电池模块及包括该电池模块的电池组的制作方法

1.本发明涉及一种包括堆叠多个电池单元的电池单元堆叠体的电池模块及直接安装电池单元堆叠体或通过电池模块安装电池单元堆叠体的电池组。


背景技术：

2.与一次电池不同，二次电池可以进行充电和放电，从而可以广泛应用于数码相机、手机、笔记本电脑、混合动力车辆、电动车辆等各种领域。作为二次电池可以举例出镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池和锂二次电池等。
3.在这些二次电池中，正在对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行大量研究。近年来，锂二次电池被制造成具有柔性的袋型(pouch type)电池单元或具有刚性的矩形或圆柱形罐型(can type)电池单元，并通过电连接多个电池单元来使用。此时，多个电池单元形成堆叠形态的电池单元堆叠体并且设置在模块壳体内部以形成电池模块。
4.图1是示出根据现有技术的包括矩形电池单元12的电池模块10一个示例的立体图，图2是沿i-i'线截取的剖视图。
5.如图1所示，根据现有技术的电池模块10具有多个矩形电池单元12堆叠设置在模块壳体11内部的结构。
6.参照图1和图2，传统的电池模块10具有在矩形电池单元12的上部设置有绝缘体14和电连接电池单元12的电极的汇流条组件13的结构。此时，在电池模块10的宽度方向(图2的左右方向)两侧分别突出的汇流条组件13之间形成空的空间。
7.为了提高包括矩形电池单元12的传统的电池模块10的空间利用率，如图2所示，可以具有在汇流条组件13之间的空的空间中设置支撑部15以设置pcb16或fpcb的结构。然而，即使在这种情况下，在汇流条组件13和pcb16之间以及汇流条组件13和模块壳体11的侧面之间仍然存在较大的无效空间(dead space)ds，从而导致能量密度(单位：wh/kg或wh/l)降低的问题。尤其，向电池单元12上侧突出的结构的汇流条组件13之间的空间仅用于安装pcb16或fpcb。因此，当电池单元12的宽度(图2中左右方向宽度)增加时，在安装pcb16或fpcb之后剩余的空间扩大，从而无效空间ds进一步增加。因此，根据现有技术的包括矩形电池单元12的电池模块10由于无法充分利用电池模块10所占的空间而导致空间利用率和能量密度降低。
8.图3是示出根据现有技术的包括袋型电池单元30的电池模块20的一个示例的分解立体图，图4是图3所示的袋型电池单元30的立体图，图5是图4所示的袋型电池单元30的示意图。
9.参照图3，根据现有技术的包括袋型电池单元30的电池模块20被设置为多个袋型电池单元30以堆叠状态设置在模块壳体21、25内部。模块壳体21、25可以包括：下板21，包括底部22和侧壁部23并且具有一侧(例如，上侧)敞开的形状；以及盖板25，覆盖下板21的敞开的一侧。这种模块壳体21、25可以具有两端敞开的罐形状，并且敞开的两端可以具有被端板26覆盖的结构。端板26和电池单元30的堆叠体之间可以设置有汇流条组件40。汇流条组件
40可以包括：汇流条(未示出)，与电极引线35电连接；以及连接端子42，电连接到汇流条，并且用于与外部电连接。另外，端板26可以形成有用于使连接端子42暴露于外部的开口部27。
10.参照图4和图5，传统的袋型电池单元30可以包括：电极组件(未示出)，包括正极板、负极板和隔膜；以及袋(外装材料(casing))31，包覆电极组件。袋31可以包括：电极容纳部32，形成容纳电极组件的部分；以及密封部33(33a、33b)，由袋31的周边部分沿电极组件的周围接合而形成。
11.另外，袋型电池单元30可以包括：电极引线35，与电极组件的电极板(正极板、负极板)连接，并且在电池单元30的宽度方向(长度方向)(图5中的左右方向)两端向袋32的外侧突出；以及绝缘部35a，在电极引线35从密封部33a、33b引出的位置提高袋31的密封程度，并且同时确保电绝缘状态。
12.如图4和图5所示，根据现有技术的袋型电池单元30具有密封部33a形成在宽度方向(长度方向)两端(两侧侧部)并且电极引线35延伸到密封部33a外部的结构。因此，电极组件的电极板(正极板和负极板)所在的区域a'的宽度(长度)l1仅对应于电池单元30的总宽度(长度)l的一部分区域。即，在根据现有技术的袋型电池单元30中，电极板的宽度不包括宽度l3，该宽度l3为在电池单元的两端的电极引线35的突出长度和密封部33a的宽度l2之和。如上所述，在袋型电池单元30的情况下，在暴露电极引线35的一侧部分，没有形成电极板的区域的宽度(长度)l3为20mm左右。分别连接到正极板和负极板的电极引线35设置在电池单元30的两侧。因此，在根据现有技术的袋型电池单元30中，在电池单元30的总宽度(长度)l中的40mm左右的宽度(长度)部分将不安装电极板。尤其，在根据现有技术的袋型电池单元30中，与电极引线35的高度无关地(例如，与电极引线的高度在电极组件的总高度中所占的比例无关地)，在电池单元30的两端没有安装预定宽度l3程度的电极板。因此，在现有的袋型电池单元30中，在电池单元的总安装面积中未安装电极板的部分的比例较大，可能产生大量的容量损失，并且无法充分提高电池单元的每单位体积的能量密度。
13.如上所述，在根据现有技术的电池模块10、20具有由矩形电池单元12堆叠而形成的结构(图1和图2)或由袋型电池单元30堆叠而形成的结构(图3至图5)的情况下，空间利用率和能量密度降低。
14.另外，近年来，在用于电动车辆的电池系统中，电池模块位于车辆底面(即，座椅下方)。这种情况下，电池模块的高度越低，空间利用率就越高，因此对具有较低高度和较长宽度(长度)的长宽度的电池单元的需求正在增加。
15.另外，在实现整体电容量增加方面，正在开发用于车辆等的各种用途的长宽度的袋型电池单元30，并且对快速充电等的需求逐渐增加。
16.为了实现快速充电，需要降低电池单元的电阻，在袋型电池单元30的情况下，可以通过增大电极引线35的上下方向宽度(图4和图5中电极引线的高度)的方法来降低电阻。
17.然而，在根据现有技术的袋型电池单元30的情况下，由于具有电极引线35从电池单元30的宽度方向(长度方向)(图5中左右方向)两端暴露于外部的结构，因此电极引线35的宽度只能小于电池单元30的高度。因此，通过需要增加电池单元30的高度来增加电极引线35的宽度以降低电池单元的电阻，然而，这具有与降低电池模块20的整体高度的近期的趋势相反的问题(尤其，在用于车辆的电池模块的情况下，对电池模块高度的限制较多)。


