KR101082870B1 - 금속 소재의 전지팩 케이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있는 구조로 이루어진 팩 케이스를 제공한다.
Description
도 1은 일반적인 전지팩의 사시도이다;
도 2는 종래기술에 따른 전지팩의 조립전의 분해 사시도이다;
도 3a은 도 2의 전지팩에서 상부 덮개가 케이스 본체 위에 실장된 상태에서의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 선 A-A에 따른 수직 단면도이다;
도 4a는 도 3b의 부위 B의 확대도이고, 도 4b는 도 4a에서 초음파 용착시의 변화도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해사시도이다;
도 6 및 도 7은 하부 케이스와 상부 케이스가 결합되는 과정의 모식도들이다;
도 8은 도 5의 A 부분에 대한 확대도이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 하부 케이스의 모식도이다.
본 발명은 금속 소재의 전지팩 케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있는 것으로 구성된 전지팩 케이스에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류되기도 한다.
모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 특히 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 그와 같이 작은 두께를 가진 이차전지의 대표적인 전지팩의 형상이 도 1에 도시되어 있고, 그것의 조립 전의 분리 상태도가 도 2에 도시되어 있다.
도 1과 도 2를 참조하면, 전지팩(40)은, 양극, 음극 및 분리막의 전극조립체와 전해액이 밀봉된 상태로 내장되어 있는 장방형의 전지셀(10), 전지셀(10)을 수 납할 수 있는 내부 공간을 가진 케이스 본체(20)와, 전지셀(10)이 수납되어 있는 케이스 본체(20) 위에 결합되어 전지셀(10)을 밀봉하는 상부 덮개(30)로 이루어져 있다.
일반적으로, 이러한 구조의 전지팩(40)은 각각 PC, ABS 등과 같은 플라스틱 재질로 되어 있는 케이스 본체(20)와 상부 덮개(30)를 초음파 용착법에 의해 상호 결합시킴으로써 조립된다. 상기 초음파 용착법(ultrasonic welding method)이란, 예를 들어, 20,000 Hz의 고주파를 이용한 진동으로 마찰열을 일으켜 두 피접착면을 용융 접착시키는 방법이다.
케이스 본체(20)와 상부 덮개(30)를 초음파 용착법에 의해 결합시키는 더욱 구체적인 내용은 도 3a 및 3b와 도 4a 및 4b를 참조하여 설명할 수 있다. 도 3a 및 3b에는 상부 덮개(30)가 케이스 본체(20) 위에 실장된 상태에서의 평면도와 그것의 수직 단면도(도 3a의 A-A 단면도)가 각각 도시되어 있다. 상부 덮개(30)가 케이스 본체(20) 위에 실장된 상태에서, 상부 덮개(30)의 양단면과 케이스 본체(20)의 양단부는 서로 접촉되어 있다. 그러한 접촉 부위(B)의 확대도와 초음파 용착시의 변화도가 도 4a 및 4b에 도시되어 있다. 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 상부 덮개(30)의 단부 하면에는 쇄기형의 용착산(30a)이 형성되어 있고, 케이스 본체(20)의 대응 부위에는 용착산(30a)이 접하는 용착면(20a)이 형성되어 있다. 초음파 용착을 위해 고주파 진동을 가하면, 용착산(30a)과 용착면(20a)의 접촉면이 용융되면서 상호 접착이 이루어진다.
그러나, 더욱 얇은 두께의 전지팩에 대한 수요가 늘어남에 따라 최근에는 케 이스 본체(20)와 상부 덮개(30)의 두께가 각각 0.3 ~ 0.35 mm로 까지 얇아지면서, 그에 따라 금형가공 및 사출성형에 어려움이 크고, 더욱이 용착산(30a) 및 용착면(20a) 또한 작아지게 되어, 용착 강도가 약해지는 등 용착 불량률이 높아지고 있다.
