JP2011507180A - 製造工程特性が優れた二次バッテリーパック及びｐｔｃ素子 - Google Patents
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Abstract
カソード/セパレータ/アノード構造の電極アセンブリーを電解質と共にバッテリーケース中に密封状態で取り付けたバッテリーセルと、開口部を有する絶縁性取付部材と、該開口部を通じて該バッテリーセルの電極端子が外向きに露出され、該絶縁性取付部材は、接続部材及び保護回路基板が該絶縁性取付部材の上部に搭載される構造に構築され、該絶縁性取付部材は、該バッテリーセルの上部に取り付けられ、及び絶縁性キャップとを包含し、該絶縁性キャップが、該バッテリーセルの上側末端に連結され、該接続部材及び該保護回路基板が該絶縁性取付部材上に搭載された状態で、該絶縁性取付部材を覆う二次バッテリーパックであって、該絶縁性取付部材が、該絶縁性取付部材の上側部分に少なくとも一個の連結溝を備えており、該接続部材及び該保護回路基板が、該連結溝と連絡する通し孔を備えており、予め決められた機械的固定部材が該通し孔を通じて該連結溝の中に挿入され、それによって、該接続部材及び該保護回路基板の該絶縁性取付部材に対する連結が達成される、二次バッテリーパックを開示する。
Description
本発明は、製造工程特性が優れた、接続部材を使用する二次バッテリーパックに関し、より詳しくは、電極アセンブリーを電解質と共にバッテリーケース中に取り付けたバッテリーセル、バッテリーセルの上部に取り付けた絶縁性取付部材、及びバッテリーセルの上側末端に連結された、該絶縁性取付部材を覆うための絶縁性キャップを包含する二次バッテリーパックであって、絶縁性取付部材が、その上側部分に少なくとも一個の連結溝を備えており、接続部材及び保護回路基板が、連結溝と連絡する通し孔を備えており、予め決められた機械的固定部材が通し孔を通じて連結溝の中に挿入され、それによって、接続部材及び保護回路基板を絶縁性取付部材に連結する、二次バッテリーパックに関する。
可動装置の開発が進み、そのような可動装置の需要が増加するにつれて、二次バッテリーの需要も急速に増加している。特に、高いエネルギー密度及び作動電圧及び優れた保存及び耐用寿命特性を有するリチウム二次バッテリーが、様々な電子製品ならびに可動装置用のエネルギー供給源として広く使用されている。
二次バッテリーは、その外部及び内部構造に基づいて、一般的に円筒形バッテリー、プリズム形バッテリー、及び小袋形バッテリーに分類される。特に、高集積度で積み重ねることができ、幅と長さの比が小さいプリズム形バッテリー及び小袋形バッテリーに大きな関心が集まっている。
また、二次バッテリーは、化石燃料を使用する既存のガソリン及びディーゼル車両により引き起こされる大気汚染のような問題を解決するために開発された電気自動車及びハイブリッド電気自動車用のエネルギー供給源としても非常に大きな関心を集めている。その結果、二次バッテリーを使用する用途の種類は、二次バッテリーの長所のために増加しており、今後、二次バッテリーは、現在よりも多くの用途及び製品に応用されると期待されている。
しかし、リチウム二次バッテリーには様々な可燃性材料が含まれる。その結果、リチウム二次バッテリーが、過充電、過電流、または他の外部の物理的衝撃により、加熱されるか、または爆発する危険性がある。つまり、リチウム二次バッテリーの安全性は低い。このため、リチウム二次バッテリーの異常、例えば過充電、を効果的に制御するための保護回路モジュール(PCM)がリチウム二次バッテリーに取り付けられており、PCMは、リチウム二次バッテリーのバッテリーセルに接続される。
一般的に、PCMを包含する安全素子は、バッテリーセルの電極端子に電気的に接続し、同時に、バッテリーセルの他の部品からは電気的に絶縁された状態に維持する必要がある。そのため、そのような接続を構築するために複数の絶縁性取付部材が必要であり、その結果、バッテリーの組立が複雑になる。また、安全素子と絶縁性取付部材との間に接着剤を塗布し、安全素子と絶縁性取付部材との間の連結を達成することができる。しかし、この連結方法は、バッテリーの強度を弱める。連結強度が弱くなるために、外部衝撃がバッテリーセルに加えられた時にバッテリーセル中に短絡が起こり、バッテリーセルが発火または爆発することがある。つまり、安全性に関連する問題が起こることがある。
