KR101023922B1 - 원통형 이차전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀; 상기 전지셀의 양극단자가 상부로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 하기 PCM 어셈블리가 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재; 상면에 하나의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM), 및 상기 PCM의 하면에 결합되어 있는 접속부재들로 이루어져 있고, 상기 접속부재들이 PCM의 보호회로에 연결되어 있는 PCM 어셈블리; 및 상기 외부 입출력 단자가 노출된 상태로 PCM 어셈블리를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;을 포함하고 있으며, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조의 이차전지 팩을 제공한다.

Description

원통형 이차전지 팩 {Cylindrical Secondary Battery Pack}
본 발명은 원통형 이차전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 원통형의 전지셀, 절연성 장착부재, 하면에 접속부재들이 특정한 구조로 결합되어 있는 PCM 어셈블리 및 절연성 캡을 포함하고 있으며, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조의 원통형 이차전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등의 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 원통형 전지들을 병렬 및 직렬방식으로 연결한 전지팩의 사용이 요구된다. 원통형 전지는 용량 및 출력 측면에서 각형이나 폴리머 전지보다 바람직하다.
따라서, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등에 사용되는 전지팩은 다수의 원통형 전지들을 병렬 또는 직렬방식의 연결로 이루어진 코어 팩에 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM)을 연결하여 팩 케이스의 내부에 탑재한 구조로 이루어져 있다.
한편, 최근에는 휴대폰 등의 소형 디바이스보다는 높은 출력과 용량이 요구되지만 노트북 컴퓨터 등의 중형 디바이스보다는 낮은 출력과 용량이 필요한 이차전지 팩을 기반으로 하는, 캠코더, 네비게이터, PMP 등과 같은 이룬바 준중형 디바이스들이 많이 사용되고 있다.
이러한 준중형 디바이스에 요구되는 출력과 용량을 제공하는 전원으로는, 소형 디바이스에 사용되는 각형 또는 파우치형 전지들을 복수 개 연결한 구조의 전지팩을 고려할 수 있지만, 이 경우, 각형과 파우치형 전지의 구조적 특성상 에너지 밀도가 낮아지는 문제점이 발생한다.
따라서, 준중형 디바이스의 전원으로서 원통형 전지의 사용을 고려할 수 있지만, 종래의 원통형 전지는 중형 디바이스의 단위셀 등으로 적용하기에 적합한 구조로 최적화되어 있으므로, 준중형 디바이스의 전원으로 사용하기 위해서는 전지 구조 자체를 대폭 변경하여야 하는 문제점이 발생한다.
따라서, 이러한 준중형 디바이스 등의 전원으로 사용하기 적합한 원통형 전지 기반의 이차전지 팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 기존의 원통형 전지셀을 사용하여 준중형 디바이스에 적합한 출력 및 용량을 공급하는 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원통형 전지셀을 이용하여 간단한 구조로 조립이 가능한 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,
양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀;
상기 전지셀의 양극단자가 상부로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 하기 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 어셈블리가 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재;
상면에 하나의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 PCM, 및 상기 PCM의 하면에 결합되어 있는 접속부재들로 이루어져 있고, 상기 접속부재들이 PCM의 보호회로에 연결되어 있는 PCM 어셈블리; 및
상기 외부 입출력 단자가 노출된 상태로 PCM 어셈블리를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;
을 포함하고 있으며,
전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 기존의 원통형 전지셀을 그대로 사용하여 준중형 디바이스에 적합한 출력 및 용량을 제공하면서도 조립이 용이한 특징이 있다.
또한, 본 발명의 이차전지 팩은, 원통형 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 전지셀의 상단 및 하단에 위치한 전극단자들이 접속부재들(A, B, C)에 의해 PCM을 경유하여 전지팩의 외부 입출력 단자들과 전기적 연결되어 있으므로, 안전성을 확보할 수 있다.
