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KR20190135941A - 전기 화학 셀 접속 방법, 배터리 모듈 및 배터리 모듈 제조 시스템 - Google Patents

전기 화학 셀 접속 방법, 배터리 모듈 및 배터리 모듈 제조 시스템 Download PDF

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KR20190135941A
KR20190135941A KR1020190062690A KR20190062690A KR20190135941A KR 20190135941 A KR20190135941 A KR 20190135941A KR 1020190062690 A KR1020190062690 A KR 1020190062690A KR 20190062690 A KR20190062690 A KR 20190062690A KR 20190135941 A KR20190135941 A KR 20190135941A
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battery module
electrochemical
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KR1020190062690A
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폴커 되게
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Publication date
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Abstract

본 발명은 배터리 모듈(100)용 전기 화학 셀들(10, 20)의 재료 결합 방식 접속 방법에 관한 것이며, 상기 접속 방법은 다수의 전기 화학 셀(10, 20)을 제공하는 단계, 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 간의 전기 접촉을 형성하는 단계, 및 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 중 적어도 하나에 저장된 에너지를 사용하여 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 배터리 모듈(100) 및 배터리 모듈(100)의 제조 시스템(1000)에 관한 것이다.

Description

전기 화학 셀 접속 방법, 배터리 모듈 및 배터리 모듈 제조 시스템{METHOD FOR CONNECTING ELECTROCHEMICAL CELL, BATTERY MODULE AND SYSTEM FOR PRODUCING A BATTERY MODULE}
본 발명은 독립 청구항들의 전제부에 따른 전기 화학 셀 접속 방법, 배터리 모듈 및 배터리 모듈 제조 시스템에 관한 것이다.
종래 기술에서 알려진 배터리 모듈은 폐쇄된 하드 또는 소프트 케이스 셀 포맷으로 구성된다. 상기 배터리 모듈은 요구되는 에너지, 전압 레벨 및 용량에 따라, 배터리 모듈에 배치된 전기 화학 셀들의 직렬 및/또는 병렬 접속을 필요로 한다. 가능한 높은 에너지 밀도와 이에 상응하는 비 에너지를 가진 배터리 모듈을 형성하기 위해, 배터리 모듈은 가능한 한 밀봉 방식으로, 또는 적어도 열적 및 기계적 통합 및 안전성, 예를 들면 전파 및 탈기와 관련한 안전성의 요구를 허용할 정도의 밀봉 방식으로 패키징된다.
전기 화학 셀들을 접속하기 위해, 소위 셀 커넥터 또는 버스바(busbar)가 사용된다. 이들은 주로 니켈, 구리 또는 알루미늄과 같은 금속 재료로 구성된다. 셀들의 접촉은 전형적으로 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식의, 영구적인 그리고 저 저항의 접촉을 가능하게 하는 용접, 클린칭 또는 결합 공정을 통해 일어난다. 용접 공정으로는 저항 용접, 레이저 용접 또는 초음파 용접이 사용된다. 상기 공정들은 공정 제어를 위한 공간을 필요로 하므로, 전기 화학 셀들이 제한된 범위에서만 배터리 모듈에 설치될 수 있다.
다른 응용에서는 스프링, 클램핑 접점, 압력 접점 및/또는 플러그 접점을 통한 접촉이 사용된다. 예를 들어, DE 10 2015 200 990 A1에는, 전기 전도성 재료로 제조된 셀 하우징을 포함하는 다수의 배터리 셀을 갖는 고온 배터리가 개시되어 있다. 접속 요소에 의해, 배터리 셀들은 전기적으로 직렬로 접속된다. 접속 요소는 배터리 셀들 중 제 1 배터리 셀의 제 1 극성의 전기 접촉 요소에 재료 결합 방식으로 접속된다. 접속 요소는 배터리 셀들 중 제 2 배터리 셀의 셀 하우징의 벽과 일체로 형성된다. 제 2 배터리 셀의 제 2 극성의 전기 접촉 요소는 셀 하우징의 벽에 의해 제공된다. 처리 중에 요구되는 공간 이외에도, 필요한 추가 공간 및 접속 요소의 질량이 이러한 시스템의 팩 레벨(pack level)에서 추가된다.
