KR100943575B1 - 이차 전지 - Google Patents

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KR100943575B1
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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 베어셀과, 상기 베어셀의 상면에 설치되는 보호회로기판과, 상기 보호회로기판과 상기 베어셀을 접속하는 리드 플레이트를 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 리드 플레이트는 상기 보호회로기판에 고정되는 기판 고정부와, 상기 베어셀에 고정되는 베어셀 고정부와, 상기 기판 고정부와 베어셀 고정부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 리드 플레이트는 상기 연결부가 상기 보호회로기판이 설치되는 영역의 안쪽에 위치하도록 설치하여 베어셀과 보호회로기판을 연결하기 위한 리드 플레이트의 설치시 용접 강도가 향상되어 팩 및 모듈 제조시의 불량율을 현저하게 감소시키는 효과가 있다.
베어셀, 보호회로기판, 리드 플레이트

Description

이차 전지 {RECHARBEABLE BATTERY}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어셀과 보호회로기판의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 플레이트가 적용된 상태의 이차전지의 정면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 정면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 ; 베어셀 110 ; 캔
120 ; 캡 플레이트 130 ; 전극단자
200 ; 보호회로기판 210 ; 관통공
310,320,330,340 ; 리드 플레이트 312,322,332,342 ; 기판 고정부
314,324,334,343 ; 베어셀 고정부 316,326,336,346 ; 연결부
400 ; 상부 케이스 500 ; 하부 케이스
600 ; 라벨지
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 조립 구조를 개선하여 제품의 성능 및 신뢰도를 향상시킨 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
리튬 이차 전지는 양극판 및 음극판과 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체와, 상기 전극 조립체와 전해질이 수납되는 캔과, 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체로 이루어지는 베어셀과, 상기 베어셀의 작동을 전기적으로 보호하는 보호회로모듈(PCM;Protect Circuit Module)을 포함한다.
상기 베어셀에 보호회로모듈을 고정하는 방식은 용융수지를 주입하여 몰딩하는 방식과, 사출성형된 케이스를 사용하여 조립하는 방식이 알려져 있다.
전자의 경우처럼, 용융수지를 몰딩하여 베어셀에 보호회로모듈을 고정하는 방식은 용융수지가 고온 상태이므로 보호회로모듈에 구비되는 각종 보호회로 소자에 영향을 미치는 문제가 있고, 또한 베어셀의 상면에서 정확한 위치에 몰딩용 수지를 형성하기 어려워 불량발생률이 높아지는 단점이 있다.
이에 반하여 사출성형된 케이스에 의하여 베어셀에 보호회로모듈을 고정하는 방식은 보호회로 소자에 영향을 미치지 않게 되고, 베어셀에서 항상 정확한 위치에 결합이 가능해지며, 조립 작업도 간단해지는 장점이 있다.
상기 베어셀의 캡 플레이트에는 보호회로기판을 베어셀과 전기적으로 연결하기 위한 전도성 재질의 리드 플레이트가 설치된다.
그러나 종래 리드 플레이트는 리드 플레이트를 캡 플레이트의 상면에 밀착되지 않은 상태에서 용접작업이 이루어지는 문제가 있다. 이는 리드 플레이트가 보호회로기판을 지지하는 힘이 균일하지 못하기 때문이다. 이처럼 리드 플레이트가 캡 플레이트의 상면에 밀착되지 못한 상태에서 용접을 실시하면 리드 플레이트가 캡플레이트와 갭이 발생되어 용접 불량이 발생되는 문제가 있다.
