KR102088976B1 - 접속 슬롯부를 구비한 이차전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공정 효율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 이차전지 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 전지케이스 상단에 전극 단자가 형성된 전지셀; 전지셀 접속 단자를 포함한 보호회로모듈; 및 일단부가 상기 전지셀의 전극 단자와 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 전지셀 접속 단자와 접촉되어 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 단자 연결부;를 포함하고, 상기 전지케이스는, 상기 전극조립체가 삽입되도록 상단이 개구된 전지캔, 및 상기 전지캔의 개구된 상단부에 결합되는 캡 조립체가 구비되며, 상기 캡 조립체는 본체 플레이트를 구비하고, 상기 본체 플레이트의 상단 면에는, 상기 단자 연결부의 일부위가 내부에 삽입 수용되어 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되도록 접속 슬롯부가 형성되어 있다.

Description

접속 슬롯부를 구비한 이차전지 팩{Secondary Battery Pack Having Connection Slot Portion}
본 발명은 접속 슬롯부를 구비한 이차전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 효율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 이차전지 팩에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다. 이러한 각형 또는 원통형 이차전지의 외장재는 개방단이 형성된 케이스, 즉 전지캔 및 전지캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.
이 중에서 각형 이차전지는, 주로 직육면체의 형상을 가지며, 복수 개의 이차전지를 적층하는 것이 용이하다는 등 다양한 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
이러한 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 전기적으로 연결된 상태로 탑재되어 있다.
종래기술에서는, 보호회로모듈은 용접 또는 솔더링 방식으로 전지셀에 결합 연결된다. 예를 들어, 전지셀의 양극단자에 접속부재로서 클래드(clad)를 부착시킨 뒤, 니켈 플레이트를 사용하여 PCM의 양극 접속단자와 상기 클래드에 각각에 용접하는 방식으로, 보호회로모듈을 전지셀에 전기적으로 연결하여 이차전지 팩을 제조하였다.
그러나, 이렇게 접속 부재(예: 클래드)를 적용함에 따라 재료 비용이 상승하고, 이러한 접속 부재는 크기가 매우 작아 용접 작업이 매우 까다로웠다. 더욱이, 접속 부재는, 전지셀의 상단 및 보호회로모듈과 연결된 연결 부재 각각에 결합시키기 위해 2번의 용접 작업을 수행할 필요가 있었다. 이에 따라, 이차전지 팩의 생산 속도 저하와 생산 비용 상승의 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 상세하게는 공정 효율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 이차전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,
전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되고, 상단에 전극 단자가 형성된 전지셀;
보호회로가 형성된 보호회로기판, 및 상기 보호회로기판의 하면에 형성되어 있는 전지셀 접속 단자를 포함한 보호회로모듈; 및
일단부가 상기 전지셀의 전극 단자와 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 전지셀 접속 단자와 접촉되어 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 단자 연결부;
를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전지케이스는, 상기 전극조립체가 삽입되도록 상단이 개구된 전지캔, 및 상기 전지캔의 개구된 상단부에 결합되는 캡 조립체가 구비될 수 있다.
또한, 상기 캡 조립체는 본체 플레이트를 구비하고, 상기 본체 플레이트의 상단 면에는, 상기 단자 연결부의 일부위가 내부에 삽입 수용되어 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되도록 접속 슬롯부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 본체 플레이트는 전기 전도성의 금속 플레이트일 수 있다. 그리고, 상기 접속 슬롯부는 상기 본체 플레이트와 동일 소재의 일체형으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속 슬롯부는, 하부가 상기 본체 플레이트의 상단 면과 연결된 측벽, 및 상기 측벽의 상단과 연결된 상벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접속 슬롯부의 일측에는 상기 단자 연결부의 일부가 삽입되도록 개구가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 전극 단자는 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극 단자는 상기 본체 플레이트에 형성된 개구를 통해 돌출 연장된 돌출형 구조를 갖을 수 있으며, 상기 제2 전극 단자는, 상기 본체 플레이트의 상단 면일 수 있다.
