KR100928131B1

KR100928131B1 - Ｐｔｃ 소자, ｐｔｃ 소자를 포함하는 보호회로기판 및보호회로기판을 포함하는 이차전지

Info

Publication number: KR100928131B1
Application number: KR1020070113642A
Authority: KR
Inventors: 장영철; 서경원; 변정덕
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-11-25
Also published as: US20090122455A1; US20120160552A1; CN101430956A; US8154838B2; US8582270B2; KR20090047686A; CN101430956B

Abstract

본 발명은 지지부를 구비한 PTC 소자, 상기 PTC 소자를 구비하는 보호회로기판 및 상기 보호회로기판을 구비한 이차전지를 개시한다.

본 발명에 따르면, PTC 소자의 흔들림 또는 뒤틀림을 방지하기 위해 PTC 소자의 도전플레이트의 일단에 지지부를 형성함으로써, PTC 본체 상부에 위치한 도전층이 표면실장 시에 보호회로기판에 고정되고, 상기 지지부는 표면실장시 미리 도포된 접착제가 높은 온도에 의해서 용해되었다가 높은 온도를 제거시 응고하여 상기 지지부를 고정시킴으로써 PTC 소자의 흔들림 또는 뒤틀림을 방지할 수 있는 효과가 있다.

PTC소자, 보호회로기판, 이차전지

Description

ＰＴＣ 소자, ＰＴＣ 소자를 포함하는 보호회로기판 및 보호회로기판을 포함하는 이차전지{PTC DEVICE, PROTECTIVE CIRCUIT MODULE HAVING THE SAME AND RECHARGEABLE BATTERY INCLUDING PROTECTIVE CIRCUIT MODULE}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지에 사용되는 PTC 소자, 상기 PTC 소자를 구비하는 보호회로기판 및 상기 보호회로기판을 구비한 이차전지에 관한 것이다.

이차전지의 일예로 통상의 각형 이차전지 베어셀 구성을 설명하면, 이차전지는 캔과, 상기 캔 내부에 수용되는 전극조립체와, 상기 캔에 결합되는 캡조립체를 포함한다.

베어셀 외부에는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient device) 및 서멀 퓨즈(thermal fuse)와 같은 안전장치가 설치된다. 이 안전장치들은 베어셀의 적어도 한 전극 단자에 각각 연결되어 전지의 고온 상승이나 과도한 충방전 등으로 인한 전지 전압의 기준 이상의 상승 하강이 있을 때 베어셀 외부와의 전류의 흐름을 차단함으로써 전지의 파손, 열화를 방지하는 역할을 한다.

근래에 PTC 소자가 보호회로기판에 설치되는 경우가 있다. PTC 소자의 설치 를 위해 솔더를 이용한 표면 실장 기술이 사용될 수 있다. 가령, 도전층을 가진 한 전기단자가 회로 기판 일부에 드러나도록 보호회로기판을 준비한다. 도전층을 가진 전기단자 부분에 PTC 소자의 한 단자가 놓이고, 보호회로기판이 고온 영역을 통과하도록 한다. 보호회로기판 전기단자 표면의 도전층이 용융되었다가 굳으면서 PTC 소자의 한 단자는 보호회로기판의 전기단자에 전기접속되고, 고정된다.

그런데, PTC 소자는 통상 일 방향으로 길게 형성되고, 길이 방향의 두 단부가 베어셀이나 보호회로기판과의 접속을 위한 단자화된다. 그리고, PTC 소자는 한 단자만 보호회로기판 전기단자의 도전층에 놓이므로 공정 과정에서 외력에 의해, 혹은 고온 영역에서 도전층이 용융될 때 PTC 소자 자체의 방향이 처음 놓인 방향으로부터 틀어질 수 있다. PTC 단자가 틀어지면 이후 베어셀과의 단자 용접시 위치 이상으로 문제를 일으킬 수 있고, PTC 단자 일부가 베어셀 전지의 두께 범위를 벗어나 외부 단락 등 문제를 일으킬 수 있다.

