KR100839783B1

KR100839783B1 - 이차전지

Info

Publication number: KR100839783B1
Application number: KR1020070000618A
Authority: KR
Inventors: 김형신
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-01-03
Filing date: 2007-01-03
Publication date: 2008-06-19
Also published as: US20080160398A1; US8420253B2

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보호회로기판을 별도의 커버를 통해 사전에 외장을 하고, 상기 외장된 보호회로기판을 베어 셀에 접속시킨 후, 상기 보호회로기판과 베어 셀 사이의 공간에 성형 수지에 의한 몰딩이나 하드팩 작업이 이루어지는 이차전지에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은, 재충전 가능한 베어 셀과, 상기 베어 셀에 대한 보호회로가 형성되고, 일면에 외부단자가 설치되는 보호회로기판과, 상기 보호회로기판의 일면에 상기 외부단자가 노출되는 상태로 부착되는 기판외장커버와, 상기 베어 셀의 양·음극을 상기 보호회로기판에 각각 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 리드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 기판외장커버는, 상기 외부단자가 노출되는 관통홀이 형성되고 절연성인 경질의 커버본체와, 상기 커버본체의 일면에 형성되는 접착층을 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.

이차전지, 베어 셀, 보호회로기판, 기판외장커버, 경질

Description

이차전지{Secondary battery}

도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 보호회로기판 및 기판외장커버의 일 실시예를 보인 분해사시도

도 2는 도 1의 보호회로기판과 기판외장커버의 결합된 상태를 보인 측면도

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도

도 4는 도 1 내지 도 3에 따른 보호회로기판과 기판외장커버가 적용된 코어 팩 상태의 이차전지를 보인 사시도

도 5는 도 4에 따른 코어 팩에 수지 몰딩부가 형성된 상태의 이차전지를 보인 단면도

도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 보호회로기판 및 기판외장커버의 다른 실시예를 보인 분해사시도

도 7은 도 6의 실시예에 따른 보호회로기판과 기판외장커버가 적용된 이차전지의 일 실시예를 보인 분해사시도

도 8은 도 7의 실시예에 따른 이차전지의 결합된 상태를 보인 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1,100 : 이차전지 10 : 베어 셀

12 : 전극단자 14 : 가스켓

20 : 보호회로기판 22 : 외부단자

24 : 전자소자 25,26 : 접속단자

30,130 : 기판외장커버 32,132 : 커버본체

32a,132a: 관통홀 34,134 : 접착층

40 : 제1 리드 플레이트 42 :절연시트

50 : 제2 리드 플레이트 60 : 몰딩부

70 : 제1 외장케이스 72 : 제1 고정돌기

80 : 제2 외장케이스 82 : 제2 고정돌기

136 : 절개부

통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈 -수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.

이러한 리튬 이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 또한, 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.

그리고, 이와 같은 이차전지의 구성을 각형을 기준으로 간략하게 설명하면, 각형 이차전지는 각형의 베어 셀과 보호회로모듈을 포함하여 이루어진다.

베어 셀은 젤리 롤 타입의 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 대략 직육면체형의 캔과, 상기 캔의 개방부에 결합되어 캔을 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다.

보호회로모듈은 전지의 내부 온도가 고온으로 상승하거나 과충전 등에 의해 전지의 전압이 상승하는 경우 회로를 단락시켜 더 이상의 전류가 흐르지 않도록 함으로써, 전지의 발화 또는 폭발을 방지하는 안전장치이다. 이와 같은 보호회로모듈은 PCB에 여러 소자가 실장된 보호회로기판을 포함하여 이루어지며, 상기 보호회로기판은 베어 셀에 통상 리드 플레이트라고 지칭되는 도전체를 통해 전기적으로 접속된다.

그리고, 이와 같이 베어 셀에 보호회로모듈이 결합된 형태를 코어 팩이라고 하며, 이차전지는 이와 같이 코어 팩의 형태로만 사용되어도 무방하겠지만, 통상 베어 셀과 보호회로기판의 사이 공간 및 보호회로기판의 표면을 커버하는 구조로서, 성형 수지에 의한 몰딩 내지 별도의 외장케이스를 사용하는 형태가 이용된다. 여기서, 코어 팩이 별도의 외장케이스에 의해 커버되는 전지 형태를 통상 하드팩 내지 하드팩 전지라 지칭하는바, 필요한 경우 상기 하드팩 내지 하드팩 전지라는 용어를 사용한다.

