JP5610645B2 - バッテリパック及びバッテリパック用リード電極 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリパック及びバッテリパック用リード電極に関する。

二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池をいい、携帯電話、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パソコンのような小型先端電子機器分野だけではなく、エネルギー保存システムに至るまで広く使われている。

二次電池は、それが使われる外部電子機器の種類によって、単一電池の形態で使われたり、多数の電池が電気的に連結された形態で使われもする。例えば、携帯電話のような小型デバイスは、電池１個の出力と容量とで、所定の時間、動作が可能である一方、ノート型パソコン、携帯用ＤＶＤ、小型ＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のような中型または大型の装置は、出力及び容量が大きいという問題で、多数の電池の使用が要求される。

直列及び／または並列に連結された多数のバッテリセルに、保護回路などを接続したバッテリパックが使われる。バッテリパックの製作において、十分な出力及び容量を具備するためにはまず、バッテリセル間の電気的連結が安定してなされなければならない。また、順次小型化及び薄型化される外部電子機器の要求によって、バッテリパックも、順次小型化され、かつ厚みが薄くなっている。

本発明は、小型化され、かつ厚みの薄いバッテリパック及びそのバッテリパック用リード電極を提供するものである。

本発明の一側面によれば、バッテリセルと、前記バッテリセルと電気的に連結された保護回路モジュールと、前記バッテリセルを収容するケースと、前記保護回路モジュールと前記バッテリセルとの間で電気的に連結されたリード電極と、を含み、前記リード電極は、前記複数のセルまたは前記保護回路モジュールと接続された複数のエンド接続部と、前記複数のエンド接続部と連結され、前記エンド接続部の厚みより厚い本体部と、を含むバッテリパックを提供する。

本発明の一特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部の幅は、前記本体部の幅より大きく形成されてもよい。

本発明の他の特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうち前記いずれか１つのエンド接続部は、前記保護回路モジュールに接続されてもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記本体部は、重ね合わされた第１金属層及び第２金属層を含んでもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部は、第１金属層に形成され、前記第２金属層と重ね合わされずに、第２金属層を過ぎて延びた接続部を含んでもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１金属層及び第２金属層は、溶接または導電性接着剤のうち少なくともいずれか一つによって、一体に形成されてもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記バッテリセルは、一側に形成された電極タブを含み、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部は、前記電極タブと接続されてもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記バッテリセルは、第１側に形成されたテラス部を含み、前記本体部の幅は、前記テラス部の幅と同一であるか、あるいはそれより小さく形成されてもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部、及び前記本体部は、他の領域に対して曲折されてもいる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記本体部の幅は、前記バッテリセルの厚みと同一であるか、あるいはそれより小さく形成されてもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記リード電極は、前記本体部を覆い包む絶縁材をさらに含み、前記エンド接続部それぞれの少なくとも一部分は、前記絶縁材の外部に露出されもする。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部と、前記バッテリセルとの間に接続される補助リードタブをさらに含んでもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記補助リードタブは、ホールをさらに含み、前記ケースは、前記ホールと結合する突起を含み、前記ホールと突起との結合によって、前記ケースに対する前記補助リードタブの位置が固定される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部と、前記補助リードタブとの間に電気的に接続されるＴＣＯ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｔｏｆｆ）をさらに含んでもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部は、ホールを含み、前記ケースは、前記ホールと結合する突起を含み、前記ホールと突起との結合によって、前記ケースに対する前記いずれか１つのエンド接続部の位置が固定される。

本発明の他の側面によれば、複数のエンド接続部と、前記複数のエンド接続部と連結され、前記エンド接続部の厚みより厚い本体部と、を含むバッテリパック用リード電極を提供することができる。

本発明の一特徴によれば、前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部の幅は、前記本体部の幅より大きく形成されてもよい。

本発明の他の特徴によれば、前記本体部は、重ね合わされた第１金属層及び第２金属層を含んでもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１金属層及び第２金属層は、溶接または導電性接着剤のうち少なくともいずれか一つによって一体に形成されてもよい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記本体部を覆い包む絶縁材をさらに含み、前記エンド接続部それぞれは、前記絶縁材の外部に露出されてもよい。

本発明の実施形態によるバッテリパックは、２層の金属から形成され、幅が狭く形成された本体部を具備したリードプレートを利用するので、狭い空間を効率的に活用することができる。また、電極接続部と端子接続部とを１層の金属でもって形成することによって、溶接を容易に行うことができる。

単一層の金属でもって形成された端子接続部は、幅を広く形成することによって、抵抗上昇を防止することができ、厚みが薄く形成されるので、バッテリパックの全体厚を最小化することができる。

本発明の一実施形態によるリードプレートを概略的に示した分解斜視図である。 図１Ａのリードプレートを示した斜視図である。 図１Ａのリードプレートが絶縁材で被覆された状態を示した斜視図である。 本発明の他の実施形態によるリードプレートを概略的に示した分解斜視図である。 図２Ａのリードプレートを示した斜視図である。 図２Ａのリードプレートが絶縁材で被覆された状態を示した斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態によるリードプレートを概略的に示した分解斜視図である。 図３Ａのリードプレートを示した斜視図である。 図３Ａのリードプレートが絶縁材で被覆された状態を示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリパックを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第１リードプレート、ＴＣＯ及び補助リードタブを抜粋して示した斜視図である。 図５Ａの分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第３リードプレートを抜粋して示した斜視図である。 図４に図示された本発明の一実施形態によるバッテリパックの一部を抜粋して示した斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリパックを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第１リードプレートを抜粋して示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第３リードプレートを抜粋して示した斜視図である。