종래의 PTC 소자 구조는 표면실장기술(Surface Mount Technology; SMT)을 이용한 표면실장장치(Surface Mount Device; SMD)로 보호회로기판과 솔더(납땜)에 의해 결합하게 된다. 표면실장기술을 이용하여 솔더에 의해서 보호회로기판에 PTC 소자가 실장된다 하더라도 솔더부에 의해서 일면만 고정되고, 타면은 고정되지 않아서 실장 공정 자체나 이후의 공정에서 PTC 소자가 흔들리거나 뒤틀릴 수 있는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 PTC 소자를 보호회로기판에 실장할 때 혹은 실장한 뒤에 PTC 소자의 흔들림 또는 뒤틀림을 방지할 수 있는 PTC 소자, 상기 PTC 소자를 가지는 이차전지용 보호회로기판 및 상기 보호회로기판을 포함하는 이차전지를 제공하는데 있다.

[과제의 해결 수단]

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PTC 소자는 PTC 본체와, 상기 PTC 본체 상면에 접하도록 형성된 도전층과, 상기 PTC 본체 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트를 구비하며, 상기 도전플레이트에는 상기 도전플레이트에서 상방으로 그 끝단이 상기 도전층의 높이에 상응하는 높이로 형성되는 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 지지부는 상기 도전플레이트 일단이 절곡되어 형성될 수 있고, 상기 도전플레이트는 상기 PTC 본체가 놓이는 저단플레이트와, 상기 지지부가 형성되는 고단플레이트와, 상기 저단플레이트 및 상기 고단플레이트를 단차지게 연결하는 연결부를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 PTC 소자의 도전층은 니켈재질 또는 니켈합금의 리드플레이트일 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지용 보호회로기판은, 기판본체와 상기 기판본체에 설치되는 도전패턴 PTC 본체와, 상기 PTC 본체 상면에 접하도록 형성되며 상기 도전패턴과 전기적으로 연결되는 도전층과, 상기 PTC 본체 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트를 구비하며, 상기 도전플레이트에는 상기 도전플레이트에서 상방으로 그 끝단이 상기 도전층의 높이에 상응하는 높이로 형성되 는 지지부를 가지는 PTC 소자를 구비하여 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트를 구비하며, 상기 도전플레이트 일단이 절곡되어 그 끝단이 상기 절연기판의 하면에 접하도록 형성되는 PTC 소자를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 보호회로기판의 도전플레이트는 상기 PTC 본체가 놓이는 저단플레이트와, 상기 지지부가 형성되는 고단플레이트와, 상기 저단플레이트 및 상기 고단플레이트를 단차지게 연결하는 연결부를 포함할 수 있고, 상기 지지부가 접하는 기판본체 하면에는 접착제가 도포될 수 있고, 상기 접착제는 열경화성 또는 열가소성 접착제일 수 있고, 상기 기판본체에는 상기 고단플레이트와 대응하는 영역에 용접홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 PTC 소자의 도전층은 PTC 소자의 일부를 구성하는 것으로 되어 있으나, 상기 일 전기단자의 표면에 형성되는 것일 수도 있으며, 결과적으로는 전체 보호회로기판에서 PTC 본체와 상기 일 전기단자 사이에 위치되는 것이므로 동일한 구성이 된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지는, 일 단자와 타 단자를 포함하여 형성되는 베어셀과 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로기판을 포함하며, 상기 보호회로기판은 기판본체와 상기 기판본체에 설치되는 도전패턴과 PTC 본체와, 상기 PTC 본체 상면에 접하도록 형성되며 상기 도전패턴과 전기적으로 연결되는 도전층과, 상기 PTC 본체 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트를 구비하며, 상기 도전플레이트에는 상기 도전플레이트에서 상방으로 그 끝단이 상기 도전층의 높이에 상응하는 높이로 형성되는 지지부를 가지는 PTC 소자를 구비하고, 상 기 베어셀의 상기 일 단자가 상기 도전플레이트와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 베어셀의 상기 일 단자는 전극단자를 통해 상기 도전플레이트와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 기판본체에는 상기 전극단자와 대응하는 영역에 용접홀이 형성될 수 있고, 상기 전극단자와 상기 도전플레이트는 상기 용접홀과 대응하는 영역에서 결합될 수 있다.

