KR101084210B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일 면에 적어도 하나의 스크류 수용홈이 형성된 캡플레이트를 구비하는 베어셀; 상기 캡플레이트의 일 측에 배치되어 일 면에 적어도 하나의 안착홈이 형성되고 상기 안착홈의 중앙을 통과하는 홀이 형성되는 케이스; 및 머리부와 몸통부를 구비하여 상기 케이스의 안착홈에 상기 머리부가 안착되며 상기 홀을 상기 몸통부가 통과하여 상기 캡플레이트의 스크류 수용홈과 결합하는 적어도 하나의 탭핑 스크류;를 포함하며, 상기 캡플레이트는 상기 캡플레이트 스크류 수용홈에 대응하여 상기 캡플레이트의 타 면에 돌출부를 형성한 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로 보다 상세하게는 케이스와 베어셀의 결합방법에 관한 것이다.
최근 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 휴대용 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 따라서, 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 대표적인 이차전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다. 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지 를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 이러한 이차 전지는 전극조립체와 전해액이 수용된 캔을 밀봉하여 형성된 베어셀과 보호회로 기판이 전기적으로 연결되어 형성된다. 상기 베어셀은 화학반응에 의하여 전기를 충방전하고, 상기 보호회로 기판은 베어셀의 충방전을 제어하면서 과충전 및 과방전을 방지하여 베어셀을 보호하게 된다. 이때, 이차 전지는 베어셀과 보호회로 기판 사이의 전기적 저항이 작도록 전기적으로 연결되어야 충방전 효율이 향상된다. 즉, 상기 베어셀과 보호회로 기판 사이의 전기적 저항이 증가하게 되면 베어셀의 충방전 효율이 낮아지게 된다.
한편, 이차 전지는 전자제품에 실장되기 위하여 베어셀과 보호회로 기판이 일체형으로 결합되어 배터리 팩 상태로 형성된 후, 충격에 따른 안정성 여부를 평가하는 신뢰성 테스트를 진행하게 된다. 이때, 상기 배터리 팩은 외부 충격에 의하여 베어셀과 보호회로 기판 사이의 전기적 저항이 증가되는 현상이 나타난다. 이와 같은 전기적 저항의 증가는 베어셀과 보호회로 기판이 결합된 부위에서 접촉 저항이 증가됨에 따라 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 케이스와 베어셀을 안정적으로 결합하는 배터리 팩을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면 일 면에 적어도 하나의 스크류 수용홈이 형성된 캡플레이트를 구비하는 베어셀; 상기 캡플레이트의 일 측에 배치되어 일 면에 적어도 하나의 안착홈이 형성되고 상기 안착홈의 중앙을 통과하는 홀이 형성되는 케이스; 및 머리부와 몸통부를 구비하여 상기 케이스의 안착홈에 상기 머리부가 안착되며 상기 홀을 상기 몸통부가 통과하여 상기 캡플레이트의 스크류 수용홈과 결합하는 적어도 하나의 탭핑 스크류;를 포함하며, 상기 캡플레이트는 상기 캡플레이트 스크류 수용홈에 대응하여 상기 캡플레이트의 타 면에 돌출부를 형성한 배터리 팩을 제공한다.
여기서, 상기 캡플레이트와 상기 케이스 사이에 배치되며 상기 스크류 수용홈에 대응하여 결합홀이 형성된 탭을 구비하고 상기 탭의 상기 결합홀을 상기 탭핑 스크류의 상기 몸통부가 통과하며 상기 탭핑 스크류와 상기 스크류 수용홈의 결합을 통해 상기 탭이 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로기판을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 탭의 결합홀은 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 골경보다 크고 외경보다 작도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 캡플레이트의 돌출부와 상기 캡플레이트의 타 면 평면은 곡면으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 캡플레이트의 돌출부와 상기 캡플레이트의 타 면 평면은 경사면으로 연결될 수 있다.