技术实现要素：

18.(一)要解决的技术问题
19.一方面，本发明的目的在于提供一种与包括传统的电池单元，尤其是袋型电池单元的电池模块相比可以提高每单位体积的能量密度的电池模块及包括该电池模块的电池组。
20.另一方面，本发明的目的在于提供一种与包括传统的电池单元，尤其是袋型电池单元的电池模块相比可以提高空间利用率的电池模块及包括该电池模块的电池组。
21.另一方面，本发明的目的在于提供一种可以改善汇流条的冷却和散热性能的电池模块及包括该电池模块的电池组。
22.另一方面，本发明的目的在于提供一种可以在降低电池单元的高度的同时提高能量密度和空间利用率的电池模块及包括该电池模块的电池组。
23.另一方面，本发明的目的在于提供一种有利于快速充电的电池模块及包括该电池模块的电池组。
24.(二)技术方案
25.用于实现上述目的中的至少一部分的一个方面，本发明提供一种电池模块，其包括：多个袋型电池单元，多个所述袋型电池单元中的每一个包括电极组件、包围所述电极组件的袋和电连接到电极组件的电极引线，所述袋包括内部容纳所述电极组件的至少一个电极容纳部和密封所述电极容纳部的周围中的至少一部分的密封部；以及汇流条组件，设置有电连接到所述电极引线的至少一个具有导电性的汇流条，其中，所述电极容纳部包括：主体部，其宽度大于高度；以及延伸部，从所述主体部的宽度方向的中心部沿高度方向延伸并突出，并且其宽度小于所述主体部的宽度，所述电极引线可以从所述主体部沿高度方向延伸，所述汇流条在所述袋型电池单元的上下方上向结合到所述电极引线，所述汇流条的高度方向的上端部的高度低于袋的延伸部的上端部的高度。
26.此时，所述电极引线的上端部的高度可以低于所述袋型电池单元的外围高度。
27.另外，所述汇流条可以包括具有导电性的汇流条主体，所述汇流条主体中形成有结合孔，所述电极引线在上下方向上穿过所述结合孔并结合，所述汇流条组件可以进一步包括支撑板，所述支撑板设置在所述汇流条主体和所述电极容纳部之间以支撑所述汇流条，并且所述电极引线在上下方向上穿过所述支撑板。
28.另外，所述密封部可以包括：第一密封部，形成在所述电极容纳部的主体部的宽度方向的两侧侧部；以及第二密封部，形成在所述电极容纳部的上部。此时，所述第二密封部可以形成在所述延伸部的宽度方向的两侧侧部、所述延伸部的上部以及所述主体部中位于所述延伸部的宽度方向的两侧的上部。另外，所述第一密封部可以包括至少弯曲一次的第一弯曲部，所述第二密封部在所述延伸部的上部可以包括至少弯曲一次的第二弯曲部。此时，所述第二密封部可以具有在形成在所述主体部的上部的部分和形成在所述延伸部的上部的部分之间形成的阶梯形状。
29.另外，所述电极引线可以通过形成在所述主体部的上部的所述第二密封部暴露于外部。另外，在所述汇流条结合到所述电极引线的状态下，所述汇流条的高度可以低于所述第二弯曲部的外围高度。另外，所述电极引线的上端部的高度可以低于所述第二弯曲部的外围高度。另外，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部中的至少一个可以具有弯曲两次的形
状。
30.另一方面，在所述第二弯曲部的上部可以安装有感测所述袋型电池单元的电压和温度中的至少一种的感测模块。此时，所述感测模块中的至少一部分可以设置在所述汇流条和所述延伸部之间以位于低于所述第二弯曲部的高度。
31.另外，所述电极组件可以形成多个正极板和负极板夹着隔膜彼此堆叠的形状。每个所述正极板可以包括：正极板延伸部，从所述正极板的宽度方向的中心部沿一个方向延伸；以及正极接头，从所述正极板的宽度方向的一边缘沿一个方向突出形成并且连接到所述电极引线，每个所述负极板可以包括：负极板延伸部，从所述负极板的宽度方向的中心部沿一个方向延伸；以及负极接头，从所述负极板的宽度方向的一边缘沿一侧突出形成并且连接到所述电极引线。
32.另外，所述电极容纳部的宽度可以具有所述电极容纳部的高度的两倍以上的尺寸，所述电极引线的宽度可以具有20mm以上且所述电极容纳部的宽度的1/3以下的尺寸。
33.另外，多个所述袋型电池单元可以堆叠以形成电池单元堆叠体，所述袋型电池单元可以通过双面胶带附接到相邻的电池单元。另外，所述电池单元堆叠体可以包括设置在所述袋型电池单元之间的弹性材料的缓冲垫。
34.另一方面，根据本发明的一个实施例的电池模块可以进一步包括模块壳体，所述模块壳体形成有容纳所述袋型电池单元的内部空间，并且具有长度方向的两端敞开的管形状，至少一个端板可以结合到所述模块壳体的两个敞开端之一。
35.另外，根据本发明的一个实施例的电池模块可以进一步包括冷却部件，所述冷却部件被构造成安装在所述模块壳体中使得冷却液体流动以冷却所述袋型电池单元。此时，所述汇流条组件可以被构造成与所述模块壳体的安装有所述冷却部件的部分热接触以通过所述冷却部件对所述汇流条组件进行冷却。
36.另一方面，本发明提供一种电池组，其包括：上述的电池模块；以及电池组壳体，形成有容纳多个所述电池模块的内部空间。
37.此时，所述袋型电池模块可以进一步包括覆盖多个所述电池单元的至少一部分的模块壳体，所述电池模块可以通过所述模块壳体安装在所述电池组壳体中。
38.(三)有益效果
39.根据本发明的一个实施例，堆叠多个具有电极组件(电极板)位于电极容纳部的主体部和从主体部的宽度方向的两侧沿上下方向延伸的电极引线之间的空间中的结构的电池单元，并且被构造成在汇流条结合到电极引线的状态下汇流条的高度低于电池单元的外围高度，因此可以提高电池模块的每单位体积的能量密度，并且可以提高电池模块的空间利用率。
40.尤其，在包括电极引线在宽度方向上暴露于电极容纳部的宽度方向的两侧侧部的多个传统的袋型电池单元的电池模块中，无法将电极容纳部的宽度方向的两侧侧部用于安装电极组件，但是在根据本发明的一个实施例的电池模块中，可以将除了弯曲部之外电池单元的几乎所有宽度充分用于安装电极组件，因此可以提高电池单元本身的每单位体积的能量密度。
41.另外，根据本发明的一个实施例，可以实现电池单元的宽度(长度)大于高度的形状的长宽度的电池单元，因此可以在降低电池单元的高度的同时提高能量密度和空间利用
率。
