KR101778671B1 - 클래드가 제거된 이차전지 팩 - Google Patents

클래드가 제거된 이차전지 팩 Download PDF

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Abstract

전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 상단에 전극단자들이 형성되어 있는 전지셀; 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM), 및 하기 접속부재들이 결합되도록 상기 PCM의 하면에 형성되어 있는 단자 접속부들을 포함하고 있는 PCM 어셈블리; 상기 전지셀의 전극단자가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 보호회로 모듈이 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단 면에 장착되는 절연성 장착부재; 상기 전지셀의 전극단자들과 PCM의 단자 접속부들을 전기적으로 연결하는 제 1 접속부재와 제 2 접속부재; 및 상기 PCM이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;을 포함하고 있고, 상기 전지케이스는 전극조립체가 삽입되도록 상단이 개방된 구조의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방 상단에 결합되는 금속 소재의 베이스 플레이트로 이루어져 있으며, 상기 제 1 접속부재는 베이스 플레이트의 돌출형 단자에 접속되어 있고, 상기 제 2 접속부재는 돌출형 단자를 제외한 베이스 플레이트의 상단 면에 레이저 용접에 의해 직접 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

클래드가 제거된 이차전지 팩 {A Secondary Battery Pack Without Clad}
본 발명은 클래드가 제거된 이차전지 팩에 관한 것이다.
최근 사용이 증가하고 있는 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 보호회로모듈(PCM)이 전지셀에 접촉된 상태로 탑재되어 있다.
일반적으로 이 같은 PCM은 용접 또는 솔더링 방식으로 전지셀에 연결된다. 예를 들어, 전지셀의 전극단자에 클래드(clad)를 부착한 후, 접속부재로서의 니켈 플레이트를 PCM의 접속단자와 상기 클래드에 각각 용접하는 방식으로, PCM을 전지셀에 연결하여 전지팩을 제조한다.
이를 위해 클래드(Clad)를 전지케이스의 해당 부위에 부착하고, 이어서 클래드에 니켈 플레이트의 일측 단부를 용접하여야 하지만, 전지셀의 작은 구조로 인해 정밀한 작업으로 진행되어야 하고, 그 만큼 전지팩 제조 과정에서 불량이 발생할 가능성이 높은 문제가 있다. 또한, 클래드의 사용으로 인해 전지팩의 제조 비용이 상승하는 문제점도 있다.
따라서, 전지팩 제조에 사용되는 부재들의 수를 줄여 조립공정을 간소화하고, 조립 과정에서의 불량 발생을 최소화할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지팩에 소요되는 부재 수를 줄이고 조립공정을 간소화하여 전지의 제조비용을 감소시키고, 구조적 안정성이 우수한 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,
전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 상단에 전극단자들이 형성되어 있는 전지셀;
과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM), 및 하기 접속부재들이 결합되도록 상기 PCM의 하면에 형성되어 있는 단자 접속부들을 포함하고 있는 PCM 어셈블리;
상기 전지셀의 전극단자가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 보호회로 모듈이 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단 면에 장착되는 절연성 장착부재;
상기 전지셀의 전극단자들과 PCM의 단자 접속부들을 전기적으로 연결하는 제 1 접속부재와 제 2 접속부재; 및
상기 PCM이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;
을 포함하고 있을 수 있고,
상기 전지케이스는 전극조립체가 삽입되도록 상단이 개방된 구조의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방 상단에 결합되는 금속 소재의 베이스 플레이트로 이루어져 있으며,
상기 제 1 접속부재는 베이스 플레이트의 돌출형 단자에 접속되어 있고, 상기 제 2 접속부재는 돌출형 단자를 제외한 베이스 플레이트의 상단 면에 레이저 용접에 의해 직접 접속되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 베이스 플레이트의 상단 면에 제 2 접속부재를 레이저 용접에 의해 직접 접속함으로써, 별도의 클래드를 사용하지 않고도 접속부재가 PCM과 전지셀을 전기적으로 연결하므로, 이차전지 팩을 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 제조공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 원재료와 인원을 절감하여 제조비용을 절감할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 PCM에는 접속용 관통구가 천공되어 있고, 상기 제 1 접속부재는 