KR101116556B1 - 배터리 팩 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외력에 대한 저항력을 높일 수 있으며, 제조 공정의 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 공정의 개수를 줄일 수 있는 배터리 팩 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일례로, 베어셀; 베어셀과 전기적으로 연결되는 회로 모듈; 베어셀의 측면들을 감싸도록 배치되며, 끝단에 적어도 하나의 개구를 갖는 일체 튜브형 케이스; 회로 모듈을 커버하도록 배치되는 상부 커버; 및 베어셀의 하부를 커버하도록 배치되는 하부 커버를 포함하는 배터리 팩이 개시된다.

Description

배터리 팩 및 이의 제조 방법{Battery pack and method of manufacturing the same}
본 발명은 배터리 팩 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 배터리 팩 형태로 형성될 수 있으며, 배터리 팩은 양극판, 음극판, 양극판과 음극판 사이에 배치되는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 캔 또는 파우치와, 캔 또는 파우치의 개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하는 베어셀; 충방전 소자 및 보호회로 소자와 같은 회로 소자를 포함하며, 베어셀에 결합되는 회로 모듈; 및 회로 모듈을 커버하는 외부 커버를 포함하여 형성될 수 있다.
이러한 배터리 팩은 외력으로 인해 구성 요소들 사이의 결합력이 저하되어 품질이 저하되는 경우가 종종 있다. 이에 따라, 외력에 대한 저항력을 가지며 더불어 제조 공정의 작업 효율을 향상시키면서 제조 공정의 개수를 줄일 수 있는 구조의 배터리 팩이 요구되고 있다.
본 발명은 외력에 대한 저항력을 높일 수 있으며, 제조 공정의 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 공정의 개수를 줄일 수 있는 배터리 팩 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 따른 배터리 팩은 베어셀; 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 회로 모듈; 상기 베어셀의 측면들을 감싸도록 배치되며, 끝단에 적어도 하나의 개구를 갖는 일체 튜브형 케이스; 상기 회로 모듈을 커버하도록 배치되는 상부 커버; 및 상기 베어셀의 하부를 커버하도록 배치되는 하부 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 일체 튜브형 케이스는 속이 빈 상태로 길게 연장되고 압축된 원통 형상을 가지는 것일 수 있다.
상기 일체 튜브형 케이스는 절연성 물질을 포함할 수 있다.
상기 일체 튜브형 케이스는 열수축성 물질을 포함할 수 있다.
상기 일체 튜브형 케이스는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 일체 튜브형 케이스는 상기 베어셀의 측면들을 감싸는 본체부; 상기 본체부로부터 상기 상부 커버 방향으로 연장된 상부 융착부; 및 상기 본체부로부터 상기 하부 커버 방향으로 연장된 하부 융착부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩은 상기 상부 융착부, 상기 하부 융착부 및 상기 본체부 중 적어도 어느 하나는, 상기 베어셀의 일부와 접촉하는 표면에 배치되는 융착 필름을 포함할 수 있다.
상기 상부 커버는 폴리 아미드계 수지를 포함하며, 상기 하부 커버는 폴리 아미드계 수지를 포함할 수 있다.
상기 베어셀은 파우치형 베어셀을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩은 상기 일체 튜브형 케이스, 상기 베어셀, 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버 사이의 공간에 배치되는 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 커버 및 상기 하부 커버는, 상기 베어셀이 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치된 후 형성된 공간에 물질을 사출 성형하여 형성될 수 있다.
상기 상부 커버 및 상기 하부 커버는, 상기 베어셀이 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치되기 전에 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.
상기 베어셀은, 상기 회로 모듈이 상기 베어셀에 전기적으로 연결되기 전에 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치될 수 있다.
