KR102269108B1 - Battery Pack Having Top-Cap Housing with Hook-Type Fastening Structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 1 이상의 양극, 분리막, 음극을 포함하고 있는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고 상단면에 제 1 및 제 2 전극단자들이 형성되어 있는 전지셀; 상기 전지셀의 제 2 전극단자가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 전지셀의 상단면에 장착되는 전기절연성의 미들-캡(middle cap); 보호회로가 형성되어 있고 상기 미들-캡 상에 탑재되는 보호회로 기판(PCB)을 구비하고 있는 보호회로모듈(PCM); 및 상기 미들-캡에 탑재된 보호회로 기판과 미들-캡의 측면들을 감싸면서 전지셀의 상단부를 덥도록 구성된 탑-캡 하우징(top cap housing);을 포함하고,
상기 미들-캡은 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 제 1 장변, 제 2 장변, 제 1 단변 및 제 2 단변을 포함하고 있고, 상기 각각의 제 1 장변 및 제 2 장변으로부터 연장되어 있는 제 1 측면 및 제 2 측면이 형성되어 있으며, 상기 각각의 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 연장되어 있는 제 3 측면 및 제 4 측면이 형성되어 있고,
상기 미들-캡의 각각의 제 3 측면 및 제 4 측면과 대면하고 있는 탑-캡 하우징의 내면에는 미들-캡과의 결합을 위한 체결 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention relates to a battery cell in which an electrode assembly including at least one positive electrode, a separator, and a negative electrode is sealed inside a battery case together with an electrolyte, and first and second electrode terminals are formed on an upper surface; an electrically insulating middle cap (middle cap) having an opening so that the second electrode terminal of the battery cell is exposed and mounted on the top surface of the battery cell; a protection circuit module (PCM) having a protection circuit formed thereon and having a protection circuit board (PCB) mounted on the middle-cap; and a protective circuit board mounted on the middle-cap and a top-cap housing configured to cover the upper end of the battery cell while enclosing the sides of the middle-cap.
The middle-cap includes a first long side, a second long side, a first short side, and a second short side in a horizontal cross-section with respect to the central axis of the upper end, and extends from the first long side and the second long side, respectively. A first side and a second side are formed, and a third side and a fourth side extending from the first short side and the second short side, respectively, are formed,
Provided is a battery pack characterized in that a fastening structure for coupling with the middle-cap is formed on an inner surface of the top-cap housing facing the third and fourth side surfaces of the middle-cap, respectively.
Description
본 발명은 후크식 체결구조를 구비한 탑-캡 하우징을 포함한 전지팩 에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack including a top-cap housing having a hook-type fastening structure.
최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.Recently, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries capable of meeting various needs are being conducted.
한편, 최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 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.On the other hand, secondary batteries, which are being used recently, have 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 in terms of battery shape, and high energy density in terms of materials, Demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having advantages such as discharge voltage and output stability is high.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지, 및 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.In addition, depending on the shape of the battery case, the secondary battery includes a cylindrical battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical metal can, a prismatic battery embedded in a prismatic metal can, and the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. It is classified as a pouch-type battery.
구체적으로, 도 1에는 종래의 각형 전지팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.Specifically, FIG. 1 schematically shows an exploded perspective view of a conventional prismatic battery pack.