そのため、絶縁性取付部材及びバッテリーセルの上部に搭載された安全素子を容易に組み立て、同時に、バッテリーパックの機械的強度を高めるための技術が鋭意研究されている。例えば、韓国特許出願公開第2006-0027272号明細書は、バッテリーセル、バッテリーセルに電気的に接続された保護回路基板、裸セル及び保護回路基板に一体的に連結されたケース、裸セルの予め決められた区域がケースを通じて外向きに露出される、及びケースを通じて外向きに露出された裸セルを覆うための樹脂を包含するバッテリーパックを開示している。また、日本国特許出願公開第2007-165328号明細書は、外部接続端子がバッテリー本体の片側の外周部に形成され、保護回路素子としての回路基板がバッテリー本体の外周部の他の側に取り付けてあり、バッテリー本体のカソード及びアノードが、接続部材により回路基板に電気的に接続されており、そこに感熱素子が配置されている構造に構築されたバッテリーを開示しているが、そこでは、接続部材、バッテリー本体、及び回路基板が中に配置された型が樹脂で満たされ、バッテリー本体及び回路基板の任意の表面に取り付けられ、バッテリー本体及び回路基板を一体化する成形物体を形成する。
しかし、上記の技術では、バッテリーパックの上部で電極端子と保護回路基板との間に限定される空間を樹脂で充填するための工程が加えられるので、製造工程が複雑になり、バッテリーパックの重量が増加する。さらに、バッテリーパックの機械的強度における改良が期待できない。
そのため、バッテリーセルの上部に取り付ける部材の数を少なくし、組立工程を簡素化し、接続部材、取付部材、及び保護回路基板間の接続を非溶接様式で達成し、同時に、連結強度を安定して確保することができる技術が強く求められている。
従って、本発明は、上記の問題及び他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
上記の問題を解決するための、様々な広範囲で集中的な研究及び実験の結果、本発明者らは、バッテリーパックの上側末端に取り付けられる絶縁性取付部材、接続部材、及び保護回路基板を、特殊な連結構造により連結することにより、二次バッテリーパックを構築した場合に、組立工程を大幅に簡素化し、製造工程中に、バッテリーセルの安全性を確保しながら、構成部品間の連結を改良できることを見出した。ことを確認した。本発明は、これらの知見に基づいて完成された。
従って、本発明の目的は、特殊な連結構造により互いに連結された絶縁性取付部材、接続部材、及び保護回路基板を包含する二次バッテリーパックを提供することである。
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、
カソード/セパレータ/アノード構造（カソードと、セパレータと、アノードとによる構造）の電極アセンブリーを電解質と共にバッテリーケース中に密封状態で取り付けたバッテリーセルと、
開口部を有する絶縁性取付部材と、
該開口部を通じて（通して、介して）該バッテリーセルの電極端子が外向きに露出され、該絶縁性取付部材は、接続部材及び保護回路基板が該絶縁性取付部材の上部に搭載される構造に構築され、該絶縁性取付部材は、該バッテリーセルの上部に取り付けられ、及び
絶縁性キャップとを包含し、
該絶縁性キャップは、該バッテリーセルの上側末端に連結され、該接続部材及び該保護回路基板が該絶縁性取付部材上に搭載された状態で、該絶縁性取付部材を覆う二次バッテリーパックであって、
該絶縁性取付部材が、該絶縁性取付部材の上側部分に少なくとも一個の連結溝を備えており、該接続部材及び該保護回路基板が、該連結溝と連絡する通し孔を備えており、予め決められた機械的固定部材が該通し孔を通じて該連結溝の中に挿入され、それによって、該接続部材及び該保護回路基板の該絶縁性取付部材に対する連結が達成される、二次バッテリーパックを提供することにより、達成される。
カソード/セパレータ/アノード構造（カソードと、セパレータと、アノードとによる構造）の電極アセンブリーを電解質と共にバッテリーケース中に密封状態で取り付けたバッテリーセルと、
開口部を有する絶縁性取付部材と、
該開口部を通じて（通して、介して）該バッテリーセルの電極端子が外向きに露出され、該絶縁性取付部材は、接続部材及び保護回路基板が該絶縁性取付部材の上部に搭載される構造に構築され、該絶縁性取付部材は、該バッテリーセルの上部に取り付けられ、及び
