KR101226865B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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다까유끼 야마히라
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Abstract

박스형 또는 판형 배터리 팩이 개시된다. 배터리 팩은 경질 외부 재킷 부재, 박스형 또는 판형 배터리 소자, 커버 및 회로 기판을 갖는다. 경질 외부 재킷 부재는 양 단부에 형성된 제2 개구 및 제1 개구를 갖는다. 박스형 또는 판형 배터리 소자는 외부 재킷 부재에 내장되고, 전극 단자를 갖는다. 커버는 수지로 성형되어 제1 개구로 끼워맞춰진다. 회로 기판은 전극 단자 리드에 접속하고 커버에 내장된다. 적어도 전극 단자 리드는 제1 개구로부터 연장한다. 커버는 하나의 더 긴 측면의 양 단부 상에 오목부를 갖는다. 외부 재킷 부재는 적어도 커버의 오목부가 노출되는 절결부를 갖는다. 적어도 커버의 더 긴 측면 및 외부 재킷 부재는 열 접착된다.
배터리 팩, 외부 재킷 부재, 회로 기판, 오목부, 돌출부

Description

배터리 팩 {BATTERY PACK}
도1a 및 도1b는 종래의 배터리 셀의 구조를 도시한 단면도.
도2는 종래의 배터리 셀의 구조를 도시한 개략도.
도3a 및 도3b는 종래의 배터리 팩의 구조를 도시한 단면도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 구조의 일 예를 도시한 분해 사시도.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 일단부의 형상의 일 예를 도시한 사시도.
도6a 및 도6b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 소자의 구조의 일예를 도시한 사시도 및 단면도.
도7a, 도7b 및 도7c는 외부 재킷의 제1 실시예를 도시한 평면도, 짧은 측면 단면도 및 더 긴 측면 단면도.
도8은 외부 재킷 부재를 포함하는 연질 적층 부재의 구조의 일 예를 도시한 단면도.
도9는 외부 재킷 부재의 제2 실시예를 도시한 사시도.
도10은 상부 홀더의 형상의 일 예를 도시한 사시도.
도11은 외부 재킷으로 코팅된 배터리 소자의 외관의 일 예를 도시한 사시도.
도12는 배터리 소자를 코팅하는 외부 재킷 부재를 도시한 확대 단면도.
도13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 돌출 방법을 설명한 사시도.
도14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 돌출 방법을 설명한 사시도.
도15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 돌출 방법을 설명한 사시도.
도16는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 돌출 방법을 설명한 사시도.
도17는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 돌출 방법을 설명한 사시도.
도18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도.
도19은 제1 비교예에 따른 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도.
도20은 제2 비교예에 따른 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도.
도21은 제3 비교예에 따른 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도.
도22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩의 구조를 도시한 개략도.
도23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에 사용된 상부 커버의 구조를 도시한 개략도.
도24는 본 발명의 제2 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 개략도.
도25는 본 발명의 제2 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 개략도.
도26는 본 발명의 제2 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 개략도.
도27a, 도27b 및 도27c는 본 발명의 제2 실시예에 따라 생산된 상부 커버를 도시한 사시도, 정면도 및 사시도.
도28은 종래의 배터리 팩의 구조를 도시한 개략도.
도29는 종래의 배터리 팩에 사용된 상부 커버와 배터리 셀의 구조를 도시한 개략도.
도30은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩에 사용된 상부 커버의 상부 홀더의 구조를 도시한 사시도.
도31은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩의 구조의 일 예를 도시한 사시도.
도32는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩에 사용되는 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태에서 배터리 셀의 전극 단자 리드부를 도시한 평면도.
도33은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩에 사용되는 상부 커버를 포함하는 하부 홀더의 구조를 도시한 개략도.
도34a 및 도34b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩의 전극 단자의 라우팅(routing)을 도시한 사시도.
도35는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상부 홀더, 하부 홀더 및 배터리 셀의 구조를 도시한 사시도.
도36은 본 발명의 제3 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도37은 본 발명의 제3 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도38은 본 발명의 제3 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도39a, 도39b, 도39c 및 도39d는 본 발명의 제3 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도40은 본 발명의 제4 실시예에 따라 생산된 상부 커버가 배터리 셀에 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도41은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하부 홀더의 제1 예를 도시한 사시도.
도42는 상부 홀더와 하부 홀더가 본 발명의 제4 실시예에 따라 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도43은 상부 홀더와 하부 홀더가 본 발명의 제4 실시예에 따라 끼워 맞춤된 상태를 도시한 사시도.
도44는 상부 홀더와 하부 홀더가 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 셀의 단부면의 개구에 삽입된 상태를 도시한 사시도.
도45는 본 발명의 제4 실시예에 따른 하부 홀더의 제2 예를 도시한 사시도.
도46은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하부 홀더의 제3 예를 도시한 사시도.
도47은 상부 홀더와 하부 홀더가 본 발명의 제4 실시예에 따라 끼워 맞춤된 상태의 하부 홀더의 관통 구멍 인접부를 도시한 확대 사시도.
도48은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하부 홀더의 형상의 일 예를 도시한 사시도.
도49는 종래의 배터리 팩에 사용된 하부 홀더의 형상의 일 예를 도시한 사시도.
도50은 복수의 회로 기판 보유 돌출부를 갖는 하부 홀더의 형상의 일 예를 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 외부 재킷 부재
2 : 상부 커버
3 : 하부 커버
4 : 배터리 소자
6a, 6b : 오목부
8 : 캐소드
9 : 애노드
10a, 10b : 절결부(cut portions)
15a : 열 접착 시트
26a, 26b : 관통 구멍
관련된 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 전체가 참조로서 본원에 합체된, 2005년 1월 21일 출원된 일본 특허 출원 제2005-013862호, 2005년 1월 21일 출원된 일본 특허 출원 제2005-013863호, 2005년 1월 21일 출원된 일본 특허 출원 제2005-014616호 및 2005년 1월 21일 출원된 일본 특허 출원 제2005-014758호와 관련된 주제를 포함한다.
본 발명은 배터리 소자가 외부 재킷 부재로 코팅된 배터리 팩에 관한 것이다.
근래에, 노트형 개인용 컴퓨터, 휴대폰 및 개인 휴대 정보 단말기(PDAs)와 같은 휴대용 전자 장치가 널리 사용됨에 따라, 고전압, 고에너지 밀도 및 경량을 특징으로 하는 리듐 이온 배터리가 휴대용 전자 장치의 전원으로 널리 사용되어 왔다.
배터리가 액체 전해질을 사용할 때, 액체 전해질이 배터리로부터 누출되는 경향의 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 폴리머가 비수 전해질 용액에 잠기는 겔형 폴리머 필름을 사용하는 리듐 이온 폴리머 2차 배터리와 고체 전해질을 사용하는 리듐 이온 폴리머 2차 배터리가 실제 사용되어 왔다.
리듐 이온 폴리머 2차 배터리는 셀 구조를 갖는다. 셀은 배터리 소자와, 알루미늄 적층물로 이루어진 외부 재킷 부재를 포함한다. 배터리 소자는 캐소드, 애노드, 및 폴리머 전해질을 포함한다. 배터리 소자는 캐소드와 애노드로부터 연장된 전극 단자를 갖는다. 배터리 소자는 외부 재킷 부재로 코팅된다. 회로부가 장착되는 배선 기판과 셀은 상위 케이스와 하위 케이스를 포함하는 박스형 플라스틱 주형 케이스 내에 내장된다. 후속 특허 문헌1은 이러한 리듐 이온 폴리머 2차 배터리의 일예를 개시한다.
[특허 문헌1]
일본 특허출원공개공보 제2002-260608호
배터리 소자가 주형 케이스 내에 내장되는 관련 제품의 구조에서, 주형 케이스의 벽 두께는 약 0.3㎜ 내지 0.4㎜이다. 고정용 이중 접착 테이프와 공차를 고려하면, 셀의 두께는 약 0.8㎜ 내지 1㎜까지 증가한다. 또한, 셀의 상위 주형 케이스와 하위 주형 케이스 모두가 초음파 접착될 수 있는 형태가 요구된다. 이를 위해, 벽 두께는 약 0.7㎜까지 증가한다. 그 결과, 배터리 팩의 체적은 셀의 체적에 비해 1.3 내지 1.4배 증가한다.
또한, 배터리 셀이 주형 케이스 내에 내장될 때, 열 복사가 악화된다. 그 결과, 배터리 성능이 저하되고 또는 열이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 특허 출원의 발명자들은 하기의 구조를 갖는 배터리 팩을 제안하였다. 배터리 팩은 경질 외부 재킷 부재와 배터리 소자를 포함한다. 경질 외부 재킷 부재는 양단부에 제1 개구와 제2 개구를 갖는다. 배터리 소자는 외부 재킷 부재 내에 내장된다. 합성 수지 몰딩에 의해 이루어진 제1 커버와 제2 커버는 제1 개구와 제2 개구에 각각 정합된다. 회로 기판은 제1 개구에 정합하는 제1 커버 내에 내장된다. 회로 기판은 배터리 소자에 연결된 전극 단자를 갖는다.
이러한 배터리 팩은 매우 우수한 체적 효율(단위 체적당 전기 용량/하나의 배터리 팩)과 높은 열 복사 특성이 있기 때문에, 이러한 배터리 팩은 배터리 성능의 개선에 기여한다. 또한, 상기 배터리 팩은 조립이 용이하고 높은 수율이 달성될 수 있다. 하지만, 배터리 팩의 형상이 단순하기 때문에, 본 발명자들은 배터리 팩이 극성을 반대로 전자 장치에 부착되는 위험이 존재한다는 사실을 발견했다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 돌출부가 배터리 팩의 모서리면에 부가될 수 있다. 하지만, 이러한 돌출부는 배터리 팩의 체적 효율을 감소시킬 것이다.
또한, 전술된 배터리 팩이 사용되는 경우, 구조가 간단하기 때문에, 외부 충격으로부터 배터리 팩을 보호하는 것이 중요하다. 도1a에 도시된 바와 같은 전술한 구조를 갖는 배터리 팩에서는, 연질 외부 재킷 부재(101a)가 배터리 소자를 내장하는 오목부가 형성되도록 회전 몰딩된다. 배터리 소자가 오목부 내에 내장된 후, 경질 외부 재킷 부재(101b)가 연질 외부 재킷 부재(101a) 상에 배치되어, 경질 외부 재킷 부재(101b)가 오목부의 개구부를 덮는다. 배터리 소자의 주연부는 열 접착된다. 그 후, 도1b에 도시된 바와 같이, 경질 외부 재킷 부재(101b)와 연질 외부 재킷(101a)이 절첩된다. 그 결과, 최종 구조는 타원형 섹션을 갖는다. 외부 재킷 부재(101a, 101b)의 단부 부분들이 접착된다. 그 결과, 배터리 셀이 얻어진다. 타원형 섹션을 갖는 커버는 배터리 셀의 상부 및 하부에서 상기 개구들에 끼워 맞춤된다. 그 결과, 배터리 팩이 얻어진다.
하지만, 도2에 도시된 바와 같이, 이러한 구조를 갖는 배터리 팩에서는, 경질 외부 재킷 부재(101b)와 연질 내부 재킷 부재(101a)는 배터리 소자(104)의 좌측 표면부 및 우측 표면부와 배터리 소자(104)를 내장하는 개구를 연결하는 라인을 따라 절첩된다. 따라서, 이러한 절첩된 부분의 곡률 반경은 배터리 소자(104)의 좌측 표면부 및 우측 표면부와 배터리 소자(104)의 하부면을 연결하는 부분의 곡률 반경보다 작다. 따라서, 배터리 소자(104)의 섹션은 타원형이 아니다.
이는 배터리 소자(104)를 내장하는 오목부가 회전 몰딩에 의해 형성되고 오목부의 단부(108)가 용이하게 절첩될 수 있기 때문이다. 대체로 타원형인 섹션을 갖는 커버를 배터리 소자(104)의 개구부에 끼워 맞출 때, 경질 외부 재킷 부재(101b)는 커버의 형상에 정합하지 않는다. 그들의 접촉 특성이 낮기 때문에, 충분히 열 접착되지 않는다. 따라서, 배터리 팩이 플로어에 낙하하거나 또는 충격이 배터리 팩에 가해질 때, 경질 외부 재킷 부재(101b)는 쉽게 벗겨지는 경향이 있다.
전술된 배터리 팩의 다른 문제점으로서, 배터리 팩이 타원형 섹션을 갖도록 설계될 때, 측면들이 만곡되기 때문에 배터리 팩을 전자 장치의 배터리 팩 슬롯부와 정렬하는 것이 어렵다. 또한, 배터리 팩이 전자 장치에 부착된 후, 배터리 팩은 슬롯부로부터 쉽게 제거된다.
전술한 배터리 팩에서, 회로 기판(103)은 상부 홀더(102a)와 하부 홀더(102b)를 포함하는 상부 커버(102)에 내장된다. 상부 커버(102)는 외부 재킷 부재(101)의 일 개구부에 끼워 맞춤된다. 이때, 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 회로 기판(103)에 접속된 전극 단자(105)가 절첩되어 배터리 팩에 내장된다. 이 경우, 배터리 소자(104)와 상부 커버(102) 사이의 충분한 공간이 존재하면, 절첩된 전극 단자(105)는 전극 단자 리드부에 대향하여 상부 홀더(102a)에 배치된 부분(109)과 간섭하지 않는다. 하지만, 이러한 구조는 높은 체적 효율을 갖는 배터리 팩의 제1차 목적에 반한다.
배터리 소자(104)와 상부 커버(102) 사이의 공간이 좁으면, 전극 단자 리드부의 구조로 인해, 외부 재킷 부재(101)와 상부 홀더(102a)에 배치된 전극 단자 리드부의 열 접착부가 매우 작아진다. 따라서, 상부 커버(102)와 외부 재킷 부재(101) 사이의 열 접착 강도가 불충분해진다. 또한, 도3b에 도시된 바와 같이 배터리 두께가 비교적 작을 때, 전극 단자 리드부에 대향하고 하부 홀더(102b)의 하부면에 배치된 부분(110)이 전극 단자(105)를 가압한다. 그 결과, 전극 단자들은 돌출되어 배터리 소자의 두께 방향으로 절첩된다. 따라서, 전극 단자부의 두께는 다른 부분의 두께보다 크게 된다. 이 경우, 배터리 팩은 전자 장치의 배터리 팩 슬롯과 정합되지 않을 수 있다.
또한, 본 특허 출원의 발명자는 고온 용융 수지 등이 내부에 내장된 회로 기판을 고정하도록 제1 커버로 주입되는 점을 제외하면 전술된 배터리 팩과 동일한 구조를 갖는 배터리 팩을 제안하였다.
하지만, 이러한 배터리 팩에서는 수지가 제1 커버로 충분하게 주입되지 않아 제1 커버는 공동을 갖는다. 따라서, 회로 기판이 충분히 고정되지 않는다. 배터 리 팩이 플로어에 낙하되면, 회로 기판이 변형되고 종종 회로가 손상된다.