적어도 일부가 상기 접속용 관통구를 통해 PCM 어셈블리의 상부로 노출될 수 있도록 PCM의 하단면에 결합되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지팩은 상기 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 PCM의 상부로부터 제 1 접속부재와 전지셀 전극단자의 전기적 연결을 달성할 수 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 제 2 접속부재는 전지셀에 전기적으로 연결되는 부위가 PCM 어셈블리의 상부로 노출될 수 있도록 PCM 어셈블리의 일측 단부로부터 돌출 연장되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 팩은 PCM을 전지셀 상에 탑재한 상태에서 접속부재에 대한 용접 등을 수행하므로, 상대적으로 긴 길이의 접속부재를 전지셀에 연결한 후 PCM을 전지셀 상에 장착하는 종래의 이차전지 팩에 비하여 PCM의 장착 과정에서 접속부재가 절곡되기 위해 필요한 공간이 크게 줄어들어, 이차전지 팩의 단위 부피당 용량을 증가시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 2 접속부재는, PCM 접속 단부, 상기 PCM 접속 단부로부터 수직으로 하향 절곡된 단차부, 및 상기 단차부로부터 수평 절곡된 전지셀 접속 단부를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 PCM 접속 단부와 전지셀 접속 단부는 단차부를 사이에 두고 서로 평행한 구조일 수 있고, 상기 단차부와 전지셀 접속 단부 사이의 절곡 부위에는 잉여 주름이 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 잉여 주름은 전지팩의 제작과정이나 사용 중에 발생되는 진동 또는 외부충격을 PCM에 바로 전달되지 않도록, 진동 또는 충격을 한번 더 흡수하여 그 영향을 완화하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 제 1 접속부재는 음극 접속부재이고, 상기 제 2 접속부재는 양극 접속부재일 수 있다. 예를 들어, 각형 전지셀은 그것의 상단 면에 돌출된 전극단자와 전지 케이스가 각각 음극과 양극단자인 구조로 이루어져 있고, 이들 사이에는 절연부재가 개재되어 상호 절연을 이루고 있다. 따라서, 음극단자에 연결되는 제 1 접속부재, 및 양극단자를 구성하는 상기 베이스 플레이트의 돌출형 단자를 제외한 상단 면에 연결되는 제 2 접속부재가 상기 PCM 내의 회로들과 상기 전지케이스에 삽입된 전극조립체들을 전기적으로 연결할 수 있다.
이때, 상기 제 1 접속부재와 제 2 접속부재는 전도성 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 전기 전도성과 전성 및 연성이 좋은 니켈 또는 니켈 합금을 접속부재로 사용하여 보다 용이하게 PCM의 회로들과 전지케이스에 삽입된 전극조립체를 연결할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 절연성 장착부재는 제 2 접속부재가 전지셀에 연결되는 부위를 확보할 수 있도록 전지셀의 상단 면 보다 길이방향으로 작은 크기를 가지며, 전지셀의 음극단자가 상부로 노출되는 제 1 개구와, 상기 제 1 개구로부터 소정의 이격거리에 전지셀의 케이스 상단 돌출부(‘밀봉된 전해액 주입부’)가 상부로 노출되는 제 2 개구가 형성된 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 절연성 장착부재가 전지셀의 상단 면 보다 길이방향으로 작은 구조로 형성되어 있으므로, 상기 PCM 어셈블리의 일측 단부와 전지셀 상단 면의 일측 단부 사이에 제 2 접속부재가 위치할 수 있는 공간이 확보될 수 있다.
또한, 상기 전지케이스의 케이스 본체는 가공상의 용이성과 일정 수준 이상의 기계적 강도가 요구되므로, 금속 캔으로 이루어져 있을 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 캔 또는 스테인리스 스틸 캔일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 레이저 용접은 레이저 광을 이용하여 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부와 베이스 플레이트의 상단 면을 용융 접합시키는 구조일 수 있다.
상기 레이저 용접은 클래드 없이 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부와 베이스 플레이트의 상단 면을 용융 접합시킴으로써, 전지팩에 소요되는 부재 수를 줄이고 조립공정을 간소화하여 전지의 제조비용을 감소시키고, 구조적 안정성이 우수한 전지팩을 제공할 수 있다.
또한, 상기 레이저 용접은 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부와 베이스 플레이트의 상단 면을 용융 접합시킬 수 있는 파장의 레이저 광이면 제한되지 않으며, 구체적으로는 808nm 내지 980nm 파장의 레이저 광을 조사하여 달성되는 것일 수 있다.
또 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 2 접속부재가 접속되는 베이스 플레이트의 상단 면에는 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부가 전기적으로 결합되기 위한 접속용 만입부가 형성되어 구조일 수 있다.
