이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팩 케이스는, 전지셀이 내장된 전지팩의 제조를 위한 팩 케이스로서,
전지셀이 장착되기 위한 수납부를 포함하고 있는 하부 케이스 및 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스로 구성되어 있으며;
상기 하부 및 상부 케이스 들 중, 하나의 케이스(a)의 단부에는 제 1 체결구가 돌출되어 있고, 나머지 케이스(b)의 내측면에는 상기 제 1 체결구와 결합 및 분리가 가능한 제 2 체결구가 각인되어 있으며;
상기 제 1 체결구 및 제 2 체결구는 케이스(a)에 대해 케이스(b)를 수평 이동시켰을 때 분리될 수 있는 구조로 이루어져 있으며;
상기 제 1 체결구 및 제 2 체결구가 결합되었을 때 가역적으로 결합되는 체결구조(가역적 체결구조)가 케이스(a) 및 케이스(b)에 형성되어 있는 것으로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 팩 케이스는, 상기에 정의되어 있는 바와 같은 소정의 체결구들과 가역적인 체결구조로 이루어져 있으므로, 상부 및 하부 케이스의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 필요에 따라 분해가 가능하므로, 예를 들어, 전지팩의 제조과정에서 1차 조립 후 전지 테스트를 행하여 전지셀의 불량이 확인되었을 때, 팩 케이스의 손상없이 전지셀의 회수가 가능하다. 또한, 별도의 부재를 사용하지 않고도 상기와 같은 조립 및 분해가 가능한 구조를 구현할 수 있으므로, 전지팩의 제조공정이 간소하고 얇은 두께와 높이의 전지팩을 제조할 수 있다.
상호 간의 수평 이동에 의해 분리가 가능한 상기 제 1 체결구와 제 2 체결구는 팩 케이스의 전체적인 구조를 고려하여 상부 또는 하부 케이스에 적절히 형성할 수 있으며, 하나의 예로서, 적어도 하나의 돌출형 제 1 체결구를 상부 케이스의 단부에 형성하고, 각인형 제 2 체결구를 하부 케이스의 내측면에 형성한 구조일 수 있다.
제 1 체결구와 제 2 체결구는 맞물린 상태에서 결합되고 수평 이동시에 분리되는 형태라면, 그것의 구조가 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 서로 대응하는 형상의 후크 구조일 수 있다. 구체적인 예로는, 제 1 체결구가 돌출형 후크이고, 제 2 체결구가 각인형 후크인 경우로서, 돌출형 후크가 180 도로 회전된 형태로 각인형 후크가 형성되어 있는 구조를 고려할 수 있다. 이와 같이 서로 대응하는 형상의 후크들은 서로 맞물리면서 결합되고, 수평 이동시켰을 때 분리되며, 구조 자체도 간단하므로 소정의 한정된 공간에서 형성하기 용이하다.
상기 가역적 체결구조는 앞서의 설명과 같이 제 1 체결구와 제 2 체결구가 상호 결합되었을 때 가역적으로 체결되는 구조로 이루어져 있다. 여기서, "가역적(reversible)"이란, 체결구조 자체가 필요에 따라 체결 및 해제가 가능할 수 있음을 의미한다. 따라서, 제 1 체결구와 제 2 체결구를 상호 결합시키면 가역적 체결구조는 체결 상태로 되고, 필요에 따라 상기 가역적 체결구조의 체결 상태를 해제하면, 제 1 체결구와 제 2 체결구의 분리를 위한 상부 또는 하부 케이스의 수평 이동이 가능해 진다.
이러한 가역적 체결구조의 바람직한 예로는, 하나의 케이스(a 또는 b)의 단부에 탄력적으로 돌출되어 있는 체결용 돌기와, 상기 돌기에 대응하여 다른 케이스(b 또는 a)의 측면에 천공되어 있는 체결용 관통구로 이루어진 체결구조를 들 수 있다. 구체적으로, 케이스(a 또는 b)의 체결용 돌기가 케이스(b 또는 a)의 체결용 관통구에 삽입되면서 체결이 이루어지고, 탄력적인 체결용 돌기를 가압하여 체결용 관통구로부터 밀어내면 체결상태를 해제할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 체결용 돌기와 체결용 관통구는 제 1 체결구 및 제 2 체결구가 위치하는 팩 케이스 측면에 함께 형성될 수 있으며, 그와 같은 구조에 의해, 체결구들과 가역적 체결구조의 형성에 따른 팩 케이스의 두께 증가를 최대한 억제할 수 있다.
