JP5947381B2 - 二次電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池パックに関する。
モバイル機器の技術開発と需要の増加に伴い、二次電池の需要も急増している。二次電池の中でも、エネルギー密度及び作動電圧が高く、保存及び寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種のモバイル機器の他、様々な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。
二次電池の構造には、それが使われるデバイスの種類によって、自由に挿入及び離脱が可能な着脱式構造と、デバイスの内部に組み込まれる形態の内蔵型構造がある。例えば、従来のモバイルデバイスに使われる二次電池は、使用者の必要に応じて電池の挿入及び離脱が可能に構成されるが、一部の携帯電話、タブレットＰＣ、スマートパッドなどのデバイスに使われる二次電池は内蔵型に構成されるものもある。
このような二次電池としてはリチウム二次電池が多用されており、これらの二次電池は、それが装着されるデバイスに電気的に連結される負極及び正極端子と、二次電池の過充電、過電流などの異常状態を効果的に制御できる安全素子などを備える。安全素子の例には、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子、保護回路モジュール（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ：ＰＣＭ）、ヒューズ（ｆｕｓｅ）、ＴＣＯなどがある。
一般に、ＰＣＭのような安全素子は、導電性ニッケルプレートを介して溶接又はソルダリング方法により、負極及び正極端子を含む電池セルに連結される。例えば、ニッケルプレートを電池セルの電極端子にそれぞれ溶接又はソルダリングし、両面テープを、一側にはＰＣＢ(ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）を溶接し、他側には保護テープを貼り付けて電池セルに密着させた状態で、ＰＣＢの電極タブとニッケルプレートとを溶接する方法によりＰＣＭを電池セルに連結して電池パックを製造する。
このようなＰＣＭは、電極端子との電気的接続を維持すると同時に、電池セルの他の部分とは電気的絶縁状態を維持しなければならない。そのため、ＰＣＭをはじめとするそれぞれの部材に絶縁性テープを貼り付ける他、電池セルケースのシーリング部の一部を折り曲げて絶縁性テープを貼り付けたり、バーコードをプリントしたりするなどの非常に複雑な過程が必要となる。
このように、安全素子と電池セルとの安全な接続形態を構成するには多数の絶縁性テープ又は多数の部品が要求されるため、電池パックの組立工程が複雑となり、製造コストが上昇するといった問題点がある。その上、外部から衝撃が加えられると、電池パックは、機械的剛性の低い絶縁性テープの使用により、ＰＣＭが破損したり寸法安全性が顕著に劣化したりする、といった問題につながることもある。
本発明は、二次電池セルの保護回路基板を電気絶縁性のケースでカバーすることによって、外部の衝撃などから保護回路基板を保護及び絶縁でき、且つ二次電池セルの電極端子が外部に露出されることを防止する二次電池パックを提供する。
また、本発明は、電池パックを構成する上で必要な部品数を減らして組立工程を簡素化し、優れた構造的安全性を発揮できる二次電池パックを提供する。
また、本発明は、保護回路基板と、該保護回路基板を収納するケースとで構成されたＰＣＭを電池セルの外周面に搭載することによって、同一規格で最大容量を提供できる二次電池パックを提供する。
また、本発明は、外部衝撃から安全素子を保護し、寸法安全性に優れており、且つ電池パックの外面にシワが形成されることを防止する保護回路モジュールを提供する。
本発明の一実施例に係る二次電池パックは、密封剰余部を有する一面上に負極端子及び正極端子が形成されている電池セルと、負極端子及び正極端子を介して前記電池セルと電気的に接続される保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、を備えることを特徴とする。
一実施例において、前記ＰＣＭは、保護回路が形成されており、前記負極端子及び正極端子に接続する正極端子接続部及び負極端子接続部が配置される基板と、開放された一面を通して前記基板を収納して取り囲むように構成されたＰＣＭケースと、を備えるとよい。
一実施例において、前記負極端子接続部及び正極端子接続部を介して前記電池セルの負極端子及び正極端子と結合し、前記基板が電池セルと平行に置かれた状態でＰＣＭケースが前記基板を収納し、前記基板を収納したＰＣＭケースが前記電池セルの密封剰余部に搭載されるとよい。
