KR101749720B1 - 일체형의 케이스 부재를 포함하고 있는 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 둘 이상의 전지셀들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리; 상기 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결되어 있는 보호회로 모듈(PCM); 및 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 감싸고 있는 케이스 부재;를 포함하고 있고, 상기 케이스 부재는 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 이루어져 있으며, 상기 케이스 부재는 소정의 부위가 부분적으로 개방되어 있어, 상기 개방된 부위를 통해 전지셀 어셈블리의 외면 중의 일부가 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

일체형의 케이스 부재를 포함하고 있는 전지팩 {Battery Pack Having a Integrated Case Member}
본 발명은 일체형의 케이스 부재를 포함하고 있는 전지팩에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
이러한 이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등의 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 원통형 전지들을 병렬 및 직렬방식으로 연결한 전지팩의 사용이 요구된다.
일반적으로, 상기 원통형 전지는 용량 및 출력 측면에서 각형이나 폴리머 전지보다 바람직하다.
따라서, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등에 사용되는 전지팩은 다수의 원통형 전지들을 병렬 또는 직렬방식의 연결로 이루어진 코어 팩 또는 전지셀 어셈블리에 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM)을 연결하여 팩 케이스 내지 케이스 부재의 내부에 탑재한 구조로 이루어져 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 원통형 이차전지를 포함하는 전지팩의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 원통형 전지팩(100)은 4개의 원통형 전지셀들로 이루어진 전지셀 어셈블리(130), 상기 전지셀 어셈블리(130)에 전기적으로 연결되어 있는 PCM(150), 상기 전지셀 어셈블리(130)와 PCM(150)을 수용하는 상단 케이스(120)와 하단 케이스(140), 및, 상단 케이스(120)의 개방 부위(121)에 부착되는 라벨(110)을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전지셀 어셈블리(130)는 4개의 원통형 전지셀들이 직렬로 연결되어 구성되어 있고, 상기 전지셀 어셈블리(130)에 전기적으로 연결되어 있는 PCM(150)이 전지셀 어셈블리(130)의 일측에 밀착되어 있다.
상기 전지셀 어셈블리(130)와 PCM(150)은 상단 케이스(120)와 하단 케이스(140)에 수납된다. 이 때, 상기 상단 케이스(120) 및 하단 케이스(140)는 소정의 부위가 부분적으로 개방되어 있는 개방 부위(121)를 포함하고 있어, 전지셀 어셈블리(130)의 외면 중의 일부가 외부로 노출되며, 상기 전지셀 어셈블리(130)의 외면 일부가 노출된 개방 부위(121)에는 라벨(110)이 부착된다.
또한, 상기 PCM(150)은 외부기기와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자(151)를 포함하고 있으며, 상기 외부 입출력 단자(151) 역시 상단 케이스(120)와 하단 케이스(140)의 개방 부위(122, 141)를 통해 외부로 노출된다.
한편, 상기 전지셀 어셈블리(130)와 PCM(150)을 수용하는 상단 케이스(120)와 하단 케이스(140)는 각각의 케이스들(120, 140)에 포함되어 있는 체결구 내지 체결홈과 같은 결합 요소들에 의해 서로 결합되거나, 접착제에 의해 결합되어 안정적인 결합 구조를 유지할 수 있다.
그러나, 상기 결합 구조는 상단 케이스와 하단 케이스에 있어서, 일방 내지 쌍방의 결합 요소 불량에 의해, 전지팩의 제조 과정에서 케이스 부재들의 결합 불량을 발생시킬 확률이 높고, 상기 결합 요소들로 인해, 전지팩의 전체적인 사이즈가 증가하게 되는 바, 이는 전지팩의 경량화 및 소형화 추세에 역행하는 결과를 초래한다.
또한, 상단 케이스와 하단 케이스는 각각 별도로 제조되어 서로 결합되는 구조이므로, 전지팩의 제조 공정에 소요되는 비용 및 시간이 증가할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 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, 전지팩의 케이스 부재를, 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 구성함으로써, 케이스 부재들의 결합 구조로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량율을 감소시키고, 제조 공정에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 전지팩의 경량화 및 소형화를 달성할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
둘 이상의 전지셀들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리;
상기 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결되어 있는 보호회로 모듈(PCM); 및
상기 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 감싸고 있는 케이스 부재;
를 포함하고 있고, 상기 케이스 부재는 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 이루어져 있으며, 상기 케이스 부재는 소정의 부위가 부분적으로 개방되어 있어, 상기 개방된 부위를 통해 전지셀 어셈블리의 외면 중의 일부가 외부로 노출되어 있는 구조로 형성되어 있다.
