KR100870349B1 - 보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지 - Google Patents

보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베어 셀과 보호회로기판을 전기적으로 접속하는 기능에 더하여 보호회로기판의 눌림 방지 기능과 지지 기능을 포함하는 보호회로기판의 접속단자 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 보호회로기판의 접속단자는, 보호회로기판의 일면에 설치되어 상기 보호회로기판과 각형 베어 셀을 전기적으로 접속하는 보호회로기판의 접속단자에 있어서, 상기 베어 셀의 일 측면과 마주하는 상기 보호회로기판의 일면에 고정되어 상기 보호회로기판의 어는 한 극성과 접속되고 상기 베어 셀의 어느 한 극성과 접속된 리드용 기구가 일측에 연결되는 접속부, 상기 베어 셀의 일 측면과 상기 접속부 간의 거리에 상응하는 높이를 갖도록 형성되며 일측은 상기 접속부에 연결되고 타측은 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉 상태로 접하는 기판지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이차전지, 보호회로기판, 접속단자

Description

보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지{Terminal of ProtectCircuit Module and Secondary Battery of using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속단자가 적용되는 보호회로기판의 접속 구조를 보인 사시도
도 2는 도 1의 결합 상태를 보인 측면도
도 3은 도 1에서 접속단자에 대한 A-A선 단면도
도 4 는 본 발명에 따른 보호회로기판의 접속단자의 다른 실시예를 보인 단면도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 보호회로기판의 접속단자의 다른 실시예를 보인 측면도
도 7은 도 1의 실시예에 따른 접속단자가 적용되는 이차전지의 분해사시도
도 8은 도 7에 따른 이차전지의 결합된 상태를 보인 측면도
도 9는 도 8에서 접속단자에 대한 B-B선 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 접속단자 10 : 접속부
12 : 접속단 20,20' : 기판지지부
21,31,41 : 수직지지부 22 : 수평지지부
42 : 관통홀 100 : 이차전지
110 : 베어 셀 112 : 전극단자
114 : 절연가스켓 120 : 보호회로기판
122 : PCB 124 : 소자
126 : 고정면 130 : 제1 리드탭
140 : 제2 리드탭 150 : PTC 소자
160,161,162 : 양면테이프
본 발명은 보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베어 셀과 보호회로기판을 전기적으로 접속하는 기능에 더하여 보호회로기판의 눌림 방지 기능과 지지 기능을 포함하는 보호회로기판의 접속단자 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.
베어 셀의 측면과 보호회로기판의 사이에서 보호회로기판의 눌림을 방지하는 형태로 이루어진 접속단자 및 그를 이용한 이차전지에 관한 것이다.
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 에너지 밀도가 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.
이와 같은 리튬 이차전지의 구성을 각형을 기준으로 간략하게 설명하면, 각형 이차전지는, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 개재한 상태로 적층 및 권취되어 형성되는 젤리 롤 타입의 전극조립체, 일측이 개방되어 상기 전극조립체를 수용하는 캔, 상기 캔의 개방 측을 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 전극조립체와 캔 및 캡 조립체를 포함하여 통상 베어 셀이라고 부르며, 이와 같은 베어 셀은 하나의 독립된 이차전지에 해당한다.
그리고, 상기 베어 셀에 보호회로 모듈이 결합된 형태를 통상 코어 팩이라 하며, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라 등 소형 전자기기에 사용되는 이차전지는 통상 베어 셀이나 코어 팩을 하드케이스라 불리는 외장케이스에 수납하여 제작되며, 여기서 이차전지의 외부케이스는 소형 전자기기의 외부 표면 중 일부를 형성한다.
또한, 최근에는 비교적 단순한 외형으로 설계되어 여러 다른 종류의 소형 전자기기에 호환되며 사용할 수 있는 이차전지가 제작되고 있으며, 이와 같은 이차전지는 통상 이너팩(inner pack)이라 불리며, 이하의 설명에서 이너팩의 용어를 사용키로 한다.
이러한 이너팩의 일반적인 형태는, 베어 셀의 네 측면 중 상대적으로 길이가 긴 두 측면의 어느 한 측면과 마주하도록 보호회로기판이 배치되고, 이와 같은 베어 셀과 보호회로기판을 전기적 접속기구를 통해 접속한 후, 베어 셀과 보호회로기판의 사이를 성형 수지로 몰딩하여 이루어진다.