絶縁性キャップとを包含し、
該絶縁性キャップは、該バッテリーセルの上側末端に連結され、該接続部材及び該保護回路基板が該絶縁性取付部材上に搭載された状態で、該絶縁性取付部材を覆う二次バッテリーパックであって、
該絶縁性取付部材が、該絶縁性取付部材の上側部分に少なくとも一個の連結溝を備えており、該接続部材及び該保護回路基板が、該連結溝と連絡する通し孔を備えており、予め決められた機械的固定部材が該通し孔を通じて該連結溝の中に挿入され、それによって、該接続部材及び該保護回路基板の該絶縁性取付部材に対する連結が達成される、二次バッテリーパックを提供することにより、達成される。
すなわち、本発明の二次バッテリーパックは、バッテリーセル、絶縁性取付部材、及び絶縁性キャップから構成される。接続部材及び保護回路基板の絶縁性取付部材に対する連結は、機械的固定部材を、連結溝と連絡する通し孔を通じて連結溝の中に挿入することにより、達成される。従って、二次バッテリーパックの組立は、簡単な連結様式で達成される。また、本発明の二次バッテリーパックでは、絶縁性取付部材、接続部材、及び保護回路基板が、接続部材及び保護回路基板の絶縁性取付部材に対する連結が容易に達成される構造に構築されている。従って、幾つかの溶接またははんだ付け工程を必要とする従来構造と比較して、製造工程が簡素化され、非常に安定した連結構造が得られる。
バッテリーケースは、容易に加工できること、及び予め決められたレベル以上の機械的強度を示すことが必要である。例えば、バッテリーケースは金属容器でよい。好ましくは、バッテリーケースは、アルミニウム容器である。
接続部材は、電極端子と保護回路基板を電気的に相互接続する機能に加えて、バッテリーパックの安全性を改良する機能をさらに包含することができる。例えば、接続部材の一つを正温度係数(PTC)素子に連結することができる。PTC素子に連結された接続部材は、内部短絡、等のためにバッテリーパックの温度が急激に増加した時にバッテリーパックの上側アセンブリーに流れる電流を遮断し、それによって、バッテリーパックの安全性を改良する。
また、接続部材は、好ましくは、接続部材が絶縁性取付部材及び保護回路基板に容易に、安定して連結される構造に構築される。例えば、接続部材のそれぞれが、その一端に、絶縁性取付部材と連結するための第一通し孔及び保護回路基板と連結するための第二通し孔を備える。
従って、絶縁性取付部材は、接続部材のそれぞれに第一通し孔を通じて連結され、保護回路基板は接続部材のそれぞれに第二通し孔を通じて連結されるので、接続部材及び保護回路基板は、絶縁性取付部材に、設計通りの位置に安定して固定される。この構造では、第二通し孔は、絶縁性取付部材に対する連結、ならびに機械的固定部材による保護回路基板に対する連結にも貢献する。
第一通し孔及び第二通し孔の形状には、接続部材及び保護回路基板の絶縁性取付部材に対する連結が、第一通し孔及び第二通し孔により容易に、安定して達成される限り、特に制限は無い。例えば、第一通し孔は、スリットの平面形状に形成することができ、第二通し孔は星の平面形状に形成することができる。
上記の形状に形成された第一通し孔及び第二通し孔は、製造または設計における誤りにより引き起こされる、組立に関連する問題を解決し、接続部材、保護回路基板、及び絶縁性取付部材間の連結及び電気的接続をさらに強化する。具体的には、第一通し孔を通じて挿入されるように構築された予め決められた突起が絶縁性取付部材上に形成される場合、その絶縁性取付部材の突起は、スリットの長さに対応する誤差範囲内でスリット形状の第一通し孔を通じて挿入することができ、従って、接続部材と絶縁性取付部材との間の連結は、製造または設計で誤差が生じても、難なく達成される。また、機械的固定部材が接続部材と保護回路基板との間の電気的接続、ならびに接続部材と保護回路基板との間の連結を行えるように、機械的固定部材が導電性金属材料から製造される場合、機械的固定部材を第二通し孔を通じて挿入した時に星形状区域が機械的固定部材により変形し、それによって、高い連結強度及び安定した電気的接続を達成する。
接続部材は、バッテリーセルの電極端子及び保護回路基板に様々な様式で接続することができる。例えば、PTC素子に連結された接続部材(「第一接続部材」)の一端をバッテリーセルの第一電極端子に接続することができ、第一接続部材の他端を保護回路基板に接続することができる。また、別の接続部材(「第二接続部材」)の一端をバッテリーセルの第二電極端子に接続することができ、第二接続部材の他端を保護回路基板に接続することができる。