본 발명의 과제는 종래 기술에 비해 개선된, 전기 화학 셀 접속 방법, 배터리 모듈 및 배터리 모듈 제조 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 문제를 해결하기 위해, 청구항 제 1 항에 따른 배터리 모듈용 전기 화학 셀들의 재료 결합 방식 접속 방법, 청구항 제 8 항에 따른 배터리 모듈, 및 청구항 제 10 항에 따른 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 시스템이 제공된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시 예들은 설명, 종속 청구항들 및 도면에 제시된다. 상기 방법과 관련해서 설명되는 특징들 및 세부 사항들은 본 발명에 따른 배터리 모듈, 본 발명에 따른 시스템과 관련해서도 적용되며 각각 그 반대로도 적용되므로, 개별적인 본 발명의 양상에 대한 설명이 항상 서로 참조될 수 있다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 배터리 모듈용 전기 화학 셀들의 재료 결합 방식 접속 방법이 제안된다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 다수의 전기 화학 셀을 제공하는 단계,
- 전기 화학 셀들 사이의 전기 접촉을 형성하는 단계, 및
- 상기 전기 화학 셀들 중 적어도 하나에 저장된 에너지를 사용하여 및/또는 배터리 모듈에 공급되며 형성된 전류 경로를 이용하는 에너지를 사용하여, 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하는 단계.
본 발명에 따른 방법에 의해, 높은 전력 밀도를 갖는 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 구성 및 공간 절감 설치 프로세스가 실현될 수 있다. 예를 들어, 전기 화학 셀들 중 적어도 하나에 저장된 에너지가 사용되는 경우, 외부의 추가 에너지원이 생략될 수 있다. 이 시점에서, 다수의 전기 화학 셀이 하나의 단계에서 연결되면, 모든 전기 화학 셀이 접속될 때처럼 모든 전기 화학 셀은 에너지 출력에 관여한다는 것에 주목해야 한다.
특히 외부로부터 배터리 모듈에 공급되고 형성된 전류 경로를 이용하는 에너지를 사용하는 경우, 교류 및 직류를 사용할 수 있다. 특히, 상기 전류는 전기 화학 셀의 재료 결합 방식 접속을 위해 바람직하게는 완성된 배터리 모듈 내의 전류 및/또는 전압의 경로를 이용한다. 이 시점에서, 외부 에너지원의 사용은 2개의 직류 방향의 실현을 허용한다는 것에 주목해야 한다. 전술한 방법에 의해, 용접 또는 결합 전극이 필요하지 않다. 클린칭 도구도 필요하지 않다. 원칙적으로 셀 접속 요소조차도 필요하지 않다. 즉, 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속은 셀 접속 요소 없이 수행될 수 있다. 이는 전술 한 바와 같이 공간 및 부피를 절감하고, 따라서 본 발명에 의해 접속된 전기 화학 셀로 제조된 배터리 모듈 내의 비 에너지 및 에너지 밀도를 증가시킨다.
상기 방법을 실시할 때 전기 화학 셀들을 접속하기 위한 보조 요소가 필요하지 않거나 또는 단지 소수의 보조 요소가 필요하기 때문에, 제조 공정이 가속될 수 있고 결과적으로 저렴해질 수 있다. 전기 화학 셀들의 재료 결합 방식 접속을 위한 전류는 완성된 배터리 모듈 내의 전류 및/또는 전압의 경로를 이용하는 것이 바람직하다.
재료 결합 방식 접속은 전기 화학 셀들 사이의 직접적인 또는 간접적인 재료 결합 방식 접속을 의미할 수 있다. 즉, 전기 화학 배터리 셀들은 추가의 접속 재료를 갖거나 갖지 않고 서로 재료 결합 방식으로 접속될 수 있다. 전기 화학 셀들은 적어도 하나의 전기 화학 셀에 저장되며 재료 결합 방식 접속을 위해 전기 에너지로 변환되는 전기 화학 에너지에 의해 서로 재료 결합 방식으로 접속된다.
재료 결합 방식 접속을 위해, 하나의, 다수의 또는 모든 전기 화학 배터리 셀로부터의 전기 에너지가 사용될 수 있다. 다수의 전기 화학 배터리 셀이 극을 통해 접속되면, 항상 모든 배터리 셀이 항상 에너지 출력에 관여한다. 그러나 예를 들어, 에너지 공급을 위한 단 하나의 배터리 셀이 그 자체만을 또는 종단 배터리 셀의 단 하나의 극을 연속적으로 접속하는 경우, 상기 단 하나의 배터리 셀이 에너지 공급을 위해 활성화될 수도 있다. 에너지 또는 전류 출력 프로세스로 모든 셀을 통합하는 것은 이 경우 항상 모든 배터리 셀이 동일한 충전 상태를 갖기 때문에 바람직하다.