이러한 이차전지 팩 구조는 종래의 다수의 원통형 전지들을 사용하는 노트북 컴퓨터용 이차전지 팩과는 전혀 다른 신규한 구조이다.
상기 전지셀의 전지케이스는 가공상의 용이성과 일정 수준 이상의 기계적 강도가 요구되므로, 금속 소재의 캔일 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 캔 또는 스 테인리스 스틸 캔일 수 있다.
상기 접속부재들은, 앞서 언급한 바와 같이, PCM의 하면에 결합되어 있고, 이러한 접속부재들과 PCM의 결합은 상호간의 전기적 연결이 용이한 방법이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 표면실장기술(SMT), 솔더링 또는 용접 방식에 의해 PCM의 하면에 결합되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
참고로, SMT(Surface Mount Technology)는 표면실장기술을 의미하며, 인쇄회로기판(PCB)과 같은 전자기판 위에 각종 SMD(Surface Mount Device: 표면실장부품)를 장착하는데 많이 사용되고 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 PCM의 상면 중심부에는 일측 외부 입출력 단자로서의 양극단자('외부 입출력 양극단자')가 형성되어 있고, 전지셀의 하단에는 상기 접속부재들 중 하나의 접속부재에 의해 타측 외부 입출력 단자로서의 음극단자('외부 입출력 음극단자')가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
예시적으로, 원통형 전지셀은 상단에 돌출형의 양극단자가 노출되고 하단에 음극단자가 노출된 상태로 전지케이스의 외면에 절연성 필름이 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 원통형 전지셀 구조에서, 전지셀의 양극단자 상부에 탑재되는 PCM의 상면 중심부에는 외부 입출력 양극단자가 형성되어 있고, 전지셀의 음극단자는 접속부재들에 의해 PCM을 경유한 상태로 전지셀의 하단에 대응하는 위치에서 외부 입출력 음극단자와 전기적 연결된다. 따라서, 기존의 원통형 전지셀을 그대로 사용하면서, 각형 또는 파우치형 전지셀에 기반한 전지팩에서와 같이, PCM에 의해 충방전시의 안전성을 확보한 이차전지 팩을 제조할 수 있다.
바람직하게는, 상기 PCM의 하면 중심부에 보호회로 부품이 실장되어 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 예시적으로, 상기 보호회로 부품은 IC(Integrated Circuit)+FET(Field-Effect Transistor), Onechip, 또는 COB(Chip On Board)로 형성될 수 있고, PCM의 높이는 대략 1 ~ 3 mm일 수 있다.
이 경우, 중심부의 외주면 상에는, 전지셀의 음극단자가 보호회로 부품에 전기적 연결되기 위한 접점부 A, 보호회로 부품이 외부 입출력 음극단자에 연결되기 위한 접점부 B, 및 전지셀의 양극단자가 보호회로 부품에 연결되기 위한 접점부 C가 각각 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 전지셀의 전극단자들은 PCM의 하면 중심부의 외주면 상에 위치한 상기 접점부들(A, B, C)과 접속되고, PCM의 하면 중심부에 위치한 보호회로 부품을 경유하여 전지팩의 외부 입출력 단자들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 접속부재들 중, 접속부재 A는 전지셀의 하단에 위치한 전지셀 음극단자와 PCM의 상기 접점부 A를 전기적 연결하고, 접속부재 B는 PCM의 접점부 B와 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자를 전기적으로 연결하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 원통형 전지셀은 음극단자가 전지셀의 하단에 위치하고 있기 때문에, 전지셀의 음극단자를 전지셀의 상단에 위치한 PCM을 경유한 상태에서 외부 입출력 음극단자를 팩의 하단에 위치시키기 위해서는, 다수의 접속부재들이 필요하다. 따라서, 상기 접속부재 A는 전지셀의 하단에 위치한 전지셀 음극단자를 PCM의 하면 중심부 외주면에 위치한 접점부 A와 전기적 연결하고, 보호회로 내부에서 접점부 A와 접점부 B가 회로상으로 연결된 상태에서, 접속부재 B는 PCM의 접점부 B를 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자와 전기적으로 연결한다.