도 1를 참조하면, 각형 전지팩(10)은, 전극조립체(도시하지 않음)가 전해액과 함께 전지케이스(18) 내부에 밀봉되어 있는 전지셀(11), 전지케이스(18)의 개방 상단에 결합되어 있는 탑 플레이트(17), 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어하는 PCM 어셈블리(12), 상부에 PCM 어셈블리(12)가 탑재되며 전지셀(11)의 탑 플레이트(17)의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재(13), PCM 어셈블리(12)가 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(13)를 감싸면서 전지셀(11)의 상단부에 결합되는 절연성 탑 캡(14), 전지셀(11)의 하단부에 결합되는 절연성 하단 캡(15), 및 전지셀(11)의 외면을 감싸며 부착되는 외장 필름(16)을 포함하는 구조로 이루어져 있다. Referring to FIG. 1 , the
한편, 최근 두께가 얇은 휴대폰이 인기가 높아짐에 따라, 휴대폰에 구비되는 구성들의 소형화에 대한 기술들이 개발되고 있다. 그 중, 휴대폰에 큰 부피를 차지하는 전지팩은 휴대폰과 유사한 판상형 형태를 가지고 있는 바, 이러한 전지팩의 두께를 줄이는 것이 휴대폰의 두께를 줄이는데 주요 요소로 작용하게 되었다. 이처럼, 휴대폰이 점점 얇아지는 경향에 따라 종래기술의 각형 전지팩의 경우에도 두께가 얇은 전지팩의 요구가 높아지고 있다.On the other hand, as thin-walled mobile phones become more popular in recent years, technologies for miniaturization of components included in mobile phones are being developed. Among them, a battery pack occupying a large volume in a mobile phone has a plate-like shape similar to that of a mobile phone, and reducing the thickness of the battery pack has become a major factor in reducing the thickness of the mobile phone. As such, as mobile phones become thinner, the demand for a thin battery pack is increasing even in the case of a prismatic battery pack of the prior art.
도 2에는 종래의 각형 전지팩의 상단부를 나타낸 일측 단면도가 도시되어 있다.2 is a cross-sectional side view showing the upper end of the conventional prismatic battery pack.
도 2를 참조하면, 종래기술의 전지팩(20)은 전지셀(21)의 상단면에 위치한 절연성 장착부재(23), 및 PCM 어셈블리(22)가 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(23)를 감싸면서 전지셀(21)의 상단부에 결합되는 절연성 탑 캡(24)을 포함하고 있다. 또한, 종래기술의 절연성 장착부재(23)에는 절연성 탑 캡(24)과 결합하기 위해 결합 돌기들(26, 27)이 형성되어 있었고, 이러한 결합 돌기들(26, 27)과 맞물려 결합되기 위한 체결홈들(28, 29)이 절연성 상단 캡(24)에 형성되어 있었다.Referring to FIG. 2 , the
그러나, 종래기술의 절연성 탑 캡과 절연성 장착부재에 안정적인 결합력을 발휘하기 위해서는 절연성 장착부재의 외부 방향으로 소정 길이로 돌출된 결합 돌기와 이와 대응되는 내면을 가진 소정 깊이의 체결홈이 구비될 필요가 있었고, 이러한 체결구조를 형성하기 위해서는 전지팩의 두께 방향에서의 절연성 탑 캡의 측벽들의 두께를 일정 이상 얇게 형성시키는 것이 어려웠고, 이에 따라, 절연성 상단 캡의 전지팩의 두께 방향의 크기를 축소시키는데 한계를 가지게 되어 좀더 얇은 전지팩을 구현하는데 제한을 가져다 주었다.However, in order to exhibit a stable bonding force between the insulating top cap and the insulating mounting member of the prior art, it was necessary to provide a coupling protrusion protruding a predetermined length outward of the insulating mounting member and a coupling groove of a predetermined depth having an inner surface corresponding thereto. , in order to form such a fastening structure, it was difficult to make the thickness of the sidewalls of the insulating top cap in the thickness direction of the battery pack thinner than a certain amount, and accordingly, there is a limit to reducing the size of the battery pack in the thickness direction of the insulating top cap. This brought limitations to the implementation of thinner battery packs.
따라서, 이러한 종래기술의 문제점을 해소하면서, 전지셀 상단부에 탑재되는 부재들을 상호간 안정적으로 결합시킴과 동시에 전지팩의 두께를 효과적으로 줄일 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, while solving the problems of the prior art, there is a high need for a technology capable of effectively reducing the thickness of the battery pack while stably coupling the members mounted on the upper end of the battery cell to each other.
