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1. WO2021006709 - BATTERY MODULE HAVING STRUCTURE CAPABLE OF OVERCHARGE PROTECTION, BATTERY PACK COMPRISING SAME BATTERY MODULE, AND VEHICLE COMPRISING SAME BATTERY PACK

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5   6   7  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

8   9  

과제 해결 수단

10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

발명의 효과

20  

도면의 간단한 설명

21   22   23   24   25   26   27   28  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5   6   7  

명세서

발명의 명칭 : 과충전 방지가 가능한 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

기술분야

[1]
본 발명은 과충전 방지가 가능한 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 양 단 사이에 인가되는 전위차에 따라 변형되어 배터리 모듈을 구성하는 일부 배터리 셀에 단락을 발생시켜 과전압 발생을 방지하는 전류 차단 부재를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
[2]
본 출원은 2019년 7월 10일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2019-0083357호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.

배경기술

[3]
현재 이차전지에 쓰이는 퓨즈 장치로는 PTC 서미스터(positive temperature coefficient thermistor), TCO(thermal cut-out), 써멀퓨즈(thermal fuse) 등이 있다. 그러나, 써멀퓨즈의 경우 1회용이라는 단점이 잇고, PTC나 TCO는 반복적인 사용이 가능하기는 하지만, 동작을 반복할수록 자체 저항이 증가하여 회로상의 전체적인 저항을 높이게 된다는 단점이 있다.
[4]
또한, 상기 언급한 소자들은, 모두 과전류에 의한 발열에 의해서 작동되는 것이다. 즉, 상기 언급한 소자들은, 과충전 등으로 인해 회로 전류 경로상에 과전류가 발생되고 이로써 온도가 상승하게 되어야 비로소 전류의 흐름을 차단하도록 동작하는 소자들에 해당하는 것이다.
[5]
따라서, 상기 언급한 소자들의 경우, 발열로 인해 이미 안전이 위협 받을 수 있는 상황이 된 이 후에 비로소 동작을 하여 과전류를 차단할 수 있게 되고, 온도를 상승시킬 수 있는 원인이 발생된 즉시 과전류를 찬단할 수는 없는 것이다.
[6]
또한, 상기 언급한 소자들의 경우, 단순히 온도에 따라 동작을 하게 되므로, 자동차에 이용되는 배터리 팩과 같이 고출력을 나타내는 이차전지에는 사용이 어려운 면이 있다. 즉, 자동차용 배터리 팩의 경우, 높은 c-rate(high c-rate)를 필요로 하며, 이에 따라 발열량 역시 많을 수 밖에 없는데, PTC 서미스터(positive temperature coefficient thermistor), TCO(thermal cut-out), 써멀퓨즈(thermal fuse)와 같은 소자들은 이러한 고온 환경에 놓여지는 경우 너무 일찍 작동해버릴 수 있다는 문제점이 있다.
[7]
따라서, 재사용이 가능하면서도 높은 전류가 흐르는 환경에서도 이용 가능하고, 또한 온도가 상승하기 이 전에 그러한 온도 상승의 원인이 될 수 있는 이벤트가 발생하면 강제로 단락을 발생시켜 전류를 소모해버림으로써 과충전에 의한 과전압의 발생을 사전에 차단할 수 있는 장치가 적용된 이차전지가 필요하다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[8]
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 과전류로 인한 발열에 따라 이차전지의 온도가 상승하기 전에 가역적으로 단락을 미리 발생시켜 전류를 소모시켜버림으로써 과전압을 발생을 사전에 차단할 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 한다.
[9]
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

