JP5474654B2 - バッテリパック - Google Patents

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Description

本発明は二次電池に関し、より詳しくは、絶縁テープを不要にすることにより、外部ケースの製造工程を単純化し、相対的に歪みに対する抵抗力を高めることのできるバッテリパックに関する。
一般に、バッテリパックは経済的な側面を考慮して充放電が可能な二次電池を採用しているが、二次電池としては、ニッケル-カドニウム(Ni-Cd)電池、ニッケル-水素(Ni-MH)電池、リチウム(Li)電池、リチウムイオン(Li-ion)電池、リチウムポリマ電池などが挙げられる。
そして、バッテリパックは外部の形態によって2種類のタイプに分けられる。即ち、外部機器と電気的に連結される外部端子が露出した状態で電池の外面にプラスチック樹脂のハウジングが一体となって成形されている形態のハードパック電池と、外部端子が露出した状態で電池の外面にプラスチック樹脂のハウジングが別途に成形されていない形態のインナーパック電池がある。ハードパック電池は外部機器に装着された状態でその外面の一部が露出するので、露出する外面のハウジングのうち少なくとも一部は一般に外部機器のハウジングと同じ素材からなっている。従って、外部機器に対する電池の装着が容易であるという長所はあるものの、外部機器の形態及び構造によってそれに合うように電池のハウジングを製作しなければならないという問題点を有している。その反面、インナーパック電池は外部機器に装着された状態で別途の外付けケースが取り付けられるので、ハードパック電池と比較して装着が煩雑である面はあるが、外部機器の形態及び構造と関係なく使用できるという長所を有している。従って、近年は外部機器の形態及び構造と関係なく使用できるインナーパック電池の開発が進んでいる。
大韓民国特許公開第2007−0075707号 大韓民国特許公開第2009−0031158号
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁テープを不要にすることによって、外部ケースの製造工程を単純化できるバッテリパックを提供することにある。
本発明の他の目的は、相対的に歪みに対する抵抗力を高めることのできるバッテリパックを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係るバッテリパックは、充放電可能なベアセルと、前記ベアセルと連結された回路部材と、前記ベアセルの一対の長側面部を除いた外部全体をカバーするフレームケースとを含んでなり、前記フレームケースは前記ベアセルの一対の長側面部に向かって延在形成された一対のリブを1つ以上の一側面部に備えていることを特徴とするバッテリパックを提供する。
本発明の他の側面によるバッテリパックは、充放電可能なベアセルと、前記ベアセルと連結された回路部材と、前記ベアセルの一対の長側面部を除いた外部全体をカバーする電池収容フレームと、前記電池収容フレームの外部周囲をカバーするフレームケースとを含んでなり、前記電池収容フレームは前記ベアセルの一対の長側面部に向かって延在形成された一対のリブを1つ以上の一側面部に備えていることを特徴とするバッテリパックを提供する。
本発明の別の側面によるバッテリパックは、充放電可能なベアセルと、前記ベアセルと連結された回路部材と、前記ベアセルの一対の長側面部を除いた外部全体をカバーするフレームケースとを含んでなり、前記ベアセルが安着する前記フレームケースの一内側面にラウンド状のアンダーカットを形成したことを特徴とするバッテリパックを提供する。
本発明の更に他の側面によるバッテリパックは、充放電可能なベアセルと、前記ベアセルと連結された回路部材と、前記ベアセルの一対の長側面部を除いた外部全体をカバーする電池収容フレームと、前記電池収容フレームの外部周囲をカバーするフレームケースとを含んでなり、前記電池収容フレームは前記ベアセルが安着する一内側面にラウンド状のアンダーカットが形成されていることを特徴とするバッテリパックを提供する。
本発明において、フレームケースはロ字状の一体型であるが、電池収容フレームはベアセルの一部のみを覆う形態であってもよく、また電池収容フレームは本発明のバッテリパックに備えられていなくてもよい。
また、本発明において、フレームケース又は電池収容フレームの一対のリブはいずれか1つが更に長く形成されてバッテリパックを収納しやすくし、定着を堅固にする。
