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7463011物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック
<図1>
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図1
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図2
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図3
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図4
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図5
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図6
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図7
  • -物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック 図8
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-29
(45)【発行日】2024-04-08
(54)【発明の名称】物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタック
(51)【国際特許分類】
   H01M 50/50 20210101AFI20240401BHJP
   H01M 50/517 20210101ALI20240401BHJP
   H01M 50/524 20210101ALI20240401BHJP
【FI】
H01M50/50 201A
H01M50/517
H01M50/524
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2022506244
(86)(22)【出願日】2020-09-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-07
(86)【国際出願番号】 KR2020011810
(87)【国際公開番号】W WO2021071099
(87)【国際公開日】2021-04-15
【審査請求日】2022-01-28
(31)【優先権主張番号】10-2019-0124560
(32)【優先日】2019-10-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】スン・タク・ファン
(72)【発明者】
【氏名】ジン・ウ・パク
【審査官】井上 能宏
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-055348(JP,A)
【文献】特開2006-172891(JP,A)
【文献】国際公開第2006/046585(WO,A1)
【文献】国際公開第2018/216872(WO,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2019-0107396(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極リードの電気的連結のための連結部材であって、
前記連結部材は一対の第1連結部材及び第2連結部材を含み、
前記第1連結部材及び前記第2連結部材のいずれか一方には相互間の連結のための固定部が形成され、他方には前記固定部が締結される係合部が形成され
前記第1連結部材に形成された固定部の両端部の一方である第1端部は前記第1連結部材に連結され、前記両端部の残りの一方である第2端部は前記第2連結部材の係合部に締結されており、
前記第2連結部材に形成された固定部の両端部の一方である第1端部は前記第2連結部材に連結され、前記両端部の残りの一方である第2端部は前記第1連結部材の係合部に締結されており、
前記固定部は、前記第1端部が回転軸である円運動をして前記第2端部が係合部に締結される、連結部材。
【請求項2】
前記第1連結部材及び前記第2連結部材は、電気的連結のためのバスバー、及び前記バスバーを固定するプレートを含み、前記固定部及び前記係合部は前記プレートに形成される、請求項1に記載の連結部材。
【請求項3】
前記固定部及び前記係合部を含む前記プレートは絶縁物質からなる、請求項2に記載の連結部材。
【請求項4】
前記固定部及び前記係合部は一つの結合対を成すように形成され、前記結合対は2対以上形成される、請求項1に記載の連結部材。
【請求項5】
前記第1連結部材に2個の前記固定部が形成され、前記第2連結部材に2個の前記係合部が形成される、請求項4に記載の連結部材。
【請求項6】
前記第1連結部材及び前記第2連結部材のそれぞれに1個の前記固定部と1個の前記係合部が形成され、
前記第1連結部材の前記固定部は前記第2連結部材の前記係合部に締結され、前記第2連結部材の前記固定部は前記第1連結部材の前記係合部に締結される、請求項4に記載の連結部材。
【請求項7】
前記固定部の少なくとも一部は弾性素材からなる、請求項1に記載の連結部材。
【請求項8】
前記プレートの少なくとも一部は弾性素材からなる、請求項2に記載の連結部材。
【請求項9】
請求項1から8のいずれか一項に記載の連結部材によって電気的に連結される電池セルスタックであって、
前記電池セルスタックは2個以上の電池セルから構成され、
前記電池セルは電極リードの結合面が互いに対面するように配置された状態で密着配列され、
前記電極リードは前記連結部材の締結によって前記結合面が密着する、電池セルスタック。
【請求項10】
前記電極リードは密着配列されて電極リード束をなし、前記電極リード束において最外側に位置する電極リードのそれぞれは前記第1連結部材のバスバー及び前記第2連結部材のバスバーと密着して電気的に連結される、請求項9に記載の電池セルスタック。
