KR101433664B1 - 하단면에 만입형 그루브가 형성되어 있는 구조의 각형 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해액이 함침되어 있는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체; 상기 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스로서, 하단면에 하나 이상의 만입형 그루브(groove)가 전지팩의 길이방향으로 형성되어 있는 각형 캔; 상기 전극조립체가 내장된 각형 캔의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트; 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 캡 플레이트 상에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM); 및 상기 PCM을 감싸면서 각형 캔에 결합되는 절연성 캡;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩를 제공한다.

Description

하단면에 만입형 그루브가 형성되어 있는 구조의 각형 전지팩 {Prismatic Battery Pack of Structure Having Depressed Groove Formed at Bottom}
본 발명은 신규한 구조의 각형 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전해액이 함침되어 있는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체; 상기 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스로서, 하단면에 하나 이상의 만입형 그루브(groove)가 전지팩의 길이방향으로 형성되어 있는 각형 캔; 상기 전극조립체가 내장된 각형 캔의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트; 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 캡 플레이트 상에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM); 및 상기 PCM을 감싸면서 각형 캔에 결합되는 절연성 캡;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 삽입과 이탈이 자유로운 탈착식 구조로 사용되기도 하고, 또는 외부기기의 내부에 매립되는 형태의 내장형 구조로 사용되기도 한다. 예를 들어, 태블릿 PC, 넷북 및 노트북과 같은 디바이스는 사용자의 필요에 따라 전지의 삽입과 이탈이 가능한 반면에, 일부 스마트 폰 및 스마트 패드와 같은 디바이스는 그 구조 및 용량의 문제로 내장형 전지팩의 사용이 요구되기도 한다.
또한, 상기 디바이스들은 기능과 특성상 대용량의 리튬 이차전지를 요구한다.
하지만, 상기 디바이스들의 기능과 편리함에 비해 리튬 이차전지의 용량에는 한계가 있다.
물론, 리튬 이차전지를 소정의 용량으로 늘림으로써 용량의 한계를 극복할 수 있지만, 리튬 이차전지의 특성상, 그 두께가 두꺼워져, 이동성 측면에서 편리한 것이 가장 큰 장점인 상기 디바이스들에게 적용하기는 어렵다.
또한, 성능이 뛰어난 보조 이차전지를 사용하여 리튬 이차전지의 용량의 한계를 극복할 수 있지만, 필요시 상기 디바이스와 함께 보조 배터리를 휴대해야 한다는 필요성 때문에, 이 또한 효과적인 방안이 될 수 없다.
한편, 친환경적인 방법을 이용하여 리튬 이차전지의 용량의 한계를 극복하는 수단도 개발되고 있다.
예를 들어, 태양광 충전 휴대폰을 들 수 있다. 이 디바이스는 액정 부분에 태양광 패널을 설치해 별도의 충전 기기나 콘센트 없이도 지속적인 충전을 가능케 한다. 그러나, 상기 태양광 충전 휴대폰은 일정 광도 이상의 태양광을 필요로 하고, 그 충전 또한 긴 시간이 필요하여, 효과적인 방안이 되지 못하고 있다.
또 다른 예로, 풍력 충전 장치를 들 수 있다. 이 또한 일정 풍속 이상의 바람이 필요하고, 필요시 상기 디바이스와 함께 휴대해야 한다는 필요성 때문에, 상기 리튬 이차전지의 용량의 한계를 극복하기 위한 효과적인 방안이 되지 못한다.
따라서, 별도의 부수 장치가 필요하지 않고, 기존 전지팩의 부피를 증가시키지 않으며, 리튬 이차전지의 용량을 증대시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극조립체, 만입형 그루브가 형성된 각형 캔, 캡 플레이트, 보호회로 모듈(PCM) 등을 포함하는 신규한 구조의 각형 전지팩을 개발하기에 이르렀고, 이러한 각형 전지팩을 리튬 이차전지 제조에 적용하는 경우, 전지팩의 착탈이 용이할 뿐만 아니라, 기설정된 크기의 전지팩에서 전극조립체의 크기를 극대화하여 결과적으로 전지팩의 용량 증대를 가져올 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 각형 전지팩은,
전해액이 함침되어 있는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체;
상기 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스로서, 하단면에 하나 이상의 만입형 그루브(groove)가 전지팩의 길이방향으로 형성되어 있는 각형 캔;
상기 전극조립체가 내장된 각형 캔의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트;
전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 캡 플레이트 상에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM); 및
상기 PCM을 감싸면서 각형 캔에 결합되는 절연성 캡;
을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 각형 전지팩은, 기존 각형 전지팩의 바텀 캡(bottom cap) 및 양면 테이프를 만입형 그루브로 대치함으로써, 기설정된 크기의 전지팩에서 상기 두께만큼 전극조립체의 부피 증가가 가능하여, 결과적으로 전지팩의 용량을 향상시킬 수 있다. 또한, 만입형 그루브에 의해 디바이스에 대한 전지팩의 착탈이 용이하므로 디바이스의 제조 공정성 등을 향상시킬 수 있다.