本発明において、フレームケースは、前記回路部材に含まれている外部端子部が露出するように前記フレームケースの一側面に少なくとも1つの開口部を更に含み、また本発明のバッテリパックは外部を覆うことができる包装用ラベルを更に含むことができる。
また、本発明でフレームケース又は電池収容フレームの一側面部がラウンド状のアンダーカットである場合、ベアセルは一側面部が前記アンダーカットに強制嵌合されて安着する。そして、このようなアンダーカット部の形状は、その一側が他側よりも前記ベアセルの長側面部側に更に長く形成されていることが好ましい。
本発明に係るバッテリパックは、絶縁テープを不要にしたので、外部ケースの製造工程を単純化し、部品数を減少させてバッテリパックの競争力を確保することができる。
また、本発明に係るバッテリパックは、ラウンド部を有するアンダーカットを備えたフレームケース又は電池収容フレームとベアセルとの結合によって形成されているので、相対的に歪みに強く、堅固に固定することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るバッテリパックの完成斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリパックの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリパックのベアセルの縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリパックのフレームケースとベアセルとの結合前の様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリパックのフレームケースとベアセルとの結合後の様子を示す断面図である。 図4Bに示す「A」部分の拡大平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリパックの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリパックの分解斜視図である。 バッテリパックの分解斜視図である。
以下、図面を参照しつつ実施形態を通じて本発明を更に詳細に説明する。
図8は、バッテリパックの分解斜視図である。図8に示すように、バッテリパック100の構成は、充放電可能なベアセル10と、ベアセル10に電気的に結合されて充放電を制御し、かつ過充放電時に回路を遮断する回路部材20と、ベアセル10と回路部材20との間に結合されて回路部材20がベアセル10から分離しないようにする補助ケース60と、補助ケース60とベアセル10とを結合するための絶縁テープ50と、ベアセル10と回路部材20と樹脂をパックキングして外部セットに装着可能な形態で成形する外部ケース70とを含んでいる。
このようなバッテリパック100を製造するために、まずベアセル10の陽極にリード(図示せず)を接続し、また陰極にピーティーシー(PTC)22を接続した状態で、回路部材20をリード及びPTC22に電気的に接続する。次に、回路部材20がベアセル10から分離しないように回路部材20とベアセル10との間に補助ケース60を結合して機械的に固定し、また外部装置に装着可能な形態を有する外部ケース70を用いて一体のベアセル10と回路部材20をパックキングする。ここで、外部ケース70は、回路部材20を覆ってショートを防止し、外部の衝撃から回路部材20を保護するためのケースや、ベアセル10を覆って隅部を外部の衝撃から保護するためのケースなど多様なケースを含むことができる。このとき、外部ケース70は回路部材20とフック結合するか、ボンディングや接着、テーピングなどの方法で結合されてカバーケース型のバッテリパックを形成できる。また、外部ケース70は回路部材20と結合した後、ベアセル10と共にラベル80で覆うことができる。
また、このような形態の補助ケース60とベアセル10との間には絶縁テープ50を形成することで、補助ケース60をベアセル10と結合させている。このようなインナーパック電池を製造するために用いられるテープは、ケースの固定と絶縁を目的としてベアセル10に結合されている。ところが、一般的なテープ作業は両面テープの場合には一般のインナーパック電池の製造において2つの工程を追加する必要があり、断面テープの場合には1つの工程を追加する必要があるので、バッテリパックの製造において競争力を低下させる原因となっている。
また、このような形態のバッテリパックは外部ケースが一体に形成されるので、相対的に歪みに弱いという問題もある。
図1は本発明の一実施形態に係るバッテリパックの完成斜視図であり、図2は本発明の一実施形態に係るバッテリパックの分解斜視図である。