그러나, 베어 셀과 보호회로 모듈의 사이를 성형 수지로 몰딩하여 제작되는 이차전지의 경우, 성형 수지에 의한 몰딩 작업시, 보호회로기판의 외부단자가 설치된 일면까지 몰딩이 이루어지는데 따라 여러 문제점이 발생하였다.

예를 들면, 몰딩되는 공간이 비교적 넓어 사용되는 성형 수지의 량이 비교적 많게 된다. 또한, 몰딩을 위한 공간이 베어 셀과 보호회로기판의 사이는 물론 보호회로기판의 외부단자 측 일면까지 연장되어 여러 굴곡을 형성함에 따라, 몰딩을 위한 공간에 성형 수지를 주입하는 작업이 비교적 정밀하게 진행될 필요가 있다. 이는 이차전지의 생산성을 저하하는 하는 요인으로 작용한다. 또한, 상기 굴곡을 가지며 연장되는 보호회로기판의 외부단자 쪽 공간에 성형 수지가 원활하게 주입되지 못하는 현상이 발생하기 쉽고, 이는 상기 보호회로기판의 외부단자 측 일면이 외부로부터 안전하게 커버되지 못하는 현상으로 이어진다. 또한, 이차전지의 전체 두께를 고려해, 보호회로기판의 외부단자 측 일면에 성형 수지에 의한 몰딩을 두껍게 할 수 없으며, 이에 따라 보호회로기판의 외부단자 측 일면이 얇고 강도가 약한 수지층에 의해 보호를 받게 되어 이차전지의 구조적인 안전성이 취약해진다.

또한, 베어 셀과 보호회로 모듈을 별도의 외장케이스로 커버하여 제작되는 이차전지의 경우, 보호회로기판의 외부와 직접 접촉되는 일면까지 가려져 보호되도록 외장케이스를 제작해야 하는 것이므로, 외장케이스에 소요되는 재료의 량이 많 아지고, 또한 외장케이스의 성형을 위한 금형 구조가 비교적 복잡해져 생산비용의 증가를 초래할 수 있다. 또한, 종래의 외장케이스는 코어 팩 전체를 수용하거나 코어 팩의 여러 면을 커버하는 입체적인 구조여서 통상 사출 성형에 의해 제작되며, 이에 따라 성형물을 비교적 얇은 두께로 성형할 수 없는 사출의 특성상, 외장케이스가 어느 정도의 두께를 갖는 것은 불가피하다. 이는 보호회로기판에 대한 커버 면에도 공통되게 적용되어 제작되는 이차전지의 전체적인 길이를 증가시키는 요인으로 작용한다.

이밖에, 이차전지의 외장케이스에 의한 하드팩 작업시, 보호회로기판의 외부단자가 외장케이스의 외부에 노출되는지 여부를 관리하며 팩 작업을 하게 되므로, 이차전지의 제작 과정이 비교적 번거롭게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보호회로기판이 별도의 커버에 의해 사전에 외장을 한 상태에서 베어 셀과 결합이 이루어짐에 따라, 베어 셀과 보호회로 모듈의 성형 수지에 의한 몰딩 내지 외장케이스에 의한 팩 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베어 셀과 보호회로 모듈 간에 성형 수지를 통한 몰딩이 이루어지는 전지 형태에서, 보호회로기판의 노출되는 일면이 비교적 강한 강도로 보호됨에 따라 구조적인 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 베어 셀과 보호회로 모듈의 성형 수지에 의한 결합 후, 보호회로 모듈의 보호회로기판이 외부 요인에 의해 쉽게 훼손되지 않아 비교적 안정된 구조 를 가질 수 있는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베어 셀과 보호회로 모듈 간의 성형 수지에 의한 몰딩 작업시, 몰딩 작업에 사용되는 재료의 량이 감소되어 전지 생산비용의 절감을 가져오고, 또한 몰딩 작업에 따른 성형 수지의 주입 및 기타 공정이 간소화되어 전지의 생산성 향상을 가져오는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 코어 팩의 하드팩 작업을 위해 사용되는 외장케이스의 량을 감소시킬 수 있어 전지 생산비용의 절감을 가져올 뿐만 아니라, 코어 팩의 보호회로기판에 대한 커버를 비교적 얇은 두께로 형성할 수 있어 하드팩 전지의 전체적인 길이 축소가 구현되는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 재충전 가능한 베어 셀과, 상기 베어 셀에 대한 보호회로가 형성되고, 일면에 외부단자가 설치되는 보호회로기판과, 상기 보호회로기판의 일면에 상기 외부단자가 노출되는 상태로 부착되는 기판외장커버와, 상기 베어 셀의 양·음극을 상기 보호회로기판에 각각 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 리드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

