KR101969387B1 - Prismatic Battery Pack Having External Input Output Positive Electrode Protruded Outside - Google Patents

Prismatic Battery Pack Having External Input Output Positive Electrode Protruded Outside Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 양극단자와 음극단자가 구비되어 있는 전지셀; 상기 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 탑재되어 있는 PCM 어셈블리; 상기 PCM 어셈블리가 내장된 상태로 전지셀의 상단부에 결합되고, 외부 입출력 양극단자가 외향 돌출되어 있는 절연성 캡; 및 상기 전지셀의 음극단자에 연결되어 있는 버스 바;를 포함하고 있고, 상기 PCM 어셈블리의 일측은 전지셀의 양극단자와 전기적으로 연결되어 있고, PCM 어셈블리의 타측은 외부 입출력 양극단자와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 버스 바는 일측 단부가 전지셀의 음극단자에 연결되어 있고, 타측 단부가 외부 입출력 음극단자를 구성하고 있으며, 전지케이스와 버스 바 사이에 제 1 절연부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention relates to a prismatic battery pack in which an external input / output terminal is protruded. More specifically, the present invention relates to a prismatic battery pack in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is sealed in a battery case together with an electrolyte, A battery cell having a battery cell; A PCM assembly including a protection circuit for controlling overcharging, overdischarging, and overcurrent of the battery cell and mounted on a top of the battery cell; An insulating cap coupled to an upper end of the battery cell in a state where the PCM assembly is embedded, the external cap having an external input / output terminal end protruding outward; And a bus bar connected to a negative terminal of the battery cell, wherein one side of the PCM assembly is electrically connected to a positive terminal of the battery cell, and the other side of the PCM assembly is electrically connected to an external input / Wherein the bus bar has one end connected to the negative terminal of the battery cell and the other end constituting the external input and output negative terminal and a first insulating member interposed between the battery case and the bus bar A battery pack is provided.

Description

외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩 {Prismatic Battery Pack Having External Input Output Positive Electrode Protruded Outside}(Prismatic Battery Pack Having External Input Output Positive Electrode Protruded Outside)

본 발명은 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a prismatic battery pack in which external input / output terminals are protruded.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Therefore, the types of applications using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to many fields and products in the future.

이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 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 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.Such a secondary battery may be classified as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery depending on the configuration of an electrode and an electrolytic solution. The amount of the lithium ion polymer battery Is growing. 2. Description of the Related Art Generally, a secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of a battery case, and a pouch type battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch- , And an electrode assembly embedded in the battery case is a power generation device that includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and is capable of charging and discharging. The electrode assembly includes a long sheet-like positive electrode coated with an active material, A jelly-roll type which is wound with a separator interposed therebetween, and a stacked type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.

도 1에는 종래의 젤리-롤형 전극조립체를 내장하고 있는 각형 전지의 모식도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic view of a prismatic battery incorporating a conventional jelly-roll type electrode assembly.

도 1을 참조하면, 각형 전지(50)는 전극조립체(10)가 각형의 금속 케이스(20)에 내장되어 있고 케이스(20)의 개방 상단에 음극단자(32)가 형성되어 있는 탑 캡(30)이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.1, the prismatic battery 50 includes a top cap 30 (see FIG. 1) in which an electrode assembly 10 is housed in a rectangular metal case 20 and an anode terminal 32 is formed at an open upper end of the case 20 ) Are combined with each other.

전극조립체(10)의 음극은 음극 탭(12)을 통해 탑 캡(30) 상의 음극단자(32)의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(32)는 절연부재(34)에 의해 탑 캡(30)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체(10)의 다른 전극은 그것의 양극 탭(14)이 알루미늄 및 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(30)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다.The negative electrode of the electrode assembly 10 is electrically connected to the lower end of the negative electrode terminal 32 on the top cap 30 through the negative electrode tab 12. The negative electrode terminal 32 is electrically connected to the top cap 30 by the insulating member 34, (30). On the other hand, the other electrode of the electrode assembly 10 is electrically connected to the top cap 30, whose positive electrode tab 14 is made of a conductive material such as aluminum and stainless steel, to form the positive electrode terminal itself.