本発明のメリット、特徴及びそれらを達成する方法は、添付される図面と共に、詳細に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されるものであり、ただ本実施形態は、本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で当業者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるのみである。一方、本明細書で使われた用語は、実施形態について説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は、文言で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使われる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含むところの（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子が、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除するものではない。第１、第２などの用語は、多様な構成要素について説明するのに使われるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使われる。以下では、理解を助けるために、同じ部材については、同じ部材番号を使用する。本明細書での「連結される」は、直接連結される場合だけではなく、中間に他の部材を媒介させて連結される場合も含む。

本明細書で、「リードプレート」は、リード電極を示し、「エンド接続部」は、リードプレートの本体部から延びた接続部であり、電極接続部と端子接続部とを含む。

図１Ａは、本発明の一実施形態によるリードプレート（リード電極）を概略的に示した分解斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａのリードプレートを示した斜視図であり、図１Ｃは、図１Ｂのリードプレートが絶縁材で被覆された状態を示した斜視図である。

リードプレート１０は、バッテリパックを構成する構成要素を電気的に連結させる媒体であり、複数のバッテリセルを電気的に連結したり、バッテリセルと保護回路モジュールとを電気的に連結することができる。または、以下で説明するように、複数のバッテリセルと保護回路モジュールとを同時に電気的に連結するように形成されてもよい。

図１Ａを参照すれば、リードプレート１０は、少なくとも２層の金属層から形成されもする。例えば、リードプレート１０は、第１金属層１１と第２金属層１２とから形成され、第１金属層１１及び第２金属層１２は、電流の流れのために、導電性素材を含む。導電性素材としては、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、またはそれらの合金を使用することができる。第１金属層１１と第２金属層１２は、スポット、超音波、レーザ、ハンダ付けなどによる溶接によって一体化することができる。このとき、第１金属層１１と第２金属層１２との付着性を向上させるために、第１金属層１１及び第２金属層１２は、同じ素材を含んでもよい。または、第１金属層１１と第２金属層１２は、導電性接着剤によって一体化されもする。

第１金属層１１は、第１本体部１１ａ、第１本体部１１ａから一方向に延びた端子接続部１１ｃを含んでもよい。第１本体部１１ａは、ほぼＴ字の形状に形成され、第１本体部１１ａの幅は、端子接続部１１ｃの幅に比べて狭く形成される。

第２金属層１２は、第１本体部１１ａと重ね合わせられるように、ほぼＴ字形の第２本体部１２ａを具備することができる。ただし、第２本体部１２ａの端部は、これと対応する第１本体部１１ａの端部より短く形成されるので、第１金属層１１及び第２金属層１２が重ね合わせられるとき、第１本体部１１ａの端部は、第２金属層１２と重ならず、そのまま露出される電極接続部１１ｂを形成する。電極接続部１１ｂは、溶接を介して、バッテリセルの電極と電気的に連結されもする。

第１金属層１１及び第２金属層１２が重ね合わせられるとき、第１金属層１１において、第２金属層１２と重なっていない領域は、第１本体部１１ａの端部以外にも、端子接続部１１ｃがある。端子接続部１１ｃは、第１本体部１１ａから一方向に延長され、第１本体部１１ａに比べて幅が広く形成されてもよい。端子接続部１１ｃは、溶接を介して、保護回路モジュールの端子と電気的に連結されもする。

図１Ｂを参照すれば、第１金属層１１及び第２金属層１２が重ね合わされて一体化されることによって、リードプレート１０が形成される。このとき、第１本体部１１ａと第２本体部１２ａとが重ね合わされつつ、リードプレート１０の本体部１０ａを形成し、第２本体部１２ａと重なっていない第１本体部１１ａの端部、すなわち、電極接続部１１ｂと端子接続部１１ｃは、それぞれリードプレート１０の電極接続部１０ｂと端子接続部１０ｃとを形成する。リードプレート１０の本体部１０ａは、２層の金属であるのに対し、電極接続部１０ｂと端子接続部１０ｃは、いずれも１層の金属でもって形成される。

電極接続部１０ｂと端子接続部１０ｃとが、１層の金属層から形成されるので、溶接が容易である。もし電極接続部１０ｂと端子接続部１０ｃとが２層の金属層から形成されるならば、電極接続部１０ｂまたは端子接続部１０ｃを構成する金属層間の溶接、及びそれらと溶接される構成要素（例えば、セルの電極または保護回路モジュールの端子）との溶接がいずれも行われなければならないので、溶接工程が増加するだけではなく、それらの間の結着力も、本発明の実施形態による１層の、電極接続部１０ｂと端子接続部１０ｃとの場合に比べて落ちてしまう。

リードプレート１０の本体部１０ａは、２層の金属層が重ね合わされて厚みが増加した状態であるから、１層の金属だけで形成されたリードプレートに比べて幅を狭めることができる。言い換えれば、リードプレート１０の幅を減らしつつ、抵抗増大を防止するために、リードプレート１０の本体部１０ａは、少なくとも２層の金属を含んでもよい。一方、端子接続部１０ｃは、１層の金属でもって形成されるので、リードプレート１０の本体部１０ａに比べて抵抗が増大する。かような抵抗増大を防止するために、端子接続部１０ｃの幅Ｗｃは、本体部１０ａの幅Ｗａより大きく形成されてもよい。