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 as described above and the 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 전지팩은, 미들-캡의 각각의 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 연장되어 있는 제 3 측면 및 제 4 측면과 대면하고 있는 탑-캡 하우징의 내면에는 미들-캡과의 결합을 위한 체결 구조가 형성되어 있을 경우, 전지셀 상단부에 탑재되는 부재들을 상호간 안정적으로 결합하는 동시에 전지팩의 두께를 효과적으로 줄일 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After the inventors of the present application repeated in-depth research and various experiments, as will be described later, the battery pack of the present invention has a third side extending from each of the first short side and the second short side of the middle-cap and When a fastening structure for coupling with the middle-cap is formed on the inner surface of the top-cap housing facing the fourth side, the members mounted on the upper end of the battery cell are stably coupled to each other while effectively reducing the thickness of the battery pack. It confirmed that it can be reduced, and came to complete this invention.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전지팩은,In order to achieve the above object, the battery pack according to the present invention,
적어도 1 이상의 양극, 분리막, 음극을 포함하고 있는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고 상단면에 제 1 및 제 2 전극단자들이 형성되어 있는 전지셀;a battery cell in which an electrode assembly including at least one positive electrode, a separator, and a negative electrode is sealed inside a battery case together with an electrolyte, and first and second electrode terminals are formed on an upper surface thereof;
상기 전지셀의 제 2 전극단자가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 전지셀의 상단면에 장착되는 전기절연성의 미들-캡(middle cap);an electrically insulating middle cap (middle cap) having an opening so that the second electrode terminal of the battery cell is exposed and mounted on the top surface of the battery cell;
보호회로가 형성되어 있고 상기 미들-캡 상에 탑재되는 보호회로 기판(PCB)을 구비하고 있는 보호회로모듈(PCM); 및a protection circuit module (PCM) having a protection circuit formed thereon and having a protection circuit board (PCB) mounted on the middle-cap; and
상기 미들-캡에 탑재된 보호회로 기판과 미들-캡의 측면들을 감싸면서 전지셀의 상단부를 덥도록 구성된 탑-캡 하우징(top cap housing);a protective circuit board mounted on the middle-cap and a top-cap housing configured to cover the upper end of the battery cell while enclosing the sides of the middle-cap;
을 포함하고,including,
상기 미들-캡은 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 제 1 장변, 제 2 장변, 제 1 단변, 및 제 2 단변을 포함하고 있고, 상기 각각의 제 1 장변 및 제 2 장변으로부터 연장되어 있는 제 1 측면 및 제 2 측면이 형성되어 있으며, 상기 각각의 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 연장되어 있는 제 3 측면 및 제 4 측면이 형성되어 있고, The middle-cap includes a first long side, a second long side, a first short side, and a second short side on a horizontal cross-section with respect to the central axis of the upper end, and extends from the first long side and the second long side, respectively. The first side and the second side are formed, and the third side and the fourth side extending from the first short side and the second short side, respectively, are formed,
상기 미들-캡의 각각의 제 3 측면 및 제 4 측면과 대면하고 있는 탑-캡 하우징의 내면에는 미들-캡과의 결합을 위한 체결 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.A fastening structure for coupling with the middle-cap is formed on an inner surface of the top-cap housing facing each of the third and fourth side surfaces of the middle-cap.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 상기 미들-캡의 각각의 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 연장되어 있는 제 3 측면 및 제 4 측면과 대면하고 있는 탑-캡 하우징의 내면에 미들-캡과의 결합을 위한 체결 구조를 형성시킴으로써, 미들-캡과 탑-캡 하우징 간의 안정적인 결합을 이루는 동시에 전지팩의 두께를 효과적으로 줄일 수 있다.Accordingly, the battery pack according to the present invention includes a middle-cap and a middle-cap on the inner surface of the top-cap housing facing the third and fourth side surfaces extending from the first short side and the second short side, respectively, of the middle-cap. By forming a fastening structure for the coupling of the battery pack, the thickness of the battery pack can be effectively reduced while achieving a stable coupling between the middle-cap and the top-cap housing.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 각형의 금속 캔에 전극조립체가 내장되어 있는 각형 전지셀일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전극단자는 양극단자이고, 및 제 2 전극단자는 음극단자일 수 있으며, 또한, 상기 제 2 전극단자는 전지케이스의 상단면 중앙에 형성되어 있을 수 있다.In one specific example, the battery cell may be a prismatic battery cell in which an electrode assembly is embedded in a prismatic metal can. Specifically, the first electrode terminal may be a positive electrode terminal, and the second electrode terminal may be a negative electrode terminal, and the second electrode terminal may be formed in the center of the top surface of the battery case.