본 방법은 순차적으로 또는 병렬로 수행될 수 있다. 즉, 다수의 전기 화학 셀은 각각 차례로 또는 동시에 재료 결합 방식으로 서로 접속될 수 있다. 이 방법에 의해, 바람직하게는 전기 화학 셀들 사이의 전기 접촉이 형성되는 즉시, 전기 화학 셀의 자동의, 재료 결합 방식 접속이 형성될 수 있다. 즉, 전기 접촉의 형성 시에, 적어도 하나의 전기 화학 셀에 저장된 에너지가 자동으로 액세스되어, 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식 접속이 형성된다.
전술한 방법은 각각의 전기 화학 셀의 상이한 극들이 전기 화학 셀 내에 저장된 에너지를 사용하여 전기 화학 셀의 표면 섹션들의 전기 용접 또는 스테이플링(stapling)에 의해 재료 결합 방식으로 서로 접속되는 것을 의미할 수 있다.
전기 화학 셀들은 예를 들어, 현재의 리튬 이온 셀의 경우, 시스템 환경 내에 설치되기 전에, 전형적으로 10 % 내지 30 %의 충전 상태를 갖는다. 재료 결합 방식 접속에 필요한 상대적으로 작은 에너지값에 의해, 전기 화학 셀의 충전 상태는 미미하게 영향을 받는다.
전기 화학 셀은 특히 어큐뮬레이터 셀 또는 배터리 셀을 의미한다. 따라서, 배터리 모듈은 전기 화학 셀을 포함하는 유닛이다. 다수의 전기 화학 셀은 적어도 2개의 전기 화학 셀을 의미한다. 전기 접촉은 전기 화학 셀들 사이의 기계적 접촉의 형태로 제공되며, 상기 접촉에 의해 전류 및 전압이 전기 화학 셀을 통해 흐를 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 한 방법에서 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속이 제어된 단락에 의해 형성될 수 있다. 제어된 단락에 의해, 특히 간단하고 빠른 방식으로, 전기 화학 셀들 사이의 소정의, 컴팩트한 재료 결합 방식 접속을 형성할 수 있다. 여기서, 제어된 단락은 단락 전류, 단락 전압 및/또는 단락 시간에 대하여 소정의 방식으로 제어 및/또는 조절되는 단락을 의미한다. 전기 접촉을 통해 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해, 미리 정의된 전압 및/또는 미리 정의된 전류가 소정 시간 동안 전기 화학 셀들 사이에 및/또는 전기 화학 셀들에 인가될 수 있다.
또한, 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 접속 재료는 전기 화학 셀들 사이의 접속 지점에 배치되거나 제공될 수 있다. 접속 재료는 적어도 하나의 경질의 또는 실질적으로 경질의 접속 부품 및/또는 연질의 또는 소성으로 그리고 파괴 없이 변형 가능한 접속 재료를 포함할 수 있다. 접속 재료에 의해, 전기 화학 셀들 사이의 접속 품질이 향상될 수 있다. 또한, 접속 재료에 의해, 간단한 방식으로 전기 화학 셀들 사이의 소정 셀 간격이 실현될 수 있다. 결과적으로, 더 높은 동작 신뢰도가 달성될 수 있고, 열 접촉 및/또는 전기 접촉 또는 추가 접촉이 제공될 수 있다. 전기 화학 셀들이 본 발명에 따른 접속 원리로 구성되는 것이, 즉 적절한 재료 및/또는 재료 두께가 접속 대상 전기 화학 셀들 사이의 접촉 영역에 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 적어도 하나의 전기 화학 셀에 접속 돌기가 형성되고, 상기 접속 돌기에서 재료 결합 방식 접속이 형성되는 것이 특히 바람직한 것으로 나타났다. 즉, 재료 결합 방식 접속이 의도적으로 상기 접속 돌기에서 형성된다. 상기 접속 돌기에 의해, 기계적 접속 안정성이 간단하고 비용 효율적인 방식으로 향상될 수 있다. 접속 돌기는 예를 들어 작은 돌출부의 형태로 적어도 하나의 전기 화학 셀의 외부 면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서, 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위한 접속 전압 및/또는 접속 전류가 1 초 미만 동안 전기 화학 셀들에 인가될 수 있다. 바람직하게는, 접속 전압 및/또는 접속 전류가 1 초보다 훨씬 더 짧은 시간 동안, 예를 들어 0.1 초 미만 동안 전기 화학 셀에 인가된다. 이렇게 짧은 접속 시간의 경우에도, 본 발명과 관련한 광범위한 실험 결과, 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식 접속 품질에 대한 만족스러운 결과가 나타났다. 접속 전류 펄스는 접속 품질 또는 배터리 셀 내의 열 손실과 관련하여 바람직한 경우 여러 번 연속적으로 인가될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서, 전기 화학 셀들은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 셀 커넥터에 의해 기계적으로 서로 접속될 수 있으며, 상기 셀 커넥터는 재료 결합 방식 접속을 형성하는 동안 적어도 일시적으로 가압된다. 따라서, 셀 커넥터 또는 적어도 하나의 셀 커넥터는 배터리 모듈의 제조 중에 또는 적어도 전기 화학 셀들의 재료 결합 방식 접속 중에 눌려지거나 가압될 수 있다. 적어도 하나의 셀 커넥터를 적어도 하나의 전기 화학 셀에 누르거나 또는 가압함으로써, 높은 접속 품질을 갖는 재료 결합 방식 접속이 특히 신뢰성 있게 재현 가능하며 견고한 방식으로 수행될 수 있다. 누름 또는 가압은 적어도 하나의 셀 커넥터를 가압하기 위한 가압 수단 의해 수행될 수 있다. 접속 프로세스 중에 등록된 전압 및 전류 프로파일을 통해, 접속 품질을 제어 할 수 있는 가능성이 있다.