상기 도전플레이트는 상기 PTC 소자가 놓이는 저단플레이트와, 상기 지지부가 형성되는 고단플레이트와, 상기 저단플레이트 및 상기 고단플레이트를 단차지게 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

한편, 이차전지는 상기 베어셀의 타 단자와 전기적으로 연결되는 캡플레이트를 더욱 포할할 수 있고, 이때 상기 전극단자는 상기 캡플레이트의 표면에서 돌출되도록 형성되며, 상기 고단플레이트의 하면과 상기 전극단자 상단이 접하며, 상기 고단플레이트 하면과 상기 저단플레이트의 하면의 단차는 상기 전극단자의 상기 캡플레이트 면으로부터 돌출 높이보다 작도록 이루어질 수 있다.

상기 지지부가 접하는 상기 절연기판 하면의 부분에는 접착제가 도포될 수 있다.

본 발명에 따르면 PTC 소자의 도전플레이트부의 일단에 지지부를 형성하여 PTC 본체 상부에 위치한 도전층이 표면실장 시에 보호회로기판에 틀어지지 않고 고정되어 PTC 소자 틀어짐에 따른 전극단자와의 접속 불량, 외부와의 단락 등을 방지 할 수 있다.

또한, 표면실장시 보호회로기판 면에 미리 도포된 접착제가 더욱 용이하게 지지부를 고정시킴으로써 PTC 소자의 흔들림 또는 뒤틀림을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따라 실시 가능한 PTC 소자를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 사시도를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 측면도를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PTC 소자(100)는 도 1 및 2를 참조하면, 도전플레이트(101)와, 상기 도전플레이트(101)에 형성된 PTC본체(105)와, 상기 도전플레이트(101)의 일단에 형성된 지지부(107)를 포함하여 형성된다.

상기 도전플레이트(101)는 니켈 재질로 이루어지며 고단플레이트(102)와, 저단플레이트(103)와, 상기 고단플레이트(102)와 상기 저단플레이트(103)를 단차지게 연결하는 연결부(104)로 이루어진다.

상기 고단플레이트(102)는 세로로 형성된 상기 연결부(104)를 중심으로 연결부(104) 상단에서 연장된 도전플레이트이다. 상기 고단플레이트(102)는 연결부(104)의 반대위치 일단을 상방으로 절곡 형성한 지지부(107)를 구비하고, 상기 지지부(107)의 반대 위치로부터 상기 연결부(104)에서 소정거리 이격된 위치에 요홈부(108)가 형성된다.

상기 저단플레이트(103)는 세로로 형성된 상기 연결부(104)를 중심으로 연결부(104) 하단에서 상기 고단플레이트(102)가 형성된 반대 방향으로 연장된 도전플레이트이다. 상기 저단플레이트(103)에는 PTC 본체(105) 및 상기 PTC 본체 상면에 형성되는 도전층(106)이 형성된다.

상기 저단플레이트(103) 상면부터 상기 지지부(107) 상단까지 높이는 상기 PTC 본체(105)와 상기 도전층(106)에 의해 형성되는 높이에 해당한다.

상기 연결부(104)는 도전플레이트(101)의 고단플레이트(102)와 저단플레이트(103)를 단차지게 연결하여 고단플레이트(102)의 일단에 형성된 지지부(107)가 보호회로기판에 접촉하게 하고, 저단플레이트(103)에 형성된 도전층(106)을 보호회로기판의 일단자와 전기적으로 연결되게 한다.

상기 PTC 본체(105)는 상기 저단플레이트(103) 상면에 위치하고, 상기 PTC 본체(105) 위에 도전층(106)이 위치하여, 상기 도전층(106)이 보호회로기판에 형성된 일단자와 전기적으로 연결된다. 상기 도전층(106)이 보호회로기판에 솔더링되는 것은 보호회로기판에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 도전층(106)은 보호회로기판의 일단자(403), 바람직하게는 전극단자와 결합하는 니켈 등으로 이루어진 플레이트일 수 있다.