상기 탭핑 스크류가 상기 케이스를 상기 캡플레이트에 고정시 상기 캡플레이트 스크류 수용홈은 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 하단면과 상기 캡플레이트 스크류 수용홈 바닥면 사이에 적어도 공간을 구비하도록 깊이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 캡플레이트 스크류 수용홈의 내경 크기는 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 골경보다 크고 외경보다 작아 상기 탭핑 스크류와 결합시 상기 스크류 수용홈의 내주면은 변형되어 상기 탭핑 스크류의 몸통부와 밀착되고 상기 변형에 의해 발생한 부스러기의 적어도 일부는 상기 공간에 수용될 수 있다.
상기 캡플레이트 스크류 수용홈의 내주면은 내접원이 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 골경보다 크고 외경보다 작도록 돌출턱을 구비하여 상기 탭핑 스크류와 결합시 상기 스크류 수용홈 내주면의 상기 돌출턱은 변형되어 상기 탭핑 스크류의 몸통부와 밀착되고 상기 변형에 의해 발생한 부스러기의 적어도 일부는 상기 공간에 수용될 수 있다.
여기서, 상기 탭핑 스크류가 상기 케이스를 상기 캡플레이트에 고정시, 상기 탭핑 스크류의 몸통부 하단면이 상기 캡플레이트의 타 면 평면의 수평면에 미치거나 미치지 못하도록 상기 탭핑 스크류 몸통부의 길이와 상기 캡플레이트의 두께는 각각 소정의 값을 가질 수 있다.
여기서, 상기 캡플레이트의 두께는 0.8 mm 내지 1 mm일 수 있다.
캡플레이트가 돌출부를 구비하여 탭핑 스크류와 안정적으로 결합가능하여지며 캡플레이트 내에 공간을 구비하여 탭핑 스크류 결합시 발생하는 부스러기를 효과적으로 수용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다. 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 1b는 도 1a의 배터리 팩이 결합한 상태의 사시도이다. 도 1c는 도 1b에 도시된 배터리 팩의 I-I선을 따라 취한 부분 단면도이다. 도 1d는 도 1c에 A를 확대한 단면도이다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 베어셀(110), 보호회로기판(120), 케이스(150) 및, 탭핑 스크류(141, 142)를 구비한다.
베어셀(110)은 전극조립체(미도시)와 전극조립체를 내부에 수납하는 밀봉조립체(111)를 구비한다. 여기서, 전극조립체는 양극판(미도시), 음극판(미도시) 및 세퍼레이터(미도시)를 권취하여 구비할 수 있다. 여기서, 밀봉조립체(111)는 캡플레이트(111a)와 금속형 캔(111b)을 구비할 수 있다. 이때, 밀봉조립체(111)는 알루미늄과 같은 도전 부재로 구성할 수 있다. 금속형 캔(111b)은 일 단부가 개구된 형상이며 캡플레이트(111a)는 금속형 캔(111b)을 마감하도록 금속형 캔(111b)의 입구에 배치된다. 이때, 금속형 캔(111b)과 캡플레이트(111a) 가운데 어느 하나에는 전극단자(114)가 절연체(114a)에 의해 절연되어 설치될 수 있다. 도 1a와 도 1c에서는 캡플레이트(111a)에 전극단자(114)가 절연체(114a)에 의해 절연되어 삽입되었다. 이때, 베어셀(110)의 양극(P+)은 밀봉조립체(111)에 전기적으로 연결될 수 있으며,베어셀(110)의 음극(P-)은 전극단자(114)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 베어셀(110)의 음극(P-)인 전극단자(114)와 양극(P+)인 밀봉조립체(111)는 서로 간에 극성을 달리할 수 있다. 본 실시예에서는 전극단자(114)가 전극조립체의 음극판과 전기적으로 연결되어 음극(P-)을 형성하고, 밀봉조립체(111)가 전극조립체의 양극판과 전기적으로 연결되어 양극(P+)을 도시하고 있으나 이에 제한되지 않는다. 즉, 베어셀(110)은 전극조립체를 금속재질의 밀봉조립체(111)로 밀봉하며, 전극조립체의 극성 가운데 어느 한 극성을 밀봉조립체(111)와 전기적으로 연결하고, 다른 극성을 전극단자(114)와 연결한 각형 전지일 수 있다.
