JP6175218B2 - 二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、ベアセルと保護回路モジュールとの間の結合高さを減少させることができる二次電池に関する。
二次電池は正極板、負極板およびセパレータを備えた電極組立体、電極組立体を収容するカンまたはケース、およびカンの上段開口部を密封するキャップ組立体を含むベアセルと、充放電素子および保護回路素子を含み、ベアセルと結合される保護回路モジュールとで構成される。
前記保護回路モジュールは下面に保護回路素子が実装されるため、保護回路モジュールとベアセルとの間に比較的大きい空間が要求される。したがって、前記保護回路モジュールは、一定の高さを有する別途のリードプレートによってベアセルの上部に支持される。また、前記リードプレートは一定の高さを有するために多数回折り曲げられた形態であり、ベアセルと保護回路モジュールとは伝導性を有する前記リードプレートによって電気的に連結される。
本発明は、リードプレートを折り曲げ形態ではなくて平板形態に改善してベアセルと保護回路モジュールとの間の結合高さを低くして、縮んだ高さだけカンまたはケースの大きさを大きくすることができるので、結局、二次電池の容量を増加させることができる。
本発明の一実施例による二次電池は、カンの内部に位置する電極組立体および電極端子を含むベアセル、前記ベアセルの上部に配置される第1回路基板を含む保護回路モジュール、前記ベアセルを前記第1回路基板の底面に電気的に連結する第1平坦なリードプレート、および前記電極端子を前記第1回路基板の上面に電気的に連結する上部リードプレートを含む。
前記第1平坦なリードプレートは前記第1回路基板の前記底面に直接連結されることができる。
前記第1平坦なリードプレートから前記第1回路基板の反対側の端部に前記第1回路基板の底面に形成される第2平坦なリードプレートをさらに含むことができる。前記第2平坦なリードプレートは前記第1回路基板に電気的に連結できないことがある。すなわち、前記第2平坦なリードプレートは前記第1回路基板から絶縁されることができる。
前記第1回路基板は、前記電極端子と対応する位置が第1貫通ホールによって貫通することができる。
前記上部リードプレートは、連結部によって第1タップおよび第2タップが相互に連結し、前記連結部は第1、2タップそれぞれに対して角度をなし、折り曲げられることができる。前記第1タップの広さは第2タップの広さより広くなることができる。前記電極端子に位置する上部リードプレートのある領域は、前記第1回路基板の上面に位置する上部リードプレートのある領域より狭くなることができる。
前記上部リードプレートは平たいことができる。前記電極端子の上面は、前記第1回路基板の上面と同じ面をなすことができる。
前記ベアセルは電解液注入ホール内に位置するプラグをさらに含み、前記第1回路基板は前記プラグを収容するための収容部をさらに含むことができる。前記収容部は前記第1回路基板の底面に形成された溝であることができる。前記収容部は前記第1回路基板を貫通する第2貫通ホールであることができる。
前記第1回路基板の上面に位置する回路基板型端子をさらに含み、前記回路基板型端子は第2回路基板、前記第2回路基板の内側に形成される陽性温度素子、および前記ベアセルを外部装置に電気的に連結するために、前記第2回路基板の上面に形成される多数の外部端子からなることができる。前記ベアセルの電解液注入ホール内に位置するプラグ、前記プラグを収容するように貫通ホールを有する第1回路基板、および前記プラグと前記第2回路基板との間に前記貫通ホール内に形成される絶縁フィルムをさらに含むことができる。
前記ベアセルの過充電および過放電を防止し、前記ベアセルの充電動作を制御するために、前記第1回路基板の上面に形成される多数の保護回路素子をさらに含むことができる。
本発明の他の実施例による二次電池は、カンの内部に位置する電極組立体および電極端子を含むベアセル、前記ベアセルの上部に配置される第1回路基板を含む保護回路モジュール、前記ベアセルを前記第1回路基板の底面に電気的に連結する第1平坦なリードプレート、前記電極端子を前記第1回路基板の上面に電気的に連結する上部リードプレート、および前記ベアセルと前記第1回路基板との間に位置する絶縁フィルムを含む。前記絶縁フィルムの厚さは前記第1平坦なリードプレートの厚さと同じであることができる。