하나의 구체적인 예에서, 상기 탑-캡 하우징에는 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 제 1 장변, 제 2 장변, 제 1 단변 및 제 2 단변을 포함하고 있고, 상기 제 1 장변 및 제 2 장변으로부터 하부 방향으로 연장되고 서로 대응하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽이 형성되어 있고, 상기 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 하부 방향으로 연장되고 서로 대응하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽이 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the top-cap housing includes a first long side, a second long side, a first short side, and a second short side in a horizontal cross-section with respect to the central axis of the upper end, and the first long side and the second first sidewalls and second sidewalls extending downward from the long side and corresponding to each other are formed, and third sidewalls and fourth sidewalls extending downwardly from the first short side and the second short side and corresponding to each other are formed can be a structure.
또한, 상기 탑-캡 하우징의 제 3 측벽 및 제 4 측벽에는 수직 단면상으로 단차 구조가 형성되어 있는 구조일 수 있다.In addition, the third sidewall and the fourth sidewall of the top-cap housing may have a structure in which a stepped structure is formed in a vertical cross-section.
한편, 종래기술의 전지팩의 탑-캡의 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 두께는 상기 측벽들에 형성된 체결 구조로 인해 0.4 mm 내지 0.45 mm 정도였으나, 본 발명의 탑-캡 하우징의 제 1 측벽 및 제 2 측벽에는 미들-캡과의 체결 구조가 형성되어 있지 않아, 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 두께를 기존 대비 25% 내지 33% 감소시킬 수 있으며, 구체적으로, 상기 탑-캡 하우징의 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 두께는 0.3 mm 내지 0.35 mm일 수 있다.On the other hand, the thickness of the first sidewall and the second sidewall of the top-cap of the battery pack of the prior art was about 0.4 mm to 0.45 mm due to the fastening structure formed on the side walls, but the first sidewall of the top-cap housing of the present invention and a coupling structure with the middle-cap is not formed on the second sidewall, so that the thickness of the first sidewall and the second sidewall can be reduced by 25% to 33% compared to the conventional one. Specifically, the first sidewall of the top-cap housing The thickness of the first sidewall and the second sidewall may be 0.3 mm to 0.35 mm.
하나의 구체적인 예에서, 상기 체결 구조는 하향 돌출되어 있는 후크(hook)일 수 있고, 상기 미들-캡에는 탑-캡 하우징의 후크와 맞물려 결합되는 체결홈이 형성되어 있을 수 있다.In one specific example, the fastening structure may be a hook protruding downward, and a fastening groove may be formed in the middle-cap to engage and engage a hook of the top-cap housing.
구체적으로, 상기 후크에는 미들-캡이 위치한 방향으로 돌출된 돌기가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 돌기는 수직 단면 상으로, 반원형, 사각형 또는 삼각형일 수 있고, 더욱 상세하게는, 상기 돌기는 수직 단면 상으로 사다리꼴일 수 있다.Specifically, the hook may have a protrusion protruding in a direction in which the middle-cap is located, and the protrusion may have a semicircular, square or triangular shape in a vertical cross-section, and more specifically, the protrusion has a vertical cross-section. The top may be trapezoidal.
하나의 구체적인 예에서, 상기 PCM은,In one specific example, the PCM is
보호회로가 형성되어 있고 하기 단자블록의 기계적 결합부와 결합되는 보호회로기판(PCB);A protection circuit is formed and a protection circuit board (PCB) coupled to the mechanical coupling portion of the following terminal block;
상기 제 1 및 제 2 전극단자들에 접속되는 접속부들; connecting portions connected to the first and second electrode terminals;
안전소자; 및safety element; and
상기 PCB 상에 탑재되어 있고, 커넥터를 포함하고 있는 단자블록;a terminal block mounted on the PCB and including a connector;
을 포함할 수 있다.may include.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.In one specific example, the battery cell may be a lithium secondary battery having high energy density, discharge voltage, and output stability. Other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail below.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다. In general, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing lithium salt.