一実施例において、前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋を備えるとよい。
一実施例において、前記ＰＣＭケースと蓋は、組立式締結構造により相互結合されるとよく、前記ＰＣＭケースには、前記蓋と結合するための一つ以上の締結溝が形成されており、前記蓋には、前記締結溝に対応する締結突起が形成されているとよい。
一実施例において、前記電池セルは板状の電池セルであり、前記負極端子及び正極端子は、板状の導電性部材であってよい。
一実施例において、前記基板は外部入出力端子をさらに有してもよく、外部入出力端子は連結部を介して、負極端子接続部及び正極端子接続部が形成された基板に結合されているとよい。
また、前記外部入出力端子は、負極端子接続部及び正極端子接続部が形成された基板上に設けられてもよい。
一実施例において、前記外部入出力端子は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部が形成された基板の他面に設けられてもよい。
一実施例において、前記ＰＣＭケースは、開放された一面と接する面に、外部入出力端子を外部に導き出すための開口をさらに有するように構成されるとよい。前記開口は、スリット状の開口であってよい。
一実施例において、前記密封剰余部の電極端子露出部位に絶縁テープがさらに貼り付けられていてもよく、該絶縁テープは両面テープであってよい。
一実施例において、前記ＰＣＭケースの外面の少なくとも一面に絶縁テープがさらに貼り付けられてもよい。
一実施例において、前記電池セルは、正極、負極、及び前記正極と負極との間に挟まれた分離膜からなる電極組立体が、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されている構造であってよい。
一実施例において、前記基板が前記密封剰余部の延長方向と同じ方向に電池セルと平行な状態でＰＣＭケースに収納されるとよい。
一実施例において、前記基板の正極端子接続部に結合される正極端子の一面には、超音波溶接によりニッケルプレートがさらに取り付けられてもよい。
一実施例において、二次電池パックは、電池セルを覆うラベルをさらに備えてもよく、前記ラベルは、電池セルの側面の密封外周面を包むようになっているとよい。
本発明の他の実施例に係る保護回路モジュールは、電池セルの負極端子及び正極端子とそれぞれ接続する負極端子接続部及び正極端子接続部を有する保護回路基板と、開放された一面を通して前記保護回路基板を収納するように構成されたケースと、を備えることを特徴とする。
一実施例に係る保護回路モジュールにおいて、前記保護回路基板は、負極端子接続部及び正極端子接続部を介して前記電池セルの負極端子及び正極端子と接続し、該基板が電池セルと平行に置かれた状態でＰＣＭケースに収納された後、該ＰＣＭケースが前記電池セルの密封剰余部上に搭載されるとよい。
一実施例に係る保護回路モジュールにおいて、前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋が取り付けられるとよい。
一実施例に係る保護回路モジュールにおいて、前記ＰＣＭケースと蓋は、組立式締結構造により相互結合されるとよく、前記ＰＣＭケースには、前記蓋と結合するための一つ以上の締結溝が形成されており、前記蓋には、前記締結溝に対応する締結突起が形成されているとよい。これと逆に、ＰＣＭケースには一つ以上の締結突起（例えば、フック）が形成されており、蓋には、前記締結突起に対応する締結溝が形成されていてもよく、締結突起と締結溝が交互に形成されていてもよいことは、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとっては明らかであろう。すなわち、ＰＣＭケースと蓋とを結合可能にする構成であれば特に制限されない。
一実施例に係る保護回路モジュールにおいて、前記ケースは、一面が開放された中空型のボックス構造であってよい。
一実施例に係る保護回路モジュールにおいて、前記保護回路基板は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部が形成された基板に連結部を介して結合されている外部入出力端子をさらに有してもよく、前記ケースは、前記開放された一面と接する一面上に、前記連結部が通過する開口をさらに有してもよい。また、前記ケースは、例えばスリット状の開口を有するとよい。