또한, 상기 베어 셀과 보호회로기판의 사이에 통상 포론테이프(Poron Tape)로 이루어지는 지지체가 설치된다. 이와 같은 지지체는 베어 셀과 보호회로기판 간의 간극을 메우는 기능을 하며, 이에 따라 보호회로기판에 베어 셀의 방향으로 외력이 작용할 경우, 보호회로기판이 지지체에 의해 지지되면서 눌림 및 그로 인한 변형이 최소화될 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 이너팩은 포론테이프로 제작되는 별도의 지지체를 사용해 베어 셀과 보호회로기판의 간극을 메우는 것이므로, 비교적 고가인 포론테이프가 이차전지의 재료에 포함됨에 따라, 이차전지의 전체 제작비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 보호회로기판의 일면과 베어 셀의 측면에 포론테이프에 의한 지지체를 고정하는 작업이 수반되어야 하므로, 이차전지의 제작 과정이 비교적 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베어 셀과 보호회로기판을 전기적으로 접속하는 기본 기능 이외에, 베어 셀의 측면과 보호회로기판의 사이에서 보호회로기판의 눌림을 방지할 뿐만 아니라, 보호회로기판을 지지하는 기능을 더 갖는 보호회로기판의 접속단자를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 보호회로기판의 접속단자가 베어 셀과의 전기적인 접속을 하는 기능 이외에, 보호회로기판의 베어 셀 방향으로의 눌림 내지 보호회로기판과 베어 셀의 결합을 견고히 하는 기능을 포함함으로써, 베어 셀과 보호회로기판의 사이에 별도의 지지체를 설치하지 않는데 따른 제작 공정의 단순화 및 제작 비용의 절감이 가능한 이차전지를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보호회로기판의 일면에 설치되어 상기 보호회로기판과 각형 베어 셀을 전기적으로 접속하는 보호회로기판의 접속단자에 있어서, 상기 베어 셀의 일 측면과 마주하는 상기 보호회로기판의 일면에 고정되어 상기 보호회로기판의 어는 한 극성과 접속되고 상기 베어 셀의 어느 한 극성과 접속된 리드용 기구가 일측에 연결되는 접속부, 상기 베어 셀의 일 측면과 상기 접속부 간의 거리에 상응하는 높이를 갖도록 형성되며 일측은 상기 접속부에 연결되고 타측은 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉 상태로 접하는 기판지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자를 제공한다.
상기 접속부는, 판 형태로 이루어지고, 그 일단에 상기 베어 셀의 일 측면 방향으로 단차를 이루며 절곡된 접속단이 형성되어 상기 접속단에 상기 리드용 기구가 연결되는 것일 수 있다.
상기 기판지지부는, 상기 접속부로부터 상기 베어 셀의 일 측면 방향으로 연장되는 판상의 수직지지부와, 상기 판상인 수직지지부의 연장된 선단으로부터 절곡되어 상기 베어 셀의 일 측면에 접촉되는 판상의 수평지지부를 포함하여 이루어지 는 것일 수 있다. 여기서, 상기 접속부는 판 형태로 이루어지고, 상기 수직지지부는 상기 판형인 접속부의 사방 둘레 중 어느 한 둘레로부터 연장되는 것일 수 있다. 또한, 상기 수직지지부는 상기 보호회로기판의 두께 방향의 단면 형상을 기준으로, 상기 보호회로기판의 중앙 방향으로 만곡된 형태인 것일 수 있다. 또한, 상기 수직지지부는 상기 베어 셀과 보호회로기판의 사이에 공급되는 몰딩용 수지의 통과를 위한 관통홀이 형성되는 것일 수 있으며, 여기서 상기 관통홀은, 상기 수직지지부의 둘레를 제외한 안쪽 부분에 형성되는 것이거나, 상기 수직지지부의 둘레로부터 안쪽으로 절개되어 형성되는 것일 수 있다.
