特表 2022-549925 電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池モジュール製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-29

(54)【発明の名称】電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池モジュール製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/516 20210101AFI20221121BHJP

   H01M 50/264 20210101ALI20221121BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20221121BHJP

【ＦＩ】

H01M50/516

H01M50/264

H01M50/204 401H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022519540

(86)(22)【出願日】2021-07-12

(85)【翻訳文提出日】2022-03-28

(86)【国際出願番号】 KR2021008914

(87)【国際公開番号】W WO2022030785

(87)【国際公開日】2022-02-10

(31)【優先権主張番号】10-2020-0097868

(32)【優先日】2020-08-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】ウォン・キョン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ジュンヨブ・ソン

(72)【発明者】

【氏名】スビン・パク

【テーマコード（参考）】

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H040AA03

5H040AS12

5H040AY06

5H040AY10

5H040CC28

5H043AA19

5H043BA11

5H043HA02F

5H043HA17F

5H043HA36F

5H043LA22F

(57)【要約】

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが第１方向に沿って積層されて形成された電池セル積層体、前記電池セル積層体の両端部を覆う絶縁カバー、前記絶縁カバーと隣接した前記電池セル積層体の両端部を囲むホールディング部材、および前記電池セル積層体に含まれている互いに隣り合う第１電池セルと第２電池セルのそれぞれから突出した第１電極リードおよび第２電極リードを含み、前記第１電極リードと前記第２電極リードが互いに異なる方向にそれぞれ折り曲げられて前記第１電極リードと前記第２電極リードが重畳することによって溶接部を形成し、前記溶接部と前記電池セル積層体の間に空きスペースが形成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが第１方向に沿って積層されて形成された電池セル積層体、
前記電池セル積層体の両端部を覆う絶縁カバー、
前記絶縁カバーと隣接した前記電池セル積層体の両端部を囲むホールディング部材、および
前記電池セル積層体に含まれている互いに隣り合う第１電池セルと第２電池セルのそれぞれから突出した第１電極リードおよび第２電極リードを含み、
前記第１電極リードと前記第２電極リードが互いに異なる方向にそれぞれ折り曲げられて前記第１電極リードと前記第２電極リードが重畳することによって溶接部を形成し、
前記溶接部と前記電池セル積層体の間に空きスペースが形成される電池モジュール。

【請求項2】

前記第１電極リードと前記第２電極リードのうちの一方は正極リードであり、他方は負極リードである、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記溶接部が形成される前記第１電極リードと前記第２電極リードの重畳部は、前記電池セル積層体と直接向かい合っている、請求項１又は２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

請求項１に記載の電池モジュール、
前記電池モジュールを収納するパックフレーム、および
前記電池モジュールと前記パックフレームの底部との間に位置する熱伝導性樹脂層を含む電池パック。

【請求項5】

第１電池セルと第２電池セルを水平方向に配列し、前記第１電池セルから突出する第１電極リードと前記第２電池セルから突出する第２電極リードとを重畳させる段階、
前記第１電極リードと前記第２電極リードの第１重畳部を溶接する段階、
前記第１重畳部を基準に前記第１電極リードと前記第２電極リードを折り曲げて前記第１電池セルと前記第２電池セルを垂直配列する段階、および
前記第１電池セルと前記第２電池セルを接着部材により互いに結合させる段階を含む電池モジュール製造方法。

【請求項6】

前記第１重畳部を基準に前記第１電極リードと前記第２電極リードを折り曲げる段階は、前記第１電池セルの一面と前記第２電池セルの一面にそれぞれ配置される第１ジグと第２ジグを用いて行われ、前記第１ジグと前記第２ジグは前記第１重畳部を基準に互いに異なる一側に配置される、請求項５に記載の電池モジュール製造方法。

【請求項7】

前記第１ジグは前記第１電極リードを加圧し、前記第２ジグは前記第２電極リードを加圧し、
前記第１ジグは前記第１電池セルと共に回転することによって、前記第１電池セルと前記第２電池セルを垂直配列する、請求項６に記載の電池モジュール製造方法。

