JP2011060750A - バッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーパックを構成する素子間の結合力を強化することができるバッテリーパックを提供する。
【解決手段】本発明の一実施例にかかるバッテリーパック１０は、ベアセル１００及びベアセルの下面に位置する樹脂部を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーパックに関する。

リチウムイオン二次電池は、パックで具現される構造によって、角形二次電池、円筒形二次電池及びパウチ形二次電池に分けられることができる。

特に、パウチ形二次電池は、電極組立体及び電極組立体を取り囲むパウチを主要構成要素とし、保護回路モジュール及び外部ケースなどが装着されて、電池パック（バッテリーパック）として製品化されることができる。

本発明が解決しようとする課題は、バッテリーパックを構成する素子間の結合力を強化することができるバッテリーパックを提供することにある。

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した技術的課題に限らず、言及されなかったまた他の技術的課題は、下記の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって明確に理解できるはずであろう。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施例にかかるバッテリーパックは、ベアセル及びベアセルの下面に位置する樹脂部を含む。前記樹脂部の一面には少なくとも一つの突起が形成され、前記樹脂部の下部には、前記突起と対応する位置に前記突起と結合するホールが形成された下部ケースが位置する。この時、突起は、前記樹脂部の両側部にそれぞれ一つずつ形成され、前記ホールも、前記下部ケースの両側部にそれぞれ一つずつ形成されてもよい。ホールと突起は、円形または角形形状を有してもよい。突起と前記ホールの間には、接着剤がさらに塗布されてもよい。

突起は、ホールと結合した第１サブ突起及び第１サブ突起上に位置し前記下部ケースの下面に圧着された第２サブ突起を含んでもよく、前記第２サブ突起は、前記下部ケースの下面に熱圧着されてもよい。

下部ケースは、下面において前記ホールと隣接した部分に形成される溝を含んでもよい。この時、前記突起は、前記ホールと結合した第１サブ突起及び前記第１サブ突起上に位置し前記溝に圧着された第２サブ突起を含んでもよく、前記第２サブ突起は、前記溝に熱圧着されてもよい。

前記樹脂部及び前記突起は、ポリアミドまたはポリウレタンのうち何れか一つからなり、下部ケースは、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン及びポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンスチレンの合成物のうち何れか一つからなってもよい。下部ケースは、樹脂部よりも硬度が大きい。

本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの製造方法は、ベアセルを準備する段階；前記ベアセルの下面に、少なくとも一つ以上の突起が形成された樹脂部を形成する段階；前記樹脂部の下部と、前記突起と対応する位置に前記突起と結合するホールが形成された下部ケースとを結合する段階を含む。また、ホールの上部に突出した前記突起の一部を前記下部ケースの下面に熱圧着する段階をさらに含んでもよい。この場合、突起は、２００乃至２５０℃の温度の圧着棒により圧着されてもよい。

本発明の実施例にかかるバッテリーパックは、ベアセルの下面に位置する樹脂部に突起を形成した後、樹脂部を覆うケースにホールを形成して、前記突起とホールを結合させることで、ケースと樹脂部の間の結合力を向上させることができる効果がある。

本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの部分斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの部分断面図である。 本発明の他の一実施例にかかるバッテリーパックの部分断面図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの製造方法を示す順序図である。

後述する実施例の具体的な内容は、詳細な説明及び図面に含まれている。本発明の利点及び特徴、そしてそれを達成する方法は、添付の図面を参照して詳しく後述されている実施例を参照すると明確になるであろう。明細書全体において、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

以下、添付の図面を参照して、本発明の多様な実施例にかかるバッテリーパック１０及びその製造方法について詳しく説明する。

図１乃至図３は、本発明の一実施例にかかるバッテリーパック１０の分解斜視図、部分斜視図及び部分断面図である。

図１乃至図３を参照すると、本発明の一実施例にかかるバッテリーパック１０は、ベアセル１００、保護回路モジュール２００、プレート３００、上部ケース４００、樹脂部５００、下部ケース６００及びラベル８００を含むことができる。前記樹脂部５００に形成された突起５５０と下部ケース６００に形成されたホール６００ａとが結合して、樹脂部５００と下部ケース６００との結合力が向上することができる。