상기 기판지지부는, 상기 베어 셀의 일 측면에 대한 길이 방향을 기준으로, 상기 접속부의 1/2 길이로 이루어져 상기 접속부의 중앙에 위치하는 것일 수 있다.
상기 기판지지부는, 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉하는 쪽이 상기 베어 셀의 일 측면에 부착되는 절연용 양면테이프를 통해 고정되는 것일 수 있다.
상기 접속부와 기판지지부는, 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 충·방전 가능한 베어 셀과, 상기 베어 셀의 일 측면과 마주하는 상태로 배치되는 보호회로기판과, 상기 베어 셀과 마주한 상기 보호회로기판의 일면에 접속부가 고정되고, 상기 접속부로부터 기판지지부가 연장되어 상기 기판지지부의 연장된 일측이 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉 상태로 접하는 접속단자와, 상기 접속단자와 상기 베어 셀의 어느 한 극성을 접속하는 제1 리드탭과, 상기 베어 셀의 다른 한 극성과 상기 보호회로기판의 접속단자와 다른 한 극성을 접속하는 제2 리드탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
상기 베어 셀은, 그 외형이 연이어진 좁은 폭의 네 측면에 넓은 폭의 두 면이 연결된 형태로 이루어지되, 상기 좁은 폭의 네 측면은 상기 두 면과 연결되는 모서리의 길이를 기준으로 각각 나란한 한 쌍의 장변부와 단변부로 이루어져, 상기 두 단변부 중 어느 한 단변부에 절연된 상태로 전극단자가 설치되며, 상기 접속단자는 그 기판지지부가 상기 베어 셀의 어느 한 장변부에 면 접촉 상태로 고정되는 것일 수 있다.
상기 베어 셀의 어느 한 단변부에 설치되는 상기 전극단자와 상기 접속단자가 상기 제1 리드탭에 의해 접속되는 것일 수 있고, 상기 접속단자의 접속부는 판 형태로 이루어지며, 상기 판형 접속부의 일단에 상기 베어 셀의 일 측면 방향으로 단차를 이루며 절곡된 접속단이 형성되어 상기 접속단에 상기 제1 리드탭의 일단이 연결되는 것일 수 있다.
상기 접속단자와 제1 리드탭은 상기 베어 셀의 과 충·방전이나 단락시 전지의 내부 회로를 차단하는 이차보호소자를 매개로 연결되는 것일 수 있으며, 여기서 상기 이차보호소자는 PTC 소자인 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2 리드탭은, 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 보호회로기판과 접속단자 그리고 제1 및 제2 리드탭은, 상기 베어 셀에 부착되는 절연성 양면테이프에 의해 상기 베어 셀과 결합되는 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속단자가 적용되는 보호회로기판의 접속 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에서 접속단자에 대한 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 1의 결합 상태를 보인 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접속단자(1)는 충·방전 가능한 베어 셀(110)의 일 측면 및 이러한 베어 셀(110)의 일 측면과 마주하며 설치되는 보호회로기판(120)의 일면 사이에 설치되는 것으로서, 이와 같은 접속단자(1)는 베어 셀(110)과 보호회로기판(120)의 동일한 한 극성을 전기적으로 접속한다. 그리고, 이하의 설명에서 접속단자(1)가 고정되는 보호회로기판(120)의 일면을 "보호회로기판의 제1면"이라 칭하고, 또한 이러한 보호회로기판(120)의 제1면과 마주하는 베어 셀(110)의 일 측면을 "베어 셀의 제1 측면"이라 칭하기로 한다.
이와 같은 접속단자(1)는 접속부(10)와 기판지지부(20)를 포함하여 이루어진다.
접속부(10)는 보호회로기판(120)의 제1면에 고정되어 보호회로기판(120)과 전기적인 접속을 하는 것으로서, 즉 접속부에 베어 셀의 어느 한 극성과 전기적으로 접속된 리드용 기구가 연결된다. 이와 같은 접속부(10)는 판 형태로 이루어져 보호회로기판(120)의 제1면과 면 접촉하며 고정되는 형태일 수 있다. 여기서, 접속부(10)는 보호회로기판(120)의 제1면에 용접 등을 통해 고정될 수 있으며, 도면부호 126은 보호회로기판(120)의 제1면에 대한 접속부(10)의 고정면을 예시적으로 표 현한 것이다.