本発明のさらに他の実施例に係る二次電池パックを製造する方法は、正極、負極、及び前記正極と負極との間に挟まれた分離膜からなる電極組立体を電池ケースに密封して電池セルを形成し、前記電池セルの前記密封外周面のうち、一面の密封面は剰余部を有する、電池セル形成過程と、前記基板を、前記密封剰余部の延長方向と同じ方向に電池セルと平行な状態で、一面が開放されたケース内に収納する過程と、前記電池セルの密封剰余部上に前記ケースを搭載する過程と、前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋を取り付ける過程と、を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の実施例に係る二次電池パックは、密封剰余部を有する一面上に負極端子及び正極端子が形成されている電池セルと、負極端子及び正極端子を介して前記電池セルと電気的に接続する保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、を備えることを特徴とする。
一実施例において、前記ＰＣＭは、保護回路が形成されており、前記負極端子及び正極端子に接続する正極端子接続部及び負極端子接続部が配置される基板と、開放された一面を通して前記基板を収納して取り囲むように構成されたＰＣＭケースと、を備えるとよい。
一実施例において、前記基板は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部を介して前記電池セルの負極端子及び正極端子と結合し、前記基板が電池セルと垂直に置かれた状態でＰＣＭケースが前記基板を収納し、前記基板を収納したＰＣＭケースが前記電池セルの密封剰余部に搭載されてもよく、前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋を有するとよい。
本発明の一実施例に係る二次電池パックの分解斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。 図８の「Ａ」部位を拡大した斜視図である。 本発明の他の実施例に係る二次電池パックの斜視図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説明するが、これは、本発明のより容易な理解を助けるためのもので、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の一実施例に係る二次電池パックは、４個の外周面が密封されている電池セルと、これらの外周面のうち、剰余部を有する密封外周面上に搭載された安全素子と、を備えてなる。本発明の一実施例に係る安全素子は、第１安全素子及び第２安全素子で構成可能であり、第１安全素子は保護回路であってよく、第２安全素子は、ＰＴＣ、ヒューズ又はＴＣＯなどであってよい。また、第２安全素子はＰＣＭ内に部品の形態で含まれるとよい。
本発明の一実施例に係る安全素子としては保護回路モジュール（ＰＣＭ）があり、このＰＣＭは、保護回路基板と、これを収納するケースとで構成可能であり、ケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋を有するとよい。説明の便宜上、本記載では、安全素子としてＰＣＭを採択し、ＰＣＭは保護回路基板、すなわち、ＰＣＢを有するとしたが、本発明の一実施例に係る安全素子がこれに限定されるものではない。
以下、図１を参照して、本発明の一実施例に係る二次電池パックについて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る二次電池パックを模式的に示す分解斜視図である。
図１を参照すると、二次電池パック７００は、負極端子１２０と正極端子１１０、電池セル１００、ＰＣＭ５００、及びラベル４００で構成されている。
本発明の一実施例に係る電池セル１００は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されているパウチ型となっているが、これに限定されるものではない。
図１を参照すると、電池セル１００は、一面に形成されている密封剰余部１３０と、この密封剰余部１３０側に露出して配置されている負極端子１２０及び正極端子１１０と、を有する。本記載でいう「面」とは、概略的に４個の面を有する四面体において任意の面を指すもので、側面、端面或いは端部を含むものと理解すればよい。また、本記載では、電極組立体がラミネートシートの電池ケースに密封される時に形成される密封された外周面のうちの一面に形成された余分の空間を持つ密封部を、密封剰余部１３０と称する。しかし、この密封剰余部は、同じ意味を内包するものであれば、シーリング剰余部、熱融着剰余部、シーリングテラス、密封テラスなどの用語に取り替えてもよいことは、当該技術の分野における一般の知識を有する者には理解されるであろう。