前記ベアセル１００は、電極組立体（図示せず）及び電極組立体を収容するパウチ１１０を含む。

前記電極組立体は、第１電極板（図示せず）と第２電極板（図示せず）及び第１電極板と第２電極板の間に介在するセパレーター（図示せず）が、ジェリーロール（Ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ）形態に巻き取られて形成される。電極組立体は、電解質と共にパウチ１１０によって封止されることができる。

前記電極組立体の第１電極板一側には第１電極タブ１２２が形成され、第２電極板の一側には第２電極タブ１２４が形成されることができる。ジェリーロール状態で、第１電極タブ１２２と第２電極タブ１２４は、一定間隔を置いて並列に配置される。第１電極タブ１２２と第２電極タブ１２４は、電極組立体が保護回路モジュール２００と電気的に接続されるように、第１電極タブ１２２と第２電極タブ１２４の一部がパウチ１１０外部に露出することができる。前記第１電極タブ１２２と第２電極タブ１２４は、一般的に金属、例えばアルミニウム、銅またはニッケルで形成されてもよい。

前記第１電極タブ１２２及び第２電極タブ１２４とパウチ１１０の間には、第１絶縁テープ１３２及び第２絶縁テープ１３４が形成される。前記第１絶縁テープ１３２及び第２絶縁テープ１３４は、それぞれ第１電極タブ１２２及び第２電極タブ１２４がパウチ１１０と接触する部分に付着して、第１電極タブ１２２及び第２電極タブ１２４とパウチ１１０が短絡されることを防止する。以下では、第１電極板及び第１電極タブ１２２が陽極、第２電極板及び第２電極タブ１２４が負極である場合を一実施例に挙げて説明する。また、以下で「上部、上面」とは電極タブが位置する方向を示し、「下部、下面」とは「上部、上面」と反対の方向を示す。

前記パウチ１１０は、一般的に一体に形成される略四角形状を有し、短側辺の長さ方向を基準に収縮されることができる。パウチ１１０の中央には、プレス（ｐｒｅｓｓ）加工などにより、電極組立体が収容される溝が形成される。前記パウチ１１０は、ナイロン層、アルミニウム薄膜層及びポリオレフィン系列の樹脂層を含む三重層からなることができる。

前記保護回路モジュール２００は、前記ベアセル１００の上部に位置してベアセル１００と電気的に接続され、略直方形を有する平板からなることができる。保護回路モジュール２００は、保護回路基板２１０、保護回路素子２２０、第１リードプレート２３０、第２リードプレート２４０及び充放電端子２５０を含むことができる。保護回路モジュール２００は、ＰＴＣ素子（図示せず）をさらに含むことができる。

前記保護回路基板２１０は、ベアセル１００上に位置し、直方形を有する平板からなることができる。保護回路基板２１０の内部及び下面には、保護回路素子２２０、第１リードプレート２３０、第２リードプレート２４０及び充放電端子を電気的に接続する導電性金属パターン（図示せず）が設計されている。前記保護回路基板２１０は、プリント回路基板２１０であってもよい。保護回路基板２１０の下面とベアセル１００の上面の間には、ホットメルト樹脂がさらに注入されてもよい。前記ホットメルト樹脂は、保護回路基板２１０とベアセル１００とを接着させて、バッテリーパック１０を堅固にすることができる。

前記保護回路素子２２０は、保護回路基板２１０の上面に位置し、ベアセル１００の充放電状態及び電池の電流、電圧、温度などの情報を点検して、過充電や過放電からバッテリーパック１０を保護する役割をすることができる。

前記第１リードプレート２３０及び前記第２リードプレート２４０は、それぞれ保護回路基板２１０の下面で第１電極タブ１２２及び第２電極タブ１２４と対応する位置に形成されることができる。第１電極タブ１２２及び第２電極タブ１２４は、それぞれ第１リードプレート２３０及び第２リードプレート２４０と溶接された後、ベアセル１００の上面と保護回路基板２１０とが平行になるように折り曲げられて、保護回路モジュール２００をベアセル１００の上面に安着させることができる。

前記充放電端子２５０は、保護回路基板２１０の上面に位置し、外部電子機器に電源を供給する電気的通路の役割をすることができる。

前記プレート３００は、前記ベアセル１００において面積が最も広い二つの側面にそれぞれ位置し、前記ベアセル１００の側面と対応する四角形状を有することができる。プレート３００は、ベアセル１００とプレート３００の間に位置する両面テープによって、ベアセル１００と結合することができる。プレート３００は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウムからなり、外部衝撃から前記ベアセル１００を保護することができる。