전술한 바와 같이, 체적 효율의 열화를 요구하지 않으면서 장치에 극성을 반대로 하여 부착되는 것이 방지된 배터리 팩을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 양호한 체적 효율과 외부 충격에 대한 저항을 가지며 배터리 팩 슬롯과 용이하게 정렬될 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 전극 단자들이 상부 커버와 간섭하고 돌출되어 만곡되는 것이 방지되며, 전극 단자들의 두께가 배터리 팩의 다른 부분의 두께보다 두꺼워지는 것을 방지하고 수율을 증가시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 고온 용융된 수지가 회로 기판을 보유하는 커버로 충분히 주입될 수 있고 주입된 수지는 회로 기판을 견고하게 보유할 수 있어 배터리 팩의 기계적 강도가 개선된 배터리 팩을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경질 외부 재킷 부재, 박스형 또는 판형 배터리 소자, 커버 및 회로 기판을 갖는 박스형 또는 판형 배터리 팩이 제공된다. 경질 외부 재킷 부재는 양단부에 형성된 제1 개구와 제2 개구를 갖는다. 박스형 또는 판형 배터리 소자는 외부 재킷 부재에 내장되고 전극 단자들을 갖는다. 커버는 수지로 몰딩되고 제1 개구에 끼워 맞춤된다. 회로 기판은 전극 단자 리드에 접속되어 커버에 내장된다. 적어도 하나의 전극 단자 리드는 제1 개구로부터 연장한다. 커버는 더 긴 측면의 양단부 상에 오목부를 갖는다. 외부 재킷 부재는 최소한 커버의 오목부를 노출하는 절결부를 갖는다. 최소한 커버의 긴 측면과 외부 재킷 부재는 열 접착된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부 재킷 부재를 갖는 배터리 팩과, 배터리 소자 및 적어도 하나의 수지 몰딩 커버가 제공된다. 외부 재킷 부재는 제1 적층 부재와 제2 적층 부재를 포함한다. 제1 적층 부재는 오목부를 갖는다. 배터리 소자는 제1 적층 부재에 형성된 오목부에 내장된다. 제1 적층 부재와 제2 적층 부재는 제2 적층 부재가 오목부의 개구를 덮도록 적층된다. 제1 적층 부재의 개구의 주연부는 밀봉된다. 제2 적층 부재의 양단부는 제1 적층 부재의 오목부의 하부 외측에 연결된다. 대체로 제2 적층 부재의 양측부는 돌출된 타원 형상으로 형성된다. 적어도 하나의 수지 몰딩 커버가 외부 재킷 부재에 형성된 개구부에 끼워 맞춤된다. 코너부들은 커버의 두 짧은 측면 모두에 형성된다. 제1 적층 부재의 만곡부의 개구로부터 각각의 짧은 측면까지의 만곡면의 코너부의 곡률 반경은 제1 적층 부재의 오목부의 하부의 외부면으로부터 각각의 짧은 측면까지의 만곡면의 코너의 곡률 반경보다 작다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경질 외부 재킷 부재, 박스형 또는 판형 배터리 소자, 제1 커버 및 제2 커버를 갖는 박스형 또는 판형 배터리 팩이 제공된다. 경질 외부 재킷 부재는 양단부에 제1 개구와 제2 개구를 갖는다. 박스형 또는 판형 배터리 소자는 외부 재킷 부재에 내장되고 회로 기판에 접속된 전극 단자 리드를 갖는다. 제1 커버와 제2 커버는 제1 개구와 제2 개구를 덮는다. 제1 커버는 제1 개구에 끼워 맞춤된다. 회로 기판은 제1 커버 내에 내장된다. 제1 커버는 수지로 몰딩되고 배터리 소자의 대향 측부에 회로 기판을 보유하는 상부 홀더와 수지로 몰딩되고 배터리 소자의 측부 상에 회로 기판을 보유하는 하부 홀더를 적어도 하나 구비한다. 상부 홀더와 하부 홀더는 접착제로 또는 기계적으로 연결된다. 상부 홀더와 하부 홀더는 배터리 소자로부터 연장하는 전극 단자들의 전극 단자 리드부에 상응하는 절결부를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경질 외부 재킷 부재, 박스형 또는 판형 배터리 소자, 제1 커버 및 제2 커버를 갖는 박스형 또는 판형 배터리 팩이 제공된다. 경질 외부 재킷 부재는 양단부에 제1 개구와 제2 개구를 갖는다. 박스형 또는 판형 배터리 소자는 외부 재킷 부재에 내장되고 회로 기판에 접속된 전극 단자 리드를 갖는다. 제1 커버와 제2 커버는 제1 개구와 제2 개구를 덮는다. 제1 커버는 제1 개구에 끼워 맞춤된다. 회로 기판은 제1 커버 내에 내장된다. 제1 커버는 수지로 몰딩되고 배터리 소자의 대향 측부에 회로 기판을 보유하는 상부 홀더와 수지로 몰딩되고 배터리 소자의 측부 상에 회로 기판을 보유하는 하부 홀더를 적어도 하나 구비한다. 상부 홀더와 하부 홀더는 접착제로 또는 기계적으로 연결된다. 상부 홀더는 수지가 배터리 소자와 제1 커버 사이에 형성된 공간으로 주입되는 관통 구멍을 갖는다. 하부 홀더는 중심부에 절결부를 갖는 돌출부들을 양단부에 가지며, 중심부의 인접부에서 회로 기판의 측부상에 돌출된 적어도 하나의 기판 지지 돌출부를 갖는다. 수지는 배터리 소자와 제1 커버 사이에 형성된 공간에 주입된다.
외부 재킷 부재의 일단부가 배터리 소자의 일단부로부터 코브(cove)에 끼워 맞춤된 개구를 통해 코브의 두께 정도 돌출되는 것이 바람직하다. 열 접착층은 외부 재킷 부재의 돌출된 부분 내측에 배치되는 것이 바람직하다.
외부 재킷 부재는 거의 동일한 크기를 갖는 제1 적층 부재와 제2 적층 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 적층 부재는 배터리 소자를 내장하는 오목부를 갖고, 제1 적층 부재와 제2 적층 부재는 제2 적층 시트 부재가 오목부의 개구를 덮도록 층을 이루고, 제1 적층 부재의 개구의 주연부는 밀봉되고, 배터리 소자에 연결된 전극 단자 리드는 밀봉부로부터 연장하고, 제1 적층 부재와 제2 적층 부재의 단부들은 제1 적층 부재의 오목부의 하부 외측에 연결되고, 제1 적층 부재와 제2 적층 부재의 양 측부는 그들이 돌출된 타원 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 커버는 더 긴 측면의 양단부에 오목부를 가지며, 외부 재킷 부재는 적어도 커버의 오목부를 노출시키는 절결부를 갖는다. 따라서, 양호한 체적 효율을 갖는 배터리 팩은 배터리 팩이 극성을 반대로 하여 부착되는 것이 방지되는 구조를 갖는다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 커버와 외부 재킷의 끼워 맞춤부의 접촉 특성이 개선되기 때문에, 열 접착부가 벗겨지는 것이 방지된다. 그 결과, 배터리 팩이 낙하 또는 충격을 받을 때, 손상을 입지 않는다. 또한, 배터리 팩이 전자 장치의 배터리 팩 슬롯과 쉽게 정렬될 수 있어 배터리 팩이 오정렬되는 것이 방지될 수 있어, 배터리 팩의 품질이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회로 기판을 내장하는 커버가 절결부를 갖기 때문에, 커버가 외부 재킷 부재에 끼워 맞춤되면 절결부는 만곡된 전극 단자들을 내장한다. 따라서, 커버와 외부 재킷 부재가 열 접착된 후, 배터리 팩의 두께는 증가하지 않는다. 또한, 열 접착부가 벗겨지는 것이 방지되기 때문에, 배 터리 팩의 품질이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주입되는 수지의 유동을 방해하지 않는 홀더가 사용되기 때문에, 수지는 상부 커버로 충분히 주입될 수 있으며, 회로 기판은 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 배터리 팩의 기계적 강도가 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하부 홀더의 양단부에서 리브가 배터리 팩의 종방향으로 돌출된 부분을 갖기 때문에, 수지가 주입될 때, 수지의 유동이 간단해질 수 있다. 따라서, 수지는 상부 커버로 충분히 주입될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하부 홀더가 돌출된 부분을 갖기 때문에, 상부 홀더와 하부 홀더가 끼워 맞춤될 때 관통 구멍이 돌출부에 대향하기 때문에, 금속 핀이 관통 구멍으로 삽입되는 경우에도, 금속 핀이 배터리 소자와 접촉하는 것이 방지된다. 따라서, 회로 단락과 같은 사고가 방지된다.
본 발명의 상술된 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 가장 양호한 실시예의 후속하는 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명은 유사한 도면 부호가 유사한 구성 요소를 표시하는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 후속하는 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
다음으로, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예가 설명될 것이다. 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 구조의 일예를 도시한 분해 사시도이다. 도5는 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 일 단부의 형상의 일 예를 도시한 사시도이다. 배터리 팩은 박스형 또는 판형 리듐 이온 폴리머 배터리의 배터리 팩이다. 도4에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 개방 단부, 외부 재킷 부재(1)에 내장된 배터리 소자, 및 외부 재킷 부재(1)의 양쪽 개방 단부에 끼워 맞춤된 상부 커버(2)와 하부 커버(3)를 갖는 외부 재킷 부재(1)를 갖는다. 후속의 설명에서, 상부 커버(2)가 끼워 맞춤되는 개방 단부는 상부 단부로 지시되고 하부 커버(3)가 끼워 맞춤되는 개방 단부는 하부 단부로 지시된다.
배터리 소자는 박스형 또는 판형의 롤 타입 배터리 소자이다. 외부 재킷 부재(1)는 판 형상을 갖는다. 주평면으로부터 볼 때, 외부 재킷 부재(1)는 사각형상을 갖는다. 외부 재킷 부재(1)는 상부 커버(2)의 더 긴 측면의 양단부 상에 형성된 적어도 하나의 오목부(6a, 6b)를 노출하는 절결부(10a, 10b)를 갖는다. 외부 재킷 부재(1)의 양단부의 개구들은 사각형상을 갖는다. 각각의 개구들의 짧은 양 측부는 타원형 원호 형상으로 돌출된다.
또한, 상부 커버(2)와 하부 커버(3)는 외부 재킷 부재(1)의 양단부의 개구에 끼워 맞춤되도록 형상이 결정된다. 상부 커버(2)와 하부 커버(3)의 전방으로부터 볼 때, 상부 커버와 하부 커버는 사각형상을 가지며 이들의 짧은 측면은 타원형 원호 형상으로 돌출된다. 도5에 도시된 바와 같이, 오목부(6a, 6b)는 상부 커버(2)의 더 긴 측면의 양단부에 형성되어, 배터리 팩이 극성을 반대로 하여 전자 장치의 배터리 팩 슬롯에 장착되는 것을 방지한다. 또한, 관통 구멍(26a, 26b)은 상부 커버(2)의 전방면에 형성된다.
다음으로, 도6 내지 도10을 참조하여, 배터리 소자(4), 외부 재킷 부재(1), 상부 커버(2) 및 하부 커버(3)가 설명될 것이다.
<배터리 소자>
도6a 및 도6b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 소자(4)의 외관의 일 예를 도시한 사시도 및 단면도이다. 도6b는 캐소드(8)와 애노드(9)의 롤의 단부 부분의 구조를 도시한다. 배터리 소자(4)는 캐소드(8), 분리기(19a), 캐소드(8)에 대향 배치된 애노드(9), 및 스트립 형상으로 형성되어 종방향으로 권취된 분리기(19b)를 포함한다. 캐소드(8)와 애노드(9) 각각의 양 표면은 폴리머 전해질(20)로 코팅된다. 도6b에 도시된 바와 같이, 폴리머 전해질(20)은 캐소드(8)와 애노드(9) 각각의 양 표면에 완전히 도포되어, 폴리머 전해질(20)은 캐소드(8)와 애노드(9)의 단부 부분을 완전히 덮는다. 캐소드(8)에 접속된 캐소드 단자(5a)와 애노드(9)에 접속된 애노드 단자(5b)는 배터리 소자(4)로부터 연장된다. (전극 단자들이 상술되지 않는다면, 캐소드 단자(5a)와 애노드 단자(5b)는 전극 단자(5)로 간단하게 지시된다.) 캐소드 단자(5a)와 애노드 단자(5b) 각각의 양 표면은 외부 재킷 부재(1)로 후술될 적층 필름과의 접착 특성을 개선한 수지 조각(7a, 7b)으로 코팅된다. (이후에서는, 수지 조각(7a, 7b)이 밀봉제로 지칭된다.)
캐소드(8)는 스트립형 캐소드 전류 집전자, 캐소드 전류 집전자 상에 형성된 캐소드 활성 재료 및 캐소드 활성 재료 층 상에 형성된 폴리머 전해질 층으로 구성된다. 캐소드 전류 집전자는 알루미늄(Al) 포일, 니켈(Ni) 포일 또는 스테인레스 강 포일과 같은 금속 포일로 이루어진다. 애노드(9)는 스트립 형 애노드 전류 집전자, 애노드 전류 집전자 상에 형성된 애노드 활성 재료 및 애노드 활성 재료 층 상에 형성된 폴리머 전해질로 구성된다. 애노드 전류 집전자는 구리(Cu) 포일, 니켈(Ni) 포일 또는 스테인레스 강 포일과 같은 금속 포일로 이루어진다. 캐소드(8)와 애노드(9)의 전극 단자(5a, 5b)는 캐소드 전류 집전자 및 애노드 전류 집전자에 각각 연결된다. 캐소드 활성 재료, 애노드 활성 재료 및 폴리머 전해질로서는 제안된 재료들이 사용될 수 있다.
캐소드(8)의 캐소드 활성 재료는 배터리의 형식에 따라 산화 금속, 황화 금속 또는 소정의 폴리머일 수 있다. 배터리 팩이 리튬 이온 배터리인 경우, 캐소드 활성 재료는 예를 들면 리튬 다중 산화 LixMO2(여기서, M은 하나 이상의 형식의 전이 금속을 표시하고, X는 배터리의 충전/방전 상태에 따른 0.05에서 1.10까지 범위의 값을 표시함)일 수 있다. 리튬 다중 산화물을 구성하는 전이 금속은 양호하게는 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn) 등이다.
캐소드 활성 재료 층은 예를 들면 캐소드 활성 재료, 도전성 작용제 및 결합 작용제로 구성되어 있다. 이들 재료는 동등하게 혼합되어 캐소드 혼합물이 형성된다. 캐소드 혼합물은 용매에서 분산된다. 그 결과, 캐소드 혼합물의 슬러리가 얻어진다. 캐소드 혼합물의 슬러리는 예를 들면 닥터 블레이드 방법(doctor blade method)에 의해 캐소드 전류 집전자에 균일하게 도포된다. 캐소드 전류 집전자는 용매가 증발되도록 고온에서 가열된다. 그 결과, 캐소드 활성 재료가 얻어진다. 이러한 경우, 캐소드 활성 재료, 도전성 작용제, 결합 작용제 및 용매의 혼합률은 이들이 용매에서 동등하게 분산되는 한 제한되지 않는다.