또한, 이러한 판형 접속부(10)의 일단에 접속단(12)이 상기 보호회로기판(120)의 제1면과 이격되는 방향으로 단차지게 형성되어, 이와 같은 접속단(120)에 베어 셀(110)과의 전기적 접속을 위한 리드용 기구(2)가 결합되는 형태일 수 있다. 여기서, 리드용 기구(2)란 보호회로기판(120)과 베어 셀(110)의 동일 극성을 접속하기 위한 여러 접속 기구를 포함하는 것으로서, 예를 들면 도전체를 탭이나 플레이트 형태로 가공한 접속기구나 PTC 소자 등이 해당된다. 즉, 본 발명의 구성요소 중 보호회로기판(120)과 베어 셀(110)의 동일 극성을 접속하는 역할을 하는 제 1 리드탭(130), 제 2 리드탭(140) 및 PTC 소자(150)가 상기 리드용 기구(2)에 포함될 수 있다.
기판지지부(20)는 접속부(10)로부터 연장되는 것으로, 이와 같은 기판지지부(20)의 연장된 일측은 베어 셀(110)의 제1 측면에 면 접촉하는 상태로 고정된다. 여기서, 기판지지부(20)는 베어 셀(110)의 제1 측면에 부착되는 절연용 양면테이프(160)를 통해 고정되는 것일 수 있다. 이러한 기판지지부(20)는 외력에 의해서 보호회로기판(120)이 베어 셀(110)의 제1 측면 방향으로 눌리는 현상을 방지하며, 또한 기판지지부(20)는 접속부(10)와 함께 보호회로기판(120)의 베어 셀(110)에 대한 결합을 보다 견고히 하는 기능을 가진다.
다시 말해, 접속부(10)와 기판지지부(20)로 이루어지는 접속단자(1)에 의해서, 베어 셀(110)과 보호회로기판(120)의 동일한 한 극성이 전기적으로 접속되고, 또한 보호회로기판(120)이 베어 셀(110) 방향으로의 눌림이나 기타 외력에 의한 유동이 방지되는 상태로 설치될 수 있다.
그리고, 베어 셀(110)의 제1 측면에 대한 길이 방향을 기준으로, 기판지지부(20)는 접속단자(1)의 전체 길이에 대해 1/2의 길이로써 접속단자(1)의 중앙에 위치하도록 형성됨이 바람직하다. 도 2를 참조하면, "α"는 베어 셀(110)의 제1 측면에 대한 길이 방향을 기준으로 접속단자(1)의 전체 길이를 표시한 것이고, "β"는 기판지지부(20)의 길이를 표시한 것으로, 접속단자(1)는 α:β=2:1이 되도록 형성된다.
이와 같은 접속단자(1)의 구성에 따라, 보호회로기판(120)에 베어 셀(110)의 제1 측면 방향으로의 외력 작용시, 이러한 외력은 접속단자(1)의 접속부(10)와 기판지지부(20)에 전해지고, 이때 기판지지부(20)가 접속부(10)의 중앙에 위치하는 것이므로, 외부의 누르는 힘을 받는 접속부(10)에 대해 기판지지부(20)가 보다 안정감 있게 지지할 수 있다. 그리고, 이와 같이 접속부(10)의 중앙에 위치하는 기판지지부(20)는 접속부(10)의 전체 길이에 대해 1/2의 길이이면 접속부(10)를 안정감 있게 지지할 수 있으므로, 기판지지부(20)를 접속부(10)의 1/2 이상되는 길이로 제작시에는, 접속단자(1)의 제작에 사용되는 재료의 량이 필요 이상으로 소모되는 결과가 초래될 것이다.
그리고, 기판지지부(20)는 판형인 접속부(10)의 사방 둘레 중 어느 한 방향의 둘레로부터 베어 셀(110)의 방향으로 절곡되어 연장되는 판상의 수직지지부(21), 그리고 수직지지부(21)의 연장된 단부로부터 베어 셀(110)의 제1 측면과 나란한 방향으로 절곡되어 연장되는 판상의 수평지지부(22)로 이루어질 수 있다.