前記上部ケース４００は、保護回路モジュール２００上に位置し、保護回路モジュール２００を外部衝撃から保護することができる。上部ケース４００には、前記充放電端子２５０と対応する位置に、充放電端子ホール４００ａが形成されることができる。バッテリーパック１０は、充放電端子ホール４００ａを通して露出する充放電端子２５０を介して、外部電子機器に電源を供給したり、電源供給を受けたりすることができる。

前記樹脂部５００は、前記ベアセル１００の下面に位置し、樹脂部５００の一面には、少なくとも一つ以上の突起５５０が位置することができる。樹脂部５００の下面には、前記突起５５０と対応する位置に突起５５０と結合するホール６００ａが形成された下部ケース６００が位置することができる。前記樹脂部５００に形成された突起５５０と下部ケース６００に形成されたホール６００ａとが結合して、バッテリーパック１０の結合力が向上することができる。樹脂部５００と下部ケース６００の結合についての説明は、詳しく後述する。

前記ラベル８００は、ベアセル１００及びプレート３００を取り囲むように位置し、外部衝撃またはスクラッチからベアセル１００を保護することができる。

以下では、ベアセル１００、樹脂部５００及び下部ケース６００の結合構造に関してより詳しく説明する。

前記樹脂部５００は、前記ベアセル１００の下面に位置し、樹脂部５００の一面には、少なくとも一つ以上の突起５５０が位置することができる。樹脂部５００及び突起５５０は、ポリアミドまたはポリウレタンのうち何れか一つからなることができ、射出成形方法によって一体になることができる。前記樹脂部５００及び突起５５０は、高温で加熱されて液化された状態の樹脂が凝固して成ることができる。

前記下部ケース６００は、前記樹脂部５００の下部に位置し、下部ケース６００で前記突起５５０と対応する位置には、前記突起５５０と結合するホール６００ａが形成されることができる。前記下部ケース６００は、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、またはポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンスチレンの合成物のうち何れか一つからなることができる。

より詳しく説明すると、前記突起５５０は、樹脂部５００で下部ケース６００と向い合う一面の両側部にそれぞれ一つずつ形成されることができ、前記ホール６００ａは、下部ケース６００で突起５５０と向い合う両側部にそれぞれ一つずつ形成されることができる。本発明の一実施例では、突起５５０及びホール６００ａの個数をそれぞれ二つ図示したが、突起５５０またはホール６００ａの個数は、バッテリーパック１０の大きさによって、それぞれ三つ以上になってもよい。前記突起５５０は、断面が円形または角形形状を有し、角形形状のうち好ましく四角形状を有することができる。前記ホール６００ａも、前記突起５５０と結合するために、円形または角形形状を有することができる。

前記突起５５０は、第１サブ突起５５０ａ及び第２サブ突起５５０ｂからなることができる。第１サブ突起５５０ａは、樹脂部５００と下部ケース６００が結合する時、下部ケース６００のホール６００ａに位置することができる。第２サブ突起５５０ｂは、第１サブ突起５５０ａ上に位置し、樹脂部５００と下部ケース６００が結合する時、下部ケース６００の下面上に突出するように形成されることができる。第１サブ突起５５０ａとホール６００ａが結合した後、第２サブ突起５５０ｂの上部は、２００乃至２５０℃に加熱された圧着棒によって熱圧着されて、下部ケース６００の下面でホール６００ａの周りに圧着されることができる。前記圧着棒の温度が２００℃未満である場合、第２サブ突起５５０ｂが熱融着できるほどに溶融されず、ホール６００ａ周りへの圧着が困難になり得る。前記圧着棒の温度が２５０℃を超える場合、第２サブ突起５５０ｂが圧着棒の高い温度により流動性の大きい液体状態になって、一定の構造を有する状態に圧着されることが困難になり得る。

上述した構造下で、バッテリーパック１０の第１サブ突起５５０ａ、第２サブ突起５５０ｂ及び下部ケース６００は、互いにかみ合うロッキング構造となって、下部ケース６００を樹脂部５００に堅固に結合させることができる。