그리고, 상기 단자 연결부는, 제1 단자 연결부 및 제2 단자 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호회로모듈의 전지셀 접속 단자는, 제1 전지셀 접속 단자 및 제2 전지셀 접속 단자를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 단자 연결부는, 일단부가 상기 전지셀의 제1 전극 단자와 전기적으로 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 제1 전지셀 접속 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 제2 단자 연결부는, 일단부가 상기 전지셀의 제2 전극 단자와 전기적으로 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 제2 전지셀 접속 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 단자 연결부는,
상기 보호회로모듈의 제2 전지셀 접속 단자와 접촉 연결되어 전기적으로 연결된 PCM 접속 리드부;
상기 PCM 접속 리드부의 단부로부터 수직으로 하향 절곡된 지지부; 및
상기 접속 슬롯부의 개구를 통해 삽입되도록 상기 지지부로부터 수평 방향으로 절곡 연장된 전지셀 접속 리드부;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 접속 슬롯부의 상벽의 내부 하면에는 하부 방향으로 돌출된 요철 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지셀 접속 리드부의 상부 표면에는 상부 방향으로 돌출된 돌기들이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 접속 슬롯부의 내부에는, 상기 전지셀 접속 리드부가 삽입되는 방향으로 연속적으로 하면의 높이가 높아지는 슬로프 구조가 형성되고, 상기 슬로프 구조의 전지셀 접속 리드부의 삽입 방향의 말단에는 평탄부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 접속 슬롯부의 측벽의 내면에는 중앙 방향으로 돌출 형성된 볼록부가 형성되고, 상기 볼록부가 삽입 고정되도록 상기 전지셀 접속 리드부의 외주에는 내부 방향으로 만입된 걸림홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지셀 접속 리드부 외주의 적어도 일부에는 곡선이 포함되고, 상기 걸림홈은 곡선과 연결되도록 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 전지셀 접속 리드부는 상기 접속 슬롯부의 내부면과 핫 프레스 또는 용접 연결될 수 있다.
그리고, 상기 접속 슬롯부의 내면과 상기 전지셀 접속 리드부는 전도성 접착 물질에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 이차전지 팩은, 별도의 접속 부재를 추가하지 않아도 보호회로모듈의 단자 연결부의 일부위가 접속 슬롯부의 내부에 삽입되어, 보호회로모듈 및 전지셀과의 전기적 접속을 이룰 수 있으므로, 재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 접속 부재의 결합을 위한 용접 과정을 생략할 수 있어, 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명의 이차전지 팩은, 별도의 접속 부재를 생략하는 대신에, 접속 슬롯부를 본체 플레이트와 일체형으로 형성시킴으로써, 기존 접속 부재의 접합 불량에 의한 저항 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 상기 접속 슬롯부의 요철 구조는, 삽입된 제2 단자 연결부의 전지셀 접속 리드부의 일면에 접촉 내지 가압할 수 있어, 보다 확실한 전기적 연결을 이룰 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 핫 프레스 공법 내지 용접 등의 접합 방법을 적용할 시, 상기 접속 슬롯부의 요철 구조에 의해 상기 접속 슬롯부에 부가된 열이 전지셀 접속 리드부까지 효과적으로 전달할 수 있어, 접합 공정을 효율적으로 진행할 수 있고, 좀더 신뢰성 높은 결합을 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 전지셀 접속 리드부에 돌기들을 형성시킴으로써, 전지셀 접속 리드부가 접속 슬롯부의 내부 내면을 접촉 내지 가압할 수 있어, 보다 확실한 전기적 연결을 이룰 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 상기 접속 슬롯부의 내부에 형성된 슬롯프 구조에 의해, 전지셀 접속 리드부의 하면과 상면이 상기 접속 슬롯부의 내면과 밀착될 수 있으므로, 신뢰성 높은 전기적 연결 뿐만 아니라, 완성도 높은 결합 공정을 수행하기에 용이하다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 볼록부와 걸림홈의 체결 구조에 의해 보호회로모듈의 위치가 고정될 수 있으므로, 본체 플레이트 상에 보호회로모듈을 손쉽게 정위치에 형성시킬 수 있는 이점이 있고, 결합 공정 중에, 삽입된 상기 전지셀 접속 리드부가 상기 접속 슬롯부로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 결합 공정을 용이하게 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 나타낸 정면도이다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 보호회로모듈을 전지셀에 설치하는 일부 과정을 나타낸 일부 사시도들이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 나타낸 평면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩(100)은, 전지셀(110), 보호회로모듈(130), 및 단자 연결부(141, 145)를 구비할 수 있다.