전극조립체가 내장되는 전지케이스인 각형 캔은 다양한 소재로 제조될 수 있는 바, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 각형 캔은 바람직하게는 드로잉 가공(drawing work)으로 성형될 수 있다.
상기 드로잉 가공은, 예를 들어, 딥 드로잉(deep drawing), 각형 드로잉(square shell drawing), 역재 드로잉(reverse redrawing), 이형 드로잉(asymmetric drawing), 팽창 드로잉(expanding forming drawing), 리스트라이킹 드로잉(restriking drawing), 네킹 드로잉(necking drawing), 익스팬딩 드로잉(expanding drawing), 플레어링 드로잉(flaring drawing), 벨마우스 드로잉(bell mouth drawing) 등일 수 있다.
상기 만입형 그루브는, 예를 들어, 단조 가공 또는 밀링 가공(milling machining)에 의해 형성될 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다.
상기 만입형 그루브의 깊이는, 전지팩이 적용되는 디바이스의 사양, 각형 캔의 소재 등 다양한 요소들에 의해 설정될 수 있으며, 바람직하게는, 0.05 mm 내지 1.00 mm의 범위에서 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 0.1 내지 0.5 mm로 형성될 수 있다.
만입형 그루브의 폭은 역시 다양한 요소들에 의해 설정될 수 있으며, 바람직하게는, 전지팩의 폭(두께)의 10% 내지 50%의 범위에서 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 20 내지 25%로 형성될 수 있다.
다만, 만입형 그루브의 깊이 내지 폭이 지나치게 작으면 그것의 형성에 따른 효과를 발휘하기 어려울 수 있고, 반대로 지나치게 크면 그루브 형성 과정에서 불량 발생의 가능성이 높아지고 전지팩의 용량 증가를 기대하기 어려우므로, 상기 범위에서 적절히 설정할 필요가 있다.
상기 만입형 그루브의 개수는 특별히 한정되지 않는 바, 예를 들어, 연속된 1개의 그루브 또는 상호 평행한 2개의 만입형 그루브들이 각형 캔의 하단면에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 만입형 그루브는 전지팩의 길이(너비)의 60% 내지 95%의 범위에서 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 만입형 그루브는 전지팩의 길이방향에서 중앙부가 분리된 비연속적인 형상에 의해, 전지셀 활성화 공정의 충전 핀의 접속을 위한 접속용 개구 구간을 형성하고 있고, 상기 접속용 개구 구간을 제외한 각형 캔의 외면 전체에 절연성 코팅이 도포되어 있는 구조일 수 있다.
일반적으로 리튬 이차전지는 제조 과정에서 화성(formation) 공정을 수행하는 바, 상기 화성 공정은 전지 조립 후 충전과 방전을 수행하여 전지를 활성화하는 공정으로서, 충전시 양극으로부터 나온 리튬 이온이 음극으로 사용되는 카본 전극으로 이동하여 삽입되며 이 때 음극 표면에서 고체 전해질 계면(solid electrolyte interface: SEI) 막이 형성된다. 이러한 화성 공정은 일반적으로 일정 범위의 정전류 또는 정전압으로 충방전을 반복하는 것으로 진행하며, 충방전 정전류 또는 정전압을 인가하기 위한 접속 단자로서 상기의 충전 핀이 사용될 수 있다.