상기 체결용 돌기의 구조는 다양할 수 있으며, 보다 탄력적인 구성을 위해, 바람직하게는, 케이스 단부로부터 연장된 본체와 상기 본체의 하단으로부터 외측면 방향으로 형성되어 있는 돌출부로 이루어진 구조일 수 있다.
상기 구조에서, 체결용 돌기는 상부 케이스와 하부 케이스를 서로 대면하도록 맞대는 과정에서, 체결용 관통구가 형성되어 있는 케이스의 측벽을 따라 관통구 방향으로 이동하여 체결이 이루어지므로, 약간의 위치 편차에도 체결이 가능할 수 있도록, 체결용 돌기의 외면이 하향 테이퍼 구조로 이루어진 것이 바람직하다. 그에 대응하여 체결용 홈의 내면도 하향 테이퍼 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 체결구들과 가역적 체결구조의 형성 위치는 팩 케이스의 전반적인 구조 를 고려하여 적절히 결정할 수 있으며, 예를 들어, 팩 케이스의 양측 대향면에 각각 형성할 수 있다.
전지팩의 1차 조립 후 전지 테스트 과정에서 문제가 발생하지 않은 전지팩은 더 이상 분해할 필요가 없으므로, 팩 케이스의 결합 상태를 더욱 견고히 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 팩 케이스는 소정의 체결구들과 가역적 체결구조에 의해 그 자체로 안정적인 조립 상태를 유지할 수 있지만, 더욱 경고한 조립 상태를 유지하기 위하여 결합 부위에 접착제를 부가하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 이러한 접착제의 부가를 위해, 예를 들어, 상기 체결구들에 대응하는 케이스(a 또는 b)의 상단면에는 체결구들의 결합부위에 접착제를 주입하기 위한 홀이 천공되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 팩 케이스의 소재는 소정의 강도를 가지면서 탄력적 돌출형 체결구와 가역적 체결구조의 형성이 가능한 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 플라스틱 수지, 금속 등이 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 팩 케이스에 전지셀이 내장되어 있는 전지팩에 관한 것이다.
상기 전지팩에 내장되는 전지셀은 하나의 전지셀일 수도 있고, 둘 또는 그 이상의 전지셀들의 결합체 또는 조합체일 수 있다. 상기 전지셀로는 판상형 구조의 충방전 전지셀이 바람직하며, 그러한 대표적인 예로는, 외형적 측면에서 각형 전지셀과 파우치형 전지셀을 들 수 있다.
충방전 전지셀은 충방전이 가능한 전극조립체가 이온 함유 전해액으로 함침 된 상태에서 전지케이스에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 리튬 이차전지의 셀일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정된 것은 아니다. 설명의 편의를 위하여, 첨부 도면들에서는 체결구, 체결구조 등만을 나타내었고, 기타 구성들은 생략하였다.
우선, 도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(100)은 대략 장방형의 형상으로서, 분리형의 상부 및 하부 케이스(200, 300)로 이루어져 있으며, 케이스들(200, 300)의 내부에 전지셀(도시하지 않음)이 내장되어 있다.
상부 및 하부 케이스(200, 300)는 플라스틱 또는 금속 소재로 이루어져 있으며, 최종 제품에서는 소정의 외장 필름(도시하지 않음)으로 외면을 감싸는 구조로 제조될 수 있다.
도 2에는 도 1의 전지팩에서 상부 케이스의 사시도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 상부 케이스(200)의 양 측벽(210)에는 다수의 돌출형 후크들(220)이 일렬로 그것의 하단에 형성되어 있으며, 한쪽 단부에 가역적 체결구조의 일부로서 탄력적인 체결용 돌기(230)가 형성되어 있다. 돌출형 후크들(220)과 체결용 돌기(230)는 각각 상부 케이스(200)의 측벽을 따라 하단으로부터 연장되어 있다.
돌출형 후크들(220)은 후크의 각진 단부(221)가 좌측을 향하도록 소정의 간격으로 이격된 위치에서 형성되어 있고, 상부 케이스(200)의 단부로부터 길게 연장되어 있는 구조로 이루어져 있으므로 그 자체로 탄력성을 갖는다.
가역적 체결구조의 체결용 돌기(230)는 상부 케이스(200)의 측벽 단부로부터 연장된 본체(231)와 본체(231)의 하단으로부터 외측면 방향으로 형성되어 있는 돌출부(232)로 이루어져 있다. 따라서, 외측면 방향으로부터 돌출부(232)를 가압할 때 탄력적인 복원력이 축적된다.