상기의 접속용 만입부는 제 2 접속부재가 베이스 플레이트의 상단 면에 결합하는데 용이한 구조를 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트의 접속용 만입부는 제 2 접속부재의 두께를 기준으로 20 내지 150%의 깊이로 형성되는 구조일 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 접속용 만입부의 깊이가 제 2 접속부재의 두께의 20 % 미만으로 형성되어 있을 경우에는, 제 2 접속부재가 베이스 플레이트의 상단 면에 용이하게 결합될 수 있는 여건을 제공하기 어려울 수 있고, 반면에, 150 % 를 초과하는 경우에는 제 2 접속부재가 베이스 플레이트의 상단 면에 안착될 수는 있으나, 용접 공정에서 구조적 장애로 작용할 수 있다.
또한, 상기 베이스 플레이트의 접속용 만입부는 평면상으로 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부의 크기를 기준으로 100 내지 150%의 넓이로 형성되는 구조일 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 접속용 만입부의 평면상 넓이가 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부의 100 % 미만으로 형성되어 있을 경우에는, 제 2 접속부재가 베이스 플레이트의 상단 면에 용이하게 장착될 수 없고, 반면에, 150 %를 초과하는 경우에는, 제 2 접속부재가 베이스 플레이트의 상단 면에 안착될 수는 있으나, 용접 공정에서 구조적 장애로 작용할 수 있다.
상기한 전지팩 구조에 더하여, 상기 전지케이스의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있을 수 있다. 이를 통해 외부 충격으로부터 전지셀을 보호하고 전기적 절연상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩은, 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용 가능하며, 바람직하게는 각형의 리튬 이차전지를 전지셀로서 포함하는 전지팩에 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, 노트북 컴퓨터 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. 이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 베이스 플레이트의 상단 면에 제 2 접속부재를 레이저 용접에 의해 직접 접속함으로써, 별도의 클래드를 사용하지 않고도 접속부재가 PCM과 전지셀을 전기적으로 연결하므로, 이차전지 팩을 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 제조공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 원재료와 인원을 절감하여 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM 어셈블리가 전지셀에 결합된 구조를 나타내는 일부 사시도이다;
도 3은 도 2의 A-B의 단면도이다;
도 4 내지 도 6은 도 1의 이차전지 팩을 조립하는 일련의 과정을 단계적으로 설명하기 위한 부분 모식도들이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 이차전지 팩(100)은, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스 내부에 밀봉되어 있는 전지셀(110), 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어하는 PCM 어셈블리(120), 상부에 PCM 어셈블리(120)가 탑재되며 전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면에 장착되는 절연성 장착부재(130), PCM 어셈블리(120)가 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(130)를 감싸면서 전지셀(110)의 상단부에 결합되는 절연성 상단 캡(140), 전지셀(110)의 하단부에 결합되는 절연성 하단 캡(150), 및 전지셀(110) 케이스의 외면을 감싸며 부착되는 외장 필름(160)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면에는 전지케이스와 절연된 상태에서 상부로 돌출된 돌출형 단자(112)가 형성되어 있고, 음극단자에 해당하는 돌출형 단자(112)를 제외한 나머지 부위는 양극단자를 형성한다. 또한, 금속볼 및 고분자 수지 등에 의해 밀봉된 전해액 주입부(116)가 평면상 원형 형상으로 돌출되어 있다. 그리고, 베이스 플레이트(114)의 상단 면의 일측에는 제 2 접속부재(123)가 전기적으로 접속되도록 접속용 만입부(111)이 형성되어 있다.
이러한 접속용 만입부(111)에 제 2 접속부재(123)가 장착되는 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
절연성 장착부재(130)는 레이저 용접에 의한 접합방식으로 전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면에 탑재되어 결합되며, 전지셀(110)의 돌출된 돌출형 단자(112)가 상부로 노출될 수 있도록 절연성 장착부재(130)의 중앙 부위에 제 1 개구(132)가 형성되어 있고, 우측 부위에는 전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면 일부가 노출될 수 있도록 제 2 개구(134)가 형성되어 있다.
PCM 어셈블리(120)에는 제 2 접속부재(123)가 하면에 결합되어 있고, 용접용 관통구(122)가 중앙 부위에 형성되어 있다.
절연성 상단 캡(140)은 PCM 어셈블리(120)가 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(130)를 감싸면서 전지셀(110)의 상단부에 결합되며, 전지셀(110)의 상단부 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장되어 있고, 상단 면 일측에는 A/S 라벨(142)이 부착되어 있다.