과제 해결 수단

[10]
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 양극 리드 및 음극 리드를 구비하며 상호 직렬 연결되는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 및 길이 방향 일 측은 상기 제1 배터리 셀의 음극 리드와 제2 배터리 셀의 양극 리드 사이에 접촉된 상태로 개재되고, 길이 방향 타 측은 상기 제1 배터리 셀의 양극 리드와 제2 배터리 셀의 음극 리드 사이에 위치하는 단락 유도 부재; 를 포함하며, 상기 제1 배터리 셀의 음극 리드와 제2 배터리 셀의 양극 리드 사이의 전위차가 기준값 이상이 되었을 때 상기 단락 유도 부재의 길이 방향 타 측 단부는 상기 제2 배터리 셀의 음극 리드를 향하여 굽힘 변형을 일으켜 상기 제2 배터리 셀의 음극 리드와 접촉된다.
[11]
상기 단락 유도 부재는, EAP 층; 상기 EAP 층의 일측 면 상에 형성되는 제1 금속 층; 및 상기 EAP 층의 타측 면 상에 형성되는 제2 금속 층; 을 포함할 수 있다.
[12]
상기 제1 금속 층은 상기 제1 배터리 셀의 음극 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 금속 층은 상기 제2 배터리 셀의 양극 리드와 전기적으로 연결될 수 있다.
[13]
상기 제2 금속 층은 상기 단락 유도 부재가 굽힘 변형을 일으켰을 때 상기 제2 배터리 셀의 음극 리드와 접촉하여 제2 배터리 셀에 단락을 발생시킬 수 있다.
[14]
상기 EAP 층은, 나피온, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리씨오펜으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 전해질을 포함할 수 있다.
[15]
상기 제1 금속 층 및 제2 금속 층은, 백금, 금, 은 및 동을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 금속을 포함할 수 있다.
[16]
상기 배터리 모듈은, 상기 제1 배터리 셀의 양극 리드와 제2 배터리 셀의 음극 리드 사이를 전기적으로 연결하는 커넥팅 라인을 더 포함할 수 있다.
[17]
상기 배터리 모듈은, 상기 1 금속 층과 제1 배터리 셀의 음극 리드 사이 및 상기 제2 금속 층과 제2 배터리 셀의 양극 리드 사이에 개재되는 PTC 소자를 더 포함할 수 있다.
[18]
[19]
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 포함한다. 또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함한다.

발명의 효과

[20]
본 발명의 일 측면에 따르면, 과전류로 인한 발열에 따라 이차전지의 온도가 상승하기 전에 가역적으로 단락을 미리 발생시켜 전류를 소모시켜버림으로써 과전압을 발생을 사전에 차단할 수 있으며, 이로써 이차전지 사용상의 안전을 확보할 수 있게 된다.