여기서, 전지셀(110)은, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스(120)의 내부에 밀봉되고, 상단에 전극 단자(111, 112)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀(110)은, 2개의 장변부(L)와 2개의 단변부(S)를 가질 수 있다. 여기서, 장변부(L)는 단변부(S)보다 상대적으로 길이가 긴 부분을 의미한다. 즉, 바꾸어 말하면, 단변부(S)는 장변부(L)보다 상대적으로 길이가 짧은 부분을 의미한다.
상기 전극조립체는, 양극판과 음극판이 서로 대향하도록 배치된 형태로 구성되며, 이러한 양극판과 음극판 사이에는 세퍼레이터가 개재될 수 있다. 이러한 전극조립체는, 다수의 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 상태로 형성되거나, 하나의 양극판 및 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 권취된 상태로 형성될 수 있다. 한편, 본 명세서의 도면 등에서는 권취된 전극조립체를 기준으로 설명하겠으나, 반드시 본 발명이 이러한 전극조립체로 한정되는 것은 아니다.
상기 전극조립체의 전극판들(양극판, 음극판)은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로 형성되는데, 이러한 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 도전제, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다.
그리고, 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 형성될 수 있다. 이러한 전극 탭, 즉 양극 탭과 음극 탭은 각각 양극판과 음극판에 하나 또는 그 이상이 형성될 수 있다. 이러한 양극 탭 또는 음극 탭은 양극판 또는 음극판에 각각 부착되는 형태로 돌출되게 형성될 수 있으며, 각각 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일한 재질로 구성될 수 있다.
상기 전극 탭 중 어느 하나는, 후술할 전극 단자(111)와 통전되고, 나머지 하나는 후술할 본체 플레이트(122)과 통전될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭이 전극 단자(111)와 통전될 경우, 전극 단자(111)는 양극 극성을 띄게 되고, 음극 탭은 본체 플레이트(122)과 통전되어 본체 플레이트(122) 또는 전지캔(121a)이 음극 극성을 띄게 된다.
이와 반대로, 음극 탭이 전극 단자(111)와 통전될 경우, 전극 단자(111)는 음극 극성을 띄게 되고, 양극탭은 본체 플레이트(122)과 통전되어 본체 플레이트(122) 또는 전지캔(121a)이 양극 극성을 띄게 된다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 단자는, 제1 전극 단자(111) 및 제2 전극 단자(112)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극 단자(111)는, 상기 본체 플레이트(122)에 형성된 개구(도시하지 않음)를 통해 돌출 연장된 돌출형 구조를 갖을 수 있다. 또한, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극 단자(112)는, 상기 본체 플레이트(122)의 상단 면일 수 있다. 또한, 상기 제1 전극 단자(111)는 음극 탭과 전기적으로 연결된 음극 단자일 수 있고, 상기 제2 전극 단자(112)는 양극 탭과 전기적으로 연결된 양극 단자일 수 있다.
그리고, 상기 전지캔(121a)은, 내부에 상기 전극조립체 및 전해액을 수용할 수 있도록 하는 공간을 제공한다. 또한, 상기 전지캔(121a)은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 통상적인 금속 판재로 제조될 수 있으며, 비제한적인 예로 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 전도성 금속 재질일 수 있다.
