JP2006310304A - ポリマーバッテリーパック及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】外装強度を強化し、容量を増加することができるポリマーバッテリーパック及びその製造方法を提供すること
【解決手段】ベアセルに保護回路部材が取付けられたコアパックと、コアパックが結合されると共に、保護回路部材及びその反対側の底面は外部に露出されるようにする筐体と、筐体から露出された底面を覆う底カバーと、筐体から露出された保護回路部材を覆う樹脂とからなるポリマーバッテリーパックが提供される。
このようにして、本発明は、強度の大きい筐体、底カバー及び、樹脂などを用いることで、強度及び信頼性が向上し、また、従来のような超音波溶着のための別の空間が不要であることにより、高容量のコアパックを収容できるようになる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ポリマーバッテリーパック及びその製造方法に関し、より詳細には、外装強度を強化し、容量を増加することのできるポリマーバッテリーパック及びその製造方法に関する。
一般に、ポリマーバッテリーパックは、パウチ形態のベアセルに保護回路部材が接続されたコアパックと、前記コアパックが収納されたまま、枠が全て超音波溶着されたプラスチック筐体等とからなっている。ここで、前記パウチ形態のベアセルとは、変性ポリプロピレン(CPP)/アルミニウム/ナイロン(又は、ポリエチレンテレフタルレート(PET))からなるパウチの内部に、正極/セパレータ/負極からなる電極組立体及びポリマー電解液が収納されたリチウムポリマー電池をいう。参考に、前記のようなポリマーバッテリーパック、又はリチウムポリマー電池は、液状の電解液を用いるリチウムイオンバッテリーパック、又はリチウムイオン電池と区分するため、命名されたものである。
一方、このようなポリマーバッテリーパックは、ベアセルをなすパウチ及びそれを囲むプラスチック筐体の強度が弱いため、外部衝撃に容易に損傷し、その信頼性が低下する問題がある。即ち、パウチに用いられるアルミニウムは、フォイル形態をし、またそれを囲むプラスチック筐体も、その厚さが極めて薄いことにより、外力により容易に変形するだけでなく、鋭い釘や、針などで貫通され易い。勿論、このようにポリマーバッテリーパックが変形するか、又は鋭い釘又は針などが貫通されると、内部ショートなどにより煙、火炎、又は爆発現象が発生することがある。
更に、このようなポリマーバッテリーパックは、プラスチック筐体の超音波溶着のため、その枠にリブ(rib)空間が必要であるが、このような空間は、最小限0.8mm以上を占める。従って、その分、ポリマーバッテリーパックに収納されるコアパック(即ち、ベアセル)のサイズが小さくなり、これは、結局、バッテリーの容量低下を意味する。即ち、プラスチック筐体のサイズに比べて、それに収納されるコアパックのサイズが相対的に非常に小さいことで、大容量のコアパックをプラスチック筐体に収納することが出来ない。実際に、従来のポリマーバッテリーパックは、略680mAh容量以上のコアパックを収納することが出来なかった。
本発明は、上述した従来の問題点を克服するためのものであり、本発明の目的は、外装強度を強化し、容量を増加することができるポリマーバッテリーパック及びその製造方法を提供することである。
前記した目的を達成するため、本発明によるポリマーバッテリーパックは、ベアセルに保護回路部材が取付けられたコアパックと、前記コアパックが結合されると共に、前記保護回路部材は外部に露出されるようにする筐体と、前記筐体から露出された保護回路部材を覆う樹脂とを含む。
また、前記した目的を達成するため、本発明によるポリマーバッテリーパックの製造方法は、電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップと、前記ベアセルの外側に少なくとも1つの電極端子を有する保護回路部材を接続するコアパック形成ステップと、前記コアパックを内部に結合させ、前記保護回路部材及びその反対側の底面は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップと、前記筐体から露出されたコアパックの底面を閉塞するように、底カバーを取付ける底カバー結合ステップと、前記筐体から露出された保護回路部材を樹脂でモールドし、前記保護回路部材の電極端子は外部に露出されるようにする樹脂モールドステップとを含む。
前記のようにして、本発明によるポリマーバッテリーパック及びその製造方法は、外装が弱いパウチ形態のベアセルが、強度の大きい筐体で囲まれ、また、保護回路部材は、樹脂でモールドされることで、その外装の強度及び信頼性が向上する。
また、本発明は、筐体の厚さを0.1〜0.2mm分減少することができ、その減少した空間に相応する分だけ、バッテリー容量をさらに増加することができるようになる。即ち、従来には、筐体において、超音波溶着のため、略0.8mm(片方に0.4mmずつ)の空間が必要であったが、本発明は、このような超音波溶着のための空間が必要なくなり、これにより、実際に850mAh以上の容量を有するベアセル(又は、コアパック)を収納することができるようになる。
上述したように、本発明によるポリマーバッテリーパック及びその製造方法は、外装が弱いパウチ形態のベアセルが高強度の筐体で囲まれ、また、保護回路部材は、樹脂でモールド(成形)されることにより、その外装の強度及び信頼性が向上する。
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる程度に本発明の好適な実施形態を添付の図面を参照して、詳細に説明すると、以下の通りである。
図1は、本発明の第1の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。
図1に示しているように、本発明の第1の実施形態によるポリマーバッテリーパック100の外観は、強度の大きい筐体120と、前記筐体120の底を閉塞する底カバー130と、前記筐体120の上部にモールドされた樹脂(樹脂部材)140とを含む。ここで、前記筐体120は、略直六面体(直方体)状に形成されており、前記樹脂部材140の外形も、略直六面体(直方体)状に形成されており、少なくとも1つ以上の電極端子117cが外部に露出されている。
図2は、図1の分解斜視図である。
図2に示しているように、本発明によるポリマーバッテリーパック100は、ベアセル111に保護回路部材117が取り付けられたコアパック110と、前記コアパック110が結合されると共に、前記保護回路部材117及びその反対側にある底面は、外部に露出されるようにする筐体120と、前記筐体120を介して露出された底面を閉塞する底カバー130と、前記筐体120を介して露出された保護回路部材117を覆う樹脂部材140とを含む。