따라서, 하나의 부재로 이루어진 일체형의 케이스 부재를 통해, 케이스 부재들의 결합 구조에 따라 발생할 수 있는 제품의 불량율을 감소시키고, 제조 공정에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 전지팩의 경량화 및 소형화를 달성할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 PCM은 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결된 상태에서 전지셀 어셈블리의 외주면 일측에 밀착되어 있는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 케이스 부재는 하나의 부재로 이루어진 구조로서, 상기 PCM이 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결된 상태에서, PCM과 전지셀 어셈블리의 외면을 일체형으로 감싸는 바, 상기 PCM이 전지셀 어셈블리의 외주면 일측에 밀착되어 있어, 케이스 부재가 PCM과 전지셀 어셈블리의 외면을 보다 용이하고, 간편하게 동시에 감쌀 수 있고, 전지팩의 전체적인 사이즈를 감소시켜, 소형화를 달성할 수 있다.
한편, 상기 케이스 부재의 개방된 부위는 케이스 부재의 외면에 대해 적어도 2곳 이상으로서, 상기 적어도 2곳 이상의 개방된 부위들은 케이스 부재의 외면에 대해 동일한 방향 또는 서로 대향 방향에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 케이스 부재의 개방 부위는 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 케이스 부재를 형성하는 과정에서, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM을 금형 내에 안정적으로 고정시키기 위해, 금형의 내면과 밀착됨으로써, 케이스 부재의 개방된 부위를 형성한다.
따라서, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형의 내면과 동일한 방향 또는 서로 대향 방향에서 2곳 이상 밀착됨으로써, 전지셀 어셈블리와 PCM이 케이스 부재를 제조하기 위한 금형 내에서 안정적으로 고정될 수 있다.
이 때, 상기 케이스 부재의 개방된 부위의 총 면적은 케이스 부재의 외면의 전체 면적에 대해 10% 내지 50%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 케이스 부재의 개방된 부위의 총 면적이 케이스 부재의 외면의 전체 면적에 대해 10% 미만일 경우, 금형 내에서 전지셀 어셈블리와 PCM이 안정적으로 고정될 수 있을 정도로 금형의 내면과 밀착될 수 없으며, 50%를 초과할 경우, 전체적으로 케이스 부재가 전지셀 어셈블리와 PCM의 외면을 감싸는 면적이 적어지므로, 외부 충격과 같은 자극으로부터 전지팩 내의 전지셀 어셈블리와 PCM을 안전하게 보호할 수 없다.
또한, 상기 PCM은 외부기기와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하고 있고, 상기 외부 입출력 단자는 케이스 부재의 개방된 부위를 통해 외부로 노출되어 있는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 PCM의 외부 입출력 단자는 케이스 부재의 개방된 부위를 통해 외부로 노출됨으로써, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 케이스 부재는 고분자 수지로 이루어질 수 있으며, 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형 내에 장착된 상태에서, 상기 금형 내에 용융된 상태의 케이스 부재를 주입하는 사출 성형에 의해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 케이스 부재는 고분자 수지로 이루어져 있어, 용융된 상태로 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면에 부가되어 성형될 수 있으며, 더욱 구체적으로, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형 내에 장착된 상태에서, 상기 금형 내에 용융된 상태의 고분자 수지가 주입되는 사출 성형 방법에 의해, 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 케이스 부재가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 케이스 부재는 종래의 전지팩을 구성하는 케이스와 달리, 복수의 케이스들을 결합해 이루어지는 구조가 아니며, 이음매 없는 하나의 부재로서, 전지셀 어셈블리와 PCM을 일체형으로 감싸는 구조로 성형될 수 있다.