리튬 이온 다중 산화물의 특정한 예는 LiCoO2, LiNiO2 LiniyCo1-yO2(여기서, 0 < y < 1) 및 LiMnO4이다. 그 대신에, 전이 금속의 일부가 다른 금속으로 교체되는 고형 용매는 리튬 이온 다중 산화물로서 사용될 수 있다. 고형 용매의 예는 LiNi0.5Co0.5O2 및 LiNi0.8Co0.2O2이다. 이들 리튬 다중 산화물은 고전압을 발생할 수 있고 고 에너지 밀도를 갖는다. 그 대신에, 캐소드 활성 재료는 리튬을 포함하지 않은 황화 금속 또는 산화 금속 예를 들면 TiS2, MoS2, NbSe2 또는 V2O5일 수 있다. 캐소드는 복수의 형태의 이들 캐소드 활성 재료로 이루어질 수 있다. 캐소드가 이들 캐소드 활성 재료로 이루어진 경우, 도전성 작용제 및/또는 결합 작용제가 첨가될 수 있다.
도전성 작용제로서, 카본 블랙(carbon black) 또는 흑연과 같은 탄소 재료가 사용된다. 결합 작용제로서, 예들 들면 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(테트라플루오에틸렌) 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)가 사용된다. 용매로서, 예를 들면 N-메틸피로리돈이 사용된다.
캐소드(8)는 전류 집전자의 일부에 점 용접되거나 초음파 용접되는 캐소드 단자(5a)를 갖는다. 캐소드 단자(5a)는 양호하게는 메쉬형 금속 포일이다. 그러나, 재료가 전기화학적으로 또는 화학적으로 안정적이고 전기를 전도하는 한 캐소드 단자(5a)는 전기를 전도하는 비금속 재료로 이루어질 수 있다. 캐소드 단자(5a)의 재료는 예를 들면 알루미늄(Al)이다.
애노드 활성 재료 층은 예를 들면 애노드 활성 재료와 필요시에는 도전성 작용제 및 결합 작용제로 이루어진다. 이들 재료는 동등하게 혼합되어 애노드 혼합물이 형성된다. 애노드 혼합물은 용매에서 분산된다. 그 결과, 애노드 혼합물의 슬러지가 얻어진다. 애노드 혼합물의 슬러지는 예를 들면 닥터 블레이드 방법에 의해 애노드 전류 집전자에 균일하게 도포된다. 애노드 전류 집전자는 용매가 증발되도록 고온에서 가열된다. 그 결과, 애노드 활성 재료가 얻어진다. 이러한 경우, 애노드 활성 재료, 도전성 작용제, 결합 작용제 및 용매의 혼합률은 이들이 용매에서 동등하게 분산되는 한 제한되지 않는다.
애노드(9)의 재료로서, 예를 들면 리튬이 도핑 및 디도핑될 수 있는 재료가 사용될 수 있다. 이러한 재료의 예는 비흑연화(non-graphitizing) 탄소 및 흑연계 재료로 이루어진 탄소 재료이다. 특히, 열분해한 탄소족, 코크스족(피치 코크스, 니들 코크스, 석유 코크스 등), 흑연족, 유리계 탄소족, 유기 폴리머 소결체(적절한 온도에서 소결된 페놀 수지 또는 푸란 수지의 탄화체), 탄소 섬유, 활성 탄소 등이 사용될 수 있다. 리튬이 도핑 및 디도핑될 수 있는 재료로서, 예를 들면 폴리-아세틸렌과 폴리피롤과 같은 폴리머 및 SnO2와 같은 산화물이 사용될 수 있다. 애노드(9)가 이들 재료로 이루어진 경우, 결합 작용제 등이 첨가될 수 있다.
리튬과 합금될 수 있는 재료의 예는 주석(Sn), 코발트(Co), 인듐(In), 알루미늄(Al), 규소(Si) 및 이들의 합금과 같이 다양한 형태이다. 금속성 리튬이 사용되는 경우, 그 분말을 결합 작용제로 항상 덮을 필요는 없다. 그 대신에, 압연된 Li 금속 판이 사용될 수 있다.
결합 작용제의 예는 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 스틸렌-부타티엔 고무(SBR)이다. 용매의 예는 N-메틸피로리든 및 메틸 에틸 케톤이다.
캐소드(8)와 유사하게, 애노드(9)는 전류 집전자의 일부에 점 용접되거나 초음파 용접된 애노드 단자(5b)를 갖는다. 애노드 단자(5b)는 양호하게는 메쉬형 금속 포일이다. 그러나, 재료가 전기화학적으로 또는 화학적으로 안정적이고 전기를 전도하는 한 애노드 단자(5b)는 전기를 전도하는 비금속 재료로 이루어질 수 있다. 애노드 단자(5b)의 재료는 예를 들면 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)이다.
캐소드 단자(5a) 및 애노드 단자(5b)는 배터리 소자(4)의 동일한 개구를 통해 연장되는 것이 바람직하다. 그 대신에, 단락이 발생되지 않고 배터리 성능이 열화되지 않는 한 캐소드 단자(5a) 및 애노드 단자(5b)는 배터리 소자(4)의 임의의 개구를 통해 연장될 수 있다. 또한, 캐소드 단자(5a) 및 애노드 단자(5b)가 캐소드(8) 및 애노드(9)에 각각 전기적으로 접촉되는 한 캐소드 단자(5a) 및 애노드 단자(5b)는 임의의 위치에 그리고 임의의 방법으로 연결될 수 있다.
폴리머 전해질은 폴리머 재료, 전해질 및 전해된 소금으로 이루어진다. 이들은 혼합되고 겔화(gelled) 전해질은 열분해된다. 폴리머 재료는 전해질에 의해 용해된다. 폴리머 재료의 예는 규소 겔, 아크릴 겔, 아크릴 니트릴 겔, 폴리포스파젠, 변성 폴리머, 폴리에틸렌 산화물 및 폴리프로필렌 산화물이다. 이들 복합 폴리머, 이들 교차 결합된 폴리머, 변성 폴리머 및 플루오라이드 폴리머의 예로서 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-일산화탄소-헥사플루오 로프로필렌(fluororide-co-hexafluoropropylene)), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-일산화탄소-트리플루오로에틸렌(fluororide-co-trifluoroethylene))와 이들의 혼합물과 같은 폴리머 재료가 사용된다.
전해질 성분의 예는 예를 들면 전술된 폴리머 재료를 분산시킬 수 있는 아프로틱 용매이다. 아프로틱 용매의 예는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC) 및 부틸렌 카보네이트(BC)이다. 전해질염은 용매에서 용해되지 않고 양이온 및 음이온으로 이루어진다. 양이온의 예로서, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이 사용된다. 음이온의 예로서, Cl-, Br-, I-, SCN-, ClO4 -, BF4 -, PF6 - 및 CF3SO3가 사용된다. 전해질염의 특정한 예는 전해질 용매에서 용해가능한 농도를 갖는 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(LiBF4)이다.
전술된 전해질 및 전해질염의 혼합물로서 전해질 용매는 매트릭스 폴리머에 의해 겔화된다. 그 결과, 겔화 전해질이 얻어진다. 매트릭스 폴리머는, 비수용성 용매에 전해질염이 용해되어 겔화된 비전해질 용매에서 그가 용해되는 한 제한되지 않는다. 매트릭스 폴리머의 예는 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리에틸렌 산화물, 폴리프로필렌 산화물, 폴리아크릴로니트릴 및/또는 폴리(메타크릴로니트릴)을 소정의 단위씩 반복적으로 포함하는 폴리머이다. 이러한 폴리머는 이들 성분 중 하나이거나 이들의 혼합물일 수 있다.
<외부 재킷 부재>
도7a, 도7b 및 도7c는 외부 재킷 부재(1)의 제1 예를 도시한다. 도7a 내지 도7c에 도시된 바와 같이, 외부 재킷 부재(1)는 배터리 소자(4)를 포함한 오목부(15)를 갖는 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b) 상의 오목부(15)를 덮는 경질 적층 부재(1b)로 구성된다. 오목부(15)는 배터리 소자(4)의 형태로 스핀-성형된다. 열 접착 시트(15a)는 오목부(15)의 하부에서 외부 표면상에 배치된다.
연질 적층 부재(1a)는 직사각형 형상으로 형성된다. 연질 적층 부재(1a)는 더 긴 상부 측면(11a), 더 긴 하부 측면(12a), 짧은 좌측면(13a) 및 짧은 우측면(14a)을 갖는다. 더 긴 상부 측면(11a)의 길이는 더 긴 하부 측면(12a)의 길이와 동일하다. 짧은 좌측면(13a)의 길이는 짧은 우측면(14a)의 길이와 동일하다. 마찬가지로, 경질 적층 부재(1b)는 직사각형 형상으로 형성된다. 경질 적층 부재(1b)는 더 긴 상부 측면(11b), 더 긴 하부 측면(12b), 짧은 좌측면(13b) 및 짧은 우측면(14b)을 갖는다. 더 긴 상부 측면(11b)의 길이는 더 긴 하부 측면(12b)의 길이와 동일하다. 짧은 좌측면(13b)의 길이는 짧은 우측면(14b)의 길이와 동일하다. 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b) 각각의 좌측과 우측은 도13a의 상부로부터 바라본 위치에 기초한다.
경질 적층 부재(1b)의 더 긴 측면(11b, 12b)은, 배터리 소자(4)를 포함하는 오목부(15)가 경질 적층 부재(1b)로 덮일 때 이들이 짧은 거리로 이격되거나 짧은 측면(13b, 14b)이 서로 접촉되도록 하는 길이를 갖는다. 연질 적층 부재(1a)의 더 긴 측면(11a, 12a)의 길이는 경질 적층 부재(1b)의 더 긴 측면(11b, 12b)의 길이보다 짧다. 연질 적층 부재(1a)의 더 긴 측면(11a, 12a)은, 배터리 소자(4)를 포함하는 오목부(15)가 연질 적층 부재(1a)로 덮일 때 이들이 짧은 거리로 이격되거나 짧은 측면(13a, 14a)이 서로 접촉되도록 하는 길이를 갖는다. 연질 적층 부재(1a)의 짧은 측면(13a, 14a)의 공간은 짧은 거리로 제한되지 않지만, 임의의 거리이다.
연질 적층 부재(1a)의 짧은 측면(13a, 14a)의 길이는 경질 적층 부재(1b)의 짧은 측면(13b, 14b)의 길이보다 짧다. 따라서, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)는 경질 적층 부재(1b)만이 외부 재킷 부재(1)의 상부에 존재하도록 적층된다. 이러한 경우, 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구에 배치된 상부 커버(2)의 주연주는 경질 적층 부재(1b)의 폴리프로필렌에 의해 열 접착될 수 있다. 마찬가지로, 경질 적층 부재(1b)의 접착층은 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구에 배치된 하부 커버(3)의 주연부가 경질 적층 부재(1b)의 폴리프로필렌에 의해 열 접착될 수 있도록 외주 재킷 부재(1)의 하부에 노출될 수 있다.
경질 적층 부재(1b)의 하나의 더 긴 측면은 절결부(10a, 10b)를 갖는다. 배터리 소자(4)가 외부 재킷 부재(1)에 의해 덮이고 상부 커버(2)가 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구에 끼워질 때, 절결부(10a, 10b)는 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b)가 노출되는 위치에 적어도 형성된다. 상부 커버(2)가 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구에 끼워질 때 상부 커버(2)의 적어도 오목부(6a, 6b)가 노출되게 하는 형상으로 절결부(10a, 10b)가 형성된다.
연질 적층 부재(1a)는 배터리 소자(4)를 포함하는 오목부(15)를 스핀-성형으로 형성하는데 적절하다. 연질 적층 부재(1a)는 경질 적층 부재(1b)보다 연성이다.
도8은 외부 재킷 부재(1)를 구성하는 연질 적층 부재(1a) 구조의 예를 도시 한 단면도이다. 연질 적층 부재(1a)는 접착층으로서의 폴리프로필렌(PP) 층(16a), 금속층으로서의 연성 알루미늄 층(17a), 표면 보호층으로서의 나일론 층 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 층(18a)이 순서대로 연속 적층된 적층 구조를 갖는다. 폴리프로필렌 층(16a)이 (경질 적층 부재(1b)와 접촉되는) 가장 내부의 층이다.
연성 알루미늄 층(17a)은 폴리머 전해질이 변성되는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 폴리프로필렌 층(16a)으로서, 예를 들면 주조형 폴리프로필렌(cast polypropylene; CPP)이 사용된다. 폴리프로필렌 층(16a)의 두께는 예를 들면 30 ㎛ 이다.
연성 알루미늄 층(17a)은 수분이 내부로 유입되는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 연성 알루미늄 층(17a)의 예는 풀림된 알루미늄(JIS A8021P-O 또는 JIS A8079-O)이다. 연성 알루미늄 층(17a)의 두께는 30 ㎛에서 130 ㎛의 범위 내에 있다. 나일론 층 또는 PET 층(18a)은 표면을 보호하는 기능을 갖는다. 나일론 층 또는 PET 층(18a)의 두께는 10 ㎛에서 30 ㎛의 범위 내에 있다.
경질 적층 부재(1b)는 외부 변형에 대하여 만곡된 형상을 유지할 수 있다. 경질 적층 부재(1b)는 접착층으로서의 폴리프로필렌 층, 금속층으로서의 경질 알루미늄 층 및 표면 보호층으로서의 나일론 층 또는 PET 층이 순서대로 연속 적층된 적층 구조를 갖는다.
경질 적층 부재(1b)의 폴리프로필렌 층 및 나일론 층 또는 PET 층은 연질 적층 부재(1a)의 이들과 동일하다. 경질 알루미늄 층은 비풀림된(non-annealed) 알루미늄(JIS A3003P-H18 또는 JIS A3004P-H18)이다. 경질 알루미늄 층의 두께는 30 ㎛에서 130 ㎛의 범위 내에 있다. 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b) 각각의 두께는 배터리 팩의 전체 두께를 고려하여 선택된다.
도9는 외부 재킷 부재(1)의 제2 예를 도시한다. 도9에서, 적층 배터리 소자(50)는 외부 재킷 부재(1)로 덮인다. 상부 커버(2) 및 하부 커버(3)는 적층 배터리 소자(50)의 양쪽 단부면상에 배치된다.
외부 재킷 부재(1)는 접착층, 금속층 및 표면 보호층이 순서대로 연속 적층된 경질 적층 부재이다. 외부 재킷 부재(1) 제2 예의 층의 재료는 경질 적층 부재(1b) 제1 예의 층의 재료와 동일하다.
