JP5946588B2 - パウチ型バッテリーセル内部のガス排出が可能なバッテリーパック - Google Patents

Description

本発明は、パウチ型バッテリーセル内部のガス排出が可能なバッテリーパックに関し、さらに詳しくは、パウチ型バッテリーセル内部のガス圧力が基準圧力以上に上昇してパウチ型バッテリーセルが膨張した場合、パウチ型バッテリーセル内部のガスを排出させることができるバッテリーパックに関する。

一般に、モバイル機器に対する技術開発と需要の増加で二次電池の需要も急激に増加しており、その中でもエネルギー密度と作動電圧が高く保存と寿命特性に優れたリチウム(イオン／ポリマー)二次電池は、各種のモバイル機器は勿論、多様な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。

韓国公開特許第2009-0065587号は、安全性が改善されたパウチ型二次電池を開示しており、該パウチ型二次電池は、セルの内部と電極タブのシーリング部にチャンネルが形成されている。過充電又は内部短絡などの原因によりパウチ内部にガスが過度に発生して圧力が高くなると、前記チャンネルを介してガスがパウチの外部へ排出されることがある。すなわち、セル内部のガスが外部へ排出される時には、常に電極タブのシーリング部を介して排出されるので、ガスの排出方向を予め予測することができる。

一方、パウチ型二次電池が取り付けられる電子装置、機械装置の仕様及び作動環境によってパウチ型二次電池の内部のガスを排出する基準圧力は異なり得る。すなわち、パウチ型二次電池の内部のガス圧力が少しだけ上昇したとしても、ガスを外部へ排出しなければならない電子装置、機械装置が存在する反面、パウチ型二次電池の内部のガス圧力が随分上昇した状態でもガスを外部へ排出する必要のない電子装置、機械装置も存在する。

しかし、前記公開特許の場合、それぞれの電子装置、機械装置が求めるパウチ型二次電池のガス排出基準圧力が変わると、シーリング部の設計を変更しなければならないとの不便がある。

一方、特定の電子装置、機械装置が求めるガス排出基準圧力に合うようにパウチ型二次電池を製造し、前記電子装置、機械装置に取り付けた状況を仮定する。しかし、前記電子装置、機械装置を実際に運用する途中に既存に設定していたガス排出基準圧力が適切でないものと明かされ、ガス排出基準圧力を高めるか低めなければならない状況が発生すれば、既存のパウチ型二次電池を新たに変わったガス排出基準圧力を有するパウチ型二次電池に全部取り替えなければならないとの問題がある。

本発明は、前述の問題点を解決するため着想されたものであって、ガス排出基準圧力によってパウチ型バッテリーセルの設計を変更する必要のないバッテリーパックを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、既に電子装置、機械装置に取り付けられたバッテリーパックに備えられたパウチ型バッテリーセルのガス排出基準圧力を簡単に変更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。

本発明の好ましい実施例に係るバッテリーパックは：複数個のパウチ型バッテリーセル; 前記パウチ型バッテリーセルの厚さ方向の膨張を抑制する隔壁を有し、前記隔壁によって区画された空間にそれぞれのパウチ型バッテリーセルを収容するケース; 及び前記パウチ型バッテリーセルの表面のうち、前記隔壁によって支持されていない部位を突くため前記ケースに設けられ、前記パウチ型バッテリーセルの個数と同一個数のピン部材等を有する穿孔ユニット;を含む。

好ましくは、前記パウチ型バッテリーセルは、前記ピン部材が設けられた方向に向かって表面に突出され形成された突起部を有する。

好ましくは、前記ケースは前記複数個のパウチ型バッテリーセルの幅方向の膨張を許容する空間部を有する。

好ましくは、前記ピン部材等は前記パウチ型バッテリーセルの表面との距離調節ができるよう前記ケースに設けられる。

好ましくは、前記バッテリーパックは、前記それぞれのピン部材の位置を調節する調節レバー等を有する。

好ましくは、前記バッテリーパックは、前記ピン部材等の位置を同時に調節する調節レバーを有する。

好ましくは、前記バッテリーパックは、前記それぞれのピン部材に連動され、回転運動を前記ピン部材の長さ方向の直線運動に変換する第1ギア; 及び複数個の第1ギアとそれぞれ噛み合う複数個の第2ギアを有し、前記調節レバーの回転に伴い共に回転する調節軸;をさらに含む。