또한, 전지팩의 케이스 본체와 상부 덮개를 제작하는데 있어서, 특정한 형태를 성형하기 위하여 인서트 사출 성형법을 주로 사용하는데, 이러한 인서트 사출 성형법을 사용하기 위해서는 별도의 사출 성형기를 제작 및 설치해야 하는 번거로움이 있고, 더욱이 두꺼운 플라스틱 소재의 케이스는 동일 규격 대비 전지셀의 크기가 감소하여 용량이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
이와 관련하여, 일본 특허등록 제3412471호에는 금속판 형태의 상면부 및 하면부와 합성수지로 이루어진 측면부로 구성된 팩 케이스에서, 상면부와 하면부를 나사 등의 연결부재를 사용하여 조립되는 전지팩 케이스가 개시되어 있다. 그러나, 상기 전지팩 케이스는 각각 금속판과 합성수지로 이루어진 부재들로 구성되어 있고, 금속보다 두꺼운 합성수지로 형성된 팩 케이스는 동일 규격 대비 전지셀의 크기를 감소시키므로, 동일 규격의 전지용량을 확보하기 위해서는 전지팩의 크기 증가가 불가피하고, 팩 케이스 자체의 제조 비용도 높으며, 조립 방식도 복잡하다는 문제점들이 있다.
또한, 한국 특허등록 제0516146호에는 상부 벽, 하부 벽 및 측벽 등으로 구성된 하우징을 포함하는 전지셀이 장착된 전지팩에서, 하우징을 강화하기 위한 평평한 리브들과 그 사이에 플라스틱 기재의 리세스(recess)들을 가지는 대략 평평한 프레임을 구비하고, 상기 측벽은 프레임 주위로 제공되는 얇은 금속 플래이팅(plating)의 일부를 포함하는 외관 엔벨로프(envelope)의 일부분을 형성하는 구조의 전지팩 케이스가 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허에서 리브들과 리세스들로 구성되는 프레임은 대략 3 mm 정도의 두께를 가지는 합성수지로 형성되어 있으므로, 앞에서 언급한 일본 특허등록 제3412471호의 문제점들을 가지고 있고, 상기 하우징의 플랜지부와 프레임은 아교접착을 이용하여 연결되므로, 이후 설명하는 바와 같은 본 발명의 연장체결부를 절곡하여 용접하는 방식에 비해 결합력이 떨어지는 단점이 있다.
상기 문제점들을 해결하기 위해 금속 소재만을 사용하여 전지팩 케이스를 제조하는 기술로서, 한국 특허등록 제0392340호에는, 상부와 하부 케이스가 각각 금속 소재로 이루어져 있고, 상부 케이스의 플랜지부에 적당한 간격으로 구멍이 형성되어 있으며, 하부 케이스의 테두리에는 상부 케이스의 구멍부에 대응한 위치에 용착립이 형성되고, 상기 하부 케이스의 용착립을 상부 케이스의 구멍에 삽입한 후 초음파 용착에 의해 결합시키는 구조의 전지팩 케이스가 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허에 따르면, 상부 케이스에 구멍을 형성하기 위한 플랜지부가 필요하므로 전지팩의 크기를 증가시키게 되고, 하부 케이스의 테두리는 용착립이 형성될 수 있을 정도로 두꺼워야 하므로 팩 케이스를 금속 소재로 구성하는 잇점을 최대한 활용하지 못하는 단점이 있다.
따라서, 얇은 두께의 금속 소재 케이스를 사용하면서도 외부 충격에 적정한 강도를 제공하고 제조공정이 간단하여 제조비용이 저렴한 전지팩 케이스에 대한 필 요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 전지팩 케이스에 대한 다양한 실험들과 심도 있는 연구를 거듭한 끝에, 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 금속 소재의 팩 케이스에서, 하부 케이스 측벽에 상부 케이스와 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부를 포함한 금속 소재의 팩 케이스를 사용하는 경우, 전지팩 케이스의 부피감소에 따라 전지 용량이 향상되고, 전지팩의 제조 공정성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 금속 소재의 전지팩 케이스는, 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지팩 케이스는 금속 소재로 이루어져 있어서 동일 크 기 대비 높은 기계적 강도에 의해 전지 용량을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 상부 케이스가 탑재된 상태에서 하부 케이스의 연장 체결부를 절곡하는 과정 만으로 결합을 이룰 수 있으므로 별도의 연결부재 없이 상하부 케이스를 결합시킬 수 있어서 전지팩의 공정성을 크게 향상시킬 수 있다.
하부 케이스의 측벽으로부터 돌출된 연장 체결부는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 상부 케이스와 하부 케이스를 고정시키는 역할을 한다. 따라서, 연장 체결부는 상기와 같은 역할을 하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 하부 케이스와 일체의 형태로 작은 돌기 구조일 수 있다.