【請求項8】

前記第１電池セルと前記第２電池セルを垂直配列する段階の後に、前記第１ジグと前記第２ジグを解体する段階をさらに含み、
前記第１ジグと前記第２ジグはそれぞれ二等分して解体される、請求項７に記載の電池モジュール製造方法。

【請求項9】

前記第２電池セルと第３電池セルを水平方向に配列し、前記第２電池セルから突出する第３電極リードと前記第３電池セルから突出する第４電極リードとを重畳させる段階、
前記第３電極リードと前記第４電極リードの第２重畳部を溶接する段階、および
前記第２重畳部を基準に前記第３電極リードと前記第４電極リードを折り曲げて前記第２電池セルと前記第３電池セルを垂直配列する段階、および
前記第２電池セルと前記第３電池セルを接着部材により互いに結合させる段階をさらに含み、
前記第１電極リードと前記第２電極リードを折り曲げる方向と前記第２重畳部を基準に前記第３電極リードと前記第４電極リードを折り曲げる方向とは、互いにジグザグ構造を形成する、請求項５から８のいずれか一項に記載の電池モジュール製造方法。

【請求項10】

前記第２電極リードと前記第３電極リードは互いに異なる極性を有し、前記第２電極リードと前記第３電極リードは前記第２電池セルの長さ方向を基準に互いに異なる端部に位置する、請求項９に記載の電池モジュール製造方法。

【請求項11】

前記第１重畳部を溶接する段階は、前記第１重畳部の両面にそれぞれ配置された溶接ジグが前記第１重畳部の両面を加圧する段階をさらに含む、請求項５から８のいずれか一項に記載の電池モジュール製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互引用
本出願は、２０２０年８月５日付韓国特許出願第１０－２０２０－００９７８６８号に基づいた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全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。

【0002】

本発明は、電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池モジュール製造方法に関し、より具体的に、新規な工程により製造された電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池モジュール製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することに伴い、エネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。そのために、多様な要求に応えることができる二次電池に関する多くの研究が行われている。

【0004】

二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギー源としても大きな関心を受けている。

【0005】

小型モバイル機器にはデバイス１台当たり１個または２～４個の電池セルが使用されることに対し、自動車などのように中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。

【0006】

中大型電池モジュールは、可能な限り小さいサイズと重量で製造されることが好ましいため、高い集積度に積層可能であり、容量に比べて重量が小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。一方、電池モジュールは、電池セル積層体を外部衝撃、熱または振動から保護するために、前面と後面が開放されて電池セル積層体を内部空間に収納するモジュールフレームを含むことができる。

【0007】

中大型電池モジュールが所定の装置乃至ディバイスで要求される出力および容量を提供するためには、多数の電池セルを直列方式で電気的に連結しなければならない。

【0008】

図１は従来の電池モジュールに含まれている電池セル積層体において電極リードを溶接する方法を説明するための図面である。

【0009】

図１を参照すると、ジグ３０を使用してバスバー１５上で折り曲げられた少なくとも一つの電極リード１２、１３を溶接することができる。この時、バスバー１５材料が必要であり、場合によってはメッキが必要であるため、材料費が上昇することがある。また、電極リード１２、１３の後面空間に該当する図１のＰ領域の空間が不足するため、溶接面着（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）の有無を確認し難いため、溶接品質を保証し難い。

【0010】

この場合、電池セル１１を積層した後に電極リード１２、１３を折り曲げて溶接を進行するため、折り曲げ工程の品質が溶接品質に影響を与えることがある。電池セル１１を積層した後に溶接を進行するため、溶接時に不良が発生すれば電池セル１１を再使用し難いという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明が解決しようとする課題は、既存の溶接工程の問題を解消した新規な工程により製造された電池モジュール、これを含む電池パックおよび電池モジュール製造方法を提供することにある。