상기 기판외장커버는, 상기 외부단자가 노출되는 관통홀이 형성되고 절연성인 경질의 커버본체와, 상기 커버본체의 일면에 형성되는 접착층을 포함하여 이루어지는 것일 수 있다. 여기서 상기 커버본체는 경질의 플라스틱으로 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 커버본체는 압출성형에 의해 제작되는 플라스틱 필름의 형태 일 수 있으며, 이때 상기 플라스틱 필름의 두께는 0.1㎜~0.35㎜의 범위 내에서 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 접착층의 두께는 0.05㎜~0.1㎜의 범위 내에서 형성되는 것일 수 있다.

상기 기판외장커버는, 그 횡단면의 사방 길이가 상기 보호회로기판 일면의 사방 길이와 동일한 것일 수 있다.

상기 보호회로기판의 측면을 포함하여 보호회로기판과 상기 베어 셀의 사이 공간에 성형 수지에 의한 몰딩부가 형성되는 것일 수 있고, 상기 몰딩부는 상기 베어 셀의 측면 일부까지 감싸도록 형성되는 것일 수 있다.

상기 기판외장커버는, 둘레에 한 쌍 이상의 절개부가 서로 반대 방향에 위치하도록 각각 형성되는 것일 수 있으며, 상기 절개부는 상기 기판외장커버의 장변에 형성되고 서로 대향되는 두 쌍의 구성인 것일 수 있다. 또한, 상기 절개부는 상기 기판외장커버를 두께 방향으로 관통하는 구성인 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이차전지는, 상기 베어 셀, 보호회로기판, 기판외장커버, 제1 및 제2 리드 플레이트 이외에, 상기 기판외장커버의 한 쪽 절개부에 삽입되는 고정돌기가 형성되고 상기 베어 셀의 측면 일부를 감싸는 제1 외장케이스와, 상기 기판외장커버의 다른 한쪽 절개부에 삽입되는 고정돌기가 형성되고 상기 제1 외장케이스에 의해 감싸이는 부분을 제외한 베어 셀의 측면 전부를 감싸는 제2 외장케이스를 더 포함하여 구성되는 것일 수 있다.

상기 제1 및 제2 외장케이스의 상단 및 상기 고정돌기는 상기 보호회로기판의 외부단자가 노출되는 일면과 동일 높이를 이루는 것일 수 있다.

상기 제1 외장케이스 또는 제2 외장케이스는, 상기 베어 셀의 바닥면을 감싸는 하부 케이스를 갖는 형태로 이루어지는 것일 수 있다.

상기 제1 외장케이스와 제2 외장케이스는, 둘 간의 연결을 통해 상기 베어 셀의 바닥면을 감싸는 하부 케이스를 각각 형성한 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.

상기 보호커버는 그 횡단면의 사방 길이가 상기 보호회로기판 일면의 사방 길이와 동일한 것일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 보호회로기판 및 기판외장커버의 일 실시예를 보인 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 보호회로기판과 기판외장커버의 결합된 상태를 보인 측면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 1 내지 도 3에 따른 보호회로기판과 기판외장커버가 적용된 코어 팩 상태의 이차전지를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 코어 팩에 수지 몰딩부가 형성된 상태의 이차전지를 보인 단면도이다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(1)는 베어 셀(10), 보호회로기판(20), 기판외장커버(30), 제1 및 제2 리드 플레이트(40)(50), 몰딩부(60)를 포함하여 이루어진다.

베어 셀(10)은 충·방전이 가능하며, 이와 같은 베어 셀(10)의 일면에 전극단자(12)가 절연 가스켓(14)에 의해 절연된 상태로 결합된다. 이러한 베어 셀(10) 은 통상의 이차전지에 적용되고 있는 베어 셀의 구성이면 될 것이고, 따라서 본 발명에서는 상기 베어 셀(10)의 구성에 대해 간략하게 설명한다.

베어 셀(10)은 일측이 개방된 각형의 캔과, 상기 캔의 내측에 수용되는 전극 조립체, 상기 캔의 개방 측을 밀봉하는 캡 조립체, 상기 캡 조립체의 캡 플레이트에 절연가스켓을 개재한 상태로 결합되는 전극단자를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 전극 조립체는 양·음극판이 세퍼레이터를 사이에 개재한 상태에서 권취되고, 이와 같이 권취된 양·음극판에 전극 탭이 각각 부착되는 형태로 이루어진다. 여기서, 양극판에 부착된 전극 탭은 상기 캡 조립체의 캡 플레이트에 전기적으로 접속되어 상기 캔 전체가 하나의 양극단자를 이루고, 음극판에 부착된 전극 탭은 상기 캡 플레이트의 전극단자에 전기적으로 접속되어 상기 전극단자가 음극단자를 이루게 된다.