여기서, 베어셀(110)의 캡플레이트(111a)의 일 면은 적어도 하나의 스크류 수용홈(112, 113)을 구비할 수 있다. 도 1a 또는 도 1c에서, 제1 스크류 수용홈(112)과 제2 스크류 수용홈(113)이 형성된 캡플레이트(111a)를 도시하고 있다. 여기서, 제1 스크류 수용홈(112)은 제1 탭핑 스크류(141)와 결합될 수 있고, 제2 스크류 수용홈(113)은 제2 탭핑 스크류(142)와 결합될 수 있다. 또한, 제1 스크류 수용홈(112)과 제2 스크류 수용홈(113)의 내주면에는 제1 탭핑 스크류(141)와 제2 탭핑 스크류(142)에 의해 나사산이 형성될 수 있다. 여기서, 캡플레이트(111a)는 스크류 수용홈(112, 113)에 대응하여 캡플레이트(111a)는 돌출부(P)를 형성할 수 있다. 이러한 돌출부(P)의 다양한 실시예는 추후 도면과 함께 설명한다.
보호회로기판(120)은 절연기판(121)과, 인쇄회로 패턴(미도시), 도전패드(123), 보호회로부(124), 충방전 단자(125), 탭(131,132)을 구비할 수 있다. 절연기판(121)에 형성된 인쇄회로 패턴에는 도전패드(123), 보호회로부(124) 및, 충방전 단자(125)가 솔더링 될 수 있다. 보호회로기판(120)은 베어셀(110)과 전기적으로 연결된다. 보호회로기판(120)과 베어셀(110)의 전기적인 연결은 보호회로기판(120)의 음극이 리드탭(120a)에 의해 베어셀(110)의 음극(P-)인 전극단자(114)와 연결되고, 보호회로기판(120)의 양극이 베어셀(110)의 양극(P+)인 밀봉조립체(110)와 제1 탭(131)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 보호회로기판(120)의 음극과 전극단자(114)사이에는 PTC소자(120a1)가 전기적으로 연결되어 과도한 온도 상승이나 과도한 전류가 흐를 시에 보호회로기판(120)의 음극과 전극단자(114)의 전기적인 연결을 차단할 수 있다. 보호회로부(124)는 저항과 콘덴서 등의 수동소자와, 전계효과 트랜지스터와 같은 능동소자, PTC소자와 같은 안전소자 및 집적회로들이 선택적으로 형성될 수 있다. 또한, 보호회로부(124)는 베어셀(110)의 충방전시에 베어셀(110)을 충전 또는 방전시키고, 베어셀(110)의 과열이나 과전류등의 상황에서 베어셀(110)의 충방전 경로를 차단하여 베어셀(110)의 수명 열화, 과열 및, 폭발등을 예방할 수 있다.