【0012】

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが第１方向に沿って積層されて形成された電池セル積層体、前記電池セル積層体の両端部を覆う絶縁カバー、前記絶縁カバーと隣接した前記電池セル積層体の両端部を囲むホールディング部材、および前記電池セル積層体に含まれている互いに隣り合う第１電池セルと第２電池セルのそれぞれから突出した第１電極リードおよび第２電極リードを含み、前記第１電極リードと前記第２電極リードが互いに異なる方向にそれぞれ折り曲げられて前記第１電極リードと前記第２電極リードが重畳することによって溶接部を形成し、前記溶接部と前記電池セル積層体の間に空きスペースが形成される。

【0014】

前記第１電極リードと前記第２電極リードのうちの一方は正極リードであり、他方は負極リードであり得る。

【0015】

前記溶接部が形成される前記第１電極リードと前記第２電極リードの重畳部は、前記電池セル積層体と直接向かい合っていてもよい。

【0016】

本発明の他の一実施形態による電池パックは、前記電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、および前記電池モジュールと前記パックフレームの底部との間に位置する熱伝導性樹脂層を含む。

【0017】

本発明のまた他の一実施形態による電池モジュール製造方法は、第１電池セルと第２電池セルを水平方向に配列し、前記第１電池セルから突出する第１電極リードと前記第２電池セルから突出する第２電極リードとを重畳させる段階、前記第１電極リードと前記第２電極リードの第１重畳部を溶接する段階、前記第１重畳部を基準に前記第１電極リードと前記第２電極リードを折り曲げて前記第１電池セルと前記第２電池セルを垂直配列する段階、および前記第１電池セルと前記第２電池セルを接着部材により互いに結合させる段階を含む。

【0018】

前記第１重畳部を基準に前記第１電極リードと前記第２電極リードを折り曲げる段階は、前記第１電池セルの一面と前記第２電池セルの一面にそれぞれ配置される第１ジグと第２ジグを用いて行われ、前記第１ジグと前記第２ジグは前記第１重畳部を基準に互いに異なる一側に配置され得る。

【0019】

前記第１ジグは前記第１電極リードを加圧し、前記第２ジグは前記第２電極リードを加圧し、前記第１ジグは前記第１電池セルと共に回転することによって、前記第１電池セルと前記第２電池セルを垂直配列することができる。

【0020】

前記電池モジュール製造方法は、前記第１電池セルと前記第２電池セルを垂直配列する段階の後に、前記第１ジグと前記第２ジグを解体する段階をさらに含み、前記第１ジグと前記第２ジグはそれぞれ二等分して解体され得る。

【0021】

前記電池モジュール製造方法は、前記第２電池セルと第３電池セルを水平方向に配列し、前記第２電池セルから突出する第３電極リードと前記第３電池セルから突出する第４電極リードとを重畳させる段階、前記第３電極リードと前記第４電極リードの第２重畳部を溶接する段階、および前記第２重畳部を基準に前記第３電極リードと前記第４電極リードを折り曲げて第２電池セルと第３電池セルを垂直配列する段階、および前記第２電池セルと前記第３電池セルを接着部材により互いに結合させる段階をさらに含み、前記第１電極リードと前記第２電極リードを折り曲げる方向と前記第２重畳部を基準に前記第３電極リードと前記第４電極リードを折り曲げる方向とは、互いにジグザグ構造を形成することができる。

【0022】

前記第２電極リードと前記第３電極リードは互いに異なる極性を有し、前記第２電極リードと前記第３電極リードは前記第２電池セルの長さ方向を基準に互いに異なる端部に位置することができる。

【0023】

前記第１重畳部を溶接する段階は、前記第１重畳部の両面にそれぞれ配置された溶接ジグが前記第１重畳部の両面を加圧する段階をさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0024】

実施形態によると、折り曲げる前に電極リードを溶接することによって溶接品質を改善することができる。

【0025】

また、溶接以降に電極リード重畳部を基準に互いに異なる一側に配置されるジグを用いて電極リードを折り曲げることによって、電池セル積層体の整列正確度を高めて空間活用率を高めることができる。

【0026】

本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】従来の電池モジュールに含まれている電池セル積層体において電極リードを溶接する方法を説明するための図面である。

