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KR20160015751A - 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조, 그리고 이를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조 - Google Patents

배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조, 그리고 이를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조 Download PDF

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KR20160015751A
KR20160015751A KR1020140098410A KR20140098410A KR20160015751A KR 20160015751 A KR20160015751 A KR 20160015751A KR 1020140098410 A KR1020140098410 A KR 1020140098410A KR 20140098410 A KR20140098410 A KR 20140098410A KR 20160015751 A KR20160015751 A KR 20160015751A
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KR
South Korea
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pouch
battery
battery cell
battery cells
electrode tabs
Prior art date
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KR1020140098410A
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English (en)
Inventor
신병헌
김덕수
최영선
황규민
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀 치수를 안정적으로 고정함과 더불어 배터리 셀간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하여 배터리팩 제조에 있어서 설계 자유도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 파우치형 배터리 셀과; 상기 파우치형 배터리 셀이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)가 고정되는 외장케이스와; 상기 외장케이스의 상부에 구비되어 파우치 수용부에 수납된 배터리 셀의 각 전극탭이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재가 구비됨을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조 및 이를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조가 제공된다.

Description

배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조, 그리고 이를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조{Structure for fixing dimension of battery cell and parallel connecting structure between battery cells using the same}
본 발명은 배터리팩을 구성하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조를 기계적으로 자동화하는 것이 가능하도록 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)를 안정적으로 고정할 수 있는 배터리모듈구조 및 이러한 배터리모듈 구조를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 전기 자동차와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다.
리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지는 전해질의 성상(액체/고체)만 다를 뿐 그 구조는 동일하다. 또한, 전지에 따라 전해질이나 극의 재질이 조금씩 다를 수도 있다. 다른 2차 전지의 경우도 전극 또는 전해질로 사용되는 물질이 달라지나 기본 원리 및 구조는 동일하다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기 등의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
특히, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 배터리 셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형의 배터리 셀은 중량이 작고 제조 비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1은 파우치형 배터리 셀 사시도로서, 파우치형 배터리 셀(10)은, 전해액을 밀봉하는 부위인 파우치부(101)와, 상기 파우치부(101)에 결합되는 전극탭(102)으로 이루어진다.
그리고, 상기 파우치부(101)의 가장자리에는 그 내측 본체 부위에 비해 매우 두께가 얇은 테두리부(101a)가 형성된다.
그러나, 상기에서 파우치형 배터리 셀(10)은, 전해액을 수용하기 위한 파우치를 금속호일의 양면에 절연성 필름을 부착하여서 구성함에 따라 파우치 특성상 형태 변형이 용이하여 치수(dimension)의 유동이 심하므로, 상기 파우치형 배터리 셀을 이용하여 기계적으로 자동화하여 배터리팩을 생산하는데 있어서 걸림돌로 작용하게 된다.
즉, 파우치형 배터리 셀(10)을 이용하되, 기계적으로 자동화시켜서 배터리팩을 만들려면 자동화 과정에서 배터리 셀이 정치수를 유지해야 하는데, 파우치 특성상 치수의 유동이 심하여 정치수가 나오지 못하므로, 배터리팩 생산 과정을 자동화하지 못하고 있는 실정이다.
한편, 배터리팩을 구성함에 있어서, 기존에는 직렬 연결만 하면 되는 경우가 많았지만, 현재는 병렬 연결을 해줘야 하는 상황이 많이 생기고 있는 실정이다.
특히, 전기 자동차 등 고출력의 리튬 전지가 요구되는 경우에는, 도 1에 도시된 파우치형 배터리 셀을 수십에서 수백 개 적층하고, 이를 직렬 또는 병렬 연결하여 고전압 또는 고전류를 얻게 된다.
이를 위해 기존에는 복수개의 파우치형 배터리 셀(10)을 적층한 셀 적층체를 제작함에 있어서, 각 배터리 셀의 양극 및 음극의 전극탭(102)을 볼트 조임과 같은 기계적인 체결구조 또는 용접방식 등을 사용하여 직렬 또는 병렬로 연결하였다.
그러나 상기와 같은 방식은 조립성 및 생산 효율성을 낮추게 되며, 생산 단가가 높아지는 원인이 된다.
특히, 배터리 셀의 병렬연결을 위해서는 동일 극성을 갖는 양극 및 음극의 전극탭(102)을 동일 극 끼리 서로 다중으로 연결해 주어야 하며, 셀 적층체(B)의 용량에 따라서 2개 이상의 전극을 동시에 연결해주는 체결 구조가 필요한데, 상기와 같은 기계적 체결구조 또는 용접 방식을 적용할 경우, 전기적 연결에 있어서의 설계 자유도가 현저히 떨어지며 이에 따라 조립성 및 생산 효율도 현저히 낮아지는 문제점이 발생한다.