また、既存バッテリーパックにおいてベアセルの下面は、樹脂部によって成形されて保護されることができる。この時、樹脂部の材料によって樹脂部の性質が変わるようになる。樹脂部を硬度の大きい性質を有する材料で形成すると、ベアセルと樹脂部の間の結合力が低下するようになり、硬度の小さい性質を有する材料で形成すると、樹脂部が外部衝撃によって変形される虞がある。よって、本発明の一実施例にかかるバッテリーパック１０では、下部ケース６００より硬度の小さい物質からなる樹脂部５００をベアセル１００の下面に成形して、樹脂部５００とベアセル１００の下面との結合を堅固にした上で、前記樹脂部５００より硬度の大きい物質からなる下部ケース６００を樹脂部５００と結合させることができる。従って、外部衝撃によって下部ケース６００が変形することを効果的に防止しながらも、ベアセル１００、樹脂部５００及び下部ケース６００の間の結合を堅固にすることができる。

また、既存の樹脂部と下部ケースは、樹脂部と下部ケースの間に両面テープを位置させて相互結合することもできる。しかし、両面テープによって樹脂部と下部ケースを結合させたバッテリーパックは、時間の経過によって、両面テープの接着力が弱くなってしまい、樹脂部と下部ケースの永久的な結合が不可能になる虞がある。しかし、本発明の一実施例にかかるバッテリーパック１０は、樹脂部５００の突起５５０と下部ケース６００のホール６００ａによりロッキング構造で結合され、時間が経過しても樹脂部５００と下部ケース６００の間に永久的な結合が可能である。従って、バッテリーパック１０の寿命を延長させることができる。

前記突起５５０と前記ホール６００ａの間には、接着剤がさらに塗布されて、樹脂部５００と下部ケース６００の間の結合をもっと堅固にすることができる。

以下では、本発明の他の一実施例にかかるバッテリーパック２０について説明する。本発明の他の一実施例にかかるバッテリーパック２０は、本発明の一実施例にかかるバッテリーパック１０と比べて、樹脂部の突起と下部ケースのホールの間の結合構造のみが異なる。よって、以下では、樹脂部５００の突起５５０と下部ケース７００の構造及びその結合関係についてのみ説明する。

図４は、本発明の他の一実施例にかかるバッテリーパック２０の部分断面図である。

図４を参照すると、本発明の他の一実施例にかかるバッテリーパック２０において、樹脂部５００は、ベアセル１００の下面に位置し、樹脂部５００の一面には少なくとも一つ以上の突起５５０が位置することができる。下部ケース７００で前記突起５５０と対応する位置には、ホール７００ａが形成され、ホール７００ａと隣接する部分には、溝７００ｂが形成されることができる。

前記突起５５０は、第１サブ突起５５０ａ及び第２サブ突起５５０ｂからなることができる。第１サブ突起５５０ａは、樹脂部５００と下部ケース７００が結合する時、下部ケース７００のホール７００ａに位置することができる。第２サブ突起５５０ｂは、第１サブ突起５５０ａ上に位置し、樹脂部５００と下部ケース７００が結合する時、下部ケース７００の下面上に突出するように形成されることができる。第１サブ突起５５０ａとホール７００ａが結合した後、第２サブ突起５５０ｂの上部は、２００乃至２５０℃に加熱された圧着棒によって、ホール７００ａ周りに形成された溝７００ｂに熱圧着されることができる。

上述した構造下で、バッテリーパック２０の第１サブ突起５５０ａ、第２サブ突起５５０ｂ及び下部ケース７００は、互いにかみ合うロッキング構造になって、下部ケース７００と樹脂部５００を堅固に結合させることができる。

また、前記第２サブ突起５５０ｂは、下部ケース７００の下面で溝７００ｂに熱圧着されるので、下部ケース７００の下面から突出しない。よって、ベアセル１００の容量を維持しながらもバッテリーパック２０の体積を減少させて、バッテリーパック２０の体積エネルギー密度を高めることができ、バッテリーパック２０の外面を平坦に製造することで、外部電子機器との結合を容易にすることができる。

以下では、本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの製造方法を説明する。

図５は、本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの製造方法を示す順序図である。

図５を図１乃至図３と共に参照すると、本発明の一実施例にかかるバッテリーパックの製造方法は、ベアセルを準備する段階Ｓ１、ベアセルと保護回路モジュール結合段階Ｓ２、突起が形成された樹脂部形成段階Ｓ３、樹脂部とホールが形成された下部ケース結合段階Ｓ４、突起熱圧着段階Ｓ５、プレート及び上部ケース結合段階Ｓ６、ラベリング段階Ｓ７を含むことができる。