즉, 기판지지부(20)는 보호회로기판(120)의 제1면으로부터 베어 셀(110)의 제1 측면 방향으로 절단한 단면의 형상이 "ㄴ"자 형태이고, 또한 이와 같은 기판지지부(20)와 판형 접속부(10)로 이루어지는 접속단자(1)는 보호회로기판(120)의 제1 면으로부터 베어 셀(110)의 제1 측면 방향으로 절단한 단면의 형상이 "ㄷ"자 형태가 된다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판지지부(20')는 보호회로기판(120)을 두께 방향으로 절단한 단면 형상을 기준으로, 그 수직지지부(31)가 상기 보호회로기판(120)의 중앙 방향으로 만곡된 형태일 수 있다. 이와 같이 수직지지부(31)를 만곡되는 형태로 구성함에 따라, 베어 셀(110)의 제1 측면 방향으로 외력 작용시, 수직지지부(31)가 적정한 탄성을 발휘하면서 판형 접속부(10)를 지지할 수 있고, 그 결과 기판지지부(21')가 외력을 완충작용 없이 그래도 전달받는 것과 비교하여, 외력에 의한 변형이나 훼손 위험이 줄어든 상태에서 판형 접속부(10)에 대한 지지 기능을 수행할 수 있다.
또한, 접속단자(1)의 접속부(10)와 기판지지부(20)는 니켈이나 니켈합금으로 이루어질 수 있으며, 여기서 접속부(10)와 기판지지부(20)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 니켈이나 니켈합금 이외에도 다양한 금속 소재로 접속부와 기판지지부가 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 기판지지부의 수직지지부에 성형 수지의 통과를 위한 관통홀이 형성될 수 있다. 도 5와 도 6은 이와 같이 수직지지부에 형성되는 관통홀의 예를 도시한 것으로, 수직지지부에 형성되는 관통홀의 작용에 대해서는 이후에 예시되는 이차전지에서 설명키로 한다.
그리고, 상술한 도 1 내지 도 3의 실시예에 따른 접속단자가 적용되는 이차전지에 대해 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 접속단자가 적용되는 이차전지의 분해사시도이고, 도 8은 도 7에 따른 이차전지의 결합된 상태를 보인 측면도이며, 도 9는 도 8에서 접속단자에 대한 B-B선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 베어 셀(110), 보호회로기판(120), 접속단자(1), 제1 및 제2 리드탭(130)(140)을 포함하여 이루어진다.
베어 셀(110)은 충·방전이 가능하며, 이와 같은 베어 셀(110)은 통상의 이차전지에 사용되는 베어 셀의 구성이면 되고, 이에 따라 본 실시예에서는 베어 셀에 대한 상세 기재는 생략하고 비교적 간략히 기재한다.
베어 셀(100)은 일측이 개방된 캔과, 이러한 캔에 수용되는 충·방전 가능한 전극조립체, 그리고 캔의 개방된 일측을 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하여 이루어진다. 도면을 참조하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 베어 셀(110)은 연이어진 좁은 폭의 네 측면에 넓은 폭의 두 면이 연결되는 직육면체 또는 그와 유사한 형태의 외형을 가지며, 본 발명의 베어 셀이 상기 형태에 한정되는 것은 아니다.
여기서 베어 셀(110)의 넓은 폭을 갖는 두 면에 대해 필요 시 정면과 배면이라는 용어를 사용키로 한다. 또한, 베어 셀(110)의 네 측면 중, 어느 한 방향으로 나란한 두 측면의 길이가 다른 한 방향으로 나란한 두 측면의 길이보다 길게 형성된다. 다시 말해, 베어 셀(110)의 좁은 네 측면과 넓은 두 면이 연결되는 모서리를 기준으로, 베어 셀(110)의 네 측면은 모서리의 길이가 상대적 긴 두 측면과, 모서리의 길이가 상대적으로 짧은 나머지 두 측면으로 이루어지며, 이하의 설명에서 모 서리의 길이가 상대적으로 긴 두 측면부에 대해 장변부라는 용어를 사용하고, 모서리의 길이가 상대적으로 짧은 두 측면부에 대해 단변부라는 용어를 사용키로 한다.