상기 연장 체결부는 바람직하게는 상부 케이스의 상면으로 절곡된 후 용접되는 구조로 이루어져 있어서 상하부 케이스의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 용접은 연장 체결부 중 상부 케이스의 상면으로 절곡된 부위에 행해질 수 있으므로, 연장 체결부의 절곡 부위와 상부 케이스의 상면 사이에 용접에 의한 결합이 달성된다.
상기 측벽은 하나의 금속 판재를 절곡하여 제조될 수 있는 바, 금속 판재의 단부를 수직으로 절곡하여 하부 케이스의 측벽을 형성할 수 있다.
일반적으로 전지팩에는 안전소자 등의 탑재, 절연성 확보, 내구성 증진 등을 목적으로 전지셀의 상단과 하단에 각각 절연성 커버가 장착된다. 따라서, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 전지팩에서, 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면 쪽에 절곡되어 형성되어 있고, 개방된 하부 케이스의 상면 및 하면 에 각각 절연성 및 충격 흡수성 소재의 대략 직사각형 형상의 절연성을 가지는 상단 커버 및 하단 커버가 추가로 장착된 구조일 수 있다.
바람직하게는, 하부 케이스의 개방된 하면에 상기 하부 케이스의 측벽과 본체 저면으로부터 절곡된 체결 돌기가 형성되어 있고, 하단 커버에는 그것의 외주면을 따라 상기 체결 돌기에 대응하는 체결 홈이 형성되어 있는 구조로서, 전지의 조립시 하부 케이스의 상기 체결 돌기에 하단 커버의 상기 체결 홈이 끼움 체결 방식으로 고정되는 구조로 이루어질 수 있다. 종래의 절연성 커버는 전지셀과의 접촉 부위에 접착제를 도포한 후 전지셀과 결합시킨 상태에서 경화시킨 뒤 적절히 가압함으로써 장착되는 바, 절연성 커버의 장착 과정은 다단계로 진행되어, 제조공정이 복잡해지고 원가가 상승하는 요인들 중의 하나로 작용한다. 반면에, 본 발명에서와 같은 상기 끼움 체결 방식은 접착제에 의한 부착 공정을 생략할 수 있으므로, 제조 공정을 크게 단축할 수 있는 장점이 있다.
경우에 따라서는, 하부 케이스뿐만 아니라, 상부 케이스의 해당 부위에도 체결 돌기가 형성되어 있어서, 하단 커버의 4면 모서리가 체결 홈-체결돌기의 끼움 체결 방식으로 고정될 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면과 하단면에 각각 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 양측면 뿐만 아니라 하단면 부위에도 금속 판재를 절곡하여 측벽을 형성시킴으로써, 3 면에 각각 상기 측벽을 형성시킬 수 있다.
이 경우, 하단 측벽의 내면에는 절연성 및 충격 흡수성의 부재('하단 부재') 가 추가로 부가되는 것이 바람직하다. 상기 하단 부재는 하단 측벽과 전지셀 사이에 위치하게 되어 외력의 부가에 대한 안전성 및 절연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 상하부 케이스들의 개방된 상단에는 절연성 및 충격 흡수성 소재의 상단 커버가 추가로 부가될 수 있다. 이러한 상단 커버는 PCM의 외면에 위치하게 되어, PCM과 전지팩 외부의 통전을 방지하고 전지팩 수직 단면상으로 낙하와 같은 외력의 인가시 부가된 외력을 흡수하여 전지팩 내부 구성부재들을 보호할 수 있다.
전지셀이 장착된 상태에서 하부 케이스 상에 탑재되는 상부 케이스는 측벽이 형성되어 있지 않다는 점을 제외하고는 하부 케이스의 형상과 대략 일치하는 구조를 가지고 있다. 이러한 상부 케이스의 외주면에는, 바람직하게는, 하부 케이스의 연장 체결부에 대응하는 위치에 만입부가 형성되어 있다.
하부 케이스의 연장 체결부는, 앞서 설명한 바와 같이, 상부 케이스의 상면으로 절곡 결합됨으로써 상부 케이스와 하부 케이스를 고정시키므로, 상부 케이스와 하부 케이스의 외주면 형상이 동일한 경우, 절곡 결합된 상태에서 연장 체결부는 측면으로 돌출된 구조가 만들어진다. 반면에, 상기와 같이, 하부 케이스의 연장 체결부에 대응하는 위치에서 상부 케이스의 외주면에 만입부가 형성되어 있으면, 절곡 결합된 상태에서 측면으로의 돌출 현상을 방지할 수 있다. 더욱이, 하부 케이스에 대한 상부 케이스의 탑재를 정위치로 용이하게 수행할 수 있으므로, 전지팩의 제조 공정성을 크게 향상시킬 수 있다.