보호회로기판(20)은 베어 셀(10)에 대한 보호회로가 형성되고, 이와 같은 보호회로기판(20)의 일면에 외부단자(22)가 설치된다. 또한, 이러한 보호회로기판(20)은 통상 인쇄회로기판(PCB:printed circuit board)에 여러 전자소자(24)가 실장되는 구조로 이루어진다.

기판외장커버(30)는 보호회로기판(20)의 일면, 다시 말해 보호회로기판(20)의 외부단자(22)가 설치된 일면에 결합되며, 이때 기판외장커버(30)는 보호회로기판(20)에 외부단자(22)를 노출하는 상태로 결합된다. 이와 같은 기판외장커버(30)는 외장재의 기능과 함께 보호회로기판(20)을 보호하는 기능을 하며, 이러한 기판외장커버(30)의 구성에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 기판외장커버(30)는 커버본체(32)와 접착층(34)을 포함하여 이루어질 수 있다. 커버본체(32)는 절연성의 경질 소재로 이루어지고, 이와 같은 커버본체(32)는 경질인 소재의 특성상 보호회로기판(20)을 외부로부터 가려 안전하게 보호할 수 있다. 일 예로 절연 기능이 양호하고 성형성이 우수한 경질의 플라스틱 소재로 제작될 수 있으며, 이와 같이 커버본체(32)를 경질의 플라스틱 소재로 제작하면, 이차전지의 통상 하드팩이라 불리우는 외장케이스가 합성수지 케이스인 경우, 기판외장커버(30)와 외장케이스가 잘 조화를 이루어 이차전지의 외관이 미려해질 수 있다.

특히, 이와 같은 커버본체(32)를 압출성형을 통해 제작되는 플라스틱 필름으로 구성할 경우, 성형 수지를 매우 얇은 두께로 성형할 수 있는 압출성형의 특성상, 제작되는 플라스틱 필름은 0.1㎜의 초박막 형태는 물론, 0.35㎜ 이내의 박막 형태로 제작할 수 있다. 그리고, 커버본체(32)를 압출성형을 통해 제작시 기존의 사출을 통해 제작되는 외장케이스와 마찬가지로 0.4㎜ 이상의 두께로도 제작할 수 있음을 물론이다. 다시 말해 본 발명에 따른 커버본체(32)는 0.1㎜의 박막 구성으로부터 0.35㎜ 두께 이하의 박막 형태 또는 0.4㎜ 이상의 비교적 두께를 갖는 형태까지 다양한 두께 범위 내에서 제작되어 보호회로기판(20)의 외부단자 측 일면에 적용될 수 있다.

또한, 이와 같은 커버본체(32)는 보호회로커버(20)에 대한 결합시 보호회로커버(20)의 외부단자(22)가 노출되도록 하기 위한 관통홀(32a)을 형성하고 있다.

접착층(34)은 이러한 커버본체(32)의 일면에 형성되는 것으로서, 접착층(34) 은 커버본체(32)를 보호회로기판(20)의 일면에 결합하는 기능을 한다. 또한, 이러한 접착층(34)은 양면테이프에 의해 형성되거나, 또는 커버본체(32)의 일면에 접착제를 코팅하여 형성되는 것일 수 있고, 그밖에 접착성을 제공하는 여러 형태로 변형 실시될 수 있음은 물론이다.

또한, 접착층(34)의 두께는 0.05㎜~0.1㎜일 수 있고, 이와 같은 수치 범위는 접착층(34)이 커버본체(32)를 보호회로기판(20)에 견고하게 부착할 수 있는 정도의 두께에 해당하는 것으로, 접착층(34)이 상기 수치 이상으로 형성될 경우 특별히 향상된 접착력을 제공하지 못하면서 이차전지의 전체적인 길이 증가 및 접착시 기판외장커버(30)나 보호회로기판(20)의 측면까지 퍼지는 결과를 초래할 수 있다. 또한, 상기 접착층(34)의 수치 범위로써 본 발명이 한정되는 것이 아님은 물론이다.