도면의 간단한 설명

[21]
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
[22]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 도면이다.
[23]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀을 나타내는 도면이다.
[24]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 단락 유도 부재 및 전극 리드를 나타내는 도면이다.
[25]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 단락 유도 부재에 기준값 이상의 전위차가 인가되었을 때에 나타나는 단락 유도 부재의 굽힘 변형을 보여주는 도면이다.
[26]
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 도면이다.
[27]
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
[28]
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[29]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[30]
[31]
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)을 설명하기로 한다.
[32]
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀(10) 및 적어도 하나의 단락 유도 부재(20)를 포함하며, 추가적으로 커넥팅 라인(L)을 더 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.
[33]
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은, 전극 조립체(미도시), 양극 리드(11), 음극 리드(12), 셀 케이스(13) 및 실링 테이프(14)를 포함한다.
[34]
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 전극 조립체는, 교호적으로 반복 적층된 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 형태를 가지며, 양 측 최 외각에는 절연을 위해 세퍼레이터가 각각 위치하는 것이 바람직하다.
[35]
상기 음극판은, 음극 집전체 및 그 일 면 또는 양 면 상에 코팅되는 음극 활물질 층으로 이루어지며, 일 측 단부에는 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 음극 무지부 영역은 음극탭으로서 기능한다.
[36]
상기 양극판은, 양극 집전체 및 그 일 면 또는 양 면 상에 코팅되는 양극 활물질 층으로 이루어지며, 일 측 단부에는 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부 영역이 형성되는데, 이러한 양극 무지부 영역은 양극탭으로서 기능한다.
[37]
또한, 상기 세퍼레이터는 음극판과 양극판 사이에 개재되어 서로 다른 극성을 갖는 전극판끼리 직접 접촉되는 것을 방지하되, 음극판과 양극판 사이에서 전해질을 매개체로 하여 이온의 이동이 가능하도록 하기 위해 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
[38]
상기 양극 리드(11)는, 용접 등의 접합 방식에 의해 양극탭과 연결되어 셀 케이스(13)의 외측으로 인출된다. 상기 음극 리드(12)는, 용접 등의 접합 방식에 의해 음극탭과 연결되어 셀 케이스(13)의 외측으로 인출되며, 양극 리드(11)와 동일한 방향으로 인출된다. 즉, 본 발명에 적용되는 배터리 셀(10)은, 일방향 인출형 배터리 셀에 해당하는 것이다.
[39]
상기 셀 케이스(13)는, 전극 조립체(미도시)를 수용하는 수용부(13a) 및 수용부(13a)의 둘레 방향으로 연장되어 전극 리드(11, 12)가 외부로 인출된 상태로 열융착 되어 셀 케이스(13)를 밀봉시키는 실링부(13b) 이렇게 두 영역을 포함한다.
[40]
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 셀 케이스(13)는, 수지층/금속층/수지층이 순차적으로 적층도니 다층의 파우치 필름으로 이루어진 상부 케이스 및 하부 케이스 각각의 테두리 부분이 맞닿아 열융착 됨으로써 밀봉된다.
[41]
상기 실링 테이프(14)는, 양극 리드(11) 및 음극 리드(12) 각각의 둘레에 부착되어 셀 케이스(13)의 실링부(13b)와 전극 리드(11, 12) 사이에 개재된다. 상기 실링 테이프(14)는, 셀 케이스(13)의 실링부(13b) 중 전극 리드(11, 12)가 인출되는 영역에서 셀 케이스(13)의 내측면과 전극 리드(11, 12) 사이의 낮은 접착력으로 인해 셀 케이스(13)의 밀봉성이 저하되는 것을 방지하기 위해 적용되는 부품이다.
[42]
이러한 배터리 셀(10)은, 적어도 두 개 이상이 구비되며, 각각의 배터리 셀(10)은, 상호간에 직렬로 연결된다. 본 발명의 도면(도 1)에서는 4개의 배터리 셀(10)이 직렬로 연결된 경우를 예시적으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 두 개의 배터리 셀(10)이 직렬로 연결된 경우 또는 세 개의 배터리 셀(10)이 직렬로 연결된 경우 또는 5개 이상의 배터리 셀(10)이 직렬로 연결된 경우 역시 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
[43]
이하 본 발명을 설명함에 있어서, 도 1에 도시된 4개의 배터리 셀(10)들을 좌측으로부터 우측을 향하는 방향을 따라 순차적으로 제1 배터리 셀(10A), 제2 배터리 셀(10B), 제3 배터리 셀(10C) 및 제4 배터리 셀(10D)로 구분지어 칭하기로 한다.
[44]
[45]
도 1을 참조하면, 상기 단락 유도 부재(20)는, 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)와 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11) 사이, 제2 배터리 셀(10B)의 음극 리드(12)와 제3 배터리 셀(10C)의 양극 리드(11) 사이 및 제3 배터리 셀(10C)의 음극 리드(12)와 제4 배터리 셀(10D)의 양극 리드(11) 사이에 각각 개재된다. 이 경우, 상기 커넥팅 라인(L)은 제1 배터리 셀(10A)의 양극 리드(11)와 제2 배터리 셀(10B)의 음극 리드(12) 사이를 연결하고, 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11)와 제3 배터리 셀(10C)의 음극 리드(12) 사이를 연결하며, 또한 제3 배터리 셀(10C)의 양극 리드(11)와 제4 배터리 셀(10D)의 음극 리드(12) 사이를 연결한다.
[46]
상기 단락 유도 부재(20)를 설명함에 있어서는, 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)와 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11) 사이에 개재된 단락 유도 부재(20)를 예로 들어 설명하기로 한다.
[47]
상기 단락 유도 부재(20)는, 서로 인접한 배터리 셀(10A, 10B) 각각의 대향하는 전극 리드(11, 12) 상호 간을 물리적으로 연결하되, 과충전에 의해 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)와 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11) 사이의 전위 차가 기준값 이상이 되는 경우 그 형태가 변형된다.
