KR102232114B1 - PCM Assembly Comprising External Input-Output Terminal with Assembly-Type Fastening Structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 과전압 및 과전류의 방지를 위한 하나 이상의 안전 소자를 가지고 있는 전지셀용 보호회로 모듈 어셈블리로서,
보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB)을 포함하고 있는 보호회로 모듈(PCM); 및
일측 단부가 PCM과 전기적으로 연결되어 있고 타측 단부가 외부 장치와 전기적으로 연결되는 외부 입출력 단자;
를 포함하고 있고,
상기 외부 입출력 단자와 PCM 각각은 외부 입출력 단자와 PCM 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 PCM 어셈블리를 제공한다.The present invention is a battery cell protection circuit module assembly having one or more safety elements for preventing overvoltage and overcurrent,
A protection circuit module (PCM) including a protection circuit board (PCB) on which a protection circuit is formed; And
An external input/output terminal having one end electrically connected to the PCM and the other end electrically connected to an external device;
Contains,
Each of the external input/output terminals and the PCM provides a PCM assembly, wherein each of the external input/output terminals and the PCM includes a fastening part of a mutual assembly and coupling method for establishing electrical connection between the external input/output terminal and the PCM.
Description
본 발명은 조립식 체결구조를 가진 외부 입출력 단자를 포함하는 PCM 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a PCM assembly including an external input/output terminal having an assembled fastening structure.
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.Recently, interest in environmental pollution and rising prices of energy sources due to depletion of fossil fuels has been amplified, and the demand for eco-friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for future life. Accordingly, research on various power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power is continuing, and a power storage device for more efficient use of the energy produced in this way is also attracting great interest.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있어, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as an energy source is rapidly increasing, and the use of secondary batteries as power sources for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) has recently been realized. In addition, the area of use is also being expanded for applications such as power auxiliary power through a grid, and accordingly, many studies on batteries that can meet various demands are being conducted.
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.Typically, in terms of the shape of the battery, there is a high demand for prismatic secondary batteries and pouch-type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness, and in terms of materials, it has advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability. There is high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.
이중, 파우치형 전지는 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하기 때문에 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Of these, pouch-type batteries have recently attracted a lot of attention due to advantages such as low weight, low manufacturing cost, and easy shape transformation because an aluminum laminate sheet is used as an exterior member.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조를 나타낸 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is an exploded perspective view schematically showing the general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 다수의 전극 탭들(21, 22)이 돌출되어 있는 스택형 전극조립체(20), 전극 탭들(21, 22)에 각각 연결되어 있는 두 개의 전극 리드(30, 31), 및 전극 리드(30, 31)의 일부가 외부로 노출되도록 스택형 전극조립체(20)를 수납 및 밀봉하는 구조의 전지케이스(40)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a pouch-type
전지케이스(40)는 스택형 전극조립체(20)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(41)를 포함하는 하부 케이스(42)와 그러한 하부 케이스(42)의 덮개로서 스택형 전극조립체(20)를 밀봉하는 상부 케이스(43)로 이루어져 있다. 상부 케이스(43)와 하부 케이스(42)는 스택형 전극조립체(20)를 내장한 상태에서 열융착되어 전지케이스 외주면을 따라 실링부(도시되지 않음)를 형성한다.The
한편, 도 2에는 종래 기술에 따른 외부 입출력 단자와 PCM을 포함하는 전지셀의 구조를 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있다.Meanwhile, FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of a battery cell including an external input/output terminal and a PCM according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래기술에서는 이러한 파우치형 이차전지(10)에는 과전압 및 과전류의 방지를 위한 하나 이상의 안전 소자(도시하지 않음)를 가지고 있는 전지셀용 보호회로 모듈(15)과 외부 장치와 전원 공급을 위한 외부 입출력 단자(17)를 추가로 구비하였다.Referring to FIG. 2, in the prior art, such a pouch-type
이때, 파우치형 이차전지에 탑재되는 보호회로모듈과 외부 입출력 단자가 전기적 연결 및 체결을 위해 커넥터들 간의 용접 방식을 주로 이용했다. 이에 따라, 용접을 위한 가공비 및 전문 용접 작업 인원이 필요했었고, 그럼에도 용접 작업이 번거롭고 시간 소요가 길었다.At this time, the protection circuit module mounted on the pouch-type secondary battery and the external input/output terminal were mainly used for a welding method between connectors for electrical connection and fastening. Accordingly, processing costs and professional welding work personnel were required for welding, and yet the welding work was cumbersome and time-consuming.