【請求項11】
前記電池セルスタックは、第1電池セルスタック及び第2電池セルスタックを含み、
前記第1電池セルスタックは第1電極リード束を含み、前記第2電池セルスタックは第2電極リード束を含み、
前記第1電極リード束及び前記第2電極リード束が互いに隣接して位置し、前記第1電池セルスタック及び前記第2電池セルスタックは互いに向き合うように配置され、
前記第1連結部材及び前記第2連結部材によって前記第1電池セルスタックの前記第1電極リード束と前記第2電池セルスタックの前記第2電極リード束との結合面が互いに密着するように結合される、請求項9に記載の電池セルスタック。
【請求項12】
請求項9から11のいずれか一項に記載の電池セルスタックを含む、電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は2019年10月8日付の韓国特許出願第2019-0124560号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容はこの明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は物理的結合によって電極リードと連結される連結部材、及びこれを含む電池セルスタックに関し、具体的には電極リードの外側面に密着配列されて電気的に連結される一対の第1連結部材及び第2連結部材を含む連結部材及びこれを含む電池セルスタックに関する。
【背景技術】
【0003】
携帯型電子機器のような小型装置だけではなく、自動車や電力貯槽装置のような中大型装置にも二次電池が広く使われている。このように、二次電池が中大型装置に使われる場合、容量及び出力を高めるために多数の二次電池を電気的に連結して電池モジュールまたは電池パックを構成する。
【0004】
バッテリーモジュールの内部で二次電池を電気的に連結するためには、電極リードを互いに連結し、そのような連結状態を維持するために連結部分を溶接することができる。このために、電極リードの一端部は二次電池間の電気的連結のためのバスバーに溶接などの方式で接触させて固定させることができる。
【0005】
これに関連して、図1は電極リードとバスバーとの一般的な結合状態を示す正面図を示す。
【0006】
図1を参照すると、2個の電池セル10が密着配列され、電池セル10には上方に突出する電極リード11が形成され、電極リード11は90度に折り曲げられて一つのバスバー20の一外側面上に付着されている。このような折曲過程で電極リードが損傷されることがある。
【0007】
折り曲げられた電極リード11はバスバー20の一外側面と重畳する部分に溶接で結合されるが、溶接過程で発生する熱によって電極リードが損傷される問題がある。
【0008】
これに関連して、特許文献1は、電極リードを折り曲げなくバスバーと結合することにより、電極リードとバスバーが密着することが可能な構造のバスバー組立体及びこれを含むバッテリーモジュールを開示している。しかし、特許文献1の電極リードもバスバー組立体によって端部をクランピングした後、溶接で結合するので、溶接熱によって電極リードが損傷される問題を解決することができない。
【0009】
このように、複数の電池セルを連結するために電極リードとバスバーを結合する過程で電極リードが損傷される問題を解決するための必要性が高い実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】韓国公開特許第2019-0051157号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は前記のような問題を解決するためのものであり、溶接なしに電極リードを物理的に接触させるように電極リードを変形させることにより電極リードと連結される連結部材及びこれを含む電池セルスタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
このような目的を達成するための本発明による連結部材は、電極リードの電気的連結のための連結部材であって、前記連結部材は一対の第1連結部材及び第2連結部材を含み、前記第1連結部材及び前記第2連結部材のいずれか一方には相互間の連結のための固定部が形成され、他方には前記固定部が締結される係合部が形成される構造を有する。
【0013】
前記第1連結部材及び前記第2連結部材は、電気的連結のためのバスバー、及び前記バスバーを固定するプレートを含み、前記固定部及び前記係合部は前記プレートに形成されることができる。
【0014】
前記固定部及び前記係合部を含む前記プレートは絶縁物質からなることができる。
【0015】
前記固定部及び前記係合部は一つの結合対をなすように形成され、前記結合対は2対以上形成されることができる。
【0016】
一具体例で、前記第1連結部材に2個の前記固定部が形成され、前記第2連結部材に2個の前記係合部が形成されることができる。
【0017】
もしくは、前記第1連結部材及び前記第2連結部材のそれぞれに1個の前記固定部と1個の前記係合部が形成され、前記第1連結部材の前記固定部は前記第2連結部材の前記係合部に締結され、前記第2連結部材の前記固定部は前記第1連結部材の前記係合部に締結されることができる。
【0018】
前記固定部の少なくとも一部は弾性素材からなることができる。
【0019】
前記プレートの少なくとも一部は弾性素材からなることができる。
【0020】
本発明は、前記連結部材によって電気的に連結される電池セルスタックであって、前記電池セルスタックは2個以上の電池セルから構成され、前記電池セルは電極リードの結合面が互いに対面するように配置された状態で密着配列され、前記電極リードは前記連結部材の締結によって前記結合面が密着する構造を有する。
【0021】
前記電極リードは密着配列されて電極リード束をなし、前記電極リード束において最外側に位置する電極リードのそれぞれは前記第1連結部材の前記バスバー及び前記第2連結部材の前記バスバーと密着して電気的に連結されることができる。