まず、前記コアパック110をなすベアセル111は、通常のリチウムポリマー電池であることができる。このようなベアセル111は、パウチ112が外観をなしており、このようなパウチ112は、下部を除く3方向が相互に熱溶着している。また、前記3方向のうち、対応される2方向は、そのサイズが最小化になるように折り曲げられている。これをここでは、折曲部113と定義する。また、前記折曲部113間の上部には、保護回路部材117が装着されている。このような保護回路部材117は、印刷回路基板117aと、前記印刷回路基板117aに設けられた少なくとも1つ以上の電子部品117bと、前記印刷回路基板117aの上部に設けられた少なくとも1つ以上の電極端子117cとを含む。
次いで、前記筐体120は、前記保護回路部材117及びその反対側の底面が開放した筒状タイプとなっている。より具体的に、前記筐体120は、ポリマーバッテリーパック100の厚さ方向に相互に一定の距離離隔されており、相対的に広い面積を有する2つの側面部(長辺部)121を含む。また、前記筐体120は、前記側面部(長辺部)121の両側端を相互に連結し、相対的に狭い面積を有する二つの端面部(短辺部)122を含む。勿論、前記筐体120は、側面部(長辺部)121と端面部(短辺部)122とにより、上、下方向に開放した開口123を含む。このような側面部(長辺部)121及び端面部(短辺部)122を含む筐体120は、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、又はその等価物を射出成形して形成することができる。また、前記筐体120は、金属円板を絞り成形(deep drawing)して一体に形成するか、又は各々を用意した後、相互に溶接して形成することができる。さらに、前記筐体120は、絞り成形が可能であり、軽くて、強度の大きいアルミニウム系、スチール系、ステンレススチール系、又はその等価物のいずれか1つで形成することが可能である。
更に、前記筐体120は、高容量(850mAh以上)のコアパック110を収納できるように、略0.1〜0.2mm程度の厚さとなるようにすることが望ましい。即ち、従来には、超音波溶着のため、略0.8mm(片側に0.4mmずつ)程度のリブ(rib)領域が必要であったが、本発明は、このような超音波溶着空間が不要であることにより、従来と同じサイズを有する筐体120に、従来より大きいサイズのコアパック110を収納できるようになる。一方、前記筐体120の厚さが0.1mm以下の場合は、所望の強度を得難く、また、筐体120の厚さが0.2mm以上の場合は、所望の強度を得ることができるが、かなり厚く、重くなるという不都合がある。さらに、このような筐体120は、全高さが前記コアパック110の高さより小さいことがある。即ち、前記筐体120は、コアパック110が結合された状態で、保護回路部材117及びその周辺のコアパック110の一部領域が前記筐体120から外部に露出され、一定の長さ突出する。勿論、この際、前記コアパック110の底面も、筐体120の下部から露出される。
次いで、前記底カバー130は、前記筐体120の下部に取り付けられることで、前記筐体120からコアパック110が下部に離脱しないようにする。このような底カバー130は、通常の接着剤又は溶接などの方法で前記筐体120をなす側面部(長辺部)121及び端面部(短辺部)122の下端に取付けられる。また、前記底カバー130は、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム系、スチール系、ステンレススチール系、又はその等価物のいずれか1つで形成されることができるが、ここでその材質を限定するものではない。さらに、前記底カバー130も、略0.1〜0.2mm程度の厚さとなるように形成することが望ましい。前記底カバー130の厚さが0.1mm以下である場合は、所望の強度を得難く、また底カバー130の厚さが0.2mm以上の場合には、所望の強度を得ることはできるが、かなり厚く、重くなるという不都合がある。
次いで、前記樹脂部材140は、前記底カバー130の反対側(上部)に設けられた保護回路部材117及びその周辺のコアパック110の一部領域を共に覆う。勿論、前記保護回路部材117のうち、外部装置と連結される電極端子117cは、前記樹脂部材140の開口141を介して外部に露出される。このような樹脂部材140は、略140〜160℃で溶融されるホットメルトレジン又は、その等価物であり得るが、ここで、その材質を限定するものではない。また、図面では、前記樹脂部材140を保護回路部材117から取外した別の構成要素として示しているが、実際に、このような樹脂部材140は、金型(図示せず)でモールド工程により形成されたものである。即ち、筐体120にコアパック110を結合した状態で、これを金型に位置させ、前記保護回路部材117及びその周辺のコアパック110の一部領域に高温高圧の樹脂140を充填及び硬化させることにより、図面で示すように樹脂部材140が略直六面体(直方体)状に形成されるようにしたものである。
図3は、図1のポリマーバッテリーパックにおいて、ベアセルに保護回路部材が接続される状態を示す斜視図である。
図3に示しているように、ベアセル111のうち、パウチ112の上部領域114には、一定の長さの導電性電極タブ116a、116bが露出して延在している。また、前記保護回路部材117のうち、印刷回路基板117aには、前記電極タブ116a、116bに電気的に接続可能に導電性パッド117d、117eが形成されている。従って、このような導電性パッド117d、117eと導電性電極タブ116a、116bは、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接、又は半田等により相互に接続され、このような接続により、保護回路部材117は、ベアセル111の上部領域114に安定的に装着される。
図4は、図1の4−4線断面図である。
図4に示しているように、ベアセル111のうち、パウチ112の内部には、多数回巻き取られた電極組立体115が内蔵されている。このようなパウチ112及び電極組立体115の詳細な構造は、後に詳述することにする。また、前記パウチ112のうち、図で左右に位置する両側部に形成された折曲部113は、所定の方向に折曲げられていることで、ベアセル111が占めるサイズが最小化するようになっている。さらに、前記パウチ112の外側は、筐体120が取り囲んでいる。即ち、側面部(長辺部)121と端面部(短辺部)122からなる筐体120が前記パウチ112の外側を完全に取り囲む。このようにして、本発明は、強度の高い筐体120が強度の弱いベアセル111のパウチ112を直接囲むことにより、外装強度がさらに向上する。さらに、前記筐体120には、従来のような超音波溶着のための余分の領域が不要であり、その分、より大きいベアセル111を容易に収納できるようになり、したがって、全体的に容量が大きくなる。
図5は、図1の5−5線断面図である。