이 경우, 상기 접속부재 A는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 A와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단과의 연결을 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 접속부재 A의 상단 절곡부와 하단 절곡부는 전지셀의 상단 및 하단 방향으로 각각 절곡되어 PCM의 접점부 A와 전지셀의 하단에 위치한 음극단자에 대면하는 형상을 이룬다.
상기 접속부재 B는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 B와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단에 대해 절연된 상태에서 외부 입출력 음극단자를 형성하기 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 접속부재 B는 상단 절곡부에 의해 PCM의 접점부 B에 용이하게 접속되고, 하단 절곡부는 그 자체로 전지팩의 외부 입출력 단자로 사용될 수 있다. 또한, 접속부재 B의 하단 절곡부는 전지셀의 하단에 위치한 음극단자와 절연된 상태로 구성되어 있어서, 전지팩의 외부 입출력 음극단자인 하단 절곡부가 전지셀의 음극단자와 도통되지는 않는다.
상기 구조에서, 접속부재 B의 하단 절곡부는 그 자체가 외부 입출력 음극단자를 형성하기에 용이한 구조이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 원통형 전지셀의 하단면에 대응할 수 있도록, 평면상 원형 구조로 이루어질 수 있다.
상기 접속부재 A의 하단 절곡부와 상기 접속부재 B의 하단 절곡부 사이에는 상호간의 절연을 위한 절연 테이프가 개재되어 있을 수 있으며, 경우에 따라서는 접속부재 B의 상단면에 전기절연성의 양면테이프를 부착하여 절연 테이프를 접속부재 A의 하단 절곡부와 접속부재 B의 하단 절곡부 사이에 용이하게 개재시킬 수 있다.
경우에 따라서는, 접속부재 A가 전지셀의 양극단자에 대해 절연된 상태에서 전지셀의 임의의 위치에서 음극단자에 접속되는 구조로 가능하다. 예를 들어, 일반적인 원통형 전지셀은 상단에 돌출형 양극단자가 위치하고, 그와 절연된 상태에서 전지셀의 나머지 부위가 음극단자를 형성하며, 상기 돌출형 양극단자와 전지셀 하단을 제외한 전지셀의 외면 전체를 절연성 외장 필름 또는 튜브로 감싼 구조로 이루어져 있다. 따라서, 상기 외장 필름 또는 튜브의 구조 여하에 따라서는 음극단자의 위치가 변경될 수도 있으므로, 접속부재 A를 그러한 음극단자에 대응하여 접속시킬 수 있다. 이러한 변형 구조 역시 본 발명의 범주에 속함은 물론이다.
상기 접속부재들 중, 접속부재 C는 전지셀 양극단자와 PCM의 접점부 C를 전기적 연결하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 전지셀 양극단자는 접속부재 C에 의해 PCM의 접점부 C와 연결된다. 경우에 따라서는, 접속부재 C를 사용하지 않고 전지셀의 양극단자가 PCM의 접점부 C에 직접 접속되는 구조도 가능할 수 있으며, 이러한 변경 구조 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 상기 접속부재들은 바람직하게는 금속 플레이트로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 니켈 플레이트일 수 있다. 이러한 금속 플레이트들의 상단은 절곡된 상태로 PCM의 하면에 부착되고, 금속 플레이트들의 하단은 전지셀의 전극단자와 전기적으로 연결되거나 전지팩의 외부 입출력 단자를 형성하게 된다.
상기 전지셀 전극단자와 접속부재들의 전기적 연결은 상호간의 연결이 용이한 방법이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 용접에 의해 달성될 수 있고, 상기 용접의 예로는 레이저 용접, 저항 용접 등을 들 수 있다.