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, for example, be prepared by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector and then drying the mixture, and if necessary, further adding a filler 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 active material is a material capable of causing an electrochemical reaction, and as a lithium transition metal oxide, includes two or more transition metals, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) substituted with one or more transition metals (LiCoO 2 ), 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 (wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn or Ga and includes at least one 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 , etc. 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) a lithium nickel cobalt manganese composite oxide; 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 olivine-based lithium metal phosphate, etc.), but is 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 active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; A conductive material such as a polyphenylene derivative 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 optionally used as a component for inhibiting the expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. For example, an olipine-based polymer such as polyethylene or polypropylene; A fibrous material such as glass fiber or carbon fiber is 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, for example, is prepared by coating a mixture of a negative electrode active material, a conductive material, and a binder on the negative electrode current collector and then drying, and, if necessary, further adding a filler 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.
앞서 설명한 리튬 이차전지의 구성들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the configurations of the lithium secondary battery described above are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 미들-캡의 각각의 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 연장되어 있는 제 3 측면 및 제 4 측면과 대면하고 있는 탑-캡 하우징의 내면에 미들-캡과의 결합을 위한 체결 구조를 형성시킬 경우, 미들-캡과 탑-캡 하우징 간의 안정적인 결합을 이루는 동시에 전지팩의 두께를 효과적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, in the battery pack according to the present invention, the middle- on the inner surface of the top-cap housing facing the third and fourth sides extending from the first short side and the second short side, respectively, of the middle-cap When a fastening structure for coupling with the cap is formed, a stable coupling between the middle-cap and the top-cap housing is achieved, and at the same time, the thickness of the battery pack can be effectively reduced.
도 1은 종래의 각형 전지팩의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 종래기술의 각형 전지팩의 상단부를 나타낸 일측 단면도다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 상단부를 나타낸 타측 단면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 미들-캡을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 탑-캡 하우징을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 6은 도 3의 전지팩의 상단부의 일 부위(A)를 나타낸 확대도이다;
도 7은 도 3의 전지팩의 상단부의 일 부위(B)를 나타낸 확대도이다;
도 8은 도 3의 각형 전지팩의 상단부를 나타낸 일측 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional prismatic battery pack;
Figure 2 is a cross-sectional side view showing the upper end of the prior art prismatic battery pack;
3 is a cross-sectional view showing the upper end of the battery pack according to one embodiment of the present invention;
4 is a schematic perspective view showing a middle-cap of a battery pack according to an embodiment of the present invention;
5 is a schematic perspective view showing a top-cap housing of a battery pack according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is an enlarged view showing a portion (A) of the upper end of the battery pack of Figure 3;
7 is an enlarged view showing a portion (B) of the upper end of the battery pack of FIG. 3 ;
8 is a cross-sectional side view showing an upper end of the prismatic battery pack of FIG. 3 .