図示しているように、筐体120、底カバー130及び、樹脂140で覆われて形成されたポリマーバッテリーパック100は、ベアセル111及び保護回路部材117を含む。勿論、前記ベアセル111及び保護回路部材117を総称してコアパック110という。また、前記ベアセル111は、外観をパウチ112が覆っている。このようなパウチ112は、金属層112aを中心に、一面に第1の絶縁層112bが形成され、他面には第2の絶縁層112cが形成されている。ここで、前記金属層112aは、アルミニウム、スチール、ステンレススチール又は、その等価物より選択されたいずれか1つで形成され得るが、ここでその材質を限定するものではない。さらに、前記第1の絶縁層112bは、変性ポリプロピレン(CPP)、又はその等価物より選択されたいずれか1つであり、前記第2の絶縁層112cは、ナイロン、ポリエチレンテレフタルレート(PET)、又はその等価物より選択されたいずれか1つであることができるが、このような材質で本発明を限定するものではない。
一方、前記パウチ112の内側には、電極組立体115が収納されているが、これは、第1の電極115a、セパレータ115b及び、第2の電極115cを含み、このような構成要素が多数巻取られた構造をする。前記第1の電極115aは、第1集電体を中心に、その表面に第1活物質がコーティングされており、前記第2の電極115cは、第2集電体を中心に、その表面に第2活物質がコーティングされ得る。一例に、前記第1の電極115aは正極であり、第1集電体がアルミニウムフォイルであり、第1活物質がリチウム酸化物であり得る。また、前記第2の電極115c は負極であり、第2集電体が銅であり、第2活物質が炭素系であり得る。さらに、前記第1の電極115aのうち、第1集電体には、第1導電性電極タブ116aが接続されたまま、パウチ112の外部に一定の長さ延在し、前記第2の電極115c のうち、第2集電体には、第2導電性電極タブ116bが接続されたまま、パウチ112の外部に一定の長さ延在している。ここで、図面では、導電性電極タブのうち、第1導電性電極タブ116aのみ示されている。勿論、前記第1の電極115aと第2の電極115c との間には、リチウムイオンのみが通過可能な多孔性材質のセパレータ115bが挟まれている。
さらに、前記パウチ112の外部に一定の長さ延在された導電性電極タブ116aには、保護回路部材117が電気的に接続されている。即ち、保護回路部材117を構成する印刷回路基板117aには、導電性パッド117dが形成されており、このような導電性パッド117dが前記導電性電極タブ116aと電気的に接続されている。勿論、さらに他の導電性パッド117eが導電性電極タブ116bに接続されるが、これは、図示されていない。
また、前記保護回路部材117のうち、印刷回路基板117aの上端には、電極端子117cが形成されており、このような電極端子117cは、絶縁体117f上に設けられている。勿論、前記電極端子117cと印刷回路基板117aは、電気的に接続されている状態である。さらに、前記電極端子117cは、樹脂140に形成された開口141を介して外部に露出されている。
図6は、本発明の第2の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。
図6に示されているように、本発明の第2の実施形態によるポリマーバッテリーパック200は、多くの外観が筐体220と底カバー230で取り囲まれる構造を有する。即ち、ポリマーバッテリーパック200の高さと前記筐体220の高さとがほぼ同一である。但し、前記筐体220の上部を介して、樹脂(樹脂部材)240が外側に露出されており、その樹脂240を介しては、電極端子217cが露出された構造を有する。即ち、上述した実施形態のポリマーバッテリーパック100では、樹脂140の上面だけでなく、上面に連なる4つの側面も外側に共に露出されていたが、前記のような実施形態のポリマーバッテリーパック200では、樹脂部材240の上面のみ露出された構造を有する。
図7は、図6の分解斜視図である。
図7に示されているように、本発明の第2の実施形態によるポリマーバッテリーパック200は、保護回路部材217が予め樹脂240でモールドされたまま、筐体220に結合される。即ち、保護回路部材217をなす印刷回路基板217a、電子部品217bなどが予め、樹脂240、又はその等価物によりモールドされる。この際、前記印刷回路基板217aには、前記樹脂240の外側に一定の長さ延在されたさらに他の導電性電極タブ217f、217gが形成され、このような導電性電極タブ217f、217gは、ベアセル211に形成された導電性電極タブ216a、216bと電気的に接続される。
さらに、ベアセル211の高さは、筐体220の高さよりやや小さいだけである。即ち、ベアセル211が筐体220に結合された状態で、前記ベアセル211の所定領域が前記筐体220の外部には露出されるが、突出することではない。したがって、このように、筐体220及び底カバー230でベアセル211を完全に結合した状態で、樹脂240でモールドされた保護回路部材217の導電性電極タブ217f、217gをベアセル211の導電性電極タブ216a、216bに電気的に接続しながら、前記保護回路部材217を筐体220の上部空間に結合させて、ポリマーバッテリーパック200を完成することになる。
このようなポリマーバッテリーパック200は、その外形の大部分を強度の大きい筐体220及び底カバー230が囲む構造をとることで、その強度及び信頼性がより向上する。また、場合によっては、前記保護回路部材217に予めモールドされた樹脂240と筐体220との間の隙間に異物及び水分などが侵入することができるので、前記モールドした樹脂240と筐体220との間の界面に別の防水用接着剤などがさらに形成されることもできる。
図8aは、本発明の第3の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す分解斜視図であり、図8bは、筐体の分解斜視図であり、図8cは、ベアセルと筐体との結合状態を示す断面図である。
まず、図8a及び図8bに示されたように、本発明の第3の実施形態によるポリマーバッテリーパック300は、筐体320がこれまで説明したポリマーバッテリーパック100、200の筐体120、220と異なる。即ち、本発明の第3の実施形態によるポリマーバッテリーパック300に用いられた筐体320は、相対的に広い面積を有し、ポリマーバッテリーパック300の厚さ方向に相互に所定距離離隔されている2つの側面部(長辺部)321と、前記側面部(長辺部)321の両側端を連結し、相対的に狭い面積を有すると共に、丸みを帯びた2つの端面部(短辺部)322a、322bと、前記側面部(長辺部)321及び端面部(短辺部)322a、322bを閉塞する1つの底部323とを含む。勿論、前記筐体320の上部には開口324が形成され、コアパック310が前記筐体320に容易に結合されることができるようになっている。勿論、前記筐体320の高さは、コアパック310の高さより小さくなっている。従って、前記筐体320にコアパック310が結合された後は、前記筐体320を介して前記コアパック310に接続された保護回路部材317及びその周辺領域が一定の長さに突出した状態となる。