本発明によれば、ガス排出基準圧力によってパウチ型バッテリーセルの設計を変更する必要のないバッテリーパックを提供することができる。

また、既に電子装置、機械装置に取り付けられたバッテリーパックに備えられたパウチ型バッテリーセルのガス排出基準圧力を簡単に変更することができるバッテリーパックを提供することができる。

本明細書に添付される次の図等は、本発明の好ましい実施例を例示するものであり、前述の発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものなので、本発明はそのような図に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはならない。

本発明の第1実施例に係るバッテリーパックの縦断面図である。 図1のバッテリーパックに備えられた穿孔ユニットの部分拡大図である。 図2の穿孔ユニットに備えられたピン部材がパウチ型バッテリーセルの方向へ接近した状態を示す図である。 本発明の第2実施例に係るバッテリーパックの縦断面図である。

以下、図を参照しつつ、本発明の好ましい実施例に係るバッテリーパックに対して詳しく説明する。

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるとの原則に即し、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されなければならない。よって、本明細書に記載された実施例と図に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例などがあり得ることを理解しなければならない。

図で各構成要素、またはその構成要素を成す特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張或いは省略されるか、または概略的に示された。よって、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。関連された公知機能或いは構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に濁し得ると判断される場合、そのような説明は略する。

<第1実施例>
図1は、本発明の第1実施例に係るバッテリーパックの縦断面図である。図2は図1のバッテリーパックに備えられた穿孔ユニットの部分拡大図である。図3は、図2の穿孔ユニットに備えられたピン部材がパウチ型バッテリーセルの方向へ接近した状態を示す図である。

図1から図3は、構成要素の把握の容易性のため、一部構成のみを断面で示したことを明らかにしておく。

図1から図3に示す通り、本発明の第1実施例に係るバッテリーパック100は、複数個のパウチ型バッテリーセル20と、前記複数個のパウチ型バッテリーセル20を収容するケース10と、前記パウチ型バッテリーセル20の個数と同一個数のピン部材32を有する穿孔ユニット30とを含む。

パウチ型バッテリーセル20は、内部に電極組立体を収容し、電極組立体は正極板、負極板、セパレーターを有し、前記正極板と負極板のそれぞれから延長された電極タブに電極リードが連結される。このような構造は、パウチ型バッテリーセル20の一般的な構造に該当するので、図に具体的に表示してはいないことを明らかにしておく。図2及び図3で、パウチ型バッテリーセル20の点線で示された領域の内側に電極組立体が収容される。

ケース10は、パウチ型バッテリーセル20の厚さ方向の膨張を抑制する隔壁12を有し、隔壁12によって区画された空間にそれぞれのパウチ型バッテリーセル20が収容される。

それぞれのパウチ型バッテリーセル20は、二つの隔壁12の間に配置されるか、一つの隔壁12とケース10の内側面との間に配置される。また、パウチ型バッテリーセル20の両面は、隔壁12に接触されているか、ケース10の内側面に接触される。

過充電または内部短絡などの原因によってパウチ型バッテリーセル20の内部にガスが過度に発生して圧力が高くなると、パウチ型バッテリーセル20が膨張することになる。また、隔壁12またはケース10の内側面によってパウチ型バッテリーセル20の厚さ方向の膨張は抑制されるので、図1を基準に、パウチ型バッテリーセル20の両端部が膨張することになる。もちろん、パウチ型バッテリーセル20の両端部は幅方向だけでなく、厚さ方向にも膨張することができる。

したがって、隔壁12がパウチ型バッテリーセル20の厚さ方向の膨張を抑制するとのことは、パウチ型バッテリーセル20の全領域にかけて厚さ方向の膨張を抑制するとのことを意味するよりは、パウチ型バッテリーセル20の全領域のうち隔壁12と接触されている領域ではパウチ型バッテリーセル20の厚さ方向の膨張を抑制するとのことを意味する。

