KR101816708B1

KR101816708B1 - 배터리팩

Info

Publication number: KR101816708B1
Application number: KR1020110128104A
Authority: KR
Inventors: 박성철; 권오성; 조경민
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: KR20130061840A; WO2013081407A1

Abstract

본 발명은 배터리팩에 관한 것이다.
본 발명의 배터리팩은, 음극탭과 양극탭으로 이루어지는 한 쌍의 전극탭이 일측에 형성되며 나란히 배열되는 복수 개의 전지셀; 서로 이웃하는 상기 전지셀의 전극탭 사이에 개재되며 상기 전극탭들이 구부러진 후 접촉되어 전기적으로 연결되고, 전극탭과 마주하는 부분에는 절곡에 의한 탄성을 가짐으로써 전극탭을 가압하는 탄성가압부가 형성되어 있는 커넥터;를 포함하여 구성된다.
따라서 전극탭과 커넥터를 연결하기 위해 커넥터와 커넥터 사이에 위치된 전극탭을 커넥터 방향으로 구부릴 때 원활하게 구부릴 수 있고, 전극탭을 구부림에 있어 커넥터와 접지면이 넓게 확보되도록 구부릴 수 있어 용접 등의 연결작업이 용이한 특징이 있다.
또, 커넥터와 전극탭의 접지면이 넓게 확보되도록 할 수 있으므로 전류의 흐름이 원활한 배터리팩이 되도록 할 수 있는 특징이 있다.

Description

배터리팩{BATTERY PACK}

본 발명은 복수 개의 전지셀과 커넥터를 갖는 배터리팩에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지는 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차 분야 등 다양한 산업분야에 적용되고 있다.

이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등이 있다.

전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로는 리튬 이차전지가 주로 사용되며, 모터구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하므로 다수 개의 고출력 전지셀이나 셀 모듈을 직렬로 연결하여 구성되는 대용량의 배터리팩이 사용되는 것이 일반적이다.

일반적으로 배터리팩은 한국 특허출원 제10-2004-0099303호에서와 같이 직렬로 연결되는 다수 개의 전지셀을 포함하여 이루어진다.

특히, 하이브리트 자동차용 배터리팩의 경우 수 개 내지 수십 개의 전지셀이 충전과 방전을 번갈아가면서 수행하게 됨에 따라 이러한 충방전 등을 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태로 유지하도록 관리할 필요성이 있다.

또, 배터리팩은 케이스(10)와, 상기 케이스(10) 내부에 위치되며 양극판, 음극판, 세퍼레이터로 구성되어 전기화학적 반응으로 전기에너지를 발생시키는 극판군(20)을 갖는다.

또, 극판군(20)의 양극판에 전기적으로 연결되어 양극단자(30)로 전달하는 양극연결부재(21)와, 상기한 극판군(20)의 음극판과 전기적으로 연결되어 음극단자(40)로 전달하는 음극연결부재를 갖는다.

또, 배터리팩은 그 내부에 다수 개의 전지셀을 포함하고 있으며, 각각의 전지셀이 가지고 있는 전극 탭(통상 '전극 탭' 또는 '셀탭'이라고 함)들은 커넥터와 전기적으로 연결된다.

전극 탭과 커넥터와의 전기적 연결작업은 커넥터와 커넥터 사이에 위치된 상태가 되면서 커넥터의 외측으로 돌출되어 있는 부분(통상 전극 탭의 상부가 됨)을 커넥터 방향으로 구부린 후 용접을 통해 연결 및 고정한다.

그런데 종래 전극탭과 커넥터를 연결하는 작업을 수행할 때 커넥터를 잡아주는 힘이 약하여 작업성이 좋지 않고, 전극 탭을 커넥터 방향으로 구부릴 때 원활하게 구부러지지 못하여 전극탭과 커넥터의 접지면이 넓게 확보되지 못하는 경우가 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.(전극 탭과 커넥터의 접지면이 작을수록 전류의 원활한 흐름이 이루어지지 못하여 용접도 견고하게 이루어지지 못함)

한국 특허출원 제10-2004-0099303호(2004. 11. 30 출원)