그리고, 이와 같은 베어 셀(110)의 두 단변부 중 어느 하나의 단변부에 전극단자(112)가 절연된 상태로 설치되는 것으로서, 통상 두 단변부 중 어느 한쪽을 형성하는 캡 플레이트에 전극단자가 설치된다. 이때, 전극단자(112)가 단변부에 절연된 상태로 설치된다 함은, 전극단자(112)가 단변부인 캡 플레이트와 절연됨을 의미하는 것이고, 이러한 전극단자(112)와 캡 플레이트 간의 절연을 위해 통상 절연 가스켓(114)이 사용된다.
그리고, 이와 같은 베어 셀(110)의 전극조립체는 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 개재한 상태로 일방향 권취되는 젤리 롤(jelly roll) 타입으로 이루어진다. 여기서, 양극판은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체와, 이러한 양극집전체의 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함하고 있다. 그리고, 이와 같은 양극판의 양단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 영역, 즉 양극무지부가 형성된다. 또한, 음극판은 전도성 금속 박판, 예를 들면 구리(Cu)나 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체와, 이러한 음극집전체의 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 이와 같은 음극판의 양단에는 음극활물질층이 형성되지 않은 영역, 즉 음극 무지부가 형성된다.
그리고, 양극판의 양극무지부와 음극판의 음극무지부에 각각 전극탭이 부착되며, 통상 양극무지부에 부착된 전극탭이 베어 셀의 캡 플레이트와 전기적으로 접속되어 베어 셀의 캔 전체가 하나의 양극단자를 형성하고, 음극무지부에 부착된 전 극탭이 캡 플레이트의 전극단자에 전기적으로 접속되어 전극단자가 음극단자를 형성한다.
그리고, 이와 같은 베어 셀(110)의 두 장변부 중 어느 하나의 장변부와 마주하는 상태로 보호회로기판(120)이 설치된다. 이와 같은 보호회로기판(120)은 베어 셀에 대한 보호회로를 형성하고 있으며, 통상 인쇄회로기판(PCB:122))에 다수의 전자소자(124)가 실장되는 형태로 이루어진다.
또한, 베어 셀(110)과 보호회로기판(120)의 동일한 한 극성을 접속하기 위해 접속단자(1)가 설치되는 것으로서, 이와 같은 접속단자(1)는 상술한 도 1 내지 도 3의 실시예에서 설명한 구조와 작용을 갖는다.
즉, 접속단자(1)는 상술한 도 1 내지 도 3의 실시예에 따른 바와 같이, 접속부(10)와 기판지지부(20)를 포함하는 구조로 이루어져, 접속부(10)가 보호회로기판(120)의 일면에 고정되고, 기판지지부(20)가 접속부(10)로부터 연장되어 베어 셀(110)의 일 측면에 면 접촉 상태로 접한다. 본 실시예에 따르면, 보호회로기판(120)이 베어 셀(110)의 어느 한 장변부와 마주하는 상태로 설치되고, 접속단자(1)의 기판지지부(20)가 베어 셀(110)의 장변부에 면 접촉 상태로 접한다. 그리고, 이러한 접속단자는 베어 셀(110)과 보호회로기판(120)의 동일한 한 극성을 전기적으로 접속하고, 또한 보호회로기판(120)이 베어 셀(110) 방향으로의 눌림이나 기타 외력에 의해 유동되는 것을 방지하는 등의 기능을 하며, 이에 대해서는 상술한 도 1 내지 도 3의 실시예에서 상세히 설명한바, 본 실시예에서 상세 기술을 생략키로 한다.
그리고, 이와 같은 접속단자의 기판지지부에 성형 수지의 통과를 위한 관통홀이 형성되는 구성을 도 5와 도 6을 참조하여 설명한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판지지부의 수직지지부(41)에 하나 이상의 관통홀(42)이 형성되며, 베어 셀(110)과 보호회로기판(120)의 사이를 성형 수지로 몰딩 작업시, 수직지지부(41)의 관통홀(42)에 의해 성형 수지의 공급되는 압력이 접속단자(1)에 비교적 약하게 작용할 수 있다. 다시 말해, 베어 셀(110)과 보호회로기판(120)의 사이 공간으로 공급되는 성형 수지는 수직지지부(41)의 관통홀(42)을 통해 상당 량 통과되며, 이에 따라 수직지지부(41)에는 그 전체가 폐쇄된 상태에서 성형 수지의 공급 압력을 전달받는 것보다 작은 공급 압력을 받게 된다. 이러한 결과, 성형 수지의 공급에 따른 접속단자(1)의 유동이 줄어들면서 보호회로기판(120)의 최초 설치 상태에 변형이 발생할 가능성이 낮아진다.
