KR102722680B1 - Battery module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체에 연결된 버스바 프레임, 상기 전지셀 적층체에 포함된 전지셀 중에서 서로 이웃하는 전지셀들로부터 각각 돌출된 셀 테라스들, 상기 셀 테라스들로부터 각각 돌출되고 동일한 극성을 가지는 전극 리드들, 및 상기 전극 리드들 중 서로 이웃하는 전극 리드들 사이에 배치되고, 상기 버스바 프레임에 형성된 격벽을 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a battery module includes a battery cell stack having a plurality of battery cells stacked thereon, a bus bar frame connected to the battery cell stack, cell terraces each protruding from neighboring battery cells included in the battery cell stack, electrode leads each protruding from the cell terraces and having the same polarity, and a partition formed in the bus bar frame and disposed between neighboring electrode leads among the electrode leads.
Description
본 발명은 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 버스바 프레임의 조립성이 향상된 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a battery module having improved assembly properties of a busbar frame and a method for manufacturing the same.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 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.Secondary batteries, which have high applicability according to product group and electrical characteristics such as high energy density, are widely used in portable devices as well as electric or hybrid vehicles driven by electric power sources, and power storage devices. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for environmental friendliness and energy efficiency enhancement, not only because they can drastically reduce the use of fossil fuels, but also because they do not generate any by-products from energy use.
상기 전기 자동차 등에 적용되는 전지팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위셀을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.The battery pack applied to the above electric vehicles, etc., has a structure in which a plurality of cell assemblies including a plurality of unit cells are connected in series to obtain high output. In addition, the unit cell can be repeatedly charged and discharged by electrochemical reactions between components including positive and negative electrode current collectors, separators, active materials, electrolytes, etc.
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.Meanwhile, as the need for large-capacity structures, including utilization as an energy storage source, has increased recently, the demand for battery packs with a multi-module structure that collects a number of battery modules in which a number of secondary batteries are connected in series and/or parallel, is increasing.
한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다.Meanwhile, when configuring a battery pack by connecting multiple battery cells in series/parallel, it is common to first configure a battery module composed of at least one battery cell, and then configure a battery pack by adding other components using at least one battery module.
종래 전지 모듈은, 상호 적층되는 복수개의 전지셀들 및 복수개의 전지셀들의 전극 리드들을 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리를 포함하여 구성된다. 여기서, 버스바 어셈블리는, 각각의 전지셀의 전극 리드들을 개별적으로 통과시키는 리드 슬롯들을 구비하는 버스바 프레임 및 버스바 프레임에 장착되고, 리드 슬롯들 개수에 대응되도록 구비되는 버스바 슬롯들을 구비하며, 버스바 슬롯들을 통과한 전극 리드들과 용접 등으로 연결되는 버스바를 포함하여 구성된다.A conventional battery module is configured to include a plurality of battery cells that are mutually stacked and a busbar assembly that electrically connects electrode leads of the plurality of battery cells. Here, the busbar assembly is configured to include a busbar frame having lead slots through which the electrode leads of each battery cell individually pass, and a busbar that is mounted on the busbar frame and has busbar slots corresponding to the number of lead slots, and is connected to the electrode leads passing through the busbar slots by welding or the like.
그러나, 종래 전지 모듈에서는, 셀 테라스와 전지셀들의 개수가 늘어나게 되면 그만큼 전극 리드들 개수도 증가하고, 전극 리드와 셀 테라스 형상이 컴팩트하게 되는 경우가 발생하므로, 이웃하는 전극 리드와 셀 테라스 가장자리가 접촉할 수 있다.However, in conventional battery modules, as the number of cell terraces and battery cells increases, the number of electrode leads also increases, and the shapes of the electrode leads and cell terraces become compact, so that neighboring electrode leads and cell terrace edges may come into contact.
도 1은 종래의 전지 모듈에서의 버스바 프레임을 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 "A" 영역의 확대도이다. 구체적으로, 도 2a는 전극 리드(40)와 셀 테라스(30) 가장자리가 접촉될 가능성을 나타내는 단면도이고, 도 2b는 전극 리드(40)와 셀 테라스(30) 가장자리가 접촉되는 것을 방지하기 위해 절연 테이프(60)를 부착한 것을 나타내는 단면도이다.Fig. 1 is a drawing showing a busbar frame in a conventional battery module. Fig. 2 is an enlarged view of area "A" of Fig. 1. Specifically, Fig. 2a is a cross-sectional view showing a possibility that an electrode lead (40) and an edge of a cell terrace (30) may come into contact, and Fig. 2b is a cross-sectional view showing that an insulating tape (60) is attached to prevent the electrode lead (40) and an edge of a cell terrace (30) from coming into contact.
도 1을 참고하면, 복수의 전지셀(10)이 적층되고, 전지셀(10)을 덮는 파우치로부터 연장된 셀 테라스(30)로부터 돌출되는 전극 리드(40)가 적어도 하나 만나서 하나의 리드 슬롯을 통과하고 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of battery cells (10) are stacked, and at least one electrode lead (40) protruding from a cell terrace (30) extending from a pouch covering the battery cells (10) meets and passes through one lead slot.
도 2a를 참고하면, 이웃하는 셀 테라스(30)들 사이의 간격이 전지셀(10)로부터 멀어짐에 따라 점점 좁아지는 구조를 가질 때, 전극 리드(40)와 셀 테라스(30) 가장자리가 근접하게 되고, 이들이 접촉할 수 있다. 전극 리드(40)와 셀 테라스(30) 가장자리가 접촉하면, 셀 테라스(30)가 전위를 띄게 되어 전지셀(10)의 수명이 저하되거나 파우치가 부식될 수 있다.Referring to FIG. 2a, when the gap between neighboring cell terraces (30) has a structure in which it gradually narrows as it gets farther away from the battery cell (10), the electrode lead (40) and the edge of the cell terrace (30) come close and can come into contact. When the electrode lead (40) and the edge of the cell terrace (30) come into contact, the cell terrace (30) may have an electric potential, which may reduce the life of the battery cell (10) or cause corrosion of the pouch.
도 2b를 참고하면, 앞서 언급한 전극 리드(40)와 셀 테라스(30) 가장자리의 접촉을 방지하기 위해 별도의 절연 테이프(60)를 부착할 수 있다. 하지만, 절연 테이프(60)를 부착하는 방식은 추가 비용 및 공정이 발생하며 부착 위치가 적절하지 않게 되면 여전히 접촉이 발생할 가능성이 있다. 또, 절연 테이프(60)의 접착력을 영구적으로 유지하지 못하여 절연 테이프(60)가 이탈될 가능성도 발생한다.Referring to Fig. 2b, a separate insulating tape (60) may be attached to prevent contact between the electrode lead (40) and the edge of the cell terrace (30) mentioned above. However, the method of attaching the insulating tape (60) incurs additional costs and processes, and there is still a possibility of contact occurring if the attachment location is not appropriate. In addition, since the adhesive strength of the insulating tape (60) is not permanently maintained, there is also a possibility of the insulating tape (60) being detached.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극 리드가, 이에 인접한 셀 테라스 가장자리에 닿지 않도록 하는 전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a battery module in which an electrode lead does not touch the edge of an adjacent cell terrace.
또, 상기 과제 해결을 위한 과정에서 전지 모듈 제조 공정상 조립성을 향상시킬 수 있는 전지 모듈의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the purpose is to provide a method for manufacturing a battery module that can improve the assemblability in the battery module manufacturing process in the process of solving the above problem.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the problems described above and can be expanded in various ways within the scope of the technical ideas included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체에 연결된 버스바 프레임, 상기 전지셀 적층체에 포함된 전지셀 중에서 서로 이웃하는 전지셀들로부터 각각 돌출된 셀 테라스들, 상기 셀 테라스들로부터 각각 돌출되고 동일한 극성을 가지는 전극 리드들, 및 상기 전극 리드들 중 서로 이웃하는 전극 리드들 사이에 배치되고, 상기 버스바 프레임에 형성된 격벽을 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a battery module includes a battery cell stack having a plurality of battery cells stacked thereon, a bus bar frame connected to the battery cell stack, cell terraces each protruding from neighboring battery cells included in the battery cell stack, electrode leads each protruding from the cell terraces and having the same polarity, and a partition formed in the bus bar frame and disposed between neighboring electrode leads among the electrode leads.
상기 전극 리드는 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯에 삽입되고, 서로 이웃하는 셀 테라스의 단부들 중 하나의 단부와, 다른 하나의 단부에 연결된 전극 리드는 상기 격벽에 의해 이격이 유지될 수 있다.The above electrode leads are inserted into lead slots formed in the busbar frame, and the electrode leads connected to one end of the ends of the neighboring cell terraces and the other end can be separated from each other by the partition wall.
상기 격벽의 끝단으로부터 상기 전지셀의 단부까지의 직선 거리는, 상기 격벽을 사이에 두고 서로 인접한 제1 전극 리드와 제2 전극 리드 각각이 상기 셀 테라스로부터 돌출되는 시작점과 상기 전지셀의 단부까지의 직선 거리 중 더 짧은 직선 거리와 동일하거나 더 짧을 수 있다.A straight line distance from the end of the partition wall to the end of the battery cell may be equal to or shorter than a shorter straight line distance between a starting point where each of the first electrode lead and the second electrode lead, which are adjacent to each other with the partition wall interposed therebetween, protrudes from the cell terrace and the end of the battery cell.
서로 동일한 극성을 가지는 상기 전극 리드들이 돌출되어 나오는 상기 셀 테라스들은, 상기 전극 리드가 돌출되어 나오는 방향을 따라 간격이 좁아질 수 있다.The cell terraces from which the electrode leads having the same polarity protrude may have their spacing narrowed along the direction in which the electrode leads protrude.