또한, 전극 탭들(12, 14)을 제외하고 전극조립체(10)와 탑 캡(30)의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 각형 케이스(20)와 전극조립체(10) 사이에 시트형 절연부재(40)를 삽입한 뒤, 탑 캡(30)을 장착하고, 탑 캡(30)과 케이스(20)의 접촉면을 따라서 용접으로 이들을 결합한다. 그런 다음, 전해액 주입구(43)를 통해 전해액을 주입한 후 금속 볼(도시하지 않음)을 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 전지가 완성된다.In order to ensure the electrical insulation between the electrode assembly 10 and the top cap 30 except for the electrode tabs 12 and 14, a sheet-like insulating member 40 And then the top cap 30 is attached and welded along the contact surfaces of the top cap 30 and the case 20. [ Then, an electrolyte is injected through the electrolyte injection port 43, a metal ball (not shown) is welded and sealed, and a welded portion is coated with epoxy or the like to complete the battery.

도 2를 참조하면, 각형 전지(50)에는 각형 케이스(20)의 상단부와 탑 캡(30) 사이에 PCM(60)을 포함하는 구조가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, the prismatic battery 50 includes a PCM 60 disposed between the upper end of the rectangular case 20 and the top cap 30.

PCM(60)은 보호회로가 형성되어 있고 장착부재 상에 탑재되는 PCB(65), 양극단자(33)에 접속되고 및 PTC 소자(67)를 경유하여 음극 단자(32)에 접속되는 접속부재들을 포함하고 있다.The PCM 60 has a PCB 65 on which a protection circuit is formed and mounted on the mounting member, connection members connected to the positive electrode terminal 33 and connected to the negative electrode terminal 32 via the PTC element 67 .

각형 케이스(20)는, 상단면 중앙에 형성되어 있는 음극 단자(32) 및 음극 단자(32) 이외의 부분에 양극단자(33)가 형성되어 있는 구조이다.The rectangular case 20 has a structure in which a positive electrode terminal 33 is formed in a portion other than the negative electrode terminal 32 and the negative electrode terminal 32 formed at the center of the upper end surface.

이러한 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으며, 이를 해결하기 위해 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.Such a secondary battery is widely used as an energy source for various electronic devices as well as various mobile devices. However, since various combustible materials are embedded, there is a danger of overheating, overcurrent, other physical external shock, etc., resulting in heat and explosion. In order to solve this problem, a safety device capable of effectively controlling an abnormal condition such as overcharging or overcurrent A PTC (Positive Temperature Coefficient) device, and a protection circuit module (PCM) are mounted on the battery cell.

그러나, 각형 이차전지는 음극이 돌출되어 있는 형태이거나, 외부 입출력 단자들이 일 측면에 매립되거나, 또는 전극단자가 위치하는 면과 동일한 높이이므로 각형 이차전지가 장착되는 디바이스에 장착 가능한 구조로 제조되어 용도가 제한적이라는 문제점이 있다.However, the prismatic secondary battery is manufactured in such a structure that the cathode is protruded, or the external input / output terminals are buried on one side or the same height as the surface on which the electrode terminal is located, Is limited.

이러한 용도의 제한으로 종래의 1차 전지들을 대체할 수 없다는 문제점이 있다.There is a problem that conventional primary batteries can not be replaced due to the limitation of such use.

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-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은 음극 단자가 돌출되어 있는 형상으로 인한 사용 범위가 제한되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 외부 입출력 양극단자가 외향 돌출되어 있는 전지팩을 제공하는 것이다.Specifically, the object of the present invention is to solve the problem that the range of use due to the shape in which the negative terminal protrudes is limited, and to provide a battery pack in which the external input / output terminals are protruded outwardly.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩은,According to an aspect of the present invention, there is provided a prismatic battery pack in which an external input /

양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 양극단자와 음극단자가 구비되어 있는 전지셀;A battery cell in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is sealed inside the battery case together with an electrolyte solution, and has a cathode terminal and a cathode terminal;