図１Ｃを参照すれば、リードプレート１０は、電気的接続のための部分を残して絶縁材Ｓで覆い包まれ、周辺機器に対する短絡を防止することができる。例えば、絶縁材Ｓは、リードプレート１０の電極接続部１０ｂと端子接続部１０ｃとを除き、リードプレート１０を覆い包むことができる。絶縁材Ｓは、ポリイミド（ＰＩ）のような素材を含んでもよい。本実施形態では、端子接続部１０ｃの長さが長く形成されるので、絶縁材Ｓは、端子接続部１０ｃの端部を露出させたまま、端子接続部１０ｃの残りの領域を覆い包むことができる。

本発明の他の実施形態として、端子接続部１０ｃは、電極接続部１０ｂのように、短く形成されもすることは言うまでもない。その場合、端子接続部１０ｃは、電極接続部１０ｂと同様に、絶縁材Ｓによって覆い包まれずにそのまま露出され、端子接続部１０ｃの幅も、本体部１０ａに比べて大きく形成されない。

図２Ａは、本発明の他の実施形態によるリードプレートを概略的に示した分解斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａのリードプレートを示した斜視図であり、図２Ｃは、図２Ａのリードプレートが絶縁材で被覆された状態を示した斜視図である。

図２Ａを参照すれば、本発明の実施形態によるリードプレート（リード電極）２０も、第１金属層２１と第２金属層２２とが、溶接や導電性接着剤によって一体化されることによって形成されもする。一実施形態として、第１金属層２１と第２金属層２２との溶接による付着性を向上させるために、同じ金属性素材を含んでもよいことは言うまでもない。

第１金属層２１は、第１本体部２１ａと、第１本体部２１ａから一方向に延びた端子接続部２１ｃと、を含んでもよい。第１本体部２１ａは、ほぼ一字形の形状に形成され、端子接続部２１ｃは、Ｌ字形に形成されもする。

第２金属層２２は、第１本体部２１ａと重ね合わされるように、ほぼ一字形の形状に形成され、第１本体部２１ａに比べ、長さが短く形成された第２本体部２２ａを含んでもよい。従って、第１金属層２１及び第２金属層２２が重ね合わせられるとき、第１本体部２１ａの両端部は、第２金属層２２と重ならずにそのまま露出され、電極接続部２１ｂを形成することができる。

図２Ｂを参照すれば、第１金属層２１及び第２金属層２２が重ね合わされて形成されたリードプレート２０は、２層の金属でもって形成された本体部２０ａ、１層の金属の電極接続部２０ｂ及び端子接続部２０ｃを含む。電極接続部２０ｂは、本体部２０ａの両端から延び、セルの電極と電気的に連結され、端子接続部２０ｃは、本体部２０ａの一側から延び、保護回路モジュールの端子と電気的に連結されもする。

リードプレート２０の本体部２０ａは、２層の金属が重ね合わされて厚みが増加した状態であるから、１層の金属だけで形成されたリードプレートに比べ、幅を狭めることができる。一方、端子接続部２０ｃは、１層の金属でもって形成されるので、リードプレート２０の本体部２０ａに比べ、抵抗が増大しうる。かような抵抗増大を防止するために、端子接続部２０ｃの幅Ｗｃは、本体部２０ａの幅Ｗａに比べ、大きく形成されてもよい。

図２Ｂの拡大された部分を参照すれば、端子接続部２０ｃと本体部２０ａは、互いに対してほぼ垂直に曲折しうる。このように曲折することによって、複数のバッテリセルと保護回路モジュールとの多様な配置状態に能動的に対処することができる。

図２Ｃを参照すれば、リードプレート２０は、電気的連結のための部分を残して絶縁材Ｓに覆い包まれ、周辺機器に対する短絡を防止することができる。本実施形態では、電極接続部２０ｃが長手方向に延長された状態であるから、電極接続部２０ｃの端部を除外した残りの領域が、絶縁材Ｓで覆い包まれる。

図３Ａは、本発明のさらに他の実施形態によるリードプレートを概略的に示した分解斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａのリードプレートを示した斜視図であり、図３Ｃは、図３Ａのリードプレートが絶縁材で被覆された状態を示した斜視図である。

図３Ａを参照すれば、本発明の実施形態によるリードプレート（リード電極）３０も、第１金属層３１と第２金属層３２とが、溶接や導電性接着剤などによって一体化されることによって形成されてもよい。このとき、第１金属層３１と第２金属層３２との溶接による付着性を向上させるために、同じ金属性素材を含んでもよい。

第１金属層３１は、第１本体部３１ａ、第１本体部３１ａから一方向に延びた端子接続部３１ｃ、及び第１本体部３１ａの一側から一方向に延長された電極接続部３１ｃを含んでもよい。第１本体部３１ａは、ほぼ一字形の形状に形成され、端子接続部３１ｃは、Ｌ字形に形成されてもよい。第２金属層３２は、第１本体部３１ａと重ね合わされるように、ほぼ一字形の形状に形成された第２本体部３２ａを含んでもよい。

第１金属層３１及び第２金属層３２が重ね合わされてリードプレート３０を形成するとき、第１金属層３１の端子接続部３１ｃと電極接続部３１ｂは、第２金属層３２と重ならない。

図３Ｂを参照すれば、第１金属層３１及び第２金属層３２が重ね合わされて形成されたリードプレート３０は、２層の金属でもって形成された本体部３０ａ、１層の金属である電極接続部３０ｂ及び端子接続部３０ｃを含む。電極接続部３０ｂは、本体部３０ａの一側から突出してセルの電極と電気的に連結され、端子接続部３０ｃは、本体部３０ａの一側から延びて保護回路モジュールの端子と電気的に連結されもする。