전극 단자(5a, 5b)는 적층 배터리 소자(50)로부터 연장된다. 배터리 소자(4)는 연질 적층 부재로 덮인다. 연질 적층 부재의 주연부는 열 접착되어 밀봉된다. 연질 적층 부재는 양호하게는 배터리 소자(4)를 포함하는 용기부(container portion)를 갖는 것이 바람직하다. 용기 부분은 연질 적층 부재를 소정의 형상으로 스핀-성형함으로써 형성된다. 연질 적층 부재는 연속 적층된 접착층, 금속층 및 표면 보호층을 갖는다. 제2 예의 연질 적층 부재의 층의 재료는 제1 예의 연질 적층 부재(1a)의 층의 재료와 동일하다.
외부 재킷 부재(1)는 직사각형 형상으로 형성된다. 외부 재킷 부재(1)는 더 긴 상부 측면(31a), 더 긴 하부 측면(31b), 짧은 측면(32a) 및 짧은 측면(32b)을 갖는다. 더 긴 상부 측면(31a)의 길이는 더 긴 하부 측면(31b)의 길이와 동일하다. 짧은 측면(32a)의 길이는 짧은 측면(32b)의 길이와 동일하다. 외부 재킷 부재(1)의 더 긴 상부 측은 절결부(10a, 10b)를 갖는다. 배터리 소자(4)가 외부 재킷 부재(1)에 의해 덮이고 상부 커버(2)가 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구에 끼워질 때, 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b)가 노출되는 위치에 절결부(10a, 10b)가 적어도 형성된다. 상부 커버(2)가 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구에 끼워질 때 상부 커버(2)의 적어도 오목부(6a, 6b)가 노출되게 하는 형상으로 절결부(10a, 10b)가 형성된다.
적층 배터리 소자(50)는 예를 들면 다음의 방식으로 외부 재킷 부재(1)로 덮인다. 처음에, 적층 배터리 소자(50)의 상부로부터 연장된 전극 단자(5a, 5b)가 상부 커버(2)에 포함된 회로 기판에 연결된다. 상부 커버(2)의 상부 표면이 외부 재킷 부재(1)의 더 긴 상부 측면(31a)에 대략 맞춰지도록 적층 배터리 소자(50)가 외부 재킷 부재(1)의 중앙 부분에 위치된다. 그 후에, 하부 커버(3)가 적층 배터리 소자(50) 하부의 단부면상에 위치된다.
그 후에, 외부 재킷 부재(1)의 짧은 측면(32a, 32b)이 적층 배터리 소자(50)의 방향으로 절첩된다. 적층 배터리 소자(50)의 표면 보호층과 외부 재킷 부재(1)의 접착층이 예를 들어 열 접착된다. 그 후에, 적층 배터리 소자(50), 상부 커버(2) 및 하부 커버(3)가 소정의 지그에 의해 유지되고 열 접착된다. 즉, 구리와 같은 금속으로 이루어진 히터 블록은 외부 재킷 부재(1) 상부의 단부 위 및 아래에 위치된다. 상부 커버(2)의 주연부와 경질 적층 부재(1b) 내부 표면의 접착층이 열 접착되도록 외부 재킷 부재(1) 상부의 단부가 히터 블록에 의해 가압된다. 마찬가지로, 히터 블록은 외부 재킷 부재(1) 하부의 단부 위 및 아래에 위치된다. 하부 커버(3)의 주연부와 경질 적층 부재(1b) 내부 표면의 접착층이 열 접착되도록 외부 재킷 부재(1) 상부의 단부가 히터 블록에 의해 가압된다.
그 후에, 용융 수지가 상부 커버(2)의 관통-구멍(26a, 26b)을 통해 배터리 소자(4)와 상부 커버(2) 사이에 형성된 공간에 주입된다. 그 후에, 용융 수지가 고화된다. 그 후에, 용융 수지가 하부 커버(3)의 관통-구멍을 통해 배터리 소자(4)와 하부 커버(3) 사이에 형성된 공간에 주입된다. 그 후에, 용융 수지가 고화된다.
적층 배터리 소자(50)가 외부 재킷 부재(1)로 덮이고 상부 개구 및 하부 개구가 외부 재킷 부재(1)의 양쪽 단부면에 형성된 후, 상부 커버(2) 및 하부 커버(3)가 상부 개구와 하부 개구에 각각 끼워질 수 있다.
<상부 커버>
상부 커버(2)는 상부 홀더(2a) 및 하부 홀더(2b)로 구성된다. 도10은 상부 홀더(2a)의 형상의 예를 도시한 사시도이다. 상부 커버(2)는 외부 재킷 부재(1)의 상구 개구를 폐쇄한다. 상부 커버(2)를 전방으로부터 바라볼 때, 상부 홀더(2a)는 직사각형 형상을 갖고, 양쪽 짧은 측면은 타원형 원호 형상으로 돌출된다. 상부 홀더(2a)는 하나의 더 긴 측면 및 양쪽 짧은 측면의 모서리에 오목부(6a, 6b)를 갖는다. 오목부(6a, 6b)는 배터리 팩이 반대 극성을 갖는 전자 장치에 부착되는 것을 방지하도록 사용된다. 외부 재킷 부재(1)는 상부 홀더(2a)의 오목부(6a, 6b)에 대응하는 절결부(10a, 10b)를 갖는다. 따라서, 배터리 팩이 반대 극성을 갖는 전자 장치에 부착되는 것이 방지되면서, 배터리 팩의 체적 효율이 향상될 수 있다.
상부 홀더(2a)의 더 긴 측면의 양쪽 단부 상에 형성된 오목부(6a, 6b)의 형상은 제한되진 않지만, 이들은 전자 장치측의 디자인에 있어서의 융통성을 고려하여 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 오목부(6a, 6b)는 상부 홀더(2a)의 짧은 측면을 향해 계단 형상으로 오목해진다.
상부 홀더(2a)는 관통-구멍(26a, 26b)을 갖는다. 관통-구멍(26a, 26b)은 배터리 소자(4)에 근접한 표면으로부터 그 대향 표면까지 상부 홀더(2a)를 관통한다. 관통-구멍의 수가 제한되진 않지만, 적어도 하나의 관통-구멍이 필요하다. 양호하게는, 두 개 이상의 관통-구멍이 필요하다. 두 개 이상의 관통-구멍이 존재하는 경우, 수지가 유입될 때 적어도 하나의 관통-구멍은 배터리 소자(4)와 상부 커버(2) 사이에 형성된 공간으로부터 공기를 제거하도록 사용될 수 있다. 따라서, 수지의 주입 특성이 향상될 수 있다.
또한, 상부 커버(2)는 회로 기판을 갖는다. 배터리 소자(4)로부터 연장된 전극 단자(5a, 5b)는 회로 기판에 연결된다.
회로 기판은 퓨즈, 양 온도 계수(PTC) 회로, 서미스터 및 배터리 팩을 확인하는 ID 저항기와 같은 온도 보호 장치를 포함하는 보호 회로를 갖는다. 또한, 회로 기판은 복수의, 예를 들면 세 개의 접촉부를 갖는다. 보호 회로는 배터리 소자(4)를 감시하고 전계 효과 트랜지스터(FET) 및 충전/방전 제어 FET를 제어하는 IC를 포함한다.
PTC 회로는 배터리 소자(4)에 직렬로 연결된다. 배터리 소자(4)의 온도가 그의 설정 온도보다 높아지는 경우, PTC 회로의 전기 저항은 급격하게 증가하고 배터리 소자(4)로 흐르는 전류를 사실상 정지시킨다. 퓨즈 및 서미스터도 배터리 소자(4)에 직렬로 연결된다. 배터리 소자(4)의 온도가 퓨즈 및 서미스터의 설정 온도보다 높아지는 경우, 이들은 배터리 소자(4)로 흐르는 전류를 차단한다. 배터리 소자(4)를 감시하고 FET 및 충전/방전 제어 FET를 제어하는 IC를 포함하는 보호 회로는 배터리 소자(4)의 전압을 감시한다. 배터리 소자(4)의 전압이 4.3 내지 4.4 V를 초과하는 경우, 발열과 같은 위험한 상황이 배터리 소자(4)에 발생할 수 있기 때문에 보호 회로는 배터리 소자(4)가 충전되는 것을 금지하도록 충전/방전 제어 FET를 차단한다. 배터리 소자(4)가 과방전되는 경우, 배터리 소자(4)의 단자 전압이 방전 금지 전압으로 감소되어 배터리 소자(4)의 전압이 0 V가 되어, 배터리 소자(4)는 배터리 소자(4)가 재충전될 수 없는 내부 단락 상태가 될 수 있다. 이런 식으로, 보호 회로는 배터리 소자(4)의 전압을 감시한다. 배터리 소자(4)의 전압이 방전 금지 전압보다 낮아지는 경우, 보호 회로는 배터리 소자(4)가 방전되는 것을 금지하도록 방전 제어 FET를 차단한다.
<하부 커버>
하부 커버(3)는 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구를 폐쇄한다. 하부 커버(3)의 전방으로부터 바라볼 때, 이는 양쪽 짧은 측면이 타원형 원호 형상으로 돌출된 직사각형 형상을 갖는다. 하부 커버(3)는 배터리 소자(4)에 근접한 그 표면상에 측벽을 갖는다. 측벽은 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구에 끼워진다. 측벽은 하부 커버(3)의 일부 또는 전체 외주연부를 따라 형성된다. 측벽은 외부 재킷 부재(1)의 길이만큼 하부 커버(3)의 외주연부로부터 이격된 위치에 형성된다.
하부 커버(3)는 관통-구멍을 갖는다. 관통-구멍은 배터리 소자(4)에 근접한 표면으로부터 그 대향 표면까지 하부 커버(3)를 관통한다. 관통-구멍의 수는 제한되진 않지만, 적어도 하나의 관통-구멍이 필요하다. 양호하게는, 두 개 이상의 관통-구멍이 필요하다. 두 개 이상의 관통구멍이 존재하는 경우, 수지가 주입될 때 적어도 하나의 관통-구멍은 배터리 소자(4)와 하부 커버(3) 사이에 형성된 공간으로부터 공기를 제거하도록 사용될 수 있다. 따라서, 수지의 주입 특성이 향상될 수 있다.
하부 커버(3)는 고온 용융 수지, 예를 들면 폴리아미드형 수지를 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구에 주입함으로써 형성될 수 있다.
다음에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩 제조 방법이 기술된다.
<배터리 소자 제조 단계>
애노드, 분리기, 캐소드, 분리기가 순서대로 연속 적층된다. 그 결과, 적층체가 형성된다. 애노드 및 캐소드는 이들의 양쪽 표면상에 겔 전해질 층을 갖는다. 적층체는 코어의 측방향으로 편평판 코어 주위에 여러 번 권취된다. 그 결과, 롤형 배터리 소자(4)가 제조된다.
<외부 재킷 부재 코팅 단계>
배터리 소자(4)를 포함하는 오목부(15)가 연질 적층 부재(1a)를 디프 스핀-성형(deeply spin-molding)함으로써 형성된다. 지금, 도7a에 도시된 바와 같이 배터리 소자(4)를 포함하는 오목부(15)는 연질 적층 부재(1a)의 중앙 위치로부터 우측으로 약간 이동된 위치에 형성된다. 배터리 소자(4)는 연질 적층 부재(1a)가 형성된 오목부(15)에 위치된다.
그 후에, 도7a에 도시된 바와 같이 경질 적층 부재(1b)가 연질 적층 부재(1a)로부터 우측으로 약간 이동되도록 경질 적층 부재(1b) 및 연질 적층 부재(1a)가 적층된다. 따라서, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)가 도7a에 도시된 바와 같이 적층된 경우, 연질 적층 부재(1a)의 좌측 비적층 영역 및 경질 적층 부재(1b)의 우측 비적층 영역이 발생한다. 이후에 기술될 바와 같이, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)의 단부가 연질 적층 부재(1a)의 오목부(15)의 하부 표면 외부로 절첩된 후에, 이들 영역은 연질 적층 부재(1a)의 폴리프로필렌 층 및 경질 적층 부재(1b)의 폴리프로필렌 층이 소정의 폭으로 부착되는 것을 가능케한다.
도7a에 도시된 배치에서, 오목부(15)의 개구의 네 개의 측은 감소된 대기압 하에서 열 접착된다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 층의 중첩 부분이 열 접착될 수 있다. 오목부(15)의 주연부가 열 접착되는 경우, 배터리 소자(4)는 밀봉된다.
그 후에, 도7a에 도시된 바와 같이 소정의 형상인 열 접착 시트(15a)가 오목부(15)의 하부 표면 외부에 위치된다. 열 접착 시트(15a)는 연질 적층 부재(1a)의 나일론 층 또는 PET 층을 열 접착시키는 보조 부재이다. 배터리 팩의 전체 두께를 고려하여, 열 접착 시트(15a)의 두께는 10 ㎛에서 60 ㎛까지의 범위 내에 있고 그 융점은 대략 100 ℃인 것이 바람직하다. 열 접착 시트(15a)의 융점은 배터리 소자(4)에 열적으로 영향을 주지 않는 것이 바람직하다.
그 후에, 도11에 도시된 바와 같이 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)의 양쪽 단부가 연질 적층 부재(1a)의 오목부(15)의 하부 표면 외부로 절첩된다. 즉, 연질 적층 부재(1a)의 짧은 측면(13a, 14a) 및 경질 적층 부재(1b)의 짧은 측면(13b, 14b)이 내향으로 절첩된다. 그 후에, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)의 단부 부분이 열 접착된다. 또한, 연질 적층 부재(1a)는 오목부(15)의 하부 표면의 외부에 열 접착된다. 이런 식으로, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)는 배터리 소자(4)를 포함하는 오목부(15)를 밀봉한다. 그 결과, 상부 개구 및 하부 개구가 형성된다.
도12에 도시된 바와 같이, 경질 적층 부재(1b)는 배터리 소자(4)를 덮는 경우, 경질 적층 부재(1b)의 짧은 측면(13b, 14b)이 접촉하거나 또는 짧은 측면(13b, 14b)의 단부면이 작은 틈새를 가지고 대면하는 조인트(L1)가 발생한다. 경질 적층 부재(1b) 내부에는, 연질 적층 부재(1a)의 짧은 측면(13a, 14a)이 접촉하거나 또는 짧은 측면(13a, 14a)이 작은 틈새를 가지고 대면하는 조인트(L2)가 발생한다. 도12에서, 도면 부호(16b)는 경질 적층 부재(1b)의 폴리프로필렌 층을 표시한다. 도면 부호(17b)는 경질 알루미늄 층을 표시한다. 도면 부호(18b)는 나일론 층 또는 PET 층을 표시한다. 본 예에서, 짧은 측면(13a, 14a)이 접촉하거나 또는 이들의 단부면이 작은 틈새를 가지고 대면한다. 그 대신에, 짧은 측면(13a, 14a)의 단부면은 소정의 폭을 갖는 틈새를 가지고 대면할 수 있다.