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 described in more detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 상단부를 나타낸 타측 단면도가 도시되어 있다.3 is a cross-sectional view of the other side showing the upper end of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(100)은, 상단면에 제 1 및 제 2 전극단자들(111, 112)이 형성되어 있는 전지셀(110), 이러한 전지셀(110)의 제 2 전극단자(112)가 노출될 수 있도록 개구(125)가 형성되어 있고, 전지셀(110)의 상단면에 장착되는 전기절연성의 미들-캡(120), 보호회로가 형성되어 있고 미들-캡(120) 상에 탑재되는 보호회로 기판(PCB, 142)을 구비하고 있는 보호회로모듈(PCM, 140), 및 이러한 미들-캡(120)에 탑재된 보호회로 기판(142)과 미들-캡(120)의 측면들을 감싸면서 전지셀(110)의 상단부를 덥도록 구성된 탑-캡 하우징(130)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 3 , the
이때, 전지셀(110)은 각형의 금속 캔으로 이루어진 전지케이스(115)에 전극조립체(도시되지 않음)가 내장되어 있는 각형 전지셀(110)일 수 있다. 또한, 제 1 전극단자(111)는 양극단자이고, 및 제 2 전극단자(112)는 음극단자이며, 제 2 전극단자(112)는 전지케이스(115)의 상단면 중앙에 형성되어 있다.In this case, the
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 미들-캡을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.4 is a schematic perspective view showing the middle-cap of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 3과 함께 도 4를 참조하면, 미들-캡(120)은 상단의 중심축(P)에 대한 수평 단면 상으로, 제 1 장변(126), 제 2 장변(127), 제 1 단변(128) 및 제 2 단변(129)을 포함하고 있고, 각각의 제 1 장변(126) 및 제 2 장변(127)으로부터 연장되어 있는 제 1 측면(166) 및 제 2 측면(167)이 형성되어 있으며, 각각의 제 1 단변(128) 및 제 2 단변(129)으로부터 연장되어 있는 제 3 측면(168) 및 제 4 측면(169)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 3 , the middle-
이때, 미들-캡(120)의 각각의 제 3 측면(168) 및 제 4 측면(169)과 대면하고 있는 탑-캡 하우징(130)의 내면에는 미들-캡(120)과의 결합을 위한 체결 구조들(132, 135)이 형성되어 있다.At this time, the inner surface of the top-
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 탑-캡 하우징을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.5 is a schematic perspective view showing the top-cap housing of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 3과 함께 도 5를 참조하면, 탑-캡 하우징(130)에는 상단의 중심축(P)에 대한 수평 단면 상으로, 제 1 장변(171), 제 2 장변(172), 제 1 단변(173) 및 제 2 단변(174)을 포함하고 있다. 이때, 제 1 장변(171) 및 제 2 장변(172)으로부터 하부 방향으로 연장되고 서로 대응하는 제 1 측벽(175) 및 제 2 측벽(176)이 형성되어 있고, 제 1 단변(173) 및 제 2 단변(174)으로부터 하부 방향으로 연장되고 서로 대응하는 제 3 측벽(177) 및 제 4 측벽(178)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 5 together with FIG. 3 , the top-
또한, 탑-캡 하우징(130)의 제 3 측벽(177) 및 제 4 측벽(178)에는 수직 단면상으로 단차 구조(131)가 형성되어 있는 구조이다.In addition, the
도 6에는 도 3의 전지팩의 상단부의 일 부위(A)를 나타낸 확대도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 3의 전지팩의 상단부의 일 부위(B)를 나타낸 확대도가 도시되어 있다.FIG. 6 is an enlarged view showing a portion A of the upper end of the battery pack of FIG. 3 , and FIG. 7 is an enlarged view illustrating a portion B of the upper end of the battery pack of FIG. 3 .
도 6 및 도 7을 참조하면, 탑-캡 하우징(130)의 체결 구조들(132, 135)은 하향 돌출되어 있는 후크(132)이고, 미들-캡(120)에는 탑-캡 하우징(130)의 후크(132)와 맞물려 결합되는 체결홈(122)이 형성되어 있다. 또한, 후크(132)에는 미들-캡(120)이 위치한 방향으로 돌출된 돌기(133)가 형성되어 있으며, 이러한 돌기(133)는 수직 단면 상으로 사다리꼴이다.6 and 7 , the
도 8에는 도 3의 각형 전지팩의 상단부를 나타낸 일측 단면도가 도시되어 있다. FIG. 8 is a cross-sectional side view showing an upper end of the prismatic battery pack of FIG. 3 .