상기 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 탑재되어 있는 PCM 어셈블리;A PCM assembly including a protection circuit for controlling overcharging, overdischarging, and overcurrent of the battery cell and mounted on a top of the battery cell;

상기 PCM 어셈블리가 내장된 상태로 전지셀의 상단부에 결합되고, 외부 입출력 양극단자가 외향 돌출되어 있는 절연성 캡; 및An insulating cap coupled to an upper end of the battery cell in a state where the PCM assembly is embedded, the external cap having an external input / output terminal end protruding outward; And

상기 전지셀의 음극단자에 연결되어 있는 버스 바;A bus bar connected to a negative terminal of the battery cell;

를 포함하고 있고,And,

상기 PCM 어셈블리의 일측은 전지셀의 양극단자와 전기적으로 연결되어 있고, PCM 어셈블리의 타측은 외부 입출력 양극단자와 전기적으로 연결되어 있으며,One side of the PCM assembly is electrically connected to the positive terminal of the battery cell, the other side of the PCM assembly is electrically connected to the external input / output positive terminal,

상기 버스 바는 일측 단부가 전지셀의 음극단자에 연결되어 있고, 타측 단부가 외부 입출력 음극단자를 구성하고 있으며, 전지케이스와 버스 바 사이에 제 1 절연부재가 개재되어 있는 구조로 구성되어 있다.The bus bar has a structure in which one end of the bus bar is connected to the negative terminal of the battery cell and the other end of the bus bar constitutes an external input / output negative terminal, and a first insulating member is interposed between the battery case and the bus bar.

즉, 본 발명에 따른 각형 전지팩은, 간단한 구조적 특징으로 비용의 증대 없이 외부 입출력 양극단자가 돌출된 형태로 제조되어 종래의 1차 전지들을 대체하여 사용 범위 및 용도를 확대하고, 1회용인 1차 전지들을 대체하여 재충전 후에 반복해서 사용 가능하므로 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.That is, the prismatic battery pack according to the present invention is manufactured in such a form that the external input / output terminals are protruded without increasing the cost due to the simple structural features, thereby expanding the range and use of the battery in place of the conventional primary batteries, Batteries can be replaced and used repeatedly after recharging, thereby providing a cost saving effect.

본 발명에 따르면, 상기 전지케이스는 각형의 금속 케이스일 수 있다.According to the present invention, the battery case may be a rectangular metal case.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀의 양극단자와 PCM 어셈블리의 일측을 전기적으로 연결하는 제 1 접속부재, 및 외부 입출력 양극단자와 PCM 어셈블리의 타측을 전기적으로 연결하는 제 2 접속부재를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the battery further includes a first connecting member for electrically connecting the positive terminal of the battery cell to one side of the PCM assembly, and a second connecting member for electrically connecting the other side of the PCM assembly to the external input / output positive terminal .

이러한 구조에서, 상기 제 2 접속부재가 외부 입출력 양극단자에 전기적으로 연결될 수 있도록, 절연성 캡에는 외부 입출력 양극단자의 하면이 하향 노출될 수 있는 개구가 천공되어 있는 구조일 수 있다.In such a structure, the insulating cap may have a structure in which an opening through which the lower surface of the external input / output terminal is exposed downward may be formed in the insulating cap so that the second connecting member can be electrically connected to the external input / output positive terminal.

이 경우에, 상기 절연성 캡과 외부 입출력 양극단자는 인서트 사출(insert injection)에 의해 일체로 형성될 수 있다.In this case, the insulating cap and the external input / output terminal of the anode may be integrally formed by insert injection.

하나의 예로서, 상기 외부 입출력 양극단자의 하면에는 하향 돌출된 형태로 전기적 접속을 위한 아치형 부재가 부착되어 있는 구조일 수 있다.As an example, an arcuate member for electrical connection may be attached to the lower surface of the external input / output terminal.