상기 격벽을 사이에 두고 서로 이웃하는 전극 리드들은 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯을 통과하여 상기 버스바 프레임의 후면에서 만나 용접될 수 있다.The electrode leads, which are adjacent to each other with the above-mentioned bulkhead in between, can pass through the lead slot formed in the busbar frame and meet and be welded at the rear side of the busbar frame.
상기 버스바 프레임에는 상기 전극 리드들을 이격시키는 복수의 패스 가이더가 형성되어 있고, 상기 복수의 패스 가이더 중 서로 이웃하는 패스 가이더 사이에는 적어도 1개의 격벽들이 형성될 수 있다.The above busbar frame is formed with a plurality of pass guides that separate the electrode leads, and at least one partition wall may be formed between adjacent pass guides among the plurality of pass guides.
상기 패스 가이더와 상기 격벽 사이에 하나의 전극 리드가 배치되고, 상기 격벽이 적어도 2개 형성되는 경우에 서로 이웃하는 격벽들 사이에 하나의 전극 리드가 배치될 수 있다.One electrode lead is placed between the above-described pass guide and the baffle, and when at least two of the baffles are formed, one electrode lead can be placed between adjacent baffles.
서로 동일한 극성을 가지는 상기 전극 리드들은 음극일 수 있다.The above electrode leads having the same polarity may be cathodes.
상기 버스바 프레임은 제1 리드 슬롯과 상기 제1 리드 슬롯보다 폭이 좁은 제2 리드 슬롯을 포함하고, 상기 제1 리드 슬롯에 상기 격벽이 형성되어 있으며, 상기 음극인 전극 리드들이 상기 제1 리드 슬롯을 통과하고, 양극인 전극 리드들이 상기 제2 리드 슬롯을 통과할 수 있다.The busbar frame includes a first lead slot and a second lead slot having a narrower width than the first lead slot, and the partition wall is formed in the first lead slot, so that the negative electrode leads can pass through the first lead slot and the positive electrode leads can pass through the second lead slot.
상기 버스바 프레임은 서로 다른 일측에 배치되는 제1 버스바 프레임과 제2 버스바 프레임을 포함하고, 상기 제1 버스바 프레임과 상기 제2 버스바 프레임에서 상기 제1 리드 슬롯과 상기 제2 리드 슬롯의 배치는 서로 어긋나게 대응할 수 있다.The above busbar frame includes a first busbar frame and a second busbar frame arranged on different sides, and the arrangements of the first lead slot and the second lead slot in the first busbar frame and the second busbar frame can correspond to each other so as to be misaligned.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법은 복수의 전지셀을 적층하여 전지셀 적층체를 형성하는 단계, 및 상기 전지셀들 각각으로부터 돌출된 셀 테라스 사이에 격벽이 배치되도록 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 연결하는 단계를 포함하고, 상기 격벽은 상기 버스바 프레임에 형성되고, 상기 격벽을 사이에 두고 서로 이웃하는 셀 테라스들로부터 각각 돌출된 전극 리드들은 동일한 극성을 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a battery module includes the steps of forming a battery cell laminate by stacking a plurality of battery cells, and the step of connecting a busbar frame to the battery cell laminate so that a partition is arranged between cell terraces protruding from each of the battery cells, wherein the partition is formed in the busbar frame, and electrode leads protruding from each of the cell terraces adjacent to each other with the partition interposed therebetween can have the same polarity.
상기 전지셀 적층체를 형성하는 단계는, 셀리드 블록과 적어도 하나의 전지셀을 교대로 적층하여 복수의 셀리드 블록과 상기 전지셀 적층체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 연결하는 단계는, 상기 전지셀 적층체를 덮도록 양단에 상기 버스바 프레임이 장착된 탑커버를 배치하는 단계, 상기 복수의 셀리드 블록을 상기 전지셀 적층체와 상기 버스바 프레임 사이의 공간에서 제거하는 단계, 및 상기 버스바 프레임을 회전시켜 상기 버스바 프레임이 상기 전지셀 적층체에 장착되는 단계를 포함하며, 상기 복수의 셀리드 블록과 상기 전지셀 적층체를 형성하는 단계는, 상기 복수의 셀리드 블록 중 서로 이웃하는 셀리드 블록들 사이에 상기 전극 리드가 개재되도록 할 수 있다.The step of forming the battery cell stack includes a step of alternately stacking cell blocks and at least one battery cell to form a plurality of cell blocks and the battery cell stack, and the step of connecting the busbar frame to the battery cell stack includes a step of arranging a top cover having the busbar frame mounted on both ends so as to cover the battery cell stack, a step of removing the plurality of cell blocks from a space between the battery cell stack and the busbar frame, and a step of rotating the busbar frame so that the busbar frame is mounted to the battery cell stack, and the step of forming the plurality of cell blocks and the battery cell stack may be such that the electrode leads are interposed between cell blocks that are adjacent to each other among the plurality of cell blocks.
상기 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 장착하는 단계에서, 상기 전극 리드가 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯에 삽입되도록 할 수 있다.In the step of mounting the busbar frame to the battery cell stack, the electrode lead can be inserted into a lead slot formed in the busbar frame.
상기 복수의 셀리드 블록 중 서로 이웃하는 셀리드 블록 사이에 양극인 상기 전극 리드는 복수개 연장되고, 음극인 상기 전극 리드는 하나가 연장되도록 배치할 수 있다.Among the plurality of cell blocks, the electrode leads, which are positive electrodes, can be arranged so that a plurality of them extend between adjacent cell blocks, and the electrode leads, which are negative electrodes, can be arranged so that one extends between them.
상기 전지 모듈 제조 방법은 상기 셀리드 블록을 제거하는 단계 이전에 상기 버스바 프레임을 예각의 범위로 회전하는 단계를 더 포함할 수 있다.The above battery module manufacturing method may further include a step of rotating the busbar frame within an acute angle range prior to the step of removing the cell block.
상기 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 장착하는 단계에서, 상기 전극 리드가 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯에 삽입되도록 할 수 있다.In the step of mounting the busbar frame to the battery cell stack, the electrode lead can be inserted into a lead slot formed in the busbar frame.
서로 동일한 극성을 가지는 상기 전극 리드들이 돌출되어 나오는 상기 셀 테라스들은, 상기 전극 리드가 돌출되는 방향을 따라 간격이 좁아지도록 형성하고, 상기 셀 테라스의 형상은 상기 셀리드 블록의 형상에 의해 구현될 수 있다.The cell terraces from which the electrode leads having the same polarity protrude are formed so that the intervals between them become narrower along the direction in which the electrode leads protrude, and the shape of the cell terrace can be implemented by the shape of the cell lead block.
상기 셀 테라스와 마주보는 상기 셀리드 블록의 일측에는 함침 구조가 형성되고, 상기 함침 구조에 상기 셀 테라스가 배치될 수 있다.An impregnation structure is formed on one side of the cell block facing the cell terrace, and the cell terrace can be arranged on the impregnation structure.
상기 버스바 프레임에는 상기 전극 리드들을 이격시키는 복수의 패스 가이더가 형성되어 있고, 상기 복수의 패스 가이더 중 서로 이웃하는 패스 가이더 사이에는 적어도 1개의 격벽들이 형성될 수 있다.The above busbar frame is formed with a plurality of pass guides that separate the electrode leads, and at least one partition wall may be formed between adjacent pass guides among the plurality of pass guides.
상기 패스 가이더와 상기 격벽 사이에 하나의 전극 리드가 배치되고, 상기 격벽이 적어도 2개 형성되는 경우에 서로 이웃하는 격벽들 사이에 하나의 전극 리드를 배치할 수 있다.One electrode lead is placed between the above-described pass guide and the baffle, and when at least two of the baffles are formed, one electrode lead can be placed between adjacent baffles.
실시예들에 따르면, 버스바 프레임 내측에 격벽을 형성하여 전극 리드가, 이에 인접한 셀 테라스 가장자리에 닿지 않도록 하여, 파우치 부식과 셀 수명이 저하되는 현상을 방지하는 전지 모듈을 구현하고, 좁은 틈새로 전극 리드를 삽입함에 따른 공정의 어려움을 해소하기 위해, 전지셀 적층 공정에서 절연 블록을 전극 리드에 삽입함으로써 버스바 프레임의 조립성을 향상시킬 수 있다.According to embodiments, a battery module is implemented in which a partition is formed inside a busbar frame to prevent electrode leads from touching the edges of adjacent cell terraces, thereby preventing pouch corrosion and reduction in cell lifespan, and in order to resolve process difficulties due to inserting electrode leads into narrow gaps, the assemblability of the busbar frame can be improved by inserting an insulating block into the electrode leads during a battery cell stacking process.
도 1은 종래의 전지 모듈에서의 버스바 프레임을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 "A" 영역의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임을 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 포함된 복수의 전지셀과 버스바 프레임의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 복수의 전지셀과 버스바 프레임이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀의 사시도이다.
도 7 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 17은 도 16의 "B" 영역의 확대도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임을 도시한 평면도이다.
도 19는 도 18의 평면도 일부를 정면에서 바라본 도면이다.Figure 1 is a drawing illustrating a busbar frame in a conventional battery module.
Figure 2 is an enlarged view of area “A” of Figure 1.
FIG. 3 is a front view illustrating a busbar frame according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a plurality of battery cells and a bus bar frame included in a battery module according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing a plurality of battery cells and a busbar frame of Figure 4 combined.
Figure 6 is a perspective view of a battery cell included in the battery module of Figure 5.
FIGS. 7 to 16 are drawings showing a method for manufacturing a battery module according to one embodiment of the present invention.
Figure 17 is an enlarged view of area “B” of Figure 16.
FIG. 18 is a plan view illustrating a busbar frame according to one embodiment of the present invention.
Figure 19 is a front view of a portion of the plan view of Figure 18.