本発明のまた他の実施例による二次電池は、カンの内部に位置する電極組立体および電極端子を含み、電解液注入ホールをさらに含むベアセル、前記ベアセルの上部に配置される第1回路基板を含む保護回路モジュール、前記ベアセルを前記第1回路基板の底面に電気的に連結する第1リードプレート、前記電極端子を前記第1回路基板の上面に電気的に連結する上部リードプレート、および前記電解液注入ホール内に位置するプラグを含み、前記第1回路基板は前記プラグを収容する溝またはホールをさらに含むことができる。前記第1リードプレートは平坦なリードプレートであることができる。
本発明の二次電池によれば、リードプレートを折り曲げ形態ではなくて平板形態に改善することによって、ベアセルと保護回路モジュールとの間の結合高さが減少し、これによって、減少した高さだけカンまたはケースの大きさを大きくすることができるので、結局、二次電池の容量を増加させることができる。
図1は、本発明による二次電池の分解斜視図である。 図2は、本発明による二次電池の部分断面図である。 図3は、本発明による二次電池の上部リードプレートを含む保護回路モジュールの部分拡大斜視図である。 図4は、本発明による二次電池の電解液注入ホールプラグ収容部を含む保護回路モジュールおよびベアセルの部分拡大斜視図である。 図5は、本発明の他の実施例による二次電池の上部リードプレートの拡大斜視図である。
以下、本発明の二次電池について、実施例および図面を参照してより詳しく説明する。
図1は、本発明による二次電池の分解斜視図である。図2は、本発明による二次電池の部分断面図である。図3は、本発明による二次電池の上部リードプレートを含む保護回路モジュールの部分拡大斜視図である。図4は、本発明による二次電池の電解液注入ホールプラグ収容部を含む保護回路モジュールおよびベアセルの部分拡大斜視図である。
本発明による二次電池100は、図1を参照すれば、ベアセル110、保護回路モジュール120、第1リードプレート130および第2リードプレート140を含む。また、前記二次電池100は、上部リードプレート124をさらに含むことができる。
前記ベアセル110は電極組立体(図示せず)、カンまたはケース112、キャッププレート114、電極端子116、ガスケット117、電解液注入ホールプラグ118、および絶縁部材または絶縁フィルム119を含む。
前記電極組立体(図示せず)は正極板、負極板および前記二つの極板の間に位置するセパレータを含む。
前記カン112は長方形や角部の丸くなる楕円形であることができる。前記カン112は金属材質からなることができ、金属材質としては、軽くて軟性のあるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることができる。前記カン112は、アルミニウムまたはアルミニウム合金をディープドローイング(deep drawing)のような方法で加工して製作することが望ましい。また、前記カン112は内部に電極組立体(図示せず)および電解液が収容される空間を提供し、正極タップと電気的に連結されて正極端子の役割を行う。
前記キャッププレート114は概して長方形であって、開口部と対応する大きさを有する。前記キャッププレート114は、下面に絶縁プレート(図示せず)およびターミナルプレート(図示せず)が位置する。前記キャッププレート114は溶接性の向上のためにカン112と同じ材質であるアルミニウムまたはアルミニウム合金のような電気伝導性を有する金属材質からなる。前記キャッププレート114はカン112の上段開口部に溶接されてカン112を密封する。前記キャッププレート114はそれ自体が正極または陰極端子の役割を果たすことができ、本発明においてキャッププレート114は電極組立体(図示せず)の正極タップが電気的に連結され、キャッププレート114は正極端子の役割を果たす。この実施例では前記キャッププレート114が正極端子の役割を、前記電極端子116が陰極端子としての役割を果たすことを説明したが、これに限定されるものではない。
前記電極端子116は、キャッププレート114のほぼ中央に上部方向に一定の高さに突出した形態で形成される。前記電極端子116は電極組立体(図示せず)の陰極タップが電気的に連結されて、陰極端子の役割を果たす。
前記ガスケット117は前記電極端子116と前記キャッププレート114との間に形成され、前記電極端子116と前記キャッププレート114とが相互に電気的に連結されるようにする。
前記電解液注入ホールプラグ118は電解液注入ホールを通してカン112の内部に電解液を注入した後、前記電解液注入ホールを塞ぐために形成される。前記電解液注入ホールプラグ118は、キャッププレート114の一側面に所定の大きさの円形からなる。
