KR100563036B1 - 전지팩 - Google Patents

Abstract

전지 팩(battery pack)이 개시된다. 개시된 전지 팩은, 전기 에너지가 저장되어 소정의 전자기기에 상기 전기 에너지를 공급하는 전지조립체와, 상기 전자기기와 전기적 접속이 이루어질 수 있도록 외부단자가 외부로 노출되도록 하면서 상기 전지조립체의 외부면을 감싸며 밀봉하는 외장부재를 구비하는 전지 팩에 있어서, 상기 외장부재의 적어도 일면이 소정 금속의 방열부재로 이루어진 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전지 팩의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

전지 팩{Battery pack}

도 1은 일반적인 전지 팩과 이 전지 팩이 사용되는 노트북 컴퓨터의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 나타내 보인 개략적인 부분 단면 사시도.

도 3은 도 2의 개락적인 외관 사시도.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 나타내 보인 개략적인 분해 및 조립 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100. 전극조립체 101. 양극판

102. 음극판 103. 세퍼레이터

104. 양극탭 105. 음극탭

106. 양극단자 107. 음극단자

200. 전지조립체 210. 케이스

211. 상부케이스 212. 하부케이스

213. 실링부 300, 400. 전지 팩

310, 410. 외장부재 311, 420. 방열부재

312. 몰딩부재 313, 413. 외부단자

411. 인입홈 412. 체결부재

본 발명은 전지 팩(battery pack)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 팩 및 이 전지 팩이 이용되는 전자기기의 성능이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 전지 팩에 관한 것이다.

통상적으로 충방전이 가능한 2차전지(secondary battery)는 셀룰러 폰(cellular phone), 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 캠코더 등 휴대용 전자기기에 효과적으로 이용될 수 있도록 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 2차전지는 니켈- 카드뮴전지(nickel cadmium battery), 연축전지, 니켈 수소전지(nickel metal hydride battery), 리튬 이온전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 금속 리튬 전지, 공기 아연축전지 등 다양한 종류가 있다.

상기 전지들중 리튬 전지는 작동전압이 3.6 V로서 전자기기의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-MH)전지에 비해 그 수명이 3배에 달하며, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 급속도로 신장되고 있다.

이러한 리튬 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해 질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 전지라고 한다.

그리고, 리튬 2차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 리튬-이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 리튬 폴리머 2차전지는 유연성을 지녀 그 형상의 형성이 비교적 자유롭다. 이에 따라, 최근 들어서는 리튬 폴리머 2차전지가 안전성과 형상의 자유도가 뛰어나고 무게가 가벼워 휴대용 전자기기의 슬림화 및 경량화에 유리하여 각종 연구가 진행되고 있다.

상술한 바와 같은 특징을 갖는 2차전지 예컨대, 리튬 폴리머 2차전지는, 전극조립체와, 이 전극조립체가 삽입되는 공간부가 형성된 케이스를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 리튬 폴리머 2차전지의 케이스 외부에는 통상적으로 폴리머(polymer)를 포함하는 플라스틱 소재로 밀봉함으로써 하나의 전지 팩을 완성하게 된다.

도 1에는 이와 같이 구성된 전지 팩과, 이 전지 팩으로부터 전기 에너지를 공급받는 전자기기 예컨대, 노트북 컴퓨터의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 전지 팩(11)에는 전지 팩(11)의 외부로 노출되는 외부단자(11a)가 구비되어 있다. 이러한 전지 팩(11)은 노트북 컴퓨터(12)의 전지저장부(12a)에 삽입되어 전지 팩(11)의 외부단자(11a)와 노트북 컴퓨터(12)의 연결단자(미도시)와 접속되어 노트북 컴퓨터(12)에 전기 에너지를 공급하게 된다. 이와 같은 기능을 하는 전지 팩(11)의 외장케이스(11b)는 플라스틱 소재로 몰딩되어 형성하므로서 제조공정이 간단하고, 그 소재가 저렴하여 전지 팩(11)의 제조비용이 낮으며, 경량화가 가능한 이점이 있다.