일 예로, 상기 전지캔(121a)은, 금속 판재를 딥 드로잉(deep drawing)하여 제작될 수 있으며, 이외의 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 전지셀(110)의 전지캔(121a)의 재질이나 제조 방법 등은 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 여기서, 보호회로모듈(130)은, 과열, 과전류 등을 방지하기 위한 보호회로가 형성되어 있는 보호회로기판(132)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 보호회로기판(132)에는, 보호 소자가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 보호 소자는, PCT 소자(Positive Temperature Coefficient thermistor element), TCO 소자(thermal cut-off) 등일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 나타낸 정면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 보호회로기판(132)의 하면에는 전지셀 접속 단자(134, 135)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 전지셀 접속 단자(134, 135)는, 상기 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111), 또는 제2 전극 단자(112)와 보호회로기판(132)을 간접적으로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 보호회로모듈(130)의 전지셀 접속 단자(134, 135)는, 제1 전지셀 접속 단자(134) 및 제2 전지셀 접속 단자(135)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 전지셀 접속 단자(134)는, 보호회로모듈(130)이 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111) 또는 제2 전극 단자(112)와 접속될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 전지셀 접속 단자(134)는, 보호회로기판(132)이 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)와 접속될 수 있도록 구성되어 있고, 상기 제1 전지셀 접속 단자(134)는 전지셀(110)의 음극 단자인 제1 전극 단자(111)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 전지셀 접속 단자(135)는, 보호회로기판(132)이 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)와 전기적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전지셀 접속 단자(135)는, 전지셀(110)의 양극 단자인 제2 전극 단자(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 전지셀 접속 단자(134)는, 보호회로기판(132)의 하면 중앙에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 전지셀 접속 단자(135)는 보호회로기판(132)의 중앙을 기준으로 어느 일측으로 치우친 위치, 또는 중앙을 기준으로 양측 하면에 위치되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 단자 연결부는, 제1 단자 연결부(141) 및 제2 단자 연결부(145)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 3에서와 같이, 상기 제1 단자 연결부(141)는, 일단부가 상기 전지셀(110)의 제1 전극 단자(111)와 전기적으로 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈(130)의 제1 전지셀 접속 단자(134)와 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 예를 들면, 도 3에서와 같이, 상기 제2 단자 연결부(145)는, 일단부가 상기 전지셀(110)의 제2 전극 단자(112)와 전기적으로 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈(130)의 제2 전지셀 접속 단자(135)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩(100)은, 전지셀(110)의 상부를 덥도록 구성된 절연성 소재의 상단 캡(160)을 포함할 수 있다.
이러한 상단 캡(160)은, 보호회로모듈(130)의 외부입출력단자(138)가 외부로 노출될 수 있도록 개구가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상단 캡(160)은, 보호회로모듈(130) 상부에 위치되고 전지셀(110)의 상부를 덥도록 구성되어 있다. 예를 들면, 상기 상단 캡(160)은, 상기 보호회로모듈(130)에 형성된 4개의 외부입출력단자(138)와 대응되는 위치에 4개의 개구(160H)가 형성되어 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전지케이스(120)는, 전지캔(121a)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(121a)은, 상기 전극조립체(도시하지 않음)가 삽입되도록 상단이 개구된 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 전지캔(121a)은 전기 전도성의 금속 플레이트일 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 플레이트는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
그리고, 상기 전지케이스(120)는, 전지캔(121a) 및 캡 조립체(121b)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 캡 조립체(121b)는 본체 플레이트(122)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체 플레이트(122)는, 상기 전지캔(121a)의 개구된 상단부에 결합되도록 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 본체 플레이트(122)는 상기 전지캔(121a)의 상단면과 결합되는 외주변부(122S)가 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 팩의 보호회로모듈을 전지셀에 설치하는 일부 과정을 나타낸 일부 사시도들이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 본체 플레이트(122)의 상단 면에는, 접속 슬롯부(123)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 접속 슬롯부(123)는, 상기 단자 연결부(141, 145)의 일부위가 내부에 삽입 수용되어 상기 전극 단자(111, 112)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 접속 슬롯부(123)는 제2 전극 단자(112)의 역할을 수행하는 본체 플레이트(122)의 상단 면에 형성된 구성일 수 있다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 보호회로모듈(130)의 제2 단자 연결부(145)의 일부위는, 그것과 결합된 보호회로모듈(130)을 G 방향으로 이동시킴으로써 상기 접속 슬롯부(123)의 내부에 삽입될 수 있다.