【図2】本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。

【図3】図２の電池モジュールの分解斜視図である。

【図4】図２の電池モジュールに含まれている電池セルの斜視図である。

【図5】図３のＡ領域をｘｙ平面上で眺めた部分断面図である。

【図6】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図7】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図8】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図9】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図10】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図11】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図12】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図13】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図14】本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【図15】本発明のまた他の一実施形態による電池パックを示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0029】

本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。

【0030】

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ず図示されたところに限定されるのではない。図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

【0031】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には、中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ず重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。

【0032】

また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、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。

【0033】

また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た時を意味する。

【0034】

図２は本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。図３は図２の電池モジュールの分解斜視図である。図４は図２の電池モジュールに含まれている電池セルの斜視図である。

【0035】

図２乃至図４を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体２００を含む。

【0036】

まず、電池セル１１０は、パウチ型電池セルであることが好ましく、長方形のシート型構造で形成され得る。例えば、本実施形態による電池セル１１０は、二つの電極リード１１１、１１２がセル本体１１３を基準に互いに反対側に位置する一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。より詳しくは、電極リード１１１、１１２は電極組立体（図示せず）と連結され、前記電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。二つの電極リード１１１、１１２のうちの一方は正極リード１１１であり、他方は負極リード１１２であり得る。つまり、一つの電池セル１１０を基準に正極リード１１１と負極リード１１２が互いに反対方向に突出し得る。

【0037】

一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態でセルケース１１４の両端部１１４ａ、１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することによって製造され得る。言い換えると、本実施形態による電池セル１１０は、総３ヶ所のシーリング部を有し、シーリング部は熱融着などの方法によりシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は連結部１１５からなることができる。セルケース１１４は、樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなることができる。

【0038】

このような電池セル１１０は、複数個で構成され得、複数の電池セル１１０は、互いに電気的に連結され得るように積層されて電池セル積層体２００を形成する。特に、図３に示すようにｘ軸方向に沿って複数の電池セル１１０が積層され得る。これによって、電極リード１１１、１１２はそれぞれｙ軸方向と－ｙ軸方向に突出し得る。

【0039】

一方、本実施形態による電池モジュール１００は、モジュールフレームとエンドプレートが除去されたモジュールレス（ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造を形成することができる。モジュールフレームの代わりに、本実施形態による電池モジュール１００は、側面プレート６００とホールディングバンド７００（ホールディング部材）を含むことができる。モジュールフレームとエンドプレートが除去されることによって、電池セル積層体２００をモジュールフレーム内部に収納する工程やモジュールフレームとエンドプレートを組み立てる工程のように精密なコントロールが要求される複雑な工程が不要である。また、除去されたモジュールフレームとエンドプレートの分、電池モジュール１００の重量を大幅に減らすことができるという長所を有する。また、本実施形態による電池モジュール１００は、モジュールフレームの除去により、電池パック組立工程の際に再作業性が有利であるという長所を有するが、従来の電池モジュール１００は、モジュールフレームの溶接構造のため不良が発生しても再作業が不可能であったこととは比較され得る。

【0040】

側面プレート６００は、板状形部材であり、電池セル積層体２００の両側面に位置して電池モジュール１００の剛性を補完することができる。このような側面プレート６００は、弾性性質を有し、射出成形で製造されるプラスチック素材を含むことができ、場合によっては板スプリング素材が適用され得る。

【0041】

ホールディングバンド７００は、電池セル積層体２００の両端部で電池セル積層体を囲む部材であり、電池セル積層体２００を構成する複数の電池セル１１０と側面プレート６００を固定する機能を担当することができる。このように、ホールディングバンド７００を通じて電池セル積層体２００および側面プレート６００を固定した後、電極リード１１１が突出する方向に該当する電池セル積層体２００の前面と後面に絶縁カバー４００を位置させることができる。ホールディングバンド７００を通じて電池セル積層体２００に含まれている電池セル１１０および側面プレート６００を固定することによって、絶縁カバー４００が電池セル積層体２００の前面および後面に容易に結合することができる。このようなホールディングバンド７００は、所定の弾性力を有する素材からなることができ、具体的に板スプリングの構造が適用され得る。