상기 회로 모듈은, 상기 베어셀이 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치되기 전에 상기 베어셀에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 베어셀을 일체 튜브형 케이스 안에 삽입하여 상기 베어셀을 상기 일체 튜브형 케이스에 결합하는 단계; 상기 일체 튜브형 케이스에 상부 커버를 결합하여 상기 베어셀의 상부를 커버하는 단계; 및 상기 일체 튜브형 케이스에 하부 커버를 결합하여 상기 베어셀의 상부의 반대인 상기 베어셀의 하부를 커버하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 베어셀은 파우치형 베어셀을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 상기 베어셀의 삽입 전에, 회로 모듈을 상기 베어셀에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 회로 모듈은 용접에 의해 상기 베어셀에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 상기 베어셀의 삽입 후에, 회로 모듈을 상기 베어셀에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 커버를 결합하는 단계 및 상기 하부 커버를 결합하는 단계 중 적어도 어느 하나는, 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버 중 어느 하나를 상기 일체 튜브형 케이스의 각각의 부분에 열융착시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 상부 커버를 결합하는 단계 및 상기 하부 커버를 결합하는 단계 중 적어도 어느 하나는, 상기 베어셀을 상기 일체 튜브형 케이스에 삽입 후 형성된 공간에 삽입된 수지로 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버 중 어느 하나를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 상기 일체 튜브형 케이스의 외부 측면들에 라벨을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 베어셀을 튜브형 케이스 안에 삽입하는 단계; 상기 베어셀의 삽입 후 형성된 공간 안에 물질을 사출 성형하여 상기 베어셀의 상부를 커버하는 상부 커버를 형성하는 단계; 및 상기 베어셀의 삽입 후 형성된 공간 안에 물질을 사출 성형하여 상기 베어셀의 상부의 반대인 상기 베어셀의 하부를 커버하는 하부 커버를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 상기 베어셀의 삽입 전에, 회로 모듈을 상기 베어셀의 상부에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 따른 배터리 팩의 제조 방법은 상기 베어셀의 삽입 후에, 회로 모듈을 상기 베어셀의 상부에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 및 이의 제조 방법은 일체로 튜브 형상으로 형성되는 튜브형 케이스를 구비함으로써, 외력에 대한 저항력을 높일 수 있으며, 제조 공정의 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 공정의 개수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 및 이의 제조 방법은 튜브형 케이스를 절연성 물질로 형성함으로써, 배터리 분야에서 요구되는 경량화를 실현할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 1c는 도 1b에 도시된 배터리 팩의 회로 모듈의 하부를 보여주는 사시도이다.
도 1d는 도 1b에 도시된 상부 융착부의 단면도이다.
도 1e는 도 1b에 도시된 하부 융착부의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4a는 도 3에 도시된 코어팩 준비 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4b는 도 3에 도시된 튜브형 케이스 결합 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4c는 도 3에 도시된 커버 결합 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4d는 도 3에 도시된 라벨 부착 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 6은 도 5에 도시된 커버 결합 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 배터리 팩의 분해 사시도이고, 도 1c는 도 1b에 도시된 배터리 팩의 회로 모듈의 하부를 보여주는 사시도이고, 도 1d는 도 1b에 도시된 상부 융착부의 단면도이고, 도 1e는 도 1b에 도시된 하부 융착부의 단면도이다.
도 1a 내지 도 1e를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 베어셀(110), 회로 모듈(120), 튜브형 케이스(130), 상부 커버(140), 하부 커버(150) 및 라벨(160)을 포함하여 이루어질 수 있다.
베어셀(110)은 전기 에너지를 공급하는 것으로, 전극 조립체를 감싸는 케이스의 재질에 따라 캔형 베어셀 또는 파우치형 베어셀 등으로 구분된다. 본 발명의 일 실시예에서는 파우치형 베어셀을 예로 들어 설명하기로 한다.
베어셀(110)은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체(미도시)와, 전극 조립체의 양극 및 음극 각각에 연결된 전극탭(112, 113)과, 전극탭(112, 113)이 외부로 노출되도록 전극 조립체를 수용하는 파우치형 케이스(111)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 파우치형 케이스(111)의 단부에 접촉하는 전극탭(112, 113) 부위에는 전기적인 단락을 방지하기 위한 절연 테이프(114)가 더 구비될 수 있다.
이러한 베어셀(110)은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(120)이 배치되는 상면(110a), 상면(110a)과 연결되는 한쌍의 단측면(110b, 110c)과 한쌍의 장측면(110d, 110e), 및 상면(110a)과 마주보며 측면들(110b, 110c, 110d, 110e)과 연결되는 하면(110f)으로 이루어진 외관을 가지도록 형성될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 단측면(110b, 110c)은 베어셀(110)의 상면(110a)과 연결되는 측면들(110b, 110c, 110d, 110e) 중 폭이 좁은 측면들이며, 한 쌍의 장측면(110d, 110e)은 베어셀(110)의 측면들(110b, 110c, 110d, 110e) 중 폭이 넓은 측면들이다.