다시 말해, 상기 제2 단자 연결부(145)의 일단부가, 상기 접속 슬롯부(123)의 내면과 접촉하는 것에 의해, 상기 제2 단자 연결부(145)의 타단부와 연결된 보호회로모듈(130)이 전지셀(112)의 제2 전극 단자(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 본체 플레이트(122)는 전기 전도성의 금속 플레이트일 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 플레이트는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
그리고, 상기 접속 슬롯부(123)는 상기 본체 플레이트(122)와 동일 소재의 일체형으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 접속 슬롯부(123)는 별도의 부재를 상기 본체 플레이트(122)의 상면에 접합하여 구성된 것이 아닌, 본체 플레이트(122)의 일부 구성을 성형하여 형성된 구성일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 종래 기술에서는, 보호회로모듈이 전지셀의 전극 단자와 전기적 연결을 이루기 위해 별도의 접속 부재를 전지케이스(120)에 부가하여 전기적 접속을 이루었지만, 반면에, 본 발명은, 별도의 접속 부재를 추가하지 않아도 전지셀(110)의 전극 단자(111, 112)와 보호회로모듈(130)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 접속 부재의 결합을 위한 용접 과정을 생략할 수 있어, 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
더욱이, 종래기술에서는, 상기 접속 부재의 전지케이스의 표면 및 단자 연결부 각각의 결합 부위에서 접합 불량에 따른 높은 전기 저항이 생길 수 있어, 불량률을 높이는 원인이 되었다. 따라서, 본 발명은, 접속 부재를 생략하는 대신에, 접속 슬롯부를 본체 플레이트와 일체형으로 형성시킴으로써, 기존 접속 부재의 접합 불량에 의한 저항 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.
다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 접속 슬롯부(123)는, 측벽(124) 및 상벽(125)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 접속 슬롯부(123)의 측벽(124)은, 하부가 상기 본체 플레이트(122)의 상단 면과 연결된 구조일 수 있다. 또한, 상기 상벽(125)은 상기 측벽(124)의 상단과 연결되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에서와 같이, F 방향에서 봤을 때, 전후 방향의 제1 측벽(124a), 제2 측벽(124b)과, 좌 방향에 제3 측벽(124c)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 측벽(124a), 제2 측벽(124b) 및 제3 측벽(124c)의 상단과 연결된 상벽(125)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속 슬롯부(123)의 우측에는 제2 단자 연결부(145)의 일부가 삽입되도록 개구(H)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 접속 슬롯부(123)는, 상기 개구(H)를 통해 제2 단자 연결부(145)의 일부가 삽입되며, 상기 제2 단자 연결부(145)가 삽입된 후에는, 상기 제3 측벽(124)에 의해 상기 제2 단자 연결부(145)의 좌 방향의 이동이 저지되며, 상기 접속 슬롯부(123)의 상벽(125) 및 내부 하면에 의해 상하 방향의 움직임 또한 저지되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 슬롯부(123)는, 상기 제2 단자 연결부(145)의 일부가 삽입된 후, 좌 방향 및 상하 방향의 움직임을 저지할 수 있어, 상기 제2 단자 연결부(145)의 유동을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 접속 슬롯부(123)와 제2 단자 연결부(145) 간의 접합 공정에서 공정 효율을 높이고, 접합 위치를 일정하게 하는 효과를 발휘한다.
또한, 상기 제1 단자 연결부(141)는, 하단부가 제1 전극 단자(111)의 상면에 위치하여 제1 전극 단자(111)와 직접 접촉할 수 있고, 상단부는 제1 전지셀 접속 단자(134)와 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 단자 연결부(145)는, PCM 접속 리드부(146), 지지부(147), 및 전지셀 접속 리드부(148)를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 PCM 접속 리드부(146)는 상기 보호회로모듈(130)의 제2 전지셀 접속 단자(135)와 접촉 연결되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 PCM 접속 리드부(146)는, 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
더욱이, 상기 지지부(147)는, 상기 PCM 접속 리드부(146)의 일단부로부터 수직으로 하향 절곡된 구조일 수 있다. 또한, 상기 지지부(147)에는, 외부 충격 등에 의한 진동을 흡수하도록 적어도 하나 이상의 단차 구조(도 6, 147S)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전지셀 접속 리드부(148)는, 상기 접속 슬롯부(123)의 개구(H)를 통해 삽입되도록 상기 지지부(147)로부터 수평 방향으로 절곡 연장된 구조일 수 있다. 이때, 상기 전지셀 접속 리드부(148)는, 상기 접속 슬롯부(123)의 개구(H) 폭의 크기와 같거나 더 작은 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 전지셀 접속 리드부(148)의 좌우 방향으로 연장된 길이는 상기 접속 슬롯부(123)의 상벽(125)의 좌우 방향의 길이와 같거나 작을 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 접속 슬롯부(123)의 상벽(125)의 내부 하면에는 하부 방향으로 돌출된 요철 구조(125K)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 요철 구조(125K)는, 상기 상벽(125)의 내부 하면으로부터 하부 방향으로 돌출된 돌기들이 연속적으로 연결된 구조일 수 있다. 그러나, 이러한 구조로만 한정되는 것은 아니고, 상기 요철 구조(125K)는, 돌기들(148S)이 소정의 거리로 이격된 형태일 수 있다. 또한, 상기 요철 구조(125K)가 상벽(125) 내부에만 형성되는 것으로 한정되지 않고, 측벽(124) 및 내부 하면에도 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 슬롯부(123)의 요철 구조(125K)는, 삽입된 제2 단자 연결부(145)의 전지셀 접속 리드부(148)의 일면과 접촉 내지 가압할 수 있어, 보다 확실한 전기적 연결을 이룰 수 있다.