따라서, 상기 케이스 부재는 종래의 전지팩을 구성하는 케이스들의 결합 구조로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량을 없애거나, 감소시킬 수 있고, 상단 케이스와 하단 케이스를 제조하기 위한 금형을 따로 제조할 필요가 없으므로, 제조 비용을 절약할 수 있으며, 상단 케이스와 하단 케이스를 결합하기 위한 조립 공정을 생략할 수 있으므로, 전지팩의 제조에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있다.
또한, 상기 케이스 부재는 용융된 상태의 고분자 수지로서, 금형 내에서 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면에 부가되므로, 상기 케이스 부재의 융점은 전지셀 어셈블리 및 PCM을 구성하는 요소들의 융점에 비해 낮을 수 있다.
따라서, 상기 케이스 부재가 용융된 상태로 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면에 부가되더라도, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM을 구성하는 요소들의 외형, 성능 또는 전기적 연결 상태에 변화를 유발하지 않는다.
한편, 상기 케이스 부재의 개방된 부위 중에서 외부 입출력 단자가 노출된 부위를 제외한 나머지 부위에는 라벨이 부착되어 있는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 케이스 부재의 개방된 부위로 노출된 전지셀 어셈블리의 외면에는 라벨이 부착될 수 있으며, 이에 따라, 수분, 먼지와 같은 외부의 이물질이 케이스 부재의 개방된 부위를 통해 노출된 전지셀 어셈블리의 외면에 침투하지 않도록 보호할 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩을 구성하는 전지셀은 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 케이스 부재를 구성할 수 있는 구조라면 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 형상면에서는 용량 및 출력이 큰 원통형 전지셀일 수 있으며, 소재면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
리튬 이차전지를 포함하여 이차전지의 구성, 구조, 제조방법 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 제조하는 방법을 제공하는 바, 상기 전지팩을 제조하는 방법은,
i) 둘 이상의 전지셀들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리에 PCM을 전기적으로 연결하고, 상기 PCM을 전지셀 어셈블리의 외주면 일측에 밀착시키는 과정;
ii) 상기 과정 i)의 전지셀 어셈블리 및 PCM을 금형 내에 장착하는 과정;
iii) 상기 과정 ii)의 금형 내에 용융 수지를 주입한 후 고화시켜 케이스 부재를 구비한 전지팩을 제조하는 과정;
iv) 상기 과정 iii)에서 제조된 전지팩을 금형으로부터 취출하고, 케이스 부재의 개방된 부위에 라벨을 부착하는 과정;
을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM은 금형 내에서 소정의 부위가 상기 금형의 내면에 밀착된 상태에서 나머지 부위가 금형의 내면과 이격되어 있고, 상기 이격된 공간에 용융 수지가 주입되는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 케이스 부재는 용융된 상태의 고분자 수지로서, 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면에 부가되는 바, 금형 내에서 소정의 부위가 상기 금형의 내면에 밀착되어, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM의 나머지 부위가 금형의 내면과 이격된 상태로 고정되고, 상기 이격된 공간에 용융된 상태의 고분자 수지가 주입된 후 고화되어 케이스 부재를 형성할 수 있다.
또한, 상기 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형의 내면과 밀착된 부위는 전지셀 어셈블리의 외주면 중의 일부 및 PCM의 외부 입출력 단자일 수 있다.
따라서, 상기 금형 내에서 금형의 내면에 밀착된 전지셀 어셈블리의 외주면 및 PCM의 외부 입출력 단자 부위에는 용융된 수지가 부가되지 않아, 케이스 부재의 개방 부위를 형성할 수 있으며, 상기 개방 부위를 통해 전지셀 어셈블리의 외주면 중의 일부 및 PCM의 외부 입출력 단자가 외부로 노출될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는, 구체적으로, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 웨어러블 전자기기 및 파워 툴로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지팩의 케이스 부재를, 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 구성함으로써, 케이스 부재들의 결합 구조로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량율을 감소시키고, 제조 공정에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 전지팩의 경량화 및 소형화를 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 대표적인 원통형 이차전지를 포함하는 전지팩의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 제조하기 위한 금형의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 3의 금형의 A-A’를 따라 절단한 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지팩(200)은 전지셀 어셈블리(210) 및 상기 전지셀 어셈블리(210)의 외주면 일측에 밀착되어 있는 PCM(230)이 케이스 부재(240)의 내부에 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다.