탭(131, 132)은 보호회로기판(120)의 일 단에 배치되어 보호회로기판(120)과 베어셀(110)을 전기적으로 연결한다. 여기서, 탭(131, 132)은 스크류 수용홈(112, 113)에 대응하여 결합홈(131a, 132a)이 형성될 수 있다. 도 1c를 참조하면, 제1 탭(131) 또는/및 제2 탭(132)은 베어셀(110)의 캡플레이트(111a)와 닿는다. 이때, 제1 탭(131) 또는/및 제2 탭(132) 상에는 캡플레이트(111a)의 제1 스크류 수용홈(112)과 제2 스크류 수용홈(113)과 대응하여 제1 결합홀(131a)과 제2 결합홀(132a)이 형성된다. 이러한 제1 탭(131) 및 제2 탭(132)은 보호회로기판(120)을 베어셀(110)의 일 면에 안착될 수 있도록 지지하고, 보호회로기판(120)의 양극과 베어셀(110)의 양극(P+)을 전기적으로 연결한다. 또한, 제1 탭(131) 및 제2 탭(132)은 제1 영역(131b, 132b)과, 제2 영역(131c, 132c) 및, 제3 영역(131d, 131d)으로 이루어질 수 있다. 제1 탭(131)과 제2 탭(132)은 절곡이 동일하게 이루어질 수 있으므로, 제1 탭(131)으로 예를 들어 설명하면, 제1 탭(131)의 제1 영역(131b)은 보호회로기판(120)과 솔더링되어 결합된다. 제1 탭(131)의 제2 영역(131c)은 제1 영역(131b)에서 절곡되어 형성된다. 또한, 제1 탭(131)의 제3 영역(132d)은 제1 결합홀(131a)이 형성되며 제1 영역(131b)이 절곡된 방향과 반대방향으로 제2 영역(131c)에서 절곡된다. 따라서, 제1 탭(131)의 제2 영역(131c)과, 제3 영역(131d)이 절곡되므로 보호회로기판(120)과 베어셀(110)의 캡플레이트(111a)의 일 면이 수평하게 형성될 수 있으며, 캡플레이트(111a)에 형성된 제1 스크류 수용홈(112)과 제1 탭(131)의 제1 결합홀(131a)이 대응하게 형성되어 제1 탭핑 스크류(141)가 베어셀(110)에 수직하게 결합될 수 있다. 한편, 제2 탭(132)의 제3 영역(132d)에 형성된 제2 결합홀(132a)을 통과하는 제2 탭핑 스크류(142)도 제2 스크류 수용홈(113)에 수직하게 결합될 수 있다. 또한, 상기한 제1 탭(131) 및 제2 탭(132)은 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금으로 형성되어 보호회로기판(120)과 솔더링에 의한 결합력 및 전도성이 향상된다. 또한, 제1 탭(131)과 제2 탭(132)은 보호회로기판(120)에 대향하게 배치되어 형성되므로, 베어셀(110)과의 도전성 및 결합성이 향상되어 접촉저항을 낮출 수 있다.
케이스(150)에는 적어도 한 개의 홀(151a, 152a)이 형성되어 있다. 홀(151a, 152a)의 외곽에는 안착홈(151b, 152b)이 형성된다. 이때, 안착홈(151b, 152b)의 내경이 홀(151a, 152a)의 외경보다 크게 단차를 가지도록 형성되어 예를 들어 탭핑 스크류(141, 142)의 머리부(141b, 142b)가 지지될 수 있다. 이하 안착홈(151b, 152b)은 제1 안착홈(151b)과 제2 안착홈(152b)으로 도시하여 설명한다. 제1 탭핑 스크류(141)는 케이스(150)에 형성된 제1 홀(151a)과 탭(131)에 형성된 결합홀(131a)을 통과한 후, 베어셀(110)에 형성된 제1 스크류 수용홈(112)과 결합할 수 있다. 이때, 제1 탭핑 스크류(141)의 머리부(141b)는 케이스(150)의 제1 안착홈(151b)에 밀착될 수 있다. 제2 탭핑 스크류(142)도 유사하게 결합될 수 있다. 따라서, 제1 탭핑 스크류(141)와 제2 탭핑 스크류(142)는 케이스(150)를 베어셀(110)과 결합시키게 된다. 이러한, 케이스(150)는 폴리 카보네이트와 같은 수지재질을 사출하여 형성된 플라스틱 케이스이며, 보호회로기판(120)을 외부 충격으로부터 보호하고, 보호회로 기판(120)의 쇼트를 방지한다. 또한, 도 1c에 도시된 바와 같이, 케이스(150)의 내측에는 리브(451)가 형성되고, 리브(161)가 보호회로 기판(120)을 상면을 지지하여 보호회로기판(120)을 베어셀(110)에 밀착시킬 수 있다. 따라서, 보호회로기판(120)의 유동이 방지되고, 보호회로기판(120)에 솔더링된 탭(131)과 베어셀(110)은 충격에 의해 접촉저항이 증가되는 것이 방지된다. 또한, 케이스(150)는 탭(131)을 베어셀(110)에 밀착시켜 접촉저항의 증가를 방지한다. 이때, 케이스(150)와 탭핑 스크류(141, 142)가 결합되면, 탭(131)이 베어셀(110)에 더욱 밀착되어 탭(131)과 베어셀(110)의 접촉저항이 증가되는 것을 방지한다.