따라서 리드 플레이트가 캡 플레이트의 상면에 고정되는 용접 강도가 저하되어 제품의 품질을 저하시키는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 보호회로기판과 베어셀을 연결하는 리드 플레이트의 용접되는 강도를 향상시키도록 한 이차 전지를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베어셀과, 상기 베어셀의 상면에 설치되는 보호회로기판과, 상기 보호회로기판과 상기 베어셀을 접속하는 리드 플레이트를 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 리드 플레이트는 상기 보호회로기판에 고정되는 기판 고정부와, 상기 베어셀에 고정되는 베어셀 고정부와, 상기 기판 고정부와 베어셀 고정부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 리드 플레이트는 상기 연결부가 상기 보호회로기판이 설치되는 영역의 안쪽에 위치하도록 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 기판 고정부는 상기 리드 플레이트의 상단부가 상기 보호회로기판과 평행하게 절곡되어 상기 보호회로기판의 하면에 고정되고, 상기 베어셀 고정부는 상기 리드 플레이트의 하단부가 상기 베어셀의 상면과 평행하게 절곡되어 상기 베어셀의 상면에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 리드 플레이트의 기판 고정부와 베어셀 고정부는 상기 연결부에 대하여 동일 방향으로 절곡형성될 수 있다. 상기 베어셀 고정부는 상기 기판 고정부 보다 길이가 길게 형성된다.
상기 리드 플레이트의 기판 고정부와 베어셀 고정부는 상기 연결부에 대하여 반대 방향으로 절곡형성될 수 있다. 상기 연결부는 상기 보호회로기판의 양단부에 설치된다.
또한, 상기 베어셀 고정부는 상기 베어셀의 상면에 레이저 용접되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 리드 플레이트는 니켈 또는 니켈 합금을 재질로 형성된 것이 바람직하다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지의 전체적인 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지중 베어셀과 보호회로 기판간의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지의 요부에 대한 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차 전지는 충방전이 가능한 베어셀(100)과, 상기 베어셀(100)의 상면에 설치되는 보호회로기판(200)과, 상기 보호회로기판(200)과 상기 베어셀(100) 사이에 설치되어 이들을 전기적으로 연결하는 리드 플레이트(310)(320)와, 상기 보호회로기판(200)을 감싸면서 상기 베어셀(100)의 상면을 복개하도록 설치되어 상기 보호회로모듈(200)을 상기 베어셀(100)의 상부에 고정하는 상부 케이스(400)와, 상기 베어셀(100)의 하면에 고정되는 하부 케이스(500)와, 상기 베어셀(100)의 측면을 감아주는 라벨지(600)를 포함한다.
상기 베어셀(100)은 양극판, 세퍼레이터 및 음극판으로 구성된 전극 조립체(미도시)와, 상기 전극 조립체와 전해질이 수용되는 캔(110)과, 상기 캔(110)의 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트(120)를 구비하는 캡 조립체(미도시)와, 상기 캡 플레이트(120)를 관통하여 상기 전극 조립체와 상기 보호회로기판(200)의 전기단자(미도시)를 연결하는 전극단자(130)를 포함하여 구성된다.
상기 보호회로기판(200)은 중앙에 관통공(210)이 형성된다. 상기 관통공(210)이 설치되는 위치는 상기 베어셀(100)의 전극단자(130)가 설치된 부위와 대응된다. 상기 전극단자(130)는 상기 캡 플레이트(120)와 평행하게 설치되는 전기단자(220)와 접속되며, 상기 보호회로기판(200)의 관통공(210)을 통해 레이저 용접에 의해 접속된다.
상기 베어셀(100)의 캡 플레이트(120)의 상면 양쪽 끝부분에는 리드 플레이트(310)(320)가 설치된다. 상기 리드 플레이트(310)(320)는 상기 보호회로기판(200)과 베어셀(100)을 전기적으로 연결하게 된다.
이때 두 개의 리드 플레이트(310)(320) 중에서 어느 하나의 리드 플레이트가 상기 베어셀(100)의 상기 전극단자(130)와 반대의 극성을 갖는 보호회로기판(200)의 전기단자와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 베어셀(100)의 전극단자(130)가 음극의 극성을 갖고 전기단자(220)에 접속되면 상기 보호회로기판(200)의 전기단자는 양극의 극성을 갖고 접속된다. 여기서 극성은 반대로 형성되더라도 무방하다.
상기 리드 플레이트(310)(320)는 각각 기판 고정부(312)(322)와, 베어셀 고정부(314)(324)와, 연결부(316)(326)를 포함하여 구성된다.
상기 기판 고정부(312)(322)는 상기 리드 플레이트(310)(320)의 상단부가 보호회로기판(200)과 평행하게 절곡형성되어 상기 보호회로기판(200)과 용접된다.