도12에 도시된 바와 같이, 연질 적층 부재(1a)의 나일론 층 또는 PET 층(18a)은 열 접착 시트(15a) 위에 위치된다. 따라서, 열 접착 시트(15a)는 나일론 층들 또는 PET 층(18a)들 사이에 개재된다. 따라서, 나일론 층 또는 PET 층(18a)은 외부로부터 가열되어, 부착될 수 있다. 또한, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적 층 부재(1b)의 폴리프로필렌 층(16a, 16b)이 접촉하기 때문에, 이들이 외부로부터 가열되는 경우 폴리프로필렌 층(16a, 16b)은 부착될 수 있다.
이런 식으로, 외부 재킷 부재로서 기능을 하는 적층 부재에 의해 덮인 배터리 팩은 박스형 수지 케이스 및 좌우측 수지 프레임을 사용할 필요없이 제조될 수 있다.
<상부 커버 끼움 단계>
그 후에, 도13에 도시된 바와 같이 전극 단자(5a, 5b)가 예를 들면 저항 용접 또는 초음파 용접에 의해 회로 기판(22)에 연결된다. 그 후에, 도14에 도시된 바와 같이 상부 홀더(2a)가 회로 기판(22)을 덮도록 회로 기판(22)이 상부 홀더(2a)의 개방 공간에 삽입된다. 상부 홀더(2a)는 예를 들면 별개의 사출 성형 단계에서 제조된 수지 성형 부재이다.
회로 기판(22)을 수평으로 유지하는 유지 부재가 상부 홀더(2a)에 배치된다. 세 개의 개구(21)가 회로 기판(22)의 접촉부(23)에 대응하는 위치에서 상부 홀더(2a)의 상부 표면상에 형성된다. 접촉부(23)는 개구(21)를 통해 외부로 연장된다. 상부 홀더(2a)의 폭은 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구의 내부 크기보다 약간 작다.
그 후에, 도15에 도시된 바와 같이 하부 홀더(2b)가 상부 홀더(2a)에 장착된다. 하부 홀더(2b)는 예를 들면 별개의 사출 성형 단계에서 제조된 수지 성형 부재이다. 리브(25a, 25b, 25c)가 하부 홀더(2b)의 양쪽 단부 및 하나의 더 긴 측면의 중앙 위치에 배치된다. 리브(25a, 25b, 25c)는 상부 홀더(2a)에 대면한다. 리브(25a, 25b, 25c)의 단부면은 상부 홀더(2a)의 회로 기판(22)을 수용한다. 따라서, 리브(25a, 25b, 25c)는 회로 기판(22)을 견고하게 지지할 수 있다.
그 후에, 도16에 도시된 화살표 R로 나타낸 바와 같이, 끼워진 상부 홀더(2a) 및 하부 홀더(2b)가 손 또는 지그에 의해 반시계 방향으로 90도 회전된다. 그 결과, 회로 기판(22)의 배향은 90도만큼 변경된다. 회로 기판(22)은 외부에 노출되지 않은 채 상부 홀더(2a) 및 하부 홀더(2b)에 의해 유지된다. 따라서, 회로 기판(22)이 회전될 때, 손 또는 지그에 의해 오염되거나 손상되는 것이 방지될 수 있다.
그 후에, 도17에 도시된 바와 같이, 전극 단자(5a, 5b)가 절첩될 때, 상부 홀더(2a) 및 하부 홀더(2b)가 (화살표 S1의 방향으로) 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구 안으로 눌려진다. 그 결과, 상부 커버(2)는 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구에 끼워진다. 전술한 바와 같이, 상부 커버(2)의 폭은 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구의 내부 치수보다 약간 작기 때문에, 회로 기판(22)을 유지하는 상부 홀더(2a) 및 하부 홀더(2b)가 외부 재킷 부재(1)의 단부면 인접부의 경질 적층 부재(1b)로 형성된 상부 개구 안에 내장될 수 있다.
< 하부 커버 끼움 단계 >
그 후, 도17에 도시된 바와 같이 하부 커버(3)의 측벽이 (화살표 S2로 나타낸 방향으로) 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구 안으로 가압된다. 그 결과, 하부 커버(3)의 측벽이 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구에 끼워진다. 또한, 하부 커버(3)가 외부 재킷 부재(1)의 하부 개구를 덮는다. 하부 커버(3)는 예를 들어 다른 사출 성형 단계에서 형성된 수지 성형 부재이다.
< 열 접착 단계 >
그 후, 외부 재킷 부재(1), 상부 커버(2) 및 하부 커버(3)가 소정의 지그로 유지되어 열 접착된다. 즉, 구리 등의 금속으로 된 히터 블록들이 외부 재킷 부재(1)의 상부의 단부 위 및 아래에 위치된다. 상부 커버(2)의 주연과 경질 적층 부재(1b)의 내부면의 접착층이 열 접착되도록, 외부 재킷 부재(1)의 상부의 단부는 히터 블록으로 가압된다. 마찬가지로, 히터 블록들이 외부 재킷 부재(1)의 하부의 단부 위 및 아래에 위치된다. 하부 커버(3)의 주연과 경질 적층 부재(1b)의 내부면이 열-부착되도록, 외부 재킷 부재(1)의 하부의 단부가 히터 블록으로 가압된다.
< 수지 주입 단계 >
그 후, 용융된 수지가 관통-구멍(26a, 26b)을 통해 배터리 소자(4)와 상부 커버(2) 사이에 형성된 공간 안으로 주입된다. 그 후, 수지는 고화된다. 그 결과, 상부 커버(2)는 배터리 소자(4)의 단부면에 부착된다.
그 후, 용융된 수지가 배터리 소자(4)와 하부 커버(3) 사이에 형성된 공간으로 하부 커버(3)의 관통-구멍을 통해 주입된다. 그 후, 수지는 고화된다. 그 결과, 하부 커버(3)가 배터리 소자(4)의 단부면에 부착된다. 수지가 외부 재킷 부재(1)의 상부 및 하부 개구 안으로 주입될 때 낮은 점성도를 갖는 한, 주입된 수지는 특정 유형에 제한되지 않는다. 수지의 예는 폴리아미드형 고온 용융 수지(polyamide type hot melt resin), 폴리올레핀형 고온 용융 수지(polyolefin type hot melt resin), 나일론, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 수지(acrylonitrile-butadiene-styrene resin)(ABS)이다.
이 단계에서, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 배터리 팩이 제조될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 다음 효과가 얻어질 수 있다.
배터리 팩은 배터리 소자(4)가 그 안에 내장되는 개방 단부들을 갖는 정사각형 또는 직사각형 외부 재킷 부재(1)를 가지며, 상부 커버(2)와 하부 커버(3)가 외부 재킷 부재(1)의 양 개방 단부들에 끼워진다. 상부 커버(2)는 하나의 더 긴 측면의 양 측에 오목부(6a, 6b)를 갖는다. 외부 재킷 부재(1)는 적어도 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b)를 노출시키는 절결부(10a, 10b)를 갖는다. 따라서, 배터리 팩은 부피 효율의 감소라는 트레이드오프(tradeoff) 없이 반대 극성으로 부착되는 것이 방지될 수 있다.
외부 재킷 부재(1)는 연질 적층 부재(1a)와 경질 적층 부재(1b)로 구성되며, 연질 적층 부재(1a)의 짧은 측면(13a, 14a)이 경질 적층 부재(1b)의 짧은 측면(13b, 14b)보다 약간 작다. 경질 적층 부재(1b)만이 외부 재킷 부재(1)의 상부에 존재하도록, 연질 적층 부재(1a)와 경질 적층 부재(1b)가 적층된다. 그 결과, 상부 커버(2)가 연질 적층 부재(1a)와 경질 적층 부재(1b)의 짧은 측면 상에 정렬되고 끼워진다. 상부 커버(2)의 주연은 연질 적층 부재(1a)와 경질 적층 부재(1b)의 더 긴 측면 상에 경질 적층 부재(1b)의 폴리프로필렌층으로 열 접착된다.
다음에, 본 발명의 제1 실시예가 명확하게 설명될 것이다. 본 발명은 이하 예들에만 한정되지는 않는다. 그 다음, 첨부 도면들을 참조하여, 제1 실시예와 비교예들이 설명될 것이다.
제1 실시예
도18은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도이다. 오목부(6a, 6b)가 상부 커버(2)의 하나의 더 긴 측면의 양 단부에 형성된다. 외부 재킷 부재(1)는 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b)를 노출시키는 절결부(10a, 10b)를 갖는다.
제1 비교예
도19는 제1 비교예에 따르는 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도이다. 제1 비교예에 따르는 배터리 팩에는 외부 재킷 부재(1)의 절결부(10a, 10b)가 없다는 것을 제외하면, 제1 비교예에 따르는 배터리 팩의 구조는 제1 실시예에 따르는 배터리 팩의 구조와 동일하다.
제2 비교예
도20은 제2 비교예에 따르는 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도이다. 제2 비교예에 따르는 배터리 팩이 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b) 및 외부 재킷 부재(1)의 절결부(10a, 10b) 대신에 배터리 팩의 상부의 단부면 상의 캐소드와 애노드를 구별하는 돌출부(51a, 51b)를 갖는다는 것을 제외하면, 제2 비교예에 따르는 배터리 팩의 구조는 제1 실시예에 따르는 배터리 팩의 구조와 동일하다.
제3 비교예
도21은 제3 비교예에 따르는 배터리 팩의 외부 형상을 도시한 사시도이다. 외부 재킷 부재(1)의 절결부(10a, 10b) 대신에 상부 커버(2)의 단부면이 외부 재킷 부재(1)의 상부 개구로부터 돌출하여 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b)가 외부 재킷 부재(1)로 코팅되지 않는다는 것을 제외하면, 제3 비교예에 따르는 배터리 팩의 구조는 제1 실시예에 따르는 배터리 팩의 구조와 동일하다.
제1 실시예와 비교예들로부터, 아래 결과들이 얻어진다.
제1 비교예에 따르는 배터리 팩에서는, 상부 커버(2)의 전체 주연이 외부 재킷 부재(1)로 코팅되기 때문에, 전자 장치 측이 오목부(6a, 6b)를 끼우는 돌출부의 디자인에 있어서 융통성을 갖지 않는다. 오목부(6a, 6b)를 덮는 외부 재킷 부재(1)가 예를 들어, 배터리 팩이 바닥에 떨어지는 경우와 같은 외부 충격으로 인해 오목부(6a, 6b)에서 패이게 될 때, 배터리 팩은 전자 장치에 부착되지 못하게 될 수 있다.
제2 비교예에 따르는 배터리 팩에서는, 상부 커버의 단부면에 배치된 돌출부(51a, 51b)가 캐소드와 애노드를 구별할 수는 있겠지만, 배터리 팩의 외부 치수가 대형으로 된다. 또한, 돌출부(51a, 51b)의 형상은 전자 장치 측의 형상과 정합될 필요가 있다. 따라서, 배터리 팩의 다용도성이 떨어진다. 또한, 돌출부(51a, 51b)가 예를 들어 배터리 팩이 바닥에 떨어지는 경우와 같은 외부 충격으로 인해 손상되는 경우, 캐소드와 애노드가 구별되지 않을 것이다.
제3 비교예에 따르는 배터리 팩에서는, 상부 커버(2)와 외부 재킷 부재(1)의 열 접착용 공간이 넓기 때문에, 상부 커버(2)의 높이를 증가시킬 필요가 있다. 결과적으로, 배터리 팩의 부피 효율이 개선되지 않을 것이다.
이와 대조적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 배터리 팩에서는, 상부 커버(2)가 하나의 더 긴 측면의 양 측의 오목부(6a, 6b)를 가지며 외부 재킷 부재(1) 는 적어도 상부 커버(2)의 오목부(6a, 6b)를 노출시키는 절결부(10a, 10b)를 갖기 때문에, 제1 내지 제3 비교예의 문제들이 발생하지 않는다. 즉, 제1 실시예에 따르는 배터리 팩에서는, 부피 효율이 감소하지 않는다. 또한, 제1 실시예에 따르는 배터리 팩은 외부 재킷 부재(1)가 예를 들어 배터리 팩이 바닥에 떨어지는 경우의 외부 충격으로 인해 변형되지 않는다는 이점, 우수한 다용도성 및 우수한 부피 효율을 제공한다.
이후, 본 발명의 제2 실시예가 후술될 것이다. 제2 실시예에 따르면, 외부 재킷 부재가 곡률 반경이 다른 타원형 단면을 갖도록 성형된다. 이하 설명에서, 제1 실시예와 동일한 부분은 같은 도면 부호로 나타내며 그 설명은 생략될 것이다.
제2 실시예에 따르면, 배터리 소자는 외부 재킷 부재로 코팅되고, 경질 적층 부재(1b)와 연질 적층 부재(1b)가 배터리 소자의 형상을 따라 굴곡된다. 연질 적층 부재(1a)가 스핀-성형되기 때문에, 경질 적층 부재(1b)의 상부 및 하부 개구의 단부가 쉽게 굴곡될 수 있다. 연질 적층 부재(1a)가 성형될 때, 배터리 팩의 하부면으로부터 각각의 측면부로의 곡률 반경은 작아진다. 한편, 배터리 팩의 각 측면부로부터 배터리 팩의 상부면으로의 곡률 반경은 적층막의 금속층의 강성으로 인하여 하부면부로부터 측면부로의 곡률 반경보다 크다. 연질 적층 부재(1a)와 경질 적층 부재(1b)는 그 타원형 단면이 도22에 도시된 배터리 셀(29)과 다른 곡률 반경을 갖도록 성형된다. 그 후에, 연질 적층 부재(1a) 및 경질 적층 부재(1b)의 CPP 층은 열 접착된다. 그 결과, 최외측 층으로서의 경질 적층 부재(1b)가 배터리 소자(4)를 보호하는 배터리 팩이 얻어진다.
이 경우, 접착 시트(15a)가 연질 적층 부재(1a)에 형성된 오목부(15)의 하부면 외측에 위치하는 것이 바람직하다. 접착 시트(15a)는 연질 적층 부재(1a)의 나일론 층 또는 PET 층이 열 접착 가능하게 하는 보조 부재이다.
그 후, 소정 형상으로 성형된 배터리 셀(29)의 상부 부분으로부터 연장된 애노드 단자(5b) 및 캐소드 단자(5a)와, 회로 기판 상에 장착된 보호 회로가 저항-용접되거나 초음파-용접된다. 배터리 소자(4)에 연결된 회로 기판은 그 상부 홀더(27a)와 하부 홀더(27b)가 도23에 도시된 바와 같이 성형되고 끼워지는 상부 커버(27)의 공간 안으로 삽입된다.
그 다음, 도24, 도25 및 도26을 참조하여, 회로 기판이 상부 커버에 내장되는 단계로 시작하여 상부 커버가 외부 재킷 부재로서의 경질 적층 부재(1b)에 연결되는 단계로 끝나는 단계들로 된 방법이 후술될 것이다. 도24, 도25 및 도26은 상부 커버가 외부 재킷 부재에 끼워지는 단계들을 도시한 사시도이다.
도24에 도시된 바와 같이, 상부 홀더(27a)가 회로 기판(22)을 덮도록, 상부 홀더(27a)가 배터리 셀(29)에 연결된 회로 기판(22) 상부에 위치된다. 그 후, 도25에 도시된 바와 같이, 회로 기판(22)이 사이에 내장되도록 하부 홀더(27b)와 상부 홀더(27a)가 정렬되고 끼워진다. 도26에 도시된 바와 같이, 상부 커버(27)의 배향은 하부 홀더(27b)가 배터리 셀(29)과 마주보도록 변경된다. 그 후, 상부 커버(27)가 배터리 셀(29)의 하나의 개구 부분에 끼워진다. 상부 커버(27)가 배터리 셀(29)의 개구 부분에 끼워질 때, 전극 단자(5)가 절첩되어 배터리 셀(29)에 내장된다.
상부 커버(27)가 배터리 셀(29)의 하부 부분에 끼워지는 하부 커버(28)를 따라 외부 재킷 부재인 경질 적층 부재(1b)에 열 접착된다. 도27a에 도시된 바와 같이, 상부 커버(27)의 상부 홀더(27a)는 배터리 셀(29)의 내부에 끼워지는 단부면 R부(33)와, 배터리 팩의 외부 재킷의 부분으로서의 상부면부(34)와, 상부면부(34)의 더 긴 측면 상의 측면부에 배치되며 경질 적층 부재(1b)에 열 접착되는 열 접착부(34a)로 구성된다.
상부 커버(27)가 배터리 셀(29)에 끼워질 때, 상부 홀더(27a)와 경질 적층 부재(1b)의 접촉 특성은 열화될 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 단부면 R부가 상이한 곡률 반경들(R, r)을 갖는 모서리부를 갖도록 성형된다. 또한, 상부면부(34)는 단부면 R부(33)와 동일한 곡률 반경의 모서리부를 갖도록 성형된다. 따라서, 도27c에 도시된 바와 같이, 상부 커버(27)의 형상과 배터리 셀(29)의 형상이 동일하게 된다. 그 결과, 배터리 셀(29)과 상부 커버(27)의 접촉 특성이 개선되고, 상부 커버(27)가 충격으로 박리되는 것이 방지된다.
상부면부(34)는 좌우 측면 상에 편평면부(F)를 갖는다. 편평면부(F)는 배터리 팩이 전자 장치의 배터리 팩 슬롯과 쉽게 정렬할 수 있게 한다. 또한, 편평면부(F)는 배터리 팩이 전자 장치의 배터리 팩 슬롯으로부터 오정렬되는 것을 방지한다.
본 발명이 이 실시예에 대한 쉬운 이해를 위해, 도28은 관련 분야에서 사용되며 타원형 단면을 갖는 상부 커버(35)가 배터리 셀에 끼워져 있는 상태를 도시하고 있다. 이 경우, 상부 커버(35)의 곡률 반경이 배터리 셀(29)의 하부면부의 양 단부의 곡률 반경보다 크기 때문에, 배터리 셀(29)의 하부면부의 양 단부에서 점선(30)으로 나타낸 틈새가 생긴다. 따라서, 상부 커버(35)와 배터리 셀(29)의 접촉 특성이 불충분하게 된다. 그 결과, 불충분한 접촉 특성이 배터리 팩의 파손을 야기할 수 있다.
도22에 도시된 바와 같이, 사출 성형된 수지 성형 부재로 제조된 하부 커버(28)는 배터리 셀(29)의 하부 개구부에 끼워진다. 하부 커버(28)와 배터리 셀(29)의 외부 재킷 부재는 열 접착된다. 하부 커버(28)는 거의 타원형 단면을 가질 수 있다. 대신, 상부 커버(27)와 같이, 하부 커버(28)는 상이한 곡률 반경(r, R)을 갖는 모서리부를 갖는다. 이 경우, 하부 커버(28)의 접촉 특성은 개선된다. 또한, 하부 커버(28)가 박리되는 것이 방지될 수 있다. 하부 커버(28)가 외부 재킷 부재의 일부분으로서의 부분의 좌우측 상에 편평부(F)를 갖는 경우, 배터리 팩은 전자 장치의 배터리 팩 슬롯과 쉽게 정렬될 수 있으며, 오정렬되는 것이 방지될 수 있다.
그 결과, 우수한 부피 효율, 강한 외부 충격 저항 및 배터리 팩 슬롯용으로의 쉬운 정렬 특성을 갖는 배터리 팩이 얻어질 수 있다.
그 다음, 본 발명의 제2 실시예에 따르는 배터리 팩에 수행된 낙하 시험의 시험 결과가 후술될 것이다.
도22에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 시험 배터리 팩이 1.5 m 높이에서 콘크리트 바닥으로 낙하되어 배터리 팩으로부터 상부 커버가 분리되는 상태가 점검되었다. 상부 커버를 구성하는 상부 홀더에 끼워진 단부면 R부는, 배터리 팩의 하부 면부의 양 단부의 곡률 반경이 배터리 팩의 상부면의 양 단부의 곡률 반경과 상이하게 되도록 모서리부를 갖는다. 상부 홀더의 상부면부는 더 큰 곡률 반경을 갖는 모서리부들에서 캐소드와 애노드를 구별하는 오목부와, 보다 큰 곡률 반경을 갖는 모서리부와 보다 작은 곡률 반경을 갖는 모서리부 사이에 형성된 편평면부를 측면 상에 갖는다. 낙하 시험은 아래 조건에서 수행되었다.
(1) 배터리 팩은 상부 커버가 아래로 지향된 상태에서 낙하된다.
(2) 배터리 팩은 하나의 측면이 아래로 지향된 상태에서 낙하된다.
낙하 시험용으로 수행된 배터리 팩에 있어서, 끼워맞춤부의 양 측면의 곡률 반경이 배터리 팩의 두께의 1/2인 상부 커버를 갖는 시험 배터리 팩(A) 50개와, 배터리 소자를 포함하는 오목부의 개구부로부터 측면으로의 곡률 반경이 오목부의 하부면의 외측의 표면으로부터 측면으로의 곡률 반경보다 작은 상부 커버를 갖는 시험 배터리 팩(B) 50개가 생산되었다. 각 배터리 팩은 30회 시험되었다. 낙하 시험 (2)에서, 각 배터리 팩은 각 측에 대해 15회 시험되었다.
각각 30회 시험된 배터리 팩의 상태는 3가지 유형으로 분류되었다. 각 유형으로 분류된 배터리 팩의 개수가 계산되었다.
상태 A : 상부 커버가 외부 재킷 부재로부터 상부 커버의 외주연의 1/4 미만 영역에 대해 박리되었다.
상태 B : 상부 커버가 외부 재킷 부재로부터 상부 커버의 외주연의 1/4 내지 3/4 영역에 대해 박리되었다.
상태 C : (커버가 외부 재킷 부재로부터 제거되는 상태도 포함하여) 상부 커 버가 외부 재킷 부재로부터 상부 커버의 외주연의 3/4 초과 영역에 대해 박리되었다.
표1은 낙하 시험 (1)의 시험 결과를 나타낸다.
배터리 팩 유형 끼워맞춤 에러율 측정 결과 (조각)
상태 A 상태 B 상태 C
시험 배터리 팩 A 0.50 % 21 26 3
시험 배터리 팩 B 0.02 % 35 15 0
표2는 낙하 시험 (2)의 시험 결과를 나타낸다.
배터리 팩 유형 측정 결과 (조각)
상태 A 상태 B 상태 C
시험 배터리 팩 A 11 32 7
시험 배터리 팩 B 30 18 2
낙하 시험 (1)의 시험 결과는, 관련 업계에서 사용되고 있는 상부 커버 A를 사용하는 시험 배터리 팩 A에서는 배터리 팩이 조립될 때 외부 재킷 부재와 상부 커버의 끼워맞춤 에러율이 높으며 상부 커버와 외부 재킷 부재의 박리 빈도가 상대적으로 높다는 것을 의미한다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 실시예에 따르는 상부 커버 B를 갖는 시험 배터리 팩 B에서는, 배터리 팩이 조립될 때, 외부 재킷 부재와 상부 커버의 끼워맞춤 에러율이 매우 낮으며 상부 커버와 외부 재킷 부재의 박리 빈도가 낮다. 따라서, 상부 커버 A를 갖는 배터리 팩 A보다 상부 커버 B를 갖는 배터리 팩 B가 보다 높은 외부 충격 저항을 갖는다는 것은 명백하다.
낙하 시험 (2)의 시험 결과는, 관련 업계에서 사용되는 상부 커버 A를 사용하는 시험 배터리 팩 A에서는 상부 커버와 외부 재킷 부재의 박리 빈도가 높다는 것을 의미한다. 본 발명의 실시예에 따르는 상부 커버 B를 갖는 시험 배터리 팩 B에서는, 박리 빈도가 낮다. 상부 커버 A를 갖는 시험 배터리 팩 A에서는, 외부 재킷 부재와 상부 커버 A의 외측 치수 차이가 컸었다. 상부 커버 B를 갖는 시험 배터리 팩 B에서는, 측면부의 형상의 상등(equality)이 높다. 이것은 충격 흡수 성능의 차이를 야기할 것이다.
다음, 본 발명의 제3 실시예가 후술될 것이다. 관련 업계에서 사용되는 배터리 팩에서는, 회로 기판(103)이 상부 홀더(102a)와 하부 홀더(102b)로 구성된 상부 커버(102)에 내장된다. 상부 커버(102)는 외부 재킷 부재(1)의 하나의 개구부에 끼워진다. 여기서, 도3a와 도3b에 도시된 바와 같이, 회로 기판(103)에 연결된 전극 단자(105)가 절첩되어 배터리 팩에 내장된다.
본 발명의 제3 실시예의 쉬운 이해를 위해, 도29는 전극 단자 리드부 및 관련 업계에서 사용되는 배터리 팩의 상부 홀더(102a)의 배치를 도시한다. 도29에 도시된 점선으로 나타낸 전극 단자 리드부에서는, 전극 단자들이 외부 재킷 부재로서의 경질 적층 부재의 거의 단부로부터 연장된다. 따라서, 상부 커버가 경질 적층 부재에 끼워질 때, 도29에서 실선으로 나타낸 상부 홀더(102a)의 대향부는 전극 단자 리드부의 전극 단자(5)를 가압한다.
대향부가 절첩된 전극 단자(105)와 간섭되는 것을 방지하기 위해, 상부 커버(102)와 배터리 소자 사이의 공간을 제공하거나 또는 외부 재킷 부재에 열 접착되는 끼워맞춤부를 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 전자의 구조에서는, 부피 효율이 떨어진다. 후자의 구조에서는 상부 커버와 경질 적층 부재의 열 접착 강도가 충분하지 않다.
따라서, 도30에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 절결부(37a)가 상부 홀더(36a)의 일부에 형성된다. 절결부는 상부 홀더(36a)가 전극 단자(5)와 간섭하는 것을 방지한다. 도31은 본 발명의 제3 실시예에 따르는 배터리 팩의 구조의 예를 도시한다. 이 배터리 팩에서, 후술하게 될 상부 홀더(36a)와 하부 홀더(36b)로 구성된 상부 커버는 경질 적층 부재의 개구부에 끼워진다. 그 결과, 전극 단자에 대한 응력과 배터리 팩의 두께의 증가가 방지될 수 있다. 이하 설명에서, 제1 및 제2 실시예와 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며 설명은 생략될 것이다.
도32는 도30에 도시된 상부 홀더(36a)가 연질 적층 부재(1a)에 끼워진 경우의 전극 단자 리드부의 상태를 도시한다. 도32에 도시된 바와 같이 상부 홀더(36a)의 끼워맞춤부가 연질 적층 부재(1a)의 단부 안으로 삽입된다. 그러나, 상부 홀더(36a)가 절결부(37a)를 갖기 때문에, 상부 홀더(36a)가 전극 단자(5)와 간섭하지 않는다. 따라서, 상부 홀더(36a)가 전극 단자(5)에 대향하는 절결부를 갖기 때문에, 상부 커버(36)와 배터리 소자(4) 사이에 형성된 공간이 감소될 수 있다. 그 결과, 전극 단자(5)가 상부 커버(36)와 간섭하지 않는 배터리 팩이 충분한 열 접착 강도를 가지면서 생산될 수 있다.
배터리 팩의 두께가 얇은 경우, 전극 단자(5)는 하부 홀더와 간섭하며 전극 단자(5)는 배터리 팩의 두께 방향으로 돌출한다. 이를 방지하기 위해, 도33에 도시된 바와 같이, 절결부(37b, 37c)가 전극 단자의 라우팅(routing)에 대응하도록 절결부(37b, 37c)가 상부 커버(36)의 하부면에 형성된다. 그 결과, 전극 단자(5)가 절첩되어 절결부(37b, 37c)에 내장된다.
이 경우, 절결부(37b, 37c)가 하부 홀더(36b)의 하부면의 측면부에 형성되기 때문에, 절결부를 갖는 하부면의 영역이 작게 된다. 그 결과, 하부 홀더(36b)의 강도가 저하된다. 또한, 하부 홀더(36b)가 수지로 성형된 경우, 하부 홀더(36b)는 비틀어지는(warp) 경향이 있다. 이 문제를 방지하기 위해, 도33에 도시된 바와 같이, 하부 홀더(36b)의 하부면부의 종방향에 하부 홀더(36b)의 강도와 성형성(moldability)을 유지하도록 돌출벽이 하부 부분의 두께 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
도34a 및 도34b는 상부 커버가 경질 적층 부재에 끼워진 상태에서의 하부 홀더(36b)와 전극 단자(5)의 배치를 도시한다. 도34a는 배터리 셀의 전극 단자 리드부 아래로 향하도록 된 상태에서의 하부 홀더(36b)와 배터리 소자(4)의 배치를 도시한다. 도34b는 배터리 셀의 전극 단자 리드부가 위로 향하도록 된 상태에서 하부 홀더(36b)와 배터리 소자(4)의 배치를 도시한다. 상부 커버가 경질 적층 부재에 끼워질 때, 하부 홀더(36b)의 위치는 배터리 소자(4)에 근접한다. 도34a와 도34b에서는, 명확함을 위하여, 하부 홀더(36b)와 배터리 소자(4)가 이격되어 있다.
도34a와 도34b는, 하부 홀더(36b)의 소정 위치에 형성된 절결부(37b, 37c)는 공간이 전극 단자(5)를 고정하게 하며, 상부 홀더(36a)가 전극 단자(5)를 가압하는 것을 방지하며, 배터리 팩의 두께가 증가하는 것을 방지하는 것을 보여주고 있다.