【0042】

図５は図３のＡ領域をｘｙ平面上で眺めた部分断面図である。

【0043】

図３乃至図５を参照すると、ｘ軸方向に沿って複数の電池セル１１０が積層されている電池セル積層体２００には、互いに隣り合う第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂが含まれている。第１電池セル１１０ａから第１電極リード１１１ａが突出し、第２電池セル１１０ｂから第２電極リード１１１ｂが突出している。この時、第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂは互いに異なる方向にそれぞれ折り曲げられ、第１電極リード１１１ａの端部と第２電極リード１１１ｂの端部は互いに重畳する。第１電極リード１１１ａの端部と第２電極リード１１１ｂの端部が重畳して溶接部ＷＰを形成し、溶接部ＷＰは第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂを結合させることができる。第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂのうちの一方は正極リードであり、他方は負極リードであり得る。

【0044】

本実施形態によると、第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂの間に接着部材１３０が位置することができる。このような接着部材１３０によりモジュールフレームが省略されることによって弱くなり得る電池セル積層体２００の固定力を強化させることができる。

【0045】

図５に示したように、本実施形態による溶接部ＷＰと電池セル積層体２００の間には空きスペースＥＰが形成される。従来は電極リードの溶接部と電池セル積層体の間にバスバーフレームのような構造物が配置され、バスバーフレームに熱融着などで固定されているバスバーを通じて隣り合う電極リードを電気的に連結した。しかし、本実施形態ではバスバーフレームのような構造物を省略することができるため、溶接部ＷＰが形成される第１、２電極リード１１１ａ、１１１ｂの重畳部が電池セル積層体２００を直接向かい合うようにする構造を形成することができる。この時に形成される溶接部ＷＰと電池セル積層体２００の間に形成される空きスペースＥＰを最小化して、よりコンパクトな構成の電池モジュール１００を実現することができる。また、バスバーのような電極リードの連結のための別途の部材を省略することによって材料費を節減することができる。

【0046】

以下、図６乃至図１５を参照して本発明の一実施形態による電池モジュールを製造する方法の一例を説明する。

【0047】

図６乃至図１４は本発明の他の一実施形態による電池モジュール製造方法を示す図面である。

【0048】

図６を参照すると、第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂを水平方向に配列し、第１電池セル１１０ａから突出する第１電極リード１１１ａと第２電池セル１１０ｂから突出する第２電極リード１１１ｂとを重畳させる。第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂは互いに隣接し、第１電極リード１１１ａの端部と第２電極リード１１１ｂの端部が重畳して第１重畳部ＯＰ１を形成することができる。

【0049】

図７は図６の図面をｚ軸方向に沿って眺めた図面である。図８は図７の重畳部を示す図面である。

【0050】

図７および図８を参照すると、第１重畳部ＯＰ１を溶接することができる。この時、第１重畳部ＯＰ１の両面にそれぞれ溶接ジグ１４０を配置することができる。溶接ジグ１４０に形成された開口部１４０ＡＰを通じてを行うことができる。溶接ジグ１４０は、第１電極リード１１１ａの上面と第２電極リード１１１ｂの下面を同時に加圧することによって、溶接品質を高めることができる。また、互いに隣り合う電池セルを水平方向に配列した状態で溶接を行うため、第１重畳部ＯＰ１の上側空間および下側空間に障害物がなく、溶接対象物の面着（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）が良好になされているか否か簡単に確認できる。

【0051】

図９乃至図１１を参照すると、図７に示した第１重畳部ＯＰ１を基準に第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂを折り曲げることができる。第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂは互いに反対方向に折り曲げられる。

