KR100731416B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR100731416B1
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immersion paper
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Abstract

본 발명은 베어 셀과, 베어 셀을 감싸는 외장재와, 베어 셀과 외장재를 결합시키기 위해 베어 셀에 부착되며 일측에 침수지 부착안내부가 형성된 고정테이프 및 베어 셀의 일면에 설치되며 침수지 부착안내부의 안내로 부착되는 침수지를 포함하므로, 침수지와 고정테이프가 겹치지 않도록 할 수 있는 이점이 있다.

Description

배터리 팩 {Battery pack}
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 일실시예를 도시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 베어 셀을 도시한 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 베터리 팩의 일부를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리 팩의 제조 과정을 도시한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 베어 셀 151 : 케이스
152 : 캡 플레이트 153 : 절연 가스켓
154 : 전극단자 155 : 전극 조립체
156a : 제1전극탭 156b : 제2전극탭
157 : 절연케이스 158 : 터미널 플레이트
159 : 절연 플레이트 160 : 양성온도소자
161 : 제1전극리드 163 : 제2전극리드
180 : 보호회로기판 241 : 제1커버
243 : 제2커버 260a,260b : 제1,2고정테이프
263 : 침수지 부착안내부 270 : 침수지
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면 베어 셀과 보호회로모듈 그리고 침수방지부 등이 구비된 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 팩은 충방전 가능한 베어 셀과, 베어 셀에 전기적으로 결합되어 충방전을 제어하고 또한 과충방전시 회로를 차단하는 보호회로기판과, 베어 셀과 보호회로기판 사이의 틈에 충진되어 보호회로기판이 베어 셀로부터 분리되지 않도록 하는 수지와, 베어 셀, 보호회로기판 및 수지를 팩킹하여 외부 세트에 장착 가능한 형태로 하는 케이스로 이루어져 있다.
이러한 배터리 팩을 제조하기 위해 먼저 베어 셀의 양극에 리드를 접속하고, 또한 음극에 피티씨 서미스터(PTC thermistor)를 접속한 상태에서, 다시 보호회로기판을 상기 리드 및 피티씨 서미스터에 전기적으로 접속한다. 이어서, 보호회로기판이 베어 셀로부터 분리되지 않도록 보호회로기판과 베어 셀 사이의 틈에 수지를 충진하여 기계적으로 고정하고, 또한, 외부 장치에 장착 가능한 형태가 되도록 케이스를 구비하여, 베어 셀 및 보호회로기판 등을 팩킹한다. 여기서, 케이스는 베어 셀, 보호회로기판 및 수지와 함께 다른 수지로 몰딩되어 일체로 형성되거나, 또는 상부 케이스 및 하부 케이스를 각각 준비하고, 그 사이에 상기 일체의 베어 셀 및 보호회로기판을 수납한 후, 외장재로 감싼다.
여기서, 상기와 같이 구성된 배터리 팩은 내부에 수분이 유입되는 경우, 이 차 전지의 성능이 저하될 뿐만 아니라, 이차 전지의 내구수명이 현저하게 단축된다. 이에, 배터리팩은 그 조립 과정 중 일측에 배터리 팩의 침수유무를 확인할 수 있는 침수지가 부착된다.
즉, 베어 셀은 배터리팩을 형성하기 위해 일면에 하부케이스가 고정된 후 상부케이스를 고정시키기 위한 고정테이프를 부착한다. 이때 고정테이프는 양면테이프로서 접착면에 이형지가 부착되어 있다. 이후, 침수지가 부착되고, 고정테이프에 의해 외장재가 결합된다.
그런데, 이러한 종래의 침수지는 그 일측이 고정테이프의 일측과 맞물리게 부착된다. 따라서, 침수지의 부착위치가 불안정한 문제점이 있다. 즉, 침수지는 상부케이스와 하부케이스를 고정시키기 위해 고정테이프의 이형지를 제거할 때 고정테이프와 맞물리는 부분이 들뜨는 문제점이 발생한다.
또한, 침수지는 고정테이프와 맞물리게 부착되므로 그 두께가 증가되어 부피가 커지는 문제점이 발생한다.