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.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for identical or similar components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawing are arbitrarily shown for the convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In the drawing, the thickness is shown enlarged to clearly express several layers and regions. And in the drawing, the thickness of some layers and regions is shown exaggeratedly for the convenience of explanation.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when we say that a part such as a layer, film, region, or plate is "over" or "on" another part, this includes not only cases where it is "directly over" the other part, but also cases where there is another part in between. Conversely, when we say that a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in between. Also, when we say that a part is "over" or "on" a reference part, it means that it is located above or below the reference part, and does not necessarily mean that it is located "over" or "on" the opposite direction of gravity.
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.Additionally, throughout the specification, whenever a part is said to "include" a component, this does not mean that it excludes other components, but rather that it may include other components, unless otherwise specifically stated.
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.Additionally, throughout the specification, when we say "in plan", we mean when the target portion is viewed from above, and when we say "in cross section", we mean when the target portion is viewed from the side in a cross-section cut vertically.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임을 도시한 정면도이다.FIG. 3 is a front view illustrating a busbar frame according to one embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임(500)은 복수의 리드 슬롯(510)이 형성되어 있다. 리드 슬롯(510)은 후술하는 전극 리드가 삽입되는 개구부일 수 있다. 리드 슬롯(510)은 제1 리드 슬롯(510a)과 제2 리드 슬롯(510b)을 포함하고, 제2 리드 슬롯(510b)은 제1 리드 슬롯(510a)보다 폭이 좁을 수 있다. 제1 리드 슬롯(510a)에는 격벽(530)이 형성되어 있다. 격벽(530)은 하나 이상으로 형성될 수 있고, 도 3에서는 2개 형성된 실시예를 도시한 것이다.Referring to FIG. 3, a busbar frame (500) according to one embodiment of the present invention has a plurality of lead slots (510) formed therein. The lead slots (510) may be openings into which electrode leads, which will be described later, are inserted. The lead slots (510) include a first lead slot (510a) and a second lead slot (510b), and the second lead slot (510b) may have a narrower width than the first lead slot (510a). A partition wall (530) is formed in the first lead slot (510a). The partition wall (530) may be formed with one or more, and FIG. 3 illustrates an example in which two partition walls are formed.
제1 리드 슬롯(510a)에는 음극의 전극 리드가 삽입되고, 제2 리드 슬롯(510b)에는 양극의 전극 리드가 삽입될 수 있다. 음극의 전극 리드는 구리로 형성될 수 있고, 양극의 전극 리드는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 하나의 제2 리드 슬롯(510b)에 삽입되는 양극의 전극 리드는 복수개일 수 있고, 하나의 제1 리드 슬롯(510a)에 삽입되는 음극의 전극 리드 역시 복수개이나, 제1 리드 슬롯(510a)에 형성된 격벽(530)에 의해 복수의 전극 리드가 분리되어 삽입될 수 있다. 버스바 프레임(500) 구조에서 제1 리드 슬롯(510a)과 제2 리드 슬롯(510b)이 일방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 다만, 이러한 배치 구조는 전지셀의 직렬 및 병렬 연결 구조의 설계 변경에 따라 변형 가능하다.A negative electrode lead may be inserted into the first lead slot (510a), and a positive electrode lead may be inserted into the second lead slot (510b). The negative electrode lead may be formed of copper, and the positive electrode lead may be formed of aluminum. The number of positive electrode leads inserted into one second lead slot (510b) may be plural, and the number of negative electrode leads inserted into one first lead slot (510a) may also be plural, but the plurality of electrode leads may be separated and inserted by a partition wall (530) formed in the first lead slot (510a). In the busbar frame (500) structure, the first lead slot (510a) and the second lead slot (510b) may be alternately arranged along one direction. However, this arrangement structure may be modified according to a design change in the series and parallel connection structures of the battery cells.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 포함된 복수의 전지셀과 버스바 프레임의 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 복수의 전지셀과 버스바 프레임이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀의 사시도이다.FIG. 4 is an exploded perspective view of a plurality of battery cells and a busbar frame included in a battery module according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a plurality of battery cells and a busbar frame of FIG. 4 combined. FIG. 6 is a perspective view of a battery cell included in the battery module of FIG. 5.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(1000)은, 복수의 전지셀(100) 및 버스바 프레임(500)를 포함한다. 전지 모듈(1000)은 복수의 전지셀 적층체를 덮는 탑커버(400)를 포함하고, 탑커버(400) 양단에 버스바 프레임(500)이 장착되어 있다. 복수의 전지셀(100)들이 적층되어 형성된 전지셀 적층체 외측에는 압축 패드(200)가 위치할 수 있다. 복수의 전지셀(100) 각각으로부터 돌출된 전극 탭(미도시)은 연장되어 전극 리드(160)와 연결되고, 전극 리드(160)는 버스바 프레임(500)에 형성된 리드 슬롯(510)에 삽입될 수 있다. 버스바 프레임(500)은 서로 다른 일측에 배치되는 제1 버스바 프레임과 제2 버스바 프레임을 포함한다. 이때, 제1 버스바 프레임과 제2 버스바 프레임에서 도 3에 도시한 제1 리드 슬롯(510a)과 제2 리드 슬롯(510b)의 배치는 서로 어긋나게 대응할 수 있다. 이것은 이후 설명하는 전지셀(100)의 양단에 각각 양극 리드와 음극 리드가 위치하기 때문에, 음극 리드가 삽입되는 제1 리드 슬롯(510a)과 양극 리드가 삽입되는 제2 리드 슬롯(510b)이 서로 대응하는 부분에 위치한다. 따라서, 제2 버스바 프레임에서 제1 리드 슬롯(510a)과 제2 리드 슬롯(510b)의 배치 구조는, 제1 버스바 프레임을 180도 회전시켰을 때 제1 리드 슬롯(510a)과 제2 리드 슬롯(510b)의 배치 구조와 동일할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, a battery module (1000) according to the present embodiment includes a plurality of battery cells (100) and a busbar frame (500). The battery module (1000) includes a top cover (400) that covers a plurality of battery cell stacks, and a busbar frame (500) is mounted on both ends of the top cover (400). A compression pad (200) may be positioned on the outside of the battery cell stack formed by stacking a plurality of battery cells (100). An electrode tab (not shown) protruding from each of the plurality of battery cells (100) extends and is connected to an electrode lead (160), and the electrode lead (160) may be inserted into a lead slot (510) formed in the busbar frame (500). The busbar frame (500) includes a first busbar frame and a second busbar frame that are arranged on different sides. At this time, the arrangement of the first lead slot (510a) and the second lead slot (510b) illustrated in FIG. 3 in the first busbar frame and the second busbar frame may correspond to each other so as to be misaligned. This is because the positive lead and the negative lead are respectively positioned at both ends of the battery cell (100) described later, and therefore, the first lead slot (510a) into which the negative lead is inserted and the second lead slot (510b) into which the positive lead is inserted are positioned at corresponding portions. Accordingly, the arrangement structure of the first lead slot (510a) and the second lead slot (510b) in the second busbar frame may be the same as the arrangement structure of the first lead slot (510a) and the second lead slot (510b) when the first busbar frame is rotated 180 degrees.
이하 도 6을 참고하여 하나의 전지셀(100)의 구성에 대해 살펴보기로 한다.Referring to Figure 6 below, the configuration of one battery cell (100) will be examined.
전지셀(100)은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지셀(100)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 전지셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체를 형성할 수 있다.The battery cell (100) is a secondary battery and may be configured as a pouch-type secondary battery. The battery cell (100) may be configured in multiple pieces, and the multiple battery cells (100) may be electrically connected to each other and may be stacked to form a battery cell stack.
이러한 복수개의 전지셀(100)은 각각, 전극 조립체(110), 전지 케이스(130), 및 전극 조립체(110)로부터 돌출된 전극 리드(160)를 포함할 수 있다.Each of these multiple battery cells (100) may include an electrode assembly (110), a battery case (130), and an electrode lead (160) protruding from the electrode assembly (110).
전극 조립체(110)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 전지 케이스(130)는 전극 조립체(110)를 패키징하기 위한 것으로, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다. 이러한 전지 케이스(130)는, 케이스 본체(132) 및 셀 테라스(135)를 포함할 수 있다.The electrode assembly (110) may be composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, etc. The battery case (130) is for packaging the electrode assembly (110) and may be made of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. The battery case (130) may include a case body (132) and a cell terrace (135).
케이스 본체(132)는 전극 조립체(110)를 수용할 수 있다. 이를 위해, 케이스 본체(132)에는 전극 조립체(110)를 수용할 수 있는 수용 공간이 마련되어 있다. 셀 테라스(135)는 케이스 본체(132)로부터 연장되며, 전극 조립체(110)를 밀봉할 수 있도록 실링될 수 있다. 이러한 셀 테라스(135)의 일측, 구체적으로 셀 테라스(135)의 전방(+X축 방향)에는 전극 리드(160)가 일부로 돌출될 수 있다.The case body (132) can accommodate the electrode assembly (110). For this purpose, the case body (132) is provided with an accommodation space capable of accommodating the electrode assembly (110). The cell terrace (135) extends from the case body (132) and can be sealed so as to seal the electrode assembly (110). An electrode lead (160) can protrude as a part on one side of the cell terrace (135), specifically, on the front (+X-axis direction) of the cell terrace (135).
전극 리드(160)는 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 전극 리드(160)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 전극 리드들(160)의 일부는 각각, 전지 케이스(130)의 전방(+X축 방향) 및 후방(-X축 방향)에서 셀 테라스(135) 밖으로 돌출될 수 있다.The electrode leads (160) can be electrically connected to the electrode assembly (110). These electrode leads (160) can be provided as a pair. A portion of the pair of electrode leads (160) can protrude out of the cell terrace (135) at the front (+X-axis direction) and the rear (-X-axis direction) of the battery case (130), respectively.