本発明の一実施例に係る電気絶縁性の蓋６００は、ＰＣＭケース３００の開放された一面を密閉する構造になっている。図１に示すように、電気絶縁性の蓋６００には、ＰＣＭケース３００の締結溝３２０に対応するフック６１０が形成されており、ＰＣＭケース３００には、電気絶縁性の蓋６００のフック６１０に対応する締結溝３２０が形成されているため、ＰＣＭケース３００と電気絶縁性の蓋６００は組立式締結構造により相互結合可能である。
本発明の一実施例に係る負極端子１２０及び正極端子１１０は、板状の導電性部材であり、以下に説明するＰＣＭ５００のＰＣＢ２００と電気的に連結される。
本発明の一実施例に係るＰＣＭ５００は、保護回路が形成されているＰＣＢ２００、ＰＣＢ２００が収納される電気絶縁性のＰＣＭケース３００、及び外部入出力端子２１０を備えているとよい。
図１を参照すると、ＰＣＢ２００は、保護回路を有する基板であり、保護回路基板或いは基板と呼ばれることもある。ＰＣＢ２００は、電池の過充電、過装填、過電流などを制御する保護回路に加え、電池セル１００の負極端子１２０と正極端子１１０にそれぞれ接続する負極端子接続部２２０と正極端子接続部２３０を基板上にさらに備えていてもよい。ＰＣＢ２００は、このような保護回路及び２つの接続部２２０，２３０に加え、図１に示すように、基板の一端部に連結された連結部２１１を介して基板と連結された外部入出力端子２１０をさらに備えていてもよい。
本発明の一実施例に係る外部入出力端子２１０は、ＰＣＢ２００に電気的に連結され、充電器などの外部デバイスから電池セル１００に電流を供給したり、又は電池セル１００から携帯電話、ＭＰ３などの外部デバイスに電流を提供したりできる形態であれば特に制限されないが、端部にコネクター２１２が装着されているプレート構造であればよい。
また、図１に示した実施例と違い、外部入出力端子は、連結部を介してＰＣＢ２００に連結されず、負極端子接続部及び正極端子接続部が形成されている基板上に設けられてもよい。この実施例に係る本発明の二次電池パックが図１１に示されている。外部入出力端子がＰＣＢ上に設けられる実施例では、ＰＣＢを収納するＰＣＭケース（例えば、図１１の４２０）に外部入出力端子（例えば、図１１の４３０）に該当する部位に開口が設けられており、この開口を通して外部入出力端子と外部デバイスとを電気的に連結すればよい。
本発明の一実施例に係る負極端子接続部２２０と正極端子接続部２３０は、ＰＣＢ２００に結合される部分と、電池セル１００の負極端子１２０及び正極端子１１０に連結される過程で折り曲げ可能な延長部と、からなるとよい。
本発明の一実施例に係る外部入出力端子２１０は、図１に示すように、一端部にコネクター２１２が装着されているプレート構造になっているが、これに限定されるものではない。また、図１には、外部入出力端子２１０が負極端子接続部２２０及び正極端子接続部２３０と反対方向を向くように構成されているが、これは一例に過ぎず、本発明の他の実施例によれば、外部入出力端子２１０は、負極端子接続部２２０及び正極端子接続部２３０と同じ方向を向くように構成されてもよく、位置も、正極端子接続部側にしてもよい。
本発明の一実施例に係るＰＣＭケース３００は、ＰＣＢ２００が収納装着可能なように一面が開放されている中空型のボックス構造になっている。そのため、寸法安全性に優れており、装着時間及び工程を大幅に短縮できる。ここでいう装着時間とは、ＰＣＭケース３００の内部にＰＣＢ２００を収納して組み立てる組立工程にかかる時間を意味する。したがって、装着時間が短縮するという意味は、組立工程にかかる時間が短縮するという意味であり、工程を大幅に短縮させることができる。
ＰＣＭケース３００の大きさとサイズは、電池セル１００の密封剰余部１３０上に搭載されたＰＣＢ２００を収納して取り囲むような適度の大きさとサイズであればよい。なお、図１に示すように、ＰＣＢ２００が連結部２１１を介して連結される外部入出力端子２１０を備える構造では、ＰＣＭケース３００の開放された一面と接する面に、外部入出力端子２１０が露出されるための開口、例えば、スリット状開口３１０が形成されるとよい。
本発明の他の実施例に係る二次電池パックは、電池セルの負極端子及び正極端子の少なくとも一つの電極端子とＰＣＢとの間に安全素子がさらに装着されてもよい。この場合、安全素子は、例えば、電池セルの負極端子とＰＣＢとの間に配置されるとよく、この安全素子はＰＣＢと共にＰＣＭケースに収納装着されることで、構造的安全性を確保することができる。
したがって、形状を変形したりその他の部材をさらに使用したりすることなく、電池セルの正極端子をＰＣＢの正極端子接続部に直接連結し、負極端子を安全素子の一側に連結した状態で、安全素子の他側をＰＣＢの同一面に位置している安全素子接続部に連結することができ、構造的強度などが弱い安全素子を安定してＰＣＢに搭載し、製造工程上の不良発生の可能性を減らし、製造工程性を向上させることができる。