또한, 도 6은 수직지지부에 형성되는 관통홀의 다른 예를 보인 것으로, 도 5의 실시예에 따른 관통홀(41)이 수직지지부(41)의 둘레가 아닌 안쪽에 하나 이상으로 형성되는 것에 비해, 도 6의 관통홀(42)은 수직지지부(41)의 둘레로부터 절개되는 형태로써 하나 이상으로 형성된다.
제1 리드탭(130)은 양단을 베어 셀(110)의 전극단자(112) 및 접속단자(1)의 접속부(10)에 각각 결합하는 것으로서, 이때 제1 리드탭(130)의 전극단자(112) 및 접속단자(1)의 접속부(10)에 대한 결합은 통상 용접을 통해 이루어진다. 또한, 이와 같은 제1 리드탭(130)이 접속단자(1)의 접속부(10)에 직접 결합되는 형태여도 무방하겠지만, 본 실시예와 같이 제1 리드탭(130)과 접속단자(1)의 접속부(10) 사 이에 이차보호소자가 위치하여, 이와 같은 이차보호소자를 매개로 제1 리드탭(130)과 접속단자(1)가 접속되는 구성일 수 있다.
여기서, 이차보호소자는 베어 셀의 과 충·방전시나 단락 현상 발생시 전지 내부 회로를 차단하는 기능의 소자를 지칭하는 것으로서, 본 실시예에서는 이와 같은 이차보호소자로 PTC(Positive Temperature Coefficient:150) 소자를 사용한다. PTC 소자(150)에 대해 간략하게 설명하면, PTC 소자는 상온에서는 전도체로서 기능하고, 주위의 온도 상승시 그 상승되는 온도에 비례하여 전기 저항이 증가하여 부도체로서 작용한다.
제2 리트탭(140)은 베어 셀(110)의 전극단자(112)와 반대되는 한 극성 및 보호회로기판(120)을 접속하는 것으로서, 이와 같은 제2 리드탭(140)은 그 양단을 전극단자(112) 반대쪽의 베어 셀(110) 일면과 보호회로기판(120)에 각각 접속한다.
그리고, 제1 및 제2 리드탭(130)(140)은 니켈 또는 니켈합금으로 이루어질 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 리드탭(130)(140)의 재질이 니켈이나 니켈합금으로 한정되는 것은 아니며, 그밖의 다양한 금속 재질로 제작될 수 있음은 물론이다.
또한, 제1 및 제2 리드탭(130)(140) 그리고 접속단자(1)의 베어 셀(110)의 측면에 대한 결합은 양면테이프(160)(161)(162)에 의해 이루어질 수 있고, 여기서 양면테이프(160)(161)(162)는 절연 소재로 이루어져, 제1 리트탭(130)과 접속단자(1) 또는 제2 리드탭(140)과 접속단자(1)가 베어 셀(110) 외면과 절연되는 형태일 수 있다.