ここで、前記筐体320のうち、2つの側面部(長辺部)321及び1つの端面部(短辺部)322aは一体に形成され、これは、スチール、ステンレススチール、又はその等価物から形成されることができる。また、前記筐体320のうち、残りの1つの端面部(短辺部)322b及び底部323は、樹脂で一体に形成されることができる。事実、前記筐体320は、ステンレススチールで前記2つの側面部(長辺部)321及び端面部(短辺部)322aを形成した後、金型で樹脂を用いて、残りの1つの端面部(短辺部)322b及び底部323を形成したものである。
一方、上述したように、筐体320の端面部(短辺部)322a、322bは、略丸み形態で形成されるため、保護回路部材317及びそれに隣接するコアパック310の上部領域を覆う樹脂(樹脂部材)340の両側面も、略丸み形態で形成される。
さらに、図8cに示されているように、前記樹脂340は、前記筐体320に形成された丸み型端面部(短辺部)322a、322bと、ベアセル311の折曲部313との間の空間にも各々、充填される。従って、前記樹脂340とベアセル311及び筐体320と間の結合力は、さらに向上する。
図9aは、本発明の第4の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す分解斜視図であり、図9bは、ベアセルと筐体との結合状態を示す断面図である。
図9a及び図9bに示されているように、本発明の第4の実施形態によるポリマーバッテリーパック400は、保護回路部材417が予め樹脂440でモールドされたままで、筐体420に結合される。即ち、保護回路部材417をなす印刷回路基板417a、電子部品417bなどが予め、樹脂440、又はその等価物によりモールドされる。このとき、前記印刷回路基板417aには、前記樹脂(樹脂部材)440の外側に一定の長さ延在したさらに他の導電性電極タブ417f、417gが形成され、このような導電性電極タブ417f、417gは、ベアセル411に形成された導電性電極タブ416a、416bと電気的に接続される。
さらに、ベアセル411の高さは、筐体420の高さよりやや小さいだけである。即ち、ベアセル411が筐体420に結合された状態で、前記ベアセル411の所定領域が前記筐体420の外部には露出されるが、突出することではない。したがって、このように、筐体420でベアセル411を完全に結合した状態で、樹脂440でモールドされた保護回路部材417の導電性電極タブ417f、417gを、ベアセル411の導電性電極タブ416a、416bに電気的に接続しながら、前記保護回路部材417を筐体420の上部空間に結合してポリマーバッテリーパック400を完成するようになる。
勿論、ここで前記筐体420は、相対的に広い面積を有し、ポリマーバッテリーパック400の厚さ方向に相互に所定距離離隔されている2つの側面部(長辺部)421と、前記側面部(長辺部)421の両側端を連結し、相対的に狭い面積を有すると共に、丸みを帯びた2つの端面部(短辺部)422a、422bと、前記側面部(長辺部)421及び端面部(短辺部)422a、422bを閉塞する1つの底部423とを含む。勿論、前記筐体420の上部には開口424が形成され、ベアセル411が前記筐体420に容易に結合され得るようになっている。
一方、図9bに示されているように、前記筐体420のうち、端面部(短辺部)422a、422bと、ベアセル411の両側部に形成された折曲部413との間には、所定の空間Sが形成され得る。このような空間部Sは、前記保護回路部材417が予め樹脂440でモールドされたまま、筐体420に結合されるため、形成されたものである。即ち、前記筐体420にベアセル411及び樹脂420でモールドされた保護回路部材417が結合された後は、これ以上の樹脂モールド工程が行われないので、前記のような空間部Sが形成されたのである。
図10は、本発明の第1の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。
本発明によるポリマーバッテリーパック100の製造方法は、電極組立体がパウチに収納されて封止されるベアセル形成ステップ(S101)と、前記ベアセルの外側に少なくとも1つ以上の電極端子を有する保護回路部材を接続させるコアパック形成ステップ(S102)と、前記コアパックを内部に結合させ、前記保護回路部材及びその反対側にある底面が外部に露出されるように筒状の筐体に結合させる筐体結合ステップ(S103)と、前記筐体の底面を底カバーで閉塞する底カバー結合ステップ(S104)と、前記筐体を介して露出された保護回路部材及び、それが装着されたベアセルの一部領域を樹脂でモールドし、前記保護回路部材の電極端子は、外部に露出されるようにする樹脂モールドステップ(S105)とを含む。
図10a乃至図10gは、図10に示された本発明によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示す順次説明図である。
図10a及び図10bを参照すると、ベアセル形成ステップ(S101)が示されている。
前記ベアセル形成ステップ(S101)では、第1の電極115a/セパレータ115b/第2の電極115cが巻取られ、前記第1の電極115aには第1導電性電極タブ116aが、第2の電極115cには第2導電性電極タブ116bが接続された電極組立体115が、パウチ112に収納されて封止される。このとき、前記第1、2導電性電極タブ116a、116bは、前記パウチ112の外側に一定の長さ分延びて露出された状態となるようにする。また、前記パウチ112は、前記電極組立体115を中心に、3方向が熱溶着され、前記電極組立体115が外側に離脱しないようになっている。勿論、ここで、熱溶着しない1方向は、パウチ112が折曲げられる部分であって、熱溶着が不要な部分である。このような熱溶着の後には、そのサイズを最小化するため、向かい合う両側部を所定の角度折曲げて折曲部113を形成する。また、前記第1、2導電性電極タブ116a、116bが外部に露出し突出した部分と隣接する領域も熱溶着される部分であって、これをここでは、上部領域114と称する。
図10cを参照すると、コアパック形成ステップ(S102)が示されている。
前記コアパック110形成ステップでは、保護回路部材117をベアセル111に機械的及び電気的に接続させる。即ち、印刷回路基板117a、電子部品117b、電極端子117cなどから形成された保護回路部材117を、前記ベアセル111のうち、パウチ112の外側に露出された導電性電極タブ116a、116bに機械的及び電気的に連結する。この際、前記保護回路部材117は、前記ベアセル111のパウチ112のうち、上部領域114と定義したところに位置される。勿論、このようにベアセル111に保護回路部材117が装着された形態をコアパック110という。
図10dを参照すると、筐体結合ステップ(S103)が示されている。