대한민국공개특허 10-2032-0121488호(2033.02.27.)
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 배터리 셀의 치수(Dimension) 변화에 구애받지 않고 배터리팩을 제조할 수 있도록 함으로써 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 하는 배터리 셀 치수 고정 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은, 파우치형 배터리 셀을 직렬 또는 병렬 연결하여 배터리팩을 구성함에 있어서, 배터리 셀 연결 구조의 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 배터리팩 제조에 있어서의 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있도록 하는데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 파우치형 배터리 셀과; 상기 파우치형 배터리 셀이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)가 고정되는 외장케이스와; 상기 외장케이스의 상부에 구비되며 상기 파우치형 배터리 셀의 각 전극탭이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조가 제공된다.
전술한 구성에 있어서, 상기 외장케이스는, 상기 배터리 셀의 파우치부를 수용하는 파우치 수용부와, 상기 파우치 수용부를 적어도 2개 이상의 공간으로 분할하는 파티션을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 전도성 연결부재와 상기 파우치 수용부에 수납된 배터리 셀의 각 전극탭은 용접되어 연결됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전도성 연결부재는, 상기 외장케이스의 성형시, 플라스틱 재질인 외장케이스의 사출 성형시 인서트(insert)되어 일체를 이루도록 구성된다.
한편, 전술한 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조에 있어서; 상기 외장케이스의 파티션으로 분할된 각 파우치 수용부에 배터리 셀을 수납하되, 상기 각 파우치 수용부에 수납되는 배터리 셀들은 동일 극성을 갖는 전극탭끼리 바로 이웃하도록 수납되고, 상기 동일 극성의 전극탭은 하나의 전도성 연결부재에 같이 연결됨에 따라 상기 배터리 셀들이 전기적으로 병렬 연결 구조를 이루게 되는 것을 특징으로 한다.
이때, 2개의 배터리 셀의 병렬 연결시에는, 상기 파티션에 의해 분할된 파우치 수용부에 각각 수용된 2개의 배터리 셀은 동일 극성의 전극탭이 동일한 전도성 연결부재에 함께 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 3개 이상의 배터리 셀이 병렬 연결시에는, 2개의 배터리 셀의 동일 전극의 전극탭은 상기 전도성 연결부재에 직접 연결되고, 상기 전도성 연결부재에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀의 외측에 배치되는 배터리 셀의 각 전극탭은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재에 직접 연결된 동일 전극의 전극탭에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조, 그리고 이를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조에 따른 효과는 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따르면, 파우치형 배터리 셀의 치수(Dimension) 변화에 구애받지 않고 배터리팩을 제조할 수 있도록 함으로써 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조 공정의 자동화가 가능하도록 하는 효과를 제공한다.
다음으로, 본 발명에 따르면, 파우치형 배터리 셀을 수십에서 수백개 적층하고, 이를 직렬 또는 병렬 연결하여 고전압 또는 고전류를 얻도록 함에 있어서, 적층되는 배터리 셀간의 전기적 연결에 있어서의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 배터리 셀간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 함으로써, 배터리 셀의 병렬 연결에 있어서의 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
도 1은 파우치형 배터리 셀 사시도
도 2는 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension) 고정을 위한 본 발명에 따른 배터리모듈 구조를 도시한 정면 구성도
도 3은 도 2의 'Ⅰ-Ⅰ'선을 따른 단면도로서, 2개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주는 도면
도 4는 도 2의 평면도로서, 2개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주는 도면
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서,
도 5a는 3개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주기 위한 도 2의 'Ⅰ-Ⅰ'선을 따른 단면도
도 5b는 도 5a를 'A'방향에서 바라본 평면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서,
도 6a는 4개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주기 위한 도 2의 'Ⅰ-Ⅰ'선을 따른 단면도
도 6b는 도 6a를 'A'방향에서 바라본 평면도
이하, 본 발명의 실시 예들에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 6b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예1]
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 배터리모듈(1)은, 파우치형 배터리 셀(10)과; 상기 파우치형 배터리 셀(10)이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 치수(dimension)가 고정되는 외장케이스(20)와; 상기 외장케이스(20)의 상부에 구비되며 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 각 전극탭(102)이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재(30)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 외장케이스(20)는, 상기 배터리 셀(10)의 전해액을 밀봉하는 부위인 파우치부(101)를 수용하는 파우치 수용부(201)와, 상기 파우치 수용부(201)를 2개의 공간으로 분할하는 파티션(203; Partition)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 외장케이스(20)의 파우치 수용부(201) 위쪽은 배터리 셀의 전극탭(102)이 상측으로 노출될 수 있도록 개구되어 있다.