42.另外，根据本发明的一个实施例，长宽度的电池单元具有电极引线沿上下方向暴露的结构，因此与具有电极引线在外装材料的侧面暴露的结构的传统的袋型电池单元相比可以充分增加电极引线的宽度。因此，根据本发明的一个实施例，可以增加电极引线的截面积(宽度
×
厚度)，从而可以减小电极引线的电阻，因此有利于电池单元、电池模块和电池组的快速充电。
43.另外，根据本发明的一个实施例，感测模块中的至少一部分位于低于电池单元的外围高度的位置且位于电极组件的延伸部和汇流条之间，从而可以降低感测模块在电池模块中所占的空间高度，因此可以在有效使用电池模块的空间的同时降低电池模块的高度。
44.另外，根据本发明的一个实施例，可以通过冷却液体流动的水冷式冷却部件来执行电池模块的冷却和散热。尤其，可以通过使汇流条组件热接触到模块壳体部分，从而可以有效地执行产生大量热量的汇流条部分的冷却和散热。
附图说明
45.图1是示出根据现有技术的包括矩形电池单元的电池模块的一个示例的立体图。
46.图2是沿图1的线i-i'截取的剖视图。
47.图3是根据现有技术的包括袋型电池单元的电池模块的一个示例的分解立体图。
48.图4是图3所示的袋型电池单元的立体图。
49.图5是图4所示的袋型电池单元的示意图。
50.图6是根据本发明的一个实施例的电池模块的一个示例的立体图，示出了除去模块壳体的状态。
51.图7是示出图6所示的电池模块中包括的电池单元的一个示例的立体图。
52.图8是图7的方框部分的放大图。
53.图9是示出图7所示的电池单元的侧面(宽面)的示意图。
54.图10是安装在图7所示的袋(外装材料(casing))中的电极组件和电极引线的分解立体图。
55.图11是沿图6的线a-a'截取的剖视图。
56.图12是沿图6的线b-b'截取的局部剖视图。
57.图13是沿图6的线c-c'截取的示意性剖视图。
58.图14和图15是示出图13所示的电池模块中安装感测模块的状态的示意性剖视图。
59.图16是示出图6所示的电池模块中添加模块壳体的下板的状态的立体图。
60.图17是示出图16所示的电池模块中添加模块壳体的盖部和至少一个端板的状态的立体图。
61.图18是图17所示的电池模块的组装状态的宽度方向剖视图。
62.图19是根据本发明的另一实施例的电池模块的宽度方向剖视图。
63.图20是根据本发明的一个实施例的电池组的剖视图。
64.图21是根据本发明的另一实施例的电池组的剖视图。
65.附图标记说明
66.100：电池模块
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110：电池单元堆叠体
67.120：电池单元
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130：电极组件
68.140：汇流条组件
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150：感测模块
69.170：模块壳体
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180：冷却部件
70.200：电池组
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210：电池组壳体
71.220：电池组盖部
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230：隔板部
72.250：冷却部件
具体实施方式
73.在对本发明进行详细说明时，以下说明的本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应限定地解释为传统的含义或词典上的含义，应本着发明人可以适当地定义能以最佳的方法说明本发明的术语的原则，根据本发明的技术特征来解释。因此，在本说明书中记载的实施例和图中示出的结构仅仅是本发明的实施例，而并不代表本发明的所有技术特征，因此应理解为本技术可以包括可代替该实施例的各种等同物和变形例。
74.以下，参照附图详细说明本发明的实施例。此时，应注意，在附图中用相同的数字/附图标记表示相同的组件。另外，将省略可能混淆本发明的主旨的公知功能和结构的详细说明。基于同样的理由，在图中放大或省略或示意性地示出了部分组件，并且各组件的尺寸可以不反映其实际尺寸。
75.首先，参照图6至图13对根据本发明的一个实施例的电池模块100进行说明。
76.图6是根据本发明的一个实施例的电池模块100的一个示例的立体图，示出了除去模块壳体170的状态，图7是示出图6所示的电池模块100中包括的电池单元120的一个示例的立体图，图8是图7的方框部分的放大图，图9是示出图7所示的电池单元120的侧面(宽面)的示意图，图10是安装在图7所示的袋(外装材料)121中的电极组件130和电极引线125的分解立体图，另外，图11是沿图6的线a-a'截取的剖视图，图12是沿图6的线b-b'截取的局部剖视图，图13是沿图6的线c-c'截取的示意性剖视图。
77.参照图6至图13，根据本发明的一个实施例的电池模块100可以包括多个袋型电池单元120和汇流条组件140。
78.在本发明的详细说明和权利要求书中，电池模块100表示包括多个电池单元120和连接到多个电池单元120的汇流条组件140。即，在本发明的实施例中，电池模块100可以不必须包括图16至图19所示的模块壳体170，并且可以以不与模块壳体170的至少一部分(例如，盖部175)结合的状态安装在电池组200。
79.如图6所示，多个袋型电池单元120堆叠以形成电池单元堆叠体110，电池单元120可以通过双面胶带(未示出)附接到相邻的电池单元120以堆叠电池单元120。双面胶带附接在电池单元120的侧面(宽面)以将多个电池单元120彼此固定。
80.参照图7和图10，每个电池单元120由袋型(pouch type)二次电池构成，并且可以具有电极组件130(图10)和电解液容纳在袋(外装材料)121内的形态。例如，在本发明的实施例中，电池单元120可以由可充电和放电的锂离子(li-ion)电池或镍金属氢化物(ni-mh)电池构成。另外，电池单元120可以具有与电极组件130电连接的电极引线125突出到袋121的外部的结构。