따라서, 음극 및 양극용 충전 핀들이 각각 전지셀의 상부와 하부에 접촉하는 방식에서, 상기 만입형 그루브는 전지셀 활성화 공정의 충전 핀이 접속할 수 있도록, 중앙부가 분리된 비연속적인 형상에 의해 접속용 개구 구간이 형성되어 있고, 이러한 접속용 개구 구간을 제외한 캔의 외면 전체에 절연성 코팅이 도포되어 있어서, 전지셀 활성화 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
상기 절연성 코팅은 각형 캔의 외면에 형성되어 외부로부터 각형 캔을 절연할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 알루미늄 산화물의 아노다이징(anodizing) 코팅 방식, 절연성 물질을 스프레이 코팅하는 방식, 절연성 박막 라벨을 도포하여 형성되는 방식 등일 수 있다.
이러한 코팅 또는 도포 방식에 의해, 각형 캔의 외면을 외부로부터 절연할 수 있다.
이러한 절연성 코팅이 없는 상기 접속용 개구 구간은, 경우에 따라서는, 전지셀 활성화 공정 이후에 별도의 절연성 물질로 밀폐되는 방식일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 PCM은, 보호회로가 형성되어 있는 인쇄회로 기판(PCB), 전지셀의 제 1 전극단자에 접속되는 접속부재(A), 및 안전소자를 경유하여 전지셀의 제 2 전극단자에 접속되는 접속부재(B)를 포함하고 있고, 상기 접속부재(A)가 노출될 수 있는 관통구가 상기 PCB 상에 천공되어 있는 구조일 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 안전소자는 PTC 소자로서, PTC 본체, 상기 PTC 본체의 상면에 결합되어 있는 PCM 결합부, 및 상기 PTC 본체의 하면에 결합되어 있는 전지셀 결합부를 포함하고 있고, 그 중 PCM 결합부가 PCB의 관통구를 통해 접속부재(A)에 결합되는 구조일 수 있다.
바람직하게는, 상기 접속부재(B)의 일측 단부가 상부로부터 노출되도록 PCB의 외주면보다 길게 연장된 상태로 PCB의 하면에 결합되어 있는 구조일 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 PCB의 장착 안정성의 높이기 위해 일측 단부가 PCB의 하면에 결합되어 있고 타측 단부가 전지셀의 상단면에 결합되는 장착 보조부재를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 각형 전지팩을 전원으로 포함하는 모바일 디바이스를 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 모바일 디바이스는, 스마트 폰, 스마트 패드, 태블릿 PC, 넷북 또는 노트북 컴퓨터 등일 수 있다.
상기 각형 전지팩을 전원으로 포함하는 모바일 디바이스에 대한 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 각형 전지팩은 만입형 그루브에 의해, 기설정된 크기의 전지팩에서 전극조립체의 부피 증가가 가능하여, 결과적으로 전지팩의 용량을 향상시킬. 수 있고, 디바이스에 대한 전지팩의 착탈이 용이하므로 디바이스의 제조 공정성 등을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 2는 종래기술과 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비교도이다;
도 3은 도 2의 "A" 방향의 측면도이다;
도 4은 도 2의 "B" 절단면의 단면도이다;
도 5은 도 4의 "C" 부분의 상세도이다;
도 6 내지 도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 만입형 그루브의 정면도이다;
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 상부 분해도이다;
도 10은 도 9의 부분 확대도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 종래기술에 따른 전지팩의 사시도가 개시되어 있고, 도 2에는 종래기술과 본 발명의 하나의 실시예에 따른 구조들의 비교도가 개시되어 있으며, 도 3 내지 도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 도면이 개시되어 있다.
우선, 도 2를 참조하면, 각형 전지팩(600)은 전극조립체(도시하지 않음), 하단면에 만입형 그루브(500)가 각형 전지팩(600)의 길이방향으로 형성되어 있는 각형 캔(400), 보호회로 모듈(도시하지 않음)을 포함한 상부 조립부(200)를 포함하고 있다.
이에 반해, 종래의 각형 전지팩(100)은 전극조립체(도시하지 않음), 각형 캔(120), 보호회로 모듈(도시하지 않음)을 포함한 상부 조립부(200) 이외에, 양면 테이프(130) 및 바텀 캡(140)을 포함하고 있다.
본 발명에 따른 각형 전지팩(600)은 종래의 각형 전지팩(100)의 구성 부품인 양면 테이프(130) 및 바텀 캡(140)을 삭제하고 만입형 그루브(500)로 대체함으로써, 동일한 전지팩 크기에서 각형 캔(400)의 크기 증가에 의해, 그러한 각형 캔(400)에 내장되는 전극조립체의 크기 증가로 결과적으로 용량 증대를 가져올 수 있다.