前記絶縁フィルム119は板状からなることができる。前記絶縁フィルム119は、保護回路モジュール120の回路基板122[第1回路基板ともいう]とキャッププレート114との間に形成される。前記絶縁フィルム119の長さは、前記回路基板122の長さより短い。前記絶縁フィルム119は、前記第1リードプレート130の厚さと同じであるかまたは前記第2リードプレート140の厚さと同じであることができる。前記絶縁フィルム119の厚さが、前記第1、2リードプレート130、140の厚さと同じであるとき、および前記第1、2リードプレート130、140が平たいとき、空間効率コンパクト連結デザイン(space-efficient compact connection design)はより高い容量のベアセルのためのより多くの空間を提供することができる。前記絶縁フィルム119には、電極端子116およびガスケット117の大きさに対応する位置にこれと同じ大きさの端子通孔119aが形成される。もちろん、前記端子通孔119aは、電極端子116およびガスケット117が突出するようにホール状に形成される。
前記保護回路モジュール120は回路基板122、保護回路素子123a、上部リードプレート124、収容部125および回路基板型端子126を含んで形成される。
前記保護回路モジュール120はベアセル110の上部に配置され、ベアセル110と電気的に連結される。前記保護回路モジュール120は充放電を制御するために前記回路基板122の上面に形成された多様な保護回路素子123aを含み、ベアセル110の充放電を制御する。すなわち、前記保護回路モジュール120はベアセル110の過充電または過放電を防止することになる。
前記回路基板122はほぼ平たい板状であることができる。前記保護回路素子123a、前記上部リードプレート124および前記回路基板型端子126はいずれも前記回路基板122の上面に位置する。もちろん、前記上部リードプレート124は前記回路基板122を貫通する形状からなる。
収容部122aは上部リードプレート124と第2リードプレート140との間にあり、回路基板122の底面に形成されることができる。前記収容部122aは円形、楕円形および四角形などに形成することができ、好ましくは円形である。このとき、前記収容部122aは電解液が直接注入される部分ではない。前記収容部122aは突出した電解液注入ホールプラグ118と対応する大きさに形成され、電解液注入ホールプラグ118を収容する。したがって、前記収容部122aによって保護回路モジュール120とキャッププレート114との間の空間が減少する。
前記収容部122aは、回路基板122の一面が除去されて凹溝形状からなるかまたは貫通ホール形状からなることができる。もし、貫通ホール形状からなる場合、電解液注入ホールプラグ118と回路基板型端子126との間の電気的絶縁のために別途の絶縁部材127が貫通ホール内の電解液注入ホールプラグ118と回路基板型端子126との間に形成されることができる。
前記回路基板型端子126は、回路基板126a[第2回路基板ともいう]、陽性温度素子126bおよび外部端子126cを含む。
前記回路基板型端子126はほぼ四角形状からなり、前記上部リードプレート124と前記第2リードプレート140との間に位置し、前記収容部122aを覆う。前記収容部122aが前記回路基板型端子126に覆われるので、前記ベアセル110内の電解液が前記収容部122aを通じて外部に漏液しないことになる。
前記回路基板126a(第2回路基板)はほぼ長方形板状であって、前記回路基板122(第1回路基板)の上面に位置する。前記回路基板126aは陽性温度素子126bを収容し、前記陽性温度素子126bは前記回路基板122に電気的に連結される。
前記陽性温度素子126bは前記回路基板126aの内側に位置し、前記回路基板122および前記外部端子126cに電気的に連結される。二次電池100の温度が過電流または過電圧によって所定の温度に上昇すると、前記陽性温度素子126bが二次電池100を保護するために電流経路を遮断する。
前記外部端子126cは前記回路基板126aの上面に位置する。もちろん、上述のように、前記回路基板126aは前記回路基板122の上面に位置する。前記外部端子126cは前記回路基板122を外部装置(図示せず)に電気的に連結する。