이와 같이 구성되는 베어셀(110)은 전극탭(112, 113)을 통해 회로 모듈(120)과 전기적으로 연결되어 코어팩을 이룬다.
회로 모듈(120)은 베어셀(110)의 상면(110a) 또는 상면(110a)에 인접하게 배치되며, 베어셀(110)과 전기적으로 연결되어 베어셀(110)의 충ㆍ방전 등을 제어한다. 이러한 회로 모듈(120)은 회로 기판(121), 외부 단자부(122), 접속 단자(123, 124) 및 PTC(Positive Temperature coefficient) 소자(125)를 포함하여 이루어질 수 있다.
회로 기판(121)은 수지로 이루어진 플레이트로 형성되나, 본 발명의 실시예에서 이를 한정되는 것은 아니다. 회로 기판(121)은 베어셀(110)의 충전 및 방전을 제어하는 회로(미도시), 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로(미도시) 등을 포함할 수 있다. 이러한 회로 기판(121)은 베어셀(110)의 상면(110a)과 마주보는 하면에 충?방전 회로(미도시) 및 보호 회로(미도시)의 구현을 위해 설치된 회로 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
외부 단자부(122)는 회로 기판(121)의 상면에 설치되며, 회로 기판(121)과 외부 전자기기(미도시)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
접속 단자(123, 124)는 회로 기판(121)의 하면에 설치되며, 용접 등에 의해 베어셀(110)의 전극탭(112, 113)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 접속 단자(123)와 전극탭(112)은 회로 모듈(120)의 양극 배선 패턴(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 접속 단자(124)와 전극탭(113)은 회로 모듈(120)의 음극 배선 패턴(미도시)과 연결될 수 있다.
PTC 소자(125)는 접속 단자(123, 124) 중 어느 하나의 접속 단자와 전기적으로 연결되어, 배터리 팩(100)에 과전류나 과전압이 흘러 열이 발생하고 설정 온도 이상이 될 경우 전류의 흐름을 차단함으로써, 배터리 팩(100)의 발열로 인한 파열을 방지할 수 있다. 도 1c에서는 PTC 소자(125)가 접속 단자(124)와 연결된 것으로 도시되었으나, 본 발명의 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다.
튜브형 케이스(130)는 베어셀(110)을 감싸도록 형성되며, 외력에 대해 베어셀(110)을 보호하는데 취약한 파우치형 케이스(111)의 강도를 보강하는 역할을 한다.
이러한 튜브형 케이스(130)는 베어셀(110)의 측면들(110b, 110c, 110d,110e)을 연속적인 형태로 감싸도록 일체로 튜브 형상으로 형성된다. 즉, 튜브형 케이스(130)는 접합선(seam)이 없는 하나의 덩어리로 형성될 수 있다. 튜브형 케이스(130)는 도면에 도시된 바와 같이 속이 빈 상태로 길게 연장되며 압축된 원통 형상을 가질 수 있다. 튜브형 케이스(130)는 베어셀(110), 상부 커버(140) 및 하부 커버(150) 사이의 결합을 용이하게 할 수 있다. 또한, 튜브형 케이스(130)는 내부로 베어셀(110)이 용이하게 삽입되어 결합되도록 하여, 기존에 플레이트의 형태의 금속 케이스를 베어셀의 측부에 둘러가며 붙이는 경우에 비해 베어셀과 케이스를 결합시키는 제조 공정의 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 튜브형 케이스(130)는 베어셀(110)이 튜브형 케이스(130) 안에 배치된 상태에서 상부 커버(140)와 하부 커버(150)가 인서트 사출 성형 될 수 있게 한다.
또한, 튜브형 케이스(130)는 절연성이면서 열수축성 물질, 예를 들어 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 형성되어, 상부 커버(140) 및 하부 커버(150)에 결합시 가해지는 열에 의해 베어셀(110)에 밀착될 수 있으며 기존에 파우치형 케이스의 강도를 보강하기 위해 금속 케이스를 사용한 경우보다 배터리 팩의 무게를 줄일 수 있다.