앞에서 설명한 전지셀(100)의 구성은 한 예이고, 전지셀 적층체를 구성하기 위한 전지셀(100) 형태는 다양하게 변형될 수 있다.The configuration of the battery cell (100) described above is an example, and the shape of the battery cell (100) for forming the battery cell laminate can be modified in various ways.
다시 도 4 및 도 5를 참고하면, 버스바 프레임(500)은 도시하지 않았지만 버스바 어셈블리에 포함되는 구성으로서, 버스바 어셈블리는 복수개의 전지셀(100)의 전극 리드들(160)을 전기적으로 연결할 수 있도록 복수개의 전지셀(100)을 커버할 수 있다. 이러한 버스바 어셈블리는 전극 리드들(160)의 돌출 방향(X축 방향)에서 복수개의 전지셀(100)을 커버할 수 있다.Referring again to FIGS. 4 and 5, the busbar frame (500) is not shown, but is included in the busbar assembly as a component, and the busbar assembly can cover a plurality of battery cells (100) so as to electrically connect the electrode leads (160) of the plurality of battery cells (100). This busbar assembly can cover the plurality of battery cells (100) in the protruding direction (X-axis direction) of the electrode leads (160).
상기 버스바 어셈블리는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 버스바 어셈블리들은 각각, 복수개의 전지셀들(100)의 전방(+X축 방향)에 돌출된 전극 리드들(160) 및 복수개의 전지셀들(100)의 후방(-X축 방향)에 돌출된 전극 리드들(160)을 전기적으로 연결할 수 있도록 커버할 수 있다.The above busbar assembly may be provided as a pair. The pair of busbar assemblies may cover electrode leads (160) protruding in the front (+X-axis direction) of the plurality of battery cells (100) and electrode leads (160) protruding in the rear (-X-axis direction) of the plurality of battery cells (100) so as to electrically connect them, respectively.
이러한 한 쌍의 버스바 어셈블리들은 각각 버스바 프레임(500) 외에 버스바(미도시) 및 셀 연결 보드(미도시)를 포함할 수 있다.Each of these pairs of busbar assemblies may include a busbar (not shown) and a cell connection board (not shown) in addition to a busbar frame (500).
버스바 프레임(500)은 복수개의 전지셀들(100)의 전방(+X축 방향) 또는 후방(-X축 방향)을 커버할 수 있다. 이를 위해, 버스바 프레임(500)은 복수개의 전지셀들(100)의 전방(+X축 방향) 또는 후방(-X축 방향)에 대응하는 면적을 갖도록 구비될 수 있다.The busbar frame (500) can cover the front (+X-axis direction) or the rear (-X-axis direction) of the plurality of battery cells (100). To this end, the busbar frame (500) can be provided to have an area corresponding to the front (+X-axis direction) or the rear (-X-axis direction) of the plurality of battery cells (100).
리드 슬롯(510)은 복수개의 전지셀(100)의 전극 리드들(160)을 통과시키기 위한 것으로서, 버스바 프레임(500)의 좌우 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성될 수 있다. 제1 리드 슬롯(510a)에는 음극 리드(160a)가 삽입될 수 있고, 제2 리드 슬롯(510b)에는 양극 리드(160b)가 삽입될 수 있다. 음극 리드(160a)는 구리로 형성될 수 있고, 양극 리드(160b)는 알루미늄으로 형성될 수 있다.The lead slot (510) is for passing electrode leads (160) of a plurality of battery cells (100), and may be formed long along the left-right direction (Y-axis direction) of the bus bar frame (500). A negative lead (160a) may be inserted into the first lead slot (510a), and a positive lead (160b) may be inserted into the second lead slot (510b). The negative lead (160a) may be formed of copper, and the positive lead (160b) may be formed of aluminum.
하나의 개구부로 형성된 제2 리드 슬롯(510b)은 인접하는 세 개의 전지셀들(100)의 양극 리드들(160b)을 공동으로 통과시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 서로 이웃하는 세 개의 전지셀들(100)의 양극 리드들(160b)이 연장되어 하나의 양극 리드(160b) 군을 형성하고, 이러한 양극 리드(160b) 군에 포함된 양극 리드들(160b)이 제2 리드 슬롯(510b)을 통과한 후 버스바와 함께 레이저 용접을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.The second lead slot (510b) formed by a single opening can allow the positive leads (160b) of three adjacent battery cells (100) to pass through together. That is, in the present embodiment, the positive leads (160b) of three adjacent battery cells (100) are extended to form a single positive lead (160b) group, and the positive leads (160b) included in this positive lead (160b) group can be electrically connected to a bus bar through laser welding after passing through the second lead slot (510b).
서로 이웃하는 제1 리드 슬롯(510a)과 제2 리드 슬롯(510b)은 각각 서로 다른 극성의 전극 리드(160)를 통과시킬 수 있다. 다시 말해, 서로 이웃하는 리드 슬롯들(510) 중 하나의 제2 리드 슬롯(510b)이 양극 리드들(160b)을 통과시키는 경우, 서로 이웃하는 리드 슬롯들(510) 중 다른 하나의 제1 리드 슬롯(510a)은 음극 리드들(160a)을 통과시킬 수 있다. 본 실시예에서 하나의 제1 리드 슬롯(510a)에 삽입되는 음극 리드들(160a)은, 제1 리드 슬롯(510a)에 형성된 격벽(530)에 의해 분리되어, 격벽(530)에 의해 구획된 제1 리드 슬롯(510a)의 개구에 삽입될 수 있다. 격벽(530)이 형성된 제1 리드 슬롯(510a)에 삽입되는 전극 리드들은 동일한 극성을 가질 수 있다.The first lead slots (510a) and the second lead slots (510b) adjacent to each other can pass electrode leads (160) of different polarities, respectively. In other words, when the second lead slot (510b) of one of the adjacent lead slots (510) allows the positive leads (160b) to pass through, the other first lead slot (510a) of the adjacent lead slots (510) can allow the negative leads (160a) to pass through. In the present embodiment, the negative leads (160a) inserted into one first lead slot (510a) are separated by a partition wall (530) formed in the first lead slot (510a) and can be inserted into the opening of the first lead slot (510a) partitioned by the partition wall (530). The electrode leads inserted into the first lead slot (510a) in which the partition wall (530) is formed can have the same polarity.
본 실시예에서는, 하나의 버스바 프레임(500)에 인접한 전지셀 적층체의 일측면에 나타나는 전지셀(100)의 전극 리드 배치 구조가 음극 리드(160a)와 양극 리드(160b)의 교대 배열 구조일 수 있다. 하지만, 이러한 교대 배열 구조는 한 예이고, 이러한 리드 배치 구조는 전지셀의 직렬 및 병렬 연결 구조의 설계 변경에 따라 변형 가능하다.In this embodiment, the electrode lead arrangement structure of the battery cell (100) appearing on one side of the battery cell stack adjacent to one busbar frame (500) may be an alternating arrangement structure of negative electrode leads (160a) and positive electrode leads (160b). However, this alternating arrangement structure is only one example, and this lead arrangement structure may be modified according to changes in the design of the series and parallel connection structures of the battery cells.
리드 슬롯(510)은 복수개로 구비될 수 있으며, 복수개의 리드 슬롯(510)은 버스바 프레임(500)의 상하 방향(Z축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.A plurality of lead slots (510) may be provided, and the plurality of lead slots (510) may be arranged at a predetermined distance from each other along the vertical direction (Z-axis direction) of the bus bar frame (500).
도 7 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 제조 방법을 나타내는 도면들이다.FIGS. 7 to 16 are drawings showing a method for manufacturing a battery module according to one embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 압축 패드(200)를 준비하고, 압축 패드(200)의 양 단부에 첫번째 셀리드 블록(300)을 장착한다. 이때, 압축 패드(200) 일 단부에 장착되는 셀리드 블록(300)과 다른 일 단부에 장착되는 셀리드 블록(300)의 높이가 서로 다를 수 있다. 압축 패드(200)는 폴리 우레탄 계열의 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 압축 패드(200)는 앞에서 설명한 전지셀(100)의 스웰링에 의한 두께 변형 및 외부 충격에 의한 전지셀(100)의 변화를 흡수할 수 있다. 셀리드 블록(300)은 이웃하는 양의 전극 리드와 음의 전극 리드간의 쇼트를 방지하기 위해 절연 물질로 형성될 수 있다. 다시 말해, 셀리드 블록(300)은 절연 블록일 수 있다. 예를 들어 셀리드 블록(300)은 피크(peek) 재질을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 7, a compression pad (200) is prepared, and a first cell block (300) is mounted on both ends of the compression pad (200). At this time, the heights of the cell block (300) mounted on one end of the compression pad (200) and the cell block (300) mounted on the other end may be different from each other. The compression pad (200) may be formed using a polyurethane series material. The compression pad (200) may absorb thickness deformation due to swelling of the battery cell (100) described above and changes in the battery cell (100) due to external impact. The cell block (300) may be formed of an insulating material to prevent short circuiting between adjacent positive and negative electrode leads. In other words, the cell block (300) may be an insulating block. For example, the cell block (300) may use a peek material.