상기 베어셀 고정부(314)(324)는 리드 플레이트(310)(320)의 하단부가 상기 베어셀(100)과 평행하게 절곡형성되어 상기 베어셀(100)의 상면 즉, 상기 캡 플레이트(120)의 상면에 용접된다.
상기 연결부(316)(326)는 상기 기판 고정부(312)(322)와 베어셀 고정부(314)(324)를 연결하도록 형성된다.
여기서 상기 베어셀 고정부(314)(324)는 상기 캡 플레이트(120)의 상면에 레이저 용접된다.
상기 리드 플레이트(310)(320)는 니켈 또는 니켈 합금 재질로 형성되는 것이 바람직하나 전도성 재질이면 어떠한 재질이든 무방하다.
상기 리드 플레이트(310)(320)는 기판 고정부(312)(322)와 베어셀 고정부(314)(324)를 연결하는 연결부(316)(326)가 상기 보호회로기판(200)의 무게를 지지하는 무게중심점(C)으로 작용된다. 따라서 상기 연결부(316)(326)가 상기 보호회로기판(200)의 안쪽에 위치되면, 상기 기판 고정부(312)(322)가 보호회로기판(200)을 지지하는 상태에서 상기 베어셀 고정부(314)(324)는 캡 플레이트(120)의 상면에서 들뜨지 않게 된다.
반대로 상기 리드 플레이트(310)(320)의 연결부(316)(326)가 보호회로기판(200)의 바깥쪽에서 위치되면, 무게 중심점(C)은 보호회로기판(200)에서 벗어나게 된다. 따라서 상기 기판 고정부(312)(322)에 의해 보호회로기판(200)을 지지하는 상태에서 상기 베어셀 고정부(324)(324)는 캡 플레이트(120)의 상면에서 들뜸이 발생된다. 이에 따라 리드 플레이트의 베어셀 고정부(314)(324)는 캡 플레이트(120)와 이격된 상태로 용접이 실시되므로 용접 불량이 발생된다.
상기 리드 플레이트(310)(320)의 연결부(316)(326)가 보호회로기판(200)의 안쪽에 위치됨과 아울러 리드 플레이트(310)(320)의 베어셀 고정부(314)(324)는 보호회로기판(200)의 바깥쪽으로 노출된다. 이는 상기 베어셀 고정부(314)(324)를 캡 플레이트(120)의 상면에 용접하는 경우에 베어셀 고정부(314)(324)의 상측에서 용접을 실시할 수 있는 공간을 확보해야 되기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 리드 플레이트(310)(320)는 보호회로기판(200) 의 양쪽 끝부분의 하면에 기판 고정부(312)(322)가 용접된다. 이때, 연결부(316)(326)는 보호회로기판(200)의 안쪽에 위치되고, 베어셀 고정부(314)(324)는 보호회로기판(200)의 바깥쪽으로 노출되도록 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 기판 고정부(312)(322)와 베어셀 고정부(314)(324)가 연결부(316)(326)에 대하여 모두 동일한 방향으로 절곡형성되므로 기판 고정부(312)(322) 보다 베어셀 고정부(314)(324)가 길게 형성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예는 리드 플레이트(310)(320)의 연결부(316)(326)가 보호회로기판(200)의 내측에 위치되어 보호회로기판(200)을 안정적으로 지지하게 되며, 베어셀 고정부(314)(324)는 캡 플레이트(120)의 상면과 밀착된 상태가 된다. 그리고 베어셀 고정부(314)(324)는 보호회로기판(200)의 바깥쪽으로 노출된 상태이므로 리드 플레이트(310)(320)의 상측에서 용접을 실시할 수 있는 공간이 확보된다. 따라서 베어셀 고정부(314)(324)의 용접 작업을 안정적이고 원활하게 실시할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 정면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차전지는 충방전이 가능한 베어셀(100)과, 상기 베어셀(100)의 상면에 설치되는 보호회로기판(200)과, 상기 보호회로기판(200)과, 상기 베어셀(100) 사이에 설치되어 이들을 전기적으로 연결하는 리드 플레이트(330)(340)를 포함한다. 즉, 리드 플레이트(330)(340)의 구성을 제외한 나머지 구성들은 본 발명의 일 실시예와 동일하다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 리드 플레이트(330)(340)의 구성이 각각 기판 고정부(332)(342)와, 베어셀 고정부(334)(343)와, 연결부(336)(346)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 리드 플레이트(330)(340)는 기판 고정부(332)(342)와 베어셀 고정부(334)(343)가 연결부(336)(346)에 대하여 서로 반대 방향으로 절곡형성된다. 그리고, 상기 연결부(336)(346)는 상기 보호회로기판(200)의 양단부와 일치하는 위치에 설치된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 보호회로기판(200)을 지지하는 상기 리드 플레이트(330)(340)의 연결부(336)(346)는 보호회로기판(200)의 양단부에 위치하게 된다. 