この構造では、保護回路基板に接続された、第一接続部材及び第二接続部材の一端を、第一接続部材及び第二接続部材のそれらの末端が、第一接続部材及び第二接続部材の、バッテリーセルに接続された他端よりも（高さが）高くなるように曲げることにより、第一接続部材及び第二接続部材は、第一接続部材及び第二接続部材が絶縁性取付部材上に安定して搭載された状態で、保護回路基板に電気的に接続される。
保護回路は、接続部材が保護回路基板に接触する区域に接続されるので、接続部材が保護回路基板に接触する区域で、接続部材が保護回路基板に電気的に接続される。接続部材の材料には、接続部材が導電性材料から製造される限り、特に制限は無い。好ましくは、接続部材はニッケル板から形成する。
絶縁性取付部材は、その上に接続部材及び保護回路モジュールが搭載される構造に構築される。絶縁性取付部材は、絶縁材料から製造され、バッテリーセルの上部に直接接触する。
代表的な実施態様では、絶縁性取付部材は、バッテリーセル上部のサイズにほぼ等しいサイズを有し、絶縁性取付部材は、その中央に、第一開口部を備え、その第一開口部を通じてバッテリーセルの第一電極端子が外向きに露出し、第一開口部から予め決められた間隔を置いた位置に第二開口部を備え、その第二開口部を通じて、バッテリーセルのバッテリーケース上部の一部(第二電極端子)が外向きに露出している。
別の代表的な実施態様では、絶縁性取付部材の対向する末端が予め決められた高さだけ上向きに突き出ており、それによって、前に説明したように一端を上向きに曲げた各接続部材用の設置空間が容易に確保される。
絶縁性取付部材の上部は、接続部材が絶縁性取付部材の上部の所定の位置に固定されて取り付けられるように、接続部材に対応する形状に形成することができ、絶縁性取付部材は、その対向する側部に、それぞれの接続部材の通し孔(第一通し孔)の中に連結されるように構築された突起を備え、それによって、絶縁性取付部材と接続部材との間の連結がより安定して達成される。
機械的固定部材には、機械的固定部材が接続部材及び保護回路基板の通し孔を通じて絶縁性取付部材の連結溝の中に挿入され、機械的固定部材が予め決められた連結強度を示す限り、特に制限は無い。好ましくは、機械的固定部材は、機械的固定部材が、前に説明したように、保護回路基板と接続部材との間の機械的連結に加えて、保護回路基板と接続部材との間により安定した電気的接続を与えるように、導電性ピンまたはリベットから形成する。
一方、機械的固定部材は、機械的固定部材が絶縁性キャップから外向きに露出しないように、保護回路基板の厚さ、各接続部材の厚さ、及び絶縁性取付部材の連結溝の深さの総計に対応する長さを有することができる。
状況に応じて、機械的固定部材を連結する前に、連結溝及び／または通し孔の中に接着剤を注入し、機械的固定部材により与えられる連結力を補足することができる。
絶縁性キャップは、バッテリーセルを外部衝撃から保護し、バッテリーセルの上部に取り付けられた部材の機械的強度を補足し、部材間の電気的絶縁性を維持する。好ましくは、絶縁性キャップは、予め決められた長さだけ下方に伸び、絶縁性キャップがバッテリーセルの上側末端に連結された状態で、絶縁性キャップの少なくとも一部がバッテリーセルの上側末端の外側表面を覆い、それによって、バッテリーセルに対する連結を強化する。そのような効果を最大限にするために、絶縁性キャップの下方延長部は、接着または機械的連結により、バッテリーセルの上側末端の外側表面に接合するのが好ましい。
バッテリーセルの上側末端に連結された絶縁性キャップに加えて、別の絶縁性キャップ(底部キャップ)をバッテリーセルの下側末端に取り付けることができる。また、シースフィルムを、バッテリーセルのバッテリーケースの外側表面に取り付けることができる。このシースフィルムを取り付けることにより、バッテリーセルは外部衝撃から保護され、バッテリーセルの電気的絶縁性が維持される。好ましくは、シースフィルムが絶縁性キャップの下側延長部を覆うように、シースフィルムをバッテリーケースの外側表面に取り付ける。
本発明の二次バッテリーパックは、バッテリーセルの種類及び外観に関係なく、様々な様式で使用することができる。好ましくは、バッテリーセルはプリズム形リチウム二次バッテリーセルである。