도 2, 도 5 및 도 8을 참조하면, 도 2의 종래기술의 전지팩(20)의 탑캡(24)의 제 1 측벽(31) 및 제 2 측벽(32)의 두께(T1)는 측벽에 형성된 체결 구조들(26, 27)로 인해 0.4 mm 내지 0.45 mm 정도인 반면에, 도 8의 본 발명의 탑-캡 하우징(130)의 제 1 측벽(175) 및 제 2 측벽(176)에는 미들-캡(120)과의 체결 구조가 형성되어 있지 않아, 탑-캡 하우징(130)의 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 두께(T2)는 0.3 mm 내지 0.35 mm 정도로 종래기술의 탑 캡(24)과 비교하여 탑-캡 하우징의 측벽들의 두께를 효과적으로 줄이는 것이 가능하고, 결과적으로 전지팩의 전체 두께를 효과적으로 줄일 수 있다. 2, 5 and 8, the thickness (T 1 ) of the
앞서 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전지팩은, 미들-캡의 각각의 제 1 단변 및 제 2 단변으로부터 연장되어 있는 제 3 측면 및 제 4 측면과 대면하고 있는 탑-캡 하우징의 내면에 미들-캡과의 결합을 위한 체결 구조를 형성시킬 경우, 미들-캡과 탑-캡 하우징 간의 안정적인 결합을 이루는 동시에 전지팩의 두께를 효과적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, in the battery pack according to the present invention, the middle-cap is located on the inner surface of the top-cap housing facing the third and fourth sides extending from the first short side and the second short side, respectively, of the middle-cap. In the case of forming a fastening structure for coupling with the battery pack, a stable coupling between the middle-cap and the top-cap housing is achieved, and the thickness of the battery pack can be effectively reduced.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the contents.
Claims (14)
적어도 1 이상의 양극, 분리막, 음극을 포함하고 있는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고 상단면에 제 1 및 제 2 전극단자들(111, 112)이 형성되어 있는 전지셀(110);
상기 전지셀(110)의 제 2 전극단자(112)가 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 전지셀의 상단면에 장착되는 전기절연성의 미들-캡(middle cap)(120);
보호회로가 형성되어 있고 상기 미들-캡(120) 상에 탑재되는 보호회로 기판(PCB)(142)을 구비하고 있는 보호회로모듈(PCM)(140); 및
상기 미들-캡(120)에 탑재된 보호회로 기판(142)과 미들-캡(120)의 측면들을 감싸면서 전지셀(110)의 상단부를 덥도록 구성된 탑-캡 하우징(top cap housing)(130);
을 포함하고,
상기 미들-캡(120)은,
상단의 제 1 장변(126) 및 제 2 장변(127) 각각으로부터 하방으로 연장되어 있는 제 1 측면(166) 및 제 2 측면(167)과, 상단의 제 1 단변(128) 및 제 2 단변(129) 각각으로부터 하방으로 연장되어 있는 제 3 측면(168) 및 제 4 측면(169),을 포함하여 구성되고,
상기 탑-캡 하우징(130)은,
상단의 제 1 장변(171) 및 제 2 장변(172) 각각으로부터 하방으로 연장되어 있는 제 1 측벽(175) 및 제 2 측벽(176)과, 상단의 제 1 단변(173) 및 제 2 단변(174) 각각으로부터 하방으로 연장되어 있는 제 3 측벽(177) 및 제 4 측벽(178),을 포함하여 구성되고,
상기 전지팩은, 상기 미들-캡(120)과 상기 탑-캡 하우징(130)을 결합시키기 위해, 상기 미들-캡(120)과 상기 탑-캡 하우징(130)에 형성되는 체결 구조;를 더 포함하여 구성되고,
상기 체결 구조는,
탑-캡 하우징(130)의 측벽들(175, 176, 177, 178)로부터 내측으로 이격되고, 탑-캡 하우징(130)의 내측 상부면으로부터 하방으로 연장형성됨으로써, 상기 미들-캡(120)의 제 3 측면(168) 및 제 4 측면(169)과 대면하고, 상기 탑-캡 하우징(130)의 상단 및 측벽들(175, 176, 177, 178)에 둘러싸여 탑-캡 하우징(130)의 내부 공간 내에서 보호되는 복수의 후크(132); 및
상기 복수의 후크(132)와 각각 맞물려 결합될 수 있도록, 상기 미들-캡(120)의 제 3 측면(168) 및 제 4 측면(169)에 각각 형성되어 있고, 상기 탑-캡 하우징(130)의 내부 공간 내에서 보호되며, 상기 복수의 후크(132)와 체결되는 복수의 체결홈(122);을 포함하여 구성되는 전지팩.As a battery pack,
A battery cell 110 in which an electrode assembly including at least one positive electrode, a separator, and a negative electrode is sealed inside a battery case together with an electrolyte, and first and second electrode terminals 111 and 112 are formed on the top surface );
an electrically insulating middle cap (middle cap) 120 having an opening formed so that the second electrode terminal 112 of the battery cell 110 can be exposed and mounted on the top surface of the battery cell;
a protection circuit module (PCM) 140 having a protection circuit formed thereon and having a protection circuit board (PCB) 142 mounted on the middle-cap 120; and
The middle-cap housing (top cap housing) 130 configured to cover the upper end of the battery cell 110 while enclosing the protective circuit board 142 mounted on the middle-cap 120 and the side surfaces of the middle-cap 120 . );