또한, 튜브형 케이스(130)는 0.1mm 내지 0.3mm의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 여기서, 튜브형 케이스(130)를 0.1mm 미만의 두께로 형성하는 것은 사출 공정 특성상 어려우며, 튜브형 케이스(130)를 0.3mm의 두께를 초과하도록 형성하면 배터리 팩의 전체 두께를 증가시키게 된다.
또한, 튜브형 케이스(130)는 구체적으로 베어셀(110)의 측면들(110b, 110c, 110d, 110e)을 감싸거나 커버하도록 배치되는 본체부(131)와, 본체부(131)로부터 상부 커버(140) 방향으로 연장된 상부 융착부(132)와, 본체부(131)로부터 하부 커버(150) 방향으로 연장된 하부 융착부(133)로 구분될 수 있다. 여기서, 상부 융착부(132)는, 도 1d를 참조하면, 튜브형 케이스(130)와 상부 커버(140)의 융착을 위해 상부 커버(140)와 맞닿는 표면에 형성된 융착 필름(134)을 포함할 수 있다. 또한, 하부 융착부(133)도, 도 1e를 참조하면, 튜브형 케이스(130)와 하부 커버(150)의 융착을 위해 하부 커버(150)와 맞닿는 표면에 형성된 융착 필름(134)을 포함할 수 있다. 또한, 도면에 도시하진 않았지만, 베어셀(110)과 맞닿는 본체부(131)의 표면에도 융착 필름이 형성될 수 있다. 한편, 튜브형 케이스(130), 베어셀(110), 상부 커버(140) 및 하부 커버(150) 사이의 공간에는 구성 요소 사이의 결합력을 향상시키기 위해 본드 또는 레진이 채워질 수 있다.
상부 커버(140)는 미리 별도의 사출 성형 공정에 의해 형성되어 베어셀(110)과 튜브형 케이스(130)의 상부 융착부(132)에 결합되며, 내부 공간에 회로 모듈(120)을 수용함으로써 회로 모듈(120)을 커버한다. 이러한 상부 커버(140)는 커버 플레이트(141)와, 커버 플레이트(141)로부터 회로 모듈(120) 방향으로 연장된 측벽(142)을 포함하여 이루어질 수 있다.
커버 플레이트(141)는 회로 기판(121)과 대략 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 커버 플레이트(141)의 내면은 회로 기판(121)의 상면과 마주 접한다. 커버 플레이트(141)는 외부 단자부(122)와 대응하는 영역에 형성된 관통홀(143)을 포함한다. 이러한 관통홀(143)은 외부 단자부(122)를 외부로 노출시켜, 배터리 팩(100)과 외부 전자기기(미도시)를 전기적으로 연결될 수 있도록 한다. 도시된 바와 같이, 관통홀(143)은 외부 단자부(122) 각각과 대응되도록 다수의 홀을 포함하나, 본 발명의 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다.
측벽(142)은 상부 커버(140)의 길이방향 양 끝단에 위치하는 양단부(144, 145)와, 단부(144)와 단부(145)를 연결하는 적어도 하나의 연결부(146)를 포함한다. 여기서, 측벽(142)의 하부 영역, 구체적으로 양단부(144, 145) 및 연결부(146)의 하부 영역은 튜브형 케이스(130)의 상부 내부에 삽입되어 상부 융착부(132)와 맞닿아 열융착 등에 의해 결합될 수 있다.
하부 커버(150)는 미리 별도의 사출 성형 공정에 의해 형성되며, 베어셀(110)의 하면(110f)을 커버하고, 튜브형 케이스(130)의 하부 융착부(133)에 결합된다. 이러한 하부 커버(150)는 바닥 플레이트(151)와, 바닥 플레이트(151)로부터 베어셀(110) 방향으로 연장된 적어도 하나의 연장부(152)를 포함하여 이루어질 수 있다.
바닥 플레이트(151)는 베어셀(110)의 하면(110f)과 대략 동일한 형상으로 형성되며, 베어셀(110)의 하면(110f)에 맞닿게 된다.
연장부(152)는 베어셀(110)의 장측면들(110d, 110e)의 하부를 덮는다. 연장부(152)는 튜브형 케이스(130)의 하부 내부에 삽입되어 하부 융착부(133)와 맞닿아 열융착 등에 의해 결합될 수 있다.