그리고, 침수지는 그 일부가 고정테이프의 상측에 부착됨에 따라 부착위치를 안내하는 별도의 안내부가 없다. 그러므로, 침수지는 부착위치가 불안정해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 침수지의 부착구조를 마련하여 배터리 팩의 침수유무를 확인할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 베어 셀과, 상기 베어 셀을 감싸는 외장재와, 상기 베어 셀과 상기 외장재를 결합시키기 위해 상기 베어 셀에 부착되며 일측에 침수지 부착안내부가 형성된 고정테이프 및 상기 베어 셀의 일면에 설치되며 상기 침수지 부착안내부의 안내로 부착되는 침수지를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 침수지 부착안내부는 상기 침수지의 일부와 대응되는 형태로 형성된 것이 바람직하다.
상기 침수지는 원형으로 형성될 수 있으며, 상기 침수지 부착 안내부는 상기 침수지와 겹쳐지지 않도록 내측으로 함몰되는 원형곡선으로 형성될 수 있다.
상기 외장재는 상기 베어 셀의 넓은 면을 커버하는 제1커버와 제2커버로 분리된 것이 좋다.
상기 제1커버나 제2커버는 상기 침수지와 대응되는 위치에 상기 침수지를 노출시키는 침수확인홀이 형성된 것이 바람직하다.
상기 고정테이프는 양면에 접착제가 도포된 것이 좋다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 일실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 베어 셀을 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 베터리 팩의 일부를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 배터리 팩의 제조 과정을 도시한 순서도이다.
이들 도면을 참조하면, 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리 팩은 베어 셀(100)과 베어 셀(100)에 전기적으로 연결되는 보호회로기판(180), 베어 셀(100)의 외면을 감싸는 외장재(240), 베어 셀(100)과 외장재(240)를 결합시키는 고정테이프(260) 그리고, 베어 셀(100)의 일측에 부착되는 침수지(270)를 포함하여 이루어진다.
베어 셀(100)은 실제로 일정한 에너지로 충전되거나 또는 방전되는 에너지원으로서, 좀더 세분화하여 설명하면 케이스(151)와, 케이스(151)에 수용되는 전극 조립체(155), 케이스(151)를 마감하는 캡 조립체(150) 그리고, 케이스(151)에 주입되어 전극 조립체(155) 사이에 이온이 이동될 수 있도록 하는 전해액(미도시)으로 이루어질 수 있다.
케이스(151)는 전극 조립체(155)를 수용할 수 있는 공간을 가지며, 양극 또는 음극 중 선택된 어느 하나의 극성을 갖는다.
전극 조립체(155)는 양극 활물질(예를 들면 코발트산리튬(LiCoO2), 니켈산리튬(LiNiO2), 망간산리튬(LiMn2O4) 또는 그 등가물)이 부착된 제1전극판(155a), 음극 활물질(예를 들면 흑연 또는 그 등가물)이 부착된 제2전극판(155b) 및 제1전극판(155a)과 제2전극판(155b) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(155c)로 이루어질 수 있으며, 위의 제1전극판(155a), 제 2전극판(155b) 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터(155c)는 대략 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취되어 케이스(151)에 수납될 수 있다. 이때, 제1전극판(155a)과 제2전극판(155b)에는 상측으로 인출되는 제1전극탭(156a)과 제2전극탭(156b)이 각각 설치된다. 여기서, 제1전극판(155a)은 알루미늄(Al) 포일, 제2전극판(155b)은 구리(Cu) 포일, 세퍼레이터(155c)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.
캡 조립체(150)는 케이스(151)의 상부에 위치되며 전극 조립체(155)의 상부에서 부터 순차적으로 절연 케이스(157), 터미널 플레이트(158), 절연 플레이트(159) 캡 플레이트(152)가 결합될 수 있다. 물론, 절연 케이스(157), 캡 플레이트(152), 터미널 플레이트(158) 및 절연 플레이트(159)는 전극 단자(154)가 상부에서 관통 결합될 수 있도록 통공(152a,157a,158a,159a)이 각각 형성될 수 있다.