81.参照图7和图8，袋121可以分为电极容纳部122和密封部123，并且袋121可以由袋
膜外装材料制成，其中袋膜外装材料由诸如铝的材料形成。电极容纳部122形成为容器形状以提供矩形的内部空间。在电极容纳部122的内部空间中容纳有电极组件130和电解液。电极容纳部122具有对应于电极组件130的形状，并且电极容纳部122可以具有稍大于电极组件130的形状以容纳电极组件130。
82.如图7至图9所示，电极容纳部122具有对应于电极组件130的形状以容纳电极组件130。即，电极容纳部122可以包括宽度大于高度的主体部122a。电极容纳部122还可以包括延伸部122b，所述延伸部122b从主体部122a的宽度方向的中心部沿一侧(例如，上下方向)延伸并突出，并且其宽度小于主体部122a的宽度。所述延伸部122b的高度小于所述主体部122a的高度。因此，在本实施例中，电极容纳部122可以具有由构成主体部122a的第一矩形和形成延伸部122b的第二矩形结合的矩形形状。当从侧面观察时，电极容纳部122可以具有由构成主体部122a的六个面之一的四边形和构成宽度比主体部122a的宽度窄的延伸部122b的六个面之一的四边形结合的形状。即，当从侧面观察时，电极容纳部122通常可以具有二维的“凸(突起)”形状，其在本文中被称为具有8个面的四边形突起形状。另外，电极容纳部122的宽度(图9中的w)(即主体部122a的宽度w)可以具有电极容纳部122的高度(图9中的h，主体部122a的高度和延伸部122b的高度之和)的两倍以上的尺寸，以形成宽度大于高度的电池单元120。
83.密封部123是袋121的至少一部分接合以密封电极容纳部122的周围的部分。密封部123形成在电极容纳部122的周围中的至少一部分以密封电极组件130。因此，密封部123形成为从形成为容器形状的电极容纳部122向外扩展的凸缘形状，并且密封部123沿电极容纳部122的外围中的至少一部分设置。可以使用热熔接方式接合袋121以形成密封部123，但不限于此。在本发明的实施例中，密封部123可以包括：第一密封部123a，形成在电极容纳部122的宽度方向的两侧侧部；以及第二密封部123b，形成在电极容纳部122的上部。
84.在本实施例中，袋121可以通过成型(forming)一张外装材料来形成。更具体地，通过在一张外装材料上成型形成一个或两个容纳部后折叠外装材料以使得容纳部形成一个空间(即，电极容纳部122)，从而完成袋121。另外，在电极容纳部122的外围设置有由外装材料接合而形成的密封部123。然而，如上所述，无需在折叠外装材料的面形成密封部123。因此，在本实施例中，密封部123形成在电极容纳部122的外围，并且仅设置在电极容纳部122的上下左右面中的三个面，在电极容纳部122的外围中的底面(图7至图9中的下部面)可以不设置密封部123。
85.另外，在本实施例中，密封部123可以包括：第一密封部123a，形成在电极容纳部122的宽度方向的两侧侧部；以及第二密封部123b，形成在电极容纳部122的上部。
86.第二密封部123b可以形成在电极容纳部122的延伸部122b的宽度方向的两侧侧部和上部以及主体部122a中位于延伸部122b的宽度方向的两侧的部分的上部。
87.另外，电极引线125可以通过主体部122a中位于延伸部122b的宽度方向的两侧的第二密封部123b暴露于外部。此时，电极引线125可以具有被绝缘部126覆盖的状态，以能够在引出电极引线125的位置提高第二密封部123b的密封度并且确保电绝缘状态。
88.另外，在本实施例的电池单元120中，密封部123可以形成为至少弯曲(折叠)一次的形态，以提高密封部123的接合可靠性并且减小密封部123的面积。
89.更具体地，袋121可以通过弯曲密封部123中未设置电极引线125的区域来形成弯
曲部123c、123d。
90.参照图7至图9，第一密封部123a设置有至少弯曲一次的第一弯曲部123c，第二密封部123b可以在未暴露电极引线125的延伸部122b的上部部分设置有至少弯曲一次的第二弯曲部123d。
91.第一弯曲部123c和第二弯曲部123d中的至少一个还可以具有弯曲两次的形状，以更可靠地密封密封部123并且使密封部123的面积最小化。
92.参照图9，第一密封部123a在弯曲之前的状态下具有从电极容纳部122延伸到第一密封部的端部线sl1的形状。
93.参照图8，第一密封部123a可以沿第一弯曲线c1折叠180
°
，然后沿第二弯曲线c2再次折叠以形成第一弯曲部123c。此时，在第一密封部123a的内部可以填充有粘合部件124，第一密封部123a可以通过粘合部件124保持第一弯曲部123c的形状。粘合部件124可以由导热率高的粘合剂形成。例如，粘合部件124可以由环氧树脂或硅树脂形成，但不限于此。如上所述，可以通过在第一密封部123a中形成第一弯曲部123c来减小第一密封部123a在电池单元120中所占的体积。
94.第二密封部123b在弯曲前的状态下具有从电极容纳部122延伸到第二密封部的端部线sl2的形状。参照图8，第二密封部123b可以沿第一弯曲线c1折叠180
°
，然后沿第二弯曲线c2再次折叠以形成第二弯曲部123d。此时，在第二密封部123b的内部可以填充有粘合部件124，第二密封部123b可以通过粘合部件保持第二弯曲部123d的形状。如上所述，可以通过在第二密封部123b中形成第二弯曲部123d来减小第二密封部123b在电池单元120中所占的体积。
95.另外，在第二密封部123b中，在形成在主体部122a的上部的部分(图9的放大图中左侧部分)和形成在延伸部122b的上部的部分(图9的放大图中的右侧部分)之间可以形成阶梯形状，以在电极引线125未暴露的延伸部122b的上部部分形成第二弯曲部123d。即，形成在延伸部122b的上部部分的第二密封部123b部分位于比形成在主体部122a的上部的第二密封部123b部分更高的位置，因此形成在延伸部122b的上部部分的第二密封部123b的两端处于不与其他结构接触的敞开的状态，因此可以容易形成第二弯曲部123d。
96.另一方面，在本发明的实施例中使用的袋121并不限定于如图7至图9所示的通过折叠一张外装材料来在上下左右面中的三个面形成密封部123的结构。例如，还可以重叠两张外装材料来形成电极容纳部122，并且在电极容纳部122周围的上下左右面均形成密封部123。