【0022】
前記電池セルスタックは、第1電池セルスタック及び第2電池セルスタックを含み、前記第1電池セルスタックは第1電極リード束を含み、前記第2電池セルスタックは第2電極リード束を含み、前記第1電極リード束及び前記第2電極リード束が互いに隣接して位置し、前記第1電池セルスタック及び前記第2電池セルスタックは互いに向き合うように配置され、前記第1連結部材及び前記第2連結部材によって前記第1電池セルスタックの前記第1電極リード束と前記第2電池セルスタックの前記第2電極リード束との結合面が互いに密着するように結合されることができる。
【0023】
また、本発明は、前記電池セルスタックを含む電池パックを提供する。
【0024】
また、本発明は、前記電池パックをエネルギー源として使うデバイスを含むことができ、前記デバイスは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電力貯蔵装置、電気自動車または電動車寄子などであることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
図1】電極リードとバスバーとの一般的な結合状態を示す正面図である。
図2】第1実施例による連結部材の斜視図である。
図3図2の連結部材を電池セルスタックに結合する過程を示す斜視図である。
図4図3の連結部材が電極リードと結合された状態を示す斜視図である。
図5】第2実施例による連結部材が電池セルスタックに連結された状態を示す斜視図である。
図6】第3実施例による連結部材が電池セルスタックに連結された状態を示す斜視図である。
図7】第4実施例による連結部材が電池セルスタックに連結された状態を示す斜視図である。
図8図7のような2個の電池セルスタックが連結された状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、添付図面に基づいて本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【0027】
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0028】
構成要素を限定するか付け加えて具体化する説明は、特別な制限がない限り、すべての発明に適用することができ、特定の発明に限定されない。
【0029】
以下では本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。
【0030】
図2は第1実施例による連結部材の斜視図を示す。
【0031】
図2を参照すると、連結部材は第1連結部材110と第2連結部材120とから構成され、第1連結部材110は、電気的連結のためのバスバー111、及びバスバー111を固定するプレート112を含み、第2連結部材120は、電気的連結のためのバスバー121、及びバスバー121を固定するプレート122を含む。
【0032】
本発明の連結部材の第1連結部材及び第2連結部材のいずれか一方には相互間の連結のための固定部が形成され、他方には前記固定部が締結される係合部が形成され、前記固定部と係合部は一つの結合対を成すように同じ個数からなる。
【0033】
一方、前記固定部及び係合部はプレートに形成され、前記プレートは絶縁物質からなる。詳細には、前記固定部と係合部も絶縁物質からなる。
【0034】
したがって、電極リードと連結されるバスバーのみ通電素材からなり、残りのプレートを含む固定部及び係合部は電気的連結が遮断される。
【0035】
前記第1連結部材と第2連結部材との結合を維持するために、前記固定部と係合部の結合対は2対以上形成されることが好ましい。図2の連結部材は2対の結合対を形成している。
【0036】
すなわち、第1連結部材110には2個の固定部113が形成され、第2連結部材120には前記2個の固定部を収容するための2個の係合部124が形成されている。
【0037】
ただ、2個の固定部113は、係合部に装着される形態によって他の形態に形成されることができる。具体的には、図2を参照すると、図面の左側に位置する固定部113は係合部124に固定されるためにかかる部分が小さいので、これと結合対をなす係合部は溝として形成される構造である反面、図面の上部に位置する固定部113はプレート122の一面を取り囲んで結合される構造を有するので、プレート122上に形成される係合部124は段差部として形成される構造を有する。
【0038】
図3図2の連結部材を電池セルスタックに結合する過程を示す斜視図、図4図3の連結部材が電極リードと結合された状態を示す斜視図である。
【0039】
図3及び図4を参照すると、図2の連結部材によって電気的に連結される電池セルスタックが示されている。電池セルスタックは2個の電池セル101の電極リード102の結合面が互いに対面するように配置された状態で密着配列される。ただ、図3から図8では、理解の便宜のために、電池セルの間に空間が形成されたものとして示されている。
【0040】
電極リード102は、連結部材の締結によって結合面が密着して電極リード束109を形成する。
【0041】
電極リード束109において最外側に位置する電極リードのそれぞれは第1連結部材110のバスバー111及び第2連結部材120のバスバー121と密着して電池セルが互いに電気的に連結される。
【0042】
電極リード102は連結部材が結合される前には折り曲げられない状態であるが、連結部材が互いに近くに移動して締結されるとき、電極リードはこれらの中心部の結合面の方向に移動して密着配列される。ここで、従来ではバスバーに電極リードを付着するために電極リードを直角に折り曲げることによって電極リードに機械的な損傷が発生した問題点を解決することができる。
【0043】
図5は第2実施例による連結部材が電池セルスタックに連結された状態を示す斜視図である。
【0044】
図5を参照すると、電池セルスタックは2個の電池セル101から構成され、2個の電極リード202の外面に第1連結部材210及び第2連結部材220を含む連結部材を付加してこれらを結合させる。電極リード202は電極リード束209を形成するとともに電池セルを互いに電気的に連結する。