라벨(160)은 튜브형 케이스(130)의 외부 측면들에 부착되어, 배터리 팩(100)의 외측 디자인을 구현한다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 일체로 튜브 형상으로 형성되는 튜브형 케이스(130)를 구비함으로써, 튜브형 케이스(130)와 다른 구성들 간의 결합력을 향상시킬 수 있으며, 베어셀(110)이 튜브형 케이스(130)의 내부에 용이하게 삽입되어 결합되도록 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 벤딩(bending) 또는 트위스팅(twisting)과 같은 외력에 대한 저항력을 높임으로써 품질에 대한 신뢰성을 높일 수 있으며, 또한 기존의 배터리 팩에서 베어셀에 금속 케이스를 둘러가며 부착하는 경우에 비해 베어셀과 케이스를 결합시키는 제조 공정의 작업 효율을 향상시키고 제조 공정 개수를 줄임으로써 제조 수율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 튜브형 케이스(130)를 절연성 물질로 형성하여, 기존에 금속 케이스를 사용한 경우보다 무게를 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 분야에서 요구되는 경량화를 실현할 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 도 1a에 도시된 배터리 팩(100)과 비교하여 상부 커버(240)와 하부 커버(250)가 인서트 사출 성형 공정에 의해 형성되는 점만 상이하며, 동일한 구성을 가지며 동일한 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)에서는, 상부 커버(240)와 하부 커버(250)에 대해서만 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상부 커버(240)는 도 1a에 도시된 상부 커버(140)와 동일한 외관 형상을 가지며 동일한 역할을 한다. 다만, 상부 커버(240)는 수지가 튜브형 케이스(도 1b의 130)의 상부 융착부(132)에 성형되는 인서트 사출 공정에 의해 형성되고, 라벨(160)은 결합된 상부 커버(240)와 튜브형 케이스(130)를 둘러싼다. 구체적으로, 회로 모듈(120)이 결합된 베어셀(110)이 튜브형 케이스(130) 안에 삽입된 후, 상부 커버(240)가 사출 성형에 의해 튜브형 케이스(130)의 상부 융착부(132)에 형성된다. 이렇게 상부 커버(240)는 인서트 사출 성형 공정을 통해 수지가 베어셀(도 1b의 110), 회로 모듈(도 1b의 120) 및 튜브형 케이스(도 1b의 130) 사이의 공간에 채워지는 형태로 형성되기 때문에 베어셀(110)의 상부, 회로 모듈(120) 및 튜브형 케이스(130) 간 결합력을 높일 수 있다. 여기서, 상부 커버(240)는 베어셀(110)의 상부, 회로 모듈(120) 및 튜브형 케이스(130) 간 결합력을 높이기 위해 접착성이 높은 수지, 예를 들어 폴리 아미드(Poly Amide)계 수지로 형성될 수 있다.
하부 커버(250)는 1a에 도시된 하부 커버(150)와 동일한 외관 형상을 가지며 동일한 역할을 한다. 다만, 하부 커버(250)는, 상부 커버(240)의 인서트 사출 성형 공정과 유사하게 수지가 튜브형 케이스(도 1b의 130)의 하부 융착부(133)에 성형되는 인서트 사출 공정에 의해 형성된다. 이러한 하부 커버(250)는 베어셀(도 1b의 110)의 하부 융착부(133)와 튜브형 케이스(130) 간 결합력을 높이기 위해 접착성이 높은 수지, 예를 들어 폴리 아미드(Poly Amide)계 수지로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 인서트 사출 성형 공정을 통해 형성되는 상부 커버(240)와 하부 커버(250)를 구비함으로써, 구성 요소 사이의 결합력을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 벤딩(bending) 또는 트위스팅(twisting)과 같은 외력에 대한 저항력을 더욱 높임으로써, 품질에 대한 신뢰성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 튜브형 케이스(130)는 베어셀(110)이 튜브형 케이스(130) 안에 배치되는 상태에서 상부 커버(240)와 하부 커버(250)가 인서트 사출 성형 될 수 있게 한다. 여기서, 커버들 모두가 튜브형 케이스(130)에 사출 성형 되는 것으로 설명되었지만, 하나의 커버는 다른 커버가 인서트 사출 성형에 의해 직접 형성되어 연결되기 전 또는 후에 형성될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 4a는 도 3에 도시된 코어팩 준비 단계를 설명하기 위한 사시도이고, 도 4b는 도 3에 도시된 튜브형 케이스 결합 단계를 설명하기 위한 사시도이고, 도 4c는 도 3에 도시된 커버 결합 단계를 설명하기 위한 사시도이고, 도 4d는 도 3에 도시된 라벨 부착 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제조 방법은 코어팩 준비 단계(S1), 튜브형 케이스 결합 단계(S2), 커버 결합 단계(S3) 및 라벨 부착 단계(S4)를 포함할 수 있다. 한편, 도 3은 특정 순서로 단계가 수행되는 것을 도시하였지만 단계가 다른 순서로 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다.