97.参照图10，电极组件130包括多个电极板131、133和隔膜135，并且电极组件130容纳在袋121的电极容纳部122内。电极板131、133具有与电极容纳部122对应的尺寸和形状，并且电极板131、133容纳在电极容纳部122的内部，因此电极容纳部122的尺寸可以形成为稍大于电极板131、133的尺寸。
98.电极板131、133包括片状的正极板131和片状的负极板133，电极组件130可以被构造成在正极板131和负极板133的宽面彼此面对的状态下正极板131和负极板133在其间夹着片状的隔膜135而堆叠的形状。即，电极组件130包括多个正极板131、负极板133和隔膜135，并且具有片状的正极板131、隔膜135、负极板133和隔膜135依次堆叠的结构。正极板131和负极板133可以形成为在集电体上涂覆活性浆料的结构，通常，浆料可以通过在溶剂
中添加粒状活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂等并搅拌而形成。
99.正极板131可以包括：正极板主体部131a，其宽度大于高度；以及负极板延伸部131b，从正极板主体部131a的宽度方向的中心部向一侧方向(例如，上下方向)延伸，并且其宽度小于正极板主体部131a的宽度。另外，正极板131可以包括正极接头132，所述正极接头132从正极板主体部131a的宽度方向的一侧边缘(例如，左侧)向正极板主体部131a的一侧方向(例如，上侧)突出形成，并且连接到一侧的电极引线125。
100.与正极板131相似地，负极板133可以包括：负极板主体部133a，其宽度大于高度；以及负极板延伸部133b，从负极板主体部133a的宽度方向的中心部向一侧方向(例如，上下方向)延伸，并且其宽度小于负极板主体部133a的宽度。另外，负极板133可以包括负极接头134，所述负极接头134从负极板主体部133a的宽度方向的另一侧边缘(例如，右侧)向负极板主体部133a的一侧方向(例如，上侧)突出，并且连接到另一侧的电极引线125。
101.即，正极接头132和负极接头134可以具有分别从电极组件130的宽度方向的两侧向上侧方向突出的形状，并且可以分别连接到对应于正极和负极的电极引线125，即正极引线125a和负极引线125b。
102.形成有正极板延伸部131b和正极接头132的正极板131和形成有负极板延伸部133b和负极接头134的负极板133可以通过执行如下操作来形成：准备片状的电极板材料；对电极板材料的周围执行切割作业以使得电极板材料分别对应于正极板131和负极板133的形状。
103.另外，隔膜135的尺寸可以稍大于正极板131和负极板133的尺寸，以将正极板131和负极板133电分离。
104.另外，电极引线125包括分别电连接到电极组件130的正极板131和负极板133的正极引线125a和负极引线125b。正极引线125a可以连接到具有从正极板131的宽度方向的一侧向上侧延伸的形状的多个正极接头132，负极引线125b可以连接到具有从负极板133的宽度方向的另一侧向上侧延伸的形状的多个负极接头134。即，电极引线125具有在电极容纳部122的主体部122a的宽度方向的两侧分别向一侧(例如，上下方向)延伸的形状。另外，电极引线125从电极容纳部122的延伸部122b的宽度方向的外侧连接到电极组件130。另一方面，在形成密封部123之后，可以沿切割线cl切割电极引线125以防止电极引线125暴露于袋121的外部的部分超出必要部分。此时，基于切割线cl的电极引线125的高度ha(图13)可以低于电池单元120的外围高度ht(图13)。
105.电池单元堆叠体110通过堆叠多个电池单元120来形成，并且相邻的电池单元120可以通过双面胶带彼此附接以保持电池单元堆叠体110的形状。
106.参照图6和图11，至少一个缓冲垫115可以设置在电池单元堆叠体110中。缓冲垫115可以设置在电池单元120和模块壳体170的侧壁部之间，并且还可以设置在电池单元120之间(参照图11、图18和图19)。在特定电池单元120因溶胀(swelling)现象而膨胀时，这些缓冲垫115可以被压缩并且发生弹性变形，因此可以抑制电池单元堆叠体110的整体体积膨胀。为此，缓冲垫115可以由聚氨酯材料的泡沫(foam)制成，但其材料不限于此。
107.参照图6、图12和图13，汇流条组件140可以包括：至少一个汇流条141，具有导电性并且电连接到电池单元120的电极引线125；以及支撑板145，具有电绝缘性。
108.汇流条141可以包括具有导电性的汇流条主体142，该汇流条主体142中形成有结
合孔143，电极引线125在上下方向上穿过该结合孔143并结合。
109.电池单元120的电极引线125具有从电极容纳部122的主体部122a的宽度方向的两侧分别沿上下方向延伸以连接到电极板131、133的结构。因此，与电极引线125电连接的汇流条141可以在电极容纳部122的延伸部122b的宽度方向的外侧沿电池单元120的上下方向移动以结合到电极引线125。每个电极引线125和汇流条141的结合可以在电极引线125穿过汇流条主体142的结合孔143的状态即电极引线125突出到汇流条主体142的外侧的状态下通过焊接来执行。
110.在电极引线125和汇流条141结合的状态下，突出到汇流条141外侧的超出必要部分的电极引线125的上端部分可以通过后续工艺进行切割。例如，电极引线125的上端部分可以在电池单元120和汇流条组件140结合后基于切割线cl(图7至图9)进行切割。因此，电极引线125的端部的高度可以低于第二弯曲部123d的外围高度。
111.参照图6、图12和图13，支撑板145设置在汇流条主体142和电极容纳部122之间以支撑汇流条141，并且形成为使得电极引线125在上下方向上穿过支撑板145。即，电极引线125在上下方向上穿过支撑板145之后，可以通过形成在汇流条141中的结合孔143暴露于汇流条141的上侧。此时，如图12所示，电极引线125的端部可以在具有未弯曲的结构即直线形状的状态下结合到汇流条141。因此，可以省略对电极引线125执行弯曲的工艺，并且可以容易执行电极引线125和汇流条141的结合。另一方面，支撑板145可以形成有支撑汇流条141的侧面的分隔突起145a。