본 발명의 또 다른 변형 실시 예에 따르면, 하나의 방법에서, 전기 화학 셀은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해, 전기 화학 셀에 소정의 펄스 형상을 인가하기 위한 외부 전류원 및/또는 전압원 또는 싱크에 접속될 수 있다. 외부 전류원 및/또는 전압원 또는 싱크에 의해, 재료 결합 방식 접속을 위해 전기 화학 셀에 이미 존재하는 에너지가 필요에 따라 보충되거나 교체될 수 있다. 또한, 소정의 전압 및/또는 소정의 전류와 관련한 소정 펄스 형상은 전기 화학 셀들의 재료 보호 방식 접속을 위해 간단한 방식으로 실현될 수 있다. 펄스 형상은 직류 및 교류를 통해 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 앞에서 상세히 설명한 바와 같은 방법에 따라 재료 결합 방식으로 서로 접속되는 다수의 전기 화학 셀을 갖는 배터리 모듈이 제안된다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 본 발명에 따른 방법을 참조하여 상세히 설명된 것과 동일한 장점을 제공한다. 배터리 모듈은 전기 화학 셀의 형태인 다수의 배터리 셀 및 다른 기능 컴포넌트들을 갖는 배터리 또는 상응하는 구조를 갖는 배터리 스택을 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은 모바일 스토리지 애플리케이션, 예를 들어 전기차에, 그리고 전동 공구, 가전 제품의 분야에 및/또는 산업용 애플리케이션에 사용될 수 있다. 그러나 제안된 배터리 모듈은 모바일 애플리케이션에만 국한되지 않고 고정된 스토리지 분야에도 사용될 수 있다. 작은, 예를 들면 원통형 셀 포맷을 가진 소비자 제품에서, 에너지 밀도를 높이고 공정 제어를 향상시키기 위해, 본 발명에 따른 배터리 모듈의 구조가 제공되는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 배터리 모듈에서, 적어도 하나의 전기 화학 셀에 접속 돌기가 형성되고, 상기 접속 돌기에서 재료 결합 방식 접속이 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상응하는 방법에 대해 전술한 바와 같이, 접속 돌기에 의해 전기 화학 셀들 사이의 재료 결합 방식 접속의 기계적 접속 안정성은 간단하고 경제적인 방식으로 개선될 수 있거나 소정 품질로 실현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 전술한 배터리 모듈의 제조 시스템이 제공되며, 전기 화학 셀들은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 전기 화학 셀들에 소정 펄스 형태를 인가하기 위한 외부 전류원 및/또는 전압원 또는 싱크에 접속된다. 따라서, 본 발명에 따른 시스템은 전술한 바와 동일한 이점을 제공한다.
본 발명을 개선하는 다른 조치들은 도면에 개략적으로 도시된 본 발명의 몇몇 실시 예들에 대한 하기 설명에 나타난다. 청구항들, 상세한 설명 또는 도면에 나타나는 모든 특징들 및/또는 장점들, 구조적 세부 사항들 및 공간적 구성들은 단독으로뿐만 아니라 다양한 조합으로 본 발명에 중요할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속의 형성을 설명하기 위한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속의 형성을 설명하기 위한 개략도이며,
도 3은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속의 형성을 설명하기 위한 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속의 형성을 설명하기 위한 개략도이며,
도 5는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 전기 화학 셀들 간의 재료 결합 방식 접속의 형성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 내지 도 5에서 동일한 기능 및 작용을 하는 요소들은 각각 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.