그러나 이러한 종래의 전지 팩(11)을 노트북 컴퓨터(12) 또는 다른 전자기기에 장시간 사용하면, 전지 팩(11)과 노트북 컴퓨터(12)의 온도가 상승되어 과열된다. 이에 따라 전지 팩(11)의 자기방전이 커져서 사용할 용량이 줄어들고, 특히 상기 노트북 컴퓨터(12)와 같은 전자기기는 밀폐된 상태로 전지 팩(11)이 장착되어 사용되므로 고율 충방전시 온도가 80℃에 근접되게 상승하게 되는 경우가 있다. 이렇게 전지가 과열되면, 상기 전지 팩(11)의 전기 에너지가 모두 방전되지 않고 남아 있음에도 불구하고 상기 노트북 컴퓨터(12)의 모든 전원을 차단되는 경우가 발생하기도 한다. 그리고 근래에는 고성능 노트북 컴퓨터 출시에 따라 CPU의 소비전력이 증가되면서 이로부터 열이 다량으로 발생하기 때문에 상기와 같은 문제점은 더욱 빈번히 발생할 것으로 예상된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 과도하게 온도가 상승되지 않도록 방열수단이 채용되는 전지 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지 팩은, 전기 에너지가 저장되어 소정의 전자기기에 상기 전기 에너지를 공급하는 전지조립체와, 상기 전자기기와 전기적 접속이 이루어질 수 있도록 외부단자가 외부로 노출되도록 하면서 상기 전지조립체의 외부면을 감싸며 밀봉하는 외장부재를 구비하는 전지 팩에 있어 서, 상기 외장부재의 적어도 일면이 소정 금속의 방열부재로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 방열부재는, Al, Mg, Na, Fe, Cu, Zn, Sn, Ti, Ni, 또는 C중 어느 하나로 이루어진다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 발명의 전지 팩은, 전기 에너지가 저장되어 소정의 전자기기에 상기 전기 에너지를 공급하는 전지조립체; 상기 전자기기와 전기적 접속이 이루어질 수 있도록 외부단자가 외부로 노출되도록 하면서 상기 전지조립체의 외부를 감싸며 밀봉하는 외장부재; 상기 전자기기나 상기 전지조립체로부터 발생되는 열이 방출될 수 있도록 상기 외장부재의 일측에 설치된 방열부재;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 나타내 보인 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(300)은, 전극조립체(100)가 실장되는 케이스(210)를 구비하여 소정의 전자기기 예컨대, 노트북 컴퓨터 등에 그 내부에 저장된 전기 에너지를 공급하는 전지조립체(200)와, 상기 전지조립체(200)의 외부면을 감싸며 밀봉하는 외장부재(310)를 포함하여 구성된다. 상기 외장부재는 전지조립체(200)의 적어도 일면에 구비되며 소정의 금속으로 이루어진 방열부재(311)와, 상기 방열부재(311)를 제외한 외장부재(310)의 나머 지를 차지하는 것으로 소정의 플라스틱 소재로 이루어져 상기 전지조립체(200) 위에 몰딩되어 형성된 몰딩부재(312)로 이루어진다. 그리고 후술하는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외장부재(310)의 외부로 노출되도록 외장부재(310)의 일측에 외부단자(313)가 구비된다.

한편 상기 전극조립체(100)는, 양극 집전체와 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 양극 활물질층으로 된 양극판(101)과, 음극 집전체와 상기음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층으로 된 음극판(102)과, 상기 양극판(101)과 음극판(102)의 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(103)를 구비한다. 이러한 전극조립체(100)는 양극판(101), 세퍼레이터(103), 음극판(102) 순으로 다수개 적층되어 이루어져 있다.

상기 양극판(101)과 음극판(102)의 가장자리의 일측으로부터 양극탭(104)과 음극탭(105)이 인출되어, 극판별로 집합되어 상호 통전 가능하도록 연결되어 있고, 상기 양극 및 음극탭(104, 105)은 그 단부에 상기 외부단자(313)와 접속되는 양극단자(106)와 음극단자(107)와 용접되어 있다. 그리고 상기 전극조립체(100)를 실장하기 위한 케이스(210)가 마련되며, 이 케이스(210)는 상부 케이스(211)와 하부 케이스(212)로 이루어진다. 또한 상기 상부 및 하부 케이스(211, 212)에 전극조립체(100)가 실장된 다음에 상부 및 하부 케이스(211, 212)의 가장자리에 형성된 실링부(213)가 열융착되어 실링되며, 따라서 상부 및 하부 케이스(211, 212)가 밀폐되므로서 소정의 전자기기에 에너지가 공급될 수 있는 형태의 전지조립체(200)가 제조된다.

이와 같이 구성 및 제조된 전지조립체(200)의 실링부(213)를 접어 전지조립체(200)가 최소한의 크기가 될 수 있도록 한다. 그런 후, 전지조립체(200)의 외부면을 감싸며 밀봉하는 외장부재(310)가 형성되도록 한다. 이 외장부재(310)는 전술한 바와 같이, 상기 전지조립체(200)의 적어도 일면에 소정 금속으로 이루어진 방열부재(311)와, 이 방열부재의 나머지가 몰딩부재(312)가 형성되어 이루어진다. 상기 방열부재(311)는, Al, Mg, Na, Fe, Cu, Zn, Sn, Ti, Ni, 또는 C중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성된 전지 팩(300)의 외관은 도 3에 도시된 사시도와 같이 이루어진다. 도 3에서 참조부호 313은 전지 팩(300)의 외부단자를 도시한 것이다.

상기 방열부재(311)는 전지 팩(300)을 전자기기에 장착될 때 대기와 가장 근접되게 노출되는 부위에 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 전지 팩(300)의 외장부재(310)중에서 방열부재(311)가 가능한 한 대기에 노출될 수 있는 부위에 위치되도록 구비되어야 한다는 것이다.