112.另外，汇流条141可以包括用于与外部电连接的连接端子部144，插头(未示出)等连接机构可以连接到连接孔144c以与外部电连接。此时，连接孔144c可以具有在上下方向上贯通的孔形状以与外部连接机构连接。另外，连接端子部144连接到汇流条主体142以形成在上下方向上贯通的连接孔144c。连接端子部144可以包括：第一主体144a，具有相对于汇流条主体142向下弯曲的形状；以及第二主体144b，从第一主体144a弯曲并向与汇流条主体142平行的方向延伸。连接孔144c可以设置在第二主体144b中。如后面的描述，连接孔144c可以通过端板176的开口部176a暴露于外部以与外部连接机构连接。
113.参照图13，汇流条141的高度hb可以低于在汇流条141结合到电极引线125的状态下的电池单元120的外围高度ht。此时，形成电池单元120的最大高度的部分为第二弯曲部123d，因此汇流条141的高度hb可以低于在汇流条141结合到电极引线125的状态下的第二弯曲部123d的外围高度ht。
114.另外，在汇流条141和电极引线125结合的状态下，电极引线125暴露于汇流条141的外侧(上侧)。电极引线125的端部的高度ha可以低于电池单元120的外围高度ht。此时，在本说明书和权利要求书中的电极引线125的端部的高度ha表示在电池单元120和汇流条组件140结合之后(或之前)电极引线125基于切割线cl(图7至图9)被切割之后的高度。另外，电极引线125的端部的高度ha可以低于在汇流条141结合到电极引线125的状态下的第二弯曲部123d的外围高度ht。
115.如上所述，正极板131包括正极板主体部131a和正极板延伸部131b，负极板133包括负极板主体部133a和负极板延伸部133b。另外，正极板131和负极板133具有彼此对应的尺寸和形状。
116.参照图9，包括正极板131和负极板133而构成的电极板131、133的总高度h为电极
板主体部131a、133a的高度h1和电极板延伸部131b、133b的高度h2之和。另外，电极板131、133的总宽度w为电极板延伸部131b、133b的宽度w1和电极板主体部131a、133a中向电极板延伸部131b、133b的两侧延伸的部分的宽度w2、w3之和。另外，电极板131、133的总面积a为电极板主体部131a、133a的面积a1和电极板延伸部131b、133b的面积a2之和。
117.即，根据本发明的实施例的电池单元120具有电极板延伸部131b、133b延伸到电极引线125之间的空间中的形状，因此可以将电极板131、133的面积增加对应于电极板延伸部131b、133b的面积a2。因此，可以提高电池单元120的每单位体积的能量密度。
118.另外，由于电极容纳部122与电极板131、133的尺寸和形状对应地形成，因此电极容纳部122的高度、宽度和面积可以具有与电极板131、133的高度、宽度和面积对应的尺寸。
119.此时，电极板131、133的宽度w可以具有电极板131、133的高度h的两倍以上的尺寸，并且具有与电极板131、133对应的形状和尺寸电极容纳部122的宽度可以具有电极容纳部122的高度的两倍以上的尺寸。同样地，在形成弯曲部123c、123d的状态下电池单元120的宽度可以具有电池单元120的高度的两倍以上的尺寸。
120.另外，根据本发明的实施例，由于电极板131、133的宽度w具有电极板131、133的高度h的两倍以上的尺寸，因此可以增加电极引线125的宽度。即，电极引线125具有在电极板131、133的两侧向上侧方向延伸的形状，并且电极板延伸部131b、133b位于两侧电极引线125之间，因此电极引线125的宽度(图9中电极引线125的横向宽度)可以延伸至电极板131、133的宽度w的1/3。因此，与具有在袋31的两侧面暴露电极引线35的结构的现有技术的袋型电池单元30(参照图4和图5)相比，可以充分增加电极引线125的宽度。此时，电极引线125的最小宽度通常被限定在20mm。即，在本发明的实施例中，电极引线125的宽度可以具有20mm以上且电极容纳部122的宽度(具有与电极板131、133的宽度w相似的尺寸)的1/3以下的尺寸。
121.另外，电极引线125的厚度可以是0.15mm至1mm。通常，在铜(cu)材料的电极引线(例如，负极引线)的情况下，大多使用0.3mm的厚度，在铝(al)材料的电极引线(例如，正极引线)的情况下，大多使用0.4mm的厚度，然而可以根据电极引线125的宽度wt的大小来调节电极引线125的厚度，从而可以增加电极引线的截面积。
122.因此，根据本发明的一个实施例，可以在同时增加电极引线125的宽度和厚度，或者当电极引线125的厚度固定时，可以增加电极引线125的宽度，因此可以增加电极引线125的截面积(宽度
×
厚度)，以减小电极引线125引起的电阻。因此，根据本发明的实施例的电池单元120可以减小电阻，从而适合快速充电。
123.如上所述，根据本发明的一个实施例，堆叠多个具有电极板131、133位于电极容纳部122的主体部122a以及电极引线125之间的空间中的结构的电池单元120，并且在汇流条141结合到电极引线125的状态下汇流条141的高度或电极引线125的高度低于电池单元120的外围高度，从而可以提高电池模块100的每单位体积的能量密度并且可以提高空间利用率。
124.另外，根据本发明的实施例，汇流条141或电极引线125不暴露于电池单元120的外围。因此，根据本发明的实施例，在电池单元120的外围高度之外的上部不需要用于安装汇流条141的单独的空间，因此可以降低电池模块100的高度。
125.在电极容纳部32的宽度方向的两侧暴露电极引线35的传统的袋型电池单元30(参
照图4和图5)中，无法将电极容纳部32的宽度方向的两侧用于安装电极组件。然而，在根据本发明的一个实施例的电池模块100中，可以将除了第一弯曲部123c之外的电池单元120的几乎所有宽度充分用于安装电极板131、133，因此可以提高电池单元120的每单位体积的能量密度。
126.另外，根据本发明的实施例，可以实现电池单元120的宽度(长度)大于高度的长宽度的电池单元120，因此可以降低电池单元120的高度并增加宽度以实现相同的能量密度。