전지케이스의 외면에는 외부와 전기적 절연상태를 확보하고 제품의 정보를 표시하는 외장 필름(160)이 부착되어 있다. 열수축성 소재로 이루어진 외장 필름(160)은 튜브 형태로 제조되어 전지셀(110)을 감싼 후 열을 가하여 전지셀(110) 케이스 표면에 수축되면서 밀착되는 구조로 부착된다.
도 2에는 PCM 어셈블리가 레이저 용접에 의해 전지셀에 결합된 구조의 일부 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 A-B에 대한 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2 내지 도 3를 도 1과 함께 참조하면, PCM 어셈블리(120)의 하면에는 제 1 접속부재(121) 및 제 2 접속부재(123)가 결합되어 있다. 전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면과 전기적으로 연결되는 제 2 접속부재(123)는 PCM 접속 단부(127), 상기 PCM 접속 단부로부터 수직으로 하향 절곡된 단차부(125), 및 단차부(125)로부터 수평 절곡된 전지셀 접속 단부(124)를 포함하는 구조로 이루어져 있고, 전지셀 접속 단부(124)는 PCM 어셈블리(120)의 외측 단부로부터 돌출되어 있으며, 단차부(125)와 전지셀 접속 단부(124) 사이의 절곡 부위에는 외부 충격 등에 의한 진동을 흡수하도록 잉여 주름(126)이 형성되어 있다.
또한, 제 1 접속부재(121)는 용접용 관통구(도 1: 122)를 완전히 밀폐하는 형태로 PCM 어셈블리(120)의 하면에 SMT 방식에 의해 결합되어 있다.
이러한 제 2 접속부재(123)의 접속 단부(124)를 전지셀(110)의 양극단자인 베이스 플레이트(114)의 상단 면에 형성된 접속용 만입부(111)에 레이저 용접에 의해 용융 접합시키고, 제 1 접속부재(121)는 전지셀(110)의 음극단자인 돌출형 단자(112)에 연결됨으로써, 전지셀(110)과 PCM 어셈블리(120)가 상호간 전기적 접속이 가능하게 된다.
도 4 내지 도 6에는 도 1의 이차전지 팩을 조립하는 일련의 과정을 단계적으로 설명하기 위한 부분 모식도들이 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 먼저, 도 4에서, 전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면에 절연성 장착부재(130)가 결합되어 있고, 절연성 장착부재(130)는 전지셀(110)의 베이스 플레이트의 상단 면(114)에 레이저 용접에 의해 용융 접합되어 있으며, 전지셀(110)의 돌출형 단자(112)는 절연성 장착부재(130)의 제 1 개구(132)를 관통하여 상부로 노출되어 있으며, 전지셀(110)의 밀봉된 전해액 주입부(116)는 제 2 개구(134)를 관통하여 절연성 장착부재(130)의 상부로 노출되어 있다.
절연성 장착부재(130)의 길이(I)는 전지셀(110) 상단의 길이(L)보다 짧게 형성되어 있고, 이러한 구조에 의해 노출된 전지셀(110)의 베이스 플레이트(114)의 상단 면의 일부 부위(L1)에 제 2 접속부재(도 1: 123)의 접속을 위한 접속용 만입부(111)이 형성되어 있다.
접속용 만입부(111)의 길이(L1)는 제 2 접속부재(123)의 전지셀 접속 단부(124)의 크기(도 2: W)를 기준으로 110%의 크기로 형성되어 있다.
도 5에는 도 4의 구조에 PCM 어셈블리(120)를 결합한 구조가 도시되어 있는 바, 제 2 접속부재(123)를 접속용 만입부(111)에 위치시킨 후 레이저 광을 조사하여 용융 접합시키고, 제 1 접속부재(121)를 전지셀(110)의 돌출형 단자(도 4: 112)에 위치시킨 후, 용접하여 상호간 전기적 접속 및 기계적 연결 구조를 이룰 수 있다.