이 때, 케이스 부재(240)는 전지셀 어셈블리(210)의 외면 중 동일한 일측으로 3곳의 부위들(241, 242, 243)이 각각 소정의 간격을 두고 개방되어 있고, PCM(230)의 외부 입출력 단자(231)에 대응하는 부위가 개방되어 외부로 노출되어 있으며, 상기 전지셀 어셈블리(210)의 일측에 대응하여 개방된 3곳의 부위들(241, 242, 243)에는 각각 라벨들(221, 222, 223)이 부착되어 있다.
케이스 부재(240)는 상기 전지셀 어셈블리(210) 및 PCM(230)의 외면을 전체적으로 일체형으로 감싸고 있는 구조로서, 이음매 없는 하나의 부재로 이루어져 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 제조하기 위한 금형의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지팩의 케이스 부재를 구성하기 위한 금형(300)은 상부 금형(311)과 하부 금형(312)으로 이루어져 있고, 상기 상부 금형(311)과 하부 금형(312)의 내면은 전지셀 어셈블리 및 상기 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결된 상태에서 전지셀 어셈블리의 외주면 일측에 밀착되어 있는 PCM의 외면에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.
이 때, 상기 금형(300)의 내면에서 상기 전지셀 어셈블리의 외면에 대응하는 부위들(321, 322, 323) 및 PCM의 외부 입출력 단자와 대응하는 부위(331)는, 전지셀 어셈블리와 PCM이 금형(300)의 내부에 장착되었을 경우, 상기 전지셀 어셈블리의 외면 중 일부 부위 및 PCM의 외부 입출력 단자와 밀착될 수 있는 형상으로 이루어져 있다.
구체적으로, 상기 금형(300)의 내면에서 전지셀 어셈블리의 외면에 밀착되는 부위들(321, 322, 323)은 3곳이며, 상기 밀착되는 부위들(321, 322, 323)은 전지셀 어셈블리에 대응하는 동일한 일측에서 각각 소정의 간격을 두고 일렬로 형성되어 있다.
또한, PCM의 외부 입출력 단자와 대응하는 1곳의 부위(331)는 상기 전지셀 어셈블리의 외면에 밀착되는 부위들(321, 322, 323)에 인접하여 형성되어 있다.
도 4에는 도 3의 금형의 A-A’를 따라 절단한 단면을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 금형(300)의 내면은 전체적으로 전지셀 어셈블리(410) 및 PCM(420)의 외면에 대응하는 형상으로 이루어져 있다.
이 때, 금형(300)의 내면 중 하부 금형(312)의 내면에서 전지셀 어셈블리(410)의 외면에 밀착되는 부위(322)는 다른 부위에 비해 소정의 높이로 돌출되어 있으며, 이에 따라, 금형(300) 내에서 전지셀 어셈블리(410)를 지지하고, 금형(300)의 나머지 내면과 전지셀 어셈블리(410)를 이격시켜, 상기 이격된 공간(430)으로 용융된 상태의 고분자 수지가 주입되어 케이스 부재를 형성할 수 있도록 한다.
또한, 상기 금형(300)의 내면에는 PCM(420) 및 상기 PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)에 대응되는 부위들(331, 332)이 각각 형성되어 있고, 상기 PCM(420)과 대응되는 부위(332) 및 PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)에 대응되는 부위(331)는 PCM(420) 및 PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)에 대응하는 형상으로 형성되어 있다.
이 때, PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)에 대응되는 부위(331)는 PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)와 밀착되는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 용융된 상태의 고분자 수지가 주입되었을 때, PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)를 제외한 나머지 부위가 상기 고분자 수지에 의해 감싸여져 일체형의 케이스 부재를 형성할 수 있다.
다시 말해, 금형(300)의 내부에 전지셀 어셈블리(410) 및 PCM(420)이 장착되었을 때, 상기 금형(300)의 내면에서 전지셀 어셈블리(410)의 일측은 하부 금형(312)의 내면에 돌출된 부위(322)에 밀착되어 지지되고, PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)는 상부 금형(311)의 내면에 대응하는 부위(331)에 밀착되며, 상기 금형(300)의 내면과 전지셀 어셈블리(410) 및 PCM(420)의 외부 입출력 단자(421)가 밀착된 부위들(331, 322)을 제외한 나머지 부위의 이격된 공간(430)으로 용융된 상태의 고분자 수지가 주입되어, 상기 전지셀 어셈블리(410) 및 PCM(420)을 일체형으로 감싸는 하나의 부재로 이루어진 케이스 부재가 형성될 수 있다.