본 발명은 전극탭과 커넥터를 연결하는 작업이 용이하고 전극탭을 커넥터 방향으로 구부릴 때 원활하게 구부러져 커텍터와 전극탭의 접지면이 넓게 확보되어 전류의 원활한 흐름이 가능하도록 할 수 있고 견고한 용접이 가능하도록 할 수 있는 배터리팩을 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 절곡되어 탄성을 갖는 탄성가압부가 커턱터의 외측에 위치되어 커텍터와 커텍터 사이에 위치되는 전극탭의 측면을 가압하여 전극탭을 잡아주도록 함으로써 전극탭과 커넥터를 연결하기 위해 전극탭을 커넥터 방향으로 구부릴 때 원활하게 구부러져 커넥터와 접지면이 넓게 확보되고 용접이 용이하도록 한다.

이러한 본 발명의 배터리팩은, 음극탭과 양극탭으로 이루어지는 한 쌍의 전극탭이 일측에 형성되며 나란히 배열되는 복수 개의 전지셀을 갖는다.

또, 서로 이웃하는 전지셀의 전극탭 사이에 개재되며 상기 전극탭들이 구부러진 후 접촉되어 전기적으로 연결되고, 전극탭과 마주하는 부분에는 절곡에 의해 탄성을 가짐으로써 전극탭을 가압하는 탄성가압부가 형성되어 있는 커넥터를 갖는다.

본 발명의 배터리팩에 구비된 커넥터는, 절곡되어 탄성을 갖는 탄성가압부가 외측에 위치되어 커텍터와 커텍터 사이에 위치되는 전극탭의 측면을 가압하여 전극탭을 잡아주도록 되어 있으므로 전극탭과 커넥터를 연결하기 위해 커넥터와 커넥터 사이에 위치된 전극탭을 커넥터 방향으로 구부릴 때 원활하게 구부릴 수 있고, 전극탭을 구부림에 있어 커넥터와 접지면이 넓게 확보되도록 구부릴 수 있어 용접 등의 연결작업이 용이한 특징이 있다.

또, 커넥터와 전극탭의 접지면이 넓게 확보되도록 할 수 있으므로 전류의 흐름이 원활한 배터리팩이 되도록 할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 종래의 배터리팩 구조를 설명하기 위한 개략도
도 2는 본 발명의 구성요소인 커넥터의 작용을 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명의 기술적 사상이 적용된 커넥터의 예시도
도 4는 본 발명이 적용된 배터리팩을 설명하기 위한 사시도
도 5는 본 발명이 적용된 배터리팩을 설명하기 위한 분해 사시도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 복수 개의 전지셀과 커넥터로 이루어진 2차전지 배터리팩에 관한 것이다.

따라서 본 발명의 배터리팩도 종래와 같이 음극탭(112)과 양극탭(111)으로 이루어지는 한 쌍의 전극탭(110)이 일측에 형성되며 나란히 배열되는 복수 개의 전지셀(100)을 갖는다.

또, 서로 이웃하는 전지셀(100)의 전극탭(110) 사이에 개재되며 상기 전극탭(110)들이 구부러진 후 접촉되어 전기적으로 연결되는 커넥터(200)를 갖는다.

상기 커넥터(200)의 일측에 연결되는 전압센싱라인(300)이 구비된 형태일 수 있다.

또, 커넥터(200)에는 커넥터(200)의 연결부재에 일측이 연결되고 상기 전압센싱라인(300)에 타측이 각각 연결되어 전지셀(100)의 전극탭(110)들과 상기 전압센싱라인(300)이 전기적으로 연결되는 퓨즈(400)를 갖는 형태일 수 있다.

상기 전지셀(100)은 양극, 음극, 전해질 및 격리판 등으로 이루어져 전기를 발생시키는 부분인 전극체(113)에 그 일측으로 전기가 흐를 수 있도록 전극탭(110)이 형성되는 것일 수 있다.

상기 전극탭(110)은 양극탭(111) 및 음극탭(112)으로 이루어지고, 전기적으로 도체인 금속 재질이며, 구부러지기 쉬운 연성 재질인 것이 바람직하다.

