KR102786243B1 - Battery module and apparatus and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 파우치로 구성되는 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈로서, 파우치는 전극 조립체와 연결되는 전극 리드가 외부로 인출되는 전극 인출부를 포함할 수 있고, 전극 인출부에는 전극 리드를 사이에 두고 전극 리드의 양측에 배치되는 한 쌍의 완충부가 구비될 수 있다.A battery module according to an embodiment of the present invention is a battery module including a battery cell, which is configured with an electrode assembly and a pouch that accommodates the electrode assembly, wherein the pouch may include an electrode lead portion through which an electrode lead connected to the electrode assembly is drawn outward, and the electrode lead portion may be provided with a pair of buffer portions arranged on both sides of the electrode lead with the electrode lead interposed therebetween.
Description
본 발명은 배터리 모듈 및 이를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a device and method for manufacturing the same.
최근, 노트북, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 기기의 수요가 증대됨에 따라, 반복적으로 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the demand for portable electronic devices such as laptops, smart phones, and tablet computers increases, research on high-performance secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged is actively being conducted.
또한, 휴대용 전자 기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차, 로봇, 위성과 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 화석 연료의 고갈 및 환경 오염에 대한 관심이 높아지면서, 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서의 가장 핵심적 부품은 모터로 전력을 공급하는 배터리 팩이다.In addition, secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in medium and large devices such as automobiles, robots, and satellites. In particular, as concerns about the depletion of fossil fuels and environmental pollution increase, research on hybrid and electric vehicles is actively being conducted. The most important component in these hybrid and electric vehicles is the battery pack that supplies power to the motor.
하이브리드 자동차나 전기 자동차의 경우, 배터리 팩으로부터 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 내연 기관 만을 사용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 이점을 갖는다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 포함하며, 복수의 배터리 셀들이 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결됨에 따라, 배터리 모듈의 용량 및 출력이 증대된다.In the case of hybrid or electric vehicles, since they can obtain driving power from battery packs, they have the advantage of superior fuel efficiency and no or reduced emissions of pollutants compared to vehicles that only use internal combustion engines. Battery packs used in hybrid or electric vehicles include battery modules that include a plurality of battery cells, and as the plurality of battery cells are connected in series and/or in parallel, the capacity and output of the battery module increase.
배터리 모듈의 내부에는 복수의 배터리 셀들이 밀접하게 구비되므로, 외부 충격에 대한 안전성을 확보할 필요가 있다. 배터리 모듈의 낙하와 같은 다양한 원인으로 인해 배터리 셀에 물리적인 충격이 가해지는 경우, 배터리 셀이 손상되면서 배터리 셀 내부의 전해액이 외부로 누출될 수 있다. 또한, 물리적인 충격에 의해 배터리 셀 내부의 전극 조립체가 손상되어 배터리 모듈의 발화 또는 폭발을 초래할 수 있다.Since multiple battery cells are closely arranged inside the battery module, it is necessary to secure safety against external impact. If a physical impact is applied to the battery cell due to various reasons such as dropping the battery module, the battery cell may be damaged and the electrolyte inside the battery cell may leak to the outside. In addition, the electrode assembly inside the battery cell may be damaged by the physical impact, which may cause the battery module to catch fire or explode.
따라서, 배터리 모듈에 충격이 가해지는 경우에도, 배터리 셀을 보호할 수 있는 구성이 요구된다.Therefore, a configuration capable of protecting the battery cells even when an impact is applied to the battery module is required.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 배터리 셀에 완충부가 구비됨으로써 배터리 셀에 물리적인 충격이 가해지는 경우에도 배터리 셀을 보호할 수 있도록 구성된 배터리 모듈을 제공하는 데에 있다.The present invention is to solve the problems of the above-mentioned prior art, and an object of the present invention is to provide a battery module configured to protect a battery cell even when a physical impact is applied to the battery cell by providing a buffer portion to the battery cell.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 파우치로 구성되는 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈로서, 파우치는 전극 조립체와 연결되는 전극 리드가 외부로 인출되는 전극 인출부를 포함할 수 있고, 전극 인출부에는 전극 리드를 사이에 두고 전극 리드의 양측에 배치되는 한 쌍의 완충부가 구비될 수 있다.In order to achieve the above-described purpose, a battery module according to an embodiment of the present invention comprises a battery module including a battery cell, which is composed of an electrode assembly and a pouch that accommodates the electrode assembly, wherein the pouch may include an electrode lead portion through which an electrode lead connected to the electrode assembly is led outward, and the electrode lead portion may be provided with a pair of buffer portions arranged on both sides of the electrode lead with the electrode lead interposed therebetween.
완충부는 소정의 시트를 전극 리드를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감는 것에 의해 형성될 수 있다.The buffer portion can be formed by winding a predetermined sheet in a direction opposite to the direction toward the electrode leads.
시트는 적어도 1회 이상 롤 형상으로 감길 수 있다.The sheet can be rolled into a roll shape at least once.
시트는 파우치의 전극 인출부의 적어도 일부분일 수 있다.The sheet may be at least a portion of the electrode withdrawal portion of the pouch.
완충부의 두께는 전극 조립체를 수용한 상태의 파우치의 두께에 비하여 클 수 있다.The thickness of the buffer portion may be greater than the thickness of the pouch containing the electrode assembly.