図1及び図2に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリパック100は、充放電可能なベアセル10と、ベアセル10と電気的に連結される回路部材20と、回路部材20を含むベアセル10の外部周囲を全て覆うフレームケース30とを含み、フレームケース30はベアセル10の一側面が安着する所にラウンド状のアンダーカット30gが形成されている。
フレームケース30は、図示するように、ベアセル10の一側面が安着し、堅固に固定され得るラウンド状のアンダーカット30gが一側面部に形成され、ベアセル10をこのアンダーカット30gに強制嵌合して押し込む。このアンダーカット30gを形成する場合、アンダーカット30gの両側面は自然にリブ状の部分で、安着したベアセル10を覆いながら固定することになる。最初はこのリブによってベアセル10の定着に干渉が発生し得るが、一端定着すれば、別途のテープを用いなくても堅固に結合することができる。
また、本発明では、フレームケース30がベアセル10の一対の長側面部10d、10eに向かって延在形成された一対のリブを1つ以上の一側面部に備えるようにすることも可能である。このような一対のリブを長く形成してベアセル10の長側面部10d、10eを一定部分覆うようにした場合、アンダーカット30gを形成したのと類似した効果を得ることができる。さらに、アンダーカット30gの一側が他側よりもベアセル10の長側面部10d、10e側に更に長くなるように形成してもよい。
本発明の実施形態において、ベアセル10はパウチ状であってもよく、缶状であってもよいが、本発明の一実施形態では缶状を例に挙げて説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係るバッテリパックのうち缶状ベアセルの縦断面図である。
図3に示すように、ベアセル10は、電極組立体11と、電極組立体11が収容される缶12と、缶12の上端開口部を封止する缶組立体13とを含んで構成している。
電極組立体11は、陽極活物質が塗布された陽極板11aと、陰極活物質が塗布された陰極板11bと、陽極板11aと陰極板11bとの間に介在するセパレータ11cとを積層及び巻回して形成されている。
陽極板11aには陽極集電体の陽極活物質層が形成されていない領域に陽極タップ11dが電気的に連結され、陰極板11bには陰極集電体の陰極活物質層が形成されていない領域に陰極タップ11eが電気的に連結されている。このとき、陽極タップ11dと陰極タップ11eが電極組立体11から引き出される境界部には電極タップと2つの電極板間の短絡を防止するための絶縁テープがそれぞれ巻き取られている。また、セパレータ11cはその幅が陽極板11a及び陰極板11bの幅に比べて更に広く形成することによって、極板間の短絡を防止できる。
一方、電極組立体11の上面には電極組立体11と缶組立体13の電気的絶縁と電極組立体11の上端部をカバーできるように絶縁ケース14を設置し得るが、絶縁ケース14は絶縁性を有する高分子樹脂からなる。また、絶縁ケース14の中央部には陰極タップ11eが通過できるように通孔が形成され、その側部には電解液通過孔14aが形成されている。
缶12はアルミニウム或いはアルミニウム合金からなり、略直六面体状に形成され、開放された上端を通じて電極組立体11が収容されて電極組立体11及び電解液の容器としての役割を果たしている。また、缶12はそれ自体が端子としての役割を果たすことができる。
缶組立体13は、缶12の開放された上部と対応する大きさと形状を有する平板状のキャッププレート15を備えている。このとき、キャッププレート15の中央部には端子通孔15aが形成され、端子通孔15aを貫通する電極端子16とキャッププレート15との間には電気的絶縁のためにチューブ状のガスケット17を設けている。また、キャッププレート15の下面には絶縁プレート18が配置され、絶縁プレート18の下面には端子プレート19が設けられている。また、電極端子16の底面部は端子プレート19と電気的に連結されている。キャッププレート15の下面には陽極板11aから引き出された陽極タップ11dが溶接され、電極端子16の下面には陰極板11bから引き出された陰極タップ11eがジグザグ状の折曲部を有する状態で溶接されている。