【0052】

第１重畳部ＯＰ１を基準に第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂを折り曲げる段階は、第１電池セル１１０ａの一面と第２電池セル１１０ｂの一面にそれぞれ配置される第１ジグ１５０ａと第２ジグ１５０ｂを用いて行われ得る。この時、第１ジグ１５０ａと第２ジグ１５０ｂは第１重畳部ＯＰ１を基準に互いに異なる一側に配置され得る。具体的に、図１０に示したように、第１ジグ１５０ａは第１電池セル１１０ａの上面に配置され、第２ジグ１５０ｂは第２電池セル１１０ｂの下面に配置され得る。第１ジグ１５０ａは第１電池セル１１０ａと第１重畳部ＯＰ１の間に位置する第１電極リード１１１ａ部分を加圧し、第２ジグ１５０ｂは第２電池セル１１０ｂと第１重畳部ＯＰ１の間に位置する第２電極リード１１１ｂ部分を加圧することができる。

【0053】

本実施形態によると、第１ジグ１５０ａは第１電池セル１１０ａと共に回転して、第２電池セル１１０ｂと第１電池セル１１０ａが垂直配列する。図１２を参照すると、第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂを折り曲げる前に第２電池セル１１０ｂ下部面に接着部材１３０が形成され得る。図９および図１２に示すように第１、２ジグ１５０ａ、１５０ｂには第１、２電池セル１１０ａ、１１０ｂがそれぞれ挿入されるように開口部１５０Ｐが形成されている。第２ジグ１５０ｂの開口部１５０Ｐにより接着部材１３０が露出しており、第１ジグ１５０ａと共に第１電池セル１１０ａが回転して、第１電池セル１１０ａの一面が接着部材１３０と結合することができる。この時、接着部材１３０により第１電池セル１１０ａと第２電池セル１１０ｂが結合することができる。

【0054】

図１３を参照すると、第２電池セル１１０ｂと第３電池セル１１０ｃを水平方向に配列し、第２電池セル１１０ｂから突出する第３電極リード１１２ａと第３電池セル１１０ｃから突出する第４電極リード１１２ｂとを重畳させることができる。その後、図７および図８の説明と同様な方法により、第３電極リード１１２ａと第４電極リード１１２ｂの第２重畳部ＯＰ２を溶接することができる。第２電極リード１１１ｂと第３電極リード１１２ａは互いに異なる極性を有し、第２電極リード１１１ｂと第３電極リード１１２ａは第２電池セル１１０ｂの長さ方向を基準に互いに異なる端部に位置することができる。

【0055】

その後、図９乃至図１１の説明と同様な方法により、第２重畳部ＯＰ２を基準に第３電極リード１１２ａと第４電極リード１１２ｂを折り曲げて第２電池セル１１０ｂと第３電池セル１１０ｃを垂直配列することができる。ただし、図９乃至図１１で説明した第１電極リード１１１ａと第２電極リード１１１ｂを折り曲げる方向と、第３電極リード１１２ａと第４電極リード１１２ｂを折り曲げる方向とは互いに異なる。具体的に、図１３に示された第２電池セル１１０ｂを基準に第１重畳部ＯＰ１は下部方向に折り曲げられるが、第２重畳部ＯＰ２は上部方向に折り曲げられてジグザグ構造を形成する。図１２の説明と同様に第２電池セル１１０ｂの上部面または第３電池セル１１０ｃの上部面に接着部材が形成されて、第３電池セル１１０ｃが回転すれば、第２電池セル１１０ｂと第３電池セル１１０ｃの間に位置する接着部材により第２電池セル１１０ｂと第３電池セル１１０ｃが結合することができる。

【0056】

したがって、第１電池セル１１０ａ、第２電池セル１１０ｂおよび第３電池セル１１０ｃは垂直配列され、このような方式で複数の電池セル１１０がジグザグ方向に積層されて図１４に示したように複数の重畳部ＯＰを有する電池セル積層体２００を形成することができる。その後、電池セル積層体２００の両端部を覆うように絶縁カバーを形成することによって、図２に示した電池モジュール１００を製造することができる。