前記筐体120結合ステップでは、側面部(長辺部)121及び端面部(短辺部)122からなり、上下方向に開放された筐体120に前記コアパック110を結合する。このとき、前記筐体120は、剛性確保のため、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、スチール、ステンレススチール又は、その等価物から形成し、厚さは、0.1〜0.2mm程度になるようにする。また、前記筐体120の高さは、前記コアパック110が有する高さの略80〜95%程度となるようにすることで、前記保護回路部材117及びそれが装着されたコアパック110周辺の一部領域が、前記筐体120から露出されるようにする。勿論、前記筐体120の下部には、前記コアパック110の底面が露出される。
図10eを参照すると、底カバー結合ステップ(S104)が示されている。
前記底カバー130結合ステップでは、筐体120の下部に底カバー130を取付ける。このような底カバー130は、通常の接着剤、溶接、又はその等価物(方法)により、筐体120の側面部(長辺部)121及び端面部(短辺部)122の下端に取付けることができるが、ここでその結合方法を限定するものではない。このとき、前記底カバー130は、剛性確保のため、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、スチール、ステンレススチール、又はその等価物から形成し、厚さは、0.1〜0.2mm程度となるようにする。このようにして、前記コアパック110は、上部を除く周囲及び下部が共に、筐体120及び底カバー130により覆われた形態となる。
図10fを参照すると、樹脂モールドステップ(S105)が示されており、図10gを参照すると、ポリマーバッテリーパック100の完成した状態が示されている。
前記樹脂モールドステップ(S105)では、前記のように筐体120及び底カバー130で覆われたコアパック110が所定形態の金型Mに装着される。勿論、前記筐体120及び底カバー130と金型Mとの間には隙間がなく、前記保護回路部材117及びその周辺のコアパック110の一部領域には、金型Mと所定隙間が形成されている。さらに、このような隙間には、高温高圧の樹脂140がゲートGを介して充填され、続いて、所定温度で冷却され、樹脂140が硬化される。勿論、このとき、前記保護回路部材117のうち、電極端子117cは、樹脂140の外部に露出されるように、金型Mに形成された突起Pと密着される。また、前記樹脂140は、略140〜160℃で溶融されるホットメルトレジン、又はその等価物であり得るが、ここで、その材質を限定するものではない。このような樹脂140の充填後、所定温度まで冷却されると、前記金型Mからポリマーバッテリーパック100を取り出す。すると、図10gで示すようなポリマーバッテリーパック100が得られる。即ち、多くの領域が強度の強い筐体120及び底カバー130で囲まれるようになり、また、上部は、樹脂140でモールドされており、電極端子117cだけが、外部に露出された形態のポリマーバッテリーパック100を得ることになる。
図11は、本発明の第2の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。
図11に示されたように、本発明の第2の実施形態では、保護回路部材117をコアパック110に電気的に接続した後、樹脂140でモールドする方法の代わりに、保護回路部材217を予め樹脂240でモールドした後、残りの工程を行う方法を用いることができる。
即ち、図11に示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパック200の製造方法は、電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップ(S111)と、少なくとも1つの電極端子を有する保護回路部材を備え、前記電極端子が外部に露出されるように前記保護回路部材を樹脂でモールドする樹脂モールドステップ(S112)と、前記ベアセルを内部に結合させ、前記樹脂モールドされた保護回路部材が装着される領域及びその反対側の底面は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップ(S113)と、前記筐体から露出されたコアパックの底面を閉塞するように底カバーを取付ける底カバー取付けステップ(S114)と、前記筐体を介して露出されたベアセルの表面に、前記樹脂モールドされた保護回路部材を装着及び接続させる保護回路部材接続ステップ(S115)とを含む。
このような製造方法を用いる場合、図6及び図7を再度参照すると、筐体220の高さは、前記ベアセル211の高さと同じようになる。即ち、筐体220の下部に取付けられる底カバー230の厚さを除くと、前記ベアセル211と筐体220の高さとは、同一である。従って、ベアセル211が筐体220に結合された状態で、前記ベアセル211は、筐体220から一部領域が外部に露出されるが、突出することではない。
このように、ベアセル211を筐体220に差し込んだ後は、予め、樹脂240でモールドされた保護回路部材217を、前記ベアセル211を介して外部に露出された導電性電極タブ216a、216bに電気的に接続させると共に、筐体220に設けられた空間に結合させる。このような方法を用いる場合、完成したポリマーバッテリーパック200は、図6及び図7のような形態をし、図示されたように、ポリマーバッテリーパック200の大部分を、筐体220、底カバー230及び、樹脂240が覆う。従って、ポリマーバッテリーパック200の剛性及び信頼性は、より向上する。
図12は、本発明の第3の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。
図12に示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパック300の製造方法は、電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップ(S121)と、前記ベアセルの外側に少なくとも1つの電極端子を有する保護回路部材を接続するコアパック形成ステップ(S122)と、前記コアパックを内部に結合させ、前記保護回路部材は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップ(S123)と、前記筐体を介して露出された保護回路部材を樹脂でモールドし、前記保護回路部材の電極端子は、外部に露出されるようにする樹脂モールドステップ(S124)とを含む。
ここで、図8a乃至図8cを再度参照すると、前記筐体結合ステップ(S123)で用いられた筐体320は、ポリマーバッテリーパック300の厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている一定面積の側面部(長辺部)321と、前記側面部(長辺部)321の両側端を相互に連結し、前記側面部(長辺部)321に比べて相対的に小さい面積を有すると共に、丸みを帯びた端面部(短辺部)322a、322bと、保護回路部材317の反対側領域であって、前記側面部(長辺部)321と端面部(短辺部)322a、322bに共通に連結された底部323とを含む。