本発明の別の態様により、二次バッテリーセルに取り付けたPTC素子を提供するが、該PTCは、温度増加と共に抵抗が増加するPTC本体及びPTC本体の対向する末端に取り付けた一対の接続用金属板を包含し、金属板の一方が絶縁性取付部材と連結するための第一通し孔及び保護回路基板と連結するための第二通し孔を備えている。
一般的に、PTC素子は、別の部材であり、バッテリーセルの上部に電気的に接続された状態でバッテリーセルの上部に取り付けられる。従って、PTC素子をバッテリーセルに連結するための複雑で面倒な工程、例えば多くの溶接またははんだ付け工程、が、PTC素子をバッテリーセルの外側に取り付けるために必要であり、さらに、PTC素子をバッテリーセルの上部に取り付けるための空間が必要である。
他方、本発明のPTC素子では、絶縁性取付部材と連結するための第一通し孔及び保護回路基板と連結するための第二通し孔が金属板の一方に、接続のために形成されている。従って、PTC素子をバッテリーパックの対応する区域に容易に取り付けることができる。また、接続用金属板の少なくとも一方が、溶接またははんだ付けによるのではなく、機械的連結構造により、電気的接続を達成する。従って、バッテリーパックの製造工程を簡素化することができる。さらに、バッテリーパックのサイズ増加を最小に抑え、それによって、同じ標準を有する他のバッテリーパックと比較して、バッテリーパックの容量を増加することができる。
好ましくは、PTC素子が、絶縁性取付部材上に安定して搭載された状態で、保護回路基板に容易に連結されるように、第一通し孔及び第二通し孔を有する金属板の一端を上向きに曲げる。これによって、金属板の、通し孔が形成されている上向きに曲げられた末端が、絶縁性取付部材に連結され、次いで、金属板の上に位置する保護回路基板に、より安定して、容易に連結される。
一方、前に説明した理由により、第一通し孔をスリットの平面形状に形成し、第二通し孔を星の平面形状に形成することができる。
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
本発明の代表的な実施態様による二次バッテリーパックを例示する分解組立透視図である。
図1の二次バッテリーパックの上側末端を典型的に例示する拡大部分展開図である。
図1の二次バッテリーパックの上側末端における接続部材を典型的に例示する拡大図である。
図1に示す二次バッテリーパックの組立を工程毎に例示する部分透視図である。
図1に示す二次バッテリーパックの組立を工程毎に例示する部分透視図である。
図1に示す二次バッテリーパックの組立を工程毎に例示する部分透視図である。
図1に示す二次バッテリーパックの組立を工程毎に例示する部分透視図である。
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。
図1は、本発明の代表的な実施態様による二次バッテリーパックを典型的に例示する分解組立透視図である。
図1に関して、本発明の二次バッテリーパック100は、バッテリーセル150、絶縁性取付部材120、保護回路基板130、一対の接続部材110及び112、上部キャップ160、底部キャップ180、及びシースフィルム170を包含する。絶縁性取付部材120、接続部材110及び112、保護回路基板130、及び上部キャップ160は、バッテリーセル150の上部に順に取り付ける。
絶縁性取付部材120は、開口部122及び123(図2参照)を備えており、それらの開口部を通じてバッテリーセル150の電極端子152及び154が外向きに露出されている。絶縁性取付部材120は、バッテリーセル150の上部に直接搭載されている。絶縁性取付部材120は、バッテリーセル150の上部に、接着剤により連結することができる。
絶縁性上部キャップ160は、接続部材110及び112及び保護回路基板130が絶縁性取付部材120の上に搭載された状態で、絶縁性取付部材120を覆うために、バッテリーセル150の上側末端に連結される。絶縁性上部キャップ160は、予め決められた長さだけ下方に伸び、バッテリーセル150の上側末端の外側表面を覆う。販売後のサービス(A/S)ラベル161を、絶縁性トップキャップ160の上部の片側に取り付ける。
底部キャップ180は、バッテリーセル150の下側末端に接着性底部キャップテープ181により取り付ける。バッテリーセルの外周部は、絶縁性シースフィルム170で覆う。