安全素子は、電池セルの温度上昇時に電流を遮断して安全性を確保するための部材であり、例えば、温度上昇に伴って抵抗が増加するＰＴＣ素子、又は温度上昇時に切れるヒューズが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
以下、図２乃至図１０を参照して、図１に示した二次電池パックを構成する方法について説明する。図２乃至図１０はそれぞれ、二次電池パックを製造する各過程を説明するための二次電池パックの斜視図である。
まず、図２を参照すると、電池セル１００の密封面のうち一密封面に剰余部、すなわち、密封剰余部１３０を形成し、この密封剰余部１３０上に電池セル１００の負極端子１２０及び正極端子１１０を配置する。密封剰余部１３０の大きさは、ＰＣＢ２００とＰＣＭケース３００とが結合されたＰＣＭ５００を収納できるような大きさであればよく、ＰＣＭケース３００の大きさは、密封剰余部１３０の長さよりも長く形成されても、短く形成されてもよいことは勿論であり、電池セルの容量と形状によって適切に調整可能であるということが、当該技術の分野における一般の知識を有する者には理解できるであろう。
次に、図２に示すように、正極端子１１０の一部分上にニッケルプレート１４０が、例えば、超音波溶接により結合されるとよい。ニッケルプレート１４０をさらに正極端子１１０に装着することにより、一般にアルミニウムで構成された電池セルの正極端子とニッケルで構成されたＰＣＢ正極端子接続部との溶接性が、両者間の素材特性の相違により低下することを未然に防止することができる。
また、上述したように、本発明の他の実施例では、負極端子１２０と負極端子接続部２２０との間にＰＴＣなどのさらなる安全素子を選択的に装着することで、安全性を強化することもできる。
次に、図３を参照すると、ＰＣＢ２００に設けられた負極端子接続部２２０と正極端子接続部２３０を、例えばスポット溶接により電池セル１００の負極端子１２０と正極端子１１０にそれぞれ溶接する。図２に示すように、ニッケルプレート１４０が正極端子１１０に溶接されている場合には、正極端子接続部２３０はニッケルプレート１４０と溶接する。
上述したように、負極端子接続部２２０と正極端子接続部２３０はＰＣＢ２００に結合されている部分と、折り曲げ可能な延長部とで構成されているため、図３に示すように、ＰＣＢ２００は、密封剰余部１３０が形成された電池セル１００の一面と向かい合う形態で、ＰＣＢ２００の負極端子接続部２２０及び正極端子接続部２３０が電池セル１００の負極端子１２０及び正極端子１１０と溶接にて結合可能となる。
図４を図１と共に参照すると、負極端子接続部２２０と正極端子接続部２３０を折り曲げた後、電池セル１００本体の密封剰余部１３０の電極端子露出部位に、絶縁テープの役割を担う接着テープ１６０を貼り付けるとよい。このように、密封剰余部１３０の電極端子露出部位に絶縁テープをさらに貼り付けることによって、電極端子露出部位の絶縁性をより効果的に達成できる。また、絶縁テープを両面テープとすれば、両面テープは、ＰＣＭケースをＰＣＢに装着する時にＰＣＭケースと密封剰余部間に結合力を提供し、構造的安全性をより増大させることができる。
本発明の一実施例において、負極端子接続部及び正極端子接続部を介して電池セル１００に接続したＰＣＢ２００は、電池セル１００と平行な状態でＰＣＭケースに収納されて電池セル１００の密封剰余部上に搭載されるとよい。ここでいう「ＰＣＢが電池セルと平行な状態」とは、例えば、図４に示すように、電池セルの負極端子及び正極端子にそれぞれ接続した負極電子接続部２２０及び正極電子接続部２３０が上に向かっている状態を意味できる。このとき、図４に示すように、ＰＣＢ２００は、長さ方向に密封剰余部が形成された電池セルの端部と、負極端子及び正極端子と負極端子接続部及び正極端子接続部とが接続されている分だけ離れて並んでいる状態であるだろう。
換言すれば、図４に示すように、ＰＣＢ２００が電池セルと平行な状態となる場合には、ＰＣＢ２００の負極端子接続部２２０及び正極端子接続部２３０が配置された面が上に向かうようになるため、ＰＣＢ２００の外形をなす４面のうち、最も広い２面が上方と下方に向かうようになる。また、電池セル１００の外形をなす４面のうち、最も広い２面が上方と下方に向かうことによって、ＰＣＢ２００と電池セル１００は、それぞれの最も広い２面がそれぞれ同一の方向に向かって位置することとなる。したがって、ＰＣＢ２００が電池セル１００と平行な方向に置かれるという意味は、このような相互間の位置関係を含む意味と理解されてもよい。
