KR102411926B1

KR102411926B1 - Externally connectable ptc device and battery pack having the same

Info

Publication number: KR102411926B1
Application number: KR1020210161310A
Authority: KR
Inventors: 김성진; 김해식; 박진홍
Original assignee: 주식회사 에스엠벡셀
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-06-23

Abstract

본 발명은 본 발명은 외부 부착형 PTC 소자에 관한 것으로 본 발명의 하나의 실시예에 따른 외부 부착형 PTC 소자는, 몸체 및 몸체로부터 연장되는 하나의 리드를 포함하고, 몸체는 전기 전도성을 가진 제1 표면; 전기 전도성을 가진 제2 표면; 및 제1 표면과 제2 표면 사이에 충진된 고분자물질;을 포함하고, 적어도 하나의 리드는 상기 몸체의 제2 표면으로부터 몸체의 외측을 향해 연장되어 형성된다. The present invention relates to an externally attached PTC device. An externally attached PTC device according to an embodiment of the present invention includes a body and one lead extending from the body, and the body is made of electrically conductive material. 1 surface; a second surface having an electrical conductivity; and a polymer material filled between the first surface and the second surface, wherein at least one lead is formed extending from the second surface of the body toward the outside of the body.

Description

EXTERNALLY CONNECTABLE PTC DEVICE AND BATTERY PACK HAVING THE SAME

본 발명은 외부 부착형 PTC 소자 및 이를 구비한 전지팩에 관한 것으로 보다 구체적으로는 전지의 음극 단자에 부착되는 외부 부착형 PTC 소자 및 이를 구비한 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to an externally attached PTC device and a battery pack having the same, and more particularly, to an externally attached PTC device attached to a negative terminal of a battery and a battery pack having the same.

PTC ( Positive Temperature Coefficient )는 기능성 고분자의 한 분야로서 전기 전도성 고분자의 중요성이 점차 커지고 있다. 고분자 재료에 전기 전도성을 부여함으로서 고분자 물질의 유용한 물리/화학적 성질의 물성 및 기능성이 우수한 장점을 얻을 수 있을 뿐 아니라 생산 원가면에서도 저렴한 절약형 재료를 얻을 수 있다. 전기 전도성 고분자의 응용 분야도 대전 방지용, 자기 발열용, 또는 전자기파 흡수 등으로 다양화, 전문화되고 있으며, 이러한 용도로 여러 가지의 전도성 복합재료가 제조되고 있다. PTC (Positive Temperature Coefficient) is a field of functional polymers, and the importance of electrically conductive polymers is increasing. By imparting electrical conductivity to the polymer material, it is possible to obtain the advantage of excellent physical properties and functionality of useful physical/chemical properties of the polymer material, as well as obtain a low-cost, eco-friendly material in terms of production cost. The application fields of electrically conductive polymers are also being diversified and specialized for antistatic, self-heating, or electromagnetic wave absorption, and various conductive composite materials are being manufactured for this purpose.

전도성 충진제가 함유된 반결정성 고분자는 온도를 증가시키면 고분자의 용융 영역에서 열적ㅤ팽창으로 인하여 고분자 내에 있는 충진제 입자 사이의 층이 증가하게 되어 전자의 흐름이 방해를 받게 되고 따라서 온도가 증가함에 따라 저항이 갑자기 크게 증가하는 현상이 나타나는데 이를 PTC(Positive Temperature Coefficient) 현상이라고 한다.In the semi-crystalline polymer containing conductive filler, when the temperature is increased, the layer between the filler particles in the polymer increases due to thermal expansion in the melting region of the polymer, and the flow of electrons is disturbed. This sudden and large increase appears, which is called the PTC (Positive Temperature Coefficient) phenomenon.