도 4a를 참조하면, 코어팩 준비 단계(S1)는 코어팩을 준비하는 단계이다. 여기서, 베어셀(110)은 파우치형 베어셀로 준비되는 것으로 예를 들기로 한다.
코어팩 준비 단계(S1)에서는 회로 모듈(120)이 준비되어 용접 등에 의해 베어셀(110)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 코어팩 준비 단계(S1)에서 베어셀(110)과 회로 모듈(120)을 포함하는 코어팩이 형성될 수 있다. 한편 도시하진 않았지만, 회로 모듈(120)은 베어셀(110)이 튜브형 케이스(130) 안에 배치된 후 용접 등에 의해 베어셀(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 코어팩이 튜브형 케이스 결합 단계(S2)에서 형성될 수도 있다.
도 4b를 참조하면, 튜브형 케이스 결합 단계(S2)는 베어셀(110)을 튜브형 케이스(130) 안에 삽입하거나 배치하는 단계이다.
구체적으로, 튜브형 케이스 결합 단계(S2)에서는 베어셀(110)과 회로 모듈(120)이 튜브형 케이스(130)의 내부로 삽입되어져 튜브형 케이스(130)에 의해 커버된다. 한편 도시하진 않았지만, 튜브형 케이스 결합 단계(S2)에서 코어팩이 형성되는 경우, 튜브형 케이스 결합 단계(S2)는 먼저 전극탭(도 1b의 112, 113)이 노출되도록 베어셀(110)의 적어도 일부를 튜브형 케이스(130)의 내부에 배치시킨 상태에서, 베어셀(110)의 전극탭(112, 113)과 회로 모듈(120)의 접속 단자(도 1c의 123, 124)를 용접에 의해 전기적으로 연결하여 코어팩을 형성한다. 그리고, 튜브형 케이스 결합 단계(S2)는 베어셀(110)을 튜브형 케이스(130)의 내부에 완전히 삽입하여, 튜브형 케이스(130)의 상부 융착부(132)와 하부 융착부(133) 각각이 베어셀(110)의 상면(110a)과 하면(110f) 각각을 지나 연장되도록 한다.
도 4c를 참조하면, 커버 결합 단계(S3)는 베어셀(110)과 전기적으로 연결되는 회로 모듈(120)을 커버하도록 상부 커버(140)를 튜브형 케이스(130)에 결합하고, 상부 커버(140)의 반대 방향에서 베어셀(110)의 하면(110f)을 커버하도록 하부 커버(150)를 튜브형 케이스(130)에 결합하는 단계이다.