도 1에는 제 1 전기 화학 셀(10) 및 제 2 전기 화학 셀을 구비한 배터리 모듈(100)의 제조를 위한 시스템(1000)이 도시되어 있다. 전기 화학 셀들(10, 20)은 각각 하드 케이스 셀로서 설계된다.
전기 화학 셀들(10, 20)은 미리 정의된 펄스 형상을 전기 화학 셀들(10, 20)에 인가하기 위한 전류원 및 전압원을 구비한 외부 전력 전자 장치(50)에 접속된다. 전력 전자 장치는 전기 화학 셀들(10, 20) 사이에 인가된 전류 및 전압을 모니터링하기 위한 모니터링 수단을 더 포함한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 전기 화학 셀(20) 상에 접속 돌기(21)가 형성되며, 상기 접속 돌기에서 재료 결합 방식 접속이 형성되어야 한다. 재료 결합 방식 접속은 아래에서 설명되는 방법으로 형성된다.
제 1 전기 화학 셀(10)과 제 2 전기 화학 셀(20)의 재료 결합 방식 접속을 위해, 이들은 처음에 나란히 제공된다. 이어서, 2개의 전기 화학 셀(10, 20) 사이의 전기 접촉이 형성된다. 더 구체적으로 말하면, 2개의 전기 화학 셀(10, 20)은 단락 전류에 의해 서로 접속된다. 이 경우, 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 소정의 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해, 전기 화학 셀들(10, 20)에 저장되는 에너지가 사용된다.
전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 단락 전류는 전력 전자 장치(50)에 의해 모니터링되거나 상기 전력 전자 장치(50) 내에 포함된, 전류 세기, 전압 레벨 및 기존 단락의 시간에 대한 적절한 모니터링 수단에 의해 모니터링된다. 단락 전류는 특히 1 초보다 훨씬 더 짧은 시간 동안 전기 화학 셀들(10, 20)에 또는 전기 화학 셀들(10, 20) 사이에 인가되는 방식으로 모니터링된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 전기 화학 셀(20)의 접속 돌기(21)와 제 1 전기 화학 셀(10)의 플레이트 부(12) 사이의 재료 결합 방식 접속 및 그에 따른 단락 전류가 형성된다.
도 2는 전기 화학 셀들(10, 20)이 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 먼저 셀 커넥터(40)에 의해 서로 기계적으로 접속되는 변형 실시 예를 도시한다. 그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 간단한 방식으로, 3개 이상의 전기 화학 셀이 동시에 재료 결합 방식으로 서로 접속될 수 있다.
도 3 및 도 4는 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 접속 재료(30)가 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 접속 지점에 배치되는 실시 예를 도시한다. 도 3에 따르면, 접속 재료(30)가 접속 공정 전에 제 2 전기 화학 셀(20)의 접속 돌기(21) 상에 제공된다. 도 4에 따르면, 접속 재료(30)는 접속 공정 전에, 제 1 전기 화학 셀(10)의 플레이트 부(12)에 제공된다.
도 5에는 본 발명의 일 실시 예가 도시되어 있으며, 이에 따르면 각주 표준 포맷을 가질 수 있는 일 측의 셀 극이 재료 결합 방식으로 서로 접속된다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 셀들 간의 위치는 제한되지 않는다. 여기서, 전기 화학 셀들(10, 20)은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 먼저 셀 커넥터 (40)에 의해 서로 기계적으로 접속되고, 상기 셀 커넥터(40)는 후속하는 재료 결합 방식 접속의 형성 동안 가압되거나 접속 돌기들(11, 21)에 대해 가압된다. 전기 화학 셀들(10, 20)의 한 극이 셀 하우징 전위에 있어야 한다면, 셀 하우징은 항상 폴들 중 하나의 접촉을 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 도시된 실시 예에 더하여 추가의 설계 원리를 허용한다. 즉, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된 실시 예로 한정되지 않는다.
