KR100889524B1 - 배터리 - Google Patents

Abstract

공정 단가를 절감할 수 있고, 전지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 전극 탭과 PCM(이상 전류 차단장치) 탭간의 용접 불량을 방지할 수 있는 배터리에 관한 것으로, 본 발명의 배터리는, PCM 설치 공간을 구비하는 전지 셀과; 과충전 및 과방전을 보호하고 과전류를 차단하는 PCM과; 상기 PCM의 후면에 구비되는 한쌍의 단자부들과; 상기 단자부들에 각각 고정되는 한쌍의 연결 탭들과; 알루미늄 플레이트 및 니켈 플레이트로 각각 이루어지며, 상기 전지 셀의 극판에 각각 연결되어 그의 단부가 상기 연결 탭에 각각 고정되는 한쌍의 전극 탭;을 포함하며, 상기 PCM은 상기 전극 탭을 1회 절곡하는 것에 따라 전면이 노출되도록 상기 PCM 설치 공간에 설치된다.

배터리, 2차전지, PCM, 차단, 탭

Description

배터리{BATTERY}

도 1은 종래 기술에 따른 배터리의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 배터리의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 3은 도 2의 주요부 단면도.

본 발명은 이상 전류 차단장치를 갖는 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 단가를 절감할 수 있고, 전지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 전극 탭과 PCM 탭간의 용접 불량을 방지할 수 있는 배터리에 관한 것이다.

비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기제품과 전기 자전거, 전기자동차, 전동공구 등의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로서 사용되는 전지에 대해서 중요성이 증가되고 있고, 많은 연구가 이루어지고 있다.

특히, 충, 방전이 가능한 리튬 2차 전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소전지, 니켈-아연전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

리튬 2차 전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와 리튬 이온 전지와, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있으며, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와, 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.

그리고, 상기 2차 전지가 사용되는 대부분의 기기에서는 PCM(Protection Circuit Module)과 같은 보호 회로가 사용된다.

상기 보호 회로는 배터리의 충,방전시 안전 회로가 구동되도록 하여 과충전 보호, 과방전 보호, 과전류가 차단되도록 함으로써 배터리를 폭발 위험으로부터 보호하고 수명 연장과 고성능화를 유지할 수 있도록 한다.

도 1에는 종래 기술에 따른 PCM을 갖는 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있다.

첨부된 도면을 참조하면, 세부적으로 상세하게는 도시되지 않았지만, 상기 리튬 이온 폴리머전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판과 음극판 및 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 전지 셀(C)을 구비한다.

또한 양극판과 음극판의 일측에는 각각 전극 탭(T1,T2)이 형성되고, 상기 전극 탭(T1,T2)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다.

상술한 전지 셀(C) 및 전극 탭(T1,T2)은 도시하지 않은 커버가 형성된 절연 성 케이스에 의해 밀봉되거나 파우치 등에 의해 밀봉된다. 상기 절연성 케이스는 통상적으로 알루미늄 박막의 상, 하면 위에 열접착성 물질이 적층된 파우치 형태 또는 케이스 형태를 가지며, 열접착성 물질이 상호 접착됨으로써 그 내부를 밀봉하고 있다.

그리고, 상기 전극 탭(T1,T2)에는 PCM(100)의 탭(T3,T4)이 각각 부착되는데, 상기 탭(T3,T4)은 대략 "ㄴ"자 형상을 가지며, PCM(100)으로부터 전지 셀(C) 쪽으로 돌출 형성된다. 이에 따라, 전극 탭(T1.T2)과 PCM(100)의 탭(T3,T4)을 각각 용접한 후에는 제1 절곡선(BL1)에서 PCM(100)의 탭(T3,T4)을 1회 절곡하고, 이후 제2 절곡선(BL2)에서 전극 탭(T1,T2)을 1회 절곡하여 전지 셀(C)의 PCM 설치 공간(C')에 PCM(100)을 전면(F)이 노출되도록 설치하게 된다.

그런데, 상기한 구성의 종래 기술에 따르면, PCM을 상기 PCM 설치 공간에 설치하기 위해서는 2회의 절곡 공정(PCM 탭의 1회 절곡 및 전극 탭의 1회 절곡)이 요구되어 공정 단가가 상승되고, 상기 PCM 설치 공간이 전지 용량을 결정하는 공간과는 별개의 공간이므로 전체적인 전지의 크기에 대하여 전지 용량을 결정하는 공간이 한정됨으로 인해 전지의 효율성이 나빠진다는 문제점이 있다.