또한, 금형(300)의 내면과 밀착된 전지셀 어셈블리(310)의 부위 및 PCM(420)의 외부 입출력 단자(420)에는 상기 용융된 상태의 고분자 수지가 부가되지 않으므로, 상기 용융된 상태의 고분자 수지가 고화되었을 때, 케이스 부재의 개방된 부위를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은 전지팩의 케이스 부재를, 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 구성함으로써, 케이스 부재들의 결합 구조로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량율을 감소시키고, 제조 공정에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 전지팩의 경량화 및 소형화를 달성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 둘 이상의 전지셀들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리;
    상기 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결되어 있는 보호회로 모듈(PCM); 및
    상기 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 감싸고 있는 케이스 부재;
    를 포함하고 있고, 상기 케이스 부재는 전지셀 어셈블리 및 PCM의 외면을 일체형으로 감싸고 있는 하나의 부재로 이루어져 있으며, 상기 케이스 부재는 소정의 부위가 부분적으로 개방되어 있어, 상기 개방된 부위를 통해 전지셀 어셈블리의 외면 중의 일부가 외부로 노출되어 있으며,
    상기 PCM은 전지셀 어셈블리에 전기적으로 연결된 상태에서 전지셀 어셈블리의 외주면 일측에 밀착되어 있고,
    상기 PCM은 외부기기와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하고 있고, 상기 외부 입출력 단자는 케이스 부재의 개방된 부위를 통해 외부로 노출되어 있으며,
    상기 케이스 부재는 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형 내에 장착된 상태에서, 상기 금형 내에 용융된 상태의 케이스 부재를 주입하는 사출 성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 부재의 개방된 부위는 케이스 부재의 외면에 대해 적어도 2곳 이상인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 2곳 이상의 개방된 부위들은 케이스 부재의 외면에 대해 동일한 방향 또는 서로 대향 방향에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 부재의 개방된 부위의 총 면적은 케이스 부재의 외면의 전체 면적에 대해 10% 내지 50%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 부재는 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 부재의 융점은 전지셀 어셈블리 및 PCM을 구성하는 요소들의 융점에 비해 낮은 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 부재의 개방된 부위 중에서 외부 입출력 단자가 노출된 부위를 제외한 나머지 부위에는 라벨이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 원통형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 따른 전지팩을 제조하는 방법으로서,
    i) 둘 이상의 전지셀들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지셀 어셈블리에 PCM을 전기적으로 연결하고, 상기 PCM을 전지셀 어셈블리의 외주면 일측에 밀착시키는 과정;
    ii) 상기 과정 i)의 전지셀 어셈블리 및 PCM을 금형 내에 장착하는 과정;
    iii) 상기 과정 ii)의 금형 내에 용융 수지를 주입한 후 고화시켜 케이스 부재를 구비한 전지팩을 제조하는 과정;
    iv) 상기 과정 iii)에서 제조된 전지팩을 금형으로부터 취출하고, 케이스 부재의 개방된 부위에 라벨을 부착하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 전지셀 어셈블리 및 PCM은 금형 내에서 소정의 부위가 상기 금형의 내면에 밀착된 상태에서 나머지 부위가 금형의 내면과 이격되어 있고, 상기 이격된 공간에 용융 수지가 주입되며,
    상기 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형의 내면에 밀착된 부위는 케이스 부재의 개방된 부위를 형성하고,
    상기 전지셀 어셈블리 및 PCM이 금형의 내면과 밀착된 부위는 전지셀 어셈블리의 외주면 중의 일부 및 PCM의 외부 입출력 단자인 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 웨어러블 전자기기 및 파워 툴로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3806695B2 (ja) 2003-01-31 2006-08-09 三洋電機株式会社 保護素子を内蔵するパック電池
JP4500501B2 (ja) 2003-03-14 2010-07-14 東洋アルミニウム株式会社 蓄電用容器とその製造方法

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