도 8을 참고하면, 압축 패드(200) 상에 전지셀들(100)을 순차적으로 적층할 수 있다. 이때, 도 6에 도시한 전지셀(100)의 일측으로부터 돌출된 양극 리드(160b)가 연장되어 형성된 양극 리드(160b) 군이, 압축 패드(200) 일단의 셀리드 블록(300)에 위치하고, 전지셀(100)의 다른 일측으로부터 돌출된 음극 리드(160a)가 연장되어 형성된 음극 리드(160a) 군이, 압축 패드(200)의 다른 일단의 셀리드 블록(300)에 각각 위치할 수 있다. 여기서, 하나의 양극 리드(160b) 군은 3개의 전지셀(100)로부터 각각 돌출된 양극 리드(160b)들이 연장되어 서로 밀착되어 형성될 수 있다. 이에 반해 하나의 음극 리드(160a) 군은 3개의 전지셀(100)로부터 각각 돌출된 음극 리드(160a)들이 연장되어 제1 리드 슬롯(510a)에 형성된 격벽(도 3에 도시)에 의해 소정의 간격으로 이격된 상태로 형성될 수 있다. 이를 위해, 압축 패드(200) 일 단부에 장착되는 하나의 셀리드 블록(300)에는 3개의 양극 리드(160b)의 연장부가 위치한 이후에 그 다음 셀리드 블록(300)이 장착되는데 반해, 압축 패드(200)의 다른 일 단부에서는, 하나의 셀리드 블록(300)에 1개의 음극 리드(160a)의 연장부가 위치한 이후 그 다음 셀리드 블록(300)이 장착되고, 다시 1개의 음극 리드(160a)의 연장부가 위치한 이후 그 다음 셀리드 블록(300)이 장착되며, 다시 1개의 음극 리드(160a)의 연장부가 위치한 이후 그 다음 셀리드 블록(300)이 장착된다. 다시 말해, 양극 리드(160b)가 위치하는 압축 패드(200)의 일 단부에 셀리드 블록(300)이 하나 장착될 때, 음극 리드(160a)가 위치하는 압축 패드(200)의 다른 일 단부에는 3개의 셀리드 블록(300)이 장착될 수 있다. 음극 리드(160a)가 위치하는 압축 패드(200)의 다른 일 단부에서 3개의 셀리드 블록(300)이 장착되기 위해 압축 패드(200) 상에 3개의 전지셀(100)이 적층되는데, 이때 양극 리드(160b)가 위치하는 압축 패드(200)의 일 단부에서는 처음 장착된 셀리드 블록(300) 상에 3개의 양극 리드(160b)가 밀착되도록 위치하게 된다. 이와 같이, 압축 패드(200)의 일 단부와 다른 일 단부에서 셀리드 블록(300)이 장착되는 방식은 전지셀(100)의 양극 리드(160b)와 음극 리드(160a)의 배치에 따라 서로 바뀔 수 있다.Referring to FIG. 8, battery cells (100) can be sequentially stacked on a compression pad (200). At this time, a group of positive leads (160b) formed by extending a positive lead (160b) protruding from one side of a battery cell (100) as shown in FIG. 6 may be positioned on a cell lead block (300) at one end of the compression pad (200), and a group of negative leads (160a) formed by extending a negative lead (160a) protruding from the other side of the battery cell (100) may be positioned on a cell lead block (300) at the other end of the compression pad (200). Here, one group of positive leads (160b) may be formed by extending positive leads (160b) protruding from each of three battery cells (100) and contacting each other. In contrast, a group of one negative lead (160a) can be formed by extending negative leads (160a) protruding from each of three battery cells (100) and being spaced apart at a predetermined interval by a partition (shown in FIG. 3) formed in the first lead slot (510a). To this end, on one end of the compression pad (200), the extensions of three positive leads (160b) are positioned and then the next cell block (300) is mounted, whereas on the other end of the compression pad (200), on one cell block (300), the extensions of one negative lead (160a) are positioned and then the next cell block (300) is mounted, then again, the extensions of one negative lead (160a) are positioned and then the next cell block (300) is mounted, then again, the extensions of one negative lead (160a) are positioned and then the next cell block (300) is mounted. In other words, when one cell lead block (300) is mounted on one end of the compression pad (200) where the positive lead (160b) is positioned, three cell lead blocks (300) can be mounted on the other end of the compression pad (200) where the negative lead (160a) is positioned. In order for three cell lead blocks (300) to be mounted on the other end of the compression pad (200) where the negative lead (160a) is positioned, three battery cells (100) are stacked on the compression pad (200). At this time, on the end of the compression pad (200) where the positive lead (160b) is positioned, three positive leads (160b) are positioned so as to be in close contact with the initially mounted cell lead blocks (300). In this way, the manner in which the cell lead block (300) is mounted at one end and the other end of the compression pad (200) can be changed depending on the arrangement of the positive lead (160b) and the negative lead (160a) of the battery cell (100).
한 쌍의 전극 리드(160) 군은 압축 패드(200) 양단에 각각 서로 다른 극성을 갖는 전극 리드(160) 형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에서 3개의 전지셀(100)로부터 각각 돌출된 전극 리드(160)들이 연장되어 하나의 전극 리드(160) 군을 형성하는 것으로 설명하였으나, 이는 한 예에 해당할 뿐이며, 전지셀(100)들의 연결 관계는 양극 리드와 음극 리드와 연결되는 전지셀(100)의 배치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 따라서, 하나의 전극 리드(160) 군을 형성하기 위한 전극 리드(160)들이 연장되어 나오는 전지셀(100)의 개수 또한 3개에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.A pair of electrode leads (160) may be arranged in the form of electrode leads (160) having different polarities at both ends of the compression pad (200). In the present embodiment, it has been described that the electrode leads (160) protruding from each of three battery cells (100) are extended to form one electrode lead (160) group, but this is only an example, and the connection relationship of the battery cells (100) may be variously changed depending on the arrangement of the battery cells (100) connected to the positive and negative leads. Accordingly, the number of battery cells (100) from which the electrode leads (160) are extended to form one electrode lead (160) group is not limited to three and may be variously modified.
도 9를 참고하면, 압축 패드(200) 일 단부에 두번째 셀리드 블록(300)을 장착하고, 다른 일 단부에 네번째 셀리드 블록(300)을 장착한다. 압축 패드(200) 일 단부에 두번째 셀리드 블록(300)은 양극 리드(160b) 군 위에 배치될 수 있도록 장착하고, 압축 패드(200) 다른 일 단부에 네번째 셀리드 블록(300)은 음극 리드(160a) 군 위에 배치되도록 장착한다. 이때, 압축 패드(200) 일 단부에서는 서로 이웃하는 첫번째 셀리드 블록(300)과 두번째 셀리드 블록(300) 사이에 전극 리드(160) 군이 개재될 수 있고, 압축 패드(200) 다른 일 단부에서는 서로 이웃하는 첫번째 셀리드 블록(300)과 두번째 셀리드 블록(300) 사이에 하나의 전극 리드(160)가 개재될 수 있다.Referring to FIG. 9, a second cell lead block (300) is mounted on one end of a compression pad (200), and a fourth cell lead block (300) is mounted on the other end. The second cell lead block (300) is mounted on one end of the compression pad (200) so as to be arranged on a group of positive leads (160b), and the fourth cell lead block (300) is mounted on the other end of the compression pad (200) so as to be arranged on a group of negative leads (160a). At this time, a group of electrode leads (160) may be interposed between the first cell lead block (300) and the second cell lead block (300) that are adjacent to each other at one end of the compression pad (200), and one electrode lead (160) may be interposed between the first cell lead block (300) and the second cell lead block (300) that are adjacent to each other at the other end of the compression pad (200).
도 10을 참고하면, 기 적층된 전지셀들(100) 상에 전지셀들(100)을 순차적으로 적층할 수 있다. 이때, 도 8 및 도 9에서 설명한 압축 패드(200) 일 단부에서 첫번째 셀리드 블록(300)과 두번째 셀리드 블록(300) 사이에 위치하는 양극 리드(160b) 군과, 압축 패드(200) 다른 일 단부에서 첫번째 셀리드 블록(300)과 네번째 셀리드 블록(300) 사이에 위치하는 음극 리드(160a) 군의 극성 배치와 다른 다른 극성 배치를 갖도록 전지셀들(100)을 적층할 수 있다. 다시 말해, 한 쌍의 양극 리드(160b) 군과 음극 리드(160a) 군의 극성 배치와 달리 본 단계에서 적층되는 전지셀들(100)이 갖는 한 쌍의 전극 리드(160) 군의 극성 배치는 음극 리드(160a) 군과 양극 리드(160b) 군일 수 있다. 즉, 압축 패드(200)의 동일한 일측에 위치하는 양극 리드(160b) 군과 음극 리드(160a) 군이 서로 중첩할 수 있다.Referring to FIG. 10, battery cells (100) can be sequentially stacked on pre-stacked battery cells (100). At this time, the battery cells (100) can be stacked so as to have a different polarity arrangement from the polarity arrangement of the positive lead (160b) group located between the first cell lead block (300) and the second cell lead block (300) at one end of the compression pad (200) described in FIGS. 8 and 9, and the negative lead (160a) group located between the first cell lead block (300) and the fourth cell lead block (300) at the other end of the compression pad (200). In other words, unlike the polarity arrangement of a pair of positive lead (160b) groups and a negative lead (160a) group, the polarity arrangement of a pair of electrode lead (160) groups of the battery cells (100) laminated in this step may be a negative lead (160a) group and a positive lead (160b) group. That is, the positive lead (160b) group and the negative lead (160a) group located on the same side of the compression pad (200) may overlap each other.
이처럼 셀리드 블록(300)과 전지셀들(100)이 순차적으로 적층되는 과정을 반복하여 총 24개의 전지셀들(100)을 적층하여 도 11에 도시한 바와 같이 전지셀 적층체(105)를 형성할 수 있고, 이때 사용된 셀리드 블록(300)은 압축 패드(200) 양 단부에 각각 17개씩 모두 34개일 수 있다. 전지셀들(100)의 개수와 셀리드 블록(300)의 개수는 하나의 예에 해당하고, 설계하고자 하는 전지 모듈의 성능 및 디자인 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.In this way, by repeating the process of sequentially stacking the cell blocks (300) and the battery cells (100), a total of 24 battery cells (100) can be stacked to form a battery cell stack (105) as illustrated in FIG. 11. At this time, the cell blocks (300) used can be 34 in total, with 17 at each end of the compression pad (200). The number of battery cells (100) and the number of cell blocks (300) are just examples, and can be modified in various ways in consideration of the performance and design of the battery module to be designed.