따라서 무게 중심점(C)으로 작용되는 연결부(336)(346)는 보호회로기판(200)을 벗어나지 않게 되므로 상기 베어셀 고정부(334)(343)가 캡 플레이트(120)의 상면과 밀착된 상태를 유지하게 된다. 아울러 기판 고정부(332)(342)에 대하여 베어셀 고정부(334)(343)는 반대방향으로 절곡되어 있어 보호회로기판(200)의 바깥쪽으로 베어셀 고정부(334)(343)가 노출된 상태이므로 용접을 실시할 수 있는 상부측 공간이 확보된다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예는 리드 플레이트(330)(340)의 베어셀 고정부(334)(343)가 캡 플레이트(120)에서 들뜨지 않고 밀착된 상태가 구현되고 아울러 베어셀 고정부(334)(343)가 상부측에서 용접이 가능하도록 노출된 상태이므로 용접 작업을 간편하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같은 실시예는 베어셀의 상부에서 케이스에 의해 보호회로기판이 복개되어 고정되는 이차전지에 대하여 설명하였으나, 용융 수지를 주입하여 베어셀의 상부를 수지재에 의하여 형성하는 경우에도 본 발명의 실시예를 적용할 수 있음은 자명하다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명 및 첨부 도면의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시가능하며, 이러한 변형된 실시예도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 당연하다고 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이차 전지는 베어셀과 보호회로기판을 연결하기 위한 리드 플레이트의 설치시 용접 강도가 향상되어 팩 및 모듈 제조시의 불량율을 현저하게 감소시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예는 리드 플레이트가 캡 플레이트의 상면에 안정적이고 균일하게 밀착된 상태에서 작업을 실시할 수 있어 용접 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 리드 플레이트가 캡 플레이트의 상면에 밀착되면서 용접 공간을 확보하기에 적합하여 용접 작업이 간편해지는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 베어셀과, 상기 베어셀의 상면에 설치되며, 중앙에 상기 베어셀의 전극단자와 대응되는 관통공을 구비한 보호회로기판과, 상기 보호회로기판과 상기 베어셀을 접속면서 상기 보호회로기판의 양단부를 지지하는 리드 플레이트를 포함하는 이차 전지에 있어서,
    상기 리드 플레이트는
    상기 보호회로기판에 고정되는 기판 고정부와, 상기 베어셀에 고정되는 베어셀 고정부와, 상기 기판 고정부와 베어셀 고정부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 리드 플레이트는 상기 연결부가 상기 보호회로기판과 대응되게 설치되어 상기 보호회로기판이 설치되는 영역의 안쪽에 위치하도록 설치한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 고정부는 상기 리드 플레이트의 상단부가 상기 보호회로기판과 평행하게 절곡되어 상기 보호회로기판의 하면에 고정되고, 상기 베어셀 고정부는 상기 리드 플레이트의 하단부가 상기 베어셀의 상면과 평행하게 절곡되어 상기 베어셀의 상면에 고정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트의 기판 고정부와 베어셀 고정부는 상기 연결부에 대하여 동일 방향으로 절곡형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 베어셀 고정부는 상기 기판 고정부 보다 길이가 길게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트의 기판 고정부와 베어셀 고정부는 상기 연결부에 대하여 반대 방향으로 절곡형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 보호회로기판의 양단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 1 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어셀 고정부는 상기 베어셀의 상면에 레이저 용접되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트는 니켈 또는 니켈 합금을 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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