경우에 따라서는, 하부 케이스의 연장 체결부가 절곡된 상태에서 상면으로의 돌출 현상을 방지할 수 있도록, 연장 체결부의 두께를 상대적으로 얇게 만들거나, 또는 연장 체결부가 절곡되는 위치에서 상부 케이스의 상면에 연장 체결부의 두께에 대응하는 만입형 요철을 형성할 수도 있다.
상부 케이스와 하부 케이스의 소재는 내구성과 내화학성을 가지는 금속 소재라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 스테인리스 스틸이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩 케이스에 충방전이 가능한 전지셀이 내장되어있는 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩은 특히 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착하고 외주면을 열융착한 구조로 이루어진 파우치형 전지셀이 내장된 전지 팩에 바람직하게 적용될 수 있다. 파우치형 전지셀은 금속 캔을 사용하는 전지셀에 비해 기계적 강성이 떨어지므로, 상기 금속 소재의 전지팩 케이스를 사용함으로써, 그러한 기계적 강성을 보완할 수 있다.
일반적으로 파우치형 전지셀을 내장한 형태의 전지팩에서, 전지셀은 상기 열융착으로 만들어진 전지케이스의 상단 실링부가 절곡되지 않은 구조(테라스 구조)로 이루어져 있어서 공간활용도가 떨어지며, 단자부에 충격이 가해졌을 때 보호회로 소자(PCM)가 탈리되거나 전지셀 상부에 심한 손상이 유발되는 경향이 있다. 즉, 종래의 전지팩에서는 전지셀의 양측면 실링부 만을 수직 절곡하여 전지셀 본체에 밀착시키고, 상단 실링부는 미절곡 상태로 유지하여 그러한 미절곡 테라스 부위 에 PCM 등을 탑재하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 미절곡 테라스 부위로 인해 동일 규격 대비 전지의 용량이 감소하게 되고, 구조적으로 취약한 미절곡 테라스 부위로 인해 전지팩의 낙하 또는 외부 충격의 인가시 많은 문제점들이 유발될 수 있다.
반면에, 본 발명에 따른 전지팩은, 하나의 바람직한 예에서, 전지케이스의 상단 실링부를 전지셀의 상단에 밀착되도록 수직 절곡한 후, 그 위에 보호회로 소자(PCM)를 탑재한 구조로 이루어짐으로써, 높은 공간 활용도와 우수한 구조적 안정성을 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩은 전지셀이 팩 케이스에 장착된 형태와 관계없이 사용이 가능하며, 바람직하게는, 내장형 전지팩에 바람직하게 적용될 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 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면 전지팩(100)은, 파우치형 전지셀(200), 전지셀(200)을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽(310) 이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스(300), 하부 케이스(300) 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스(400), 개방된 하부 케이스(300)의 상면 및 하면에 각각 장착되는 절연성 및 충 격 흡수성 소재로 이루어진 상단 커버(500) 및 하단 커버(510), 전지의 과충전, 과방전, 과전류 등을 제어하고 외측에는 해당 기기(도시되어 있지 않음)와 접속 가능하도록 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM: 600), 조립된 전지팩의 케이스 외면에 도포되는 외장부재(700) 등으로 구성되어 있다.
하부 케이스(300)는 양측 단부에 측벽(310)이 형성되어 있고, 측벽(310)에는 상부 케이스(400)의 상면에 절곡 결합되는 연장 체결부(314)가 다수 개 돌출되어 있으며, 개방된 상면과 하면에는 측벽(310)과 케이스 저면으로부터 절곡된 체결 돌기(320, 322)가 형성되어 있다.
상단 및 하단 커버(500, 510)에는 그것의 외주면을 따라 체결 돌기(320, 322)에 대응하는 체결홈(512)이 형성되어 있으며, 전지팩(100)의 조립시 하부 케이스(300)의 체결 돌기(320, 322)에 하단 커버(510)의 체결홈(512)이 끼움 체결 방식으로 고정되는 구조로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7에는 하부 케이스와 상부 케이스가 결합되는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 하부 케이스 측벽(310)에는 작은 돌기형 연장 체결부(314)가 상향 돌출되어 있고, 상부 케이스(400)의 외주면에는 하부 케이스 측벽(310)의 연장 체결부(314)에 대응하는 위치에 그에 대응하는 만입부(410)가 형성되어 있다.