도 11을 참고하면, 전지셀 적층체(105)를 형성한 후에, 가장 마지막에 적층된 전지셀(100) 위에 압축 패드(200)를 추가 형성할 수 있다. 또, 외부 충격 방지 효과를 높이기 위해 전지셀 적층체(105) 중간 부분에 압축 패드(200)를 더 형성할 수도 있다. 압축 패드(200)는 폴리 우레탄 계열의 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 압축 패드(200)는 앞에서 설명한 전지셀(100)의 스웰링에 의한 두께 변형 및 외부 충격에 의한 전지셀(100)의 변화를 흡수할 수 있다.Referring to Fig. 11, after forming the battery cell stack (105), a compression pad (200) can be additionally formed on top of the lastly stacked battery cell (100). In addition, in order to enhance the effect of preventing external impact, a compression pad (200) can be further formed in the middle of the battery cell stack (105). The compression pad (200) can be formed using a polyurethane series material. The compression pad (200) can absorb the thickness deformation caused by swelling of the battery cell (100) described above and the change in the battery cell (100) caused by external impact.
다만, 압축 패드(200)를 사용하는 것 대신에, 셀리드 블록(300)과 적어도 하나의 전지셀(100)을 교대로 적층하여 복수의 셀리드 블록과 전지셀 적층체(105)를 형성할 수도 있다.However, instead of using a compression pad (200), a plurality of cell blocks (300) and at least one battery cell (100) may be alternately laminated to form a plurality of cell blocks and battery cell laminates (105).
이하에서는 도 12를 참고하여, 전지셀 적층체(105)에 셀리드 블록(300)이 장착된 구조를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 12의 왼쪽 상단 도면은 전지셀 적층체(105)에 셀리드 블록(300)이 장착된 구조를 위에서 바라본 평면도이고, 왼쪽 하단 도면은 상기 구조를 정면에서 바라본 정면도이며, 오른쪽 도면은 정면도의 일부분을 확대한 도면이다.Hereinafter, with reference to FIG. 12, a structure in which a cell block (300) is mounted on a battery cell stack (105) will be described in more detail. The upper left drawing of FIG. 12 is a plan view from above of a structure in which a cell block (300) is mounted on a battery cell stack (105), the lower left drawing is a front view of the structure, and the right drawing is an enlarged view of a portion of the front view.
도 12를 참고하면, 복수의 전지셀(100) 각각의 전극 리드들(160)이 돌출된 방향을 따라 간격이 좁아지는 셀 테라스(135)가 형성된다. 셀 테라스(135)는 전지 케이스 본체(132)가 연장된 부분일 수 있다. 셀 테라스(135)와 마주보는 셀리드 블록(300)의 일측에는 함침 구조(DE)가 형성되어 있다. 이러한 함침 구조(DE)로 인해 셀 테라스(135)의 형상이 만들어질 수 있다. 즉, 셀 테라스(135)가 상기 함침(DE) 구조에 배치됨으로써, 셀 테라스(135)의 형상은 셀리드 블록(300)의 형상에 의해 구현될 수 있다.Referring to FIG. 12, a cell terrace (135) is formed in which the gap between the electrode leads (160) of each of a plurality of battery cells (100) narrows along the protruding direction. The cell terrace (135) may be an extended portion of the battery case body (132). An impregnation structure (DE) is formed on one side of the cell lid block (300) facing the cell terrace (135). The shape of the cell terrace (135) can be created due to the impregnation structure (DE). That is, by placing the cell terrace (135) in the impregnation (DE) structure, the shape of the cell terrace (135) can be implemented by the shape of the cell lid block (300).
전극 리드(160)가 돌출된 방향을 따라 전지셀(100)로부터 멀어지면서 셀 테라스(135)의 간격이 좁아지고 결국 복수의 전극 리드들(160)이 서로 만나게 되어 전극 리드(160) 군을 형성할 수 있다. 도 12에서 볼 수 있듯이 양극 리드(160b)는 서로 이웃하는 두 개의 셀리드 블록(300) 사이에 복수개가 삽입되어 있고, 음극 리드(160a)는 서로 이웃하는 두 개의 셀리드 블록(300) 사이에 한 개씩 삽입되어 있다.As the electrode leads (160) move away from the battery cells (100) along the protruding direction, the spacing between the cell terraces (135) becomes narrower, and eventually a plurality of electrode leads (160) meet each other to form a group of electrode leads (160). As can be seen in Fig. 12, a plurality of positive leads (160b) are inserted between two adjacent cell lead blocks (300), and a single negative lead (160a) is inserted between two adjacent cell lead blocks (300).
도 13을 참고하면, 양단에 버스바 프레임(500)이 장착된 탑커버(400)를 전지셀 적층체(105)에 배치할 수 있다. 탑커버(400)를 배치할 때 직교 로봇 및 공압 실린더를 사용하여 전지셀 적층체(105)에 탑커버(400)를 부착하여 전지셀(100) 적층 공정과 버스바 프레임 장착을 통합할 수 있다. 도 18에 도시한 바와 같이, 탑커버(400)에 흡착 패드(420)가 형성되어 있고, 버스바 프레임(500)에는 복수개의 리드 슬릿(510)과 회전봉(520)이 형성되어 있다. 회전봉(520)은 버스바 프레임(500)의 모퉁이에 각각 안착될 수 있다. 흡착 패드(420)는 버스바 프레임(500)과 탑커버(400)를 전지셀 적층체(105)에 공압으로 이동시키기 위해 필요한 부품이며, 여러 개여 흡착 패드(420)가 버스바 프레임(500) 및 탑커버(400)에 동시에 붙어 있을 수 있다. 회전봉(520)은 버스바 프레임(500)을 회전시켜, 버스바 프레임(500)이 전지셀 적층체(105)에 장착되도록 할 수 있다. 이때, 버스바 프레임(500) 회전을 위해 버스바 프레임(500)에 붙어 있는 흡착 패드(420)의 에어(air)를 제거할 수 있다.Referring to FIG. 13, a top cover (400) having busbar frames (500) mounted on both ends can be placed on a battery cell stack (105). When placing the top cover (400), an orthogonal robot and a pneumatic cylinder are used to attach the top cover (400) to the battery cell stack (105), thereby integrating the battery cell (100) stacking process and the busbar frame mounting. As illustrated in FIG. 18, an adsorption pad (420) is formed on the top cover (400), and a plurality of lead slits (510) and a rotating rod (520) are formed on the busbar frame (500). The rotating rods (520) can be respectively mounted on the corners of the busbar frame (500). The suction pad (420) is a component required to pneumatically move the busbar frame (500) and the top cover (400) to the battery cell stack (105), and multiple suction pads (420) can be attached to the busbar frame (500) and the top cover (400) at the same time. The rotating rod (520) can rotate the busbar frame (500) so that the busbar frame (500) can be mounted to the battery cell stack (105). At this time, air in the suction pad (420) attached to the busbar frame (500) can be removed for the rotation of the busbar frame (500).
도 14를 참고하면, 버스바 프레임(500)을 셀리드 블록(300)과 인접하도록 예각의 범위로 회전할 수 있다. 예각의 범위는 30도 내지 60도일 수 있다. 이때, 예각의 범위로 회전한 버스바 프레임(500)의 리드 슬롯(510)에 전극 리드(160)의 단부가 일부 삽입될 수 있다.Referring to Fig. 14, the busbar frame (500) can be rotated in an acute angle range so as to be adjacent to the cell block (300). The acute angle range can be 30 to 60 degrees. At this time, an end of the electrode lead (160) can be partially inserted into the lead slot (510) of the busbar frame (500) rotated in an acute angle range.
도 15를 참고하면, 도 14의 셀리드 블록(300)을 전지셀 적층체(105)와 버스바 프레임(500) 사이의 공간에서 제거할 수 있다. 이후 버스바 프레임(500)을 추가 회전하여 버스바 프레임(500)을 압축 패드(200) 사이에 위치하는 전지셀 적층체(105)에 장착하여 도 5에서와 같은 전지 모듈(1000)을 형성할 수 있다. 이때, 전극 리드(160)의 단부가 버스바 프레임(500)에 형성된 리드 슬롯(510)에 삽입될 수 있다. 전극 리드(160)의 단부는 리드 슬롯(510)에 삽입되어 외부로 돌출될 수 있다.Referring to FIG. 15, the cell lead block (300) of FIG. 14 can be removed from the space between the battery cell stack (105) and the busbar frame (500). Thereafter, the busbar frame (500) can be additionally rotated to mount the busbar frame (500) on the battery cell stack (105) positioned between the compression pads (200), thereby forming a battery module (1000) as in FIG. 5. At this time, an end of the electrode lead (160) can be inserted into a lead slot (510) formed in the busbar frame (500). An end of the electrode lead (160) can be inserted into the lead slot (510) and protrude outward.
이하에서는 도 16 및 도 17을 참고하여, 전지셀 적층체(105)에 버스바 프레임(500)이 장착된 구조를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 16의 왼쪽 상단 도면은 전지셀 적층체(105)에 버스바 프레임(500)이 장착된 구조를 위에서 바라본 평면도이고, 왼쪽 하단 도면은 상기 구조를 정면에서 바라본 정면도이며, 오른쪽 도면은 정면도의 일부분을 확대한 도면이다. 도 17은 도 16의 "B" 영역의 확대도이다.Hereinafter, with reference to FIGS. 16 and 17, the structure in which the busbar frame (500) is mounted on the battery cell stack (105) will be described in more detail. The upper left drawing of FIG. 16 is a plan view from above of the structure in which the busbar frame (500) is mounted on the battery cell stack (105), the lower left drawing is a front view of the structure as seen from the front, and the right drawing is an enlarged view of a portion of the front view. FIG. 17 is an enlarged view of the “B” area of FIG. 16.