【0057】

本実施形態によると、電極リードを折り曲げる前に溶接することによって溶接品質を向上させ、溶接中に不良が発生すると当該電池セルだけを廃棄すればよいため、電池セル積層体において再使用が可能な電池セルまで廃棄しなければならない問題を防止することができる。

【0058】

図１５は本発明のまた他の一実施形態による電池パックを示す分解斜視図である。

【0059】

図１５を参照すると、本発明の一実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００、電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００、および電池モジュール１００とパックフレーム１１００の底部１１１１との間に位置する熱伝導性樹脂層１２００を含むことができる。

【0060】

まず、電池モジュール１００は、前述したように、絶縁カバーを含み、代わりにモジュールフレームとエンドプレートが除去されたモジュールレス（ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造を形成することができる。このような電池モジュール１００が複数個でパックフレーム１１００に収納されて電池パック１０００を形成することができる。

【0061】

パックフレーム１１００は、下部パックハウジング１１１０、および下部パックハウジング１１１０を覆う上部パックハウジング１１２０を含むことができ、下部パックハウジング１１１０の底部１１１１に複数の電池モジュール１００が位置することができる。下部パックハウジング１１１０は、複数のモジュール領域を有し、複数のモジュール領域は、下部パックハウジング１１１０内に形成された複数の隔壁１３５０により区画され得る。隔壁１３５０は、複数の電池モジュール１００のうち互いに隣り合う電池モジュール１００の間に形成されている。例えば、熱伝導性樹脂層１２００は、互いに隣り合う第１熱伝導性樹脂層と第２熱伝導性樹脂層を含み、複数のモジュール領域は、隔壁１３５０により互いに区画される第１領域と第２領域を含み、前記第１熱伝導性樹脂層は前記第１領域に対応するように形成され、前記第２熱伝導性樹脂層は前記第２領域に対応するように形成され得る。この時、前記第１熱伝導性樹脂層と前記第２熱伝導性樹脂層は隔壁１３５０により互いに離隔して位置することができる。

【0062】

一方、熱伝導性樹脂層１２００は、下部パックハウジング１１１０の底部１１１１に熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）が塗布されて形成され得る。前記熱伝導性樹脂は、熱伝導性接着物質を含むことができ、具体的にシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材のうちの少なくとも一つを含むことができる。前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが、塗布後に硬化して電池モジュール１００を下部パックハウジング１１１０に固定する役割を果たすことができる。また、熱伝導特性に優れて電池モジュール１００で発生した熱を迅速に底部１１１１に伝達して電池パック１０００の過熱を防止することができる。

【0063】

本実施形態によると、電池モジュール１００は、モジュールフレームが省略されるため、図３の電池セル積層体２００の下部面が下部パックハウジング１１１０に塗布された熱伝導性樹脂層１２００上に直接装着され得る。この時、接着性能を有する熱伝導性樹脂層１２００により電池セル積層体２００は下部パックハウジング１１１０に固定され得る。

【0064】

図２に示すように、本実施形態による電池モジュール１００は、モジュールフレームが除去されたモジュールレス（ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造において、電池セル１１０の一部が外部に露出され得るが、構造的安定性のために露出される電池セル１１０を固定することが必要である。そこで、本実施形態による電池パック１０００は、底部１１１１に電池モジュール１００、特に電池モジュール１００を構成するそれぞれの電池セル１１０を固定できる熱伝導性樹脂層１２００を形成することによって、構造的安定性を向上させることができる。また、モジュールフレームを省略して、電池セルで発生した熱を熱伝導性樹脂層からパックフレームに直ちに伝達して冷却効率を高めることができる。パックフレームには、図示されていないが、ヒートシンク構造が形成され得る。

【0065】

前述した本実施形態による電池モジュールや電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用され得るが、これに制限されず、二次電池を使用することができる多様なデバイスに適用可能である。

【0066】

以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0067】

１００：電池モジュール
１３０：接着部材
１４０：溶接ジグ
１５０ａ、１５０ｂ：第１、２ジグ
４００：絶縁カバー
７００：ホールディングバンド
１０００：電池パック
１１００：パックフレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【国際調査報告】