さらに、前記筐体320は、向かい合う2つの側面部(長辺部)321と、前記側面部(長辺部)321に連結された少なくとも1つの端面部(短辺部)322aとがステンレススチールで形成され、前記底部323及び残りの1つの端面部(短辺部)322bが樹脂で形成され得る。
また、前記樹脂モールドステップ(S124)では、コアパック310と前記筐体320の端面部(短辺部)322a、322bとの間に、所定空間が形成されていることで、このような空間にも前記保護回路部材317を覆う樹脂340が共に充填される。
図13は、本発明の第4の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。
図13に示されているように、本発明によるポリマーバッテリーパック400の製造方法は、電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップ(S131)と、少なくとも1つの電極端子を有する保護回路部材を備え、前記電極端子が外部に露出するように、前記保護回路部材を樹脂でモールドする樹脂モールドステップ(S132)と、前記ベアセルを内部に結合させ、前記樹脂モールドされた保護回路部材が装着される領域は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップ(S133)と、前記筐体を介して露出したベアセルの表面に、前記樹脂モールドされた保護回路部材を装着及び接続させる保護回路部材接続ステップ(S134)とを含む。
ここで、同じく、前記筐体結合ステップ(S133)で用いられた筐体420は、図9a乃至図9bを再度参照すれば、ポリマーバッテリーパック400の厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている一定面積の側面部(長辺部)421と、前記側面部(長辺部)421の両側端を相互に連結し、前記側面部(長辺部)421に比べて相対的に小さい面積を有すると共に、丸みを帯びた端面部(短辺部)422a,422bと、保護回路部材417の反対側領域であって、前記側面部(長辺部)421と端面部(短辺部)422a,422bに共通に連結された底部423とを含む。
勿論、前記筐体420は、向かい合う2つの側面部(長辺部)421と、前記側面部(長辺部)421に連結された少なくとも1つの端面部(短辺部)422aとが、ステンレススチールで形成され、前記底部423及び残りの一つの端面部(短辺部)422bが、樹脂で形成され得る。
さらに、本発明では、前記保護回路部材417が既に樹脂でモールドされた後、保護回路部材接続ステップS134において、ベアセル411及び筐体420に電気的及び機械的に接続される構造を有する。したがって、前記筐体420の端面部(短辺部)422a,422bとベアセル411の折曲部413との間には、樹脂が充填することなく、所定の空間Sが形成され得る。
以上で説明したことは、本発明によるポリマーバッテリーパック及びその製造方法を実施するための実施例に過ぎないものであり、本発明は、前記した実施例に限定するものではなく、以下の特許請求の範囲で請求するように、本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する分野にて通常の知識を有する者なら、誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると言える。
本発明の第1の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。 図1の分解斜視図である。 図1のポリマーバッテリーパックにおいて、ベアセルに保護回路部材が接続される状態を示す斜視図である。 図1の4−4線断面図である。 図1の5−5線断面図である。 本発明の第2の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。 図6の分解斜視図である。 本発明の第3の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す分解斜視図であ。 本発明の第3の実施形態による筐体の分解斜視図である。 本発明の第3の実施形態によるベアセルと筐体との結合状態を示す断面図である。 本発明の第4の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す分解斜視図である。 本発明の第4の実施形態によるベアセルと筐体との結合状態を示す断面図である。 本発明の第1の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(ベアセル形成ステップ)を示す順次説明図である。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(ベアセル形成ステップ)を示す順次説明図である。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(コアパック形成ステップ)を示す順次説明図である。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(筐体結合ステップ)を示す順次説明図である。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(底カバー付着ステップ)を示す順次説明図である。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(樹脂モールドステップ)を示す順次説明図である。 図10に示されたポリマーバッテリーパックの製造方法(ポリマーバッテリーパック100の完成した状態)を示す順次説明図である。 本発明の第2の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第4の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。
符号の説明
100,200…本発明によるポリマーバッテリーパック
110…コアパック
111…ベアセル
112…パウチ
112a…金属層
112b…第1の絶縁層
112c…第2の絶縁層
113…折曲部
114…上部領域
115…電極組立体
115a…第1の電極
115b…セパレータ
115c…第2の電極
116a…第1導電性電極タブ
116b…第2導電性電極タブ
117…保護回路部材
117a…印刷回路基板
117b…電子部品
117c…導電性電極端子
117d…導電性パッド
120…筐体
121…側面部(長辺部)
122…端面部(短辺部)
130…底カバー
140…樹脂(樹脂部材)