[48]
상기 단락 유도 부재(20)는 이러한 형태 변형에 의해 제2 배터리 셀(10B)의 음극 리드(12)와 접촉하게 되며, 이에 따라 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11)와 음극 리드(12)가 직접적으로 연결되도록 하여 단락을 발생시킨다. 이처럼 단락이 발생되면, 상기 제2 배터리 셀(10B)의 전압은 급격히 떨어지게 되며 과충전으로 인한 과전압의 위험에서 벗어날 수 있게 된다.
[49]
도 3 및 도 4를 참조하면, 이와 같은 전위차에 따른 형태 변형을 통해 단락을 유도할 수 있도록 하기 위한 단락 유도 부재(20)의 구조 및 그 작동 원리가 나타나 있다.
[50]
먼저, 도 3을 참조하면, 상기 단락 유도 부재(20)는, EAP 층(Electro active polymer layer)(21), EAP 층(61)의 일측 면 상에 형성되는 제1 금속 층(22) 및 EAP 층(61)의 타측 면 상에 형성되는 제2 금속 층(23)을 포함하는 형태로 구현된다.
[51]
상기 EAP 층(21), 즉 전기활성 폴리머 층은, 이온 전달 특성이 우수한 고분자 전해질로 이루어진 층에 해당하는 것으로서, 예를 들어 나피온(Nafion), 폴리피롤(polypyrole), 폴리아닐린(polyaniline) 및 폴리씨오펜(polythiophene) 중에서 선택된 적어도 하나의 고분자 전해질을 포함할 수 있다.
[52]
상기 제1 금속 층(22) 및 제2 금속 층(23)은, EAP 층(21)의 양 면 상에 각각 형성되며, 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 금속 층(22, 23)은, 예를 들어, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 동(Cu) 중 선택된 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
[53]
상기 단락 유도 부재(20)는, EAP 층(21)의 양 면에 형성된 금속 층(22, 23)을 통해 기준치 이상의 전압이 인가되면 형태 변형을 일으킨다. 도 1과 함께 도 4를 참조하면, 제1 배터리 셀(10A)과 제2 배터리 셀(10B) 사이에 배치된 단락 유도 부재(20)는, 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)로부터 멀어지는 방향으로 굽힘 변형을 일으킴으로써 제2 금속 층(23)이 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11) 및 음극 리드(12) 모두와 접촉하도록 한다.
[54]
즉, 상기 단락 유도 부재(20)의 길이 방향 일 측 단부에서 제1 금속 층(22)은 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)와 접촉하며, 제2 금속 층(23)은 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11)와 접촉하는데, 굽힘 변형에 의해 단락 유도 부재(20)의 길이 방향 타 측 단부에서 제2 금속 층(23)이 제2 배터리 셀(10B)의 음극 리드(11)와 접촉하게 됨으로써 제2 배터리 셀(10B)에 단락이 발생되는 것이다.
[55]
[56]
이러한 단락 유도 부재(20)의 굽힘 변형의 원리는 다음과 같다. 예를 들어, 상기 제1 금속 층(22)이 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)와 연결되고, 제2 금속 층(23)이 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11)와 연결되는 경우, 고분자 전해질 내부에 존재하는 이동성 양이온(cation)이 물에 수화된 상태로 음으로 하전된 제1 금속 층(22)의 방향으로 이동하게 된다. 이 경우, 제1 금속 층(22)과 제2 금속 층(23) 사이의 이온 농도의 불균형으로 삼투압이 야기되어 음으로 하전된 제1 전극 층(22)쪽의 물분자 양이 증가하게 되고, 이로써 단락 유도 부재(20)에 제2 금속 층(23) 방향으로의 굽힘 변형이 발생하게 된다.
[57]
상기 단락 유도 부재(20)의 굽힘 변형을 발생시킬 수 있는 전위차는 단락 유도 부재(20)에 이용되는 EAP 층(21)을 구성하는 고분자 전해질의 종류에 따라 달라지게 되는 것이다. 즉, 본 명세서에서 언급하는 전위차의 기준값은, 적용되는 고분자 전해질의 종류에 따라 달라질 수 있는 것이며, 이에 따라 단락 유도 부재(20)가 적용되는 배터리 셀(10) 및 배터리 모듈(100)의 안전 전압 범위에 따라 적절한 고분자 전해질을 선택함으로써 배터리 모듈(100)의 과충전 등의 이벤트 발생 시에 신속한 단락 유도를 통해 과전압에 의한 위험 발생을 사전에 차단할 수 있는 것이다.
[58]
[59]
다음은, 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(100)에 대해서 설명하기로 한다.
[60]
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)과 비교하여 PTC 소자(30)가 더 적용된 점에서 차이가 있을 뿐, 그 밖의 구성요소들은 실질적으로 동일하다.
[61]
따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(100)을 설명함에 있어서는, 추가적으로 적용되는 구성요소인 PTC 소자(30)에 대해서 중점적으로 설명하기로 하며, 그 밖에 중복되는 사항에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
[62]
상기 PTC 소자(30)는, 온도의 상승에 따라 저항 값이 커지다가, 온도가 기준 온도 이상에 이르게 되면 무한대의 저항값을 나타내게 되어 사실상 전류를 완전히 차단하는 기능을 한다. 상기 PTC 소자(30)는, 제1 배터리 셀(10A)의 음극 리드(12)와 제1 전극 층(22) 사이 및 제2 배터리 셀(10B)의 양극 리드(11)와 제2 전극 층(23) 사이에 개재된다. 또한, 상기 PTC 소자(30)는, 제2 배터리 셀(10B)의 음극 리드(12)와 제1 전극 층(22) 사이 및 제3 배터리 셀(10C)의 양극 리드(11)와 제2 전극 층(23) 사이에 개재된다. 마찬가지로, 상기 PCT 소자(30)는, 제3 배터리 셀(10C)의 음극 리드(12)와 제1 전극 층(22) 사이 및 제4 배터리 셀(10D)의 양극 리드(11)와 제2 전극 층(23) 사이에 개재된다.
[63]
또한, 상기 PTC 소자(30)는, 단락 유도 부재(20)의 제1 금속 층(22) 및 제2 금속 층(23) 상에 전체적으로 코팅될 수도 있다.
[64]
상기 PTC 소자(30)는, 배터리 모듈(100) 내에 발생된 과전압으로 인해 단락 유도 부재(20)가 작동하여 단락이 발생되는 경우, 기준 온도 이상에서 단락 전류를 차단함으로써 과열로 인한 발화/폭발 등의 위험을 미리 방지할 수 있다.
[65]
[66]
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)을 적어도 하나 이상 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
[67]
[68]
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