또한, 이러한 문제를 해결하고자 종래기술에서는 외부 입출력 단자와 보호회로모듈이 결합된 일체형 부품을 개발하였다. 그러나, 전지팩이 적용되는 전자 장치의 외형에 따라, 전지팩의 외부 입출력 단자의 위치 내지 형상을 변경시킬 필요가 빈번히 발생하였고, 이러한 설계 변경으로 인해 시간 소요 및 제작 비용이 상승하는 등의 문제가 발생하였다.In addition, in order to solve this problem, in the prior art, an integrated component in which an external input/output terminal and a protection circuit module are combined has been developed. However, depending on the appearance of the electronic device to which the battery pack is applied, it is frequently necessary to change the location or shape of the external input/output terminals of the battery pack, and problems such as time-consuming and manufacturing cost increase due to such design changes. Occurred.
따라서, 앞서 설명한 종래기술의 문제점들을 효과적으로 해결할 수 있는 기술 개발의 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for technology development that can effectively solve the problems of the prior art described above.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 본 발명의 외부 입출력 단자와 PCM 각각은 외부 입출력 단자와 PCM 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부를 포함하게 될 경우, 번거로운 용접 작업을 생략하고, 간단한 작업만으로 외부 입출력 단자와 PCM과의 체결을 이룰 수 있어, 제조 시간 및 제조 비용을 효과적으로 단축 시킬 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted in-depth research and various experiments, and as will be described later, each of the external input/output terminal and the PCM of the present invention is a coupling part of the mutual assembly method to achieve electrical connection between the external input/output terminal and the PCM. If included, it was confirmed that the cumbersome welding operation can be omitted and the external input/output terminal and the PCM can be connected with only a simple operation, thereby effectively reducing the manufacturing time and manufacturing cost, and the present invention has been completed. .
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 PCM 어셈블리는,In order to achieve the above object, the PCM assembly according to the present invention,
과전압 및 과전류의 방지를 위한 하나 이상의 안전 소자를 가지고 있는 전지셀용 보호회로 모듈 어셈블리로서,As a battery cell protection circuit module assembly having one or more safety elements to prevent overvoltage and overcurrent,
보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB)을 포함하고 있는 보호회로 모듈(PCM); 및A protection circuit module (PCM) including a protection circuit board (PCB) on which a protection circuit is formed; And
일측 단부가 PCM과 전기적으로 연결되어 있고 타측 단부가 외부 장치와 전기적으로 연결되는 외부 입출력 단자;An external input/output terminal having one end electrically connected to the PCM and the other end electrically connected to an external device;
를 포함하고 있고,Contains,
상기 외부 입출력 단자와 PCM 각각은 외부 입출력 단자와 PCM 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.Each of the external input/output terminal and the PCM is characterized in that it includes a fastening part of a mutual assembly and coupling method for establishing an electrical connection between the external input/output terminal and the PCM.
따라서, 본 발명에 따른 PCM 어셈블리는, 본 발명의 외부 입출력 단자와 PCM 각각은 외부 입출력 단자와 PCM 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부를 포함함으로써, 번거로운 용접 작업을 생략하고, 간단한 작업으로 외부 입출력 단자와 PCM과의 조립식 체결을 이룰 수 있어, 제조 시간 및 제조 비용을 효과적으로 단축 시킬 수 있는 효과를 발휘한다.Accordingly, in the PCM assembly according to the present invention, each of the external input/output terminal and the PCM of the present invention includes a fastening part of the mutual assembly coupling method for establishing an electrical connection between the external input/output terminal and the PCM, thereby omitting cumbersome welding work and a simple operation. As the external input/output terminal and the PCM can be assembled, the manufacturing time and manufacturing cost can be effectively reduced.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체가, 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 밀봉되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the battery cell has a structure in which an electrode assembly having a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode is sealed in a pouch-type battery case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer. I can.