하나의 구체적인 예에서, 상기 PCM 어셈블리는 안전소자를 추가로 포함하고 있을 수 있고, 예를 들어, 상기 안전소자는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자 또는 퓨즈일 수 있다.In one specific example, the PCM assembly may further comprise a safety element, for example the safety element may be a PTC (Positive Temperature Coefficient) element or a fuse.

본 발명에 따르면, 상기 외부 입출력 양극단자는 평면을 기준으로 절연성 캡의 길이에 비해 10% 내지 30% 크기일 수 있다.According to the present invention, the external input / output terminal may be 10% to 30% of the length of the insulating cap with respect to the plane.

또, 상기 PCM 어셈블리는 절연성 캡의 길이에 비해 20% 내지 50% 크기일 수 있다.In addition, the PCM assembly may be 20% to 50% larger than the length of the insulating cap.

다른 경우에, PCM 어셈블리가 소형화되면 버스바가 PCM 어셈블리 방향으로 절곡되어 있는 구조일 수 있다.In other cases, the miniaturization of the PCM assembly may be such that the bus bar is bent toward the PCM assembly.

이 경우에, 상기 절연성 캡의 내면은 PCM 어셈블리의 외형에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.In this case, the inner surface of the insulating cap may be formed in a shape corresponding to the contour of the PCM assembly.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀의 음극단자의 상부에는, 외부 입출력 양극단자, PCM 어셈블리, 및 제 1 접속부재와의 전기적 접속을 방지하기 위해, 전기절연성의 제 2 절연부재가 개재되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, in order to prevent electrical connection with the external input / output positive terminal, the PCM assembly, and the first connecting member, an upper portion of the negative terminal of the battery cell has a structure in which an electrically insulating second insulating member is interposed Lt; / RTI >

이러한 경우에, 상기 외부 입출력 음극단자는 외부 입출력 양극단자의 대향 위치인 전지셀의 하단 부위에 위치할 수 있다.In this case, the external input / output negative terminal may be located at a lower end portion of the battery cell, which is opposed to the external input / output positive terminal.

이 때, 상기 버스 바는, 전지케이스와의 사이에 제 1 절연부재가 개재된 상태로, 전지케이스의 외면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 구조일 수 있다.At this time, the bus bar may have a structure in which the first insulating member is interposed between the bus bar and the battery case, and the bus bar is bent in correspondence with the outer shape of the battery case.

본 발명에 따르면, 상기 전지케이스에 제 1 절연부재가 부착되어 있고, 상기 제 1 절연부재 상에 버스 바가 부착되어 있으며, 상기 전지케이스와 버스 바를 감싸는 제 3 절연부재가 추가로 부착되어 있을 수 있다.According to the present invention, a first insulating member is attached to the battery case, a bus bar is attached to the first insulating member, and a third insulating member that surrounds the battery case and the bus bar is further attached .

하나의 예로서, 상기 제 1 절연부재 및 제 3 절연부재 중의 적어도 하나는 라벨 또는 튜빙 팩키지(Tubing Package)일 수 있다.In one example, at least one of the first insulating member and the third insulating member may be a label or a tubing package.

본 발명은, 상기 전지셀이 각형인 리튬 이차전지 및 전지팩을 하나 이상 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.The present invention provides a device in which the battery cell includes at least one lithium secondary battery and a battery pack each having a square shape.

상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, 또는 노트북 컴퓨터일 수 있다.The device may be a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a wearable electronic device, or a notebook computer.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩은, 외부 입출력 양극단자가 일면으로부터 돌출된 형태로 제조되어 종래의 1차 전지들을 대체하여 사용 범위를 확대하는 효과를 제공하고, 1회용인 1차 전지들과 달리 재충전하여 반복해서 사용 가능하므로 비용 절감의 효과를 제공한다.As described above, the prismatic battery pack in which the external input / output terminals are protruded according to the present invention is manufactured in such a way that the external input / output terminals are protruded from one side, And it can be reused and reused repeatedly, unlike the single-use primary cells, thereby providing a cost saving effect.