前記上部リードプレート124は第1タップ124a、連結部124bおよび第2タップ124cを含む。前記上部リードプレート124の少なくとも一部は回路基板122の上面に位置する。すなわち、前記上部リードプレート124は、前記回路基板122の上面で電気的に連結される第1タップ124a、電極端子116と電気的に連結される第2タップ124c、および第1タップ124aと第2タップ124cとを連結する連結部124bからなる。ここで、前記連結部124bが回路基板122の収容部125を貫通する。さらに、前記第1タップ124a、連結部124bおよび第2タップ124cは相互に折れ曲がった形態からなる。これについて、より具体的に説明する。
前記第1タップ124aは前記連結部124bを中心に連結部124bの上端で第1方向に折曲されて延長され、第2タップ124cは前記連結部124bを中心に連結部124bの下端で前記第1方向の反対方向である第2方向に延長される。前記第1タップ124aは電極端子116と電気的に連結される第2タップ124cよりさらに広い面積を有するように形成することができ、これによって保護回路モジュール120との安定した電気的連結が可能になる。このようにして、前記第1タップ124aおよび前記第2タップ124cは連結部124bを基準に互いに反対方向に折曲された形態をし、なお相互に平行である。
前記収容部125は、電極端子116の少なくとも一部が挿入可能な大きさおよび深さに形成される。また、前記収容部125は、内側に上部リードプレート124の第2タップ124cが挿入される。したがって、前記収容部125は内側に上部リードプレート124の第2タップ124cを収容することによって、回路基板122とキャッププレート114との間の間隔を縮めることができる。
前記第1リードプレート130は平板形状であって、回路基板122から延長される構造を有することができる。前記第1リードプレート130は金属材質のうち、ニッケルからなる。前記第1リードプレート130は保護回路モジュール120の他側面の下面に結合して保護回路モジュール120の正極配線パターン(図示せず)と電気的に連結され、ベアセル110の上面と連結されるように延長されてベアセル110と保護回路モジュール120とを電気的に連結する。また、前記第1リードプレート130は保護回路モジュール120とベアセル110とを溶接を通してさらに堅固に連結することができるが、この際、溶接はレーザー溶接法が用いられる。
前記第2リードプレート140は回路基板122の一側面の下面に形成され、第1リードプレート130と対称されるように結合する。
前記第2リードプレート140は第1リードプレート130のように、正極リードプレートの機能を行うことができる。しかしながら、前記第2リードプレート140は、第1リードプレート130と対応する構造を有するためのダミーリードプレートになることもできる。前記第2リードプレート140がダミーリードプレートである場合、第2リードプレート140はベアセル110と保護回路モジュール120との間の間隔を維持する機能を行うだけで、保護回路モジュール120とベアセル110との間を電気的に連結せずに、単に結合力を向上させる手段になることができる。一例として、前記ダミーリードプレート140は、前記回路基板122に電気的に連結されない絶縁物質のみで形成されることもある。このようなダミーリードプレート140が前記第1リードプレート130と同じ大きさおよび同じ形態である場合、前記のようなダミーリードプレート140は、前記ベアセル110と前記保護回路モジュール120との間のギャップを維持する役割を果たし、前記ベアセル110の上面で前記保護回路モジュール120を平行に位置せしめる役割を果たす。
また、前記第2リードプレート140は正極リードプレートまたはダミーリードプレートに関係なしに、第1リードプレート130と同じ形状、大きさ、材質および構造を有することができる。このような構成を有する前記第2リードプレート140は、第1リードプレート130と共にベアセル110の上部に配置される保護回路モジュール120の水平を維持する役割を果たす。したがって、前記第2リードプレート140は、既存の保護回路モジュール120の他側面だけに第1リードプレート130を形成する場合、第1リードプレート130をベアセル110の上面にレーザー溶接時に発生する保護回路モジュール120の歪みによって電池の品質が低下することを防止することができる。
ここで、前記第1リードプレート130および第2リードプレート140は同じ平板形状であるので、保護回路モジュール120とベアセル110との間の結合高さを最小化することができる。