이와 같이 전지 팩(300)의 외장부재(310)를 형성함에 있어서, 적어도 그 일면에만 방열부재(311)를 형성하기도 하나, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 외장부재(310) 전부가 상기한 바와 같은 금속재로 이루어질 수도 있다. 즉, 전지 팩(300)의 외장부재(310) 전부를 상기한 금속중 어느 하나를 선택하여 방열재로 형성하여도 본 발명에 따른 전지 팩(300)의 목적을 달성할 수도 있다. 다만, 전지 팩(300)의 외부단자(313)를 금속의 방열재와 접촉되지 않도록 설치하면 가능하다. 이렇게 외장부재(310) 전부가 방열재로 이루어질 경우의 외부단자(313) 설치는, 이 외부단자(313)를 방열재에 플라스틱 소재에 의한 몰딩으로서 용이하게 실시할 수 있다.

도 4 내지 도 5에는 본 발명에 따른 전지 팩의 다른 실시예가 개략적인 사시도로 도시되어 있다. 도 4는 조립 전의 상태를 나타낸 것이고, 도 5는 조립 후의 상태를 나타낸 것이다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩(400)은, 소정의 전자기기(미도시)에 전기 에너지를 공급할 수 있도록 그 내부에 전기 에너지가 저장되어 있는 전지조립체(미도시)와, 이 전지조립체의 외부면을 플라스틱 소재로 몰딩하여 감싸는 외장부재(410)와, 이 외장부재(410)의 적어도 일측면에 형성된 인입홈(411)과, 상기 인입홈(411)에 소정의 금속으로 이루어져 소정의 체결부재(412)에 의해 설치되는 방열부재(420)를 포함하여 구성된다.

상기 방열부재(420)의 금속은, Al, Mg, Na, Fe, Cu, Zn, Sn, Ti, Ni, 또는 C중 어느 하나로 이루어진다. 마찬가지로, 상기 방열부재(420)도 상기 전지 팩(400)이 전자기기에 장착될 때, 상기 방열부재(420)가 대기와 가장 근접되게 노출되는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 이러한 원리를 이용하여, 일반적인 전지 팩이 사용되는 휴대용 캠코터, 노크북 컴퓨터, 셀룰러 폰 등의 전지 팩 장착부중 대기와 접하는 부분 즉, 전자기기의 외관 케이스의 일측을 상기의 금속재로 이루어지도록 함으로써 전지 팩과 상기 금속재가 밀착되도록 하여 상기 방열부재(420)의 역할을 대신할 수도 있다.

예컨대, 노트북 컴퓨터 등과 같이 전지 팩이 밀폐된 공간에 장착되는 경우에는 전지 팩이 장착되는 외부 케이스의 일측을 소정 상기한 금속중 어느 하나로 이루어지도록 함으로써 본 발명에 따른 전지 팩(400)을 실현할 수 있다. 따라서 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방열부재(420)가 반드시 외장부재(410)의 인입홈(411)에 삽입되어 설치될 필요는 없다. 도 4 및 도 5에서 설명되지 않은 참조부호 413은 외부단자를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전지 팩의 작용을 설명하기로 한다. 여기에서는, 일반적인 전지 팩의 작용 내지 작동설명은 생략하고, 본 발명에 따른 전지 팩의 특징적인 작용만을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 전지 팩(300)의 외부면을 감싸는 외장부재(310)의 적어도 일측면에 방열부재(311)를 형성함으로써 전자기기의 작동에 의해 발생된 열이나, 전지 팩(300)의 전지조립체(200)로부터 발생되는 열을 흡수하여 방출하도록 한다. 그리고 상기 전지 팩(300)의 외장부재(310) 전부를 금속재로 형성함으로써 방열효과를 극대화할 수 있다.

그리고 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩(400)은, 소정의 플라스틱 소재로 몰딩된 외장부재(410)의 일측에 전술한 바와 같은 금속으로 이루어진 방열부재(420)가 설치되어 있다. 이에 따라 상기 방열부재(420)를 통하여 전자기기 및 전지 팩(400)으로부터 발생되는 열을 방출하게 된다. 마찬가지로 상기 전지 팩(400)을 전자기기에 장착했을 때, 상기 방열부재(420)가 대기와 가장 근접되게 노출되는 전지 팩(400)의 일측에 설치함으 로써 방열효과를 극대화할 수 있게 된다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 전지 팩(400)은, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등과 같은 휴대용 전자기기에 적용 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전지 팩은 다음과 같은 효과를 갖는다.

전지 팩의 일측에 소정 금속의 방열부재를 장착함으로써, 전자기기는 물론 이 전자기기에 장착되는 전지 팩으로부터 발생되는 열을 방출시켜 전자기기 및 전지 팩이 과열되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라 전자기기나 전지 팩의 과열에 따른 불량을 방지할 수 있어서 전자기기와 전지 팩의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 에너지가 저장되어서, 소정의 전자기기에 상기 전기 에너지를 공급하는 전지조립체; 및

   상기 전지조립체의 외장을 감싸도록 밀봉하며, 적어도 일면이 금속재로 된 방열 부재로 이루어지고, 상기 방열 부재와 접촉되지 않는 면에는 전지 조립체의 전극 단자와 전기적으로 연결되는 외부 단자가 설치된 외장 부재;를 포함하는 전지 팩.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방열부재는, Al, Mg, Na, Fe, Cu, Zn, Sn, Ti, Ni, 또는 C중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩.
3. 삭제
4. 삭제

Images