リードプレート３０の本体部３０ａは、２層の金属が重ね合わされて厚みが増加した状態であるから、１層の金属だけで形成されたリードプレートに比べ、幅を狭めることができる。一方、端子接続部３０ｃは、１層の金属でもって形成されるので、リードプレート３０の本体部３０ａに比べ、抵抗が増大するので、かような抵抗増大を防止するために、端子接続部３０ｃの幅Ｗｃは、本体部３０ａの幅Ｗａに比べ、大きく形成されてもよい。

図３Ｂの拡大された部分を参照すれば、電極接続部３０ｂは、リードプレート３０の本体部３０ａに対して曲折されてもよい。従って、複数のバッテリセルと保護回路モジュールとが多様に配置されても、リードプレート３０は、適切な位置に配置されもする。

例えば、電極接続部３０ｂは、リードプレート３０の本体部３０ａとほぼ平行に、本体部３０ａに向かって曲折されもする。このとき、曲折された電極接続部３０ｂが、本体部３０ａの幅方向にさらに突出しないように、電極接続部３０ｂの幅Ｗｂは、本体部３０ａの幅Ｗａと同一であるか、あるいはそれより小さく形成される。

図３Ｃを参照すれば、リードプレート３０は、電気的連結のための部分を残し、絶縁材Ｓに覆い包まれ、周辺機器に対する短絡を防止することができる。本実施形態では、端子接続部３０ｃが、長手方向に延長された状態であるから、端子接続部３０ｃの端部を除外した残りの領域が絶縁材Ｓで覆い包まれる。

前述の本発明の実施形態によるリードプレート１０，２０，３０は、少なくとも２層の金属を使用することによって、本体部１０ａ，２０ａ，３０ａの厚みを増加させ、幅を狭めることができる。抵抗増大を防止しつつ、本体部１０ａ，２０ａ，３０ａの幅を狭めることができるので狭い空間でも、セルの電極間、セルと保護回路モジュールとを電気的に連結することができる。

また、溶接が行われる電極接続部１０ｂ，２０ｂ，３０ｂと端子接続部１０ｃ，２０ｃ，３０ｃは、１層の金属でもって形成されることによって、溶接を介した電気的連結を容易に行うことができる。

そして、１層の金属の端子接続部１０ｃ，２０ｃ，３０ｃの幅を、本体部１０ａ，２０ａ，３０ａの幅より大きく形成することによって、２層の金属の本体部１０ａ，２０ａ，３０ａを流れた電流が端子接続部１０ｃ，２０ｃ，３０ｃを流れるとき、抵抗増大を防止することができる。

以下、前述の本発明の実施形態によるリードプレート（リード電極）を利用したバッテリパックについて説明する。

図４は、本発明の一実施形態によるバッテリパックを概略的に示した分解斜視図である。

図４を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリパック４００は、複数のバッテリセル４１０、保護回路モジュール４２０、下部ケース４３１及び上部ケース４３２、複数のバッテリセル４１０と保護回路モジュール４２０とを電気的に連結する第１リードプレート４４０、第２リードプレート４５０及び第３リードプレート４６０を含む。

バッテリセル４１０は、ポリマーセルであってもよい。例えば、正極板及び負極板、並びにそれらの間に介在されたセパレータがゼリーロール状に巻き取られた電極組立体が、電解質と共にポーチに収容されることによって、バッテリセル４１０が製作される。その場合、正極板及び負極板と電気的に連結された正極タブ４１１ａ及び負極タブ４１１ｂの電極タブ４１１が、バッテリセル４１０の一側から引き出される。

保護回路モジュール４２０は、複数のバッテリセル４１０の過充電、過放電または過電流によって発生する過熱及び爆発を防止することができる。保護回路モジュール４２０は、抵抗、コンデンサのような受動素子や電界トランジスタのような能動素子を含む安全素子、または直接回路を具備することができる。

保護回路モジュール４２０は、複数のバッテリセル４１０との電気的連結のための端子４２２を含んでもよい。保護回路モジュール４２０は、外部電子機器との電気的連結のためのコネクタ（図示せず）を含んでもよい。

下部ケース４３１及び上部ケース４３２は、互いに対面するように形成され、複数のバッテリセル４１０と保護回路モジュール４２０とを収容する。下部ケース４３１は、複数のバッテリセル４１０と保護回路モジュール４２０とが収容される収容空間を定義し、電気的短絡を防止する隔壁Ｂを含んでもよい。

下部ケース４３１及び上部ケース４３２は、電気的絶縁素材を含んでもよい。例えば、下部ケース４３１及び上部ケース４３２は、プラスチックのような絶縁性樹脂の射出成形物であってもよい。または、下部ケース４３１及び上部ケース４３２は、所定の剛性を有する絶縁フィルムによって製作されてもよい。または、下部ケース４３１及び上部ケース４３２は、薄い金属性素材を含むが、外側面が絶縁フィルムでコーティングされた状態であってもよい。

第１リードプレート４４０，第２リードプレート４５０及びし第３リードプレート４６０は、複数のバッテリセル４１０を電気的に連結し、同時にそれらバッテリセル４１０と保護回路モジュール４２０とを電気的に連結することができる。例えば、第１リードプレート４４０は、左側に置かれた３個のバッテリセル４１０の正極と電気的に連結され、第２リードプレート４５０は、右側に置かれた３個のバッテリセル４１０の負極と電気的に連結され、バッテリパック４００の大電流端を形成する。第３リードプレート４６０は、左側に置かれた３個のバッテリセル４１０の負極と電気的に連結され、右側に置かれた３個のバッテリセル４１０の正極と電気的に連結され、６個のバッテリセル４１０を直列連結することができる。