또, 도 5 과 같이 상기와 같은 복수 개의 전지셀(100)들이 일정한 간격을 두고 나란히 배치되며, 서로 이웃하는 상기 전지셀(100)들의 전극탭(110) 사이에 상기 커넥터(200)가 개재되는데 서로 이웃하는 전지셀(100)은 양극탭(111)과 음극탭(112)이 마주보도록 교번 배치되고 그 사이에 상기 커넥터(200)가 개재된다.

그런데 본 발명은 전극탭(110)과 커넥터(200)를 연결하는 작업이 용이하고 전극탭(110)을 커넥터(200) 방향으로 구부릴 때 원활하게 구부러져 커텍터(200)와 전극탭(110)의 접지면이 넓게 확보되어 전류의 원활한 흐름이 가능하도록 할 수 있고 견고한 용접이 가능하도록 할 수 있는 커넥터를 구비한 배터리팩을 제공하려는 목적을 갖는다.

이를 위하여 본 출원의 발명자는, 커넥터(200)가 전극탭(110)을 가압, 고정해줌으로써 전극탭(110)을 커넥터(200) 방향으로 구부릴 때 커넥터(200)와의 접지면이 넓도록 원활하게 구부러지고, 용접 등의 연결작업을 할 때도 움직이지 않아 작업이 용이한 구조를 안출하였다.

즉, 커넥터(200) 중 전극탭(110)과 마주하는 부분에는 절곡되어 있는 등의 이유로 탄성을 가짐으로써 전극탭(110)을 가압하는 탄성가압부(250)가 형성되어 있도록 하는 것이며, 이러한 탄성가압부(250)의 가압에 의해 전극탭(110)이 움직이지 않게 고정되는 것이다.

이러한 탄성가압부(250)를 갖는 커넥터(200)의 형상은 배터리팩의 사양에 따라 달라지며, 여러 가지 사양의 커넥터에 적용할 수 있다.

즉, 도 3과 같이 다양한 형태로 커넥터(200)를 구현할 수 있는 것이다.

상기와 같은 탄성가압부(250)는 커넥터(200) 중 전극탭(110)과 마주하는 부분이 절곡된 형태를 갖도록 함으로써 전극탭(110)과 접촉되는 부분이 탄성을 갖도록 할 수 있다.

또, 커넥터(200)의 외측에 판스프링 형태의 탄성체가 일체화되게 고정되어 있도록 인서트 사출을 하는 방법 등을 통해 상기 탄성체의 일부분이 탄성가압부(250)가 되도록 할 수도 있다.

전술한 탄성가압부(250)는 도 3과 같이 커넥터(200)의 길이 방향으로 복수 개 형성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 탄성가압부(250)는 커넥터(200)의 좌, 우측에 형성되어 있되 커넥터의 길이 방향으로 길어 커넥터(200)의 좌, 우측에 각각 1개의 탄성가압부가 형성되는 구조는 탄성가압부의 움직임이 양극탭(111)이나 음극탭(112)에 원활하게 대응하지 못하는 단점이 있으므로 길이가 작은 탄성가압부가 커넥터(200)의 길이 방향으로 여러 개 구비되어 있도록 하는 것이다.(일부 탄성가압부는 양극탭(111)에 대응되고 일부 탄성가압부는 음극탭(112)을 가압하도록 하는 것이다.)

본 발명에서 서로 이웃하는 전지셀(100)의 양극탭(111)과 음극탭(112)은 상기 커넥터(200)의 상면에 구성되는 제1연결부재(221)와 접촉되어 통전되도록 상기 제1연결부재(221) 쪽으로 구부려진 후 레이져 또는 초음파 용접되어 결합되는 것이 바람직하다.

즉, 전극탭(110)은 커넥터(200) 방향으로 구부러진 후 커넥터(200)와 접촉된 상태에서 용접되어 커넥터(200)와 연결되어 있는 것이 바람직한 것이다.

본 발명의 구성요소인 커넥터(200)는 서로 이웃하는 한 쌍의 전지셀(100) 사이에 하나만 개재된다.

즉, 상기 한 쌍의 마주보는 전지셀(100)은 양극탭(111)과 음극탭(112)이 마주보도록 두 쌍의 전극탭(110)이 구성되므로, 한 쌍의 전극탭(110) 사이에는 상기 커넥터(200)가 개재되어 상기 커넥터(200)의 제1연결부재(221)에 결합된다.