一方、複数個のパウチ型バッテリーセル20が幅方向へ膨張されることを許容することができるよう、ケース10は空間部14、15を有する。

穿孔ユニット30のピン部材32は、パウチ型バッテリーセル20の表面のうち、隔壁12によって支持されていない部位を突くためケース10に設けられる。また、ピン部材32はパウチ型バッテリーセル20の表面との距離調節ができるよう前記ケース10に設けられてよい。

例えば、調節レバー36とネジ山34を利用してピン部材32の位置を調節することができる。調節レバー36は回転ができるようケース10に設けられ、調節レバー36の端部にはネジ山34が形成され、ピン部材32の中央にはボアが形成され、このボアの内部に雌ネジを形成し、ネジ山34を雌ネジに挟み込んだ状態が図2及び図3に示されている。

ピン部材32はケース10を基準に回転せず、パウチ型バッテリーセル20に近くなるか遠くなる方向に沿って直線上にのみ運動できるよう、ピン部材32の表面にキーが形成され、ケース10のうちこのキーに対応される位置にはキー溝が形成されてよい。または、断面が四角形、六角形などを含む多角形となるようにピン部材32を設計してピン部材32の回転を防止することもできる。

調節レバー36を回転させればネジ山34が回転することになり、ピン部材32は回転しないので、ピン部材32のボアに形成された雌ネジは前記ネジ山34と相対運動を行うことになって、ピン部材32がパウチ型バッテリーセル20に近くなるか遠くなる方向に沿って直線上に運動することになる。

調節レバー36はピン部材32の位置を調節する構成であって、それぞれのピン部材32ごとに調節レバー36が設けられ、よって、ピン部材32の個数と調節レバー36の個数は同じである。

一方、パウチ型バッテリーセル20は、ピン部材32が設けられた方向に向かって表面に突出され形成された突起部22を有することができる。突起部22の幅(W)と厚さ(D)は多様に設計可能である。また、突起部22の幅(W)と厚さ(D)を大きく設計すれば、突起部22、パウチ型バッテリーセル20の取扱い中の不注意でパウチ型バッテリーセル20がピン部材32に接触されるとしても、パウチ型バッテリーセル20に容易に孔が開かないとの長所がある。

図2の状態から図3の状態に、また図3の状態から図2の状態にピン部材32の位置を調節することができる。また、調節レバー36を調節し、図2に示されたものよりもピン部材32とパウチ型バッテリーセル20との距離をさらに遠くすることもできる。

図3の状態に比べて図2の状態の場合、パウチ型バッテリーセル20がより多く膨張しなければ、パウチ型バッテリーセル20がピン部材32に突かれてパウチ型バッテリーセル20内部のガスが排出されない。逆に、図2の状態に比べて図3の状態の場合、パウチ型バッテリーセル20がより少なく膨張しても、パウチ型バッテリーセル20がピン部材32に突かれてパウチ型バッテリーセル20内部のガスが排出される。

パウチ型バッテリーセル20内部のガスを外部へ排出するための基準圧力が高い場合は、調節レバー36を操作し、図3に示す通り、ピン部材32をパウチ型バッテリーセル20に近接させればよい。逆に、パウチ型バッテリーセル20内部のガスを外部へ排出するための基準圧力が低い場合は、調節レバー36を操作し、図２に示す通り、ピン部材32をパウチ型バッテリーセル20から比較的に遠く離せばよい。

すなわち、いちいちパウチ型バッテリーセル20自体の設計を変更する必要なく、ピン部材32の位置のみ調節することだけでもパウチ型バッテリーセル20の多様なガス排出基準に対応することができる。

また、既に電子装置、機械装置に取り付けられたバッテリーパック100に備えられたパウチ型バッテリーセル20のガス排出基準圧力を変更しなければならない場合、バッテリーパック100自体を取り替える必要なく、調節レバー36を操作することで充分に対応可能な長所がある。