本発明の実施形態によるバッテリパック４００は、６個のバッテリセル４１０を含む構造である。本発明の実施形態は、例示的なものであり、本発明の実施形態によるバッテリパック４００がかような構造に限定されるものではない。

図５Ａは、本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第１リードプレートを抜粋して示した斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａの分解斜視図である。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、第１リードプレート４４０は、２層の金属を一体化することによって、第１リードプレート４４０の本体部４４０ａを形成し、電極接続部４４０ｂと端子接続部４４０ｃとが形成される。このとき、第１リードプレート４４０の本体部４４０ａは、２層の金属であり、電極接続部４４０ｂと端子接続部４４０ｃは、１層の金属であり、溶接を介した電気的接続部分を除き、絶縁材Ｓで覆い包まれる。第１リードプレート４４０の具体的構成は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明した内容と同じであるので、当該内容に代えることとする。

第１リードプレート４４０は、３個のバッテリセル４１０の正極と電気的に連結されるために、３個の電極接続部４４０ｂを含んでもよい。電極接続部４４０ｂがバッテリセル４１０の正極と電気的に連結されるとき、それらを媒介する部材として、補助リードタブ４４４がさらに含まれてもよい。

補助リードタブ４４４は、単一金属層であり、一側は、電極接続部４４０ｂと電気的に連結され、他側は、バッテリセル４１０の正極である正極タブ４１１ａと直接溶接される。

補助リードタブ４４４の一側と電極接続部４４０ｂとの間にはＴＣＯ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｔｏｆｆ）４４２が連結される。ＴＣＯ ４４２は、補助リードタブ４４４の一側及び電極接続部４４０ｂと、溶接のような方法によって連結されもする。ＴＣＯ ４４２は、バッテリセル４１０の温度が基準値を超える場合、電流を遮断するヒューズ（ｆｕｓｅ）としての機能を行うことができる。

補助リードタブ４４４には、ホールｈが形成される。補助リードタブ４４４のホールｈが、下部ケース４３１に形成された突起（図示せず）に嵌め込まれた状態で、補助リードタブ４４４の一側が、バッテリセル４１０の正極タブ４１１ａと溶接される。例えば、ホールｈは円形、＊型または＋型、またはそれらが結合された形態で形成されてもよい。

一方、補助リードタブ４４４と第１リードプレート４４０とが溶接を介して機械的に連結しているので、第１リードプレート４４０の位置も固定される。従ってバッテリパック４００に外部振動が伝えられても、第１リードプレート４４０とバッテリセル４１０との電気的連結が安定して維持される。

第１リードプレート４４０は、バッテリセル４１０と保護回路モジュール４２０とを電気的に連結するために、端子接続部４４０ｃを含む。端子接続部４４０ｃは、第１リードプレート４４０の一側から延び、絶縁材Ｓによって覆い包まれていない端部は、保護回路モジュール４２０と溶接を介して電気的に連結される。

以上では、第１リードプレート４４０が、ＴＣＯ４４２及び補助リードタブ４４４と電気的に連結される構成について説明したが、かような構造は、第２リードプレート４５０の場合も同様である。ただし、第２リードプレート４５０は、右側に置かれたバッテリセル４１０の負極である負極タブ４１１ｂと電気的に連結される点でのみ差があるだけであり、具体的構造は、第１リードプレート４４０と同一または類似しているので、第２リードプレート４５０についての具体的説明は、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明した内容に代えることとする。

図６は、本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第３リードプレートを抜粋して示した斜視図である。

図６を参照すれば、第３リードプレート（リード電極）４６０も、２層の金属を一体化することによって本体部４６０ａを形成し、電極接続部４６０ｂと端子接続部４６０ｃとが形成される。第３リードプレート４６０の本体部４６０ａは、２層の金属であり、電極接続部４６０ｂと端子接続部４６０ｃは、１層の金属であり、溶接のような方式による電気的接続部分を除いて絶縁材Ｓで覆い包まれる。

図４及び図６を参照すれば、第３リードプレート４６０の電極接続部４６０ｂのうち一部は、バッテリセル４１０の正極と、残りは、バッテリセル４１０の負極と電気的に連結される。例えば、左側に置かれた３個の電極接続部４６０ｂは、３個のバッテリセル４１０の負極と溶接され、右側に置かれた３個の電極接続部４６０ｂは、残りの３個のバッテリセル４１０の正極と溶接される。

複数の電極接続部４６０ｂのうち少なくともいずれか一つには、ホールｈが形成され、下部ケース４３１に形成された突起（図示せず）に嵌め込まれる。ホールｈは、円形、＊型または＋型、またはそれらが結合された形態で形成されてもよい。ホールｈと突起との結合を介して、第３リードプレート４６０の位置が固定される。従って、バッテリパック４００に外部振動が伝えられても、第３リードプレート４６０とバッテリセル４１０との電気的連結が安定して維持される。

第３リードプレート４６０の端子接続部４６０ｃは、本体部４６０ａから一側に延長され、本体部４６０ａの幅より広い幅を有するように形成される。端子接続部４６０ｃの端部は、保護回路モジュール４２０と、溶接を介して電気的に連結されもする。