또한, 돌출부(232)는 하향 테이퍼 구조, 즉, 역삼각형 구조로 이루어져 있으므로, 이후 설명하는 바와 같이, 하부 케이스의 체결용 관통구에 대한 체결 과정이 용이하다.
돌출형 후크들(220)에 대응하는 위치의 상부 케이스(200) 상단에는 접착제의 주입을 위한 홀들(240)이 천공되어 있다.
도 3에는 도 1의 전지팩에서 하부 케이스의 사시도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 하부 케이스(300)의 내측면, 즉, 양 측벽(310)의 내면에는 각인형 후크들(320)이 일렬로 형성되어 있으며, 한쪽 단부에 가역적 체결구조의 또 다른 부위로서 체결용 관통구(330)가 형성되어 있다.
각인형 후크들(320)은 후크의 각진 단부(321)가 우측을 향하도록 소정의 간격으로 이격된 위치에서 형성되어 있다. 각인형 후크들(320)의 이격 거리는, 상부 케이스(도 2: 200)에 형성되어 있는 돌출형 후크(220)의 폭과 각진 단부(221)의 크기를 합한 거리와 동일하거나 약간 큰 정도이다.
가역적 체결구조의 체결용 관통구(330)는 상부 케이스(도 2: 200)에 형성되어 있는 체결용 돌기(230)의 돌출부(232)에 대응하는 형상을 가지고 있는 바, 내면이 하향 테이퍼 구조, 즉, 역삼각형 구조로 이루어져 있다.
도 4에는 도 2의 상부 케이스를 도 3의 하부 케이스에 조립하는 과정과 분해하는 과정이 투시도로서 도시되어 있다.
도 4와 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 상부 케이스(200)를 하부 케이스(300) 상에서 아래쪽으로 가압하면(a 방향), 상부 케이스(200)의 돌출형 후크(220)는 하부 케이스(300)의 측벽 내면을 따라 하강하면서 하부 케이스(300)의 만입형 후크(320)에 결합된다. 후크들(220, 320)의 각진 단부들(221, 321)이 서로 대면하는 구조로 이루어져 있으므로, 약간의 위치 편차에도 불구하고 결합이 이루어지며, 또한, 결합된 상태에서 분리되지 않는다.
또한, 이러한 조립 과정에서, 상부 케이스(200)의 체결용 돌기(230)는 그것의 돌출부(232)가 하부 케이스(200)의 측벽 내면을 따라 하강하여 체결용 관통구(330)에 체결된다. 돌출부(232)는 하부 케이스(200)의 측벽 내면에 의해 약간 가압된 상태에서 하강하며, 관통구(330)에 체결되면서 외측면 방향으로 탄력적으로 복원된다. 앞서의 설명과 같이, 돌출부(232)와 관통구(330)이 각각 하향 테이퍼 구조로 이루어져 있으므로, 약간의 위치 편차가 존재하더라도 안정적인 체결이 달성될 수 있다.
하부 케이스(300)에 형성되어 있는 각인형 후크들(320)의 상호 이격 거리가 돌출형 후크(220)의 폭보다 크므로, 후크들(220, 320)이 상호 결합된 상태에서 측 면 방향으로 소정의 거리만큼 이동이 가능할 수 있다. 그러나, 체결용 돌기(230)가 체결용 관통홈(330)에 체결된 상태에서, 이러한 측면 이동이 억제된다.
도 5에는 체결용 돌기의 돌출부(231)가 관통구(330)에 체결되어 있는 형상이 도시되어 있다. 체결용 돌기(231)는 그것의 본체(232)가 상부 케이스(200)의 측벽(210) 하단으로부터 연장되도록 형성되어 있으므로, 관통구(330)에 탄력적인 상태로 결합된다. 따라서, 화살표 방향으로 돌출부(231)를 가압하면 관통구(330)에 대한 체결 상태를 해제할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 체결용 돌기(230)의 돌출부(231)를 내측면 방향으로 가압하여 관통구(330)에 대한 체결을 해제하면, 상부 케이스(200)는 측면 방향으로 소정의 거리만큼 이동할 수 있고(b 방향), 그와 같이 상부 케이스(200)를 측면 이동시킨 돌출형 후크들(220)과 각인형 후크들(320)의 결합 상태가 해제되어, 상부 케이스(200)를 위쪽으로 분리될 수 있다.
상기와 같은 분해 과정이 요구되지 않는 경우에는, 상부 케이스(200)의 상면에 형성되어 있는 홀(240)을 통해 접착제를 주입하여, 후크들(220, 320)의 결합 상태를 견고히 할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.