【0045】
図5の連結部材は、図2から図4の連結部材と比較すると、一対の固定部及び係合部の位置に違いがある。図面上で電極リード束の上面及び下面のそれぞれに固定部213及び係合部224の対が配置される。
【0046】
このような構造の連結部材を使う場合には、他の電池セルスタックとの電気的連結部が電極リードの突出方向の端部に形成されることができる。
【0047】
図6は第3実施例による連結部材が電池セルスタックに連結された状態を示す斜視図である。
【0048】
図6を参照すると、図6の電池セルスタックは図5の電池セルスタックに似ているが、第1連結部材310及び第2連結部材320のそれぞれに1個の固定部と1個の係合部が形成された点に違いがある。
【0049】
第1連結部材310の固定部313は第2連結部材320の係合部324に締結され、第2連結部材320の固定部323は第1連結部材310の係合部314に締結されることにより、電極リード303の結合面が密着して電極リード束309を形成して電気的連結をなす。
【0050】
図7は第4実施例による連結部材が電池セルスタックに連結された状態を示す斜視図である。
【0051】
図7を参照すると、電池セルスタックは4個の電池セル101を含み、連結部材を用いて4個の電池セル101を電気的に連結する。
【0052】
これとは違い、電池セルの個数は4個より多い個数を連結部材によって電気的に連結することができるというのは言うまでもない。
【0053】
連結部材において、固定部413、423及び係合部424の形成位置は図6の第3実施例と同様であり、固定部413、423の長さが長くなった点に違いがある。
【0054】
すなわち、第1連結部材410の固定部413は第2連結部材420の係合部424に締結され、第2連結部材420の固定部423は第1連結部材410の係合部(図示せず)に締結されることにより、電極リード102が密着配列されて電極リード束109を形成して電気的連結をなす。
【0055】
図8図7のような2個の電池セルスタックが連結された状態を示す平面図である。
【0056】
図8を参照すると、電池セルスタックは第1電池セルスタック100と第2電池セルスタック200とを含み、第1電池セルスタック100は4個の電池セル101から延びた4個の電極リード102から構成される電極リード束109を含み、前記第2電池セルスタック200は4個の電池セル101から延びた4個の電極リード102から構成される電極リード束109’を含む。
【0057】
電極リード束109と電極リード束109’が互いに隣接して位置し、第1電池セルスタック100と第2電池セルスタック200とは互いに向き合うように配置され、第1連結部材510及び第2連結部材520により、第1電池セルスタック100の電極リード束109と第2電池セルスタック200の電極リード束109’との結合面が互いに密着して結合される。
【0058】
一具体例で、前記固定部の少なくとも一部は弾性素材からなることができる。
【0059】
例えば、前記固定部において、係合部に締結される部分を除いた部分が弾性の高分子素子またはゴム素材からなる場合には、固定部が伸ばされた状態で係合部に締結され、その後には弾性力によって固定部が収縮して電極リードをより密着させて固定することができる。
【0060】
もしくは、前記プレートの少なくとも一部に弾性素材を適用することができる。プレートの一部である係合部が弾性素材からなる場合には、固定部が係合部に締結されるときは係合部を押して収縮させて固定部と容易に締結し、その後に係合部の押圧状態を解除すれば、弾性力によって押圧前の状態に係合部が復元して固定部の締結状態を安定的に維持することができる。
【0061】
また、前記固定部の一部及びプレートの一部に弾性素材を適用することにより、電極リードの安定的な固定及び固定部の安定的な締結効果を同時に得ることができる。
【0062】
一方、本発明の連結部材を使う場合、連結部材によって電気的に連結された電池セルスタックと、他の電池セルの電極リードまたは他の電池セルスタックのバスバーとの連結が必要な場合には、第1連結部材及び/または第2連結部材と電極リード束の最外側電極リードとの間に前記他の電池セルの電極リードまたは他の電池セルスタックのバスバーを介在する方法を使うことができる。
【0063】
このように、本発明による連結部材は、複数の電池セルの電極リードを過度に折り曲げなかった状態でバスバーと電気的に連結することができ、溶接を用いないので、溶接のための折曲過程及び溶接過程で電極リードが損傷されることを防止することができる。
【0064】
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形をなすことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【0065】
以上で説明したように、本発明による連結部材は、電極リードをバスバーに結合させる過程で電極リードを過度に折り曲げる必要がないので、電極リードが機械的な変形によって損傷されることを防止することができる。
【0066】
また、電極リードとバスバーを結合させるために溶接する過程を省略するので、溶接熱によって電極リードが損傷されるおそれがない。
【符号の説明】
【0067】
10、101 電池セル
11、102、202、303 電極リード
20、111、121 バスバー
100 第1電池セルスタック
109、109’、209、309 電極リード束
110、210、310、410、510 第1連結部材
112、122 プレート
113、213、313、323、413、423 固定部
120、220、320、420、520 第2連結部材
124、224、314、324、424 係合部
200 第2電池セルスタック
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8