그리고, 상기 전도성 연결부재(30)와 상기 파우치 수용부(201)에 각각 수납된 배터리 셀(10)의 각 전극탭(102)은 용접되어 연결된다.
그리고, 상기 전도성 연결부재(30)는, 상기 외장케이스(20)의 성형시, 플라스틱 재질인 외장케이스(20)의 사출 성형시 인서트(insert)되어 일체를 이루도록 구성된다.
이때, 상기 전도성 연결부재(30)는 양측에 위치하여 연결되는 전극탭(102) 보다 돌출되도록 형성됨이 바람직하며, 최소한 동일 높이를 이루도록 형성된다. 이는, 전극탭(102)의 치수에 영향을 받지 않고 상기 전도성 연결부재(30)를 통해 이웃하는 배터리 셀(10)과 손쉽게 병렬 연결될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 실시 예의 배터리모듈(1)은, 상기 외장케이스(20)의 파티션(203)으로 분할된 각 파우치 수용부(201)에 배터리 셀(10)을 수납하되, 상기 각 파우치 수용부(201)에 수납되는 배터리 셀(10)들은 동일 극성을 갖는 전극탭(102)끼리 바로 이웃하도록 수납되고, 상기 동일 극성의 전극탭(102)은 하나의 전도성 연결부재(30)에 같이 연결됨에 따라 상기 배터리 셀(10)들이 전기적으로 병렬 연결 구조를 이루도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 실시 예에 따른 배터리모듈(1)의 작용은 다음과 같다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 배터리모듈(1)은, 파티션(203)에 의해 분할된 2개의 공간에 파우치형 배터리 셀(10)이 위치하게 되는데, 상기 외장케이스(20)의 테두리부(101a)에 의해 파우치형 배터리 셀(10)이 고정된다.
따라서, 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조에 따르면, 상기 파우치형 배터리 셀(10)은 외장케이스(20)에 의해 치수(Dimension)가 안정적으로 유지되므로, 파우치형 배터리 셀(10)을 이용한 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화하는 것이 가능하게 된다.
즉, 기존에는 파우치형 배터리 셀(10)의 특성상, 가로(길이), 세로(폭), 높이에 있어서 치수(Dimension)의 유동성이 심하여 배터리팩의 제조를 기계를 이용한 자동화 공정으로 변환하기가 어려웠으나, 본 발명의 배터리모듈(1) 구조를 적용할 경우, 파우치형 배터리 셀(10)이 가로(길이), 세로(폭), 높이에 있어서 일정한 치수(Dimension)를 유지하는 것이 가능하게 되며, 이에 따라 기계적 자동 생산이 가능해지게 된다.
한편, 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조에 따르면, 모듈 구성시 배터리 셀(10)간의 병렬 연결도 손쉽게 행할 수 있어, 작업성이 향상되며 생산 효율이 높아지게 된다.
즉, 2개의 파우치형 배터리 셀(10)의 병렬 연결시, 파티션(203)에 의해 분할된 파우치 수용부(201)에 각각 배터리 셀(10)을 수용함에 있어, 각 배터리 셀(10)의 동일 전극이 나란히 이웃하도록 수용하게 되는데, 이와 같이 극성을 맞춰주기만 하면 각 파우치 수용부(201)에 수용된 2개의 배터리 셀(10)은 동일 극성의 전극탭(102)이 동일한 전도성 연결부재(30)에 함께 연결될 수 있는 상태가 된다.
따라서, 상기 각 파우치형 배터리 셀(10)의 전극탭(102)과 전도성 연결부재(30)를 용접하여 연결하면 병렬연결이 완료된다.
특히, 본 실시 예에 따르면, 전도성 연결부재(30)는 일정한 치수가 유지되는 외장케이스(20)에 일체 성형됨과 아울러, 양측의 전극탭(102)에 비해 위쪽(즉, 셀 높이 방향)으로 돌출되도록 구성됨으로써, 기존과는 달리 셀의 높이 방향에 있어서의 치수가 전극탭(102)과 무관하게 고정된다.