상기 전지셀의 상단면에 대한 절연성 장착부재의 결합은, 전지팩 조립 공정의 용이성 및 더욱 안정적인 결합 상태를 확보할 수 있도록, 예를 들어, 접착(Bonding) 방식에 의해 결합될 수 있다.
상기 절연성 캡은 전지셀을 외부의 충격으로부터 보호하고 전지셀 상단에 장착되는 부재들에 대한 구조적 안정성을 담보함과 동시에 전기적 절연상태를 유지하는 역할을 수행하게 된다. 따라서, 전지셀에 대한 절연성 캡의 결합력을 향상시킬 수 있도록, 상기 절연성 캡은 전지셀 상에 장착된 상태에서 그것의 적어도 일부가 전지셀의 상단부의 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장된 구조일 수 있다. 이러한 효과를 극대화하기 위하여, 상기 절연성 캡의 하향 연장부는 전지셀의 상단부 외측면에 접착 방식 또는 기계적 체결 방식으로 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 전지셀의 전지케이스 외면 및 접속부재들(A, B)의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 구조일 수 있다. 이를 통해 외부 환경으로부터 전지셀 및 접속부재들(A, B)을 보호하고 외부와 전기적 절연상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 외장 필름은 열수축 튜브를 이용하여 튜빙하는 방식으로 전지케이스 외면 및 접속부재들(A, B)의 외면에 부착된 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 팩에 사용되는 전지셀은, 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용가능하며, 바람직하게는 리튬 이차전지로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 이차전지 팩(100)은 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀(200), 과충전, 과방전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어하는 PCM 어셈블리(300), 상부에 PCM 어셈블리(300)가 탑재되며 전지셀(200)의 상단면(210)에 장착되는 절연성 장착부재(400), 전지셀(200)의 상단부에 결합되는 절연성 캡(500) 및 전지셀(200)의 전지케이스 외면을 감싸며 부착되는 외장 필름(520)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
원통형 전지셀(200)의 상단면(210)에는 전지케이스와 절연된 상태에서 상부로 돌출된 양극단자(220)가 형성되어 있고, 전지셀(200)의 하단면에는 음극단자(230)가 형성되어 있다.
절연성 장착부재(400)는 전지셀(200)의 상단면(210)에 탑재되어 결합되며, 전지셀(200)의 돌출된 양극단자(220)가 상부로 노출될 수 있도록 중앙 부위에 개구(410)가 형성되어 있다.
PCM 어셈블리(300)는 상면에 외부 입출력 양극단자(322)가 형성되어 있는 PCM(320)과, PCM(320)의 하면에 결합되어 있는 3 개의 접속부재들(330, 340, 350)로 구성되어 있고, 접속부재들(330, 340, 350)은 PCM(320)의 보호회로에 연결되어 있다.
또한, 절연성 캡(500)은 PCM 어셈블리(300)를 감싸면서 전지셀(200)의 상단부에 결합되어 있고, 전지셀(200)의 전지케이스의 외면 및 접속부재 A(330) 및 접속부재 B(340)의 외면에는 외부와 전기적 절연상태를 확보하고 제품의 정보를 표시하는 외장 필름(520)이 부착된다.
도 2에는 도 1의 PCM 어셈블리의 모식도가 도시되어 있고, 도 3 및 도 4에는 도 2의 PCM의 상면 및 하면의 모식도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1과 함께 참조하면, PCM(320)의 상면(321) 중심부에는 외부 입출력 양극단자(322)가 형성되어 있고, 전지셀(200)의 하단에는 접속부재 B(340)에 의해 외부 입출력 음극 단자(380)가 형성되어 있다.
PCM(320)의 하면에는 SMT 방식에 의해 접속부재 A(330), 접속부재 B(340) 및 접속부재 C(350)가 결합되어 있고, 접속부재들(330, 340, 350)은 니켈 플레이트로서, PCM(320)의 보호회로 부품(324)에 전기적 연결되어 있다.