구체적으로, 상기 파우치형 전지케이스는 내후성을 가진 고분자 수지로 이루어진 외부 수지층, 기체와 액체에 대해 차단성을 가진 금속층, 및 열융착성을 가진 고분자 수지로 이루어진 내부 수지층을 포함하고 있는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 상기 전지셀은 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 전체적으로 직육면체 구조인 판상형일 수 있다.Specifically, the pouch-type battery case is a laminate sheet including an outer resin layer made of a polymer resin having weather resistance, a metal layer having barrier properties to gas and liquid, and an inner resin layer made of a polymer resin having heat adhesion The battery cell may have a plate shape having a generally rectangular parallelepiped structure having a thin thickness compared to the width as a whole.
하나의 구체적인 예에서, 상기 PCM은 전지셀의 음극단자 및 양극단자에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀의 밀봉을 위한 실링부 상에 탑재되어 있는 구조일 수 있다. 상기 실링부에는 전지셀의 음극단자 및 양극단자가 위치하고 있을 수 있다.In one specific example, the PCM may have a structure mounted on a sealing part for sealing the battery cell while being electrically connected to the negative terminal and the positive terminal of the battery cell. A negative terminal and a positive terminal of the battery cell may be located in the sealing part.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는 판상형 구조일 수 있고, 구체적으로, 어느 한쪽으로 길게 연장된 평면상으로 스트립 형상의 판상형 구조일 수 있다.In one specific example, the external input/output terminal may have a plate-shaped structure, and specifically, may have a strip-shaped plate-shaped structure in a plane extending to one of the other.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는 타측 단부에 외부 장치와 전기적 연결을 이루기 위한 커넥팅부가 형성되어 있는 플렉서블 인쇄회로 기판 구조로 이루어져 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the external input/output terminal may have a structure consisting of a flexible printed circuit board structure in which a connecting part for electrical connection with an external device is formed at the other end.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자와 PCM은 서로 체결을 위한 제 1 체결부 및 제 2 체결부를 포함하고 있다. In one specific example, the external input/output terminal and the PCM include a first fastening part and a second fastening part for fastening to each other.
구체적으로, 상기 PCM의 일 측면에는 적어도 하나 이상의 제 1 체결부가 형성되어 있고; Specifically, at least one or more first fastening portions are formed on one side of the PCM;
상기 외부 입출력 단자의 일측 단부의 외면에는, 제 1 체결부와 상호 결합시 결합력을 발휘하도록, 제 1 체결부와의 조립식 결합을 위한 구조를 가진 제 2 체결부가 형성되어 있을 수 있다.On an outer surface of one end of the external input/output terminal, a second fastening part having a structure for prefabricated coupling with the first fastening part may be formed to exert a coupling force when mutually mating with the first fastening part.
또한, 상기 제 1 체결부 및 제 2 체결부는 상호 조립 결합될 수 있는 암수 체결 구조로 형성되어 있을 수 있다. 이러한 암수 체결 구조는 조립식 방식으로 고정 능력이 탁월한 이점이 있다.In addition, the first fastening part and the second fastening part may be formed in a male and female fastening structure capable of being assembled and coupled to each other. This male and female fastening structure has the advantage of excellent fixing ability in a prefabricated manner.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 체결부는 PCM의 일면의 중앙 부위를 기준으로 일측 단부 또는 타측 단부 쪽으로 편향된 위치에 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the first fastening portion may be a structure formed at a position biased toward one end or the other end with respect to a central portion of one surface of the PCM.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 체결부는 PCM의 일면의 중앙 부위에 형성되어 있을 수 있다.In another specific example, the first fastening portion may be formed in a central portion of one surface of the PCM.
다시 말해, 앞서 설명한 PCM의 구조는 예를 들면, 제 1 체결부의 위치에 따라, PCM의 일면의 중앙 부위를 기준으로 왼편 또는 오른편에 편향된 위치, 및 중앙 부위 위치에 형성될 수 있는 3가지 형태의 실시예들이 가능하다.In other words, the structure of the PCM described above is, for example, according to the position of the first fastening part, a position deflected to the left or right side with respect to the central part of one side of the PCM, and three types of forms that can be formed at the central part position. Examples are possible.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는 플레이트형 본체와 상기 본체로부터 외향 돌출된 접속 단부를 포함하고 있을 수 있고, 평면상으로 'L'자형일 수 있다.In one specific example, the external input/output terminal may include a plate-shaped main body and a connection end protruding outward from the main body, and may have a'L' shape in a plane view.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는, 플레이트형 본체와, 상기 본체로부터 외향 돌출되어 연장된 곡선형 접속 단부를 포함하고 있는 구조일 수 있다.In another specific example, the external input/output terminal may have a structure including a plate-shaped body and a curved connection end protruding outwardly from the body and extending.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는 일측 단부에 적어도 1회 이상 중첩 절곡된 구조를 가지고 있을 수 있다. 이러한 중첩 절곡된 구조는 PCM과의 이격 거리를 확보하기 위함으로, 보다 다양한 위치에 외부 입출력 단자를 형성시킬 수 있다.In one specific example, the external input/output terminal may have a structure overlapping and bent at least one time at one end. Since the overlapping and bent structure is to secure a separation distance from the PCM, external input/output terminals can be formed at more various positions.