구체적으로, 종래의 각형 전지팩(100)에서 "V" 만큼의 길이를 차지하던 양면 테이프(130) 및 바텀 캡(140) 부분이 삭제되므로, 본 발명에 따른 각형 전지팩(600)은 종래의 각형 캔(120)에 비해, 길이 "V" 만큼 길어진 각형 캔(400)을 얻게 된다.
따라서, 본원 발명의 각형 캔(400)은 전장 길이가 "L +V"로 증대됨으로써, 각형 캔(400) 내에 수납할 수 있는 전극조립체(도시하지 않음)의 용량이 증대되므로, 각형 전지팩(600)의 용량을 소정량 증대시킬 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 각형 캔(400)은 알루미늄 합금으로 이루어져 있으며, 드로잉 가공으로 성형되며, 만입형 그루브(500)는 단조 가공에 의해 형성된다.
만입형 그루브(500)의 깊이(D)는, 도 5에서 보는 바와 같이, 각형 캔(400)의 내부로 만입된 부위로서 0.05 mm 내지 1.00 mm 범위이고, 만입형 그루브(500)의 폭(H)은, 전지팩(600)의 두께의 10% 내지 50% 범위로 형성된다. 또한, 만입형 그루브(500)의 길이(W')는, 전지팩(600)의 너비(W)의 60% 내지 95% 범위로 형성된다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 각형 캔(400)은 상호 평행한 2개의 만입형 그루브들(510, 511) 또는 연속된 1개의 그루브(520)으로 각형 캔(400)의 하단면에 형성된다.
또 다른 예로서, 도 7 내지 도 8을 참조하면, 만입형 그루브들(530, 531, 540, 541, 542, 543)은 전지팩(600)의 길이방향에서 중앙부(S, S')가 분리된 비연속적인 형상으로 형성된다.
구체적으로, 만입형 그루브들(530, 531, 540, 541, 542, 543)이 형성되지 않은 중앙부(S, S')는 후행 공정인 전지셀 활성화 공정에서 충전 핀이 접속하는 부분이다.
각형 캔(400)에 만입형 그루브(500)의 성형이 완료되면, 각형 캔은 절연성 코팅으로써 각형 캔(400)의 외부가 절연 코팅된다.
구체적으로 각형 캔(400) 외면의 절연성 코팅은 알루미늄 산화물 아노다이징 방식, 절연성 물질을 스프레이 코팅하는 방식, 절연성 박막 라벨을 도포하는 방식 등으로 형성될 수 있다.
한편, 각형 캔(400)의 외면 전체에 절연성 코팅은, 만입형 그루브들(530, 531, 540, 541, 542, 543)이 형성되지 않은 중앙부(S, S')를 제외하고 형성되어 있다.
만입형 그루브들(530, 531, 540, 541, 542, 543)이 형성되지 않은 이러한 중앙부(S, S')는, 후공 공정인 전지셀 활성화 공정이 완료된 후, 절연성 물질로 밀폐된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 각형 전지팩(600)은 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함하는 각형 캔(400), 각형 캔(400)의 상단면에 장착되는 전기절연성의 장착부재(240), 보호회로모듈(PCM: 220), 및 절연성 장착부재(240)를 감싸면서 각형 캔(400)의 상단에 장착되는 절연성 캡(210)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
알루미늄 소재로 이루어진 각형 캔(400)은, 그 내부에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 함침되어 있고, 상단면 중앙에 돌출되어 있는 음극 단자(300) 및 음극 단자(300)를 제외하고 각형 캔(400)의 상단면에 양극 단자(310)가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있다.
절연성 장착부재(240)에는 각형 캔(400)의 음극 단자(300)가 노출될 수 있도록 개구(241)가 천공되어 있다.
PCM(220)은, 보호회로가 형성되어 있고 장착부재(240) 상에 탑재되는 기판(PCB: 222), 양극 단자(310)에 접속되는 접속부재(221), 및 PTC 소자(230)를 경유하여 음극 단자(300)에 접속되는 접속부재(225)를 포함하고 있다.
PCB(222)에는 접속부재(225)가 노출될 수 있는 관통구(224)가 천공되어 있고, 접속부재(225)는 PCB(222)의 관통구(224) 하면에 결합되어 있다.