図７は、図４に図示された本発明の一実施形態によるバッテリパックの一部を抜粋して示した斜視図である。

図７を参照すれば、複数のバッテリセル４１０が、下部ケース４３１に収容される。本発明の実施形態によれば、第１リードプレート４４０によって電気的に連結されるバッテリセル４１０のうち２個のバッテリセル４１０は、電極タブ４１１が右側方向に向かうように、下部ケース４３１に収容され、残りの１つのバッテリセル（図示せず）は、電極タブが後方に向かうように、下部ケース４３１に収容される。バッテリセル４１０の一側辺、例えば、電極タブ４１１が引き出された側辺には、テラス部４１３が備わっている。

バッテリセル４１０は、第１リードプレート４４０を介して電気的に連結されもする。例えば、第１リードプレート４４０の電極接続部４４０ｂと電気的に連結された補助リードタブ４４４が、バッテリセル４１０の電極タブ４１１と溶接されることによって、複数のバッテリセル４１０が電気的に連結されもする。補助リードタブ４４４と電極接続部４４０ｂとの間に、ＴＣＯ４４２が備わってもよいということは、前述の通りである。

第１リードプレート４４０は、それぞれのバッテリセル４１０のテラス部４１３上に配置されもする。第１リードプレート４４０の幅、例えば、本体部４４０ａの幅Ｗａは、テラス部４１３の幅Ｗｔと同じであるか、あるいはそれよりも小さく形成されてもよい。前述のように、２層の金属を重ね合わせて形成することによって、抵抗増大を防止しつつ、第１リードプレート４４０の本体部４４０ａの幅を狭く形成するので、テラス部４１３上の狭い空間にも、第１リードプレート４４０が配置される。

第１リードプレート４４０がテラス部４１３上に配置されつつ、第１リードプレート４４０と連結された補助リードタブ４４４は、電極タブ４１１上に配置される。補助リードタブ４４４の一端は、正極タブ４１１ａと溶接される。

補助リードタブ４４４と電極タブ４１１との溶接を容易にするために、下部ケース４３１には、貫通孔Ｈが備わってもよい。補助リードタブ４４４の端部と正極タブ４１１ａが重ね合わされた状態で、上部と下部とに溶接ロッド（図示せず）を適用して溶接を行うことができる。このとき、下部に位置する溶接ロッドは、貫通孔Ｈを通過して電極タブ４１１と接触し、上部に位置する溶接ロッドは、補助リードタブ４４４の端部と接触する。

補助リードタブ４４４には、ホールｈが形成されてもよい。例えば、補助リードタブ４４４には、ホールｈが形成され、下部ケース４３１には、これと対応する位置に、突起ｐが備わってもよい。補助リードタブ４４４に形成されたホールｈが突起ｐに嵌め込まれつつ、補助リードタブ４４４の位置が固定されて溶接が容易に行われる。また、補助リードタブ４４４の位置が固定されつつ、補助リードタブ４４４と連結された第１リードプレート４４０の位置も固定される。

本発明の実施形態では、第１リードプレート４４０によって電気的に連結される３個のバッテリセル４１０が備わった領域について説明したが、本発明がこれに限定されるものではないということは言うまでもない。例えば、図７を参照して説明した下部ケースに形成された貫通ホールＨは、本発明の実施形態によるバッテリセル４１０の電極タブ４１１と対応する位置にいずれも形成されてもよい。

また、第２リードプレート４５０と連結された補助リードタブ、及び第３リードプレート４６０の電極接続部４６０ｂにも、ホールｈが形成され、これと対応する突起ｐが、下部ケース４３１に形成されもすることは、前述の通りである。

図８は、本発明の他の実施形態によるバッテリパックを概略的に示した分解斜視図である。

図８を参照すれば、本発明の実施形態によるバッテリパック５００は、複数のバッテリセル５１０、保護回路モジュール５２０、下部ケース５３１及び上部ケース５３２、複数のバッテリセル５１０と保護回路モジュール５２０とを電気的に連結する複数のリードプレート５４０，５５０，５６０，５７０，５８０を含む。

バッテリセル５１０は、角形セルであってもよい。例えば、正極板及び負極板、並びにそれらの間に介在されたセパレータがゼリーロール状に巻き取られた電極組立体が、電解質と共に角形の缶に収容されることによって、バッテリセル５１０が製作される。

バッテリセル５１０の一面には、突出した形態に形成された電極端子５１１を含み、電極端子５１１は、電極組立体の負極板と電気的に連結されて負極を形成する。このとき、電極組立体を収容した缶は、電極組立体の正極板と電気的に連結され、正極としての役割を行う。本発明で図示されていないが、電気的短絡を防止するために、負極である電極端子５１１が備わった面の反対面を残し、缶の外面は絶縁処理されもする。

保護回路モジュール５２０は、複数のバッテリセル５１０の過充電、過放電または過電流によって発生する過熱及び爆発を防止することができる。保護回路モジュール５２０は、抵抗、コンデンサのような受動素子や、電界トランジスタのような能動素子を含む安全素子、または直接回路を具備することができる。

保護回路モジュール５２０は、複数のバッテリセル５１０との電気的連結のための端子５２２を含み、外部電子機器との電気的連結のためのコネクタを含んでもよい。

下部ケース５３１及び上部ケース５３２は、互いに対面するように形成され、複数のバッテリセル５１０と保護回路モジュール５２０とを収容する。下部ケース５３１は、複数のバッテリセル５１０と保護回路モジュール５２０とが収容される収容空間を区画し、電気的短絡を防止する隔壁を含んでもよい。