<第2実施例>
図4は、本発明の第2実施例に係るバッテリーパックの縦断面図である。

第1実施例と共通する内容は重複説明を避けるため大部分省略し、第1実施例と相違する点を重点的に説明することを明らかにしておく。

本発明の第2実施例に係るバッテリーパック100Aは、穿孔ユニット30の構成において相違する。

図4に示す通り、第2実施例の穿孔ユニット30は、ピン部材32とネジ山34の構造が第1実施例と同一である。しかし、第1実施例の調節レバー36に該当する位置に調節レバー36の代わりに第1ギア38が位置してある。

前記第1ギア38は、それぞれのピン部材32に連動され、回転運動をピン部材32の長さ方向の直線運動に変換する構成であって、後述する第2ギア48と噛み合わされて動くことになる。

第2ギア48は、第1ギア38と同一個数で存在し、複数個の第2ギア48は細くて長い複数個の調節軸42の長手方向に沿って配置される。調節軸42の円滑な回転のため、ケース10にはベアリング43、44が設けられてよい。

調節軸42の一端部には、調節軸42に相対位置が固定された調節レバー46が形成される。第1ギア38と第2ギア48はベベルギアに示されているが、必ずベベルギアのみ用いられなければならない必要はなく、ベベルギアと同一作用を行う多様な構成が用いられ得ることは勿論である。

調節レバー46を回転させると、調節軸42がこれに伴って共に回転し、前記調節軸42に位置が固定された複数個の第2ギア48が回転することになり、第1ギア38と第2ギア48は互いに噛み合っているので、第1ギア38も回転することになる。

第1ギア38が回転すると、ネジ山34が回転することになり、ピン部材32は回転しないので、ピン部材32のボアに形成された雌ネジは前記ネジ山34と相対運動を行うことになって、ピン部材32がパウチ型バッテリーセル20に近くなるか遠くなる方向に沿って直線上に運動することになる。

すなわち、第2実施例の場合、それぞれのピン部材32を一つの調節レバー46を利用して同時に調節することができる。

<変形実施例>
前記第1実施例と第2実施例は、パウチ型バッテリーセル20に近くなるか遠くなる方向に沿ってピン部材32の位置を調節することができるとの特徴がある。

しかし、穿孔ユニット30の構成のうち、ピン部材32を除いた残りの構成が排除された変形実施例も想定してみることができる。

この変形実施例の場合、長さが多様なピン部材32を保有した状態で、パウチ型バッテリーセル20のガス排出基準圧力が高い場合は、相対的に短いピン部材32をケース10に設け、パウチ型バッテリーセル20のガス排出基準圧力が低い場合は、相対的に長いピン部材32をケース10に設けると、第1実施例及び第2実施例と同様に、パウチ型バッテリーセル20の構造自体を変更しなくとも多様なガス排出基準圧力に対応することができる。

以上で本発明は、たとえ限定された実施例と図により説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なことは勿論である。

Claims (6)

1. 複数個のパウチ型バッテリーセル;
   前記パウチ型バッテリーセルの厚さ方向の膨張を抑制する隔壁を有し、前記隔壁によって区画された空間にそれぞれのパウチ型バッテリーセルを収容するケース; 及び
   前記パウチ型バッテリーセルの表面のうち、前記隔壁によって支持されていない部位を突くため前記ケースに設けられ、前記パウチ型バッテリーセルの個数と同一個数のピン部材を有する穿孔ユニット;を含み、
   前記ピン部材は、前記パウチ型バッテリーセルの表面との距離調節ができるよう前記ケースに設けられていることを特徴とする、バッテリーパック。
2. 前記パウチ型バッテリーセルは、前記ピン部材が設けられた方向に向かって表面に突出され形成された突起部を有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. 前記ケースは、前記複数個のパウチ型バッテリーセルの幅方向の膨張を許容する空間部を有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。
4. 前記それぞれのピン部材の位置を調節する調節レバーを有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。
5. 前記ピン部材の位置を同時に調節する調節レバーを有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。
6. 前記それぞれのピン部材に連動され、回転運動を前記ピン部材の長さ方向の直線運動に変換する第1ギア; 及び
   複数個の第1ギアとそれぞれ噛み合う複数個の第2ギアを有し、前記調節レバーの回転に伴い共に回転する調節軸;をさらに含む請求項５に記載のバッテリーパック。
   

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