도 10을 참조하면, PTC 소자(230)는, PTC 본체(233), PTC 본체(233)의 상면에 결합되어 있는 PCM 결합부(234), 및 PTC 본체(233)의 하면에 결합되어 있는 전지셀 결합부(231)를 포함하고 있고, 그 중 PCM 결합부(234)가 PCB(222)의 관통구(224)를 통해 접속부재(225)에 결합된다.
또한, 전지셀 결합부(231)는 PCT 본체(233)의 높이와 동일하거나 또는 PCT 본체(233) 및 PCM 결합부(234)의 전체 높이와 동일한 높이를 가진 단차(232)를 포함하고 있다. 따라서, PTC 소자(230)의 장착에도 불구하고, 이러한 단차(232)의 전지셀 결합부(231)로 인해, 각형 전지팩(600)의 상부 조립부(200)의 높이 증가를 최대한 억제할 수 있다.
한편, 접속부재(221)의 일측 단부는 상부로부터 노출되도록 PCB(222)의 외주면보다 길게 연장된 상태로 SMT 방식에 의해 PCB(222)의 하면에 결합되어 있다.
각형 캔(400)에 대한 PCB(222)의 장착 안정성을 제공하기 위해, 일측 단부가 PCB(222)의 하면에 결합되어 있고 타측 단부가 각형 캔(400)의 상단면에 결합되는 니켈 플레이트의 장착 보조부재(226)가 포함되어 있으며, 접속부재(221)의 대향 위치에 결합되어 있다.
절연성 캡(210)은 전기 절연성 소재로 이루어져 있고, 접속부재들(221, 225)과 보호회로 기판(222)이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(240)를 감싸면서 형성되어 있다.
또한, 전지케이스 상단면에 대한 절연성 캡(210)의 결합은 접착(Bonding) 방식에 의해 달성된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (23)

  1. 전해액이 함침되어 있는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체;
    상기 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스로서, 하단면에 하나 이상의 만입형 그루브(groove)가 전지팩의 길이방향으로 형성되어 있는 각형 캔;
    상기 전극조립체가 내장된 각형 캔의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트;
    전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 캡 플레이트 상에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM); 및
    상기 PCM을 감싸면서 각형 캔에 결합되는 절연성 캡;
    을 포함하고 있으며,
    상기 만입형 그루브는 전지팩의 길이방향에서 중앙부가 분리된 비연속적인 형상에 의해 전지셀 활성화 공정의 충전 핀의 접속을 위한 접속용 개구 구간을 형성하고 있고, 상기 접속용 개구 구간을 제외한 각형 캔의 외면 전체에 절연성 코팅이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각형 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 각형 캔은 드로잉 가공(drawing work)으로 성형되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 드로잉 가공은 딥 드로잉(deep drawing), 각형 드로잉(square shell drawing), 역재 드로잉(reverse redrawing), 이형 드로잉(asymmetric drawing), 팽창 드로잉(expanding forming drawing), 리스트라이킹 드로잉(restriking drawing), 네킹 드로잉(necking drawing), 익스팬딩 드로잉(expanding drawing), 플레어링 드로잉(flaring drawing) 및 벨마우스 드로잉(bell mouth drawing)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 그루브는 단조 가공 또는 밀링 가공(milling machining)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 그루브의 깊이는 0.05 mm ~ 1.00 mm의 범위로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 그루브의 폭은 전지팩의 폭(두께)의 10% ~ 50%의 범위로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 연속된 1개의 그루브 또는 상호 평행한 2개의 만입형 그루브들이 각형 캔의 하단면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 만입형 그루브는 전지팩의 길이(너비)의 60% ~ 95%의 범위로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 만입형 그루브는 전지팩의 길이방향에서 중앙부가 분리된 비연속적인 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 각형 캔의 외면 중 적어도 일부에는 절연성 코팅이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 절연성 코팅은 알루미늄 산화물의 아노다이징(anodizing) 코팅 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 절연성 코팅은 절연성 물질을 스프레이 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 절연성 코팅은 절연성 박막 라벨을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 접속용 개구 구간은 전지셀 활성화 공정 이후에 절연성 물질로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM은, 보호회로가 형성되어 있는 인쇄회로 기판(PCB), 전지셀의 제 1 전극단자에 접속되는 접속부재(A), 및 안전소자를 경유하여 전지셀의 제 2 전극단자에 접속되는 접속부재(B)를 포함하고 있고,
    상기 접속부재(A)가 노출될 수 있는 관통구가 상기 PCB 상에 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 안전소자는 PTC 소자이고, PTC 본체, 상기 PTC 본체의 상면에 결합되어 있는 PCM 결합부, 및 상기 PTC 본체의 하면에 결합되어 있는 전지셀 결합부를 포함하고 있고, 그 중 PCM 결합부가 PCB의 관통구를 통해 접속부재(A)에 결합되는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 접속부재(B)의 일측 단부는 상부로부터 노출되도록 PCB의 외주면보다 길게 연장된 상태로 PCB의 하면에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 PCB의 장착 안정성을 제공하기 위해 일측 단부가 PCB의 하면에 결합되어 있고 타측 단부가 전지셀의 상단면에 결합되는 장착 보조부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
  21. 제 1 항 내지 제 14 항 및 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 하나에 따른 각형 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 디바이스는 스마트 폰, 스마트 패드, 태블릿 PC, 넷북 또는 노트북 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스.