10, 20 전기 화학 셀
11, 21 접속 돌기
30 접속 재료
40 셀 커넥터
100 배터리 모듈
1000 시스템

Claims (10)

  1. 배터리 모듈(100)용 전기 화학 셀들(10, 20)의 재료 결합 방식 접속 방법으로서,
    - 다수의 전기 화학 셀(10, 20)을 제공하는 단계,
    - 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 간의 전기 접촉을 형성하는 단계, 및
    - 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 중 적어도 하나에 저장된 에너지를 사용하여 및/또는 상기 배터리 모듈에 공급되며 형성된 전류 경로를 이용하는 에너지를 사용하여 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 재료 결합 방식 접속은 제어된 단락에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해, 접속 재료(30)가 상기 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 접속 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기 화학 셀(10, 20)에 접속 돌기(11, 21)가 형성되고, 상기 접속 돌기(11, 21)에서 재료 결합 방식 접속이 형성되는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 화학 셀들(10, 20) 사이의 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위한 접속 전압 및/또는 접속 전류가 1초 미만 동안 상기 전기 화학 셀들(10, 20)에 인가되는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 화학 셀들(10, 20)은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 셀 커넥터(40)에 의해 서로 기계적으로 접속되고, 상기 셀 커넥터(40)는 재료 결합 방식 접속을 형성하는 동안 적어도 일시적으로 가압되는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 화학 셀들(10, 20)은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 상기 전기 화학 셀들(10, 20)에 소정 펄스 형태를 인가하기 위한 외부의 전류원 및/또는 전압원에 접속되는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 서로 재료 결합 방식으로 접속되는 다수의 전기 화학 셀(10, 20)을 포함하는 배터리 모듈(100).
  9. 제 8 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기 화학 셀(10, 20)에 접속 돌기(11, 21)가 형성되고, 상기 접속 돌기에서 재료 결합 방식 접속이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 따른 배터리 모듈(100)의 제조 시스템(1000)으로서, 상기 전기 화학 셀들(10, 20)은 재료 결합 방식 접속을 형성하기 위해 상기 전기 화학 셀들(10, 20)에 소정 펄스 형상을 인가하기 위한 외부 전류원 및/또는 전압원에 접속되는, 배터리 모듈(100)의 제조 시스템(1000).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021106349A1 (de) * 2021-03-16 2022-09-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum elektrischen Verbinden einer Energiespeicherzelle sowie elektrischer Energiespeicher

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5250612B1 (ko) * 1971-05-26 1977-12-26
JPS5832741B2 (ja) * 1977-10-06 1983-07-14 松下電器産業株式会社 蓄電池のセル間接続方法
US4642442A (en) * 1985-10-17 1987-02-10 The Taylor-Winfield Corporation Battery intercell connection by induction heating
US6087036A (en) * 1997-07-25 2000-07-11 3M Innovative Properties Company Thermal management system and method for a solid-state energy storing device
US6146778A (en) * 1997-07-25 2000-11-14 3M Innovative Properties Company Solid-state energy storage module employing integrated interconnect board
WO2003100886A1 (en) * 2002-05-27 2003-12-04 Japan Storage Battery Co., Ltd. Battery
JP5168007B2 (ja) * 2008-07-25 2013-03-21 トヨタ自動車株式会社 電池、車両、電池搭載機器、及び、電池の製造方法
DE102010034543A1 (de) * 2010-08-17 2012-02-23 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemische Zelle mit wenigstens einer Druckentlastungsvorrichtung
DE102010039979A1 (de) * 2010-08-31 2012-03-01 Sb Limotive Company Ltd. Batteriezelle, Batteriezellenmodul, Verfahren zur Herstellung eines Batteriezellenmoduls und Kraftfahrzeug
US20130216867A1 (en) * 2012-01-26 2013-08-22 Li-Tec Battery Gmbh Electrochemical energy converter device with a cell housing, battery with at least two of these electrochemical energy converter devices and alsomethod for producing an electrochemical energy converter device
DE102013218248A1 (de) * 2013-09-12 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Energiespeicher
CN104070283B (zh) * 2014-07-04 2016-06-01 贵阳市江山自动化设备有限公司 一种蓄电池连接片无焊丝高频自动焊接方法
KR102308633B1 (ko) * 2014-10-20 2021-10-05 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
DE102015200990A1 (de) 2015-01-22 2016-07-28 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperatur-Batterie mit wenigstens zwei Batteriezellen
DE102016118977B4 (de) * 2016-10-06 2022-01-20 Clarios Advanced Solutions Gmbh Energiespeichermodul und Verfahren zum Zusammenbau
CN107104218B (zh) * 2017-03-06 2019-12-13 安普能源科技有限公司 一种采用易熔合金的锂离子动力电池连接方法

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