구체적으로, 상기 제 2 체결부는 중첩 절곡 구조를 가진 외부 입출력 단자의 일측 단부의 외면에 형성되어 있는 구조일 수 있다.Specifically, the second fastening portion may have a structure formed on an outer surface of one end of the external input/output terminal having an overlapping and bent structure.
다시 말해, 본 발명에 따른 외부 입출력 단자는 예를 들면, 플레이형본체만으로 형성된 실시예, 평면상으로 'L'자형인 구조의 실시예, 상기 본체로부터 외향 돌출되어 연장된 곡선형 접속 단부를 포함하고 있는 구조의 실시예를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 외부 입출력 단자들은 앞서 설명한 PCM들 중 어느 하나와 서로 조합되어 조립 체결될 수 있다. 따라서, 총 9 가지의 실시예들 조합이 가능하다.In other words, the external input/output terminal according to the present invention includes, for example, an embodiment formed only with a play-type body, an embodiment of a'L'-shaped structure in a plane, and a curved connection end protruding outward from the body. It can have an embodiment of a structure that is doing. In addition, the external input/output terminals according to the present invention may be assembled and fastened in combination with any one of the PCMs described above. Thus, a total of 9 combinations of embodiments are possible.
따라서, 본 발명에 따른 PCM 어셈블리는, 조립식 체결방식으로 외부 입출력 단자와 PCM을 체결 결합이 가능한 바, 전지팩이 적용되는 전자 장치의 외형에 따라, 전지팩의 외부 입출력 단자의 위치 내지 형상을 변경시킬 필요가 없이 다양한 형태의 PCM 어셈블리를 구현할 수 있으므로, 이러한 설계 변경으로 인해 시간 소요 및 제작 비용이 상승하는 등의 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, in the PCM assembly according to the present invention, the external input/output terminal and the PCM can be fastened and coupled in an assembly-type fastening method. Since it is possible to implement various types of PCM assemblies without the need to do so, it is possible to solve problems such as time consuming and production cost increase due to such design changes.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는, 커넥팅부가 형성된 타측 단부가 PCM에 대향하여 위치하도록, PCM과 상호 조립 방식으로 결합되어 있을 수 있다.In one specific example, the external input/output terminal may be coupled to the PCM in a mutually assembled manner so that the other end of the connecting portion is formed opposite to the PCM.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자는, 커넥팅부가 형성된 타측 단부가 PCM의 대향 방향에 대해 수직인 방향으로 외향 돌출되도록, PCM과 상호 조립 방식으로 결합되어 있을 수 있다.In one specific example, the external input/output terminal may be coupled to the PCM in a mutually assembled manner such that the other end of the connecting portion formed thereon protrudes outward in a direction perpendicular to the opposite direction of the PCM.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외부 입출력 단자와 연결된 상태에서 PCM을 감싸고 있는 전기절연성의 모듈 케이스를 더 포함하고 있을 수 있다.In one specific example, an electrically insulating module case surrounding the PCM in a state connected to the external input/output terminal may be further included.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조일 수 있다.In one specific example, the electrode assembly may have an anode, a cathode, and a separator structure interposed between the anode and the cathode.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode may be prepared, for example, by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector and then drying it, and if necessary, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material is a material capable of causing an electrochemical reaction, as a lithium transition metal oxide, containing two or more transition metals, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) substituted with one or more transition metals, lithium Layered compounds such as nickel oxide (LiNiO 2 ); Lithium manganese oxide substituted with one or more transition metals; Formula LiNi 1-y M y O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn or Ga, and including one or more of the above elements, 0.01≤y≤0.7) Lithium nickel-based oxide represented by; Li 1+z Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li 1+z Ni 0.4 Mn 0.4 Co 0.2 O 2 Li 1+z Ni b Mn c Co 1-(b+c+d ) M d O (2-e) A e (where -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d <1, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si or Y, and A = F, P or Cl) lithium nickel cobalt manganese composite oxide represented by; Formula Li 1+x M 1-y M'y PO 4-z X z (where M = transition metal, preferably Fe, Mn, Co or Ni, M'= Al, Mg or Ti, X = F, S, or N, and -0.5≦x≦+0.5, 0≦y≦0.5, 0≦z≦0.1, and the like), but are not limited thereto.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is selectively used as a component that suppresses the expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical changes to the battery, and examples thereof include olefin-based polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fiber and carbon fiber are used.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the negative electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a negative electrode active material, a conductive material, and a binder on a negative electrode current collector, followed by drying, and if necessary, a filler may be further added to the mixture. In addition, the negative active material may be at least one selected from the group consisting of graphite-based carbon, coke-based carbon, and hard carbon.