그리고 나머지 한 쌍의 전극탭(110)은 다시 그 이웃하는 전지셀(100)의 전극탭(110)사이에 개재되는 커넥터(200)의 제1연결부재(221)에 결합된다.

그리하여 수개의 전지셀(100)들 사이에 커넥터(200)가 지그재그로 개재되고 전극탭(110)들이 직렬로 연결될 수 있다.

상기와 같이 전극탭(110)들이 결합되는 경우 상기 복수 개의 전지셀(100)들의 전극탭(110) 사이에는 상기 커넥터(200)가 개재되지 않은 부분이 존재하며, 여기에는 도 4와 같이 제1연결부재(221)가 형성되지 않은 고정커넥터(200c)가 개재되어 상기 전극탭(110)들이 전기적으로 연결되지 않는 상태로 밀착시켜 고정하는 역할을 하도록 구성될 수 있다.

즉, 마주보는 전지셀(100)의 두 쌍의 전극탭(110) 사이에 각각 커넥터(200)가 개재되도록 하되 한 쌍의 전극탭(110) 사이에는 전극탭(110)이 결합될 수 있도록 제1연결부재(221)가 형성된 연결커넥터(200a)가 개재되어 전극탭(110)이 연결커넥터(200a) 안쪽으로 구부러져 결합되고, 다른 한 쌍의 전극탭(110) 사이에는 전극탭(110)이 결합되지 않으며 바깥쪽으로 전극탭(110)을 밀착시키는 역할만을 하는 고정커넥터(200c)가 개재된다.

이때, 상기 고정커넥터(200c)는 단순히 전극탭(110)을 밀착시키는 역할만을 하게 되며 전압센싱라인(300)이 연결되지 않는다.

그리고 가장 바깥쪽에 배치되는 전지셀(100)은 하나의 탭(양극탭 또는 음극탭)만 남게 되는데, 이는 엔드커넥터(200b-1 또는 200b-2)를 개재하고 하나의 전극탭(110)만 결합하여 연결된다.

커넥터(200)의 일측에는 상기 전압센싱라인(300)이 연결되며, 상기 전압센싱라인(300)은 상기 커넥터(200)의 제1연결부재(221)에 연결되도록 결합된다.

즉, 상기 전압센싱라인(300)은 상기 커넥터(200)에 연결되어 상기 전극 셀(100)의 전극탭(110)과 전기적으로 연결되도록 결합된다.

미설명 부호 500은 케이스이고, 600은 엔드커버이다.

10. 케이스 20. 극판군
21. 양극연결부재 30. 양극단자
40. 음극단자 100. 전지셀
110. 전극탭 111. 양극탭
112. 음극탭 113. 전극체
200. 커넥터 200a. 연결커넥터
200b-1, 200b-2. 엔드커넥터 200c. 고정커넥터
210. 몸체 221. 제1연결부재
250. 탄성가압부 300. 전압센싱라인
400. 퓨즈 500. 케이스
600. 엔드커버

Claims

이차전지 배터리팩에 있어서,
음극탭과 양극탭으로 이루어지는 전극탭이 일측에 형성되며 나란히 배열되는 복수 개의 전지셀;
서로 이웃하는 상기 전지셀의 두 쌍의 전극탭 사이에 개재되며, 전극탭과 마주하는 부분에는 전극탭을 가압하는 탄성가압부가 형성되어 있는 커넥터;를 포함하여 구성되되,
상기 커넥터는,
마주보는 한 쌍의 전극탭 사이에 개재되며, 상기 한 쌍의 전극탭이 구부러진 후 접촉될 경우 상기 한 쌍의 전극탭을 전기적으로 연결하는 제1연결부재가 형성된 연결커넥터; 및
마주보는 다른 한 쌍의 전극탭 사이에 개재되며, 상기 다른 한 쌍의 전극탭을 전기적으로 연결시키지 않는 상태로 바깥쪽으로 밀착시키는 고정커넥터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제 1항에 있어서,
상기 탄성가압부는 커넥터의 길이 방향으로 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 배터리팩.
제 1항에 있어서,
상기 전극탭은 커넥터 방향으로 구부러진 후 커넥터와 접촉된 상태에서 용접되어 커넥터와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 배터리팩.