도 1은 종래의 젤리-롤형 전극조립체를 내장하고 있는 각형 전지의 모식도이다;
도 2는 도 1에 따른 각형 전지의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩의 모식도이다;
도 4는 도 3에 따른 각형 전지팩의 결합 구조를 나타내는 모식도이다;
도 5는 도 4에 따른 상부 캡, PCM 및 버스 바의 결합 구조를 나타내는 모식도이다;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩의 모식도이다1 is a schematic view of a prismatic battery incorporating a conventional jelly-roll type electrode assembly;
2 is a schematic view of a prismatic battery according to Fig. 1;
3 is a schematic view of a prismatic battery pack in which an external input / output terminal is protruded according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic view showing a coupling structure of the prismatic battery pack according to Fig. 3;
5 is a schematic view showing a coupling structure of a top cap, a PCM, and a bus bar according to FIG. 4;
6 is a schematic view of a prismatic battery pack in which an external input / output terminal is protruded according to another 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 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩의 모식도가 도시되어 있다.3 is a schematic view of a prismatic battery pack in which an external input / output terminal is protruded in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전지셀, PCM 어셈블리, 외부 입출력 양극단자가 외향 돌출되어 있는 절연성 캡, 및 버스 바를 포함하여 구성되어 있다.Referring to FIG. 3, the battery cell includes a battery cell, a PCM assembly, an insulative cap protruding outward from the external input / output terminal, and a bus bar.

전지팩(100)은 절연성 캡(130)이 전지셀(도 4: 110)의 상단부에 결합되어 있고, 상단에 외부 입출력 양극단자(135)가 외향 돌출되어 있다.In the battery pack 100, the insulating cap 130 is coupled to the upper end of the battery cell (FIG. 4) 110, and the external input / output positive terminal 135 protrudes outward from the upper end.

전지셀(도 4: 110)은 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스(120)의 내부에 밀봉되어 있다.The battery cell (FIG. 4: 110) has an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator sealed together with the electrolyte inside the battery case 120.

전지팩(100)의 외면은 전지케이스(120)를 절연하는 제 3 절연부재(193)가 감싸고 있다.An outer surface of the battery pack 100 is surrounded by a third insulating member 193 for insulating the battery case 120.

도 4에는 도 3에 따른 각형 전지팩의 결합 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.Fig. 4 is a schematic view showing a coupling structure of the prismatic battery pack according to Fig.

도 4를 참조하면, PCM 어셈블리(160)는 전지셀(110)의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로를 포함하고 있고 전지셀(110)의 상단에 탑재되어 있다.Referring to FIG. 4, the PCM assembly 160 includes a protection circuit for controlling the overcharge, overdischarge, and overcurrent of the battery cell 110, and is mounted on the top of the battery cell 110.

절연성 캡(130)은 PCM 어셈블리(160)가 내장된 상태로 전지셀(110)의 상단부에 결합되고, 외부 입출력 양극단자(135)가 외향 돌출되어 있다.The insulating cap 130 is coupled to the upper end of the battery cell 110 with the PCM assembly 160 being embedded therein and the external input / output positive terminal 135 protrudes outward.

절연성 캡(130)의 상단에 위치하고 있는 외부 입출력 양극단자(135)의 길이(W2)는 평면을 기준으로 절연성 캡(130)의 길이(W1)에 비해 20% 크기로 형성되어 있다. 한편, PCM 어셈블리(160)의 길이(W3)는 절연성 캡(130)의 길이(W1)에 비해 25% 크기로 형성되어 있다.The length W 2 of the external input / output positive electrode terminal 135 located at the upper end of the insulating cap 130 is 20% larger than the length W 1 of the insulating cap 130 with respect to the plane. On the other hand, the length (W 3 ) of the PCM assembly 160 is formed to be 25% of the length (W 1 ) of the insulating cap 130.

PCM 어셈블리(160)의 양측에는 전지셀(110)의 양극단자(133)와 PCM 어셈블리(160)의 일측을 전기적으로 연결하는 제 1 접속부재(161), 및 외부 입출력 양극단자(135)와 PCM 어셈블리(160)의 타측을 전기적으로 연결하는 제 2 접속부재(162)가 부착되어 있다.A first connecting member 161 for electrically connecting the positive terminal 133 of the battery cell 110 to one side of the PCM assembly 160 and a first connecting member 161 for electrically connecting the positive input terminal 133 and the PCM assembly 160 to the PCM assembly 160, And a second connecting member 162 for electrically connecting the other side of the assembly 160 is attached.