図2は、図1の二次バッテリーパックの上側末端を典型的に例示する拡大部分展開図であり、図3は、図1の二次バッテリーパックの上側末端における接続部材を典型的に例示する拡大図である。
これらの図に関して、絶縁性取付部材120、接続部材110及び112、及び保護回路基板130は、二次バッテリーパックの上側末端200に取り付ける。
絶縁性取付部材120は、バッテリーセル150の上部のサイズにほぼ等しいサイズを有する。絶縁性取付部材120は、その中央部に第一開口部122及び第二開口部122を備えており、第一開口部122を通じて、バッテリーセル150の第一電極端子152が外向きに露出されており、第二開口部122を通じて、バッテリーセル150の第二電極端子152が外向きに露出されている。
絶縁性取付部材120の対向する末端126は、予め決められた高さＨだけ上向きに突き出ている。絶縁性取付部材120の上部は、接続部材110及び112に対応する形状に形成されているので、接続部材110及び112は、絶縁性取付部材120上部の所定の位置に固定されて取り付けられる。また、絶縁性取付部材120は、その対向する末端に、それぞれの接続部材110及び112の第一通し孔110bおよび112bの中に連結される突起121、及びそれぞれの接続部材110及び112の第二通し孔110aおよび112aと連絡する連結溝124を備えている。
接続部材110及び112は、ニッケル板から形成される。接続部材110及び112は、正温度係数(PTC)素子112cに連結される第一接続部材112、及び第二接続部材110を包含する。
第一接続部材112の一端は、バッテリーセル150の第一電極端子152に接続され、第一接続部材112の他端1124は、保護回路基板130に接続される。第一接続部材112はPTC素子112cに連結されている。従って、バッテリーパックの内部温度が増加すると、第一接続部材112が電流を遮断し、それによって、バッテリーパックの安全性を改良することができる。
第二接続部材110の一端1102は、バッテリーセル150の第二電極端子154に接続され、第二接続部材110の他端1104は、保護回路基板130に接続される。
第一接続部材112及び第二接続部材110の、保護回路基板130に接続される末端1124及び1104は、第一接続部材112及び第二接続部材110の末端1124及び1104が、第一接続部材112及び第二接続部材110の、バッテリーセル150に接続される末端1122及び1102より高くなるように、曲げられる。従って、第一接続部材112及び第二接続部材110が絶縁性取付部材120の上に安定して搭載された状態で、第一接続部材112及び第二接続部材110を保護回路基板130に容易に電気的に接続することができる。
また、各接続部材110及び112の第一通し孔110bおよび112bは、スリットの平面形状に形成し、組立工程の際に裕度(tolerance)を与える。他方、各接続部材110及び112の第二通し孔110aおよび112aは、星の平面形状に形成し、接続部材110及び112と、機械的固定部材としての金属ピン132との間の連結を強化し、電気的接続を改良する。
保護回路基板130は、接続部材110及び112が上に搭載されている絶縁性取付部材120の上部に取り付ける。保護回路基板130は、その対向する末端の近くに通し孔(図には示していない)を備えている。
金属ピン132を、保護回路基板130の通し孔、接続部材110及び112の第二通し孔110a及び112aを通じて、絶縁性取付部材120の連結溝124の中に挿入することにより、保護回路基板130及び接続部材110及び112を絶縁性取付部材120に連結することができる。接続部材110及び112は、保護回路基板130と接触し、接続部材110及び112と保護回路基板130との間の電気的接続を達成するが、接続部材110及び112と保護回路基板130との間の接続は、金属ピン132によりさらに安定して達成される。
図4〜7は、図1に示す二次バッテリーパックの組立を工程毎に例示する部分透視図である。