또한, 중앙에 통공(152a)이 형성된 캡 플레이트(152)의 일측에는 전해액 주입을 위한 전해액 주입구(152b)가 형성될 수 있다. 전해액 주입구(152b)에는 전해액 주입후 볼(152c)이 결합되어 용접된다. 캡 플레이트(152)의 통공(152a)에는 절연 가스켓(153)이 결합되고, 절연 가스켓(153)에는 전극 단자(154)가 결합될 수 있다. 캡 플레이트(152)의 일측에는 상부 케이스(210)를 결합시키기 위해 주입되는 수지를 강화하기 위한 보강부(141)가 형성된다.
도시되지 않은 전해액은 충방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있다.
베어 셀(100)에는 보호회로기판(180)이 전기적으로 연결된다. 보호회로기판(180)은 일반적으로 인쇄회로기판(PCB : Printed circuit Board) 상에 다양한 보호회로 및 양성온도소자(PTC : Positive Temperature Coefficient,160)를 구비하는 구조로 이루어진다. 또한, 보호회로기판(180)의 표면에는 외부로 노출되는 다수의 외부 단자(183)가 형성된다.
보호회로기판(180)은 제1,2전극리드(161,163)를 매개로 베어 셀(100)과 전기적으로 연결된다. 즉, 제1전극탭(156a)과 연결된 캡 플레이트(180)에는 제1전극리드(161)가 용접될 수 있고, 제2전극탭(156b)과 연결된 전극단자(154)에는 제2전극리드(163)가 용접될 수 있다. 제1전극리드(161)는 알루미늄(Al) 재질, 제2전극리드(163)는 니켈(Al) 재질일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 여기서, 베어 셀(100)과 보호회로기판(180) 사이에는 베어 셀(100)과 보호회로기판(180)이 절연되도록 절연부재(140)가 개재된다. 즉, 절연부재(140)는 보호회로기판(180) 의 각종 전자 부품이 베어 셀(100)의 표면에 직접 접촉되어 단락되지 않도록 한다.
그리고, 제1전극탭(156a)은 양극 극성을 갖고, 제2전극탭(156b)은 음극 극성을 가질 수 있다. 그러므로, 케이스(151) 및 캡 플레이트(152)가 양극이면, 전극 단자(154)는 음극이 된다. 역으로, 케이스(151) 및 캡 플레이트(152)가 음극이면, 전극 단자(154)는 양극이 된다.
한편, 외장재(240)는 베어 셀(100)의 넓은 면 즉, 상면과 하면을 커버하는 제1커버(241)와 제2커버(243)가 구비된다.
제1커버(241)와 제2커버(243)는 각각 베어 셀(100)의 상면과 하면에 부착된 제1,2고정테이프(260a,260b)에 의해 베어 셀(100)과 결합된다.
제1,2고정테이프(260a,260b)는 베어 셀(100)의 상면과 하면의 가장자리에 부착되도록 프레임형으로 형성된다. 또한, 제1,2고정테이프(260a,260b)는 양면에 접착제가 도포된 양면 테이프가 될 수 있으며, 접착제가 도포된 부분에는 부착되기 전까지 접착제를 보호하는 이형지(265)가 부착된다. 즉, 제1,2고정테이프(260a,260b)는 먼저, 일면이 베어 셀(100)에 접착된 후 이형지(265)를 제거한 타면이 제1,2커버(241,243)의 내면에 각각 접착된다. 이형지(265)는 이형지(265)를 제거하기 용이하도록 일측에 돌출부(261a)가 형성된다.
여기서, 제1,2고정테이프(260a,260b) 중 선택된 어느 하나에는 침수지 부착안내부(263)가 형성된다. 침수지 부착안내부(263)는 후술될 침수지(270)가 부착되는 위치와 침수지(270)가 부착된 후 이형지(265)의 제거과정을 방해하지 않도록 한다.
침수지(270)는 베어 셀(100)의 일측에 부착되는데, 이때 침수지 부착안내부(263)는 침수지(270)의 형상과 대응되는 형태로 형성됨에 따라 침수지(270)와 제1,2고정테이프(260a,260b) 중 어느 하나와 겹쳐지는 것이 방지된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제1고정테이프(260a)에 침수지 부착안내부(263)가 형성될 때, 침수지(270)가 원형으로 형성되면, 제1고정테이프(260a)의 침수지 부착안내부(263)는 침수지(270)의 형상과 대응되도록 프레임 형상의 제1고정 테이프(260a) 내측으로 함몰되는 원형곡선을 갖도록 형성된다. 이에, 침수지 부착안내부(263)는 부착된 침수지(270)와 겹쳐지지 않도록 이격되게 형성된다.