버스 바(170)의 단부 부위인 외부 입출력 음극단자(136)는 외부 입출력 양극단자(135)의 대향 위치인 전지셀(110)의 하단부에 위치하고 있다.The external input / output negative electrode terminal 136, which is the end portion of the bus bar 170, is located at the lower end of the battery cell 110, which is the opposite position of the external input / output positive electrode terminal 135.

도 5에는 도 4에 따른 상부 캡, PCM 및 버스 바의 결합 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.Fig. 5 is a schematic view showing a coupling structure of the upper cap, the PCM and the bus bar according to Fig.

도 5를 참조하면, PCM 어셈블리(160)의 일측에는 제 1 접속부재(161)가 연결되어 있고, PCM 어셈블리(160)의 타측에는 제 2 접속부재(162)가 연결되어 있다.Referring to FIG. 5, a first connecting member 161 is connected to one side of the PCM assembly 160, and a second connecting member 162 is connected to the other side of the PCM assembly 160.

PCM 어셈블리(160)는 제 1 접속부재(161)에 의해 양극단자(133)와 전기적으로 연결되어 있고, 제 2 접속부재(162)에 의해 외부 입출력 양극단자(135)와 전기적으로 연결되어 있다.The PCM assembly 160 is electrically connected to the positive electrode terminal 133 by the first connecting member 161 and is electrically connected to the external input and output positive electrode terminal 135 by the second connecting member 162.

버스 바(170)는 전지케이스(120)의 외면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 제 1 절연부재(191)가 버스 바(170)와 전지케이스(120) 사이에 개재되어 있다.The bus bar 170 is bent in correspondence with the outer shape of the battery case 120 and the first insulating member 191 is interposed between the bus bar 170 and the battery case 120.

절연성 캡(130) 부위를 확대해서 참조하면, 절연성 캡(130)의 내면은 PCM 어셈블리(160)의 외형에 대응하는 형상으로 형성되어 있다. 절연성 캡(130)의 중앙에는 개구가 천공되어 외부 입출력 양극단자(135)의 하면(137)이 하향 노출되어 있다.Referring to the enlarged view of the portion of the insulating cap 130, the inner surface of the insulating cap 130 is formed in a shape corresponding to the contour of the PCM assembly 160. An opening is formed in the center of the insulating cap 130 so that the lower surface 137 of the external input / output positive terminal 135 is exposed downward.

외부 입출력 양극단자(135)의 하면(137)은 전기적 접속을 향상시키는 하향 돌출된 아치형 형상의 부재이다. 즉, 제 2 접속부재(162)와 외부 입출력 양극단자(135)의 하면(137)이 접촉하여 전기적으로 연결되는 구조이다.The lower surface 137 of the external input / output positive electrode terminal 135 is an upwardly projecting arcuate member for improving electrical connection. That is, the second connecting member 162 and the lower surface 137 of the external input / output positive terminal 135 are in contact with each other and electrically connected.

버스바(170), 제 2 절연 부재(192), 및 접속부재들(161, 162)은 박형의 재료로 형성되어 있으므로 음극단자(132) 부위를 확대해서 참조하면, 전지셀의 음극단자(132)의 상부에는 외부 입출력 양극단자(135), PCM 어셈블리(160), 및 제 2 접속부재(162)와의 전기적 접속을 방지하기 위해, 전기절연성의 제 2 절연부재(192)가 개재되어 있다.Since the bus bar 170, the second insulating member 192 and the connecting members 161 and 162 are formed of a thin material, when the cathode terminal 132 is enlarged, the anode terminal 132 Insulating second insulating member 192 is interposed in the upper portion of the first insulating member 192 to prevent electrical connection with the external input / output positive electrode terminal 135, the PCM assembly 160, and the second connecting member 162.