본 발명은 또한 PCM 어셈블리와 전지셀 각각을 적어도 1 이상의 개수로 포함하고 있는 전지팩을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a battery pack including at least one or more of each of the PCM assembly and the battery cells.
앞서 설명한 전지셀들의 구성들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the configurations of the battery cells described above are known in the art, detailed descriptions thereof will be omitted in this specification.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 PCM 어셈블리는, 본 발명의 외부 입출력 단자와 PCM 각각은 외부 입출력 단자와 PCM 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부를 포함할 경우, 번거로운 용접 작업을 생략하고, 간단한 작업으로 외부 입출력 단자와 PCM과의 조립식 체결을 이룰 수 있어, 제조 시간 및 제조 비용을 효과적으로 단축 시킬 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, in the PCM assembly according to the present invention, when each of the external input/output terminal and the PCM of the present invention includes a fastening part of the mutual assembly coupling method for establishing electrical connection between the external input/output terminal and the PCM, cumbersome welding work is omitted And, it is possible to achieve an assembly-type connection between the external input/output terminal and the PCM with a simple operation, thus exhibiting the effect of effectively shortening the manufacturing time and manufacturing cost.
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조를 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 종래 기술에 따른 외부 입출력 단자와 PCM을 포함하는 전지셀의 구조를 나타낸 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM 어셈블리 및 전지셀을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM 어셈블리를 나타낸 모식적인 분해 사시도 및 일부 확대도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 PCM을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 PCM을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 단자를 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 단자를 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 단자를 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM과 외부 입출력 단자가 체결된 구조를 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 12은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 PCM과 외부 입출력 단자가 체결된 구조를 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 13은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 모식적인 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery;
2 is an exploded perspective view showing the structure of a battery cell including an external input/output terminal and a PCM according to the prior art;
3 is a schematic perspective view showing a PCM assembly and a battery cell according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic exploded perspective view and a partially enlarged view showing a PCM assembly according to an embodiment of the present invention;
5 is a schematic perspective view showing a PCM according to an embodiment of the present invention;
6 is a schematic perspective view showing a PCM according to another embodiment of the present invention;
7 is a schematic perspective view showing a PCM according to another embodiment of the present invention;
8 is a schematic perspective view showing an external input/output terminal according to an embodiment of the present invention;
9 is a schematic perspective view showing an external input/output terminal according to another embodiment of the present invention;
10 is a schematic perspective view showing an external input/output terminal according to another embodiment of the present invention;
11 is a schematic perspective view showing a structure in which a PCM and an external input/output terminal are fastened according to an embodiment of the present invention;
12 is a schematic perspective view showing a structure in which a PCM and an external input/output terminal are fastened according to another embodiment of the present invention;