電極組立体及びパウチ１１０からなるベアセル１００を準備した後（Ｓ１）、保護回路基板、保護回路素子、充放電端子、第１リードプレート及び第２リードプレートを含む保護回路モジュール２００をベアセルの上面と結合させる（Ｓ２）。

その後、前記ベアセル１００と保護回路モジュール２００が結合したコアパックを成形装置に供給した後、ベアセルの下面に突起５５０と樹脂部５００を一体に成形する（Ｓ３）。前記樹脂部と突起は、ポリアミドまたはポリウレタンのうち何れか一つからなることができる。

その後、樹脂部５００と下部ケース６００を結合させる。この時、下部ケース６００で樹脂部５００の突起５５０と対応する位置には、ホール６００ａが形成されており、樹脂部の突起５５０と下部ケースのホール６００ａを結合させる（Ｓ４）。前記下部ケース６００は、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、またはポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンスチレンの合成物のうち何れか一つからなることができる。

その後、ホール６００ａの上部に突出した突起の一部を下部ケース６００の下面に熱圧着する（Ｓ５）。この時、ホールの上部に突出した突起の一部は、２００乃至２５０℃の温度の圧着棒によって圧着されることができる。

その後、プレート３００を、ベアセル１００で面積が最も広い二つの面に両面テープを介して結合させ、上部ケース４００を保護回路モジュール２００上に結合させる（Ｓ６）。本段階は、Ｓ３段階の前に行われても良い。

その後、ラベル８００がベアセル１００及びプレート３００を取り囲むように形成される（Ｓ７）。

上述した構造下で、本発明の多様な実施例にかかるバッテリーパック及びその製造方法は、ベアセルの下面に位置する樹脂部に突起を形成した後、樹脂部を覆うケースにホールを形成して、前記突起とホールを結合させることで、ケースと樹脂部の間の結合力を向上させることができる効果がある。

以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できるということを理解できるであろう。従って、上述した実施例は、全ての側面から例示的なものであって、限定的ではないものとして理解されるべきであり、本発明の範囲は、上記の詳細な説明ではなく、特許請求の範囲によって定まるべきで、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導出される全ての変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれることに解釈されるべきである。

１０、２０ バッテリーパック、
１００ ベアセル、
１１０ パウチ、
２００ 保護回路モジュール、
３００ プレート、
４００ 上部ケース、
５００ 樹脂部、
６００ 下部ケース。

Claims (16)

1. ベアセル；及び
   前記ベアセルの下面に位置する樹脂部を含むことを特徴とするバッテリーパック。
2. 前記樹脂部の一面には少なくとも一つの突起が形成され、前記樹脂部の下部には、前記突起と対応する位置に前記突起と結合するホールが形成された下部ケースが位置することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記突起は、前記樹脂部の両側部にそれぞれ一つずつ形成されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記ホールは、前記下部ケースの両側部にそれぞれ一つずつ形成されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記突起は、
   前記ホールと結合した第１サブ突起；及び
   前記第１サブ突起上に位置し、前記下部ケースの下面に圧着された第２サブ突起を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
6. 前記第２サブ突起は、前記下部ケースの下面に熱圧着されたことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記下部ケースは、下面において前記ホールと隣接した部分に形成される溝を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
8. 前記突起は、
   前記ホールと結合した第１サブ突起；及び
   前記第１サブ突起上に位置し、前記溝に圧着された第２サブ突起を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
9. 前記第２サブ突起は、前記溝に熱圧着されたことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。
10. 前記突起と前記ホールの間には、接着剤がさらに塗布されたことを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
11. 前記突起の断面は、円形または角形形状を有することを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
12. 前記ホールは、円形または角形形状を有することを特徴とする請求項２〜１１のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
13. 前記下部ケースは、前記樹脂部よりも硬度の大きいことを特徴とする請求項２〜１２のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
14. 前記樹脂部及び前記突起は、ポリアミドまたはポリウレタンのうち何れか一つからなることを特徴とする請求項２〜１３のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
15. 前記下部ケースは、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、及びポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンスチレンの合成物のうち何れか一つからなることを特徴とする請求項２〜１４のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
16. 前記ベアセル上には、前記ベアセルと電気的に接続される保護回路モジュールがさらに位置することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバッテリーパック。

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