또한, PCM(320)의 하면(323)에는 보호회로 부품(324)이 중심부에 실장되어 있고, 전지셀(200)의 음극단자(230)를 보호회로 부품(324)에 전기적 연결하는 접점 부 A(325), 보호회로 부품(324)을 외부 입출력 음극단자(380)에 연결하는 접점부 B(326), 및 전지셀(200)의 양극단자(220)를 보호회로 부품(324)에 연결하는 접점부 C(327)가 중심부의 외주면 상에 삼각 대칭 구조로 형성되어 있다.
도 5에는 도 2의 접속부재 A 및 B의 모식도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 2의 접속부재 C의 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 도 1 및 도 4와 함께 참조하면, 접속부재 A(330)는 전지셀(200)의 하단에 위치한 전지셀 음극단자(230)와 PCM(320)의 접점부 A(325)를 전기적 연결하고, 접속부재 B(340)는 PCM(320)의 접점부 B(326)와 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자(380)를 전기적 연결한다.
접속부재 A(330)는 전지셀(200)의 외면을 따라 길이방향으로 연장된 부위(331), PCM(320)의 접점부 A(325)와 연결되는 상단 절곡부(332), 및 전지셀(200)의 하단(230)과 연결되는 하단 절곡부(333)로 구성되어 있다.
또한, 접속부재 A(330)의 상단 절곡부(332)와 하단 절곡부(333)는 PCM(320)의 접점부 A(325)와 전지셀(200)의 하단에 위치한 음극단자(230)에 대해 각각 용접에 의해 상호 전기적 연결이 달성된다.
접속부재 B(340)는 전지셀(200)의 외면을 따라 길이방향으로 연장된 부위(341), PCM(320)의 접점부 B(326)와 연결되는 상단 절곡부(342), 및 전지셀(200)의 하단에 외부 입출력 음극단자(380)를 형성하는 하단 절곡부(380)로 구성되어 있다.
또한, 접속부재 B(340)의 하단 절곡부(380)는 전지셀(200)의 하단면에 대응 하는 형상인 평면상 원형 구조이다.
따라서, 접속부재 B(340)의 상단 절곡부(342)는 PCM(320)의 접점부 B(326)와 전지셀(200)의 하단에 용접에 의해 전기적 연결되고, 하단 절곡부(380)는 그 자체로 전지팩의 외부 입출력 음극단자를 형성한다.
절연 테이프(360)는 접속부재 A(330)의 하단 절곡부(333)와 접속부재 B(340)의 하단 절곡부(380) 사이에 개재되어 있어서, 상호간의 절연 상태를 유지시킬 수 있다.
도 6을 도 1과 함께 참조하면, 접속부재 C(370)는 상단면(371)과 하단면(373)이 각각 절곡되어 있고, 하단면(373)이 전지셀(200)의 양극단자(220)에 용접에 의해 결합된 상태에서 상단면(371)은 개구(410)가 형성된 절연성 장착부재(400)를 관통하여 PCM(320)의 접점부 C(327)와 전기적으로 연결된다.
도 7에는 도 1의 이차전지 팩의 조립이 완성된 모식도가 도시되어 있다.
도 7을 도 1과 함께 참조하면, 이차전지 팩(100)은 앞서 언급한 바와 같이 원통형 전지셀(200)의 상단부에 절연성 캡(500)이 결합되어 있고, 전지셀(200)의 전지케이스 외면, 접속부재 A(330), 및 접속부재 B(340)의 외면에는 외부와 전기적 절연상태를 확보하는 외장 필름(520)이 부착되어 있다.
절연성 캡(500)은 전지셀(200)의 상단부 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이(L)로 하향 연장되어 있고, 이차전지 팩(100)의 외부 입출력 양극단자(322)는 상부로 노출되어 있다.
외장 필름(520)은 열수축성 소재로 이루어져 있어서, 튜브 형태로 제조되어 전지셀(200)의 전지케이스 외면, 접속부재 A(330), 및 접속부재 B(340)의 외면을 감싼 후 열을 가하여 전지셀(200)의 전지케이스 외면, 접속부재 A(330), 접속부재 B(340)의 외면에 수축되면서 밀착되는 구조로 부착된다.