또한, 도 1d 에 도시된 바와 같이, 케이스(150)의 안착홈(151b, 152b)과 케이스(150)의 홀(151a, 152a)이 만나는 모서리부는 모따기(151c, 152c)될 수 있다. 케이스(450)의 모따기(151c, 152c)된 부위는 탭핑 스크류(141, 142)의 모따기 된 부위(141c, 142c)가 슬라이딩 되어 들어갈 수 있도록 하며, 케이스(150)에 형성된 홀(151a, 152a)의 중심축과 탭핑 스크류(141, 142)의 중심축이 동일하게 위치하도록 유도하여 케이스(150)와 탭핑 스크류(141, 142)와의 조립오차를 줄여주게 된다. 배터리 팩(100)은 케이스(150)를 탭핑 스크류(141, 142)로 조여 베어셀(110)과 일체형으로 형성한다. 이때, 케이스(150)는 보호회로기판(120)을 밀착하여 보호회로기판(120)의 유동을 방지한다. 더불어, 보호회로기판(120)에 솔더링되어 베어셀(110)과 전기적으로 접속되는 탭(131)은 케이스(150)에 의해 밀착되어 접촉저항의 증가가 방지된다. 한편, 제1 탭핑 스크류(141)가 베어셀(110)의 제1 스크류 수용홈(112)과 결합할 때, 제1 스크류 수용홈(112)의 상단부에는 제1 스크류 수용홈(112)의 직경보다 큰 직경을 가지는 영역(G)가 형성될 수 있어, 버(Burr)가 발생되는 것이 예방되므로, 외부충격에 의한 접촉저항의 증가를 방지할 수 있다.
탭핑 스크류(141, 142)는 몸통부(141a, 142a) 및 머리부(141b, 142b)를 포함하여 형성된다. 또한, 탭핑 스크류(141, 142)의 몸통부(141a, 142a)는 베어셀(110)의 스크류 수용홈(112, 113)과 나사 결합하는 나사산이 형성되고, 탭핑 스크류(141, 142)의 머리부(141b, 142b)는 몸통부(141a, 142a)의 상부에 형성되며 몸통 부(141a, 142a)의 직경보다 크게 형성된다. 또한, 탭핑 스크류(141,142)의 머리부(141b, 142b)에는 머리부(141b, 142b)의 회전을 용이하게 음각 또는 양각의 홈이 형성될 수 있으며, 예를 들어 도 1a에서는 '+'표식의 홈이 형성되었다. 그러나 홈의 모양은 이에 제한되지 않으며'+'표식 이외에, '-', '*'와 같이 다양한 형태의 홈을 당업자가 구성할 수 있다. 이러한 홈(141b1, 142b1)은 스크류 드라이버가 삽입되어 탭핑 스크류(141, 142)를 베어셀(110)과 나사결합시킬 수 있다. 제1 탭핑 스크류(141)와 제2 탭핑 스크류(142)가 베어셀(110)의 양측부에 형성된 제1 스크류 수용홈(112)과 제2 스크류 수용홈(113b)에 결합됨에 따라 보호회로기판(120)을 뒤틀리지 않게 하고, 보호회로기판(120)에 솔더링된 탭(131, 132)과의 결합력을 더 향상시키므로 접촉저항의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 탭핑 스크류(141, 142)는 도전체를 구비하여 탭(131, 132)을 통해 보호회로기판(120)과 베어셀(110)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