또한, 상기 알루미늄재 전극 탭과 니켈재 PCM 탭간에 용접 불량이 발생되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정 단가를 절감할 수 있고, 전지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 전극 탭과 PCM 탭간의 용접 불량을 방지할 수 있는 배터리를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 본 발명의 목적은,

PCM 설치 공간을 구비하는 전지 셀과;

과충전 및 과방전을 보호하고 과전류를 차단하는 PCM과;

상기 PCM의 후면에 구비되는 한쌍의 니켈재 단자부들과;

상기 단자부들에 각각 고정되는 한쌍의 연결 탭들과;

상기 전지 셀의 극판에 각각 연결되어 그의 단부가 상기 연결 탭에 각각 고정되는 니켈재 전극 탭 및 알루미늄재 전극 탭;

을 포함하며, 상기 PCM은 상기 전극 탭들을 1회 절곡하는 것에 따라 전면이 노출되도록 상기 PCM 설치 공간에 설치되는 배터리에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 연결 탭들은 니켈 플레이트와, 니켈 플레이트 및 알루미늄 플레이트가 접합 형성된 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 각각 이루어지며, 니켈 플레이트에는 니켈재 전극 탭에 고정되고, 니켈-알루미늄 접합 플레이트는 알루미늄재 전극 탭이 고정된다. 이때, 상기 니켈-알루미늄 접합 플레이트는 니켈 플레이트가 니켈재 단자부에 고정되고, 알루미늄 플레이트가 전극 탭의 알루미늄 플레이트에 고정된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 주요부 단면도이다.

도시한 바와 같이, 리튬 이온 폴리머전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판과 음극판 및 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 공지의 전지 셀(C)을 구비한다. 상기 전지 셀(C)은 PCM 설치 공간(C')을 구비하며, 상기 극판들의 일측에는 니켈재 전극 탭(T1')과 알루미늄재 전극 탭(T2')이 제공되고, 상기 전극 탭(T1',T2')은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다.

그리고, 상기 PCM 설치 공간(C')에 설치되는 PCM(10)은 도 3에 도시한 바와 같이 후면(B)에 단자부(10')들을 구비하는데, 상기 단자부(10')들은 니켈재로 이루어진다.

상기 니켈재 단자부(10')들에는 연결 탭(T3',T4')이 각각 고정되는데, 이때 주목할 점은 상기 연결 탭(T3',T4')이 종래와는 달리 PCM(10)의 외측으로 돌출되지 않는다는 것이다. 상기 연결 탭(T3',T4')은 니켈 플레이트(NP)와, 니켈 플레이트(NP) 및 알루미늄 플레이트(AP)가 접합된 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 각각 이루어지며, 테두리부를 용접하는 것에 따라 PCM(10)의 단자부(10')들에 고정된다.

여기에서, 상기 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 이루어진 연결 탭(T4')은 알루미늄재 전극 탭(T2')과의 용접이 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것으로, 이 탭(T4')은 니켈 플레이트(NP)가 니켈재 단자부(10')와 접촉하도록 고정되며, 알루미늄재 전극 탭(T2')은 알루미늄 플레이트(AP)에 점 용접된다. 따라서, 알루미늄 재 전극 탭(T2')의 용접 작업이 효과적으로 이루어진다.

이에 따라, 전극 탭(T1',T2')을 연결 탭(T3',T4')에 용접한 후에는 절곡선(BL)에서 전극 탭(T1',T2')을 1회 절곡하여 전지 셀(C)의 PCM 설치 공간(C')에 PCM(10)을 전면이 노출되도록 설치하게 된다.

이후, 상술한 전지 셀(11) 및 PCM(14)은 도시하지 않은 커버가 형성된 절연성 케이스에 의해 밀봉되거나 파우치 등에 의해 밀봉된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 전극 탭을 1회 절곡하는 것만으로도 PCM을 전면이 노출되도록 전지 셀의 PCM 설치 공간에 설치할 수 있으므로 공정 단가를 절감할 수 있고, 상기 PCM 설치 공간을 감소시킬 수 있어 전지 용량 증가로 인한 전지의 효율성 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 이루어지는 연결 탭을 사용하여 알루미늄재 전극 탭을 PCM의 니켈재 단자부에 고정함으로써, 이들간에 발생할 수 있는 용접 불량을 억제하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. PCM 설치 공간을 구비하는 전지 셀과;

   과충전 및 과방전을 보호하고 과전류를 차단하는 PCM과;

   상기 PCM의 후면에 구비되는 한쌍의 단자부들과;

   상기 단자부들에 각각 고정되는 한쌍의 연결 탭들과;

   알루미늄 플레이트 및 니켈 플레이트로 각각 이루어지며, 상기 전지 셀의 극판에 각각 연결되어 그의 단부가 상기 연결 탭에 각각 고정되는 한쌍의 전극 탭;

   을 포함하며,

   상기 PCM은 상기 전극 탭을 1회 절곡하는 것에 따라 상기 연결 탭이 상기 PCM 설치 공간 내에 위치하는, 배터리.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결 탭들은 니켈 플레이트와, 니켈 플레이트 및 알루미늄 플레이트가 접합 형성된 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 각각 이루어지는 배터리.
3. 제 2항에 있어서, 상기 니켈 플레이트로 이루어진 연결 탭에는 니켈재 전극 탭이 고정되고, 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 이루어진 연결 탭에는 알루미늄재 전극 탭이 고정되는 배터리.
4. 제 3항에 있어서, 상기 니켈-알루미늄 접합 플레이트로 이루어진 연결 탭은 니켈 플레이트가 니켈재 단자부에 고정되고, 알루미늄 플레이트에 알루미늄재 전극 탭이 고정되는 배터리.

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