先ず、図4に示すように、絶縁性取付部材120をバッテリーセル150の上部に接着により取り付ける。続いて、曲げたニッケル板1124及び板形状ニッケル板1122をPTC素子112cの上部と底部に連結した第一接続部材112、及び板形状ニッケル板を曲げた第二接続部材110を、図5に示すように、絶縁性取付部材120に取り付ける。続いて、第一接続部材112及び第二接続部材110の末端を、バッテリーセル150の第一電極端子152(図4参照)及び第二電極端子154(図4参照)に配置し、次いで、接続部材と、バッテリーセルの対応する電極端子との間の連結を溶接により行う。
続いて、図6に示すように、保護回路基板130を、接続部材110及び112が上に搭載されている絶縁性取付部材120(図5参照)の上に取り付け、次いで、金属ピン132を、保護回路基板130の通し孔(図には示していない)を通じて上から挿入し、保護回路基板130を絶縁性取付部材120に連結する。
最後に、図7に示すように、保護回路基板130及び接続部材110及び112(図5参照)が絶縁性取付部材120(図6参照)の上に搭載された状態で、上部キャップ160が絶縁性取付部材120を覆うように、絶縁性上部キャップ160をバッテリーセルの上側末端に連結する。絶縁性上部キャップ160がバッテリーセル150の上側末端の外側表面を覆うように、絶縁性上部キャップ160の下方延長部162をバッテリーセル150の上側末端の外側表面に接合することにより、二次バッテリーパックの上側末端200が完成する。
上記の説明から明らかなように、本発明の二次バッテリーパックは、絶縁性取付部材、接続部材、及び保護回路基板がバッテリーパックの上側末端に機械的固定部材により連結される構造に構築されている。従って、本発明には、組立工程を大きく簡素化し、製造工程の際に構成部品間の安定した連結を達成し、バッテリーセルの安全性を改良するという効果がある。
また、機械的固定部材はバッテリーから外に露出されていない。従って、本発明には、製品の外観上の信頼性を改良し、短絡の発生を阻止するという効果がある。
本発明の本発明の代表的な実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加、及び置き換えが可能である。
Claims (22)
- 二次バッテリーパックであって、
バッテリーセルと、絶縁性取付部材と、及び絶縁性キャップとを備えてなり、
前記バッテリーセルが、電解質と共に、バッテリーケース中に密封状態で取り付けられた、カソード/セパレータ/アノード構造の電極アセンブリーを有するものであり、
前記絶縁性取付部材が開口部を有してなり、前記開口部を通じて前記バッテリーセルの電極端子が外向きに露出されてなり、前記絶縁性取付部材が、接続部材及び保護回路基板が前記絶縁性取付部材の上部に搭載されてなる構造に構築されてなり、前記絶縁性取付部材が、前記バッテリーセルの上部に取り付けられてなるものであり、
前記絶縁性キャップが、前記バッテリーセルの上側末端に連結され、前記接続部材及び前記保護回路基板が前記絶縁性取付部材上に搭載された状態で、前記絶縁性取付部材を覆うものであり、
前記絶縁性取付部材が、前記絶縁性取付部材の上側部分に少なくとも一個の連結溝を備えてなり、前記接続部材及び前記保護回路基板が、前記連結溝と連絡する通し孔を備えてなり、及び、予め決められた機械的固定部材が前記通し孔を通じて前記連結溝の中に挿入され、それによって、前記絶縁性取付部材に、前記接続部材及び前記保護回路基板の連結を達成させる、二次バッテリーパック。 - 前記バッテリーケースが金属容器である、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記接続部材の一つが正温度係数(PTC)素子に連結されてなる、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記接続部材のそれぞれが、前記接続部材の一端に、前記絶縁性取付部材と連結するための第一通し孔と、及び前記保護回路基板と連結するための第二通し孔とを備えてなる、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記第一通し孔がスリットの平面形状に形成されてなり、
前記第二通し孔が星の平面形状に形成されてなる、請求項４に記載の二次バッテリーパック。 - 前記PTC素子に連結された前記接続部材(「第一接続部材」)の一端が前記バッテリーセルの第一電極端子に接続され、前記第一接続部材の他端が前記保護回路基板に接続されてなり、及び、別の接続部材(「第二接続部材」)の一端が前記バッテリーセルの第二電極端子に接続され、前記第二接続部材の他端が前記保護回路基板に接続されてなる、請求項３に記載の二次バッテリーパック。