상기 지지부(107)는 고단플레이트(102)의 일단을 상방으로 절곡하여 형성되어 보호회로기판과 접하게 된다. 상기 지지부(107)가 없다면 보호회로기판에 소자들을 결합시키는 실장공정 또는 이후 공정에서 이차전지의 조립공정을 수행할 때 PTC 소자(100)가 흔들리거나 비틀어지는 현상을 발생시킨다. 따라서 고단플레이 트(102)의 일단에 지지부(107)를 형성하여 보호회로기판으로부터 공중에 떠있는 고단플레이트(102)의 일단을 보호회로기판에 닿게 함으로써 적어도 보호회로기판과 지지부(107)가 접한 면에 접착제로 고정시켜서 다른 소자들의 표면실장공정 또는 이차전지의 조립공정을 수행할 때 PTC 소자(100)가 흔들리거나 비틀어지는 것을 방지한다.

상기 요홈부(108)는 고단플레이트(102)의 양측 상에 형성되며 연결부(104)를 중심으로 연결부(104)의 근접한 위치에 반원형상으로 형성된다. 상기 요홈부(108)는 표면실장시 PTC 소자(100)의 이동 및 고정 시에 고정기구를 위치시키는 역할을 할 수 있고, PTC 소자(100)를 보호회로기판에 이동 또는 고정 시에 보다 용이하게 실장시킨다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 사시도를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자(200)는 전술한 일실시예의 PTC 소자(100)와 지지부(207)가 다르게 형성된다. 본 실시예에서는 지지부(207)를 중심으로 설명한다. 전술한 도 1 및 도 2에 따른 일실시예에서의 PTC 소자(100)와 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명은 생략한다.

상기 지지부(207)는 고단플레이트(102)의 일단을 상방으로 절곡하여 형성되며, 상기 지지부(207)의 중간에 일정 간격의 홈을 형성하여, 지지부(207)가 분할된 형태의 지지부(207a, 207b)로 형성된다. 이러한 형태의 지지부(207)는 일체로 형성 된 지지부(107)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 보호회로기판의 하부에 접착제로 지지부(207)를 접착하여 고정시켰을 때, 지지부(207a, 207b)의 어느 한쪽이 보호회로기판으로부터 분리된다 하더라도 나머지 지지부가 부착되어 보다 안정적일 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 사시도를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자(300)는 전술한 일실시예의 PTC 소자(100)와 지지부(307)가 다르게 형성된다. 본 실시예에서는 지지부(307)를 중심으로 설명한다. 도 1 및 도 2에 따른 전술한 일실시예에서의 PTC 소자(100)와 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명은 생략한다.

상기 지지부(307)는 고단플레이트(102)의 일단을 상방으로 절곡하여 형성되며, 상기 지지부(307)의 형태를 복수개의 반원형태로 형성할 수 있다. 복수개의 반원형태의 지지부(307)는 일체로 형성된 지지부(107)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 보호회로기판의 하부에 접착제로 지지부(307)를 접착하여 고정시켰을 때, 지지부(307)상의 복수개 둥근면이 보호회로기판에 결합되어 보호회로기판에 결합되는 지지부(307)의 면적을 감소시켜서 보호회로기판에 대한 부담을 감소시킬 수 있다.

다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 PTC 소자를 구비하는 보호회로기판에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 일시예에 따른 보호회로기판을 도시하는 단면도를 나타낸 다. 도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 보호회로기판을 도시하는 저면도를 나타낸다.

도 5 및 도 6a를 참고하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 PTC 소자를 구비하는 보호회로기판(400)은 기판본체(401)와, 상기 기판본체(401)에 설치되는 도전패턴(404)과, PTC 소자(100)를 포함하여 구성된다.

상기 기판본체(401)의 중앙부에는 용접홀(402)이 형성되고, 상부에는 필요한 칩, 저항과 같은 전기소자가 실장되고, 하부에는 일단자(403)와 도전패턴(404)이 설치된다.

상기 용접홀(402)은 보호회로기판(400)에서 PTC 소자(100)의 고단플레이트(102)와 겹치는 영역, 즉 고단플레이트(102)와 대응하는 영역 또는 후술할 전극단자(도 7의 참조부호 23, 이하 동일)에 대응하는 영역에 형성된다. 즉, 상기 보호회로기판(200)의 면과 법선을 이루는 직선 방향에서 볼 때 고단플레이트(102)와 겹치는 영역에 형성된다.