Claims (39)

  1. ベアセルに保護回路部材が取り付けられたコアパックと、
    前記コアパックが結合されると共に、前記保護回路部材は外部に露出されるようにする筐体と、
    前記筐体から露出された保護回路部材を覆う樹脂とを含んでなることを特徴とするポリマーバッテリーパック。
  2. 前記ベアセルは、
    第1の電極と、セパレータと、第2の電極とを有する電極組立体と、
    前記第1、2の電極に各々接続され、外部に一定の長さ延在した電極タブと、
    前記電極組立体を囲み、前記電極タブは外部に一定の長さ延在するようにするパウチとからなることを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  3. 前記パウチは、第1の絶縁層と、金属層と、第2の絶縁層とからなることを特徴とする請求項2に記載のポリマーバッテリーパック。
  4. 前記第1の絶縁層は、変性ポリプロピレン(CPP)であり、
    前記金属層は、アルミニウム、スチール、又はステンレススチールより選ばれたいずれか1つであり、
    前記第2の絶縁層は、ナイロン、又はポリエチレンテレフタルレート(PET)より選択されたいずれか1つであることを特徴とする請求項3に記載のポリマーバッテリーパック。
  5. 前記保護回路部材は、
    少なくとも1つ以上の電子部品が実装された印刷回路基板と、
    前記印刷回路基板の一側に設けられ、前記樹脂の外側に露出される少なくとも1つ以上の電極端子とを含んでなることを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  6. 前記保護回路部材は、前記電極タブと電気的に接続されたことを特徴とする請求項2に記載のポリマーバッテリーパック。
  7. 前記筐体は、前記保護回路部材と反対側が開放した筒状に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  8. 前記筐体には、前記保護回路部材と反対側が閉塞するように底カバーがさらに結合されたことを特徴とする請求項7に記載のポリマーバッテリーパック。
  9. 前記筐体は、
    ポリマーバッテリーパックの厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている一定面積の側面部と、
    前記側面部の両側端を相互に連結し、前記側面部に比べて相対的に小さい面積を有する端面部とを含んでなることを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  10. 前記筐体は、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、スチール、又はステンレススチールより選択されたいずれか1つで形成されたことを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  11. 前記筐体は、0.1〜0.2mmの厚さで形成されたことを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  12. 前記底カバーは、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、スチール、又はステンレススチールより選択されたいずれか1つで形成されたことを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  13. 前記底カバーは、0.1〜0.2mmの厚さで形成されたことを特徴とする請求項8に記載のポリマーバッテリーパック。
  14. 前記底カバーは、前記筐体に接着又は溶接されたことを特徴とする請求項8に記載のポリマーバッテリーパック。
  15. 前記樹脂は、140〜160℃で溶融されるホットメルトレジンであることを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  16. 前記コアパックは、保護回路部材及びこれが装着されたベアセルの一部領域が筐体から外部に露出され、前記保護回路部材及びこれが装着されたベアセルの一部領域は、樹脂で共にモールドされたことを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  17. 前記保護回路部材は、予め樹脂でモールドされて形成され、前記樹脂でモールドされた保護回路部材は、前記筐体に結合され、前記コアパックと電気的に接続されたことを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  18. 前記保護回路部材は、少なくとも1つ以上の電極端子が形成され、前記電極端子は、樹脂の外側に露出されたことを特徴とする請求項16又は17に記載のポリマーバッテリーパック。
  19. 前記筐体は、
    ポリマーバッテリーパックの厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている一定面積の側面部と、
    前記側面部の両側端を相互に連結し、前記側面部に比べて相対的に小さい面積を有する共に、丸みを帯びた端面部と、
    前記保護回路部材の反対側領域であって、前記側面部と端面部に共通に連結された底部とを含んでなることを特徴とする請求項1に記載のポリマーバッテリーパック。
  20. 前記筐体は、向かい合う2つの側面部と、前記側面部に連結された少なくとも1つの端面部とがステンレススチールで形成され、前記底部及び残りの1つの端面部が樹脂で形成されたことを特徴とする請求項19に記載のポリマーバッテリーパック。
  21. 前記コアパックと前記筐体の端面部との間の空間には、保護回路部材を覆う樹脂が共に充填されたことを特徴とする請求項19に記載のポリマーバッテリーパック。
  22. 前記コアパックと前記筐体の端面部との間には、所定の空間が形成されることを特徴とする請求項19に記載のポリマーバッテリーパック。
  23. 電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップと、
    前記ベアセルの外側に少なくとも1つの電極端子を有する保護回路部材を接続するコアパック形成ステップと、
    前記コアパックを内部に結合させ、前記保護回路部材及びその反対側の底面は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップと、
    前記筐体から露出されたコアパックの底面を閉塞するように、底カバーを取り付ける底カバー結合ステップと、
    前記筐体から露出された保護回路部材を樹脂でモールドし、前記保護回路部材の電極端子は外部に露出されるようにする樹脂モールドステップとを含んでなることを特徴とするポリマーバッテリーパックの製造方法。