청구범위

[청구항 1]
양극 리드 및 음극 리드를 구비하며 상호 직렬 연결되는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀; 및 길이 방향 일 측은 상기 제1 배터리 셀의 음극 리드와 제2 배터리 셀의 양극 리드 사이에 접촉된 상태로 개재되고, 길이 방향 타 측은 상기 제1 배터리 셀의 양극 리드와 제2 배터리 셀의 음극 리드 사이에 위치하는 단락 유도 부재; 를 포함하며, 상기 제1 배터리 셀의 음극 리드와 제2 배터리 셀의 양극 리드 사이의 전위차가 기준값 이상이 되었을 때 상기 단락 유도 부재의 길이 방향 타 측 단부는 상기 제2 배터리 셀의 음극 리드를 향하여 굽힘 변형을 일으켜 상기 제2 배터리 셀의 음극 리드와 접촉되는 배터리 모듈.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 단락 유도 부재는, EAP 층; 상기 EAP 층의 일측 면 상에 형성되는 제1 금속 층; 및 상기 EAP 층의 타측 면 상에 형성되는 제2 금속 층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 제1 금속 층은 상기 제1 배터리 셀의 음극 리드와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 금속 층은 상기 제2 배터리 셀의 양극 리드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 4]
제2항에 있어서, 상기 제2 금속 층은 상기 단락 유도 부재가 굽힘 변형을 일으켰을 때 상기 제2 배터리 셀의 음극 리드와 접촉하여 제2 배터리 셀에 단락을 발생시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 5]
제2항에 있어서, 상기 EAP 층은, 나피온, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리씨오펜으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 6]
제2항에 있어서, 상기 제1 금속 층 및 제2 금속 층은, 백금, 금, 은 및 동을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 7]
제1항에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 상기 제1 배터리 셀의 양극 리드와 제2 배터리 셀의 음극 리드 사이를 전기적으로 연결하는 커넥팅 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 8]
제2항에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 상기 제1 금속 층과 제1 배터리 셀의 음극 리드 사이 및 상기 제2 금속 층과 제2 배터리 셀의 양극 리드 사이에 개재되는 PTC 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
[청구항 9]
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
[청구항 10]
제9항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]