including,
The middle-cap 120 is,
The first side 166 and the second side 167 extending downward from each of the first long side 126 and the second long side 127 of the upper end, and the first short side 128 and the second short side ( 129) a third side 168 and a fourth side 169 extending downwardly from each;
The top-cap housing 130,
The first sidewall 175 and the second sidewall 176 extending downward from each of the first long side 171 and the second long side 172 of the upper end, and the first short side 173 and the second short side of the upper end ( 174) a third sidewall 177 and a fourth sidewall 178 extending downwardly from each;
The battery pack includes a fastening structure formed in the middle-cap 120 and the top-cap housing 130 to couple the middle-cap 120 and the top-cap housing 130 . consists of,
The fastening structure is
The middle-cap 120 is spaced apart from the sidewalls 175, 176, 177, and 178 of the top-cap housing 130 inward and extends downwardly from the inner upper surface of the top-cap housing 130. of the top-cap housing 130 facing the third side 168 and the fourth side 169 of the top-cap housing 130 and surrounded by the top and side walls 175 , 176 , 177 , 178 of the top-cap housing 130 . a plurality of hooks 132 protected within the interior space; and
It is formed on the third side 168 and the fourth side 169 of the middle-cap 120 so as to be engaged with each of the plurality of hooks 132 , respectively, and the top-cap housing 130 . A battery pack configured to include; a plurality of fastening grooves 122 that are protected within the inner space of the plurality of hooks and are fastened with the plurality of hooks 132 .
상기 PCM은,
보호회로가 형성되어 있고 하기 단자블록의 기계적 결합부와 결합되는 보호회로기판(PCB);
상기 제 1 및 제 2 전극단자들에 접속되는 접속부들;
안전소자; 및
상기 PCB 상에 탑재되어 있고, 커넥터를 포함하고 있는 단자블록;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The method of claim 1,
The PCM is
A protection circuit is formed and a protection circuit board (PCB) coupled to the mechanical coupling portion of the following terminal block;
connecting portions connected to the first and second electrode terminals;
safety element; and
a terminal block mounted on the PCB and including a connector;
A battery pack comprising a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170047850A KR102269108B1 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Battery Pack Having Top-Cap Housing with Hook-Type Fastening Structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170047850A KR102269108B1 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Battery Pack Having Top-Cap Housing with Hook-Type Fastening Structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180115485A KR20180115485A (en) | 2018-10-23 |
| KR102269108B1 true KR102269108B1 (en) | 2021-06-24 |
Family
ID=64101685
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102269108B1 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101017911B1 (en) * | 2007-11-29 | 2011-03-04 | 주식회사 엘지화학 | Secondary Battery Pack of Excellent Productivity |
| KR20150038914A (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-09 | 주식회사 엘지화학 | Battery Pack Having Hook Type PCM Case |
-
2017
- 2017-04-13 KR KR1020170047850A patent/KR102269108B1/en active IP Right Grant
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|---|---|
| KR20180115485A (en) | 2018-10-23 |
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