파우치의 폭 방향으로의 완충부의 길이는 파우치의 폭에 비하여 작을 수 있다.The length of the buffer portion in the width direction of the pouch may be smaller than the width of the pouch.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 제조하는 방법은, 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 파우치로 구성되는 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 방법으로서, (a) 전극 조립체의 길이의 2배에 비하여 큰 길이를 갖는 파우치 시트를 구비하는 단계; (b) 파우치 시트 상에 전극 조립체를 안착하는 단계; (c) 전극 조립체로부터 연장되는 전극 리드의 양측에 파우치 시트의 양단이 위치되도록 파우치 시트를 접어 전극 조립체를 덮는 단계; 및 (d) 파우치 시트의 양단을 전극 리드를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감아 전극 리드의 양측에 완충부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a battery module according to another embodiment of the present invention comprises a method for manufacturing a battery module including a battery cell, the battery cell comprising an electrode assembly and a pouch accommodating the electrode assembly, the method comprising the steps of: (a) providing a pouch sheet having a length greater than twice the length of the electrode assembly; (b) seating the electrode assembly on the pouch sheet; (c) folding the pouch sheet so that both ends of the pouch sheet are positioned on both sides of an electrode lead extending from the electrode assembly to cover the electrode assembly; and (d) forming a buffer portion on both sides of the electrode lead by winding both ends of the pouch sheet in a direction opposite to a direction toward the electrode lead.
(d) 단계에서는 파우치 시트의 양단이 적어도 1회 이상 롤 형상으로 감길 수 있다.In step (d), both ends of the pouch sheet can be rolled into a roll shape at least once.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 장치는, 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하며 전극 조립체와 연결되는 전극 리드가 외부로 인출되는 전극 인출부를 포함하는 파우치로 구성되는 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 배터리 모듈 제조 장치에 있어서, 전극 인출부에 완충부를 형성하는 완충부 형성 장치를 포함하며, 완충부 형성 장치는, 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 파우치로 구성되는 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈로서, 파우치는 전극 조립체와 연결되는 전극 리드가 외부로 인출되는 전극 인출부를 포함하는 배터리 모듈의 전극 인출부에 완충부를 형성하는 완충부 형성 장치에 있어서, 파우치의 폭 방향 양측에 구비되는 한 쌍의 완충부 형성 유닛; 파우치의 폭 방향 양측에 구비되며 한 쌍의 완충부 형성 유닛의 파우치의 길이 방향으로의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드 유닛; 완충부 형성 유닛에 연결되어 완충부 형성 유닛을 가이드 유닛을 따라 이동시키는 이동 유닛을 포함하고, 완충부 형성 유닛은, 파우치를 구성하는 시트의 단부를 파지하는 한 쌍의 파지 부재; 한 쌍의 파지 부재와 각각 연결되어 한 쌍의 파지 부재를 서로 인접하는 방향 또는 서로 이격되는 방향으로 이동시키도록 구성되는 한 쌍의 이동 모듈; 및 한 쌍의 파지 부재를 파우치의 폭 방향에 평행한 축을 중심으로 회전시키는 회전 모듈을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a battery module manufacturing device is provided for manufacturing a battery module including a battery cell, which is configured with an electrode assembly, and a pouch that accommodates the electrode assembly and includes an electrode withdrawal portion from which an electrode lead connected to the electrode assembly is extended to the outside, the device including a buffer portion forming device that forms a buffer portion in the electrode withdrawal portion, the buffer portion forming device forming a buffer portion in the electrode withdrawal portion of the battery module, the battery cell including the electrode assembly and a pouch that accommodates the electrode assembly, wherein the pouch includes an electrode withdrawal portion from which an electrode lead connected to the electrode assembly is extended to the outside, the device including: a pair of buffer portion forming units provided on both sides in the width direction of the pouch; a pair of guide units provided on both sides in the width direction of the pouch and guiding movement of the pair of buffer portion forming units in the longitudinal direction of the pouch; and a moving unit connected to the buffer portion forming unit and moving the buffer portion forming unit along the guide unit, the buffer portion forming unit including: a pair of gripping members that grip end portions of sheets constituting the pouch; A pair of moving modules each connected to a pair of grip members and configured to move the pair of grip members in a direction adjacent to each other or in a direction spaced apart from each other; and a rotating module configured to rotate the pair of grip members about an axis parallel to the width direction of the pouch.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈 및 그 제조 방법에 따르면, 전극 리드의 적어도 일측에 롤(원통) 형상을 갖는 완충부가 구비된다. 따라서, 배터리 모듈의 낙하와 같은 다양한 원인으로 인해 배터리 셀에 물리적인 충격이 가해지더라도, 완충부가 이러한 물리적인 충격을 흡수할 수 있으므로, 파우치 및 파우치 내부에 수용된 전극 조립체뿐만 아니라 전극 리드를 외부의 물리적인 충격으로부터 보호할 수 있고, 물리적 충격으로 인한 파우치의 크랙 또는 벌어짐, 전극 조립체의 크랙 및 전극 리드의 크랙 등의 파손을 방지할 수 있다.According to a battery module and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention, a buffer portion having a roll (cylinder) shape is provided on at least one side of an electrode lead. Accordingly, even if a physical shock is applied to a battery cell due to various causes such as a drop of the battery module, the buffer portion can absorb the physical shock, so that not only the pouch and the electrode assembly accommodated inside the pouch, but also the electrode lead can be protected from external physical shock, and damage such as cracking or spreading of the pouch, cracking of the electrode assembly, and cracking of the electrode lead due to the physical shock can be prevented.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀의 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀의 또 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 5는 도 4의 배터리 셀에서 파우치 셀이 접히는 상태가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀에 완충부를 형성하는 장치가 개략적으로 도시된 사시도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating another example of a battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view schematically illustrating another example of a battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a state in which a pouch cell is folded in the battery cell of FIG. 4.
FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a device for forming a buffer portion in a battery cell of a battery module according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈에 대하여 설명한다.Hereinafter, a battery module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀(100)을 포함한다. 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110)와, 전극 리드(120)와, 파우치(130)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1, a battery module according to an embodiment of the present invention includes a battery cell (100). The battery cell (100) includes an electrode assembly (110), an electrode lead (120), and a pouch (130).
이하, 설명의 편의를 위해 전극 조립체(110)를 기준으로 전극 리드(120)가 배치되는 측면을 전방측이라 정의하고 전방측에 반대되는 측면을 후방측이라 정의한다. 그리고, 전방측으로부터 후방측을 향하는 방향을 Y축 방향(전극 조립체(110) 및 파우치(130)의 길이 방향)이라 정의하고, Y축 방향에 직교하는 방향을 X축 방향(전극 조립체(110) 및 파우치(130)의 두께 방향)이라 정의한다. 그리고, X-Y 평면에 수직인 방향을 Z축 방향(전극 조립체(110) 및 파우치(130)의 폭 방향)이라 정의한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the side on which the electrode lead (120) is arranged with respect to the electrode assembly (110) is defined as the front side, and the side opposite to the front side is defined as the rear side. In addition, the direction from the front side to the rear side is defined as the Y-axis direction (the length direction of the electrode assembly (110) and the pouch (130)), and the direction orthogonal to the Y-axis direction is defined as the X-axis direction (the thickness direction of the electrode assembly (110) and the pouch (130)). In addition, the direction perpendicular to the X-Y plane is defined as the Z-axis direction (the width direction of the electrode assembly (110) and the pouch (130).
전극 조립체(110)는 복수의 전극판과 복수의 전극판 사이에 개재되는 복수의 분리막(세퍼레이터)을 포함한다. 복수의 전극판은 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판을 포함한다. 전극 조립체(110)의 각 전극판에는 전극 탭(140)이 구비된다. 전극 탭(140)은 전극판으로부터 외부로 돌출되는 형태로 구성된다.The electrode assembly (110) includes a plurality of electrode plates and a plurality of separators interposed between the plurality of electrode plates. The plurality of electrode plates include at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate. Each electrode plate of the electrode assembly (110) is provided with an electrode tab (140). The electrode tab (140) is configured to protrude outwardly from the electrode plate.
전극 리드(120)의 단부(연결부)는 전극 탭(140)을 통해 전극 조립체(110)와 연결되며, 전극 조립체(110)와 연결되는 연결부의 반대쪽 단부는 파우치(130)의 외부로 노출된다. 전극 리드(120)는 배터리 모듈의 전극 단자로서의 역할을 한다. 전극 리드(120)는 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)를 포함한다. 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 전극 탭(140)을 통하여 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결된다. 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 전극 탭(140)의 연결부에 용접되는 것에 의해 전극 탭(140)과 연결될 수 있다.An end (connection portion) of the electrode lead (120) is connected to the electrode assembly (110) through an electrode tab (140), and an opposite end of the connection portion connected to the electrode assembly (110) is exposed to the outside of the pouch (130). The electrode lead (120) serves as an electrode terminal of the battery module. The electrode lead (120) includes a positive lead (121) and a negative lead (122). The positive lead (121) and the negative lead (122) are electrically connected to the electrode assembly (110) through the electrode tab (140). The positive lead (121) and the negative lead (122) can be connected to the electrode tab (140) by being welded to the connection portion of the electrode tab (140).
복수의 전극판, 즉, 양극판 및 음극판은 각각 전극 탭(140)을 구비한다. 전극 탭(140)은, 양극 리드(121)와 연결되는 양극 탭(141)과, 음극 리드(122)와 연결되는 음극 탭(142)을 포함한다. 하나의 양극 리드(121)에는 복수의 양극 탭(141)이 연결되며, 하나의 음극 리드(122)에는 복수의 음극 탭(142)이 연결된다.Each of the plurality of electrode plates, i.e., the positive and negative electrode plates, has an electrode tab (140). The electrode tab (140) includes a positive tab (141) connected to the positive lead (121) and a negative tab (142) connected to the negative lead (122). A plurality of positive tabs (141) are connected to one positive lead (121), and a plurality of negative tabs (142) are connected to one negative lead (122).