도 16을 참고하면, 복수의 전지셀(100) 각각의 전극 리드들(160)이 돌출된 방향을 따라 간격이 좁아지는 셀 테라스(135)가 형성된다. 버스바 프레임(500)은 패스 가이더(260)를 포함한다. 패스 가이더(260)는 인접하는 세 개의 전지셀들(100) 각각의 전극 리드들(160)이 연장되도록 하는 셀 테라스(135)를 형성하기 전에, 전극 리드들(160)이 리드 슬롯(510)을 통과하도록 가이드 하기 위한 것으로서, 버스바 프레임(500)의 일측에 형성될 수 있다. 구체적으로 버스바 프레임(500)은, 전지셀들(100)로부터 이격되어 위치하는 버스바 프레임(500)의 후면 안쪽에 패스 가이더(260)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 16, a cell terrace (135) is formed in which the gaps between the electrode leads (160) of each of a plurality of battery cells (100) narrow along the protruding direction. The busbar frame (500) includes a path guide (260). The path guide (260) is formed on one side of the busbar frame (500) to guide the electrode leads (160) to pass through the lead slot (510) before forming the cell terrace (135) that allows the electrode leads (160) of each of three adjacent battery cells (100) to extend. Specifically, the busbar frame (500) may be provided with the path guide (260) on the inside of the rear surface of the busbar frame (500) positioned spaced apart from the battery cells (100).
이러한 패스 가이더(260)는, 리드 슬롯(510)을 통과하기 전에 세 개의 전극 리드들(160) 및 이를 포함하는 케이스 본체(132)의 연장부들이 서로 가까워질 수 있도록 버스바 프레임(500)의 후면에서 소정의 가이드 공간을 형성할 수 있다. 이를 위해, 도 4에 도시한 XYZ 좌표를 참고할 때, 상기 가이드 공간의 폭은 버스바 프레임(500)의 후방(-X축 방향)에서 리드 슬롯(510)을 구비하는 버스바 프레임(500)의 전방(+X축 방향)으로 갈수록 좁아질 수 있다.The pass guide (260) can form a predetermined guide space at the rear of the busbar frame (500) so that the three electrode leads (160) and the extensions of the case body (132) including the leads can come closer to each other before passing through the lead slot (510). To this end, referring to the XYZ coordinates illustrated in FIG. 4, the width of the guide space can become narrower from the rear (-X-axis direction) of the busbar frame (500) to the front (+X-axis direction) of the busbar frame (500) having the lead slot (510).
패스 가이더(260)는 복수개로 마련될 수 있다. 여기서, 복수개의 패스 가이더(260)는 복수개의 리드 슬롯(510)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다. 이에 따라, 복수개의 전지셀(100) 중 인접하는 전극 리드들(160)은, 세 개씩 짝을 이룬 후 각각의 패스 가이더(260)를 통해 전극 리드들(160)이 리드 슬롯(510)을 통과하여 전극 리드(160) 군을 형성할 수 있다. 이때, 리드 슬롯(510) 중에서 음극 리드(160a)가 삽입되는 제1 리드 슬롯(510a)에는 격벽(530)이 형성되어 있다. 격벽(530)은 서로 이웃하는 패스 가이더(260) 사이에 적어도 1개 형성될 수 있다. 패스 가이더(260)와 격벽(530) 사이에 하나의 음극 리드(160a)가 배치되고, 이웃하는 격벽(530) 사이에도 하나의 음극 리드(160a)가 배치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 격벽(530)에 의해 서로 이웃하는 셀 테라스(135)의 단부들 중 하나의 단부와, 다른 하나의 단부에 연결된 전극 리드(160)의 이격이 유지될 수 있다.The pass guide (260) may be provided in multiple numbers. Here, the multiple pass guides (260) may be provided corresponding to the number of the multiple lead slots (510). Accordingly, the adjacent electrode leads (160) among the multiple battery cells (100) may be paired in groups of three and then the electrode leads (160) may pass through the lead slots (510) through each pass guide (260) to form a group of electrode leads (160). At this time, a partition wall (530) is formed in the first lead slot (510a) in which the negative lead (160a) is inserted among the lead slots (510). At least one partition wall (530) may be formed between adjacent pass guides (260). One negative lead (160a) is placed between the pass guide (260) and the partition wall (530), and one negative lead (160a) can also be placed between the neighboring partition walls (530). According to the present embodiment, the separation between the electrode lead (160) connected to one end of the neighboring cell terraces (135) and the other end can be maintained by the partition wall (530).
도 17을 참고하면, 격벽(530)의 끝단으로부터 전지셀(100)의 단부까지의 직선 거리(d1)는, 격벽(530)을 사이에 두고 서로 인접한 제1 전극 리드(160a1)와 제2 전극 리드(160a2) 각각이 셀 테라스(135)로부터 돌출되는 시작점과 전지셀(100)의 단부까지의 직선 거리 중 더 짧은 직선 거리(d2)와 동일하거나 더 짧을 수 있다.Referring to FIG. 17, a straight line distance (d1) from the end of the partition wall (530) to the end of the battery cell (100) may be equal to or shorter than a shorter straight line distance (d2) between the starting point where each of the first electrode lead (160a1) and the second electrode lead (160a2), which are adjacent to each other with the partition wall (530) interposed therebetween, protrudes from the cell terrace (135) and the end of the battery cell (100).
전극 리드(160) 군을 형성하는 전극 리드들(160)의 개수는 세 개에 한정되지 않고, 전지셀(100)의 양극 및 음극의 전극 리드의 배치에 따라 변형될 수 있다.The number of electrode leads (160) forming the electrode lead group (160) is not limited to three and may be modified depending on the arrangement of the positive and negative electrode leads of the battery cell (100).
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 프레임을 도시한 평면도이다. 도 19는 도 18의 평면도 일부를 정면에서 바라본 도면이다.Fig. 18 is a plan view illustrating a busbar frame according to one embodiment of the present invention. Fig. 19 is a front view of a portion of the plan view of Fig. 18.
도 18 및 도 19를 참고하면, 직교 로봇 등을 활용하여 탑커버(400)를 전지셀 적층체의 측면에 안착시킬 수 있다. 이때 좌우측 버스바 프레임(500)의 공압을 제거하고, 탑커버(400)의 공압은 유지할 수 있다. 그 다음, 회전봉(520)을 이동하여 예각 범위(60도)로 버스바 프레임(500)을 회전하고, 전극 리드(160)의 단부 일부가 버스바 프레임(500)의 리드 슬롯(510)에 삽입될 수 있다. 그 다음, 셀리드 블록(300)을 전지셀 적층체(105)와 버스바 프레임(500) 사이의 공간으로부터 후진할 수 있다. 그 다음, 버스바 프레임(500)을 추가 회전하여 버스바 프레임(500)을 전지셀 적층체(105)에 장착할 수 있다. 이때, 회전봉(520)은 사선 방향으로 이동할 수 있다.Referring to FIGS. 18 and 19, the top cover (400) can be placed on the side of the battery cell stack using an orthogonal robot or the like. At this time, the air pressure of the left and right bus bar frames (500) can be removed, and the air pressure of the top cover (400) can be maintained. Next, the rotating rod (520) can be moved to rotate the bus bar frame (500) in an acute angle range (60 degrees), and a part of the end of the electrode lead (160) can be inserted into the lead slot (510) of the bus bar frame (500). Next, the cell lead block (300) can be moved backward from the space between the battery cell stack (105) and the bus bar frame (500). Next, the bus bar frame (500) can be additionally rotated to mount the bus bar frame (500) on the battery cell stack (105). At this time, the rotating rod (520) can be moved in a diagonal direction.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 전지셀 적층 공정과 통합하여 버스바 프레임을 조립하고, 직교 로봇 등을 이용하기 때문에, 별도의 버스바 프레임 조립 매뉴얼이 필요하지 않고 조립 자동화를 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the busbar frame is assembled by integrating with the battery cell lamination process and using an orthogonal robot, etc., a separate busbar frame assembly manual is not required and assembly automation can be implemented.
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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
135: 셀 테라스 160: 전극 리드
400: 탑커버 500: 버스바 프레임
510: 리드 슬롯 530: 격벽135: Cell terrace 160: Electrode lead
400: Top cover 500: Busbar frame
510: Lead slot 530: Bulkhead
Claims (20)
상기 전지셀 적층체에 연결된 버스바 프레임,
상기 전지셀 적층체에 포함된 전지셀 중에서 서로 이웃하는 전지셀들로부터 각각 돌출된 셀 테라스들,
상기 셀 테라스들로부터 각각 돌출되고 동일한 극성을 가지는 전극 리드들, 및
상기 전극 리드들 중 서로 이웃하는 전극 리드들 사이에 배치되고, 상기 버스바 프레임에 형성된 격벽을 포함하고,
상기 전극 리드는 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯에 삽입되고, 서로 이웃하는 셀 테라스의 단부들 중 하나의 단부와, 다른 하나의 단부에 연결된 전극 리드는 상기 격벽에 의해 이격이 유지되고,
서로 동일한 극성을 가지는 상기 전극 리드들은 음극이고,
상기 버스바 프레임은 제1 리드 슬롯과 상기 제1 리드 슬롯보다 폭이 좁은 제2 리드 슬롯을 포함하고,
상기 제1 리드 슬롯에 상기 격벽이 형성되어 있으며, 상기 음극인 전극 리드들이 상기 제1 리드 슬롯을 통과하고, 양극인 전극 리드들이 상기 제2 리드 슬롯을 통과하는 전지 모듈.A battery cell stack in which multiple battery cells are stacked,
A busbar frame connected to the above battery cell stack,
Among the battery cells included in the above battery cell stack, cell terraces protruding from each neighboring battery cell,
Electrode leads each protruding from the above cell terraces and having the same polarity, and
A partition wall is formed between adjacent electrode leads among the above electrode leads and is formed on the bus bar frame,
The electrode leads are inserted into the lead slots formed in the busbar frame, and the electrode leads connected to one end of the ends of the neighboring cell terraces and the other end are separated from each other by the partition walls.