13 is a schematic perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the content of the present invention will be further described with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM 어셈블리 및 전지셀을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM 어셈블리를 나타낸 모식적인 분해 사시도 및 일부 확대도가 도시되어 있다.FIG. 3 is a schematic perspective view showing a PCM assembly and a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic exploded perspective view and a partial enlarged view showing a PCM assembly according to an embodiment of the present invention. The diagram is shown.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 과전압 및 과전류의 방지를 위한 하나 이상의 안전 소자를 가지고 있는 전지셀용 PCM 어셈블리(100)는, 보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB, 121)을 포함하고 있는 보호회로 모듈(PCM, 120) 및 일측 단부가 PCM(120)과 전기적으로 연결되어 있고 타측 단부가 외부 장치와 전기적으로 연결되는 외부 입출력 단자(110)를 포함하고 있다.3 and 4, the
외부 입출력 단자(110)와 PCM(120) 각각은 외부 입출력 단자(110)와 PCM(120) 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부들(122, 114)을 포함하고 있다.Each of the external input/
이때, 전지셀(200)은, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체(도시되어 있지 않음)가, 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스(210)에 밀봉되어 있는 구조이다.At this time, the
또한, 전지셀(200)은 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 전체적으로 직육면체 구조인 판상형이다.In addition, the
이때, PCM(120)은 전지셀(200)의 음극단자 및 양극단자에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀(200)의 밀봉을 위한 실링부 상에 탑재되어 있다. At this time, the
또한, 외부 입출력 단자(110)는 어느 한쪽으로 길게 연장된 평면상으로 스트립 형상의 판상형 구조이다.In addition, the external input/
또, 외부 입출력 단자(110)는 타측 단부에 외부 장치와 전기적 연결을 이루기 위한 커넥팅부(120)가 형성되어 있는 플렉서블 인쇄회로 기판 구조로 이루어져 있는 구조이다.In addition, the external input/
외부 입출력 단자(110)와 PCM(120)은 서로 체결을 위한 제 1 체결부(122) 및 제 2 체결부(114)를 포함하고 있다. The external input/
구체적으로, PCM(120)의 일 측면에는 적어도 하나 이상의 제 1 체결부(122)가 형성되어 있고, 외부 입출력 단자(110)의 일측 단부의 외면에는, 제 1 체결부(122)와 상호 결합시 결합력을 발휘하도록, 제 1 체결부(122)와의 조립식 결합을 위한 구조를 가진 제 2 체결부(114)가 형성되어 있다. 이러한 제 1 체결부(122) 및 제 2 체결부(114)는 상호 조립 결합될 수 있는 암수 체결 구조(123)로 형성되어 있다.Specifically, at least one
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.5 is a schematic perspective view showing a PCM according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, PCM(120A)는 제 1 체결부(122)가 PCM(120A)의 일면의 중앙 부위를 기준으로 일측 단부 쪽으로 편향된 위치에 형성되어 있는 구조이다.Referring to FIG. 5, the
도 6에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 PCM을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.6 is a schematic perspective view showing a PCM according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, PCM(120B)는 제 1 체결부(122)가 PCM(120B)의 일면의 중앙 부위에 형성되어 있다.Referring to FIG. 6, in the
도 7에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 PCM을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.7 is a schematic perspective view showing a PCM according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, PCM(120C)은 제 1 체결부(122)가 PCM(120C)의 일면의 중앙 부위를 기준으로 타측 단부 쪽으로 편향된 위치에 형성되어 있는 구조이다.Referring to FIG. 7, the
도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 단자를 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.8 is a schematic perspective view showing an external input/output terminal according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 외부 입출력 단자(110A)는 플레이트형 본체와 본체로부터 외향 돌출된 접속 단부(113)를 포함하고 있고, 평면상으로 'L'자형이다.Referring to FIG. 8, the external input/
도 9에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 단자를 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.9 is a schematic perspective view showing an external input/output terminal according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 외부 입출력 단자(110B)는 플레이트형 본체를 포함하고 있는 구조이다.Referring to FIG. 9, the external input/
도 10에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 외부 입출력 단자를 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.10 is a schematic perspective view showing an external input/output terminal according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 또 다른 실시예의 외부 입출력 단자(110C)는, 플레이트형 본체와, 본체로부터 외향 돌출되어 연장된 곡선형 접속 단부(113)를 포함하고 있는 구조이다.Referring to FIG. 10, an external input/