구체적으로, 커버 결합 단계(S3)는 미리 형성된 상부 커버(140)와 하부 커버(150)를 준비하고, 상부 커버(140) 중 측부(142)의 하부 영역을 튜브형 케이스(130)의 상부 융착부(132) 내부에 삽입 후 열융착 시키며, 하부 커버(150)의 연장부(152)를 튜브형 케이스(130)의 하부 내부에 삽입 후 열융착 시킨다. 본 발명의 실시예서 이를 한정하는 것은 아니며, 상부 커버(140)와 하부 커버(150)가 튜브형 케이스(130)의 각 끝단에 동시에 배치되고, 배치된 상부 커버(140)와 하부 커버(150)에 한번 또는 여러번의 열처리가 수행될 수 있다. 한편, 커버 결합 단계(S3)는 구성 요소들 사이의 결합력을 향상시키기 위해 튜브형 케이스(130), 베어셀(110), 상부 커버(140) 및 하부 커버(150) 사이의 공간에 본드 또는 레진을 채울 수 있다. 또한, 상부 커버(140)와 하부 커버(150)는, 베어셀(110)과 회로 모듈(120)이 튜브형 케이스(130)에 배치되는 경우에서 인서트 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 베어셀(110)과 회로 모듈(120)은 코어팩으로서 미리 형성되거나 튜브형 케이스(130) 안에 형성된 상태일 수 있다. 그리고, 수지가 상부 융착부(132)와 하부 융착부(133) 안에 배치되어 상부 커버(140)와 하부 커버(150)를 형성할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 라벨 부착 단계(S4)는 베어셀(110)의 측부, 즉 튜브형 케이스(130)에 라벨(160)을 부착하여 배터리 팩(도 1a의 100)을 완성하는 단계이다. 여기서, 라벨 부착 단계(S4)는 어떠한 라벨(160)도 사용되지 않으면 수행될 필요가 없다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 제조 방법은 도 3에 도시된 배터리 팩(100)의 제조 방법과 비교하여 커버 결합 단계(S13)만 상이할 뿐 동일한 단계를 가진다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 제조 방법에서는 커버 결합 단계(S13)에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 6은 도 5에 도시된 커버 결합 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 제조방법은 코어팩 준비 단계(S1), 튜브형 케이스 결합 단계(S2), 커버 결합 단계(S13) 및 라벨 부착 단계(S4)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 커버 결합 단계(S13)는 도 3의 커버 결합 단계(S3)와 같이 베어셀(110)과 전기적으로 연결되는 회로 모듈(120)을 커버하도록 상부 커버(240)를 튜브형 케이스(130)에 결합하고, 상부 커버(240)의 반대 방향에서 베어셀(110)의 하면(110f)을 커버하도록 하부 커버(250)를 튜브형 케이스(130)에 결합하는 단계이다.
다만, 커버 결합 단계(S13)는 회로 모듈(120)을 감싸도록 튜브형 케이스(130)의 상부 융착부(132) 안에 수지를 배치시키고 성형함으로써 상부 커버(240)를 형성하고, 상부 커버(240)의 반대 방향에서 베어셀(110)의 하면(110f)을 커버하도록 튜브형 케이스(130)의 하부 융착부(133) 안에 수지를 배치시키고 성형함으로써 하부 커버(250)를 형성한다. 여기서, 수지는 접착성이 높은 폴리 아미드계 수지가 이용될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100, 200: 배터리 팩 110: 베어셀
120: 회로 모듈 130: 튜브형 케이스
140, 240: 상부 커버 150, 250: 하부 커버
160: 라벨

Claims (14)

  1. 베어셀;
    상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 회로 모듈;
    상기 베어셀의 측면들을 감싸도록 배치되며, 끝단에 적어도 하나의 개구를 갖는 일체 튜브형 케이스;
    상기 회로 모듈을 커버하도록 배치되는 상부 커버; 및
    상기 베어셀의 하부를 커버하도록 배치되는 하부 커버를 포함하고,
    상기 일체 튜브형 케이스는
    상기 베어셀의 측면들을 감싸는 본체부;
    상기 본체부로부터 상기 상부 커버 방향으로 연장된 상부 융착부; 및
    상기 본체부로부터 상기 하부 커버 방향으로 연장된 하부 융착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체 튜브형 케이스는 속이 빈 상태로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체 튜브형 케이스는 절연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체 튜브형 케이스는 열수축성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체 튜브형 케이스는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 융착부, 상기 하부 융착부 및 상기 본체부 중 적어도 어느 하나는, 상기 베어셀의 일부와 접촉하는 표면에 배치되는 융착 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 커버는 폴리 아미드계 수지를 포함하며, 상기 하부 커버는 폴리 아미드계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어셀은 파우치형 베어셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체 튜브형 케이스, 상기 베어셀, 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버 사이의 공간에 배치되는 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 커버 및 상기 하부 커버는, 상기 베어셀이 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치된 후 형성된 공간에 물질을 사출 성형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 커버 및 상기 하부 커버는, 상기 베어셀이 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치되기 전에 사출 성형에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어셀은, 상기 회로 모듈이 상기 베어셀에 전기적으로 연결되기 전에 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 모듈은, 상기 베어셀이 상기 일체 튜브형 케이스 안에 배치되기 전에 상기 베어셀에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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