상기한 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지에 의해서, 보호회로기판의 접속단자가 베어 셀과 보호회로기판을 전기적으로 접속하는 기본 기능 이외에도, 베어 셀의 측면과 보호회로기판의 사이에서 보호회로기판의 눌림을 방지하는 기능, 그리고 보호회로기판을 지지하는 기능 등을 더 갖는 것이므로, 베어 셀과 보호회로기판의 사이에 별도의 지지체를 설치하지 않는데 따른 이차전지의 제작비용 감소 및 제작공정의 단순화를 구현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 보호회로기판의 일면에 설치되어 상기 보호회로기판과 베어 셀을 전기적으로 접속하는 보호회로기판의 접속단자에 있어서,
    상기 베어 셀의 일 측면과 마주하는 상기 보호회로기판의 일면에 고정되어 상기 보호회로기판의 어느 한 극성과 접속되고, 상기 베어 셀의 어느 한 극성과 접속된 제 1 리드탭이 일측에 연결되는 접속부;
    상기 베어 셀의 일 측면과 상기 접속부 간의 거리에 상응하는 높이를 갖도록 형성되며, 일측은 상기 접속부에 연결되고 타측은 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉 상태로 접하는 기판지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부는, 판 형태로 이루어지고, 그 일단에 상기 베어 셀의 일 측면 방향으로 단차를 이루며 절곡된 접속단이 형성되어 상기 접속단에 상기 제 1 리드탭이 연결되는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판지지부는, 상기 접속부로부터 상기 베어 셀의 일 측면 방향으로 연장되는 판상의 수직지지부와, 상기 판상인 수직지지부의 연장된 선단으로부터 절곡 되어 상기 베어 셀의 일 측면에 접촉되는 판상의 수평지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접속부는 판 형태로 이루어지고, 상기 수직지지부는 상기 판형인 접속부의 사방 둘레 중 어느 한 둘레로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 수직지지부는, 상기 보호회로기판의 두께 방향의 단면 형상을 기준으로, 상기 보호회로기판의 중앙 방향으로 만곡된 형태인 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 수직지지부는, 상기 베어 셀과 보호회로기판의 사이에 공급되는 몰딩용 수지의 통과를 위한 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 관통홀은, 상기 수직지지부의 둘레를 제외한 안쪽 부분에 형성되는 것 을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 관통홀은, 상기 수직지지부의 둘레로부터 안쪽으로 절개되어 형성되는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어 셀의 일 측면에 대한 길이 방향을 기준으로, 상기 기판지지부는 상기 접속부의 1/2 길이로 이루어져 상기 접속부의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판지지부는, 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉하는 쪽이 상기 베어 셀의 일 측면에 부착되는 절연용 양면테이프를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부와 기판지지부는, 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보호회로기판의 접속단자.
  12. 충·방전 가능한 베어 셀;
    상기 베어 셀의 일 측면과 마주하는 상태로 배치되는 보호회로기판;
    상기 베어 셀과 마주한 상기 보호회로기판의 일면에 접속부가 고정되고, 상기 접속부로부터 기판지지부가 연장되어 상기 기판지지부의 연장된 일측이 상기 베어 셀의 일 측면에 면 접촉 상태로 접하는 접속단자;
    상기 접속단자와 상기 베어 셀의 어느 한 극성을 접속하는 제1 리드탭;
    상기 베어 셀의 다른 한 극성과 상기 보호회로기판의 접속단자와 다른 한 극성을 접속하는 제2 리드탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 베어 셀은, 그 외형이 연이어진 좁은 폭의 네 측면에 넓은 폭의 두 면이 연결된 형태로 이루어지되, 상기 좁은 폭의 네 측면은 상기 두 면과 연결되는 모서리의 길이를 기준으로 각각 나란한 한 쌍의 장변부와 단변부로 이루어져, 상기 두 단변부 중 어느 한 단변부에 절연된 상태로 전극단자가 설치되며,
    상기 접속단자는, 그 기판지지부가 상기 베어 셀의 어느 한 장변부에 면 접촉 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베어 셀의 어느 한 단변부에 설치되는 상기 전극단자와 상기 접속단자가 상기 제1 리드탭에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 접속단자의 접속부는 판 형태로 이루어지고, 상기 판형 접속부의 일단에 상기 베어 셀의 일 측면 방향으로 단차를 이루며 절곡된 접속단이 형성되어 상기 접속단에 상기 제1 리드탭의 일단이 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 접속단자의 기판지지부는, 상기 베어 셀의 장변부에 면 접촉하는 일측이 상기 장변부에 부착되는 절연용 양면테이프를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 접속단자와 제1 리드탭은 상기 베어 셀의 과 충·방전이나 단락시 전지의 내부 회로를 차단하는 이차보호소자를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이차보호소자는 PTC 소자인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리드탭은, 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호회로기판과 접속단자 그리고 제1 및 제2 리드탭은, 상기 베어 셀에 부착되는 절연성 양면테이프에 의해 상기 베어 셀에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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