下部ケース５３１及び上部ケース５３２は、電気的絶縁素材を含んでもよい。例えば、下部ケース５３１及び上部ケース５３２は、プラスチックのような絶縁性樹脂の射出成形物であってもよい。または、下部ケース５３１及び上部ケース５３２は、所定の剛性を有する絶縁フィルムによって製作される。または、下部ケース５３１及び上部ケース５３２は、薄い金属性素材を含むが、外側面が絶縁フィルムでコーティングされた状態であってもよい。

リードプレート５４０，５５０，５６０，５７０，５８０は、複数のバッテリセル５１０を電気的に連結し、同時にそれらバッテリセル５１０と保護回路モジュール５２０とを電気的に連結することができる。本発明の一実施形態によれば、バッテリセル５１０は、図４ないし図７を参照して説明したバッテリパック４００の第１リードプレート４４０及び２リードプレート４５０のように、外部に、ＴＣＯ４４２及び補助リードタブ４４４を具備せずに、内蔵型ヒューズ（図示せず）を含んでもよい。

以下、並列連結された２個のバッテリセル５１０が、直列連結された構造のバッテリパック５００について説明する。本発明の実施形態は、例示的なものであり、本発明の実施形態によるバッテリパック５００は、かような構造に限定されるものではない。

図９は、本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第１リードプレートを抜粋して示した斜視図である。

図９を参照すれば、第１リードプレート５４０は、２層の金属が一体化されることにより、本体部５４０ａを形成し、電極接続部５４０ｂと端子接続部５４０ｃとが形成される。このとき、第１リードプレート５４０の本体部５４０ａは、２層の金属であり、電極接続部５４０ｂと端子接続部５４０ｃは、１層の金属であり、溶接を介した電気的接続部分を除いて絶縁材Ｓで覆い包まれる。第１リードプレート５４０の具体的構成は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明した内容と同一であるので、当該内容に代えることとする。

図８及び図９を参照すれば、第１リードプレート５４０の本体部５４０ａの幅は、バッテリセル５１０の厚みと同一であるか、あるいはそれより小さく形成されてもよい。前述のように、２層の金属を重ね合わせて形成することによって、抵抗増大を防止しつつ、本体部５４０ａの幅を狭く形成するので、第１リードプレート５４０の本体部５４０ａは、薄厚のバッテリセル５１０の側面に沿って配置される。

第１リードプレート５４０の電極接続部５４０ｂは、バッテリセル５１０の電極、例えば、左前方に備わった２個のバッテリセル５１０の正極と溶接される。電極接続部５４０ｂは、１層の金属であるから、それらの溶接が容易になされる。

第１リードプレート５４０の端子接続部５４０ｃは、保護回路モジュール５２０の端子５２２と溶接され、バッテリセル５１０の上面と平行に、本体部５４０ａに対してほぼ垂直に曲折される。もし端子接続部５４０ｃが２層の金属でもって形成されるならば、バッテリセル５１０の上面を通過する端子接続部５４０ｃの厚みによって、バッテリパック５００の厚みが全体的に増大する。しかし、本発明の実施形態による端子接続部５４０ｃは、１層の金属であるから、バッテリパック５００の全体厚を最小化することができる。

第１リードプレート５４０は、左前方に備わった２個のバッテリセル５１０の正極と溶接され、大電流端の正極を形成し、第２リードプレート５５０は、第１リードプレート５４０と隣接するように備わり、左後方に配置された２個のバッテリセル５１０の負極と溶接され、大電流端の負極を形成する。第２リードプレート５５０の具体的構成は、第１リードプレート５４０の構成と同一であるので、具体的説明は省略する。

図１０は、本発明の一実施形態によるバッテリパックに使われた第３リードプレートを抜粋して示した斜視図である。

図１０を参照すれば、第３リードプレート５６０は、２層の金属を一体化することにより、本体部５６０ａを形成し、電極接続部５６０ｂと端子接続部５６０ｃとが形成される。このとき、第３リードプレート５６０の本体部５６０ａは、２層の金属であり、電極接続部５６０ｂと端子接続部５６０ｃは、１層の金属であり、溶接を介した電気的接続部分を除いて絶縁材Ｓで覆い包まれる。

第３リードプレート５６０の電極接続部５６０ｂは、バッテリセル５１０の電極と溶接され、本体部５６０ａとほぼ平行に本体部５６０ａに向かって曲折されもする。このとき、曲折された電極接続部５６０ｂが、本体部５６０ａの幅方向にさらに突出しないように、電極接続部５６０ｂの幅が、本体部５６０ａの幅と同一であるか、あるいはそれより小さく形成されることは、先に図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明した通りである。

図８及び図１０を参照すれば、第３リードプレート５６０の本体部５６０ａの幅は、バッテリセル５１０の厚みと同一であるか、あるいはそれより小さく形成される。前述のように、２層の金属を重ね合わせて形成することによって、抵抗増大を防止しつつ、本体部５６０ａの幅を狭く形成するので、第３リードプレート５６０の本体部５６０ａは、厚みの薄いバッテリセル５１０の側面に沿って配置される。

第３リードプレート５６０の端子接続部５６０ｃは、保護回路モジュール５２０の端子５２２と溶接され、バッテリセル５１０の上面と平行に、本体部５６０ａに対してほぼ垂直に曲折される。端子接続部５６０ｃは、１層の金属であるから、バッテリパック５００の全体厚増大を最小化することができる。

第３リードプレートの本体部５６０ａを流れた電流が、端子接続部５６０ｃを通過するとき、抵抗上昇を防止するために、端子接続部５６０ｃの幅が、本体部５６０ａの幅より大きく形成されることは、前述の通りである。