파우치(130)는 그 내부에 전극 조립체(110)와 전해액을 수용하는 수용부(133)를 구비한다. 파우치(130)는 제1 파우치 시트(131) 및 제2 파우치 시트(132)를 포함한다. 제1 파우치 시트(131) 및 제2 파우치 시트(132) 중 어느 하나에는 전극 조립체(110)와 전해액이 수용되는 수용홈이 형성될 수 있다. 수용홈은 수용부(133)를 구성할 수 있다. 제1 파우치 시트(131) 및 제2 파우치 시트(132)는 서로 결합되어 전극 조립체(110)와 전해액이 수용되는 수용부(133)를 형성한다. 예를 들면, 제1 파우치 시트(131) 및 제2 파우치 시트(132)의 테두리가 열 융착 등에 의해 실링되는 것에 의해 수용부(133)가 밀폐될 수 있다.The pouch (130) has a receiving portion (133) that receives an electrode assembly (110) and an electrolyte therein. The pouch (130) includes a first pouch sheet (131) and a second pouch sheet (132). A receiving groove in which the electrode assembly (110) and the electrolyte are received may be formed in either of the first pouch sheet (131) and the second pouch sheet (132). The receiving groove may constitute the receiving portion (133). The first pouch sheet (131) and the second pouch sheet (132) are joined to each other to form a receiving portion (133) in which the electrode assembly (110) and the electrolyte are received. For example, the receiving portion (133) may be sealed by sealing edges of the first pouch sheet (131) and the second pouch sheet (132) by heat fusing or the like.
파우치(130)는 수용부(133)로부터 외측으로 연장되는 테라스(134)를 구비한다. 테라스(134)는 수용부(133)의 둘레를 따라 연장될 수 있다.The pouch (130) has a terrace (134) extending outward from the receiving portion (133). The terrace (134) may extend along the perimeter of the receiving portion (133).
테라스(134)는 전극 조립체(110)에 연결되는 전극 리드(120)가 외부로 인출되는 부분인 전극 인출부(135)를 구비한다.The terrace (134) has an electrode extraction portion (135), which is a portion where an electrode lead (120) connected to an electrode assembly (110) is extracted to the outside.
도 2에 도시된 바와 같이, 전극 인출부(135)에는 완충부(150)가 구비될 수 있다. 완충부(150)는 전극 리드(120)를 사이에 두고 전극 리드(120)의 양측에 구비되는 제1 및 제2 완충부(151, 152)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 경우에 따라, 전극 리드(120)의 X축 방향으로의 일측에만 완충부(150)가 구비될 수 있다.As shown in Fig. 2, the electrode withdrawal portion (135) may be provided with a buffer portion (150). The buffer portion (150) may include first and second buffer portions (151, 152) provided on both sides of the electrode lead (120) with the electrode lead (120) interposed therebetween. However, the present invention is not limited to this configuration, and in some cases, the buffer portion (150) may be provided only on one side of the electrode lead (120) in the X-axis direction.
완충부(150)는 소정의 시트를 전극 리드(120)를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감는 것에 의해 형성될 수 있다. 완충부(150)는 롤 형상을 가질 수 있다. 따라서, 완충부(150)는 물리적인 충격에 대해 소정의 쿠션의 역할을 할 수 있다. 외부로부터 물리적인 충격이 배터리 셀(100)에 가해지는 경우, 완충부(150)가 소정의 형태로 변형되면서 배터리 셀(100)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 완충부(150)가 전극 리드(120)의 적어도 일측에 구비되므로, 파우치(130) 및 파우치(130) 내부에 수용된 전극 조립체(110)뿐만 아니라 전극 리드(120)를 외부로부터의 물리적인 충격으로부터 보호할 수 있다.The buffer part (150) can be formed by winding a predetermined sheet in a direction opposite to the direction toward the electrode lead (120). The buffer part (150) can have a roll shape. Therefore, the buffer part (150) can play the role of a predetermined cushion against physical impact. When a physical impact is applied to the battery cell (100) from the outside, the buffer part (150) can absorb the impact applied to the battery cell (100) by being deformed into a predetermined shape. In addition, since the buffer part (150) is provided on at least one side of the electrode lead (120), the electrode lead (120) as well as the pouch (130) and the electrode assembly (110) accommodated inside the pouch (130) can be protected from physical impact from the outside.
한편, 시트가 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 경우, 시트를 감는 것에 의해 형성되는 롤 형상은 금속의 소성 변형에 의해 유지될 수 있다. 경우에 따라, 롤 형상을 유지하기 위해 테이프 또는 접착제 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, when the sheet is made of a metal such as aluminum, the roll shape formed by winding the sheet can be maintained by plastic deformation of the metal. In some cases, tape or adhesive, etc., can be used to maintain the roll shape.
완충부(150)가 충격을 흡수하는 효과를 증가시키기 위해 완충부(150)는 시트를 적어도 1회 이상 롤 형상으로 감는 것에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 완충부(150)는 전체적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 따라서, 완충부(150)의 원통 형상의 둘레 방향의 임의의 위치에 물리적인 충격이 가해지더라도, 완충부(150)는 이러한 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 시트를 감는 횟수가 증가할수록, 물리적인 충격이 완충부(150)에 가해질 때 완충부(150)가 보다 크게 변형되므로, 완충부(150)의 충격 흡수력이 보다 향상될 수 있다. 따라서, 완충부(150)는 시트를 복수 회로 감는 것에 의해 형성되는 것이 바람직하다.In order to increase the shock-absorbing effect of the buffer part (150), the buffer part (150) may be formed by rolling the sheet at least once. In this case, the buffer part (150) may have an overall cylindrical shape. Therefore, even if a physical shock is applied to any position in the circumferential direction of the cylindrical shape of the buffer part (150), the buffer part (150) can absorb such shock. In addition, as the number of times the sheet is rolled increases, the buffer part (150) is deformed more greatly when a physical shock is applied to the buffer part (150), so that the shock-absorbing ability of the buffer part (150) can be further improved. Therefore, it is preferable that the buffer part (150) be formed by rolling the sheet multiple times.