キャッププレート15は一側に電解液注入口15bが形成され、電解液が注入された後に電解液注入口15bを密閉させるために栓15cが設けられている。栓15cはアルミニウムやアルミニウム含有金属で形成されたボール型母材であって、電解液注入口15b上に乗せて機械的に電解液注入口15bに圧入する。また、封止のために、栓15cは電解液注入口15bの周辺でキャッププレート15に溶接される。一方、キャッププレート15は他側に安全ベンツ15dが形成される。安全ベンツ15dは電池内部の圧力が一定圧力以上に上昇すれば、破損して電池の発火、爆発を防止する役割を果たす。
一方、本発明ではベアセル10が直四角形状に形成することができ、ベアセル10の陽極タップ11d及び陰極タップ11eが形成された方向を「上部」方向と称する。
回路部材20は、図2に示すようにベアセル10と電気的に連結されている。回路部材20はPCM21とPTC22を内包し、回路部材20の陰極と電極端子16との間にPTC22が電気的に連結されて過度な温度上昇や過度な電流が流れる場合に回路部材20の陰極と電極端子16の電気的な連結を遮断できる。
前記のように、回路部材20と電気的に連結されたベアセル10には、図1及び図2に示すように、バッテリパック100の外観の一部を形成するように、フレームケース30が結合される。
フレームケース30は、図2を参照すれば、ベアセル10の上部10aと、ベアセル10の下部10fと、ベアセル10の上部10aと連結された幅が狭い一対の短側部10b、10cをそれぞれカバーできるようにロ字状に形成されている。この形態は一体型であることが好ましい。
また、更に具体的に説明すると、フレームケース30は一側面部にラウンド状のアンダーカット30gを含んで形成されている。また、フレームケース30は開口部30cを更に含んで形成することができる。
フレームケース30の平面部30aは、ベアセル10の上部10a、一対の短側部10b、10c及び下部10fをカバーするように形成されている。ここで、ベアセル10の上部10a、一対の短側部10b、10c及び下部10fをカバーするための平面部30aは同じ幅を有することができる。
そして、図面に示す30bはフレームケース30の段差部30bと称する。この段差部30bは、ベアセル10の一対の長側面部10d、10eの隅部をカバーするように平面部30aの端部からフレームケース30の内側へ段差が延びて形成された部分を表示するものと定義する。
フレームケース30の開口部30cは外部端子部23を露出するために平面部30aのうちベアセル10に配置された回路部材20に設けられた外部端子部23に対応する領域に少なくとも1つ形成する。
バッテリパック100は、フレームケース30にベアセル10が装着されたとき、相対的に歪みに強い効果が発生する。更に詳細に説明すれば、図5に示すように、フレームケース30は、一内側面にラウンド状のアンダーカット30gが形成されている。フレームケース30のアンダーカット30gは、ベアセル10がフレームケース30に装着される時に自然に装着されるようにするために、フレームケース30の平面部30aと段差部30bが接する部分から始まって一定の半径を有して形成されている。
図4A及び図4Bに示すように、フレームケース30の平面部30aと段差部30bが接する領域からラウンド状のアンダーカット30gを形成すれば、このようなアンダーカット30gを形成せずに平面部30aと段差部30bが直角に連結された構造のフレームケース30の場合よりも、ベアセル10を最初に結合する時には干渉したとしても、アンダーカット30gにベアセル10が安着すれば、堅固な結合がなされ、相対的に歪みに強い効果が現れる。従って、絶縁テープが不要になるため、外部ケースの製造工程を単純化し、部品数を減少させてバッテリパック100の競争力を向上させることができる。
また、フレームケース30は、ベアセル10と共に図6に示す包装用ラベル80で覆うことができる。さらに、フレームケース30の外部周囲をカバーする外郭フレームを更に含むようにしてもよい。この外郭フレームは、回路部材20に含まれている外部端子部23が露出するように外郭フレームの平面部のうち外部端子部23に対応する領域に少なくとも1つの開口部が形成されている。
図6及び図7は、本発明の他の実施形態に係るバッテリパックを分解した部分断面図である。
図6及び図7に示すように、本発明の他の実施形態に係るバッテリパック100は、ベアセル10と、回路部材20と、フレームケース30とを含んで形成されている。本実施形態において、ベアセル10、回路部材20及びフレームケース30は前述したので、重複した説明は避ける。従って、本実施形態ではベアセル10の外部周囲を一部又は全部覆う電池収容フレーム40を示して重点的に説明する。