또한, 기판외장커버(30)는 그 횡단면의 사방 길이가 보호회로기판(20)의 외부단자(22) 측 일면의 사방 길이와 동일하게 형성되는 것일 수 있다. 이에 따라, 기판외장커버(30)가 보호회로기판(20)에 결합된 상태에서, 기판외장커버(30)와 보호회로기판(20) 간의 결합된 측면이 돌출된 부분 없이 일자형 구조를 이룰 수 있다.

제 1 및 제 2 리드 플레이트(40)(50)는 베어 셀(10)의 양·음극과 보호회로기판(20)을 각각 전기적으로 연결하는 것으로써, 이와 같은 제1 및 제2 리드 플레이트(40)(50)는 통상 니켈 소재로 이루어지며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 이와 같은 제1 및 제2 리드 플레이트(40)(50)와 베어 셀(20) 간의 전기적인 연결 구조를 본 실시예를 기준하여 설명하며, 여기서 베어 셀(20)은 상술한 바와 같이, 외형을 형성하는 캔이 전극조립체의 양극과 전기적으로 접속되어 하나의 양극단자를 형성하고, 캡 플레이트에 절연가스켓를 통해 절연된 상태로 결합된 전극단자가 전극조립체의 음극과 전기적으로 접속되어 음극단자를 형성하는 구성을 예로 하였음을 밝혀둔다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 리드 플레이트(40)는 베어 셀(10)의 일면, 다시 말해 캡 플레이트의 일면(이하의 설명에서는 베어 셀의 일면으로 기재함)에 전극단자(12)와 접속되는 상태로 결합되며, 이때 제1 리드 플레이트(40)는 절연시트(42)를 개재한 상태로 베어 셀(10)의 일면에 결합된다. 그리고, 이와 같이 베어 셀(10)의 전극단자(12)에 접속된 제1 리드 플레이트(40)는 보호회로기판(20)의 제1 접속단자(25)와 결합되고, 이러한 제1 리드 플레이트(40)에 의해 베어 셀(10)의 음극과 보호회로기판(20)이 전기적으로 연결된다.

제2 리드 플레이트(50)는 베어 셀(10)의 일면에 결합되어 베어 셀(10)의 외장을 형성하는 캡 플레이트 및 캔과 전기적으로 접속되고, 또한 제2 리드 플레이트(50)는 보호회로기판(20)의 제2 접속단자(26)와 결합되는 것으로, 이와 같은 제2 리드 플레이트(50)에 의해 베어 셀(10)의 양극과 보호회로기판(20)이 전기적으로 연결된다.

이에 더하여, 제1 및 제2 리드 플레이트(40)(50)는 베어 셀(10)에 보호회로기판(20)을 결합하는 기능도 갖는 것으로, 도 4처럼 베어 셀(10)에 보호회로기판(20)이 결합된 상태의 이차전지를 통상 코어 팩이라 하며, 각형 코어 팩의 경우 상기와 같이 보호회로기판(20)이 제1 및 제2 리드 플레이트(40)(50)에 의해 베어 셀(10)과 결합된다. 이때, 베어 셀(10)과 보호회로기판(20)의 결합 상태는 견고한 상태가 아니며, 상기 이유에 더하여 제1 및 제2 리드 플레이트(40)(50)를 절연할 필요성 등에 의해서, 이차전지가 코어 팩의 상태로 사용되는 경우는 흔치 않으며, 통상 성형 수지로써 베어 셀(10)과 보호회로기판(20)의 연결 부분을 보강 및 절연하거나, 또는 코어 팩을 별도의 외장케이스로 커버하여 이차전지를 사용하는 상태로 완성하게 된다.

여기서, 보호회로기판(20)은 외부단자(22)를 갖는 일면(이하의 서술에서 "외부단자측 일면"이라 칭한다)이 기판외장커버(30)로써 사전에 보호 및 외장된 상태이므로, 이와 같이 기판외장커버(30)가 부착된 보호회로기판(20)의 일면에는 성형 수지에 의한 몰딩을 하지 않아도 된다. 즉, 도 5에 도시된 것처럼, 보호회로기판(20)은 외부단자(22)가 설치된 일면에 기판외장커버(30)가 부착된 것이므로, 베어 셀(10)과 보호회로기판(20)의 결합을 위한 몰딩 작업시, 보호회로기판(20)의 외부에 노출되는 일면에는 몰딩을 하지 않아도 된다.