일반적으로, 완충부(150)에 가해지는 충격은 배터리 셀(100)의 주위의 물체가 완충부(150)를 가압하는 것에 의해 작용한다. 따라서, 배터리 셀(100)의 주위의 물체가 배터리 셀(100)의 다른 부분에 비하여 완충부(150)에 먼저 접촉할 수 있도록, 완충부(150)는 파우치(130)에 비하여 외측으로 더 돌출되는 것이 바람직하다. 즉, 완충부(150)의 X축 방향으로의 두께(T1)는 전극 조립체(110)를 수용한 상태의 파우치(130)의 X축 방향으로의 두께(T2)에 비하여 큰 것이 바람직하다.In general, the impact applied to the buffer part (150) acts by the object surrounding the battery cell (100) pressing the buffer part (150). Therefore, in order for the object surrounding the battery cell (100) to contact the buffer part (150) first compared to other parts of the battery cell (100), it is preferable that the buffer part (150) protrudes further outwardly compared to the pouch (130). That is, the thickness (T1) of the buffer part (150) in the X-axis direction is preferably larger than the thickness (T2) of the pouch (130) containing the electrode assembly (110) in the X-axis direction.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 완충부(150)의 Z축 방향으로의 길이(L1)는 파우치(130)의 Z축 방향으로의 폭(L2)과 동일할 수 있다.Additionally, as illustrated in FIG. 2, the length (L1) of the buffer portion (150) in the Z-axis direction may be equal to the width (L2) of the pouch (130) in the Z-axis direction.
다만, 시트를 감는 부분을 줄여 재료 비용을 줄이고, 시트를 감는 과정을 보다 용이하게 하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 완충부(150)의 Z축 방향으로의 길이(L1)는 파우치(130)의 Z축 방향으로의 폭(L2)에 비하여 작을 수 있다. 이 경우, 완충부(150)는 충격이 가해질 것으로 예상되는 부분에만 구비할 수 있다.However, in order to reduce the material cost by reducing the area where the sheet is wrapped and to make the process of wrapping the sheet easier, as shown in Fig. 3, the length (L1) of the buffer part (150) in the Z-axis direction may be smaller than the width (L2) of the pouch (130) in the Z-axis direction. In this case, the buffer part (150) may be provided only in the area where an impact is expected to be applied.
한편, 완충부(150)를 구성하는 시트는 파우치(130)를 구성하는 제1 및 제2 파우치 시트(131, 132)와는 별도로 제작되어 파우치(130)에 부착될 수 있다. 예를 들면, 소정의 길이를 갖는 테이프를 롤 형태로 말아 파우치(130)의 전극 인출부(135)에 부착하는 것에 의해 완충부(150)가 구성될 수 있다.Meanwhile, the sheet constituting the buffer portion (150) may be manufactured separately from the first and second pouch sheets (131, 132) constituting the pouch (130) and attached to the pouch (130). For example, the buffer portion (150) may be formed by rolling a tape having a predetermined length into a roll shape and attaching it to the electrode extraction portion (135) of the pouch (130).
다만, 파우치(130)와 별도로 시트를 제작하고 시트를 파우치(130)의 전극 인출부(135)에 부착하는 복잡한 과정을 줄이기 위해, 완충부(150)를 구성하는 시트는 파우치(130)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 완충부(150)을 구성하는 시트는 전극 인출부(135)의 적어도 일부분일 수 있다.However, in order to reduce the complicated process of manufacturing a sheet separately from the pouch (130) and attaching the sheet to the electrode extraction portion (135) of the pouch (130), it is preferable that the sheet constituting the buffer portion (150) be formed integrally with the pouch (130). That is, the sheet constituting the buffer portion (150) may be at least a portion of the electrode extraction portion (135).
예를 들면, 완충부(150)는 전극 리드(120)에 인접하는 제1 파우치 시트(131)의 단부 및 제2 파우치 시트(132)의 단부를 전극 리드(120)를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감는 것에 의해 형성될 수 있다.For example, the buffer portion (150) can be formed by winding an end of the first pouch sheet (131) adjacent to the electrode lead (120) and an end of the second pouch sheet (132) in a direction opposite to the direction toward the electrode lead (120).
다른 예로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치(130)는 하나의 파우치 시트로 구성될 수 있다. 이 경우, 파우치 시트의 Y축 방향으로의 중심에 형성되는 가상의 절곡선(F)을 기준으로 파우치 시트가 접힐 수 있다.As another example, as shown in FIGS. 4 and 5, the pouch (130) may be composed of one pouch sheet. In this case, the pouch sheet may be folded based on an imaginary folding line (F) formed at the center of the Y-axis direction of the pouch sheet.