図6に示すように、本発明の他の実施形態に係るバッテリパック100は、ベアセル10の外部周囲を一部覆う電池収容フレーム40を含んでいる。電池収容フレーム40は、ベアセル10と回路部材20との間に結合されて回路部材20がベアセル10から分離しないようにし、電池収容フレーム40はベアセル10の上部10a、1つの短側部10b及び下部10fをカバーするようにコ字状に形成されている。
図7に示すように、本発明の更に他の実施形態に係るバッテリパック100は、ベアセル10の外部周囲を全部覆う電池収容フレーム40を含んでいる。電池収容フレーム40は、ベアセル10の上部10a、一対の短側部10b、10c及び下部10fをカバーするようにロ字状に形成されている。
具体的に、電池収容フレーム40はベアセル10が安着する一側面部の内側面にラウンド状のアンダーカット40gを含んで形成されている。また、電池収容フレーム40は平面部40aからベアセル10の長側面部に延在形成された一対のリブを更に含んで形成することができる。
電池収容フレーム40の平面部40aは、ベアセル10の上部10a、一対の短側部10b、10c及び下部10fをカバーするように形成されている。ここで、ベアセル10の上部10a、一対の短側部10b、10c及び下部10fをカバーするための平面部40aは同じ幅を有することができる。
そして、図面に示す40bは電池収容フレーム40の段差部40bと称する。この段差部40bは、ベアセル10の一対の長側部10d、10eの隅部をカバーするように平面部40aの端部から電池収容フレーム40の内部に段差をもって延びて形成された部分を表示するものと定義する。本発明では電池収容フレームの一側面部の内側面をラウンド状のアンダーカットを形成するか、又は一対のリブを形成してベアセルの長側面部を一定部分覆うように形成している。これにより、別途の絶縁テープを用いなくても更に堅固な結合がなされ、相対的に歪みに強い効果が発生する。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なことはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
10 ベアセル、
20 回路部材、
30 フレームケース
30g アンダーカット
100 バッテリパック

Claims (7)

  1. 充放電可能なベアセルと、
    前記ベアセルと電気的に連結された回路部材と、
    前記ベアセルの一対の長側面部を除いた外部全体をカバーするフレームケースとを含んでなり、
    前記ベアセルが安着する前記フレームケースの一内側面にラウンド状のアンダーカットを形成し、
    前記アンダーカットは、前記ベアセルの2つの長側面部の同じ位置に対応するように形成され、
    前記ベアセルの一側面部が前記アンダーカットに強制嵌合され、
    前記フレームケースはロ字状の一体型であり、
    前記フレームケースのアンダーカットの一側が他側よりも前記ベアセルの長側面部側に更に長く形成される
    ことを特徴とするバッテリパック。
  2. 前記フレームケースは、前記回路部材に含まれている外部端子部が露出するように前記フレームケースの一側面に少なくとも1つの開口部を更に含んでいることを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
  3. 前記バッテリパックは、前記ベアセルと前記フレームケースとの間に前記ベアセルの外側面の一部をカバーする電池収容フレームを更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  4. 前記フレームケースの外部周囲をカバーする外郭フレームを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
  5. 前記外郭フレームは、前記回路部材に含まれている外部端子部が露出するように前記外郭フレームの平面部のうち前記外部端子部に対応する領域に形成された少なくとも1つの開口部を更に含むことを特徴とする請求項に記載のバッテリパック。
  6. 前記回路部材はPTC素子を更に含むことを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッテリパック。
  7. 前記バッテリパックは、外部を覆う包装用ラベルを更に含むことを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッテリパック。
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