The above electrode leads having the same polarity are cathodes,
The above busbar frame includes a first lead slot and a second lead slot having a narrower width than the first lead slot,
A battery module in which the partition wall is formed in the first lead slot, the negative electrode leads pass through the first lead slot, and the positive electrode leads pass through the second lead slot.
상기 격벽의 끝단으로부터 상기 전지셀의 단부까지의 직선 거리는, 상기 격벽을 사이에 두고 서로 인접한 제1 전극 리드와 제2 전극 리드 각각이 상기 셀 테라스로부터 돌출되는 시작점과 상기 전지셀의 단부까지의 직선 거리 중 더 짧은 직선 거리와 동일하거나 더 짧은 전지 모듈.In paragraph 1,
A battery module in which a straight line distance from the end of the partition wall to the end of the battery cell is equal to or shorter than a shorter straight line distance between a starting point where each of the first electrode lead and the second electrode lead, which are adjacent to each other with the partition wall interposed therebetween, protrudes from the cell terrace and the end of the battery cell.
서로 동일한 극성을 가지는 상기 전극 리드들이 돌출되어 나오는 상기 셀 테라스들은, 상기 전극 리드가 돌출되어 나오는 방향을 따라 간격이 좁아지는 전지 모듈.In paragraph 1,
A battery module in which the cell terraces from which the electrode leads having the same polarity protrude are spaced apart from each other along the direction in which the electrode leads protrude.
상기 격벽을 사이에 두고 서로 이웃하는 전극 리드들은 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯을 통과하여 상기 버스바 프레임의 후면에서 만나 용접되는 전지 모듈.In paragraph 1,
A battery module in which the electrode leads, which are adjacent to each other with the above-mentioned bulkhead in between, pass through the lead slot formed in the above-mentioned busbar frame and meet and are welded at the rear side of the above-mentioned busbar frame.
상기 버스바 프레임에는 상기 전극 리드들을 이격시키는 복수의 패스 가이더가 형성되어 있고, 상기 복수의 패스 가이더 중 서로 이웃하는 패스 가이더 사이에는 적어도 1개의 격벽들이 형성되어 있는 전지 모듈.In paragraph 1,
A battery module in which a plurality of pass guides for spacing apart the electrode leads are formed on the bus bar frame, and at least one partition wall is formed between adjacent pass guides among the plurality of pass guides.
상기 패스 가이더와 상기 격벽 사이에 하나의 전극 리드가 배치되고, 상기 격벽이 적어도 2개 형성되는 경우에 서로 이웃하는 격벽들 사이에 하나의 전극 리드가 배치되는 전지 모듈.In Article 6,
A battery module wherein one electrode lead is disposed between the pass guide and the bulkhead, and when at least two of the bulkheads are formed, one electrode lead is disposed between adjacent bulkheads.
상기 버스바 프레임은 서로 다른 일측에 배치되는 제1 버스바 프레임과 제2 버스바 프레임을 포함하고,
상기 제1 버스바 프레임과 상기 제2 버스바 프레임에서 상기 제1 리드 슬롯과 상기 제2 리드 슬롯의 배치는 서로 어긋나게 대응하는 전지 모듈.In paragraph 1,
The above busbar frame includes a first busbar frame and a second busbar frame arranged on different sides,
A battery module wherein the arrangements of the first lead slot and the second lead slot in the first busbar frame and the second busbar frame are misaligned with each other.
상기 전지셀들 각각으로부터 돌출된 셀 테라스 사이에 격벽이 배치되도록 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 연결하는 단계를 포함하고,
상기 격벽은 상기 버스바 프레임에 형성되고, 상기 격벽을 사이에 두고 서로 이웃하는 셀 테라스들로부터 각각 돌출된 전극 리드들은 동일한 극성을 갖고,
상기 전지셀 적층체를 형성하는 단계는, 셀리드 블록과 적어도 하나의 전지셀을 교대로 적층하여 복수의 셀리드 블록과 상기 전지셀 적층체를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 연결하는 단계는, 상기 전지셀 적층체를 덮도록 양단에 상기 버스바 프레임이 장착된 탑커버를 배치하는 단계, 상기 복수의 셀리드 블록을 상기 전지셀 적층체와 상기 버스바 프레임 사이의 공간에서 제거하는 단계, 및 상기 버스바 프레임을 회전시켜 상기 버스바 프레임이 상기 전지셀 적층체에 장착되는 단계를 포함하고,
상기 복수의 셀리드 블록과 상기 전지셀 적층체를 형성하는 단계는, 상기 복수의 셀리드 블록 중 서로 이웃하는 셀리드 블록들 사이에 상기 전극 리드가 개재되도록 하는 전지 모듈 제조 방법.A step of forming a battery cell laminate by stacking multiple battery cells, and
A step of connecting a busbar frame to the battery cell stack such that a bulkhead is arranged between the cell terraces protruding from each of the battery cells,
The above-mentioned bulkhead is formed on the above-mentioned busbar frame, and the electrode leads protruding from the adjacent cell terraces with the above-mentioned bulkhead in between have the same polarity,
The step of forming the battery cell laminate includes the step of alternately stacking cell blocks and at least one battery cell to form a plurality of cell blocks and the battery cell laminate,
The step of connecting the busbar frame to the battery cell stack includes the step of arranging a top cover having the busbar frame mounted on both ends to cover the battery cell stack, the step of removing the plurality of cell blocks from the space between the battery cell stack and the busbar frame, and the step of rotating the busbar frame so that the busbar frame is mounted on the battery cell stack.
A method for manufacturing a battery module, wherein the step of forming the plurality of cell lead blocks and the battery cell laminate is such that the electrode lead is interposed between adjacent cell lead blocks among the plurality of cell lead blocks.
상기 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 장착하는 단계에서, 상기 전극 리드가 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯에 삽입되도록 하는 전지 모듈 제조 방법.In Article 11,
A method for manufacturing a battery module, wherein, in the step of mounting the busbar frame to the battery cell laminate, the electrode lead is inserted into a lead slot formed in the busbar frame.
상기 복수의 셀리드 블록 중 서로 이웃하는 셀리드 블록 사이에 양극인 상기 전극 리드는 복수개 연장되고, 음극인 상기 전극 리드는 하나가 연장되도록 배치하는 전지 모듈 제조 방법.In Article 11,
A method for manufacturing a battery module, wherein a plurality of positive electrode leads are arranged to extend between adjacent cell blocks among the plurality of cell blocks, and a single negative electrode lead is arranged to extend between the adjacent cell blocks.
상기 셀리드 블록을 제거하는 단계 이전에 상기 버스바 프레임을 예각의 범위로 회전하는 단계를 더 포함하는 전지 모듈 제조 방법.In Article 11,
A method for manufacturing a battery module further comprising a step of rotating the busbar frame within an acute angle range prior to the step of removing the cell block.
상기 버스바 프레임을 상기 전지셀 적층체에 장착하는 단계에서, 상기 전극 리드가 상기 버스바 프레임에 형성된 리드 슬롯에 삽입되도록 하는 전지 모듈 제조 방법.In Article 15,
A method for manufacturing a battery module, wherein, in the step of mounting the busbar frame to the battery cell laminate, the electrode lead is inserted into a lead slot formed in the busbar frame.
서로 동일한 극성을 가지는 상기 전극 리드들이 돌출되어 나오는 상기 셀 테라스들은, 상기 전극 리드가 돌출되는 방향을 따라 간격이 좁아지도록 형성하고, 상기 셀 테라스의 형상은 상기 셀리드 블록의 형상에 의해 구현되는 전지 모듈 제조 방법.In Article 11,
A method for manufacturing a battery module, wherein the cell terraces, from which the electrode leads having the same polarity protrude, are formed so that the gap between them narrows along the direction in which the electrode leads protrude, and the shape of the cell terraces is implemented by the shape of the cell lead blocks.
상기 셀 테라스와 마주보는 상기 셀리드 블록의 일측에는 함침 구조가 형성되고, 상기 함침 구조에 상기 셀 테라스가 배치되는 전지 모듈 제조 방법.In Article 11,
A method for manufacturing a battery module, wherein an impregnation structure is formed on one side of the cell block facing the cell terrace, and the cell terrace is arranged on the impregnation structure.
상기 버스바 프레임에는 상기 전극 리드들을 이격시키는 복수의 패스 가이더가 형성되어 있고, 상기 복수의 패스 가이더 중 서로 이웃하는 패스 가이더 사이에는 적어도 1개의 격벽들이 형성되어 있는 전지 모듈 제조 방법.In Article 11,
A method for manufacturing a battery module, wherein a plurality of pass guides that separate the electrode leads are formed on the bus bar frame, and at least one partition wall is formed between adjacent pass guides among the plurality of pass guides.
상기 패스 가이더와 상기 격벽 사이에 하나의 전극 리드가 배치되고, 상기 격벽이 적어도 2개 형성되는 경우에 서로 이웃하는 격벽들 사이에 하나의 전극 리드를 배치하는 전지 모듈 제조 방법.In Article 19,
A method for manufacturing a battery module, wherein one electrode lead is placed between the pass guide and the bulkhead, and when at least two of the bulkheads are formed, one electrode lead is placed between adjacent bulkheads.
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