또한, 이차전지 팩(100)의 하단에는 외부 입출력 음극단자(380)가 외부로 노출되어 있다.
따라서, 기존의 원통형 전지셀(200)의 상단에 절연성 장착부재(400), PCM 어셈블리(300)를 탑재한 후, 이러한 조립체의 외면에 외장필름(520)을 감싸고 절연성 캡(500)을 상단에 결함함으로써, 상단 및 하단에 외부 입출력 양극단자(310)와 외부 입출력 음극단자(380)가 각각 형성되어 있는 이차전지 팩(100)을 용이하게 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 전지셀의 양극단자와 음극단자는 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조로 이루어져 있으므로, 간단한 구조로 조립이 가능하면서 각형 또는 파우치형 전지 팩보다 높은 출력 및 용량을 제공할 수 있다.
또한, 상기 구조로 이루어진 이차전지 팩은 상대적으로 높은 출력 및 용량을 제공할 수 있으므로, 내비게이터 등과 같은 준중형 디바이스의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 PCM 어셈블리의 모식도이다;
도 3 및 도 4는 도 2의 PCM의 상면 및 하면의 모식도들이다;
도 5는 도 2의 접속부재 A 및 B의 모식도이다;
도 6은 도 2의 접속부재 C의 모식도이다;
도 7은 도 1의 이차전지 팩의 조립이 완성된 모식도이다.

Claims (19)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀;
    상기 전지셀의 양극단자가 상부로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 하기 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 어셈블리가 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재;
    상면에 하나의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 PCM, 및 상기 PCM의 하면에 결합되어 있는 접속부재들로 이루어져 있고, 상기 접속부재들이 PCM의 보호회로에 연결되어 있는 PCM 어셈블리; 및
    상기 외부 입출력 단자가 노출된 상태로 PCM 어셈블리를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;
    을 포함하고 있으며,
    전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속 캔인 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재들은 표면실장기술(SMT), 솔더링 또는 용접 방식에 의해 PCM의 하면에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM의 상면 중심부에는 외부 입출력 양극단자가 형성되어 있고, 전지셀의 하단에는 상기 접속부재들 중 하나의 접속부재에 의해 외부 입출력 음극단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM의 하면 중심부에는 보호회로 부품이 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하면 중심부의 외주면 상에는, 전지셀의 음극단자가 보호회로 부품에 전기적 연결되기 위한 접점부 A, 보호회로 부품이 외부 입출력 음극단자에 연결되기 위한 접점부 B, 및 전지셀의 양극단자가 보호회로 부품에 연결되기 위한 접점부 C가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 접속부재들 중, 접속부재 A는 전지셀의 하단에 위치한 전지셀 음극단자와 PCM의 상기 접점부 A를 전기적 연결하고, 접속부재 B는 PCM의 접점부 B와 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자를 전기적 연결하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부재 A는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 A와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단과의 연결을 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부재 B는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 B와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단에 대해 절연된 상태에서 외부 입출력 음극단자를 형성하기 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 접속부재 B의 하단 절곡부는 평면상 원형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부재 A의 하단 절곡부와 상기 접속부재 B의 하단 절곡부 사이에는 상호간의 절연을 위한 절연 테이프가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 접속부재들 중, 접속부재 C는 전지셀 양극단자와 PCM의 접점부 C를 전기적 연결하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재들은 금속 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 접속부재들은 니켈 플레이트인 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 전극단자와 접속부재들의 전기적 연결은 용접에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 상단면에 대한 절연성 장착부재의 결합은 접착(Bonding) 방식에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 캡은 전지셀 상에 장착된 상태에서 그것의 적어도 일부가 전지셀의 상단부의 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 전지케이스 외면 및 접속부재들(A, B)의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차 전지 팩.
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