버스 바(170)의 일측 단부는 전지셀의 음극단자(132)에 연결되어 있고, 버스 바(170)의 타측 단부는 외부 입출력 음극단자(도 4: 136)의 역할을 하도록 구성되어 있다.One end of the bus bar 170 is connected to the negative electrode terminal 132 of the battery cell and the other end of the bus bar 170 is configured to serve as an external input / output negative electrode terminal (FIG.

버스 바(170)의 외부 입출력 음극단자(136)는 외부 장치와의 용이한 전기적 접속을 위해 버스 바(170)의 폭보다 큰 폭을 가지도록 형성되어 있다.The external input / output negative terminal 136 of the bus bar 170 is formed to have a width larger than the width of the bus bar 170 for easy electrical connection with an external device.

도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부 입출력 양극단자가 돌출되어 있는 각형 전지팩의 모식도이다6 is a schematic diagram of a prismatic battery pack in which an external input / output terminal is protruded according to another embodiment of the present invention

도 6을 참조하면, 버스 바(270)는 일측 단부가 전지셀에 수납되어 있는 전극조립체의 음극단자에 연결되어 있고, 상대적으로 넓은 면을 갖는 전지케이스(220)의 측면(221)을 따라 절곡되어 있다.Referring to FIG. 6, the bus bar 270 is connected to a negative terminal of an electrode assembly having one end thereof housed in a battery cell, and is bent along a side surface 221 of the battery case 220 having a relatively large surface. .

외부 입출력 음극단자는 버스 바(270)의 외부 입출력 음극단자(235)와 대향되는 위치에 위치하도록 구성되어 있으며, 전지팩(200)은 버스 바(270)가 전지케이스(220)의 절곡 면이 다르다는 점을 제외하면 도 4의 구조와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
The battery pack 200 is configured such that the bus bar 270 is located at a position facing the external input / output negative terminal 235 of the bus bar 270, 4 except for the fact that they are different from each other. Therefore, redundant description will be omitted.

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 (19)