하부 케이스 측벽(310)으로부터 상향 돌출된 연장 체결부(314)를 만입부(410)에 위치시킨 후, 상부 케이스(400)로부터 돌출되는 연장 체결부(314)의 잉 여 부위를 절곡하여 용접하면, 상부 케이스(400)와 하부 케이스의 견고한 결합이 달성된다.
도 8에는 도 5의 A 부분에 대한 부분 확대도가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 알루미늄 라미네이트 시트의 전지케이스로 이루어진 전지셀(200)은 그것의 상단 실링부(210)가 수직으로 상향 절곡되어 전지셀(200)의 본체 상에 밀착되어 있고, 그 위에 PCM(600)이 탑재되어 있다. 상단 실링부(210)로부터 돌출되어 있는 전극리드(220)는 재차 수직 절곡되어 PCM(600)의 접속단자에 연결되어 있다. 따라서, 상단 실링부(210)로 인한 사공간(dead space)를 줄일 수 있고, PCM(600)이 안정적으로 장착될 수 있다.
도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하부 케이스의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 수납부(340)에 장착될 전지셀(200)을 기준으로 그것의 양측면과 하단면에는 각각 측벽(310, 330)이 형성되어 있다. 즉, 양측면 뿐만 아니라 하단면 부위에도 금속 판재를 절곡하여 측벽(330)을 형성함으로써, 3면에 각각 측벽(310, 330)이 형성되어 있는 구조가 만들어진다.
이러한 구조에서 하단 측벽(330)의 내면에는 절연성 및 충격 흡수성을 가지는 부재(800)가 추가로 부가된다. 충격 흡수성의 부재(800)는 하단 측벽(330)과 전지셀(도시하지 않음) 사이에 위치하게 되어 외력의 부가에 대한 안전성 및 절연성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속 한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 소재의 전지팩 케이스는 하부 케이스 측벽에 돌출된 연장 체결부에 의해 상부 케이스와 결합되는 구조로 이루어져 있어서, 별도의 연결부재 없이 간단한 구조로 상부 케이스와 하부 케이스를 결합시킬 수 있어 전지팩의 제조 공정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (19)
- 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있고, 상기 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면 쪽에 형성되어 있고, 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 하단면 쪽에 위치한 하부 케이스의 개방된 하면에는 절연성 및 충격 흡수성 소재의 하단 커버가 추가로 장착되는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 연장 체결부는 상부 케이스의 상면으로 절곡된 후 용접되는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 측벽은 금속 판재를 절곡하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 하부 케이스의 개방된 하면에는 측벽과 본체 저면으로부터 절곡된 체결 돌기가 형성되어 있고, 상기 하단 커버에는 그것의 외주면을 따라 상기 체결 돌기에 대응하는 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 5 항에 있어서, 상기 하단 커버의 체결홈에 대응하는 상부 케이스의 부위에도 체결 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면과 하단면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 7 항에 있어서, 상기 하단 측벽의 내면에는 절연성 및 충격 흡수성의 부재가 추가로 부가되는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상하부 케이스들의 개방 상단에는 절연성 및 충격 흡수성 소재의 상단 커버가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스의 외주면에는 하부 케이스의 연장 체결부에 대응하는 위치에 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 소재는 스테인리스 스 틸인 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 전지팩 케이스에 충방전이 가능한 전지셀이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착하고 외주면을 열융착한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 13 항에 있어서, 상기 열융착으로 만들어진 전지케이스의 상단 실링부를 전지셀의 상단에 밀착되도록 절곡한 후, 그 위에 보호회로 소자(PCM)를 탑재한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 12 항에 있어서, 상기 전지팩은 내장형 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있고, 상기 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면과 하단면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있고, 상기 하단 측벽의 내면에는 절연성 및 충격 흡수성의 부재가 추가로 부가되는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있고, 상기 상하부 케이스들의 개방 상단에는 절연성 및 충격 흡수성 소재의 상단 커버가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
- 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있고, 상기 상부 케이스의 외주면에는 하부 케이스의 연장 체결부에 대응하는 위치에 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩 케이스.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004273371A (ja) | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Sanyo Electric Co Ltd | バッテリーパック |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004327340A (ja) | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 薄型バッテリパック |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015034173A1 (ko) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | 주식회사 엘지화학 | 금속 판재를 사용한 각형 전지셀의 제조방법 |
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