도 1d를 참조하여, 보호회로기판(120)및 케이스(150)를 탭핑 스크류(141, 142)에 의해 베어셀(110)의 캡플레이트(111a)에 결합하는 방법을 설명한다. 이때, 제1 탭핑 스크류(141)와 제2 탭핑 스크류(142)의 작동방법이 유사하므로 제1 탭핑 스크류(141)만을 설명한다. 제1 탭핑 스크류(141)는 케이스(150)의 중심에 형성된 제1 홀(151a)과 탭(131)에 형성된 결합홀(131a)을 통과한 후, 베어셀(110)의 캡플레이트(111a)에 형성된 제1 스크류 수용홈(112)과 결합할 수 있다. 이때, 캡플레이트(111a)는 돌출부(P)를 형성한다. 이와 같이 캡플레이트(111a)가 돌출부(P)를 형성하여 제1 탭핑 스크류(141)와 결합될 수 있는 깊이를 제공할 수 있다. 캡플레이 트(111a)가 돌출부(P)를 구비하지 않고 일자형의 평판으로 구성된 경우에는 캡플레이트(111a)의 두께 깊이만큼만 탭핑 스크류(141, 142)가 결합될 수 있으므로 결합력이 강하지 못하고 관통될 경우 전해액이 누수 될 위험이 있다. 그러나, 도 1d를 참조하면, 제1 탭핑 스크류(141)가 결합되는 부분에 대응한 캡플레이트(111a)의 두께를 두껍게 하여 돌출부(P)를 형성함으로 안전성을 높일 수 있다. 또한, 제1 탭핑 스크류(141)가 케이스(150) 및 보호회로기판(120)을 캡플레이트(111a)에 고정시 캡플레이트(111a) 스크류 수용홈(112)은 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 하단면과 캡플레이트(111a) 스크류 수용홈(112) 바닥면 사이에 적어도 공간(V)을 구비하도록 충분한 깊이를 가질 수 있다. 여기서, 제1 탭핑 스크류(141)가 케이스(150) 및 보호회로기판(120)을 캡플레이트(111a)에 고정시, 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a) 하단면이 캡플레이트(111a)의 평면의 수평면에 미치거나 미치지 못하도록 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 길이와 캡플레이트(111a)의 두께는 각각 소정의 값을 가질 수 있다. 즉, 도 1d에서 제1 탭핑 스크류(141)의 하단면이 캡플레이트(111a)의 두께보다 더 깊이 결합되지 않아 제1 탭핑 스크류(141) 하단부에 공간(V)이 형성되도록 도시되어 있다. 이와 같이 하기 위해서는 캡플레이트(111a)의 두께, 제1 탭핑 스크류(141) 몸통부(141a)의 길이, 또는 케이스(150)의 안착홈(151b, 152b)의 홀(151a, 152a)의 단차를 조절할 수 있다. 여기서, 예를 들어, 캡플레이트(111a)의 두께는 0.8 mm 내지 1 mm일 수 있다.
여기서, 스크류 수용홈(112)의 내주면에 나사홈이 형성되어 제1 탭핑 스크류(141)와 나사결합을 할 수도 있고, 또는 나사홈이 형성되어 있지 않으나 내주면 이 제1 탭핑 스크류(141)의 외경보다 작게 형성되어 제1 탭핑 스크류(141)의 나사산이 스크류 수용홈(112)의 내주면에 나사홈을 깎으며 결합하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 캡플레이트(111a)의 스크류 수용홈(112)의 내경 크기는 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 골경보다 크고 외경보다 작아 제1 탭핑 스크류(141)와 결합시 스크류 수용홈(112)의 내주면은 변형되어 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)와 밀착될 수 있다. 이때, 제1 탭핑 스크류(141) 몸통부(141a)의 나사산에 의해 스크류 수용홈(112)의 내주면이 깎이며 변형되어 부스러기가 발생한다. 이러한 부스러기는 캡플레이트(111a) 돌출부(P) 반대편에 형성된 공간(V)에 수용될 수 있다. 이때, 캡플레이트(111a)는 제1 탭핑 스크류(141)의 나사산에 의해 변형되기 용이하도록 알루미늄 등의 경합금을 구비할 수 있다.