- 前記保護回路基板に接続された、前記第一接続部材及び前記第二接続部材の前記一端が曲げられ、前記第一接続部材及び前記第二接続部材の前記一端が、前記バッテリーセルに接続された、前記第一接続部材及び前記第二接続部材の前記他端よりも高いものであり、これにより、前記第一接続部材及び前記第二接続部材が前記保護回路基板に接続されてなり、他方、前記第一接続部材及び前記第二接続部材が前記絶縁性取付部材上に搭載されてなるものである、請求項６に記載の二次バッテリーパック。
- 前記接続部材がニッケル板から形成されてなる、請求項６に記載の二次バッテリーパック。
- 前記絶縁性取付部材が、前記バッテリーセル上部のサイズにほぼ等しいサイズを有してなり、前記絶縁性取付部材が、前記絶縁性取付部材の中央に第一開口部を備えてなり、前記第一開口部を通じて前記バッテリーセルの前記第一電極端子が外向きに露出してなり、
前記第一開口部から予め決められた間隔を置いた位置に第二開口部を備えてなり、前記第二開口部を通じて、前記バッテリーセルの前記バッテリーケース上部の一部(第二電極端子)が外向きに露出してなる、請求項１に記載の二次バッテリーパック。 - 前記絶縁性取付部材の対向する末端が予め決められた高さだけ上向きに突き出ている、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記絶縁性取付部材の上部が前記接続部材に対応する形状に形成され、前記接続部材が前記絶縁性取付部材の前記上部の所定の位置に固定されて取り付けられてなり、かつ、
前記絶縁性取付部材が、前記絶縁性取付部材の対向する側部に、前記それぞれの接続部材の前記通し孔(第一通し孔)の中に連結されるように構築された突起を備えてなる、請求項４に記載の二次バッテリーパック。 - 前記機械的固定部材が導電性ピン又はリベットである、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記機械的固定部材を連結する前に、前記連結溝及び／又は前記通し孔の中に接着剤を注入する、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記絶縁性キャップが、予め決められた長さだけ下方に伸び、前記絶縁性キャップが前記バッテリーセルの前記上側末端に連結された状態で、前記絶縁性キャップの少なくとも一部が前記バッテリーセルの前記上側末端の外側表面を覆うものである、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記絶縁性キャップの前記下方延長部が、接着または機械的連結により、前記バッテリーセルの前記上側末端の前記外側表面に接合されてなる、請求項１４に記載の二次バッテリーパック。
- 前記バッテリーセルの下側末端に連結された別の絶縁性キャップ(底部キャップ)をさらに備えてなる、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 前記バッテリーセルの前記バッテリーケースの外側表面に取り付けられたシースフィルムをさらに備えてなる、請求項１又は１６に記載の二次バッテリーパック。
- 前記シースフィルムが前記バッテリーケースの前記外側表面に取り付けられ、前記シースフィルムが前記絶縁性キャップの下側延長部を覆うものである、請求項１７に記載の二次バッテリーパック。
- 前記バッテリーセルがプリズム形リチウム二次バッテリーセルである、請求項１に記載の二次バッテリーパック。
- 二次バッテリーセルに取り付けられるPTC素子であって、
温度増加と共に抵抗が増加するPTC本体と、及び
前記PTC本体の対向する末端に取り付けられた、一対の接続用金属板とを備えてなるものであり、
前記金属板の一方が絶縁性取付部材と連結するための第一通し孔と、及び保護回路基板と連結するための第二通し孔を備えてなるものである、PTC素子。 - 前記第一通し孔及び前記第二通し孔を有する前記金属板の一端が上向きに曲げられてなる、請求項２０に記載のPTC素子。
- 前記第一通し孔がスリットの平面形状に形成されてなり、
前記第二通し孔が星の平面形状に形成される、請求項２０に記載のPTC素子。
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