따라서, 본 실시 예에 따르면, 상기 전도성 연결부재(30)가 전극탭(102) 보다 위로 돌출되도록 구성됨에 따라, 전극탭(102)에 영향을 받지 않고 이웃하는 배터리 셀(10)과 손쉽게 병렬 연결될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 배터리모듈(1) 구조에 따르면, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀(10)의 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 파우치형 배터리 셀(10)간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있게 되며, 따라서 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
[실시예2]
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 도 5a는 3개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주기 위한 도 2의 'Ⅰ-Ⅰ'선을 따른 단면도이고, 도 5b는 도 5a를 'A'방향에서 바라본 평면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 파우치형 배터리 셀(10)과; 상기 파우치형 배터리 셀(10)이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 치수(dimension)가 고정되도록 지지하는 외장케이스(20)와; 상기 외장케이스(20)의 상부에 구비되며 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 각 전극탭(102)이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재(30)를 포함하여 구성됨은 전술한 실시 예와 마찬가지이다.
다만, 본 실시 예의 상기 외장케이스(20)는, 상기 배터리 셀(10)의 전해액을 밀봉하는 부위인 파우치부(101)를 수용하는 파우치 수용부(201)를 구비하되, 상기 파우치 수용부(201)를 3개의 공간으로 분할하는 파티션(203)이 구비되는 점에 차이가 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예에 따르면, 3개의 파우치형 배터리 셀(10)이 병렬 연결되어야 하므로, 2개의 파우치형 배터리 셀(10)의 동일 전극의 전극탭(102)은 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되고, 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 파우치형 배터리 셀(10)의 외측에 배치되는 배터리 셀(10a)의 전극탭(102)은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결된 동일 전극의 전극탭(102)에 연결된다.
부언컨대, 상기 외장케이스(20)의 각 파우치 수용부(201)에 수납되는 배터리 셀이 3개일 경우, 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 파우치형 배터리 셀(10)을 제외한 나머지 하나의 배터리 셀(10a)의 전극탭(102)은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)의 동일 극성을 갖는 전극탭(102) 중 어느 하나에 연결되는 것이다.
상기한 바와 같은 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀의 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 배터리 셀(10, 10a)간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하며, 따라서 배터리팩 제조시의 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 된다.
[실시예3]
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 도 6a는 4개의 배터리 셀을 병렬 구성한 상태를 보여주기 위한 도 2의 'Ⅰ-Ⅰ'선을 따른 단면도이고, 도 6b는 도 6a를 'A'방향에서 바라본 평면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 파우치형 배터리 셀(10)과; 상기 파우치형 배터리 셀(10)이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 치수(dimension)가 고정되는 외장케이스(20)와; 상기 외장케이스(20)의 상부에 구비되며 상기 파우치형 배터리 셀(10)의 각 전극탭(102)이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재(30)를 포함하여 구성됨은 전술한 실시 예와 마찬가지이다.
다만, 본 실시 예의 상기 외장케이스(20)는, 상기 배터리 셀(10)의 전해액을 밀봉하는 부위인 파우치부(101)를 수용하는 파우치 수용부(201)를 구비하되, 상기 파우치 수용부(201)를 4개의 공간으로 분할하는 파티션(203)이 구비되는 점에 차이가 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예에 따르면, 4개의 파우치형 배터리 셀(10)이 병렬 연결되어야 하므로, 2개의 파우치형 배터리 셀(10)의 동일 전극의 전극탭(102)은 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되고, 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)의 외측에 배치되는 나머지 2개의 배터리 셀(10a, 10b)의 각 전극탭(102)은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결된 동일 전극의 전극탭(102)에 연결된다.
부언컨대, 상기 외장케이스(20)의 각 파우치 수용부(201)에 수납되는 배터리 셀(10)이 4개 일 경우, 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)을 제외한 나머지 2개의 배터리 셀(10a, 10b)의 전극탭(102)은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재(30)에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀(10)의 동일 극성을 갖는 전극탭(102)에 각각 연결되는 것이다.
상기한 바와 같은 본 실시 예의 배터리모듈(1) 구조 역시, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀(10)의 치수, 특히 탭의 치수를 안정적으로 고정 함과 더불어, 파우치형 배터리 셀(10, 10a, 10b)간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하며, 따라서 배터리팩 제조시의 작업성 및 생산 효율을 높일 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 배터리모듈(1)은 파우치형 배터리 셀의 수용공간을 분할하는 파티션(203)을 가지면서 상기 파우치형 배터리 셀을 안정적으로 고정하여 치수의 유동을 방지할 수 있게 됨에 따라, 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 각 실시 예에 따른 배터리모듈 구조를 조합할 경우, 배터리 셀을 2열, 3열, 4열의 병렬 연결 구조를 제공할 수 있으며, 더 이상의 실시 구조는 생략하였으나, 배터리모듈의 구조를 얼마든지 배터리 셀간의 전기적 연결이 5열 및 그 이상의 다중 병렬 연결(multi parallel electric connection)이 되도록 변경할 수 있음은 물론이다.
