeug
KR101614434B1 (ko) * 2012-08-31 2016-05-02 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 배터리 셀
KR20140125704A (ko) * 2013-04-19 2014-10-29 주식회사 엘지화학 절연 층을 구비하는 이차전지용 커넥팅 부품과 이를 포함하는 이차전지 모듈 및 이차전지 팩
KR20150099193A (ko) * 2014-02-21 2015-08-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR20150121519A (ko) * 2014-04-21 2015-10-29 에스케이배터리시스템즈 주식회사 단락시 안전성 확보가 가능한 용접구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩
JP6724785B2 (ja) * 2014-10-27 2020-07-15 日本電気株式会社 二次電池、電動車両、蓄電システム、および製造方法
JP2016157870A (ja) 2015-02-25 2016-09-01 株式会社ディスコ 加工装置
KR102381777B1 (ko) 2015-02-25 2022-04-01 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102396361B1 (ko) 2015-08-18 2022-05-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
EP3154107B1 (en) 2015-10-06 2018-09-12 Samsung SDI Co., Ltd. Busbar
JP2017109548A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 株式会社東海理化電機製作所 方向指示機構、および方向指示機構の組立方法
JP6707367B2 (ja) * 2016-02-29 2020-06-10 三洋電機株式会社 二次電池及び組電池
CN107369835B (zh) * 2016-05-12 2020-12-25 华为技术有限公司 一种锂离子电池用导电粘结剂及其制备方法、锂离子电池电极极片及制备方法和锂离子电池
KR102085343B1 (ko) 2016-12-05 2020-03-05 주식회사 엘지화학 원통형 이차전지 모듈
KR102234223B1 (ko) 2017-02-16 2021-03-31 주식회사 엘지화학 열팽창성 테이프를 포함하는 안전성이 개선된 배터리 셀 및 이의 제조방법
KR102383415B1 (ko) * 2018-03-20 2022-04-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102450418B1 (ko) * 2018-12-07 2022-09-30 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 개선된 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102691428B1 (ko) * 2018-12-13 2024-08-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007109548A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Nec Corp 電気デバイス集合体及びその製造方法
KR20150062694A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 부품 및 이를 포함하는 이차전지
WO2018155281A1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 日本ゼオン株式会社 電気化学素子用電極および電気化学素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220005221A (ko) * 2020-07-06 2022-01-13 주식회사 엘지에너지솔루션 접착부재에 의해 전극 리드와 버스바가 연결된 전지 모듈
KR20220120514A (ko) 2021-02-22 2022-08-30 (주)에이유플렉스 플렉서블 디스플레이패널의 하부 보호용 메탈플레이트 구조
US12603330B2 (en) 2021-12-17 2026-04-14 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module having electrolytic solution leakage detection function and battery pack including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022513680A (ja) 2022-02-09
EP3876306A1 (en) 2021-09-08
US12506228B2 (en) 2025-12-23
KR102691428B1 (ko) 2024-08-01
US20220037744A1 (en) 2022-02-03
WO2020122386A1 (ko) 2020-06-18
JP7246484B2 (ja) 2023-03-27
CN113632309A (zh) 2021-11-09
CN113632309B (zh) 2023-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12021252B2 (en) Battery module, battery pack comprising such battery module, and vehicle comprising such battery pack
US10862082B2 (en) Battery module assembly
US12506228B2 (en) Battery module
CN110710051B (zh) 电池组
EP3349269B1 (en) Battery module, and battery pack and vehicle comprising the same
US9673495B2 (en) Battery module assembly having coolant flow channel
US11984612B2 (en) Battery module comprising module housing
KR102067714B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
JP2019536238A (ja) バッテリーパック
US20180138474A1 (en) Battery module, battery pack including battery module, and automobile including battery pack
CN107408651B (zh) 电池模块、包括电池模块的电池组和制造用于电池模块的壳体的方法
KR20210023506A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102633457B1 (ko) 배터리 모듈 어셈블리
EP4131580A1 (en) Battery module and battery pack including same
KR102601624B1 (ko) 개선된 전극 탭들 사이의 연결 구조를 갖는 전극 조립체
CN115088121B (zh) 电池模块、包括电池模块的电池组及包括电池组的装置
KR20220047057A (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
EP3514004B1 (en) Battery module and battery pack including same
EP4131579A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
KR102302274B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
CN114556681A (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
KR20220075045A (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20181213

PG1501 Laying open of application
N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20210510

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20231120

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20240709

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20240730

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20240730

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration