KR101403384B1 - New Structured Battery Pack - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전극단자들이 상호 대면하도록 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들(battery cells); 상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임(pack frame); 전지셀들의 상부 및/또는 하부를 지지하는 형태로 팩 프레임에 형성되어 있는 고정 리브들(fixing ribs); 상기 전지셀들의 상호 대면하는 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM); 및 상기 전지셀들과 팩 프레임 및 PCM을 감싸는 라벨(label);를 포함하고 있는 신규한 구조의 전지팩을 제공한다.The present invention provides a battery comprising: at least two plate-shaped battery cells arranged in a plane so that electrode terminals face each other; A pack frame including two or more battery cell receivers enclosing an outer circumferential surface of the battery cell in a state that the upper and lower surfaces of the planar arrayed plate-shaped battery cells are open; Fixing ribs formed on the pack frame to support upper and / or lower portions of the battery cells; A protective circuit module (PCM) electrically connected to mutually facing electrode terminals of the battery cells and controlling operation of the battery pack; And a label wrapping the battery cells, the pack frame, and the PCM.
Description
본 발명은 신규한 구조의 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극단자들이 상호 대면하도록 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들; 상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임; 전지셀들의 상부 및/또는 하부를 지지하는 형태로 팩 프레임에 형성되어 있는 고정 리브들; 상기 전지셀들의 상호 대면하는 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 PCM; 및 상기 전지셀들과 팩 프레임 및 PCM을 감싸는 라벨;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.를 포함하고 있는 신규한 구조의 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack having a novel structure, and more particularly to a battery pack having two or more plate-shaped battery cells arranged in a plane so that electrode terminals face each other; A pack frame including two or more battery cell receivers enclosing the outer circumferential surface of the battery cell in a state that the upper and lower surfaces of the planar arranged plate-shaped battery cells are open; Fixed ribs formed on the pack frame to support upper and / or lower portions of the battery cells; A PCM electrically connected to mutually facing electrode terminals of the battery cells and controlling operation of the battery pack; And a label for wrapping the battery cells, the pack frame, and the PCM, and a battery pack having the novel structure.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely classified into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (laminate type) depending on its structure. In the jelly-roll type electrode assembly, an electrode active material or the like is coated on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into a band shape having a desired width and length, and a cathode and an anode are diaphragm- . Although the jelly-roll type electrode assembly is suitable for a cylindrical battery, when applied to a square or pouch type battery, it has disadvantages such as separation of electrode active material and low space utilization. On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of anode and cathode unit members are sequentially laminated, and it is easy to obtain a rectangular shape. However, when the manufacturing process is troublesome and impact is applied, .
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 스택/폴딩형 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-82058호, 제2001-82059호, 제2001-82060호 등에 개시된 바가 있다.In order to solve such a problem, an electrode assembly having an advanced structure, which is a mixture of jelly-roll type and stack type, has a full cell or a positive electrode (cathode) of a positive electrode / separator / An electrode assembly having a structure in which a bicell of a separator / cathode / anode / separator / cathode structure is folded using a long continuous membrane is developed and disclosed in Korean Patent Application Publication 2001-82058, 2001-82059, 2001-82060, and the like.
상기와 같은 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 전지케이스에 내장한 구조의 이차전지는 다양한 형태일 수 있으며, 그것의 대표적인 예가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스를 사용하는 전지셀이다.The secondary battery having such a stacked or stacked / folded electrode assembly as described above may be in various forms, and a representative example thereof is a battery cell using a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet.
이러한 전지셀은 전극(양극 및 음극)과 분리막을 열융착시킨 전극조립체에 전해액을 함침시킨 구조로서, 주로 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 밀봉한 형태로서 많이 사용되고 있다. 따라서, 종종 파우치형 전지 또는 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.Such a battery cell has a structure in which an electrolyte solution is impregnated into an electrode assembly in which electrodes (positive electrode and negative electrode) and a separator are thermally fused, and a stack type or stack / folding type electrode assembly is sealed in a pouch type case of an aluminum laminate sheet . Therefore, it is sometimes referred to as a pouch-type battery or a pouch-type battery cell.
상기 전지셀을 적용 제품에 장착하기 위해서는, 일반적으로 프레임(frame)을 사용하여 전지셀을 수납하여 외부 진동이나 충격으로부터 보호하는 것이 필요하다.In order to mount the battery cell to an application product, it is generally necessary to store the battery cell using a frame to protect it from external vibration or impact.
최근에는 이차전지를 전원으로 사용하는 디바이스의 경박단소 경향으로 인해, 전지셀을 내장한 전지팩의 두께가 매우 얇은 구조가 요구되어 있다.In recent years, there has been a demand for a structure in which the thickness of a battery pack in which a battery cell is embedded is extremely thin due to the small-sized and simple tendency of a device using a secondary battery as a power source.
그러나, 파우치형 전지셀과 같은 판상형 전지셀을 얇은 두께의 전지팩으로 제조함에 있어서, 현재 알려져 있는 전지팩용 프레임의 구조는 전지셀의 안정적인 장착에 한계를 가지고 있다. 더욱이, 얇은 두께의 프레임을 사용하여 전지팩을 제조하는 과정에서, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM)의 연결 과정 중에 전지셀과 보호회로 모듈(PCM)의 고정이 불안정하게 되면, 이 둘을 연결해주는 전지셀 전극단자가 파손되는 문제점이 있다.However, in the case of manufacturing a plate-shaped battery cell such as a pouch-shaped battery cell with a thin-thickness battery pack, the structure of the currently known battery pack frame has a limitation in the stable mounting of the battery cell. Furthermore, in the process of manufacturing a battery pack using a thin-walled frame, if the fixing of the battery cell and the protection circuit module (PCM) becomes unstable during the connection process of the protection circuit module (PCM) There is a problem that the battery cell electrode terminal connecting the two is broken.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for techniques to solve these problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같은 특정한 구조의 프레임을 사용하여 전지팩을 제조함으로써, 전지팩의 전반적인 두께를 얇게 하면서도, 전지셀을 외부 진동과 충격으로부터 보호함과 동시에 조립공정 중의 불량을 방지할 수 있는 신규한 구조의 전지팩을 개발하였다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that by manufacturing a battery pack using a frame having a specific structure to be described later, the overall thickness of the battery pack can be reduced, And a battery pack having a novel structure capable of preventing defects during the assembling process has been developed.
따라서, 본 발명에 따른 신규한 구조의 전지팩은,Therefore, in the battery pack of the novel structure according to the present invention,
전극단자들이 상호 대면하도록 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들(battery cells);At least two plate-shaped battery cells arranged in a plane so that the electrode terminals face each other;
상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임(pack frame);A pack frame including two or more battery cell receivers enclosing an outer circumferential surface of the battery cell in a state that the upper and lower surfaces of the planar arrayed plate-shaped battery cells are open;
전지셀들의 상부 및/또는 하부를 지지하는 형태로 팩 프레임에 형성되어 있는 고정 리브들(fixing ribs);Fixing ribs formed on the pack frame to support upper and / or lower portions of the battery cells;
상기 전지셀들의 상호 대면하는 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM); 및A protective circuit module (PCM) electrically connected to mutually facing electrode terminals of the battery cells and controlling operation of the battery pack; And
상기 전지셀들과 팩 프레임 및 PCM을 감싸는 라벨(label);A label wrapping the battery cells, the pack frame and the PCM;
를 포함하고 있는 구조로 구성될 수 있다.As shown in FIG.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은 팩 프레임의 특징적인 형상에 의해 전지셀들의 평면 배열이 가능하여 대략 1개의 전지셀의 두께에 대응하는 두께를 가지며, 전지셀들의 상부 및/또는 하부를 지지하는 형태로 팩 프레임에 형성되어 있는 고정 리브들에 의해 전지셀 및 보호회로 모듈이 팩 프레임에 안정적으로 고정될 수 있다.Therefore, the battery pack according to the present invention can be arranged in a planar arrangement of the battery cells according to the characteristic shape of the pack frame to have a thickness corresponding to the thickness of one battery cell, and to support the upper and / The battery cells and the protection circuit module can be stably fixed to the pack frame by the fixing ribs formed in the pack frame in the form of a plate.
상기 판상형 전지셀은 예를 들어 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있다.The plate-shaped battery cell may be, for example, a prismatic secondary battery or a pouch-type secondary battery.
상기 각형 이차전지는 각형의 금속 케이스에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조일 수 있고, 상기 파우치형 이차전지는 구체적으로 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조일 수 있다.The prismatic secondary battery may have a structure in which an electrode assembly is sealed in a rectangular metal case, and the pouch type secondary battery may be a structure in which an electrode assembly is sealed in a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
상기 이차전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.The secondary battery may preferably be a lithium secondary battery having high energy density, discharge voltage, and output stability. Other components of such a lithium secondary battery will be described in detail below.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and the like.
양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The positive electrode is prepared, for example, by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and if necessary, a filler is further added. The negative electrode is also manufactured by applying and drying the negative electrode material on the negative electrode collector, and if necessary, may further include the above-described components.
상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.The separation membrane is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt. As the nonaqueous electrolyte solution, a liquid nonaqueous electrolyte, a solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte are used.
상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.The collector, the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, and the lithium salt are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이러한 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.Such a lithium secondary battery can be produced by a conventional method known in the art. That is, a porous separator may be inserted between the anode and the cathode, and an electrolyte may be injected into the separator.
양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.The anode can be produced, for example, by applying a slurry containing the above-described lithium transition metal oxide active material, a conductive material and a binder on a current collector, followed by drying. Likewise, the negative electrode can be produced, for example, by applying a slurry containing the above-described carbon active material, a conductive material and a binder onto a thin current collector and then drying it.
본 발명에 따른 전지팩에서, 상기 판상형 전지셀은 바람직하게는 전극단자들이 상호 대면하도록 2개의 판상형 전지셀들이 평면 배열되어 있는 구조일 수 있다.In the battery pack according to the present invention, the plate-shaped battery cell may have a structure in which two plate-shaped battery cells are arranged in a plane so that the electrode terminals face each other.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 전지셀들의 평면 배열에 의해 대략 1개의 전지셀의 두께에 대응하는 두께를 가지는 바, 예를 들어, 전지셀의 두께와 동일하거나 그보다 1 내지 10% 큰 크기로 이루어질 수 있다.As described above, the battery pack according to the present invention has a thickness corresponding to the thickness of approximately one battery cell by the planar arrangement of the battery cells. For example, the thickness of the battery pack may be equal to or more than 1 to 10% It can be made in a large size.
하나의 바람직한 예에서, 상기 팩 프레임은 전극단자들이 상호 대면하는 부위에 PCM의 장착을 위한 PCM 장착부가 형성될 수 있다. 따라서, 전지셀들의 상호 대면하는 부위에 PCM이 위치함으로써 와이어 등의 접속부재를 사용하지 않고 직접적인 배선이 가능하여 전체적으로 콤팩트한 구조 및 간소한 조립 공정을 제공한다.In one preferred example, the pack frame may be formed with a PCM mounting portion for mounting the PCM to a portion where the electrode terminals face each other. Accordingly, since the PCM is positioned at the mutually confronting portion of the battery cells, direct wiring can be performed without using a connecting member such as a wire, thereby providing a compact overall structure and a simple assembling process.
상기 고정 리브들은, 바람직하게는, 전지셀의 하면을 지지하는 하부 고정 리브와, 전지셀의 상면을 지지하는 상부 고정 리브를 포함할 수 있다.The fixing ribs may preferably include a lower fixing rib supporting the lower surface of the battery cell and an upper fixing rib supporting the upper surface of the battery cell.
구체적으로, 상기 하부 고정 리브는 전극단자를 기준으로 전지셀의 양측 하면 전체와 하측 하면 일부를 지지하는 구조로 형성될 수 있으며, 상기 상부 고정 리브는 전극단자를 기준으로 전지셀의 하측 상면 일부를 지지하는 구조로 형성될 수 있다.Specifically, the lower fixing rib may be configured to support both sides of the lower side and a lower side of the battery cell with respect to the electrode terminal, and the upper fixing rib may include a part of the lower upper surface of the battery cell, As shown in Fig.
이러한 전지셀의 지지를 위해, 상부 고정 리브와 하부 고정 리브는 각각 독립적으로 전극단자를 기준으로 수납부의 양측 폭에 대해 1 내지 20% 크기로 형성되어 있는 것이 바람직하다.In order to support such a battery cell, it is preferable that the upper and lower fixing ribs are independently formed to have a size of 1 to 20% with respect to the width of both sides of the storage portion with respect to the electrode terminal.
상기 PCM은 다양한 형태일 수 있으며, 예를 들어, 보호회로가 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.The PCM may be in various forms, for example a printed circuit board (PCB) on which a protection circuit is printed.
이러한 PCM 역시 PCM 장착부에 안정적으로 탑재 및 고정될 수 있도록, 상기 PCM 장착부에는 PCM이 탑재된 상태에서 PCM을 위치 고정하는 고정 리브들이 추가로 형성될 수 있다.In order to stably mount and fix the PCM on the PCM mounting portion, the PCM mounting portion may further include fixing ribs for fixing the PCM in a state where the PCM is mounted.
하나의 바람직한 예에서, 상기 PCM 장착부에는 탑재된 PCM의 정위치 고정을 위한 수직 돌기형 고정 리브가 형성되어 있고, PCM에는 상기 수직 돌기형 고정 리브가 도입되는 관통홈 또는 만입홈이 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one preferred embodiment, the PCM mounting part is provided with a vertical projection fixed rib for fixing the mounted PCM to the fixed position, and the PCM has a through groove or a recessed groove through which the vertical projection fixed rib is introduced. have.
이러한 고정 리드의 형성 위치 및 수직 돌출 크기와 관통홈 또는 만입홈의 형성 위치 및 크기는, 상기 목적을 달성하면서 전지팩 전체 구조에 영향을 미치지 않는 범위라면, 특별히 제한되지 않는다.The formation position and the vertical protrusion size of this fixed lead and the formation position and size of the through groove or indentation groove are not particularly limited as long as they do not affect the overall structure of the battery pack while achieving the above object.
또한, 상기 PCM 장착부에는 탑재된 PCM의 정위치 고정하기 위해 PCM의 상면을 지지하는 수평 돌출형 고정 리브가 추가로 형성될 수 있다. 이러한 수평 돌출형 고정 리브는 앞서 설명한 상부 고정 리브와 실질적으로 동일할 수 있다.In addition, the PCM mounting part may further include a horizontal protruding fixed rib supporting the upper surface of the PCM to fix the mounted PCM in the right position. These horizontally projecting fixing ribs may be substantially the same as the upper fixing ribs described above.
이와 같이 PCM 장착부에 형성되어 있는 다양한 고정 리브들은 팩 프레임에 대한 PCM의 안정적인 장착을 보장하므로, 전지팩의 제조 과정에서 팩 프레임에 PCM을 장착하고 전지셀들을 장착한 후, 전기적 연결 작업을 수행하는 것을 가능하게 하므로, 전지셀과 PCM의 정위치 고정에 의해 전기적 연결 과정에서 전지셀의 전극단자들이 파손되는 문제점을 미연에 방지할 수 있다.Since the various fixing ribs formed on the PCM mounting portion ensure stable mounting of the PCM to the pack frame, the PCM is mounted on the pack frame during the manufacturing process of the battery pack, the battery cells are mounted, Therefore, it is possible to prevent the electrode terminals of the battery cell from being damaged during the electrical connection by fixing the battery cell and the PCM in place.
하나의 바람직한 예에서, 상기 PCM 장착부에는 전지셀의 전극단자들을 지지하는 요철 돌출부가 추가로 형성될 수 있다. 이러한 요철 돌출부는 PCM에 대한 전극단자의 전기적 연결 과정을 더욱 용이하게 할 뿐만 아니라, 완성된 전지팩에서 전극단자의 위치적 안정성을 향상시킨다.In one preferred embodiment, the PCM mounting portion may further include a protrusion protrusion for supporting the electrode terminals of the battery cell. The protrusions and protrusions not only facilitate the process of electrically connecting the electrode terminals to the PCM, but also improve the positional stability of the electrode terminals in the completed battery pack.
경우에 따라서는, 상기 PCM 장착부에 탑재된 PCM의 상부 전체를 감싸는 커버가 추가로 포함될 수 있다.In some cases, a cover for covering the entire upper portion of the PCM mounted on the PCM mounting portion may be further included.
본 발명은 또한, 상기 신규한 구조의 전지팩을 제조하는 방법을 제공한다. 하나의 구체적인 예에서, 전지팩의 제조 방법은,The present invention also provides a method of manufacturing a battery pack having the novel structure. In one specific example, a method of manufacturing a battery pack,
(a) PCM을 팩 프레임의 PCM 장착부에 탑재하는 단계;(a) mounting a PCM on a PCM mount of a pack frame;
(b) 전지셀을 팩 프레임에 장착하는 단계;(b) mounting the battery cell to the pack frame;
(c) 전지셀의 전극단자를 용접에 의해 PCM에 연결하는 단계;(c) connecting an electrode terminal of the battery cell to the PCM by welding;
(d) 커버로 PCM의 상면을 씌우는 단계; 및(d) covering the top surface of the PCM with a cover; And
(e) 전지셀을 포함한 팩 프레임에 라벨을 부착하는 단계;(e) attaching a label to the pack frame including the battery cell;
를 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 팩 프레임에 PCM과 전지셀을 장착한 상태에서 PCM에 대한 전지셀의 전기적 연결 작업을 가능하게 하므로, 작업 공정의 용이성뿐만 아니라 제품의 불량 발생률이 매우 낮다.As described above, the battery pack according to the present invention enables the electrical connection of the battery cells to the PCM in a state where the PCM and the battery cell are mounted on the pack frame, low.
상기 용접은 다양할 수 있으며, 대표적으로는 스폿(spot) 용접일 수 있다.The welds may vary and may be typically spot welds.
본 발명은 또한, 상기 신규한 구조의 전지팩을 전원으로 포함하는 모바일 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a mobile device including the battery pack of the novel structure as a power source.
구체적으로, 상기 모바일 디바이스는 전반적으로 두께가 얇은 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC, 스마트 패드 등일 수 있지만, 그것만으로 한정되는 것은 아니다.Specifically, the mobile device may be, but is not limited to, a thin notebook computer, a netbook, a tablet PC, a smart pad, and the like.
상기와 같은 모바일 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.The structure and manufacturing method of such a mobile device are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 신규한 구조의 전지팩은, 특정 구조의 고정 리브들(fixing rib)을 사용하여 전지셀을 외부 진동과 충격으로부터 보호함과 동시에 조립공정 중의 불량을 방지 할 수 있다.As described above, in the battery pack of the novel structure according to the present invention, the fixing ribs of a specific structure are used to protect the battery cell from external vibration and impact, and to prevent defects during the assembling process .
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보호회로 모듈(PCM)이 장착된 팩 프레임의 사시도이다;
도 2는 도 1의 PCM 장착부의 상세도이다;
도 3은 PCM의 정면도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신규한 구조의 전지팩 조립공정 중 PCM 장착 단계의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신규한 구조의 전지팩 조립공정 중 전지셀을 팩 프레임에 장착한 후 전지셀의 전극단자를 용접에 의해 PCM에 연결하는 단계의 사시도이다;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신규한 구조의 전지팩 조립공정 중 커버로 PCM의 상면을 씌우는 단계의 사시도이다;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 신규한 구조의 전지팩 조립공정 중 전지셀을 포함한 팩 프레임에 라벨을 부착하는 단계의 사시도이다.1 is a perspective view of a pack frame equipped with a protection circuit module (PCM) according to one embodiment of the present invention;
Figure 2 is a detail view of the PCM mounting portion of Figure 1;
3 is a front view of the PCM;
4 is a perspective view of a PCM mounting step in a battery pack assembling process of a novel structure according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view illustrating a step of mounting a battery cell to a pack frame in a battery pack assembling process of a novel structure according to an embodiment of the present invention, and then connecting an electrode terminal of the battery cell to the PCM by welding;
6 is a perspective view illustrating a step of covering a top surface of a PCM with a cover during a battery pack assembling process of a novel structure according to an embodiment of the present invention;
7 is a perspective view illustrating a step of attaching a label to a pack frame including a battery cell during a battery pack assembling process of a novel structure according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보호회로 모듈(PCM)이 장착된 팩 프레임의 사시도가 도시되고 있고, 도 2에는 도 1의 PCM 장착부의 상세도가 도시되어 있으며, 도 3의 PCM의 정면도가 도시되어 있다.1 is a perspective view of a pack frame equipped with a protection circuit module (PCM) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed view of the PCM mounting portion of FIG. 1, Fig.
우선, 도 1을 참조하면, 팩 프레임(110)은 판상형 전지셀(10)의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀(10)의 외주면을 감싸는 2개의 전지셀 수납부들로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the
각각의 판상형 전지셀(10)은 파우치형 이차전지로서 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트(도시하지 않음)에 전극조립체(도시하지 않음)가 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Each of the plate-shaped
2개의 판상형 전지셀들(10)은 이들의 전극단자들(11)이 상호 대면하도록 평면 배열된 상태로 전지셀 수납부들에 각각 장착되어 있다.The two plate-shaped
팩 프레임(110)에는 또한 전지셀들(10)의 일부 하면을 지지하는 하부 고정 리브(130)와, 전지셀들(10)의 일부 상면을 지지하는 상부 고정 리브(120)가 형성되어 있다.The
구체적으로, 하부 고정 리브(130)은 전극단자(11)를 기준으로 전지셀(10)의 양측 하면 전체와 하측 하면 일부를 지지하는 구조로 형성되어 있으며, 상부 고정 리브(120)는 전극단자(11)를 기준으로 전지셀(10)의 하측 상면 일부를 지지하는 구조로 형성되어 있다.Specifically, the
이러한 고정 리브들(120, 130)은 전지팩(100)의 전반적인 두께 증가를 최대한 억제하면서, 전지셀 수납부에 대한 전지셀들(10)의 안정적인 장착을 담보한다. 따라서,These fixed
도 2 및 도 3을 참조하면, 팩 프레임(110)에서 전극단자들(11)이 상호 대면하는 부위에 PCM(200)의 장착을 위한 PCM 장착부(140)가 형성되어 있으며, PCM 장착부(140)에 장착되는 PCM(200)은 보호회로가 인쇄되어 있는 인쇄회로 기판(PCB)이다.2 and 3, a
PCM 장착부(140)에는 PCM(200)이 탑재된 상태에서 PCM(200)을 위치 고정하기 위해, PCM 장착부(140)에 탑재된 PCM(200)의 정위치 고정을 위한 수직 돌기형 고정 리브(141)가 형성되어 있고, PCM(200)에는 수직 돌기형 고정 리브(141)가 도입되는 관통홈(220)이 형성되어 있다.The
또한, PCM 장착부(140)에는 탑재된 PCM(200)를 정위치 고정하기 위해 PCM(200)의 상면을 지지하는 수평 돌출형 고정 리브(142)가 형성되어 있으며, PCM 장착부(140)에는 전지셀(10)의 전극단자들(11)을 지지하는 요철 돌출부가 형성되어 있다.A horizontal
도 4 내지 도 7에는 도 1에 따른 전지팩의 제조를 위한 일련의 공정이 순차적으로 도시되어 있다.FIGS. 4 to 7 sequentially show a series of steps for manufacturing the battery pack shown in FIG.
우선 도 4의 과정에서, PCM(200)이 팩 프레임(110)의 PCM 장착부(140)에 탑재된다. 앞서 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이, PCM(200)은 PCM 장착부(140)의 수직돌기형 고정리브(141)와 수평 돌출형 고정리브(142)에 의해 정위치 고정된다.First, in the process of FIG. 4, the
PCM(200)이 PCM 장착부(140)에 고정되면, 다음으로 도 5의 과정에서, 전지셀들(10)이 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀(10)의 외주면을 감싸는 팩 프레임(110)에 각각 수납된다.5, when the
이때, 팩 프레임(110)에 형성되어 있는 상부 고정 리브(120)와 하부 고정 리브(130)에 의해 전지셀들(10)은 팩 프레임(110)에 정위치 고정된다.At this time, the
전지셀들(10)이 팩 프레임(110)에 고정되면, 전지셀들(10)의 전극단자들(11)이 PCM(200)의 전지셀 연결단자(210)에 위치하게 되며, 이때, 스폿 용접에 의해 전극단자(11)와 전지셀 연결단자(210)를 전기적으로 직접 연결한다.When the
PCM(200)과 전지셀(10)이 전기적으로 연결되면, 도 6의 과정에서 PCM(200)의 상부 전체를 감싸는 커버(300)로 PCM 장착부(140)의 상면을 씌운다.When the
그런 다음, 도 7의 과정에서와 같이, 전지셀(10)을 포함한 팩 프레임(110)에 라벨(400)을 부착한다.
Then, as in the process of FIG. 7, the
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (22)
상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임(pack frame);
전지셀들의 상부 및/또는 하부를 지지하는 형태로 팩 프레임에 형성되어 있는 고정 리브들(fixing ribs);
상기 전지셀들의 상호 대면하는 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM); 및
상기 전지셀들과 팩 프레임 및 PCM을 감싸는 라벨(label);
을 포함하고 있으며,
상기 고정 리브들은, 전지셀의 하면을 지지하는 하부 고정 리브와, 전지셀의 상면을 지지하는 상부 고정 리브를 포함하며,
상기 상부 고정 리브와 하부 고정 리브는 각각 독립적으로 전극단자를 기준으로 수납부의 양측 폭에 대해 1 내지 20% 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.At least two plate-shaped battery cells arranged in a plane so that the electrode terminals face each other;
A pack frame including two or more battery cell receivers enclosing an outer circumferential surface of the battery cell in a state that the upper and lower surfaces of the planarly arranged plate-shaped battery cells are open;
Fixing ribs formed on the pack frame to support upper and / or lower portions of the battery cells;
A protective circuit module (PCM) electrically connected to mutually facing electrode terminals of the battery cells and controlling operation of the battery pack; And
A label wrapping the battery cells, the pack frame and the PCM;
, ≪ / RTI >
The fixing ribs include a lower fixing rib for supporting a lower surface of the battery cell and an upper fixing rib for supporting an upper surface of the battery cell,
Wherein the upper fixing rib and the lower fixing rib are independently formed to have a size of 1 to 20% with respect to a width of both sides of the accommodating portion with respect to the electrode terminal.
(a) PCM을 팩 프레임의 PCM 장착부에 탑재하는 단계;
(b) 전지셀을 팩 프레임에 장착하는 단계;
(c) 전지셀의 전극단자를 용접에 의해 PCM에 연결하는 단계;
(d) 커버로 PCM의 상면을 씌우는 단계; 및
(e) 전지셀을 포함한 팩 프레임에 라벨을 부착하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 방법.A method of manufacturing a battery pack according to any one of claims 1 to 6, 8, 9, 11,
(a) mounting a PCM on a PCM mount of a pack frame;
(b) mounting the battery cell to the pack frame;
(c) connecting an electrode terminal of the battery cell to the PCM by welding;
(d) covering the top surface of the PCM with a cover; And
(e) attaching a label to the pack frame including the battery cell;
Wherein the battery pack includes a plurality of battery cells.
21. The mobile device of claim 20, wherein the mobile device is a notebook computer, a netbook, a tablet PC, or a smart pad.
상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임;
전지셀들의 상부 및/또는 하부를 지지하는 형태로 팩 프레임에 형성되어 있는 고정 리브들;
상기 전지셀들의 상호 대면하는 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM); 및
상기 전지셀들과 팩 프레임 및 PCM을 감싸는 라벨;
을 포함하고 있으며,
상기 팩 프레임은 PCM의 탑재를 위한 PCM 장착부를 추가로 포함하고 있고,
상기 PCM 장착부에는 PCM이 탑재된 상태에서 PCM을 위치 고정하는 고정 리브들이 추가로 형성되어 있으며,
상기 PCM 장착부에는 탑재된 PCM의 정위치 고정하기 위해 PCM의 상면을 지지하는 수평 돌출형 고정 리브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.At least two plate-shaped battery cells arranged in a plane so that electrode terminals face each other;
A pack frame including two or more battery cell receivers enclosing the outer circumferential surface of the battery cell in a state that the upper and lower surfaces of the planar arranged plate-shaped battery cells are open;
Fixed ribs formed on the pack frame to support upper and / or lower portions of the battery cells;
A protective circuit module (PCM) electrically connected to mutually facing electrode terminals of the battery cells and controlling operation of the battery pack; And
A label wrapping the battery cells, the pack frame and the PCM;
, ≪ / RTI >
The pack frame further includes a PCM mounting portion for mounting the PCM,
The PCM mounting part further has fixing ribs for fixing the position of the PCM in a state where the PCM is mounted,
Wherein the PCM mounting portion is formed with a horizontally protruding fixed rib for supporting an upper surface of the PCM to fix the mounted PCM in a fixed position.
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| KR20050037366A (en) * | 2003-10-17 | 2005-04-21 | 소니 가부시끼 가이샤 | Structure of thin battery covered by outer packaging film, battery pack, and method for manufacturing battery pack |
| KR20110130848A (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-06 | 주식회사 엘지화학 | Battery pack of novel structure |
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2011
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Patent Citations (3)
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