또한, 도 9 및 도 10의 외부 입출력 단자들(110B, 110C)은, 일측 단부에 적어도 1회 이상 중첩 절곡된 구조들(116, 117)을 가지고 있다. 이러한 중첩 절곡된 구조들(116, 117)은 PCM(120)과의 이격 거리를 확보하기 위함으로 보다 다양한 위치에 외부 입출력 단자들(110B, 110C)을 형성시킬 수 있다.In addition, the external input/
이때, 제 2 체결부(114)는 중첩 절곡 구조들(116, 117)을 가진 외부 입출력 단자들(110B, 110C)의 일측 단부의 외면들(114, 115)에 형성되어 있는 구조이다.In this case, the
도 5 내지 도 7에 개시된 PCM들(120A, 120B, 120C) 중 어느 하나와 도 8 내지 도 10에 개시된 외부 입출력 단자들(110A, 110B, 110C) 중 어느 하나는 서로 조합되어 조립 체결될 수 있다. 따라서, 총 9 가지의 실시예들 조합이 가능하다.Any one of the
도 11에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCM과 외부 입출력 단자가 체결된 구조를 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.11 is a schematic perspective view showing a structure in which a PCM and an external input/output terminal are fastened according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 총 9 가지의 실시예들 중 하나의 예를 들면, 도 6의 PCM(120B)은 도 9의 외부 입출력 단자(110B)의 커넥팅부(112)가 형성된 타측 단부가 PCM(120B)에 대향하여 위치하도록 외부 입출력 단자(110B)와 상호 조립되어 결합될 수 있다.Referring to FIG. 11, for one example of a total of 9 embodiments, the
도 12에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 PCM과 외부 입출력 단자가 체결된 구조를 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.12 is a schematic perspective view showing a structure in which a PCM and an external input/output terminal are fastened according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 도 5의 PCM(120A)은 도 8의 외부 입출력 단자(110A)가 커넥팅부(112)가 형성된 타측 단부가 PCM(120A)의 대향 방향에 대해 수직인 방향(N)으로 외향 돌출되도록, PCM(120A)과 상호 조립 방식으로 결합되어 있다.Referring to FIG. 12, in the
도 13에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.13 is a schematic perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 13을 함께 참조하면, 본 발명은 또한 PCM 어셈블리(100)와 전지셀(200) 각각을 포함하고 있는 전지팩(500)이 개시되어 있다.3 and 13, the present invention also discloses a
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 PCM 어셈블리는, 본 발명의 외부 입출력 단자와 PCM 각각은 외부 입출력 단자와 PCM 간의 전기적 접속을 이루기 위한 상호 조립 결합 방식의 체결부를 포함할 경우, 번거로운 용접 작업을 생략하고, 간단한 작업으로 외부 입출력 단자와 PCM과의 조립식 체결을 이룰 수 있어, 제조 시간 및 제조 비용을 효과적으로 단축 시킬 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, in the case of the PCM assembly according to the present invention, when each of the external input/output terminal and the PCM of the present invention includes a fastening part of the mutual assembly coupling method for establishing an electrical connection between the external input/output terminal and the PCM, cumbersome welding work is omitted. And, it is possible to achieve an assembly-type connection between the external input/output terminal and the PCM with a simple operation, thus exhibiting the effect of effectively shortening the manufacturing time and manufacturing cost.
Claims (17)
보호회로가 형성되어 있는 PCB(보호회로 기판)을 포함하고 있는 PCM(보호회로 모듈); 및
상기 PCM이 외부와 전기적으로 연결되도록 하는 외부 입출력 단자;
를 포함하여 구성되며,
상기 PCM은,
그 일 측면에 제 1 체결부를 포함하고,
상기 외부 입출력 단자는, 그 일측 단부에 제 1 체결부와 상호 결합할 수 있는 제 2 체결부;
를 포함하고,
상기 제 1 체결부와 제 2 체결부는 상호 암수 체결 형태로 결합함으로써, 상기 외부 입출력 단자의 일측 단부가 PCM과 연결되고 상기 외부 입출력 단자의 타측 단부는 외부 장치와 전기적 접속하는 것을 특징으로 하는 PCM 어셈블리.
As a battery cell protection circuit module assembly having one or more safety elements to prevent overvoltage and overcurrent,
PCM (protection circuit module) including a PCB (protection circuit board) on which a protection circuit is formed; And
An external input/output terminal through which the PCM is electrically connected to the outside;
Consists of including,
The PCM,
Including a first fastening portion on one side thereof,
The external input/output terminal may include a second fastening part mutually coupled to the first fastening part at one end of the external input/output terminal;
Including,
PCM assembly, characterized in that the first and second fastening parts are coupled to each other in a male and female fastening form, whereby one end of the external input/output terminal is connected to the PCM and the other end of the external input/output terminal is electrically connected to an external device .
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