第３リードプレート５６０は、後方に配置された４個のバッテリセル５１０を電気的に連結され、第４リードプレート５７０は、第３リードプレート５６０と実質的に対称的に備わり、下方に配置された４個のバッテリセル５１０を電気的に連結する。第５リードプレート５８０は、右側方向に配置された４個のバッテリセル５１０を電気的に連結する。第４リードプレート５７０及び第５リードプレート５８０の構造は、第３リードプレート５６０と同一であるので、具体的説明は、当該内容に代えることとする。

本実施形態では、第１リードプレート５４０及び２リードプレート５５０が、図２Ａないし図２Ｃを参照して説明したリードプレートと同じ構造を有する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１リードプレート５４０及び２リードプレート５５０は、第３リードプレート５６０，第４リードプレート５７０及び第５リードプレート５８０のように、電極接続部５４０ｂが、本体部５４０ａの両端ではない一側から突出し、曲折可能な形態であってもよい。すなわち、第１リードプレート５４０及び２リードプレート５５０が、図３Ａないし図３Ｃを参照して説明したリードプレートと同一であるか、あるいは類似の構造であってもよい。

図４及び図８を参照して説明した本発明の実施形態によるバッテリパックは、２層の金属から形成され、幅が狭く形成された本体部を具備したリードプレートを利用するので、狭い空間を効率的に活用することができる。また、電極接続部と端子接続部とを１層の金属でもって形成することによって、溶接を容易に行うことができる。

１層の金属でもって形成された端子接続部は、幅を広く形成することによって、抵抗上昇を防止することができ、厚みが薄く形成されるので、バッテリパックの全体厚を最小化することができる。

本発明について前述の望ましい実施形態と関連して説明したが、発明の要旨及び範囲から外れることなく、多様な修正や変形を行うことが可能である。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨に属する限り、かような修正や変形を含むものである。

本発明のバッテリパック及びバッテリパック用リード電極は、例えば、二次電池関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１０，２０，３０ リードプレート
１１，２１，３１ 第１金属層
１２，２２，３２ 第２金属層
１０ａ，２０ａ，３０ａ 本体部
１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ 電極接続部
１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ 端子接続部
４００，５００ バッテリパック
４１０，５１０ バッテリセル
４２０，５２０ 保護回路モジュール
４３１，５３１ 下部ケース
４３２，５３２ 上部ケース
４４０，５４０ 第１リードプレート
４４２ ＴＣＯ
４４４ 補助リードタブ
４５０，５５０ 第２リードプレート
４６０，５６０ 第３リードプレート
５７０ 第４リードプレート
５８０ 第５リードプレート
Ｓ 絶縁材

Claims (14)

1. バッテリセルと、
   前記バッテリセルと電気的に連結された保護回路モジュールと、
   対向し、前記バッテリセルと前記保護回路モジュールを収容する上部ケースと下部ケースと、
   前記保護回路モジュールと、前記バッテリセルとの間で電気的に連結されたリード電極と、を含み、
   前記リード電極は、
   前記複数のバッテリセルまたは前記保護回路モジュールと接続された複数のエンド接続部と、
   前記複数のエンド接続部と連結され、前記エンド接続部の厚みより厚い本体部と、
   を含み、
   前記下部ケースは、前記バッテリセル及び前記保護回路モジュールが収容される収容空間を定義する隔壁を含み、
   前記バッテリセルは、第１側に形成されたテラス部を含み、
   前記本体部の幅は、前記テラス部の幅と同一であるか、あるいはそれより狭く、
   前記本体部は、該本体部の面が前記上部ケースの面と平行になるように前記テラス部の上に配置されていることを特徴とする、バッテリパック。
2. 前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部の幅は、前記本体部の幅より広いことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
3. 前記複数のエンド接続部のうち前記いずれか１つのエンド接続部は、前記保護回路モジュールに接続されたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリパック。
4. 前記本体部は、重ね合わされた第１金属層及び第２金属層を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. 前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部は、
   第１金属層に形成され、前記第２金属層と重ね合わされずに、第２金属層を過ぎて延びた接続部を含むことを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
6. 前記第１金属層及び第２金属層は、溶接または導電性接着剤のうち少なくともいずれか一つによって、一体に形成されたことを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
7. 前記バッテリセルは、一側に形成された電極タブを含み、
   前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部は、前記電極タブと接続されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
8. 前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部、及び前記本体部は、他の領域に対して曲がって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。
9. 前記本体部の幅は、前記バッテリセルの厚みと同一であるか、あるいはそれより狭いことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
10. 前記リード電極は、前記本体部を覆い包む絶縁材をさらに含み、
    前記エンド接続部それぞれの少なくとも一部分は、前記絶縁材の外部に露出されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
11. 前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部と、前記バッテリセルとの間に接続される補助リードタブをさら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。
12. 前記補助リードタブは、ホールをさらに含み、
    前記ケースは、前記ホールと結合する突起を含み、
    前記ホールと突起との結合によって、前記ケースに対する前記補助リードタブの位置が固定されることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリパック。
13. 前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部と、前記補助リードタブとの間に電気的に接続されるＴＣＯ（temperature cutoff）をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリパック。
14. 前記複数のエンド接続部のうちいずれか１つのエンド接続部は、ホールを含み、
    前記ケースは、前記ホールと結合する突起を含み、
    前記ホールと突起との結合によって、前記ケースに対する前記いずれか１つのエンド接続部の位置が固定されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。