따라서, 전기자동차 등에 있어 기존에는 직렬 연결만 하면 되는 경우가 많았지만, 현재는 2열, 3열, 4열 등의 병렬 연결을 해줘야 하는 상황이 많이 생기는데, 본 발명에 따르면 전기자동차 등에 있어 파우치형 배터리 셀을 이용하여 배터리팩을 구성하는 경우에도 배터리모듈의 직렬 및 병렬 연결을 통해 차량의 요구 특성에 맞게 배터리팩의 요구 용량을 맞춰줄 수 있게 되는 것이다.
요컨대, 본 발명의 배터리모듈 구조에 따르면, 파우치형 배터리 셀을 이용한 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 파우치형 배터리 셀의 치수를 안정적으로 고정할 수 있게 되며, 이와 더불어 배터리 셀간의 병렬 연결이 원하는 대로 손쉽게 이루어질 수 있으므로 파우치형 배터리 셀을 수십 내지 수백 개 적층하고 이를 직렬 또는 병렬 연결하여 고전압 또는 고전류를 얻도록 함에 있어서,전기적 연결 관계의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 균등 범위 내에서 변형 및 수정될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 배터리팩 제조 공정을 기계적으로 자동화할 수 있도록 배터리 셀 치수를 안정적으로 고정함과 더불어, 배터리 셀간의 병렬 연결이 손쉽게 이루어질 수 있도록 하여 배터리팩 제조에 있어서 설계 자유도를 향상시키며, 작업성 및 생산효율을 향상시킬 수 있으므로, 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.
10, 10a, 10b: 파우치형 배터리 셀 101: 파우치부
101a: 테두리부 102: 전극탭
20: 배터리모듈 201: 파우치 수용부
203: 파티션 30: 전도성 연결부재

Claims (8)

  1. 파우치형 배터리 셀과;
    상기 파우치형 배터리 셀이 수납되며, 수납시 상기 파우치형 배터리 셀의 치수(dimension)가 고정되는 외장케이스와;
    상기 외장케이스의 상부에 구비되며 수납된 상기 파우치형 배터리 셀의 각 전극탭이 전기적으로 연결되는 전도성 연결부재;를 포함하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외장케이스는,
    상기 배터리 셀의 파우치부를 수용하는 파우치 수용부와, 상기 파우치 수용부를 적어도 2개 이상의 공간으로 분할하는 파티션을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 연결부재와 상기 파우치 수용부에 수납된 배터리 셀의 각 전극탭은 용접되어 연결됨을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전도성 연결부재는,
    상기 전극탭과 동일한 높이를 이루거나, 전극탭 보다 위로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외장케이스의 성형시, 플라스틱 재질인 외장케이스의 사출 성형시 인서트(insert)되어 일체를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 치수 고정을 위한 배터리모듈 구조.
  6. 외장케이스의 파티션으로 분할된 각 파우치 수용부에 배터리 셀을 수납하되, 상기 각 파우치 수용부에 수납되는 배터리 셀들은 동일 극성을 갖는 전극탭끼리 바로 이웃하도록 수납되고,
    상기 동일 극성의 전극탭은 하나의 전도성 연결부재에 같이 연결됨에 따라 상기 배터리 셀들이 전기적으로 병렬 연결 구조를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 배터리모듈 구조를 이용한 배터리 셀의 병렬 연결 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    2개의 배터리 셀의 병렬 연결시,
    상기 파티션에 의해 분할된 파우치 수용부에 각각 수용된 2개의 배터리 셀은 동일 극성의 전극탭이 동일한 전도성 연결부재에 함께 연결되는 것을 특징으로 배터리 셀의 병렬 연결 구조.
  8. 제6항에 있어서,
    3개 이상의 배터리 셀이 병렬 연결시,
    2개의 배터리 셀의 동일 전극의 전극탭은 상기 전도성 연결부재에 직접 연결되고,
    상기 전도성 연결부재에 직접 연결되는 2개의 배터리 셀의 외측에 배치되는 배터리 셀의 각 전극탭은 벤딩되어 상기 전도성 연결부재에 직접 연결된 동일 전극의 전극탭에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 병렬 연결 구조.
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