127.尤其，近年来，电池模块需求者(例如，汽车制造商)对通过降低电池模块100的整体高度能够获得的车辆行驶稳定性的提高方面非常感兴趣。根据本发明的一个实施例的电池模块100可以降低电池单元120的高度，并且可以在汇流条组件140结合到电池单元120的状态下降低电池模块100的高度，因此可以响应于电池模块100需求者的要求充分减小电池模块100整体高度(还可以降低与包括罐型电池单元的电池模块的高度类似的电池模块100的高度)。
128.另一方面，如图14和图15所示，根据本发明的一个实施例的电池模块100可以进一步包括感测模块150。
129.图14和图15是示出图13所示的电池模块100中安装感测模块150的状态的示意性剖视图。
130.感测模块150被构造成感测电池单元120的电压和温度中的至少一种，并且可以安装在第二弯曲部123d的上部。感测模块150可以包括测量电池单元120的电压的电压传感器(未示出)和测量电池单元120的温度的温度传感器(未示出)。感测模块150可以具有与安装在电池模块100的两端的汇流条组件140部分电连接的结构。此时，如图14所示，感测模块150可以包括柔性印刷电路板(flexible printed circuit board，fpcb)151，并且如图15所示，感测模块150还可以包括印刷电路板(printed circuit board，pcb)152。安装在汇流条组件140部分的pcb152可以包括电压传感器和/或温度传感器，并且可以包括可电连接和传递信号的连接部153以连接安装在电池模块100的两端的pcb152。
131.此时，感测模块150中的至少一部分可以设置在汇流条141和延伸部122b之间的空间以位于低于第二弯曲部123d的高度的位置。例如，如图15所示，可以具有感测模块150的一部分，即pcb152、温度传感器和电压传感器中的至少一部分可以从第二弯曲部123d的上部延伸至低于第二弯曲部123d的位置并设置的结构。在这种情况下，可以降低感测模块150的pcb152、温度传感器和电压传感器中的至少一部分在电池模块100中所占的空间的高度，因此，可以有效地使用电池模块100的空间，并且可以降低电池模块100的高度。
132.另一方面，如图16至图17所示，根据本发明的一个实施例的电池模块100可以进一步包括模块壳体170，并且如图18和图19所示，可以进一步包括模块壳体170和冷却部件180。
133.图16是示出图6所示的电池模块100中添加模块壳体170的下板171的状态的立体图。图17是示出图16所示的电池模块100中添加模块壳体170的盖部175和至少一个端板176的状态的立体图。图18是图17所示的电池模块100的组装状态的宽度方向剖视图。图19是根据本发明的另一实施例的电池模块100的宽度方向剖视图。图18和图19所示的电池模块100示出了在模块壳体170中添加冷却部件180的状态。
134.参照图16至图18，模块壳体170形成电池模块100的外形，并且设置在多个电池单
元120堆叠而形成的电池单元堆叠体110外部以保护电池单元120免受外部环境影响。然而，根据本发明的一个实施例的电池模块100并不一定包括模块壳体170。例如，如图21所示，可以在不设置模块壳体170的情况下将连接有汇流条组件140的多个电池单元堆叠体110安装到电池组200中。
135.模块壳体170形成有容纳电池单元120的内部空间，并且可以具有长度方向的两端敞开的管形状。模块外壳170可以具有矩形管形状以容纳堆叠的电池单元120。例如，模块壳体170可以通过结合具有一侧敞开的u形截面(在本说明书中，u形截面包括圆角形状)的下板171和与下板171结合以形成容纳电池单元120的内部空间的盖部175来形成管状的结构。与此不同地，模块壳体170还可以具有下板171和盖部175一体形成的两端敞开型单框架结构。
136.以下，将参照图16至图19举例说明由下板171和盖部175结合形成的模块壳体170。
137.模块壳体170的内部空间中设置有电池单元堆叠体110，构成模块壳体170的至少一面可以起到将电池单元120产生的热散发到外部的散热板的功能。
138.参照图18和图19，下板171可以包括支撑电池单元120的下部的底部172和从底部172的宽度方向的两端向上侧延伸并支撑电池单元120的侧面(宽面)的侧壁部173以形成一侧敞开的u形截面。下板171可以具有底部172和侧壁部173一体地形成的结构。另外，下板171的宽度方向的截面可以在长度方向上具有预定的形状，并且可以通过挤压工艺制造。然而，还可以根据需要在由独立的部件构成侧壁部173和底部172之后进行结合/接合以构成下板171。
139.侧壁部173从底部172的宽度方向两端延伸而形成，并且与在左右方向上堆叠设置的电池单元堆叠体110的侧面(宽面)对应地支撑电池单元120的侧面。此时，电池单元120的侧面可以直接接触侧壁部173，并且如图18和图19所示，还可以在侧壁部173和电池单元120的侧面之间设置散热垫或缓冲垫115。还可以在电池单元120之间部分地设置缓冲垫115。缓冲垫115由弹性材料制成以吸收由溶胀现象引起的电池单元120的膨胀，并且在发生溶胀现象时，缓冲垫115发生弹性变形以缓冲施加到侧壁部173的力，从而可以减小侧壁部173的变形。
140.下板171由金属等高导热性材料制成。例如，下板171可以由铝材料制成。然而，下板171的材料不限于此，即使不是金属材料，只要具有与金属相似的强度和导热性的材料，就可以使用各种材料。
141.另外，盖部175被构造成覆盖下板171的敞开的一侧，即侧壁部173的上端。与下板171相同地，盖部175可以由金属等高导热性材料制成，或者由塑料材料制成。
142.另外，如图16和图17所示，下板171和盖部175的结合可以通过将螺栓/螺母、螺丝等紧固部件紧固到紧固孔171a、175a来执行。并且，下板171和盖部175的结合方式可以包括多种方式，例如，可以通过焊接(例如，激光焊接等)侧壁部173和盖部175的接触面来结合，或者可以通过滑动方式或弯曲来结合，但不限于此。
143.另一方面，模块壳体170可以包括至少一个端板176，所述端板176设置在模块壳体170的长度方向的前部和后部以覆盖敞开的两端。端板176结合到下板171和盖部175以与下板171和盖部175一起形成模块壳体170的外形。
144.端板176的主体可以由铝等金属形成，并且可以通过压铸或挤压/冲压等工艺制