도35는 본 발명의 제3실시예에 따르는 상부 홀더(36a), 하부 홀더(36b) 및 배터리 셀(29)의 구조를 도시한다. 도35에 도시된 바와 같이, 배터리 팩의 두께가 얇으면, 상부 커버(36)가 절결부(37a)를 갖고 하부 홀더(36b)가 절결부(37b, 37c)를 갖는 상태에서는, 이들 절결부들이 상부 커버(36)와 하부 홀더(36b)가 전극 단자를 가압하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
배터리 팩의 두께가 상대적으로 두꺼우면, 두께가 상부 홀더(36a)보다 얇은 하부면부를 갖는 하부 홀더(36b)로써, 하부 홀더(36b)의 절결부(37b, 37c)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 하부 홀더(36b)의 절결부(37b, 37c)가 생략될 수 있다. 배터리 팩의 두께가 두꺼운 경우, 상부 홀더(36a)의 두께가 두껍기 때문에, 하부 홀더(36b)의 두께가 상부 홀더(36a)의 두께보다 얇아지게 상부 홀더(36a)와 하부 홀더(36b)가 설계되더라도, 배터리 팩의 강도가 역영향을 받지 않는다. 배터리 팩의 두께가 증가하더라도, 전극 단자 리드부의 위치는 본 실시예에 따르는 배터리 소자의 구조가 사용되는 한 변경되지 않는다. 따라서, 상부 홀더(36a)는 절결부(37a)를 가질 필요가 있다.
그 다음, 도36, 도37, 도38, 도39a, 도39b, 도39c 및 도39d를 참조하여, 회로 기판이 상부 커버에 내장되는 단계로 시작하여 상부 커버가 외부 재킷 부재로서의 경질 적층 부재(1b)에 끼워지는 단계로 끝나는 방법이 후술될 것이다. 도36 내지 도38은 상부 커버(36)가 경질 적층 부재(1b)에 끼워지는 단계를 도시한다. 도39a 내지 도39d는 상부 커버(36)와 절첩된 전극 단자(5)를 도시한 단면도이다.
우선, 도36에 도시된 바와 같이 상부 커버(36a)가 배터리 셀(29)에 연결된 회로 기판(22) 상부에 위치된다. 그 후, 도37과 도39a에 도시된 바와 같이, 회로 기판(22)이 사이에 내장되도록 하부 홀더(36b)와 상부 홀더(36a)가 정렬되어 끼워진다. 그 후, 도38과 도39b에 도시된 바와 같이, 하부 홀더(36b)가 배터리 셀(29)에 접근하도록 상부 커버(36)의 배향이 변경된다. 상부 커버(36)가 배터리 셀(29)의 하나의 개구부에 끼워진 후(도39c 및 도39d 참조), 상부 커버(36)와 배터리 셀(29)의 외부 재킷 부재가 열 접착된다. 상부 커버(36)가 개구부에 끼워질 때, 전극 단자(5)가 절첩되어 절결부(37b, 37c) 내에 내장된다.
도39d는, 하부 홀더(36b) 및 상부 홀더(36a)의 절결부(37a, 37b, 37c)가 상부 홀더(36a)와 하부 홀더(36b)가 배터리 셀(29)의 전극 단자 리드부를 가압하는 것을 방지하는 것을 도시한다. 그 결과, 배터리 팩의 두께가 증가하는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 하부 홀더(36b)의 절결부(37b)가 절첩된 전극 단자(5)를 포함하기 때문에, 하부 홀더(36b)의 절결부(37b)는 밀봉제(7)로 코팅된 절첩식 전극 단자(5)용 공간을 가질 필요가 있다. 이와 달리, 절결부(37c)는 전극 단자(5)의 라우팅에 대응하기 때문에, 절결부(37c)는 밀봉제(7)로 코팅된 전극 단자(5)용 공간을 가질 필요가 있다.
도31에 도시된 바와 같이, 다른 사출 성형 단계에서 생산된 수지 성형 부재로서의 하부 커버(39)가 상부 커버(36)에 끼워진 개구에 대향하는 개구부에 끼워진다. 하부 커버(39)와 배터리 셀(29)의 외부 재킷 부재로서의 경질 적층 부재(1b)가 열 접착된다. 대신, 하부 커버(39)와 외부 재킷 부재는 고온 수지 물질[고온 용융제(hot melt agent)]을 개구 안으로 주입함으로써 연결된다. 고온 수지가 주입될 때, 회로 기판이 열 변형 및/또는 열손상되는 것이 방지될 필요가 있다.
이러한 방식에서, 배터리 팩의 두께를 증가시키지 않으면서도 높은 품질과 높은 부피 효율, 전극 단자에 대한 압력 저항과 함께 높은 수율을 갖는 배터리 팩이 달성될 수 있다.
그 다음, 제3 실시예에 따르는 배터리 팩에 대해 수행된 시험의 시험 결과가 후술된다.
두께가 3.97 ㎜인 시험 배터리 팩이 도31에 나타낸 구조로 생산되었다. 상부 커버와 외부 재킷 부재가 열 접착된 후, 배터리 팩의 열 접착부의 두께가 측정되었다. 10개 시험 배터리 팩이 각각의 아래 조건으로 생산되었다.
(1) 상부 홀더와 하부 홀더가 각각 절결부를 갖는다.
(2) 상부 홀더는 절결부를 갖지만, 하부 홀더는 절결부를 갖지 않는다.
(3) 상부 홀더는 절결부를 갖지 않지만, 하부 홀더는 절결부를 갖는다.
(4) 상부 홀더 및 하부 홀더는 절결부를 갖지 않는다.
각각의 배터리 팩의 설계 최대 두께는 4.00 ㎜이다. 상부 커버와 외부 재킷 부재가 열 접착된 후에, 각각의 시험 팩이 우수한지 우수하지 않은지 여부를 결정한다. 표3은 상부 커버와 외부 재킷 부재가 열 접착된 각각의 시험 배터리 팩의 두께의 결과를 측정한 결과를 나타낸다.
상부 홀더의 절결부 O O X X
하부 홀더의 절결부 O X O X



배터리의
두께
(mm)


 제1 배터리 3.97 3.97 3.97 3.97
제2 배터리 3.97 3.97 3.97 3.97
제3 배터리 3.97 3.97 3.97 3.98
제4 배터리 3.97 3.97 3.98 3.98
제5 배터리 3.97 3.98 3.98 3.98
제6 배터리 3.97 3.98 3.98 3.99
제7 배터리 3.97 3.98 3.99 3.99
제8 배터리 3.97 3.99 3.99 4.00
제9 배터리 3.98 3.99 4.00 4.01
제10 배터리 3.98 3.99 4.00 4.02
시험 결과는 제(4) 형태의 몇몇 배터리 팩의 두께, 즉 상부 홀더 및 하부 홀더 모두가 절결부를 갖지 않고, 설계 최대 두께를 초과하는 것을 나타낸다. 그러나, 제(1), 제(2) 및 제(3) 형태의 배터리 팩의 두께는 설계 최대 두께를 초과하지 않는다. 특히, 제(1) 형태의 배터리 팩은 그 두께를 벗어나지 않는다.
다음에, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예가 설명될 것이다. 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 절결부는 하부 홀더의 끼워맞춤 리브의 중심부에 형성된다. 또한, 사다리꼴 회로 기판 지지 돌출부는 하부 홀더의 종방향과 평행하게, 또는 수직하도록 배치된다. 결국, 수지는 충분하게, 그리고 균일하게 상부 커버로 주입될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예와 유사한 부분은 유사한 도면 부호로 나타내며, 그에 대한 설명은 생략될 것이다.
또한, 이후에 설명될 바와 같이, 하부 홀더(41)는 하부 홀더(41a), 하부 홀더(41b), 하부 홀더(41c), 하부 홀더(41d) 및 하부 홀더(41e)로 나타낼 수 있다. 이하의 설명에서, 하부 홀더(41a, 41b, 41c, 41d, 41e)를 식별할 필요는 없으며,이들은 단순히 하부 홀더(41)를 나타낸다.
도40에 도시된 바와 같이, 회로 기판(22)은 상부 홀더(40a)의 자유면 내로 삽입된다. 상부 홀더(40a)는 회로 기판(22) 상에 장착되어, 상부 홀더(40a)가 회로 기판(22)을 덮는다. 상부 홀더(40a)는 회로 기판(22)을 수평하게 지지하는 홀더부를 갖는다. 예를 들어, 3개의 개구(21)가 회로 기판(22)의 접촉부(23)에 상응하는 위치에서 상부 홀더(40a) 상에 형성된다. 접촉부(23)는 개구(21)를 통해 외부로 연장한다. 상부 홀더(40a)의 폭은 배터리 셀(29)의 상부의 단부면 상의 개구의 폭보다 약간 작다.
관통 구멍(26a, 26b)은 관통 구멍(26a, 26b)이 회로 기판(22)과 간섭하지 않도록 상부 홀더(40a)의 양 단부의 인접부에 형성된다. 관통 구멍(26a, 26b)의 직경은 Φ0.8 mm 내지 Φ1.5 mm의 범위이다.
하부 홀더(41a)는 예를 들어 상이한 사출 성형 단계로 제작된 수지 성형 부재이다. 도41에서, 도면 부호 41a는 하부 홀더의 제1 예시를 나타낸다. 리브(42a, 42b)는 하부 홀더(41a)의 양 단부에 형성된다. 리브(42a, 42b)는 상부 홀더(40a)에 끼워맞춰진다. 절결부는 리브(42a, 42b)의 중심부에 형성된다.
또한, 회로 기판 지지 돌출부(43a)는 하부 홀더(41a)의 중심에 밀접하게 형성된다. 기판 지지 돌출부(43a)는 하부 홀더(41a)의 종방향에 평행한 표면을 갖는다. 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)가 끼워맞춰질 때, 회로 기판 지지 돌출부(43a)는 이들 사이에 배치된 회로 기판(22)을 지지한다.
도42는 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)가 끼워맞춰진 상태를 도시한다. 하부 홀더(41a)는 상부 홀더(40a)에 끼워맞춰져서, 회로 기판(22)이 이들 사이에 위치된다. 제4 실시예에 따르면, 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)는 기계적인 연결 수단에 의해 끼워맞춰진다. 다시 말하면, 도43에 도시된 바와 같이, 상부 홀더(40a)는 고정 구멍(44a, 44b)을 갖는다. 하부 홀더(41a)의 리브(42a)의 에지에 형성된 후크(45a)가 구멍(44a) 내로 삽입된다. 하부 홀더(41a)의 리브(42b)의 에지에 형성된 후크(45b)가 구멍(44b) 내로 삽입된다. 결국, 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)가 끼워맞춰진다.
끼워맞춰진 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)는 손 또는 지그에 의해 도44에 도시된 화살표(R)에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 90도 회전된다. 결국, 회로 기판(22)의 방향은 90도 변화된다. 회로 기판(22)은 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)에 의해 유지되며, 외부로 노출되지 않는다. 따라서, 회로 기판(22)이 회전될 때, 손 또는 지그에 의해 오염되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
그 후에, 끼워맞춰진 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41a)는 배터리 셀(29) 내로 삽입된다. 그 후에, 가열 용융 수지가 관통 구멍(26a, 26b)을 통해 배터리 셀(29) 내로 주입된다. 주입된 가열 용융 수지는 회로 기판(22)을 유지하고 배터리 팩의 기계적 강도를 개선시킨다.
도45에서, 도면 부호 41b는 하부 홀더의 제2 예시를 나타낸다. 하부 홀더(41a)는 그 위에 일체로 형성된 회로 기판 지지 돌출부(43b)를 갖는다. 회로 기판 지지 돌출부(43b)는 하부 홀더(41b)의 종방향에 수직한 표면을 갖는다. 회로 기판 지지 돌출부(43b)는 회로 기판 지지 돌출부(43b)의 에지가 테이퍼진 사다리꼴 형상으로 형성된다. 따라서, 회로 기판 지지 돌출부가 가열 용융 수지의 저항을 감소시키기 때문에, 수지의 주입 성능을 개선시킬 수 있다.
다음에, 하부 홀더의 제3 실시예가 설명될 것이다. 제3 예시로서, 도46에 도시된 바와 같이, 돌출부(46a, 46b)는 하부 홀더(41c)의 종방향으로 하부 홀더의 양 단부에서 리브로부터 돌출한다. 하부 홀더(41c)는 가열 용융 수지의 주입 성능이 전술한 예시보다 더욱 개선되는 것을 가능케 한다.
다시 말하면, 상부 홀더(40a) 및 하부 홀더(41c)가 끼워맞춰질 때, 돌출부(46a, 46b)는 각각 상부 홀더(40a)의 관통 구멍(26a, 26b)과 대면한다. 도47은 상부 홀더(40a)와 하부 홀더(41c)가 끼워맞춰진 상태에서 관통 구멍(26a)의 인접부를 도시하는 하부 사시도이다. 도47에 도시된 바와 같이, 하부 홀더(41c)의 돌출부(46a)가 상부 홀더(40a)의 관통 구멍(26a)을 덮도록 하부 홀더(41c)와 상부 홀더(40a)가 끼워맞춰지기 때문에, 가열 용융 수지가 균일하게 주입된다. 결국, 수지의 주입 성능이 개선될 수 있다.
금속 핀이 관통 구멍(26a, 26b)들 중 하나를 통해 배터리 팩 내로 삽입될 때, 돌출부(46a, 46b)는 금속 핀이 배터리 소자(4)와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 결국, 돌출부(46a, 46b)는 단락 발생을 방지할 수 있다.
다음에, 제4 실시예에 따른 배터리 팩을 위해 수행된 낙하 시험의 시험 결과가 설명될 것이다. 낙하 시험은 배터리 팩을 상부 커버(40)가 아래를 향한 상태로 1.5 m의 높이에서 낙하시킴으로써 수행되었고, 상부 커버(40)의 이상 및 박리, 그리고 외부 재킷 부재가 점검되었다.
도48에 도시된 하부 홀더(41a), 하부 홀더(41b), 하부 홀더(41c), 하부 홀더(41d) 및 도49에 도시된 하부 홀더(41e) 각각을 갖는 50개의 배터리 팩이 생산되어 시험되었다. 하부 홀더(41d)는 종방향으로 양 단부에 리브(42a, 42b)를 갖는다. 리브(42a, 42b)는 상부 커버(40a)에 끼워맞춰진다. 절결부는 리브(42a, 42b)의 중심부에 형성되었다. 절결부는 리브(42a, 42b)의 중심부에 형성된다. 회로 기판 지지 돌출부(43c)는 하부 홀더(41d) 상에 일체로 형성되었다. 회로 기판 지지 돌출부(43c)는 직사각형 표면을 갖는다. 직사각형 표면은 하부 홀더(41d)의 중심 인접부에 형성되었다. 직사각형 표면은 하부 홀더(41d)의 종방향에 수직하게 형성되었다.
하부 홀더(41e)는 종래 기술의 배터리 팩에 사용된다. 상부 커버(40a)에 끼워맞취진 리브(42a', 42b')는 하부 홀더(41e)의 양 단부에 형성되었다. 회로 기판 지지 돌출부(43c)는 하부 홀더(41e) 상에 일체로 형성되었다. 회로 기판 지지 돌출부(43c)는 직사각형 표면을 갖는다. 직사각형 표면은 하부 홀더(41e)의 중심 인접부에 형성되었다. 직사각형 표면은 하부 홀더(41e)의 종방향에 수직하게 형성되었다. 표4는 낙하 시험의 시험 결과를 나타낸다.