次に、本発明の他の実施例による二次電池200について説明する。
図5は、本発明の他の実施例による二次電池の上部リードプレートの拡大斜視図である。
本発明の他の実施例による二次電池200は、ベアセル110、保護回路モジュール120、上部リードプレート224、第1リードプレート130および第2リードプレート140を含む。
本発明の他の実施例による二次電池200は、上部リードプレート224の構造だけを異なるように形成したことを除いては、図1乃至図3による一実施例と同様である。したがって、以下では前記上部リードプレート224を中心に説明する。また、本発明の他の実施例の二次電池200のベアセル110、保護回路モジュール120、第1リードプレート130および第2リードプレート140は、図1乃至図3による一実施例におけるベアセル110、保護回路モジュール120、第1リードプレート130および第2リードプレート140と同様に形成されるので、同一符号を付け、その詳細な説明を省略する。
本発明の他の実施例による前記上部リードプレート224は、図5を参照すれば、平板形状に形成されることができる。前記上部リードプレート224は収容部125上に位置し、電極端子116の高さが高くなることによって平板形状に形成される。言い換えれば、回路基板122の上面に形成された陰極回路パターンに連結されるための平板形状の上部リードプレート224を実現するために、前記電極端子116の高さは、前記実施例1における電極端子の高さより高くなければならない。すなわち、電極端子116の上面が、前記保護回路モジュール120の回路基板122の上面と同じ面を持たなければならない。二次電池200の電極端子116の上面が前記回路基板122の上面と平面をなすとき、前記上部リードプレート224は平板形状を有することができる。
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内において多様に修正、変形して実施できることは本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって自明である。
100、200 二次電池
110 ベアセル
112 カン
114 キャッププレート
116 電極端子
117 ガスケット
118 電解液注入ホールプラグ
119 絶縁フィルム
119a 端子通孔
120 保護回路モジュール
122 回路基板
122a 収容部
126 回路基板型外部端子
124、224 上部リードプレート
124a 第1タップ
124b 連結部
124c 第2タップ
125 収容部
130 第1リードプレート
140 第2リードプレート

Claims (18)

  1. カンの内部に位置する電極組立体、前記カンの外部に位置する電極端子、および、前記カンを含むベアセル、
    前記ベアセルの上部に配置される第1回路基板を含む保護回路モジュール、
    前記ベアセルを前記第1回路基板の底面に電気的に連結する第1平坦なリードプレート、および
    一方の端部が前記電極端子の上面に接続され、他方の端部が前記第1回路基板の上面に接続される上部リードプレートを含み、
    前記第1平坦なリードプレートが連結される前記第1回路基板の端部とは異なる、前記第1回路基板の反対側にある他の端部において、前記第1回路基板の底面に形成される第2平坦なリードプレートをさらに含むことを特徴とする二次電池。
  2. 前記第1平坦なリードプレートは前記第1回路基板の前記底面に直接連結されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  3. 前記第2平坦なリードプレートは、前記第1回路基板に電気的に連結されないことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  4. 前記第1回路基板は、前記電極端子と対応する位置が第1貫通ホールによって貫通することを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  5. 前記上部リードプレートは、前記第1回路基板の上面で電気的に連結される第1タップ、前記電極端子と電気的に連結される第2タップ、および前記第1タップと前記第2タップとを連結する連結部を含み、前記連結部は、前記第1タップ、前記第2タップそれぞれに対して角度をなして折曲されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  6. 前記第1タップの面積は、前記第2タップの面積より広いことを特徴とする請求項5に記載の二次電池。