이에 따라, 기존에 보호회로기판(20)의 외부단자(22) 측 일면까지 몰딩을 하는 것과 비교하여, 몰딩되는 영역의 전체적인 부피 축소 및 몰딩 작업에 사용되는 성형 수지의 량이 줄어들게 되고, 그 결과 몰딩에 사용되는 금형틀의 구조가 단순화되는 동시에, 성형 수지를 균일하게 주입하는 작업이 비교적 쉬워져 금형 작업의 작업성이 개선된다. 또한, 보호회로기판(20)의 외부단자(22) 측 일면은 경질이면서 얇은 기판외장커버(30)에 의해 커버되는 것이므로, 기존의 얇은 두께의 몰딩면에 의해 커버되는 것과 비교하여 견고하게 보호될 수 있고, 외관상으로도 금속재의 캔과 잘 조화되어 이차전지를 미려하게 할 수 있다. 즉, 제작되는 전지의 크기나 사용처 등을 고려해 기판외장커버(30)의 두께(α)를 접착층(34)이 포함된 0.15㎜~0.4㎜ 범위의 두께로 제작하여 사용하게 된다. 또한, 경우에 따라서는 기판외장커버의 두께를 접착층이 포함된 0.45㎜ 이상의 두께로 제작하여 적용할 수도 있다.

그리고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 보호회로기판에 대한 기판외장커버의 다른 실시예 및 이와 같은 다른 실시예의 기판외장커버가 적용되는 이차전지를 보인 도면이다. 즉, 도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 보호회로기판 및 기판외장커버의 다른 실시예를 보인 분해사시도이고, 도 7은 도 6의 실시예에 따른 보호회로기판과 기판외장커버가 적용된 이차전지의 일 실시예를 보인 분해사시도이며, 도 8은 도 7의 실시예에 따른 이차전지의 결합된 상태를 보인 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판외장커버(130)는 관통홀(132a)을 형성하고 있는 경질의 절연성 커버본체(132), 그리고 이와 같은 커버본체(132)의 일면에 형성되어 커버본체(132)를 보호회로기판(20)의 일면에 결합하는 접착층(134)을 포함하는 점에서는 상술한 도 1 내지 도 5의 실시예에 따른 기판외장커버(30)와 동일하다.

이에 더하여, 본 실시예에 따른 기판외장커버(130)는 둘레에 한 쌍 이상의 절개부(136)를 서로 반대되는 방향에 위치하도록 각각 형성하고 있다. 그리고, 이와 같은 절개부(136)는 이후 서술되는 내용에서 알 수 있는 바와 같이, 통상 하드팩이라 불리는 이차전지의 외장케이스(70)(80)와 체결되어 자신의 모체인 기판외장 커버(130)와 보호회로기판(20)을 고정하기 위한 용도이다. 따라서, 상기 절개부(136)는 기판외장커버(130)의 두 장변에 둘씩 각각 형성되는 두 쌍의 구성인 것이 바람직하다.

즉, 이후 서술하겠지만, 절개부(136)는 외장케이스(70)(80)와 보호회로기판(20) 간의 체결 및 상기 체결을 통해 보호회로기판(20)에 대한 고정 기능을 한다. 이에 따라, 절개부(136)가 기판외장커버(130)의 마주하는 두 장변에 하나씩만 형성될 경우, 보호회로기판(20)은 외장케이스(70)(80)에 충분한 결합력으로써 결합하지 못하고, 그 결과 이차전지의 구조적인 안전성에 문제가 생길 수 있다. 또한, 절개부(136)가 기판외장커버(130)의 두 장변에 필요 이상의 숫자로 형성될 경우, 기판외장커버(130)의 성형성이 나빠짐은 물론이고, 그에 대한 외장케이스(70)(80)의 체결 구조 역시 복잡해져 외장케이스(70)(80)의 성형성 역시 나빠지는 결과가 초래된다.

따라서, 상술한 바와 같이, 기판외장커버(130)에 형성되는 절개부(136)는 마주하는 두 장변의 양측에 각각 서로 대향되게 형성되는 두 쌍의 구성이 바람직하다. 또한, 이와 같은 절개부(136)는 기판외장커버(130)를 두께 방향으로 관통하는 구성일 수 있으며, 이에 따라 보호회로기판(20)에 기판외장커버(130)를 결합시, 상기 절개부(136)에 의해 기판외장커버(130)와 보호회로기판(20)의 접촉 부분에 단차가 형성된다. 여기서, 절개부(136)가 기판외장커버(130)를 두께 방향으로 관통하지 않는 형태로 이루어지고, 이에 따라 기판외장커버(130)의 자체에 단차가 형성되는 구성일 수도 있겠지만, 그러한 경우 기판외장커버(130)가 그 두께를 비교적 두껍게 형성해야 하므로, 본 실시예와 같이 절개부(136)는 기판외장커버(130)를 두께 방향으로 관통하게 형성되고, 이와 같은 절개부(136)에 의해 기판외장커버(130)와 보호회로기판(20)을 결합 시, 보호회로기판(20)의 외부단자(22) 측 일면에 단차가 형성되도록 함이 바람직하다.