상기 일 단자(403)는 보호회로기판(400)의 하면에 위치하며, 상기 일 단자(403)는 전극단자이다. 상기 일 단자(403)는 PTC 소자(100)와 전기적으로 연결된다.

상기 도전패턴(404)은 상기 기판본체(401) 상에 설치되며, 상기 도전패턴(404)과 PTC 본체(105) 상부에 형성된 도전층(106)이 솔더링되어 상기 일 단자(403)와 PTC 소자(100)가 전기적으로 연결되게 한다.

상기 접착층(409)은 상기 보호회로기판(400)에 상기 지지부(107)가 맞닿은 양 끝단과 상기 지지부(107)가 맞닿지 않은 보호회로기판(400)면에 열가소성의 접착제가 도포되고 접착층(409) 중앙의 일정부분에는 도포되지 않는다. 표면실장 시에 보호회로기판(400) 상에 설치된 일단자(403) 위의 도전패턴(404)과 도전층(106)을 접촉시켜서 뜨거운 공기나 램프의 빛을 가해 도전패턴을 용융시킨 후 고온을 제거 시 도전패턴이 고체화되어 일단자(403)와 도전층(106)이 결합되어 PTC 소자(100)가 전기 물리적으로 연결될 수 있게 한다. 또한 이때 보호회로기판(400) 표면에 이미 도포되어 응고된 접착제 또는 접착층(409)이 뜨거운 공기나 열에 의해서 용융된다. 상기 보호회로기판(400)에 맞닿은 지지부(107)에 접촉하여 용융된 접착층(409)은 고온을 제거했을 때 응고되어 지지부(107)를 고정할 수 있다. 따라서 고단플레이트(102)가 보호회로기판(400)에 고정되어 PTC 소자(100)가 흔들리거나 뒤틀어지지 않는다.

이상 실시예에서는 열가소성(가역성) 접착제를 예시하고 있으나, 열경화성 접착제 등 다른 성격의 접착층(409)이 도포 등의 여러 방법으로 적층되어 사용될 수 있다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자를 구비하는 보호회로기판에 대하여 설명한다.

도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로기판의 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자는 도 1 내지 도 6a에 따른 PTC 소자와 비교해서 접착층(509)이 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자는 지지부(107)에 도포되는 접착층(509)을 중심으로 설명한 다. 또한 상기 PTC 소자(100)는 도 1 내지 도 6a에 따른 PTC 소자(100)와 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명은 생략한다.

도 5 및 도 6b를 참고하여 보면, 상기 접착층(509)은 상기 보호회로기판(500)에 상기 지지부(107)가 맞닿은 부분과 지지부(107)가 맞닿지 않은 보호회로기판(500)의 나머지 면에 열가소성의 접착제가 도포되어 형성된다. 표면실장 시에 보호회로기판(500) 상에 설치된 일단자(403) 위의 도전패턴(404)과 도전층(106)을 접촉시켜서 뜨거운 공기나 램프의 빛을 가해 도전패턴을 용융시킨 후 고온을 제거 시 도전패턴이 고체화되어 일단자(403)와 도전층(106)이 결합되어 PTC 소자(100)가 전기 물리적으로 연결될 수 있게 한다. 또한 이때 보호회로기판(500) 표면에 이미 도포되어 응고된 접착제 또는 접착층(509)이 뜨거운 공기나 열에 의해서 용융된다. 상기 보호회로기판(500)에 맞닿은 지지부(107)에 접촉하여 용융된 접착층(509)은 고온을 제거했을 때 응고되어 지지부(107)를 고정할 수 있다. 따라서 고단플레이트(102)가 보호회로기판(500)에 고정되어 PTC 소자(100)가 흔들리거나 뒤틀어지지 않는다.

상기 지지부(107)의 양단에만 접착제를 도포하여 보호회로기판(500)에 고정된 PTC 소자(100)는 지지부(107)의 전체에 접착제를 도포하여 고정시킨 PTC 소자(100)보다 보호회로기판(200)에 더 안정적으로 고정되어 흔들리거나 뒤틀어지지 않는다.

이하 도 7 및 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로기판을 구비하는 이차전지에 대해설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 도시하는 분리사시도를 나타낸다. 도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 도시하는 정단면도를 나타낸다.