또한, 상기 접속 슬롯부(123)의 내부 빈공간은 열전달률을 떨어뜨릴 수 있으므로, 핫 프레스 공법 내지 용접 등의 접합 방법을 이용할 경우, 상기 접속 슬롯부(123) 및 상기 제2 단자 연결부(145)의 일부위가 충분히 용융될 수 있도록, 상기 접속 슬롯부(123)에 부가된 열이 제2 단자 연결부(145)까지 효과적으로 전달할 수 있고, 이에 따라, 가열 공정을 효율적으로 진행할 수 있으며, 좀더 신뢰성 높은 결합을 이룰 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 제2 단자 연결부(145)의 전지셀 접속 리드부(148)의 상부 표면에는 상부 방향으로 돌출된 돌기들(148S)이 형성될 수 있다.
이러한, 상기 돌기들(148S)은, 상기 전지셀 접속 리드부(148)와 동일한 소재일 수도 있고, 상기 전지셀(110) 접속 리드와 다른 소재로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 돌기들(148S)은, 전기 전도성이 높은 금속 소재일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 전지셀 접속 리드부(148)에 형성된 돌기들(148S)은, 상기 접속 슬롯부(123)의 내부 내면을 접촉 내지 가압할 수 있어, 보다 확실한 전기적 연결을 이룰 수 있다.
또한, 상기 접속 슬롯부(123)의 내부 빈공간은 열전달률을 떨어뜨릴 수 있는 반면에, 상기 돌기들(148S)은, 그 빈공간을 메꿔, 핫 프레스 공법 내지 용접 등의 접합 방법을 이용할 경우, 상기 접속 슬롯부(123) 및 상기 전지셀 접속 리드부(148)가 충분히 용융될 수 있도록, 상기 접속 슬롯부(123)에 부가된 열이 상기 전지셀 접속 리드부(148)까지 효과적으로 전달할 수 있어, 가열 공정을 효율적으로 진행할 수 있고, 좀더 신뢰성 높은 결합을 이룰 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 8를 참조하면, 상기 접속 슬롯부(123)의 내부에는, 슬로프 구조(126)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 슬로프 구조(126)는, 상기 접속 슬롯부(123)의 내부 하면이 상기 전지셀 접속 리드부(148)가 삽입되는 방향(G)으로 연속적으로 높아지는 구조일 수 있다.
즉, 상기 전지셀 접속 리드부(148)는, 상기 접속 슬롯부(123)의 개구(H)를 통해 삽입되면서, 상기 슬로프 구조(126)를 따라 이동하고, 이에 따라, 상기 접속 슬롯부(123)의 상벽(125)의 하면과 접촉하거나, 근접하여 위치될 수 있다.
또한, 상기 슬로프 구조(126)의 전지셀 접속 리드부(148)의 삽입 방향의 말단에는 일정 길이의 평탄부(126H)가 형성될 수 있다. 이러한 평탄부(126H)에는, 상기 전지셀 접속 리드부(148)의 일부가 위치될 수 있고, 상기 평탄부(126H)에 상에 위치한 상기 전지셀 접속 리드부(148)의 상면은, 상기 접속 슬롯부(123)의 상벽(125)의 하면과 접촉하거나, 근접하여 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 슬롯프 구조(126)에 의해 전지셀 접속 리드부(148)의 하면과 상면이 상기 접속 슬롯부(123)의 내면과 밀착될 수 있어, 신뢰성 높은 전기적 연결뿐만 아니라, 완성도 높은 결합 공정을 수행하기에 용이하다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 나타낸 일부 평면도이다.