도 7과 도 8을 참조하여 부연 설명한다. 도 7과 도 8은 베어 셀에 보호회로기판을 결합한 코어 팩이 외장케이스에 수납되어 이차전지가 완성되는 경우를 예로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 상기 통상 하드케이스라 불리는 외장케이스는 제1 외장케이스(70)와 제2 외장케이스(80)로 이루어지며, 이와 같은 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)는 베어 셀(10)의 측면 및 베어셀(10)과 보호회로기판(20)의 사이 공간, 그리고 보호회로기판(20)의 측면 및 보호회로기판(20)에 결합된 기판외장커버(130)의 측면을 감싸 외부와 차단되도록 한다.

여기서, 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상단에 기판외장커버(130)의 절개부(136)에 삽입되는 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)가 각각 형성된다. 즉, 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)는 그 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)를 각각 기판외장커버(130)의 절개부(136)에 삽입한 상태로 상호 결합되고, 이와 같이 결합된 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)에 의해 베어 셀(10)의 측면 및 베어 셀(10)과 보호회로기판(20)의 사이 공간, 그리고 보호회로기판(20)과 기판외장커버(130)의 측면이 감싸져 외부로부터 차단된다. 이때, 기판외장커버(130)의 절개부(136)에 의해 보호회로기판(20)에 형성된 단차부가 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)에 의해 지지되는 것이므 로, 보호회로기판(20)은 그 측면을 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상단에 의해 커버된 상태에서 고정된다.

이와 같이, 보호회로기판(20)은 외부단자(22) 측 일면이 기판외장커버(130)로써 사전에 보호 및 외장된 상태이므로, 상기에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)는 보호회로기판(20)의 외부단자(22) 측 일면에 대해서는 케이싱(casing)을 하지 않아도 된다. 이에 따라, 기존에 사출 성형된 외장케이스로 보호회로기판의 외부단자측 일면까지 케이싱을 하는 것과 비교해, 보호회로기판(20)의 측면까지만 케이싱을 하면 되는 것이므로, 외장케이스(70)(80)의 구조 및 그 생산공정을 단순화할 수 있는 동시에, 외장케이스(70)(80)에 사용되는 재료의 량을 줄일 수 있다. 또한, 기판외장커버가 압출성형을 통해 접착층 포함 0.15㎜의 초박막 형태로부터 0.15㎜~0.40㎜ 내지 0.45㎜ 범위의 두께 내에서 다양하게 성형될 수 있으므로, 이러한 구성의 기판외장커버를 적용하는 경우 제작되는 이차전지의 전체적인 길이를 축소시키는 결과까지 기대할 수 있다.

또한, 외장케이스(70)(80)로 코어 팩을 케이싱하는 작업시, 외장케이스(70)(80)에 의해 감싸이는 보호회로기판(20)의 외부단자(22)를 외부에 노출되게 하는 등의 번거로운 과정을 생략할 수 있어, 상기 외장케이스(70)(80)로 코어 팩을 케이싱하는 작업이 비교적 용이한 과정으로 진행될 수 있다.

그리고, 상기에서 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상단이라 함은, 이차전지(100)가 그 보호회로기판(20)을 상부에 위치시키도록 지면에 세워진 상태를 기준으로 한 것임을 밝혀둔다.

또한, 상기에 따른 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상단, 그리고 상기 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상단에 형성되는 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)는 기판외장커버(130)의 외부에 노출되는 일면과 동일 높이를 이루도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)와 절개부(136)의 높이가 동일하게 형성되고, 상기 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)의 상면이 각각 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상면과 동일한 높이가 되도록 형성됨으로써, 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)가 그 제1 및 제2 고정돌기(72)(82)를 기판외장커버(130)의 절개부(136)에 각각 삽입한 상태에서 상호 결합시, 제1 및 제2 외장케이스(70)(80)의 상단 및 고정돌기(72)(82) 그리고 기판외장커버(130)의 일면에 의해 형성되는 이차전지의 상면이 전체적으로 평면을 이루게 된다.