또한, 부스러기를 수용하기 위해 캡플레이트(111a)는 공간(V)을 형성하는 것뿐만 아니라 스크류 수용홈(112)상부에 홈(G)을 구비할 수 있다. 도 2를 참조하면, 캡플레이트(111a1)의 스크류 수용홈(112)의 내경(l) 크기는 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 골경(d1)보다 크고 외경(d2)보다 작아 제1 탭핑 스크류(141)와 결합시 스크류 수용홈(112)의 내주면은 변형되며 부스러기가 발생한다. 여기서, 캡플레이트(111a1)는 스크류 수용홈(112)의 상부에 스크류 수용홈(112)의 내주면 보다 넓은 내경을 가지는 홈(G)이 형성되어 제1 탭핑 스크류(141)의 결합시 발생하는 부스러기를 수용할 수 있다.
또한 도 3a를 참조하면, 캡플레이트(111a2)의 돌출부(P)와 캡플레이 트(111a2)의 하부 평면간의 연결은 평평한 경사(F)을 형성할 수 있다. 그러나 캡플레이트(111a2)와 돌출부(P)의 연결 형상은 이에 제한되지 않으며 예를 들어 도 3b를 참조하면, 곡면(R)이 형성될 수 있다. 이와 같이 돌출부(P)와 캡플레이트(111a2, 111a3)와의 연결이 평평한 경사(F)또는 곡면(R)으로 이루어져 돌출부(P)와 캡플레이트(111a2, 111a3)간의 연결부에 응력이 집중되지 않도록 하여 안정성을 높일 수 있다. 예를 들어, 밀봉조립체(110)내의 전해액의 압력을 곡면(R)또는 평평한 경사(F)면이 효과적으로 견딜 수 있어 전해액의 누수를 막는 효과도 있다. 또한, 이와 같이 형성하여 예를 들어 제1 탭핑 스크류(141)가 잘못된 방향으로 박히는 경우에도 제1 탭핑 스크류(141)가 캡플레이트(111a2, 111a3)를 관통하지 않아 전해액이 누수되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.
도 4를 참조하면, 제1 탭핑 스크류(141)가 탭(131)의 결합홀(131a)을 지나 캡플레이트(111a)의 스크류 수용홈(112)에 결합한다. 이때 결합홀(131a)의 내경은 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 골경(d1)보다 크고 외경(d2)보다 작도록 형성될 수 있다. 이때, 결합홀(131a)의 내경은 제1 탭핑 스크류(141)와 결합시 늘어나는등 변형되어 제1 탭핑 스크류(141)와 밀착되게 된다. 결합홀(131a)과 제1 탭핑 스크류(141)가 밀착됨에 따라 전기저항이 감소하게 된다. 또한, 캡플레이트(111a)의 스크류 수용홈(112)은 내접원(r)이 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 골경(d1)보다 크고 외경(d2)보다 작도록 돌출턱(S)을 형성할 수 있다. 제1 탭핑 스크류(141)와 결합시 스크류 수용홈(112)의 돌출턱(S)은 제1 탭핑 스크류(141)의 나사 산에 의해 깎여 변형되어 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)와 밀착될 수 있다. 이때, 돌출턱(S)의 변형에 의해 발생한 부스러기는 돌출턱(S)과 돌출턱(S) 사이에 틈을 통해 하부의 공간(V)으로 이동하여 공간(V)에 수용될 수 있다. 돌출턱(S)의 배열 및 모양은 이에 제한되지 않으며 당업자라면 다양한 변형예가 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b는 스크류 수용홈(112)을 위에서 내려다본 평면도이며 이때, 도 5a와 같이 돌출턱(S)이 두 개 형성될 수도 있고 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 복수 개 형성될 수도 있다. 이때, 돌출턱(S) 끝단과 끝단의 거리(r)는 제1 탭핑 스크류(141)의 몸통부(141a)의 골경(d1)보다 크고 외경(d2)보다 작도록 구성하여 제1 탭핑 스크류(141)를 결합함에 따라 돌출턱(S)이 변형되어 제1 탭핑 스크류(141)와 스크류 수용홈(112)을 더욱 밀착시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 배터리 팩을 제조 및 사용하는 모든 산업에 이용될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 배터리 팩이 결합한 상태의 사시도이다.