도 9를 참고하면, 상기 접속 슬롯부(123)의 측벽(124)의 내면에는 중앙 방향(전후 방향)으로 돌출 형성된 볼록부(127)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 접속 슬롯부(123)의 제1 측벽(124a) 및 제2 측벽(124b)의 내면에는 수평 방향으로 돌출 형성된 2개의 볼록부(127)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지셀 접속 리드부(148)의 외주에는 내부 방향으로 만입된 걸림홈(148H)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 접속 슬롯부(123)의 측벽(124) 내면에 형성된 볼록부(127)가 상기 전지셀 접속 리드부(148) 외주에 형성된 걸림홈(148H)에 삽입 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 전지셀 접속 리드부(148)는, 상기 접속 슬롯부(123) 내부에 삽입됨과 동시에 상기 볼록부(127)와 걸림홈(148H)의 체결 구조에 의해 위치가 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속 슬롯부(123)와 제2 단자 연결부를 체결하는 볼록부 및 걸림홈 구조에 의해, 보호회로모듈(130)은 손쉽게 정위치에 탑재될 수 있는 이점이 있고, 결합 공정 중에, 삽입된 상기 전지셀 접속 리드부(148)가 상기 접속 슬롯부(123)로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 결합 공정을 용이하게 한다.
또한, 상기 전지셀 접속 리드부(148) 외주의 적어도 일부에는 곡선(148C)이 포함되고, 상기 걸림홈(148H)은 곡선(148C)과 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 전지셀 접속 리드부(148) 외주에 형성된 곡선(148C)은, 상기 전지셀 접속 리드부(148)가 상기 볼록부(127)에 의한 간섭으로 삽입이 용이하게 이루어지지 않는 현상을 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 전지셀 접속 리드부(148)는 상기 접속 슬롯부(123)의 내부면과 핫 프레스 또는 용접 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전지셀 접속 리드부(148)는 상기 접속 슬롯부(123)와 핫 프레스 또는 용접에 의해 상호간 전기적 접속 및 기계적 연결 구조를 이룰 수 있다.
여기서, 핫 프레스는, 고온의 상태로 만든 압착 블록을 사용하여 상기 전지셀 접속 리드부(148)가 삽입된 접속 슬롯부(123)의 상부를 압착하는 공정일 수 있다. 이때, 상기 접속 슬롯부(123)와 상기 전지셀 접속 리드부(148)는 고온 가압됨으로써 서로 용융 접합될 수 있다.
상기 용접은, 용접은 다양한 방식으로 달성될 수 있는 바, 예를 들어, 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등이 수행될 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 팩이 좌우 방향으로 절단된 단면의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5와 함께 도 10을 참조하면, 상기 접속 슬롯부(123)의 내면과 상기 전지셀 접속 리드부(148)는 전도성 접착 물질(150)에 의해 고정될 수 있다. 상기 전도성 접착 물질(150)은, 예를 들면, 높은 전기 전도성을 가진 금속 분말을 포함하는 접착 수지일 있다.