  24. 前記筐体結合ステップは、前記保護回路部材とその反対側が開放した筒状の筐体にコアパックが結合されることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  25. 前記筐体結合ステップは、ポリマーバッテリーパックの厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている側面部と、前記側面部の両側端を相互連結する端面部とからなる筐体が用いられることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  26. 前記筐体結合ステップは、筐体の材質が、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、スチール、又はステンレススチールより選択されたいずれか1つが利用されることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  27. 前記筐体結合ステップは、厚さが0.1〜0.2mmで形成された筐体が利用されることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  28. 前記底カバー結合ステップは、底カバーの材質がポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、スチール、又はステンレススチールより選択されたいずれか1つが利用されることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  29. 前記底カバー結合ステップは、厚さが0.1〜0.2mmで形成された底カバーが利用されることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  30. 前記底カバー結合ステップは、底カバーが接着剤、又は溶接により筐体に取り付けられることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  31. 前記樹脂モールドステップは、樹脂が140〜160℃で溶融されるホットメルトレジンが利用されることを特徴とする請求項23に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  32. 電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップと、
    少なくとも一つの電極端子を有する保護回路部材を備え、前記電極端子が外部に露出されるように、前記保護回路部材を樹脂でモールドする樹脂モールドステップと、
    前記ベアセルを内部に結合させ、前記樹脂モールドされた保護回路部材が装着される領域及び、その反対側の底面は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップと、
    前記筐体を介して露出されたコアパックの底面を閉塞するように、底カバーを取り付ける底カバー取付けステップと、
    前記筐体から露出されたベアセルの表面に、前記樹脂モールドされた保護回路部材を装着及び接続させる保護回路部材接続ステップとを含んでなることを特徴とするポリマーバッテリーパックの製造方法。
  33. 電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップと、
    前記ベアセルの外側に少なくとも1つの電極端子を有する保護回路部材を接続するコアパック形成ステップと、
    前記コアパックを内部に結合させ、前記保護回路部材は筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップと、
    前記筐体から露出された保護回路部材を樹脂でモールドし、前記保護回路部材の電極端子は外部に露出されるようにする樹脂モールドステップとを含んでなることを特徴とするポリマーバッテリーパックの製造方法。
  34. 前記筐体結合ステップで用いられた筐体は、
    ポリマーバッテリーパックの厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている一定面積の側面部と、
    前記側面部の両側端を相互に連結し、前記側面部に比べて相対的に小さい面積を有すると共に、丸みを帯びた端面部と、
    前記保護回路部材の反対側領域であって、前記側面部と端面部に共通に連結した底部とを含んでなることを特徴とする請求項33に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  35. 前記筐体は、向かい合う2つの側面部と、前記側面部に連結された少なくとも1つの端面部とがステンレススチールで形成され、前記底部及び残りの1つの端面部が樹脂で形成されたことを特徴とする請求項34に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  36. 前記樹脂モールドステップでは、前記コアパックと前記筐体の端面部との間の空間にも前記保護回路部材を覆う樹脂が共に充填されることを特徴とする請求項34に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  37. 電極組立体をパウチに収納して封止するベアセル形成ステップと、
    少なくとも一つの電極端子を有する保護回路部材を備え、前記電極端子が外部に露出するように、前記保護回路部材を樹脂でモールドする樹脂モールドステップと、
    前記ベアセルを内部に結合させ、前記樹脂モールドされた保護回路部材が装着される領域は、筐体の外部に露出されるようにする筐体結合ステップと、
    前記筐体から露出されたベアセルの表面に、前記樹脂モールドされた保護回路部材を装着及び接続させる保護回路部材接続ステップとを含んでなることを特徴とするポリマーバッテリーパックの製造方法。
  38. 前記筐体結合ステップで用いられた筐体は、
    ポリマーバッテリーパックの厚さ方向に相互に一定の距離離隔されている一定面積の側面部と、
    前記側面部の両側端を相互に連結し、前記側面部に比べて相対的に小さい面積を有する共に、丸みを帯びた端面部と、
    前記保護回路部材の反対側領域であって、前記側面部と端面部に共通に連結された底部とを含んでなることを特徴とする請求項37に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
  39. 前記筐体は、向かい合う2つの側面部と、前記側面部に連結された少なくとも1つの端面部とがステンレススチールで形成され、前記底部及び残りの一つの端面部が樹脂で形成されたことを特徴とする請求項38に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
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