하부 홀더의
형태
 회로 이상이
발생한
배터리 팩의
개수		 상태

A
B
C
41a 0/50 0/50 6/50 44/50
41b 0/50 5/50 12/50 33/50
41c 0/50 1/50 8/50 41/50
41d 0/50 8/50 20/50 22/50
41e 7/50 12/50 23/50 15/50
"회로 이상이 발생한 배터리 팩의 개수"는 이상이 감지된 회로 기판(22)을 갖는 배터리 팩의 개수를 나타낸다. "상태"는 상부 커버(40)가 변형된 배터리 팩의 개수를 나타낸다. "상태"는 상부 커버(40) 및 외부 재킷 부재의 박리 정도에 따라 "상태 A"에서 "상태 C"로 세분화되었다. "상태 A"는 상부 커버(40)의 박리 정도가 상부 커버(40)의 제거 가능한 부분을 포함한 외주연의 3/4 이상인 배터리 팩의 개수를 나타낸다. "상태 B"는 상부 커버(40)의 박리 정도가 외주연의 1/2 내지 3/4인 배터리 팩의 개수를 나타낸다. "상태 C"는 상부 커버(40)의 박리 정도가 외주연의 1/2 미만인 배터리 팩의 개수를 나타낸다. 표4에서, "*/50"은 하부 홀더(41a 내지 41e) 각각을 구비하여 제조된 50개의 배터리 팩의 낙하 시험에서 회로 기판의 이상 또는 "상태 A"에서 "상태 C" 중 하나가 발생한 배터리 팩의 개수를 나타낸다. 하부 홀더(41a) 내지 하부 홀더(41d)가 사용된 배터리 팩에서, 회로 기판의 이상은 발생하지 않았다. 하부 홀더(41e)가 사용된 50개의 배터리 팩 중 7개는 회로 기판의 이상이 발생하였다. 하부 홀더(41a)가 사용된 배터리 팩의 낙하 시험에서, 상부 커버(40) 및 외부 재킷 부재의 "상태 A"의 박리 정도는 발생하지 않았다. 하부 홀더(41a)가 사용된 50개의 배터리 팩 중 6개에서 "상태 B"가 발생하였다. 하부 홀더(41a)가 사용된 50개의 배터리 팩 중 44개에서 "상태 C"가 발생하였다.
낙하 시험의 시험 결과로서, 하부 홀더(41a)가 사용된 배터리 팩에서는 회로 기판(22)의 이상은 발생하지 않았다. 또한, "상태 A"도 발생하지 않았다. 하부 홀더(41b 및 41c)가 사용된 배터리 팩에서는 회로 기판(22)의 이상은 발생하지 않았다. 50개의 배터리 팩 중 1개 또는 7개에서 "상태 A"가 발생하였다. 다른 배터리 팩의 박리 정도는 비교적 작았다.
하부 홀더(41d)가 사용된 배터리 팩에서는 회로 기판(22)의 이상은 발생하지 않았다. 하부 홀더(41d)가 사용된 배터리 팩에서 상부 커버(40)의 박리 정도는 하부 홀더(41a) 내지 하부 홀더(41c)가 사용된 배터리 팩에서보다 컸다. 하부 홀더(41e)가 사용된 배터리 팩 중 몇몇에서 회로 기판(22)의 이상이 발생하였다. 하부 홀더(41e)가 사용된 배터리 팩에서, 상부 커버(40)의 박리 정도는 다른 하부 홀더(41a 내지 41d)가 사용된 배터리 팩 중에 가장 컸다.
5개의 종류의 하부 홀더(41)가 사용된 배터리 팩을 조립 해제하여 배터리 팩의 내부를 점검하였다. 하부 홀더(41e)가 사용된 배터리 팩에서는 수지가 배터리 팩 내로 충분히 주입되지 않았고, 수지의 많은 부분에 큰 공동이 존재했다.
본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예가 설명되었다. 하지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 한정되지 않는다. 대신에, 본 발명의 기술 사상에 따른 다양한 변경예가 이루어질 수 있다.
예를 들어, 전술한 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에서 사용된 값들은 단지 예시일 뿐이다. 필요하다면, 다른 값들이 사용될 수 있다.
연질 적층 부재 및 경질 적층 부재로 사용된 알루미늄(Al) 포일은 전술한 예시로 한정되지 않는다. 대신에, 다양한 재료가 사용될 수 있다. 특히, 경질 적층 부재로서, JIS 1100H 그룹 대신에 2000 그룹, 5000 그룹 및 6000 그룹과 같은 다른 경질 적층 부재가 사용될 수 있다.
또한, 필요하다면 복수의 기판 지지 돌출부(43a 및 43b)가 형성될 수 있다. 도50에 도시된 바와 같이, 복수의 기판 지지 돌출부(43a 및 43b)가 형성될 경우에 이들은 회로 기판(22)을 단단하게 지지할 것이다.
첨부된 특허청구범위 또는 이들의 균등물의 범위 내에 있는 한, 설계 요건 및 다른 인자에 따라 다양한 변경, 조합, 부조합 및 수정이 발생할 수 있음은 당해 분야의 숙련자들에 의해 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 커버는 더 긴 측면의 양단부에 오목부를 가지며, 외부 재킷 부재는 적어도 커버의 오목부를 노출시키는 절결부를 갖는다. 따라서, 양호한 체적 효율을 갖는 배터리 팩은 배터리 팩이 극성을 반대로 하여 부착되는 것이 방지되는 구조를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면, 커버와 외부 재킷의 끼워 맞춤부의 접촉 특성이 개선되기 때문에, 열 접착부가 벗겨지는 것이 방지된다. 그 결과, 배터리 팩이 낙하 또는 충격을 받을 때, 손상을 입지 않는다. 또한, 배터리 팩이 전자 장치의 배터리 팩 슬롯과 쉽게 정렬될 수 있어 배터리 팩이 오정렬되는 것이 방지될 수 있어, 배터리 팩의 품질이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회로 기판을 내장하는 커버가 절결부를 갖기 때문에, 커버가 외부 재킷 부재에 끼워 맞춤되면 절결부는 만곡된 전극 단자들을 내장한다. 따라서, 커버와 외부 재킷 부재가 열 접착된 후, 배터리 팩의 두께는 증가하지 않는다. 또한, 열 접착부가 벗겨지는 것이 방지되기 때문에, 배터리 팩의 품질이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 주입되는 수지의 유동을 방해하지 않는 홀더가 사용되기 때문에, 수지는 상부 커버로 충분히 주입될 수 있으며, 회로 기판은 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 배터리 팩의 기계적 강도가 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하부 홀더의 양단부에서 리브가 배터리 팩의 종방향으로 돌출된 부분을 갖기 때문에, 수지가 주입될 때, 수지의 유동이 간단해질 수 있다. 따라서, 수지는 상부 커버로 충분히 주입될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하부 홀더가 돌출된 부분을 갖기 때문에, 상부 홀더와 하부 홀더가 끼워 맞춤될 때 관통 구멍이 돌출부에 대향하기 때문에, 금속 핀이 관통 구멍으로 삽입되는 경우에도, 금속 핀이 배터리 소자와 접촉하는 것이 방지된다. 따라서, 회로 단락과 같은 사고가 방지된다.

Claims (14)

  1. 박스형 또는 판형 배터리 팩이며,
    양 단부에 형성된 제1 개구 및 제2 개구를 갖는 경질 외부 재킷 부재와,
    상기 외부 재킷 부재에 내장되고 전극 단자를 갖는 박스형 또는 판형 배터리 소자와,
    수지로 성형되고 상기 제1 개구에 끼워맞춰지는 커버와,
    상기 전극 단자 리드에 접속되고 상기 커버에 내장된 회로 기판을 포함하고,
    적어도 상기 전극 단자 리드는 상기 제1 개구로부터 연장하고,
    상기 커버는 하나의 더 긴 측면의 양 단부 상에 오목부를 갖고,
    상기 외부 재킷 부재는 상기 커버의 적어도 상기 오목부를 노출시키는 절결부(cut portions)를 갖고,
    적어도 상기 커버의 더 긴 측면과 상기 외부 재킷 부재는 열 접착되는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부 재킷 부재의 일단부는 상기 커버에 끼워맞춰지는 개구를 통해 상기 배터리 소자의 일단부로부터 상기 커버의 두께 정도만큼 돌출하고,
    열 접착층은 상기 외부 재킷 부재의 돌출부 내부에 배치되는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부 재킷 부재는 제1 적층 부재 및 제2 적층 부재로 구성되고,
    상기 제1 적층 부재는 상기 배터리 소자를 내장하는 오목부를 갖고, 상기 제1 적층 부재 및 상기 제2 적층 부재는 제2 적층 시트 부재가 상기 오목부의 개구를 덮도록 층을 이루고(layered), 상기 제1 적층 부재의 개구의 주연은 밀봉되고, 상기 배터리 소자에 접속된 상기 전극 단자 리드는 밀봉부로부터 연장하고, 상기 제2 적층 부재 및 상기 제1 적층 부재의 단부는 상기 제1 적층 부재의 오목부의 하부의 외부에서 연결되고, 상기 제2 적층 부재 및 상기 제1 적층 부재의 양 측면은 돌출된 타원형으로 형성되는 배터리 팩.
  4. 오목부를 갖는 제1 적층 부재와 제2 적층 부재로 구성된 외부 재킷 부재와,
    상기 제1 적층 부재에 형성된 상기 오목부에 내장된 배터리 소자와,
    상기 외부 재킷 부재로 형성된 개구 부분에 끼워맞춰진, 적어도 하나의 수지로 성형된 커버를 포함하고,
    상기 제1 적층 부재 및 상기 제2 적층 부재는 상기 제2 적층 부재가 상기 오목부의 개구를 덮도록 층을 이루고, 상기 제1 적층 부재의 개구의 주연은 밀봉되고, 상기 제2 적층 부재의 양 단부는 상기 제1 적층 부재의 오목부의 하부의 외부에서 연결되고, 상기 제2 적층 부재의 양 측면은 돌출된 타원형으로 형성되고,
    코너부는 상기 커버의 짧은 변측 양측면에 형성되며,
    상기 제1 적층 부재의 상기 오목부의 개구로부터 각각의 짧은 측면으로의 만곡면의 코너부의 곡률 반경은 상기 제1 적층 부재의 상기 오목부의 하부의 외부면으로부터 상기 각각의 짧은 측면으로의 만곡면의 상기 코너부의 곡률 반경보다 더 작은 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커버는 상기 제1 적층 부재의 상기 오목부의 개구로부터 상기 각각의 짧은 측면으로의 상기 코너부와 상기 제1 적층 부재의 상기 오목부의 하부의 외부면으로부터 상기 각각의 짧은 측면으로의 상기 코너부 사이에 편평한 부분을 갖는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서, 오목부는 상기 제1 적층 부재의 상기 오목부의 하부의 외부면으로부터 상기 짧은 측면으로의 상기 만곡면의 코너부에 형성되는 배터리 팩.
  7. 박스형 또는 판형 배터리 팩이며,
    양 단부에 제2 개구 및 제1 개구를 갖는 경질 외부 재킷 부재와,
    상기 외부 재킷 부재에 내장되고 회로 기판에 접속된 전극 단자 리드를 갖는 박스형 또는 판형 배터리 소자와,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 덮는 제1 커버 및 제2 커버를 포함하고,
    상기 제1 커버는 상기 제1 개구에 끼워맞춰지고, 상기 회로 기판은 상기 제1 커버에 내장되고,
    상기 제1 커버는 적어도 수지로 성형되고 상기 배터리 소자의 대향 측면 상에 상기 회로 기판을 유지하는 상부 홀더, 및 수지로 성형되고 상기 배터리 소자의 측면 상에 상기 회로 기판을 유지하는 하부 홀더를 갖고, 상기 상부 홀더와 상기 하부 홀더는 접착되거나 기계적으로 연결되고,
    상기 상부 홀더는 상기 배터리 소자로부터 연장하는 전극 단자의 전극 단자 리드부에 상응하는 절결부를 갖는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하부 홀더는 하부의 양 측면에 절결부를 갖고, 상기 절결부는 상기 전극 단자 리드부에 상응하는 제1 측면에 형성되고, 상기 절결부는 상기 전극 단자의 라우팅(routing)에 상응하는 제2 측면에 형성되는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하부 홀더는 상기 회로 기판의 측면 상의 하부의 돌출부 및 상기 하부 홀더의 종방향으로의 돌출 벽을 갖고, 상기 돌출부는 상기 회로 기판을 지지하고, 상기 돌출 벽의 높이는 상기 돌출부의 높이보다 낮은 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 커버는 상기 전극 단자가 절첩되어 상기 하부 홀더의 절결부에 내장되도록 상기 외부 재킷 부재의 상기 제1 개구에 끼워맞춰지는 배터리 팩.
  11. 박스형 또는 판형 배터리 팩이며,
    양 단부에 제2 개구 및 제1 개구를 갖는 경질 외부 재킷 부재와,
    상기 외부 재킷 부재에 내장되고 회로 기판에 접속하는 전극 단자 리드를 갖는 박스형 또는 판형 배터리 소자와,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 덮는 제1 커버 및 제2 커버를 포함하고,
    상기 제1 커버는 상기 제1 개구에 끼워맞춰지고, 상기 회로 기판은 상기 제1 커버에 내장되며,
    상기 제1 커버는 적어도 수지로 성형되어 상기 배터리 소자의 대향 측면 상에 상기 회로 기판을 유지하는 상부 홀더, 및 수지로 성형되어 상기 배터리 소자의 측면 상에 상기 회로 기판을 유지하는 하부 홀더를 가지며, 상기 상부 홀더 및 상기 하부 홀더는 접착되거나 기계적으로 연결되고,
    상기 상부 홀더는 수지가 상기 배터리 소자와 상기 제1 커버 사이에 형성된 공간 내로 주입되는 관통 구멍을 갖고,
    상기 하부 홀더는 양 단부에 돌출부를 갖고, 상기 돌출부는 중심부에 절결부를 가지며, 상기 하부 홀더는 중심부의 인접부에서 상기 회로 기판의 측면 상에 돌출하는 적어도 하나의 기판 지지 돌출부를 갖고,
    수지는 상기 배터리 소자와 상기 제1 커버 사이에 형성된 공간 내로 주입되는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기판 지지 돌출부는 종방향에 평행한 표면을 갖는 배터리 팩.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기판 지지 돌출부는 종방향에 수직인, 테이퍼형(tapered) 사다리꼴 형상을 갖는 표면을 갖는 배터리 팩.
  14. 제11항에 있어서, 상기 하부 홀더는 양 단부 상의 돌출부로부터 연장하는 연장부를 갖는 배터리 팩.
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