그리고, 제1 외장케이스 또는 제2 외장케이스에 베어 셀의 바닥면을 감싸 외부로부터 차단하는 하부케이스가 형성되는 형태로 구성할 수 있다. 또한, 제1 외장케이스와 제2 외장케이스에 각각 베어 셀의 바닥면 일부를 감싸는 하부케이스가 각각 형성되고, 제1 및 제2 외장케이스의 결합시, 상기 두 외장케이스의 하부케이스가 상호 연결되어 베어 셀의 바닥면을 감싸도록 구성할 수 있다.

이와 같이 외장케이스에 형성되는 하부케이스가 베어 셀의 바닥면을 감싸 외부와 차단하는 것이므로, 베어 셀이 외장케이스에 의해 더욱 견고히 보호되는 것일 뿐만 아니라, 베어 셀의 하부가 하부케이스에 의해 지지되는 것이므로, 이차전지의 구조적인 안전성이 향상된다.

상기한 실시 예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지에 의해서, 베어 셀과 보호회로 모듈의 성형 수지에 의한 몰딩 작업 내지는 외장케이스에 의한 하드팩 작업이 용이하게 이루어진다.

또한, 베어 셀과 보호회로 모듈이 성형 수지에 의해 몰딩되는 이차전지의 형태에서, 보호회로기판의 외부에 노출되는 일면은 비교적 강한 강도로써 보호됨에 따라, 보호회로기판은 물론 이차전지의 전체적인 구조적 안전성이 향상된다.

또한, 베어 셀과 보호회로 모듈의 몰딩에 사용되는 성형 수지의 량, 또는 베어 셀과 보호회로 모듈의 하드팩 작업에 사용되는 외장케이스의 부피를 줄일 수 있어, 이차전지의 생산비용 감소, 그리고 이차전지의 생산 작업의 간소화에 따른 생산성 향상을 가져오는 효과가 있다.

또한, 코어 팩을 외장케이스로 커버하여 하드팩 타입의 전지로 제작시, 코어 팩의 보호회로기판에 대해서는 외장케이스의 타 부분보다 얇은 두께로서 커버할 수 있음에 따라, 제작되는 이차전지의 전체적인 길이를 축소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

재충전 가능한 베어 셀;

상기 베어 셀에 대한 보호회로가 형성되고, 일면에 외부단자가 설치되는 보호회로기판;

상기 보호회로기판의 일면에 상기 외부단자가 노출되는 상태로 부착되는 기판외장커버;

상기 베어 셀의 양·음극을 상기 보호회로기판에 각각 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 리드 플레이트를 포함하고

상기 기판외장커버는,

상기 외부단자가 노출되는 관통홀이 형성되는 커버본체; 및

상기 커버본체의 일면에 형성되는 접착층

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 커버본체는, 경질의 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 커버본체는, 압출성형에 의해 제작되는 플라스틱 필름의 형태인 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 4 항에 있어서,

상기 플라스틱 필름은 0.1㎜~0.4㎜ 범위의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 접착층은 0.05㎜~0.1㎜ 범위의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 접착층은, 양면테이프에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 접착층은, 상기 커버본체의 일면에 접착제가 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 보호회로기판과 기판외장커버의 측면을 포함하여 보호회로기판과 상기 베어 셀의 사이 공간에 성형 수지에 의한 몰딩부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 9 항에 있어서,

상기 몰딩부는, 상기 베어 셀의 측면 일부까지 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 기판외장커버는, 둘레에 한 쌍 이상의 절개부가 서로 반대 방향에 위치하도록 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 11 항에 있어서,

상기 절개부는, 상기 기판외장커버의 장변에 형성되고, 서로 대향되는 두 쌍의 구성인 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 11 항에 있어서,

상기 절개부는, 상기 기판외장커버를 두께 방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 11 항에 있어서,

상기 기판외장커버의 한 쪽 절개부에 삽입되는 고정돌기가 형성되고, 상기 베어 셀의 측면 일부를 감싸는 제1 외장케이스;

상기 기판외장커버의 다른 한쪽 절개부에 삽입되는 고정돌기가 형성되고, 상기 제1 외장케이스와 함께 상기 베어 셀의 측면 전부를 감싸는 제2 외장케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 14 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 외장케이스의 상단부 및 상기 고정돌기의 상단부는 상기 보호회로기판의 외부단자가 노출되는 일면과 동일 높이를 이루는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 1 항에 있어서,

상기 기판외장커버는, 상기 기판외장커버의 횡단면의 사방 길이가 상기 보호회로기판 일면의 사방 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지.