또한, 상기 전도성 접착 물질(150)은, 상기 접속 슬롯부(123)의 상벽(125)의 하면, 측벽(124)의 내면, 및 내부 하면(124E) 중 어느 하나 이상에 도포되어 형성될 수 있다. 상기 전도성 접착 물질(150)은, 상기 전지셀 접속 리드부(148)가 삽입된 상태에서 경화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 전도성 접착 물질(150)은, 삽입된 전지셀 접속 리드부(148)를 고정시킬 뿐만 아니라, 실질적으로 상기 제2 전극 단자(112)와 연결된 본체 플레이트(122)와 상기 전지셀 접속 리드부(148)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 이차전지 팩 141: 제1 단자 연결부
110: 전지셀 145: 제2 단자 연결부
111, 112: 전극 단자 146: PCM 접속 리드부
120: 전지케이스 147: 지지부
121a: 전지캔 148: 전지셀 접속 리드부
121b: 캡 조립체 160: 상단 캡
122: 본체 플레이트
123: 접속 슬롯부
130: 보호회로모듈
132: 보호회로기판
134, 135: 전지셀 접속 단자

Claims (13)

  1. 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되고, 상단에 전극 단자가 형성된 전지셀;
    보호회로가 형성된 보호회로기판, 및 상기 보호회로기판의 하면에 형성되어 있는 전지셀 접속 단자를 포함한 보호회로모듈; 및
    일단부가 상기 전지셀의 전극 단자와 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 전지셀 접속 단자와 접촉되어 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 단자 연결부;
    를 포함하고,
    상기 전지케이스는, 상기 전극조립체가 삽입되도록 상단이 개구된 전지캔, 및 상기 전지캔의 개구된 상단부에 결합되는 캡 조립체가 구비되며,
    상기 캡 조립체는 본체 플레이트를 구비하고, 상기 본체 플레이트의 상단 면에는, 상기 단자 연결부의 일부위가 내부에 삽입 수용되어 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되도록 접속 슬롯부가 형성되고,
    상기 접속 슬롯부에는 일 방향으로 돌출된 요철 구조가 형성되거나, 또는 상기 단자 연결부의 일부위의 상부 표면에 상부 방향으로 돌출된 돌기들이 형성되고,
    상기 요철 구조는 상기 단자 연결부를 상기 접속 슬롯부에 삽입 시 상기 단자 연결부의 일부위의 일면과 접촉 내지 가압하도록 구성되며,
    상기 돌기들은, 상기 단자 연결부를 상기 접속 슬롯부에 삽입 시 상기 접속 슬롯부의 내부 내면과 접촉 내지 가압하도록 구성되고,
    상기 접속 슬롯부에 부가된 열이 상기 요철 구조나 돌기들에 의해 상기 단자 연결부까지 전달되어 상기 접속 슬롯부 및 상기 단자 연결부의 일부위가 용융 접합된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체 플레이트는 전기 전도성의 금속 플레이트이고,
    상기 접속 슬롯부는 상기 본체 플레이트와 동일 소재의 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접속 슬롯부는, 하부가 상기 본체 플레이트의 상단 면과 연결된 측벽, 및 상기 측벽의 상단과 연결된 상벽을 포함하고,
    상기 접속 슬롯부의 일측에는 상기 단자 연결부의 일부가 삽입되도록 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 단자는 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자를 포함하고,
    상기 제1 전극 단자는 상기 본체 플레이트에 형성된 개구를 통해 돌출 연장된 돌출형 구조를 갖으며,
    상기 제2 전극 단자는, 상기 본체 플레이트의 상단 면인 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단자 연결부는, 제1 단자 연결부 및 제2 단자 연결부를 포함하고,
    상기 보호회로모듈의 전지셀 접속 단자는, 제1 전지셀 접속 단자 및 제2 전지셀 접속 단자를 포함하며,
    상기 제1 단자 연결부는, 일단부가 상기 전지셀의 제1 전극 단자와 전기적으로 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 제1 전지셀 접속 단자와 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 단자 연결부는, 일단부가 상기 전지셀의 제2 전극 단자와 전기적으로 연결되고, 타단부가 상기 보호회로모듈의 제2 전지셀 접속 단자와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 단자 연결부는,
    상기 보호회로모듈의 제2 전지셀 접속 단자와 접촉 연결되어 전기적으로 연결된 PCM 접속 리드부;
    상기 PCM 접속 리드부의 단부로부터 수직으로 하향 절곡된 지지부; 및
    상기 접속 슬롯부의 개구를 통해 삽입되도록 상기 지지부로부터 수평 방향으로 절곡 연장된 전지셀 접속 리드부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요철 구조는 상기 접속 슬롯부의 상벽의 내부 하면에서 하부 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 돌기들은 상기 전지셀 접속 리드부의 상부 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제6항에 있어서,
    상기 전지셀 접속 리드부는 상기 접속 슬롯부의 내부면과 핫 프레스 또는 용접 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  13. 삭제
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