도 7 및 8을 참조하면, 이차전지(100)는 베어셀(10)과, 상기 베어셀(10)과 결합되는 캡조립체(20)와, 상기 캡조립체(20) 중 전극단자(23)와 결합하는 PTC 소자(100)와, 상기 PTC 소자(100)와 전기적으로 연결되는 보호회로기판(400)을 포함하여 구성된다.

상기 베어셀(10)은 캔(11)과, 상기 캔(11)에 수용되는 전극조립체(12)와, 상기 전극조립체(12)를 구성하는 음극(15)과, 세퍼레이터(14)와, 양극(13)과, 상기 음극(15)에서 인출된 일 단자인 음극탭(17)과, 상기 양극(13)에서 인출된 타 단자인 양극탭(16), 상기 양극(13)과 음극(15)의 단락을 방지하는 절연테이프(18)를 포함하여 형성된다.

상기 캔(11)은 각형 이차전지에서 대략 직육면체의 형상을 가지되 일 방향이 열린 개구부를 가진 금속재질의 용기이며, 딥 드로잉(deep drawing) 등의 가공방법으로 형성한다. 따라서, 캔 자체가 단자역할을 수행하는 것도 가능하다. 캔을 이루는 재질로는 경량의 전도성 금속인 알미늄 또는 알미늄 합금이 바람직하다. 상기 캔(11)은 전극조립체(12)와 전해액의 용기가 되고, 전극조립체(12)가 투입되도록 형성된 개구부는 캡 조립체(20)에 의해 봉해진다.

상기 전극조립체(12)는 통상 전기용량을 높이기 위해 양극(13) 및 음극(15)을 넓은 판형으로 형성한 뒤, 이들을 상호 절연시키는 세퍼레이터(14)를 양극(13) 과 음극(15) 사이에 개재하여 적층하고, 와형으로 권취하여 이른바 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 만든다. 양극(13) 및 음극(15)은 각각 알미늄 포일 및 구리로 이루어진 집전체 각각에 양극 활물질인 코발트산 리튬과 음극 활물질인 탄소 등을 코팅시켜 형성할 수 있다.

상기 세퍼레이터(14)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어져 있다. 세퍼레이터(14)는 양극(13) 및 음극(15)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 극판 간의 단락을 방지하는 데 유리하다. 전극조립체(12)에는 각 전극과 연결된 양극탭(16) 및 음극탭(17)이 인출되어 있다. 전극조립체(12)의 외부로 인출되는 경계부에 양극(13) 및 음극(15) 극판과의 단락을 방지하기 위하여 절연 테이프(18)가 감겨져 있다.

상기 캡 조립체(20)는 캡플레이트(21)와, 가스켓(22)과, 전극단자(23)와, 절연플레이트(24)와, 단자플레이트(25)와, 절연케이스(26)와, 마개(27)를 포함하여 형성된다.

상기 캡플레이트(21)는 단자통공(21a)과 전해액주입공(21b)을 포함하여 형성된다. 상기 캡플레이트(21)에 전극단자(23)를 삽입할 때, 상기 전극단자(23)와 상기 캡플레이트(21)를 절연시키기 위하여, 상기 전극단자(23)의 외면에 상기 전극단자(23)를 수용할 수 있는 원형의 가스켓(22)을 위치시켜 상기 단자통공(21a)을 관통시킨다.

상기 캡플레이트(21)는 일측에 캔(11)의 내부에 전해액을 주입하기 위한 전해액주입공(21b)이 형성되고, 전해액을 주입 후에 전해액주입공(21b)를 마개(26)로 밀봉한다.

상기 절연플레이트(24)는 상기 캡플레이트(21)의 하면에 설치되고, 상기 절연플레이트(24) 하면에는 단자플레이트(25)가 설치된다. 상기 절연플레이트(24)는 상기 캡플레이트(21)과 상기 단자플레이트(25)를 절연시킨다.

상기 단자플레이트(25)는 상기 전극단자(23)의 하단부와 결합되어 있다. 상기 전극조립체(12)의 음극(15)은 음극탭(17)과 단자플레이트(25)를 통하여 전극단자(23)와 전기적으로 연결되어 있다. 전극조립체(12)의 양극(13)의 경우에는 양극탭(16)이 캡플레이트(21) 또는 캔(11)에 용접되어 있다.