이러한 구성에 따르면, 배터리 모듈을 제조하는 공정 중 배터리 셀(100)을 제조하는 방법으로서, 먼저, 전극 조립체(110)의 Y축 방향으로의 길이의 2배에 비하여 큰 길이를 갖는 파우치 시트가 구비될 수 있다.According to this configuration, as a method of manufacturing a battery cell (100) during a process of manufacturing a battery module, first, a pouch sheet having a length greater than twice the length in the Y-axis direction of the electrode assembly (110) can be provided.
그리고, 파우치 시트 상에 전극 조립체(110)가 안착된 다음, 전극 조립체(110)로부터 연장되는 전극 리드(120)의 양측에 파우치 시트의 양단(138, 139)이 위치되도록 파우치 시트가 가상의 절곡선(F)을 기준으로 접힐 수 있으며, 이에 따라, 전극 조립체(110)가 시트에 덮일 수 있다.Then, after the electrode assembly (110) is placed on the pouch sheet, the pouch sheet can be folded based on an imaginary fold line (F) so that the two ends (138, 139) of the pouch sheet are positioned on both sides of the electrode lead (120) extending from the electrode assembly (110), and accordingly, the electrode assembly (110) can be covered on the sheet.
이와 같이, 시트의 양단(138, 139)이 전극 리드(120)에 인접하게 위치되도록 시트가 접힌 다음, 시트의 양단(138, 139)이 전극 리드(120)를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감기는 것에 의해 한 쌍의 완충부(151, 152)가 형성될 수 있다.In this way, the sheet is folded so that both ends (138, 139) of the sheet are positioned adjacent to the electrode leads (120), and then a pair of buffer portions (151, 152) can be formed by winding the both ends (138, 139) of the sheet in a direction opposite to the direction toward the electrode leads (120).
이와 같은 구성에 따르면, 두 개의 시트(제1 및 제2 파우치 시트(131, 132))를 접합하여 파우치(130)를 형성하는 과정에 요구되는 두 개의 시트를 서로 정렬하는 과정을 필요로 하지 않으므로, 전극 조립체(110)를 파우치(130) 내에 수용하는 과정 및 완충부(151, 152)를 형성하는 과정이 용이하게 수행될 수 있다.According to this configuration, since the process of aligning two sheets (first and second pouch sheets (131, 132)) required in the process of forming a pouch (130) by bonding them is not required, the process of accommodating the electrode assembly (110) in the pouch (130) and the process of forming the buffer portion (151, 152) can be easily performed.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈 제조 장치는, 시트의 양단(138, 139)을 감아 한 쌍의 완충부(151, 152)를 형성하는 완충부 형성 장치(300)를 포함한다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 6, a battery module manufacturing device according to an embodiment of the present invention includes a buffer part forming device (300) that forms a pair of buffer parts (151, 152) by winding both ends (138, 139) of a sheet.
완충부 형성 장치(300)는 시트의 양단(138, 139)의 Z축 방향 양측에 구비되는 적어도 한 쌍의 완충부 형성 유닛(310)과, 시트의 양단(138, 139)의 Z축 방향 양측에 구비되며 한 쌍의 완충부 형성 유닛(310)의 Y축 방향으로의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드 유닛(320)과, 각 완충부 형성 유닛(310)에 연결되어 완충부 형성 유닛(310)을 가이드 유닛(320)을 따라 Y축 방향으로 이동시키는 이동 유닛(330)을 포함할 수 있다.The buffer forming device (300) may include at least one pair of buffer forming units (310) provided on both sides of the Z-axis direction of both ends (138, 139) of the sheet, a pair of guide units (320) provided on both sides of the Z-axis direction of both ends (138, 139) of the sheet and guiding movement of the pair of buffer forming units (310) in the Y-axis direction, and a moving unit (330) connected to each buffer forming unit (310) and moving the buffer forming unit (310) in the Y-axis direction along the guide unit (320).
도 6은 총 4개의 완충부 형성 유닛(310)이 시트의 양단(138, 139)의 Z축 방향 양측에 구비되어 시트의 양단(138, 139)을 동시에 감을 수 있는 구성을 도시한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 총 2개의 완충부 형성 유닛(310)이 시트의 양단(138, 139)의 Z축 방향 양측에 구비되어 시트의 양단(138, 139)을 순차적으로 감을 수 있다.Figure 6 illustrates a configuration in which a total of four buffer forming units (310) are provided on both sides of the Z-axis direction of both ends (138, 139) of the sheet so that both ends (138, 139) of the sheet can be wound simultaneously. However, the present invention is not limited thereto, and a total of two buffer forming units (310) are provided on both sides of the Z-axis direction of both ends (138, 139) of the sheet so that both ends (138, 139) of the sheet can be wound sequentially.
이동 유닛(330)으로서, 예를 들면, 유압 또는 공압에 의해 작동하는 액추에이터, 전자기적 상호 작용을 활용하는 리니어 모터, 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선 이동 기구가 사용될 수 있다.As the moving unit (330), a linear moving mechanism such as an actuator operated by hydraulic or pneumatic pressure, a linear motor utilizing electromagnetic interaction, or a ball screw device can be used, for example.