도 6에는 도 5의 구조에 절연성 상단 캡(140)을 결합한 구조의 모식도가 도시되어 있는 바, 절연성 상단 캡(140)에는 절연성 장착부재(도 4: 130)의 체결홈(도시하지 않음)에 대응하는 위치에 체결구(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 절연성 상단 캡(140)의 체결구(도시하지 않음)를 절연성 장착부재(도 4: 130)의 체결홈(도시하지 않음)에 삽입하여 상호간 기계적 체결을 이룬다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 앞서 설명한 바와 같이 전지케이스의 베이스 플레이트의 상단 면에 별도의 접속용 만입부가 형성되어 있고 고출력의 레이저 광을 조사하여 순간적인 에너지 상승에 따른 재료의 용융을 이용하여, 별도의 클래드(clad)를 사용하지 않고도 접속부재가 PCM과 전지셀을 전기적으로 연결될 수 있는 바, 클래드 스팟(spot) 용접 공정을 생략할 수 있고, 전지팩의 조립공정 시간을 단축할 수 있으며, 접속용 만입부가 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부를 고정하기 때문에 PCM 어셈블리의 유동을 효과적으로 방지할 수 있어, 전지팩의 안전성을 높일 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 상단에 전극단자들이 형성되어 있는 전지셀;
    과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM), 및 하기 접속부재들이 결합되도록 상기 PCM의 하면에 형성되어 있는 단자 접속부들을 포함하고 있는 PCM 어셈블리;
    상기 전지셀의 전극단자가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 보호회로 모듈이 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단 면에 장착되는 절연성 장착부재;
    상기 전지셀의 전극단자들과 PCM의 단자 접속부들을 전기적으로 연결하는 제 1 접속부재와 제 2 접속부재; 및
    상기 PCM이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;
    을 포함하고 있고,
    상기 전지케이스는 전극조립체가 삽입되도록 상단이 개방된 구조의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방 상단에 결합되는 금속 소재의 베이스 플레이트로 이루어져 있으며,
    상기 제 1 접속부재는 베이스 플레이트의 돌출형 단자에 접속되어 있고, 상기 제 2 접속부재는 돌출형 단자를 제외한 베이스 플레이트의 상단 면에 레이저 용접에 의해 직접 접속되어 있고,
    상기 제 2 접속부재는, PCM 접속 단부, 상기 PCM 접속 단부로부터 수직으로 하향 절곡된 단차부, 및 상기 단차부로부터 수평 절곡된 전지셀 접속 단부를 포함하는 구조로 이루어 있으며,
    상기 단차부와 전지셀 접속 단부 사이의 절곡 부위에는 잉여 주름이 형성되어 있고,
    상기 제 2 접속부재가 접속되는 베이스 플레이트의 상단 면에는 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부가 전기적으로 결합되기 위한 접속용 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM에는 접속용 관통구가 천공되어 있고, 상기 제 1 접속부재는 적어도 일부가 상기 접속용 관통구를 통해 PCM 어셈블리의 상부로 노출될 수 있도록 PCM의 하단면에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 PCM의 상부로부터 제 1 접속부재와 전지셀 전극단자의 전기적 연결을 달성하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 접속부재는 전지셀 접속 단부가 PCM 어셈블리의 상부로부터 노출될 수 있도록 PCM 어셈블리의 일측 단부로부터 돌출 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM 접속 단부와 전지셀 접속 단부는 단차부를 사이에 두고 서로 평행한 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 접속부재는 음극 접속부재이고, 상기 제 2 접속부재는 양극 접속부재인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 접속부재와 제 2 접속부재는 각각 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 장착부재는 제 2 접속부재가 전지셀에 연결되는 부위를 확보할 수 있도록 전지셀의 상단 면 보다 길이방향으로 작은 크기를 가지며, 전지셀의 음극단자가 상부로 노출되는 제 1 개구와, 상기 제 1 개구로부터 소정의 이격거리에 전지셀의 케이스 상단 돌출부(‘밀봉된 전해액 주입부’)가 상부로 노출되는 제 2 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 케이스 본체는 금속 캔인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 용접은 레이저 광을 이용하여 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부와 베이스 플레이트의 상단 면을 용융 접합시키는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 접속용 만입부는 제 2 접속부재의 두께를 기준으로 20 내지 150%의 깊이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 접속용 만입부는 평면상으로 제 2 접속부재의 전지셀 접속 단부의 크기를 기준으로 100 내지 150%의 넓이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 용접은 808nm 내지 980nm 파장의 레이저 광을 조사하여 달성되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 각형의 리튬 이차전지 셀인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항, 제 8 항 내지 제 12 항 및 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, 또는 노트북 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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KR102265848B1 (ko) * 2016-12-26 2021-06-16 주식회사 엘지화학 전해액 주입구의 밀봉을 위한 리벳 형상의 부재를 포함하는 전지팩
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101030906B1 (ko) * 2009-06-18 2011-04-22 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100971339B1 (ko) 2008-04-18 2010-07-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101030906B1 (ko) * 2009-06-18 2011-04-22 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101136288B1 (ko) * 2010-05-24 2012-04-19 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

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