도 1c는 도 1b에 도시된 배터리 팩의 I-I선을 따라 취한 부분 단면도이다.
도 1d는 도 1c에 A를 확대한 단면도이다.
도 2는 도 1d의 변형예이다.
도 3a는 도 1d의 다른 변형예이다.
도 3b는 도 1d의 또 다른 변형예이다.
도 4는 돌출턱을 구비한 도 1d의 또 다른 변형예의 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 스크류 수용홈의 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
100: 배터리 팩 110:베어셀
111a: 캡플레이트 112, 113:스크류 수용홈
120: 보호회로기판 131, 132: 탭
131a: 결합홀 141, 142: 탭핑 스크류
150: 케이스 151a, 152a: 홀
151b, 152b:안착홈

Claims (10)

  1. 일 면에 적어도 하나의 스크류 수용홈이 형성된 캡플레이트를 구비하는 베어셀;
    상기 캡플레이트의 일 측에 배치되어 일 면에 적어도 하나의 안착홈이 형성되고 상기 안착홈의 중앙을 통과하는 홀이 형성되는 케이스; 및
    머리부와 몸통부를 구비하여 상기 케이스의 안착홈에 상기 머리부가 안착되며 상기 홀을 상기 몸통부가 통과하여 상기 캡플레이트의 스크류 수용홈과 결합하는 적어도 하나의 탭핑 스크류;를 포함하며, 상기 캡플레이트는 상기 캡플레이트 스크류 수용홈에 대응하여 상기 캡플레이트의 타 면에 돌출부를 형성하고, 상기 탭핑 스크류가 상기 케이스를 상기 캡플레이트에 고정시 상기 캡플레이트 스크류 수용홈은 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 하단면과 상기 캡플레이트 스크류 수용홈 바닥면 사이에 적어도 공간을 구비하도록 깊이를 가지는 배터리 팩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 캡플레이트와 상기 케이스 사이에 배치되며 상기 스크류 수용홈에 대응하여 결합홀이 형성된 탭을 구비하고 상기 탭의 상기 결합홀을 상기 탭핑 스크류의 상기 몸통부가 통과하며 상기 탭핑 스크류와 상기 스크류 수용홈의 결합을 통해 상기 탭이 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로기판을 더 포함하는 배터리 팩.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 탭의 결합홀은 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 골경보다 크고 외경보다 작도록 구성된 배터리 팩.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 캡플레이트의 돌출부와 상기 캡플레이트의 타 면 평면은 곡면으로 연결된 배터리 팩.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 캡플레이트의 돌출부와 상기 캡플레이트의 타 면 평면은 경사면으로 연결된 배터리 팩.
  6. 삭제
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 캡플레이트 스크류 수용홈의 내경 크기는 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 골경보다 크고 외경보다 작아 상기 탭핑 스크류와 결합시 상기 스크류 수용홈의 내주면은 변형되어 상기 탭핑 스크류의 몸통부와 밀착되고 상기 변형에 의해 발생한 부스러기의 적어도 일부는 상기 공간에 수용되는 배터리 팩.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 캡플레이트 스크류 수용홈의 내주면은 내접원이 상기 탭핑 스크류의 몸통부의 골경보다 크고 외경보다 작도록 돌출턱을 구비하여 상기 탭핑 스크류와 결합시 상기 스크류 수용홈 내주면의 상기 돌출턱은 변형되어 상기 탭핑 스크류의 몸통부와 밀착되고 상기 변형에 의해 발생한 부스러기의 적어도 일부는 상기 공간에 수용되는 배터리 팩.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 탭핑 스크류가 상기 케이스를 상기 캡플레이트에 고정시, 상기 탭핑 스크류의 몸통부 하단면이 상기 캡플레이트의 타 면 평면의 수평면에 미치거나 미치지 못하도록 상기 탭핑 스크류 몸통부의 길이와 상기 캡플레이트의 두께는 각각 소정의 값을 가지는 배터리 팩.
  10. 제1 항 또는 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡플레이트의 두께는 0.8 mm 내지 1 mm인 배터리 팩.
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