완충부 형성 유닛(310)은 시트의 양단(138, 139) 중 어느 하나를 파지하는 한 쌍의 파지 부재(311)와, 한 쌍의 파지 부재(311)와 각각 연결되어 서로 인접하는 방향 또는 서로 이격되는 방향으로 이동시키도록 구성되는 한 쌍의 이동 모듈(312)과, 한 쌍의 파지 부재(311)를 Z축 방향에 평행한 축을 중심으로 회전시키는 회전 모듈(313)을 포함할 수 있다.The buffer forming unit (310) may include a pair of gripping members (311) that grip either one of the two ends (138, 139) of the sheet, a pair of moving modules (312) that are respectively connected to the pair of gripping members (311) and configured to move them in a direction adjacent to each other or in a direction spaced apart from each other, and a rotation module (313) that rotates the pair of gripping members (311) around an axis parallel to the Z-axis direction.
한 쌍의 파지 부재(311)는 Z축 방향으로 연장되며 시트의 양단(138, 139) 중 어느 하나를 사이에 두고 서로 대향하게 배치될 수 있다.A pair of grip members (311) extend in the Z-axis direction and can be positioned facing each other with either one of the two ends (138, 139) of the sheet interposed therebetween.
이동 모듈(312)로서, 예를 들면, 유압 또는 공압에 의해 작동하는 액추에이터, 전자기적 상호 작용을 활용하는 리니어 모터, 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선 이동 기구가 사용될 수 있다.As the movement module (312), a linear movement mechanism such as an actuator operated by hydraulic or pneumatic pressure, a linear motor utilizing electromagnetic interaction, or a ball screw device can be used.
회전 모듈(313)은 이동 모듈(312)를 지지하도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 회전 모듈(313)은 한 쌍의 파지 부재(311)와 함께 이동 모듈(312)을 Z축 방향에 평행한 축을 중심으로 회전시킬 수 있다.The rotation module (313) may be configured to support the movement module (312), in which case the rotation module (313) may rotate the movement module (312) around an axis parallel to the Z-axis direction together with a pair of grip members (311).
이와 같은 구성에 따르면, 한 쌍의 완충부 형성 유닛(310)이 시트의 양단(138, 139) 중 어느 하나의 Z축 방향 양측에 배치된 상태에서, 파지 부재(311)가 시트의 단부를 파지한다. 그리고, 회전 모듈(313)이 회전됨에 따라 파지 부재(311)가 Z축 방향에 평행한 축을 중심으로 회전되면서 파지 부재(311)에 파지된 시트의 단부가 감기게 된다. 이와 동시에, 완충부 형성 유닛(310)이 이동 유닛(330)에 의해 가이드 유닛(320)을 따라 Y축 방향으로 이동되며, 이에 따라, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 시트의 양단(138, 139)이 전극 리드(120)를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감기는 것에 의해 한 쌍의 완충부(151, 152)가 형성될 수 있다.According to this configuration, a pair of buffer portion forming units (310) are arranged on both sides of the Z-axis direction of either one of the two ends (138, 139) of the sheet, and a gripping member (311) grips an end of the sheet. Then, as the rotating module (313) rotates, the gripping member (311) rotates around an axis parallel to the Z-axis direction, so that the end of the sheet gripped by the gripping member (311) is wound. At the same time, the buffer portion forming unit (310) is moved in the Y-axis direction along the guide unit (320) by the moving unit (330), and accordingly, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, a pair of buffer portions (151, 152) can be formed by winding the two ends (138, 139) of the sheet in a direction opposite to the direction toward the electrode lead (120).
그리고, 완충부(151, 152)가 형성된 이후, 파지 부재(311)는 시트의 단부를 로부터 분리될 수 있다.And, after the buffer part (151, 152) is formed, the phage member (311) can be separated from the end of the sheet.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈 및 그 제조 방법에 따르면, 전극 리드(120)의 적어도 일측에 롤(원통) 형상을 갖는 완충부(150)가 구비된다. 따라서, 배터리 모듈의 낙하와 같은 다양한 원인으로 인해 배터리 셀(100)에 물리적인 충격이 가해지더라도, 완충부(150)가 이러한 물리적인 충격을 흡수할 수 있으므로, 파우치(130) 및 파우치(130) 내부에 수용된 전극 조립체(110)뿐만 아니라 전극 리드(120)를 외부의 물리적인 충격으로부터 보호할 수 있고, 물리적 충격으로 인한 파우치(130)의 크랙 또는 벌어짐, 전극 조립체(110)의 크랙 및 전극 리드(120)의 크랙 등의 파손을 방지할 수 있다.According to the battery module and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention as described above, a buffer member (150) having a roll (cylinder) shape is provided on at least one side of the electrode lead (120). Therefore, even if a physical shock is applied to the battery cell (100) due to various causes such as dropping of the battery module, the buffer member (150) can absorb the physical shock, so that not only the pouch (130) and the electrode assembly (110) accommodated inside the pouch (130), but also the electrode lead (120) can be protected from external physical shock, and damage such as cracking or spreading of the pouch (130), cracking of the electrode assembly (110), and cracking of the electrode lead (120) due to the physical shock can be prevented.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.While preferred embodiments of the present invention have been described by way of example, the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, but may be appropriately modified within the scope set forth in the claims.