양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 양극단자와 음극단자가 구비되어 있는 전지셀;
상기 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 탑재되어 있는 PCM 어셈블리;
소정영역이 상부외측방향으로 돌출된 외부 입출력 양극단자를 포함하여 구성되고, 상기 PCM 어셈블리를 내측에 배치시키며 상기 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡; 및
상기 전지셀의 음극단자에 연결되어, 상기 전지셀의 하단부에 위치하는 외부 입출력 음극단자를 포함하여 구성되는 버스바; 를 포함하여 구성되고,
상기 PCM 어셈블리의 일측은 전지셀의 양극단자와 전기적으로 연결되어 있고, PCM 어셈블리의 타측은 외부 입출력 양극단자와 전기적으로 연결되어 있으며,
상기 버스 바는 일측 단부가 전지셀의 음극단자에 연결되어 있고, 타측 단부가 외부 입출력 음극단자를 구성하고 있으며, 전지케이스와 버스 바 사이에 제 1 절연부재가 개재되어 있고,
상기 절연성 캡의 외부 입출력 양극단자는, 하향 돌출된 아치형 형상의 하면을 하부에 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 아치형 형상의 하면을 통해 상기 PCM 어셈블리와 접촉하여 전지셀의 양극단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery cell in which an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator is sealed inside the battery case together with an electrolyte solution, and has a cathode terminal and a cathode terminal;
A PCM assembly including a protection circuit for controlling overcharging, overdischarging, and overcurrent of the battery cell and mounted on a top of the battery cell;
An insulating cap including an external input / output terminal connected to a predetermined region and protruding in an upper outward direction, the insulating cap being disposed inside the PCM assembly and coupled to an upper end of the battery cell; And
A bus bar connected to a negative terminal of the battery cell and including an external input / output negative terminal located at a lower end of the battery cell; And,
One side of the PCM assembly is electrically connected to the positive terminal of the battery cell, the other side of the PCM assembly is electrically connected to the external input / output positive terminal,
Wherein the bus bar has one end connected to the negative terminal of the battery cell and the other end constituting the external input / output negative terminal, a first insulating member interposed between the battery case and the bus bar,
The external cap terminal of the insulating cap has a downwardly protruding arcuate bottom surface and is electrically connected to the positive terminal of the battery cell by contacting the PCM assembly through the arcuate bottom surface Features a battery pack. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 각형의 금속 케이스인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery case is a rectangular metal case. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 양극단자와 PCM 어셈블리의 일측을 전기적으로 연결하는 제 1 접속부재, 및 외부 입출력 양극단자와 PCM 어셈블리의 타측을 전기적으로 연결하는 제 2 접속부재를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack of claim 1, further comprising: a first connecting member for electrically connecting the positive terminal of the battery cell to one side of the PCM assembly; and a second connecting member for electrically connecting the other side of the PCM assembly to the external input / Wherein the battery pack is a battery pack. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 접속부재가 외부 입출력 양극단자에 전기적으로 연결될 수 있도록, 절연성 캡에는 외부 입출력 양극단자의 하면이 하향 노출될 수 있는 개구가 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 3, wherein the insulating cap is formed with an opening through which the lower surface of the external input / output terminal of the second input / output terminal can be exposed downward so that the second connecting member can be electrically connected to the external input / output positive terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 캡과 외부 입출력 양극단자는 인서트 사출(insert injection)에 의해 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the insulating cap and the external input / output terminal of the anode are integrally formed by insert injection. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 PCM 어셈블리는 안전소자를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack of claim 1, wherein the PCM assembly further comprises a safety element. 제 7 항에 있어서, 상기 안전소자는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자 또는 퓨즈인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 7, wherein the safety element is a PTC (Positive Temperature Coefficient) element or a fuse. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 입출력 양극단자는 평면을 기준으로 절연성 캡의 길이에 비해 10% 내지 30% 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the external input / output terminals of the battery pack are formed in a size of 10% to 30% of the length of the insulating cap with respect to a plane. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM 어셈블리는 절연성 캡의 길이에 비해 20% 내지 50% 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the PCM assembly is formed in a size of 20% to 50% of the length of the insulating cap. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 캡의 내면은 PCM 어셈블리의 외형에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein an inner surface of the insulating cap is formed in a shape corresponding to an outer shape of the PCM assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 음극단자의 상부에는, 외부 입출력 양극단자, PCM 어셈블리, 및 제 1 접속부재와의 전기적 접속을 방지하기 위해, 전기절연성의 제 2 절연부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.2. The battery module according to claim 1, wherein an upper portion of the negative terminal of the battery cell is provided with a second insulating member having electrical insulation for preventing an electrical connection with the external input / output positive terminal, the PCM assembly and the first connecting member Features a battery pack. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 입출력 음극단자는 외부 입출력 양극단자의 대향 위치인 전지셀의 하단 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the external input / output negative terminal is located at a lower end portion of the battery cell which is opposed to the external input / output positive terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 버스 바는, 전지케이스와의 사이에 제 1 절연부재가 개재된 상태로, 전지케이스의 외면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the bus bar is bent in correspondence with the outer shape of the battery case with the first insulating member interposed between the bus bar and the battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스에 제 1 절연부재가 부착되어 있고, 상기 제 1 절연부재 상에 버스 바가 부착되어 있으며, 상기 전지케이스와 버스 바를 감싸는 제 3 절연부재가 추가로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery device according to claim 1, wherein a first insulating member is attached to the battery case, a bus bar is attached to the first insulating member, and a third insulating member that surrounds the battery case and the bus bar is further attached Features a battery pack. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 절연부재 및 제 3 절연부재 중의 적어도 하나는 라벨 또는 튜빙 팩키지(Tubing Package)인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 15, wherein at least one of the first insulating member and the third insulating member is a label or a tubing package. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 각형의 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell is a prismatic lithium secondary battery. 제 1 항에 따른 전지팩을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising at least one battery pack according to claim 1. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, 또는 노트북 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 디바이스.19. The device of claim 18, wherein the device is a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a wearable electronic device, or a notebook computer.
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