상기 절연케이스(27)는 상기 단자플레이트(25)의 하부에 더 설치될 수 있다. 상기 절연케이스(27)는 음극탭 관통부(27a)와, 양극탭 관통부(27b)와, 전해액주입구(27c)가 형성되어 있다. 한편, 본 실시예의 구성에서 양극 및 음극 극성은 서로 뒤바뀔 수 있다.

상기 마개(26)는 상기 캡플레이트(21)에 형성된 전해액주입공(21b)에 전해액을 주입한 후 전해액주입공(21b)을 밀폐하는데 사용되며, 상기 마개(27) 외에 볼(ball)을 압입하여 전해액주입공(21b)을 밀폐할 수 있다.

이로써 각형 베어셀 전지가 형성된다.

상기 각형 베어셀 전지는 상기 보호회로기판(400)과 접속되는데, 이때, 각형 베어셀 전지의 전극단자(23)와 도 5 또는 6에 개시된 PTC 소자(100)의 고단플레이트(102)가 접하도록 베어셀 전지와 보호회로기판(400)을 위치시킨다.

상기 PTC 소자(100)의 고단플레이트(102)의 하면은 베어셀 전지의 전극단 자(23)와 접속되고, PTC 소자(100)의 저단플레이트(103) 상면에는 PTC 본체(105)와 그 상부에 도전층(106)이 형성되어 도전층(106)과 보호회로기판(400)의 일 단자(도 5의 참조부호 403, 이하 동일)가 접속 결합된다. 상기 PTC 소자(100)의 고단플레이트(102)와 베어셀 전지의 전극단자(23)의 접속은 용접으로 이루어진다. 상기 용접은 기판본체(401)에 형성된 용접홀(402)을 통해 위쪽에서 저항 용접봉이 내려와 고단플레이트(102)와 베어셀 전지의 전극단자(23)의 접촉면을 통해 전류를 흐르게 하여, 접촉면 일부에 용접부를 형성함으로서 이루어질 수 있다. 상기 도전층(106)과 보호회로기판(400)의 일 단자(403)는 표면실장시 상기 기판본체(401)상에 설치된 도전패턴이 고온에 의해 용융되었다가 고온을 제거시 도전패턴(404)이 고체화되어 도전층(106)과 일단자(403)가 결합한다.

각형 베어셀 전지의 다른 전극단자는 캡플레이트(21)가 담당한다. 캡플레이트(21)의 길이 방향 양 끝단에는 기판본체(401)의 하면 양 단에 고정되는 연결 리드(405)가 각각 연결된다. 이 연결 리드 가운데 적어도 하나는 기판본체(401) 하면의 다른 단자와 접속되어 있다. 따라서, 상기 캡플레이트(21)는 기판본체(401) 하면의 다른 단자와 전기적으로 연결된다. 이로써 보호회로기판(400)은 베어셀과 전기적으로 접속된다. 한편, 고단플레이트(102)의 하면과 저단플레이트(103)의 하면의 단차는 전극단자(23)가 캡플레이트(21)의 상면으로부터 돌출된 높이보다 작도록 이루어진다. 따라서, 저단플레이트(103)와 캡플레이트(21) 사이의 단락이 방지된다.

상기 PTC 소자(100)는 보호회로기판(400)과 베어셀 사이의 전류 유통 경로에 위치하여 베어셀 전지나 외부에서 인가되는 열을 받으면 동작하여 전류의 흐름을 차단해 전지의 폭발, 발화 등의 안전성 문제 발생을 방지하는 역할을 한다.

본 발명에 대해 위 실시예들을 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하여, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 측면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 사시도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PTC 소자를 도시하는 사시도.

도 5는 본 발명에 일시예에 따른 보호회로기판을 도시하는 단면도.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 보호회로기판을 도시하는 저면도.

도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로기판을 도시하는 평면도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 도시하는 분리사시도.