  23. 전해액이 함침되어 있는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체;
    상기 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스로서, 하단면에 하나 이상의 만입형 그루브가 전지팩의 길이방향으로 형성되어 있는 각형 캔;
    상기 전극조립체가 내장된 각형 캔의 개방 상단에 결합되는 캡 플레이트;
    전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 캡 플레이트 상에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM); 및
    상기 PCM을 감싸면서 각형 캔에 결합되는 절연성 캡;
    을 포함하고 있으며,
    상기 PCM은, 보호회로가 형성되어 있는 인쇄회로 기판(PCB), 전지셀의 제 1 전극단자에 접속되는 접속부재(A), 및 안전소자를 경유하여 전지셀의 제 2 전극단자에 접속되는 접속부재(B)를 포함하고 있고,
    상기 접속부재(A)가 노출될 수 있는 관통구가 상기 PCB 상에 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 각형 전지팩.
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TW102102353A TWI489671B (zh) 2012-02-07 2013-01-22 具有新穎結構的方形電池組
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD764401S1 (en) * 2014-09-08 2016-08-23 Parrot Drone Battery for a remote-controlled toy
USD762566S1 (en) * 2014-09-08 2016-08-02 Parrot Drones Battery for a headphone
KR102238366B1 (ko) 2015-03-02 2021-04-09 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101972135B1 (ko) * 2015-10-29 2019-04-24 주식회사 엘지화학 하부 케이스의 두께가 얇은 전지팩 및 이를 포함하는 노트북 컴퓨터
KR102642159B1 (ko) * 2016-09-20 2024-03-04 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060059696A (ko) * 2004-11-29 2006-06-02 삼성에스디아이 주식회사 캔형 이차 전지 및 그 형성 방법
KR20070088895A (ko) * 2006-02-27 2007-08-30 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR20070096652A (ko) * 2006-03-27 2007-10-02 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그제조방법
KR20120010565A (ko) * 2010-07-26 2012-02-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291576A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd 誘導加熱装置に用いられる出力制御装置
JP2001291526A (ja) * 2000-04-10 2001-10-19 Nec Mobile Energy Kk 密閉型電池およびその製造方法
JP2003168400A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Sanyo Gs Soft Energy Co Ltd 電 池
JP4561542B2 (ja) * 2005-09-02 2010-10-13 ソニー株式会社 二次電池
KR101001315B1 (ko) 2007-10-18 2010-12-14 주식회사 엘지화학 우수한 에너지 밀도의 이차전지 팩 및 그것을 위한 ｐｃｍ어셈블리
CN101202331A (zh) * 2007-11-19 2008-06-18 北京理工大学 一种电池用绝缘薄膜材料的制备方法
JP4491753B2 (ja) * 2007-11-30 2010-06-30 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
US9166206B2 (en) 2008-04-24 2015-10-20 Boston-Power, Inc. Prismatic storage battery or cell with flexible recessed portion
US9263724B2 (en) * 2009-10-12 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
CN102263298B (zh) 2011-06-22 2014-09-24 广东博特动力能源有限公司 一种锌镍二次电池及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060059696A (ko) * 2004-11-29 2006-06-02 삼성에스디아이 주식회사 캔형 이차 전지 및 그 형성 방법
KR20070088895A (ko) * 2006-02-27 2007-08-30 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR20070096652A (ko) * 2006-03-27 2007-10-02 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 캔과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 그제조방법
KR20120010565A (ko) * 2010-07-26 2012-02-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

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