図５を参照すると、基板が密封剰余部の延長方向と同じ方向に電池セルと平行な状態でＰＣＭケースに収納されるとよい。図１で説明した通り、ＰＣＭケース３００はＰＣＢ２００を収納できるように一面が開放されている。また、図１に示したように、ＰＣＢ２００の接続部に連結部を介して連結された外部入出力端子２１０が備えられた場合には、この外部入出力端子２１０を外部に露出させるように、ＰＣＢ２００の連結部２１１に該当するＰＣＭケース３００の一面に開口、例えばスリット状開口３１０が形成されるとよい。このスリット状開口３１０をＰＣＢ２００の連結部２１１が通過し、連結部２１１に連結された外部入出力端子２１０は外部に露出されることとなる。
また、ＰＣＭケースの付加方向は、図１に示すように、開口部が上に向かうようにしてもよく、図５の矢印方向にしてもよい。また、上述したように、基板が電池セルと平行な状態でＰＣＭケースが付加されてもよいが、基板が電池セルと垂直な状態のままでＰＣＭケースが付加されてもよい。
図６を図１及び図８と共に参照すると、ＰＣＭケース３００を電池セル１００の密封剰余部１３０上に装着するために、負極端子１２０及び正極端子１１０を、密封剰余部１３０の形成された電池セルの一面方向に折り曲げる。
以上のようにしてＰＣＢ２００が電池セル１００の一面に形成された密封剰余部１３０上に搭載される時、密封剰余部１３０上に垂直に装着されるため、充分な大きさの密封剰余部１３０を構成できない場合にはＰＣＢ２００を小さくしても構わない。
図７及び図８を図１０と共に参照すると、基板を収納したＰＣＭケース３００は、一面が開放されている。図１で説明した通り、ＰＣＭケース３００の開放された一面は電気絶縁性の蓋６００により密閉されるとよい。また、図７に示すように、電気絶縁性の蓋６００には、ＰＣＭケース３００の締結溝３２０に対応するフック６１０が設けられており、ＰＣＭケース３００には、電気絶縁性の蓋６００のフック６１０に対応する締結溝３２０が設けられているため、ＰＣＭケース３００と電気絶縁性の蓋６００は組立式締結構造により相互結合可能である。
また、締結溝と締結突起（例えば、フック）の位置と形状は、前述のようにＰＣＭケースと蓋とを結合可能にする構成であれば、特に制限されない。
図９は、電池セル１００の密封剰余部１３０上に搭載されたＰＣＢ２００をＰＣＭケース３００が収納した状態で、その上にラベル４００を覆った様子を示している。本発明に係るラベル４００は、ＰＣＭケース３００の外面及び電池セル１００の密封外周面を取り囲みながらも（図９における矢印方向参照）、外部入出力端子が外部に露出されるように構成されるとよい。例えば、図９に示すように、外部に露出された外部入出力端子２１０を除くＰＣＭ５００の外面、及び電池セルの外周面を包む形態でラベル４００が貼り付けられるとよい。
ラベル４００を電池セルに貼り付けることによって、全般的に絶縁状態を維持しながら、電池セルの密封外周面を電池セル本体上に安定して固定し、電池セルの電極端子とＰＣＢとの電気的連結状態をより安定して保障することができる。
図１１は、本発明の他の実施例によって、外部入出力端子をＰＣＢ上に装着した二次電池パックの斜視図である。上述したように、図１１を参照すると、二次電池パック８００において、外部接続端子４３０はＰＣＢ（図示せず）の一面に設けられており、ＰＣＭケース４２０を通して外部に露出される構造になっている。
以上の通り、本発明の一実施例に係る二次電池パックは、電池セルの正極端子及び負極端子に電気的に連結された保護回路基板をケースに収納して装着する構造のＰＣＭ２００を、電池セルの一面に形成された密封剰余部上に搭載するので、従来の二次電池パックに比べて、ＰＣＭを効果的に保護できる他、部品数が顕著に減り、製造工程性を大幅に向上させることができる。
また、本発明に係る二次電池パックは、保護回路基板が電気絶縁性のケースに収納されて装着されるため、保護回路基板を含むＰＣＭの保護及び絶縁が可能であり、別の部材を使って電極端子を絶縁しなくとも、電極端子が外部に露出されることを容易に防止することができる。
なお、本発明に係る二次電池パックは、保護回路基板がケースに内蔵される構造になっているため、従来のテープを使ってＰＣＭを絶縁する電池パックに比べて、作業が容易であり、不良率が相対的に低減し、電池パックの外面にシワが形成されない、すっきりした外観にすることができる。
なお、保護回路基板を電池セルの一面に形成された密封剰余部上に搭載する構造になっているため、従来の電池セル構造に比べて密封剰余部を短くでき、電池パックの単位体積当たりの容量を増大させることができる。
上述したように、一般の二次電池パックの組立過程では、接続部材、ＰＣＭなどを結合し、段階ごとに絶縁性テープを貼り付けることによって電池セル上にＰＣＭアセンブリーを取り付ける。そのため、多数の部品などを用いてＰＣＭアセンブリーを電池セル上に装着するだけに、多数の工程が要求され、機械的剛性の他、構造的安全性も低いという不具合があった。