도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 도시하는 정단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300: PTC 소자 101: 도전플레이트

102: 고단플레이트 103: 저단플레이트

104: 연결부 105: PTC 본체

106: 도전층 107, 207, 307: 지지부

108: 요홈부 400, 500: 보호회로기판

401: 기판본체 402: 용접홀

403: 일단자 404: 도전패턴

405: 연결리드 409, 509: 접착층

Claims

PTC 본체,

상기 PTC 본체 상면에 접하도록 형성된 도전층, 및

상기 PTC 본체 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트

를 포함하고,

상기 도전플레이트에는 상기 도전플레이트에서 상기 PTC 본체의 상면을 향하여 그 일단이 절곡되어 상기 도전층의 두께에 상응하는 높이까지 연장형성되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 도전플레이트는,

상기 PTC 본체가 놓이는 저단플레이트,

상기 지지부가 형성되는 고단플레이트, 및

상기 저단플레이트 및 상기 고단플레이트를 단차지게 연결하는 연결부

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
제 1항에 있어서,

상기 도전층은 니켈 재질 또는 니켈 합금의 리드플레이트인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
기판본체,

상기 기판본체에 설치되는 도전패턴, 및

PTC 소자

를 포함하고,

상기 PTC 소자는 PTC 본체와, 상기 PTC 본체 상면에 접하도록 형성되며 상기 도전패턴과 전기적으로 연결되는 도전층과, 상기 PTC 본체 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트를 구비하며,

상기 도전플레이트에는 상기 도전플레이트에서 상기 PTC 본체의 상면을 향하여 그 일단이 절곡되어 상기 도전층의 두께에 상응하는 높이까지 연장형성되는 지지부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 보호회로기판.
제 5항에 있어서,

상기 도전플레이트는,

상기 PTC 본체가 놓이는 저단플레이트,

상기 지지부가 형성되는 고단플레이트, 및

상기 저단플레이트 및 상기 고단플레이트를 단차지게 연결하는 연결부

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 보호회로기판.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 지지부가 접하는 상기 기판본체 하면에는 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 보호회로기판.
제 7항에 있어서,

상기 접착제는 열경화성 혹은 열가소성 접착제인 것을 특징으로 하는 이차전지용 보호회로기판.
제 6항에 있어서,

상기 기판본체에는 상기 고단플레이트와 대응하는 영역에 용접홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 보호회로기판.
일 단자 및 타 단자를 포함하여 형성된 베어셀,

상기 일 단자와 전기적으로 연결되는 전극단자, 및

상기 전극단자와 전기적으로 연결되는 보호회로기판

을 포함하며,

상기 보호회로기판은 기판본체,

상기 기판본체에 설치되는 도전패턴, 및

PTC 소자

를 포함하고,

상기 PTC 소자는 PTC 본체와, 상기 PTC 본체 상면에 접하도록 형성되며 상기 도전패턴과 전기적으로 연결되는 도전층과, 상기 PTC 본체 하면에 접하도록 형성된 도전플레이트를 구비하며,

상기 도전플레이트에는 상기 도전플레이트에서 상기 PTC 본체의 상면을 향하여 그 일단이 절곡되어 상기 도전층의 두께에 상응하는 높이까지 연장형성되는 지지부를 구비하고,

상기 베어셀의 일 단자는 상기 도전플레이트와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 10항에 있어서,

상기 기판본체에는 상기 전극단자와 대응하는 영역에 용접홀이 형성되며,

상기 전극단자와 상기 도전플레이트는 상기 용접홀에 대응하는 영역에서 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 10항에 있어서,

상기 도전플레이트는 상기 PTC 본체가 놓이는 저단플레이트와, 상기 지지부가 형성되는 고단플레이트와, 상기 저단플레이트 및 상기 고단플레이트를 단차지게 연결하는 연결부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 12항에 있어서,

상기 이차전지는 상기 베어셀의 타 단자와 전기적으로 연결되는 캡플레이트를 더욱 구비하고,

상기 전극단자는 상기 캡플레이트의 표면에서 돌출되도록 형성되며,

상기 고단플레이트의 하면과 상기 전극단자 상단이 접하며,

상기 고단플레이트 하면과 상기 저단플레이트 하면의 단차는 상기 전극단자가 상기 캡플레이트 면으로부터의 돌출된 높이보다 작도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
제 10항에 있어서,

상기 지지부가 접하는 상기 기판본체 하면의 부분에는 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 이차전지.