  7. 前記電極端子の上面に位置する前記上部リードプレートの第2タップは、前記第1回路基板の上面に位置する前記上部リードプレートの第1タップより狭いことを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  8. 前記上部リードプレートは平たいことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  9. 前記電極端子の上面は、前記第1回路基板の上面と同じ面をなすことを特徴とする請求項8に記載の二次電池。
  10. 前記ベアセルは電解液注入ホール内に位置するプラグをさらに含み、前記第1回路基板は前記プラグを収容するための収容部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  11. 前記収容部は、前記第1回路基板の底面に形成された溝であることを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
  12. 前記収容部は、前記第1回路基板を貫通する第2貫通ホールであることを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
  13. 前記第1回路基板の上面に位置する回路基板型端子をさらに含み、
    前記回路基板型端子は、
    第2回路基板、
    前記第2回路基板の内側に形成される陽性温度素子、および
    前記ベアセルを外部装置に電気的に連結するために、前記第2回路基板の上面に形成される多数の外部端子からなることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  14. 前記ベアセルの電解液注入ホール内に位置するプラグ、
    前記プラグを収容するように貫通ホールを有する第1回路基板、および
    前記プラグと前記第2回路基板との間に前記貫通ホール内に形成される絶縁フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の二次電池。
  15. 前記ベアセルの過充電および過放電を防止し、前記ベアセルの充電動作を制御するために、前記第1回路基板の上面に形成される多数の保護回路素子をさらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  16. カンの内部に位置する電極組立体、前記カンの外部に位置する電極端子、および、前記カンを含むベアセル、
    前記ベアセルの上部に配置される第1回路基板を含む保護回路モジュール、
    前記ベアセルを前記第1回路基板の底面に電気的に連結する第1平坦なリードプレート、
    一方の端部が前記電極端子の上面に接続され、他方の端部が前記第1回路基板の上面に接続される上部リードプレート、および
    前記ベアセルと前記第1回路基板との間に位置する絶縁フィルムを含み、
    前記第1平坦なリードプレートが連結される前記第1回路基板の端部とは異なる、前記第1回路基板の反対側にある他の端部において、前記第1回路基板の底面に形成される第2平坦なリードプレートをさらに含むことを特徴とする二次電池。
  17. 前記絶縁フィルムの厚さは、前記第1平坦なリードプレートの厚さと同じであることを特徴とする請求項16に記載の二次電池。
  18. カンの内部に位置する電極組立体、前記カンの外部に位置する電極端子、および、前記カンを含むベアセル、
    前記ベアセルの上部に配置される第1回路基板を含む保護回路モジュール、
    前記ベアセルを前記第1回路基板の底面に電気的に連結する第1リードプレート、
    一方の端部が前記電極端子の上面に接続され、他方の端部が前記第1回路基板の上面に接続される上部リードプレート、および
    電解液注入ホール内に位置するプラグを含み、
    前記第1リードプレートが連結される前記第1回路基板の端部とは異なる、前記第1回路基板の反対側にある他の端部において、前記第1回路基板の底面に形成される第2平坦なリードプレートをさらに含み、
    前記第1回路基板は前記プラグを収容する溝またはホールをさらに含み、前記第1リードプレートは、平坦なリードプレートであることを特徴とする二次電池。
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