これに対し、本発明に係る保護回路モジュールは、保護回路基板がケースに装着された構造になっているため、電池パックの構造的安全性が向上し、電池パックの製造工程を大幅に簡素化でき、優れた絶縁性を確保でき、従来と同一の規格の電池パックにおいて電池セルの容量を最大化できる。
また、本発明に係る製造方法は、ラベル又は絶縁テープのような別の部材無しで、ケース及び蓋を使ってＰＣＭの保護と絶縁を可能にし、且つ、電極端子に保護回路基板を電気的に接続させ、折り曲げ工程を完了した後にケースを装着するため、折り曲げ工程で発生しうる露出部位がなく、別の絶縁部材を必要としない。
本発明の属する分野における通常の知識を有する者にとっては、上記の内容に基づいて本発明の範囲内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
本発明に係る二次電池パックは、ＰＣＭケースにＰＣＢなどを挿入した構造のＰＣＭを電池セルの密封剰余部上に搭載した構造になっているため、従来の内蔵型の二次電池パックに比べて、ＰＣＭを効果的に保護でき、部品数が顕著に減り、製造工程性を大幅に向上させることができる。
また、本発明に係る二次電池パックは、ＰＣＭケースにおいてＰＣＢが挿入方式で装着される構造になっているため、従来のテープを使ってＰＣＭを絶縁する内蔵型の電池パックに比べて、部品数が顕著に減り、製造工程性を大幅に向上させることができ、その結果、作業が容易であり、不良率が相対的に低減し、且つ電池パックの外面にシワのないすっきりした外観にすることができる。
なお、ＰＣＢを電池セルに対して直角に立てた状態で、電池セルの本体上端に対面する方向に密封剰余部上に搭載する構造になっているため、ＰＣＢを密封剰余部に平行に搭載する構造に比べて、密封剰余部を短く構成でき、二次電池パックの単位体積当たりの容量を増大させることができる。
１００ 電池セル
１１０ 正極端子
１２０ 負極端子
１３０ 密封剰余部
１４０ ニッケルプレート
１６０ 接着テープ
２００ ＰＣＢ
２１０、４３０ 外部入出力端子
２１１ 連結部
２１２ コネクター
２２０ 負極端子接続部
２３０ 正極端子接続部
３００、４２０ ＰＣＭケース
３１０ スリット状開口
３２０ 締結溝
４００ ラベル
６００ 蓋
６１０ フック

Claims (25)

  1. 密封剰余部を有する一面上に負極端子及び正極端子が形成されている電池セルと、
    前記負極端子及び正極端子を介して前記電池セルと電気的に接続される保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
    を備え、
    前記ＰＣＭは、
    保護回路が形成されており、前記負極端子及び正極端子に接続する正極端子接続部及び負極端子接続部が配置される基板と、
    開放された一面を通して前記基板を収納して取り囲むように構成されたＰＣＭケースと、を備え、
    前記基板は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部を介して前記電池セルの負極端子及び正極端子と結合し、前記基板が電池セルと平行に置かれた状態でＰＣＭケースが前記基板を収納し、前記基板を収納したＰＣＭケースが前記電池セルの密封剰余部に搭載され、
    前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋を備え、
    前記負極端子接続部及び前記正極端子接続部はそれぞれ、ＰＣＢに結合される部分と、前記負極端子接続部及び前記正極端子接続部がそれぞれ電池セルの前記負極端子及び前記正極端子に連結される過程で折り曲げ可能な延長部とを備え、
    前記基板の正極端子接続部と結合される正極端子の一面には、ニッケルプレートがさらに取り付けられている、二次電池パック。
  2. 前記ＰＣＭケースと蓋は、組立式締結構造により相互結合される、請求項１に記載の二次電池パック。
  3. 前記ＰＣＭケースには、前記蓋と結合するための一つ以上の締結溝が形成されており、前記蓋には、前記締結溝に対応する締結突起が形成されている、請求項２に記載の二次電池パック。
  4. 前記電池セルは、板状の電池セルであり、前記負極端子及び正極端子は、板状の導電性部材である、請求項１に記載の二次電池パック。
  5. 前記基板は、外部入出力端子をさらに有する、請求項１に記載の二次電池パック。
  6. 前記外部入出力端子は、連結部を介して、前記負極端子接続部及び正極端子接続部が設けられている基板に結合される、請求項５に記載の二次電池パック。
  7. 前記外部入出力端子は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部が形成された基板上に設けられる、請求項５に記載の二次電池パック。