造。另外，端板176可以设置有开口部176a以使汇流条组件140的连接端子部144的连接孔144c暴露于外部。
145.端板176可以通过螺丝或螺栓等固定部件结合到下板171和盖部175。然而，端板176的结合方式不限于此。
146.如图18和图19所示，冷却部件180被构造成安装在模块壳体170中使得冷却液体流动以冷却电池单元120。
147.冷却部件180可以设置在模块壳体170的底部172以散发从电池单元120传递到模块壳体170的热。与此不同地，冷却部件180可以设置在模块壳体170的盖部175，并且可以同时设置在底部172和盖部175。
148.冷却部件180可以形成有冷却流体流动的冷却流路181。冷却部件180可以形成为在与模块壳体170分开构造的冷却板内部形成贯穿结构的冷却流路181并且将单独的冷却板附接到底部172的下表面的形式。与此不同地，冷却部件180可以形成为将具有对应于冷却流路181的凹槽部的冷却板附接到底部172的下表面并且在冷却板和底部172的下表面之间形成冷却流路181的结构。
149.另外，冷却部件180可以与底部172一体地形成。即，在底部172的内部贯穿形成冷却流体可流动的内部空间，并且可以将这种内部空间用作冷却流路181。
150.另外，冷却部件180可以使用冷却液体在冷却流路181流动的水冷式冷却机构。
151.如上所述，根据本发明的一个实施例，通过冷却液体流动的水冷式冷却部件180，可以将从电池单元120传递到模块壳体170的热通过冷却液体散发到外部，从而可以执行电池模块100的冷却。
152.另外，可以在电池单元120和模块壳体170的底部172之间设置或涂覆热传递部件(未示出)以容易进行从电池单元120到模块壳体170的热传递。由于热传递部件的高导热性，电池单元120中产生的热可以有效地传递到底部172，之后可以通过冷却部件180进行充分的散热。
153.热传递部件可以包括导热膏(thermal grease)、导热粘合剂(thermal adhesive)、导热环氧树脂和散热垫中的至少一部分以促进热传递，但不限于此。另外，热传递部件以垫的形式设置在电池单元120的下表面和底部172的上表面之间，或者以液体或凝胶(gel)状态涂覆而形成。另外，本实施例的热传递部件可以被构造成具有高绝缘性。
154.另一方面，在图18的实施例中示出了汇流条组件140位于模块壳体170的上部并且冷却部件180位于模块壳体170的下部的结构，然而，如图19的实施例所示，汇流条组件140可以被构造成与安装有冷却部件180的模块壳体170部分热接触以通过冷却部件180对汇流条组件140进行冷却。
155.即，如图19所示，在冷却部件180设置在模块壳体170的下部的情况下，汇流条组件140可以安装在模块壳体170的下部以与模块壳体170热接触。
156.此时，可以在汇流条组件140和模块壳体170的底部172的上表面之间设置或涂覆热传递部件(未示出)。另外，由于汇流条组件140通电，因此汇流条组件140和底部172的上表面之间的热传递部件可以被构造成具有高绝缘性，例如，可以使用具有10～30kv/mm的范围的绝缘强度的材料。
157.因此，根据本发明的一个实施例，可以对产生大量热的汇流条141部分有效地进行
冷却和散热。
158.接着，参照图20和图21对根据本发明的一个实施例的电池组200进行说明。
159.图20是根据本发明的一个实施例的电池组200的剖视图，图21是根据本发明的另一实施例的电池组200的剖视图。
160.参照图20和图21，根据本发明的一个实施例的电池组200可以包括通过图6至图19说明的电池模块100和形成有用于容纳多个电池模块100的内部空间的电池组壳体210。
161.电池组壳体210可以包括：底部211和侧壁部212，具有一侧敞开的形状以安装多个电池模块100；以及电池组盖部220，覆盖敞开的一侧。另外，电池组壳体210的内部可以设置有隔板部230以支撑电池模块100。
162.另外，电池组壳体210的底部211可以设置有冷却部件250，所述冷却部件250被构造成使冷却液体流动通过冷却流路251以冷却电池模块100中产生的热。在冷却部件250设置在电池组壳体210的情况下，可以在电池模块100中不设置冷却部件180。
163.电池组壳体210的内部安装有多个电池模块100。此时，电池组200可以具有包括容纳多个电池单元120的模块壳体170的多个电池模块100安装在电池组壳体210中的结构。
164.与此不同地，根据本发明的一个实施例的电池组200可以具有不设置模块壳体170或仅包括模块壳体170的一部分的多个电池模块100安装在电池组壳体210的结构。即，电池单元堆叠体110的至少一部分被暴露于外部的状态的电池模块100可以安装在电池组壳体210。
165.例如，可以具有如下结构：构成如图6所示汇流条组件140连接到多个电池单元堆叠体110的状态的电池模块100，并且如图21所示不设置模块壳体并且电池单元堆叠体110以暴露于外部的状态直接安装在电池组壳体210。此时，电池单元堆叠体110可以形成电池单元120通过双面胶带粘合成一体的状态。
166.另外，如图16所示，多个电池模块100可以安装在电池组壳体210以形成电池组200，其中所述电池模块100具有多个电池单元堆叠体110的下部和侧面被下板171支撑并且电池单元堆叠体110的前表面、后表面和上表面暴露的状态。作为另一变形例，如图17所示，多个电池模块100安装在电池组壳体210以形成电池组200，其中所述电池模块100具有多个电池单元堆叠体110的下部和侧面被下板171支撑并且端板176安装在电池单元堆叠体110的前表面和后表面以使电池单元堆叠体110的上表面暴露的状态。
167.如上所述，在不设置模块壳体170或者仅包括模块壳体170的一部分的电池模块100安装在电池组壳体210的情况下，可以减小模块壳体所占的体积中的至少一部分，因此可以提高电池组200的每单位体积的能量密度。
168.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但是本发明的权利范围不限于此，在不脱离权利要求书中记载的技术思想的范围内可以进行各种修改和变形，这对于本技术领域的普通技术人员而言是显而易见的。
169.例如，可以通过删除上述实施例中的部分组件来实施，还可以组合各实施例来实施。