100: 배터리 셀
110: 전극 조립체
120: 전극 리드
130: 파우치
140: 전극 탭
150: 완충부100: Battery Cell
110: Electrode assembly
120: Electrode Lead
130: Pouch
140: Electrode tab
150: Buffer
Claims (12)
상기 파우치는 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드가 외부로 인출되는 전극 인출부를 포함하고,
상기 전극 인출부에는 상기 전극 리드를 사이에 두고 상기 전극 리드의 양측에 배치되는 한 쌍의 완충부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈에 있어서,
상기 완충부는 소정의 시트를 상기 전극 리드를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감는 것에 의해 형성되고,
상기 시트는 적어도 1회 이상 롤 형상으로 감기며,
상기 시트는 상기 파우치의 전극 인출부의 적어도 일부분인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.A battery module comprising a battery cell comprising an electrode assembly and a pouch accommodating the electrode assembly,
The above pouch includes an electrode lead portion through which an electrode lead connected to the electrode assembly is drawn outward,
In the battery module, characterized in that the electrode extraction part is provided with a pair of buffer parts arranged on both sides of the electrode lead with the electrode lead interposed therebetween,
The above buffer portion is formed by winding a predetermined sheet in a direction opposite to the direction toward the electrode lead,
The above sheet is rolled into a roll shape at least once,
A battery module, characterized in that the sheet is at least a portion of the electrode extraction portion of the pouch.
상기 완충부의 두께는 상기 전극 조립체를 수용한 상태의 상기 파우치의 두께에 비하여 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.In claim 1,
A battery module characterized in that the thickness of the buffer portion is greater than the thickness of the pouch containing the electrode assembly.
상기 파우치의 폭 방향으로의 상기 완충부의 길이는 상기 파우치의 폭에 비하여 작은 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.In claim 1,
A battery module, characterized in that the length of the buffer portion in the width direction of the pouch is smaller than the width of the pouch.
(a) 상기 전극 조립체의 길이의 2배에 비하여 큰 길이를 갖는 파우치 시트를 구비하는 단계;
(b) 상기 파우치 시트 상에 상기 전극 조립체를 안착하는 단계;
(c) 상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극 리드의 양측에 상기 파우치 시트의 양단이 위치되도록 상기 파우치 시트를 접어 상기 전극 조립체를 덮는 단계; 및
(d) 상기 파우치 시트의 양단을 상기 전극 리드를 향하는 방향에 반대되는 방향으로 감아 상기 전극 리드의 양측에 완충부를 형성하는 단계를 포함하는 배터리 모듈을 제조하는 방법.A method for manufacturing a battery module according to any one of claims 1, 5, and 6, comprising a battery cell comprising an electrode assembly and a pouch for accommodating the electrode assembly,
(a) a step of providing a pouch sheet having a length greater than twice the length of the electrode assembly;
(b) a step of placing the electrode assembly on the pouch sheet;
(c) a step of folding the pouch sheet so that both ends of the pouch sheet are positioned on both sides of the electrode lead extending from the electrode assembly, thereby covering the electrode assembly; and
(d) A method for manufacturing a battery module, comprising the step of winding both ends of the pouch sheet in a direction opposite to the direction toward the electrode lead to form a buffer portion on both sides of the electrode lead.
상기 (d) 단계는 상기 파우치 시트의 양단을 적어도 1회 이상 롤 형상으로 감는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제조하는 방법.In claim 8,
A method for manufacturing a battery module, characterized in that the step (d) above comprises winding both ends of the pouch sheet into a roll shape at least once.
상기 전극 인출부에 완충부를 형성하는 완충부 형성 장치를 포함하며,
상기 완충부 형성 장치는,
상기 파우치의 폭 방향 양측에 구비되는 한 쌍의 완충부 형성 유닛;
상기 파우치의 폭 방향 양측에 구비되며 한 쌍의 완충부 형성 유닛의 상기 파우치의 길이 방향으로의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드 유닛;
상기 완충부 형성 유닛에 연결되어 상기 완충부 형성 유닛을 상기 가이드 유닛을 따라 이동시키는 이동 유닛을 포함하고,
상기 완충부 형성 유닛은,
상기 파우치를 구성하는 시트의 단부를 파지하는 한 쌍의 파지 부재;
상기 한 쌍의 파지 부재와 각각 연결되어 상기 한 쌍의 파지 부재를 서로 인접하는 방향 또는 서로 이격되는 방향으로 이동시키도록 구성되는 한 쌍의 이동 모듈; 및
상기 한 쌍의 파지 부재를 상기 파우치의 폭 방향에 평행한 축을 중심으로 회전시키는 회전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 제조 장치.A battery module manufacturing device for manufacturing a battery module according to any one of claims 1, 5, and 6, comprising a battery cell comprising an electrode assembly, and an electrode lead portion that accommodates the electrode assembly and from which an electrode lead connected to the electrode assembly is drawn outward,
It includes a buffer part forming device that forms a buffer part in the electrode withdrawal part,
The above buffer forming device is,
A pair of buffer forming units provided on both sides of the width direction of the above pouch;
A pair of guide units provided on both sides of the width direction of the above pouch and guiding the movement of a pair of buffer forming units in the length direction of the above pouch;
It includes a moving unit connected to the above buffer forming unit and moving the above buffer forming unit along the guide unit,
The above buffer forming unit is,
A pair of gripping members for gripping the ends of the sheets forming the above pouch;
A pair of moving modules each connected to the pair of grip members and configured to move the pair of grip members in a direction adjacent to each other or in a direction spaced apart from each other; and
A battery module manufacturing device characterized by including a rotating module that rotates the pair of grip members about an axis parallel to the width direction of the pouch.
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