이때, 제1고정테이프(260a)와 결합되는 제1커버(241)에는 베어 셀(100)에 부착된 침수지(270)를 외부로 노출시켜 침수지(270)의 변화를 통해 침수여부를 확인할 수 있는 침수확인홀(241a)이 형성된다.
여기서, 침수지(270)는 수분에 노출되었을 때 잉크가 번지는 라벨이 일반적으로 사용될 수 있다.
한편, 베어 셀(100)은 넓은 면이 외장재(240)에 의해 커버되고 베어 셀(100)의 보호회로기판(180)과 베어 셀(100)의 하면은 핫멜트(250)가 주입되어 커버될 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리팩의 제조방법을 상세히 설명한다.
먼저, 베어 셀(100)을 준비한다. 즉, 베어셀(100)은 케이스(151)에 제1,2전극탭(156a,156b)이 인출된 전극 조립체(155)를 수용시킨 후, 절연 가스켓(153)이 개재된 전극단자(154)가 관통된 캡 플레이트(152), 절연 플레이트(159), 터미널 플레이트(158) 등으로 이루어진 캡 조립체(150)로 마감된다.
이어서, 베어 셀(100)에는 보호회로기판(180), 제1,2전극리드(161,163), 양성온도소자(160) 및 절연부재(140)를 결합시킨다.
그 후, 베어 셀(100)의 일면과 타면에 제1,2고정테이프(260a,260b)를 부착시킨다. (S310)
다음, 제2커버(243)는 베어 셀(100)의 타면에 부착되고, 베어 셀(100)의 일면에는 침수지(270)를 부착시킨다. 여기서 침수지(270)는 제1고정테이프(260a)와 겹치지 않도록 제1고정테이프(260a)의 내측으로 함몰되게 형성된 침수지 부착안내부(263)의 안내에 의해 부착된다. (S320)
다음, 이형지(265)의 돌출부(261a)를 이용하여 제1고정테이프(260a)에서 접착제가 도포된 면에 부착된 이형지(265)를 제거한다.(S330)
다음, 제1고정테이프(260a)를 통행 제1커버(241)와 베어 셀(100)의 일면을 결합시킨다. 이후, 베어 셀(100)에서 외장재(240)에 의해 감싸지지 않은 캡 조립체(150) 상측과 케이스(151)의 하면을 커버하도록 핫멜트(250)가 주입된다. 이때, 침수지(2700)는 제1커버(241)에 형성된 침수확인홀(241a)에 의해 노출되어 배터리 팩이 수분에 노출되었을 때 침수지(270)가 수분과 접촉될 수 있다.(S340)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 고정 테이프에 침수지 부착안내부를 형성함에 따라 침수지와 고정테이프가 겹치지 않도록 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 침수지 부착안내부는 침수지의 부착 위치를 확인할 수 있도록 하는 이점이 있다.
이상에서 설명한 것은 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 베어 셀;
    상기 베어 셀을 감싸는 외장재;
    상기 베어 셀과 상기 외장재를 결합시키기 위해 상기 베어 셀에 부착되며 일측에 상기 침수지의 일부와 대응되는 형태로 침수지 부착안내부가 형성된 고정테이프; 및
    상기 베어 셀의 일면에 설치되며 상기 침수지 부착안내부의 안내로 부착되는 침수지를 포함하는 배터리 팩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 침수지는 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 침수지 부착 안내부는 상기 침수지와 겹쳐지지 않도록 내측으로 함몰되는 원형곡선으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 외장재는 상기 베어 셀의 넓은 면을 커버하는 제1커버와 제2커버로 분리된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1커버나 제2커버는 상기 침수지와 대응되는 위치에 상기 침수지를 노출시키는 침수확인홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 고정테이프는 양면에 접착제가 도포된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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