  8. 前記外部入出力端子は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部が形成された基板の他面に設けられる、請求項５に記載の二次電池パック。
  9. 前記ＰＣＭケースは、前記開放された一面と接する面に、前記外部入出力端子を外部に導き出すための開口をさらに有するように構成される、請求項６に記載の二次電池パック。
  10. 前記開口は、スリット状の開口である、請求項９に記載の二次電池パック。
  11. 前記密封剰余部の電極端子露出部位に絶縁テープがさらに貼り付けられている、請求項１に記載の二次電池パック。
  12. 前記絶縁テープは、両面テープである、請求項１１に記載の二次電池パック。
  13. 前記ＰＣＭケースの外面の少なくとも一面に絶縁テープがさらに貼り付けられる、請求項１に記載の二次電池パック。
  14. 前記電池セルは、正極、負極、及び前記正極と負極との間に挟まれた分離膜からなる電極組立体が、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されてなる、請求項１に記載の二次電池パック。
  15. 前記基板が前記密封剰余部の延長方向と同じ方向に電池セルと平行な状態でＰＣＭケースに収納される、請求項１に記載の二次電池パック。
  16. 前記電池セルを覆うラベルをさらに備える、請求項１に記載の二次電池パック。
  17. 前記ラベルは、電池セルの側面の密封外周面を包む、請求項１６に記載の二次電池パック。
  18. 電池セルの負極端子及び正極端子とそれぞれ接続する負極端子接続部及び正極端子接続部を有する保護回路基板と、
    開放された一面を通して前記保護回路基板を収納するように構成されたケースと、
    を備え、
    前記保護回路基板は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部を介して前記電池セルの負極端子及び正極端子と接続し、該基板が電池セルと平行に置かれた状態でＰＣＭケースに収納され、該ＰＣＭケースが前記電池セルの密封剰余部に搭載され、
    前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋が取り付けられ、
    前記負極端子接続部及び前記正極端子接続部はそれぞれ、ＰＣＢに結合される部分と、前記負極端子接続部及び前記正極端子接続部がそれぞれ電池セルの前記負極端子及び前記正極端子に連結される過程で折り曲げ可能な延長部とを備え、
    前記基板の正極端子接続部と結合される正極端子の一面には、ニッケルプレートがさらに取り付けられている、保護回路モジュール。
  19. 前記ＰＣＭケースと蓋は、組立式締結構造により相互結合される、請求項１８に記載の保護回路モジュール。
  20. 前記ＰＣＭケースには、前記蓋と結合するための一つ以上の締結溝が形成されており、前記蓋には、前記締結溝に対応する締結突起が形成されている、請求項１８に記載の保護回路モジュール。
  21. 前記ケースは、一面が開放された中空型のボックス構造である、請求項１８に記載の保護回路モジュール。
  22. 前記保護回路基板は、前記負極端子接続部及び正極端子接続部が設けられた基板に連結部を介して結合されている外部入出力端子をさらに有する、請求項１８に記載の保護回路モジュール。
  23. 前記ケースは、前記開放された一面と接する一面上に、前記連結部が通過する開口をさらに有する、請求項２２に記載の保護回路モジュール。
  24. 前記ケースは、スリット状の開口を有する、請求項２３に記載の保護回路モジュール。
  25. 正極、負極、及び前記正極と負極との間に挟まれた分離膜からなる電極組立体を電池ケースに密封して電池セルを形成し、前記電池セルの密封外周面のうち、一面の密封面は剰余部を有する、電池セル形成過程と、
    密封剰余部が形成された電池セルの一面と向かい合う形態で、基板の負極端子接続部及び正極端子接続部が電池セルの負極端子及び正極端子と溶接にて結合されるように、基板を電池セルの正極端子および負極端子に溶接する過程と、
    前記負極端子接続部及び前記正極端子接続部の折り曲げ可能な延長部を折り曲げることによって、基板を、前記密封剰余部の延長方向と同じ方向に電池セルと平行な状態で、一面が開放されたケース内に収納する過程と、
    前記電池セルの密封剰余部上に前記ケースを搭載する過程と、
    前記ＰＣＭケースの開放された一面を密閉する電気絶縁性の蓋を取り付ける過程と、
    を含み、
    前記基板の正極端子接続部と結合される正極端子の一面には、超音波溶接によりニッケルプレートがさらに取り付けられている、二次電池パックを製造する方法。
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