일반적으로 많은 고분자 물질들은 절연성이 좋은 재료로 인식되어 오고 있으며, 고분자 재료는 낮은 전기 전도도로 인하여 전기 절연재로서 뛰어난 역할을 하지만 CB(carbon black), Carbon fiber, 금속 가루 등의 충진제를 넣어주면 전기전도체로서의 역할을 한다. 첨가된 충진제들은 고분자 재료 내에서 전기적인 경로를 형성하여 전자들의 통로로 작용하게 된다. PTC란 고분자 재료에 전도성 입자를 넣어줌으로써ㅤ전도체의 역할을 하며, 특정온도나 과전류가 흐를 때 이로 인한 제품이나 전자 회로의 손상을 방지하기 위하여 사용되는 물질을 총칭한다. 전형적으로 사용되어온 PTC resistor들은 뛰어난 열적, 전기적 보호성을 갖는다.In general, many polymer materials have been recognized as materials with good insulating properties, and polymer materials play an excellent role as electrical insulation materials due to their low electrical conductivity. serves as a The added fillers form an electrical path in the polymer material and act as a path for electrons. PTC is a general term for materials used to prevent damage to products or electronic circuits due to the presence of conductive particles in a polymer material, which acts as a conductor and when a specific temperature or overcurrent flows. Typically used PTC resistors have excellent thermal and electrical protection.

이와 같은 PTC( Positive Temperature Coefficient )는 온도 상승에 따라 전기 저항이 증가하는 성질을 가지고 있기 때문에 전지를 포함한 각종 분야에서 과열 및 과부하에 장치 손상을 방지하는 보호소자로서 이용되고 있다.Since the PTC (Positive Temperature Coefficient) has a property of increasing the electrical resistance as the temperature rises, it is used as a protection device to prevent damage to the device due to overheating and overload in various fields including batteries.

도 5에는 종래의 대표적인 원통형 리튬 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 이차전지(10)는 원통형 캔(20), 캔(20)의 내부에 수용되는 전극조립체(30), 및 캔(20)의 상부에 결합되는 캡 어셈블리(40)로 구성되어 있다. 전극조립체(30)는 양극(31)과 음극(32) 사이에 분리막(33)을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 감은 구조로 되어 있으며, 양극(31)에는 양극 리드(34)가 부착되어 캡 어셈블리(40)에 접속되어 있고, 음극(32)에는 음극 리드(도시하지 않음)가 부착되어 캔(20)의 하단에 접속되어 있다.5 schematically shows the structure of a conventional typical cylindrical lithium secondary battery. Referring to FIG. 5 , the secondary battery 10 includes a cylindrical can 20 , an electrode assembly 30 accommodated in the can 20 , and a cap assembly 40 coupled to the upper portion of the can 20 . has been The electrode assembly 30 has a structure wound in a jelly-roll type with a separator 33 interposed between the positive electrode 31 and the negative electrode 32, and the positive electrode lead 34 is attached to the positive electrode 31 and a cap It is connected to the assembly 40 , and a negative lead (not shown) is attached to the negative electrode 32 , and is connected to the lower end of the can 20 .

캡 어셈블리(40)는 양극 단자를 형성하는 상단 캡(41), 전지 내부의 온도 상승 시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(42), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트(43), 특정 부분을 제외하고 안전벤트(43)를 캡 플레이트(45)로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재(44), 양극(31)에 연결된 양극 단자(34)가 접속되어 있는 캡 플레이트(45)가 순차적으로 적층되어 있는 구조로 되어 있다.The cap assembly 40 includes an upper cap 41 that forms a positive electrode terminal, a PTC element 42 that blocks current by greatly increasing battery resistance when the temperature inside the battery rises, and blocks current or gas when the pressure inside the battery rises. The safety vent 43 that exhausts the gas, the insulating member 44 electrically separating the safety vent 43 from the cap plate 45 except for a specific part, and the positive terminal 34 connected to the positive electrode 31 are connected. It has a structure in which the cap plates 45 are sequentially stacked.

이와 같이, PTC 소자(42)를 포함하는 안전소자들은 전극단자와 전기적 접속을 유지하면서 동시에 전지셀의 다른 부분과는 전기적 절연상태를 유지하여야 한다. 따라서, 이러한 접속 형태를 구성하기 위해서는 다수 개의 절연성 장착부재들이 요구되며, 전지의 조립공정을 복잡하게 만든다는 단점을 가지고 있다.As such, the safety elements including the PTC element 42 must maintain an electrical connection with the electrode terminal while maintaining an electrical insulation state from other parts of the battery cell. Accordingly, a plurality of insulating mounting members are required to form such a connection type, and it has the disadvantage of complicating the assembly process of the battery.

또한 전술한 종래 기술에서와 같이 PTC 소자는 통상적으로 전지셀 상부의 캡 내에 형성되고 있으며 이 경우 PTC 소자의 두께 많큼 상부캡의 두께가 증가하게 되어 수용되는 전하의 량이 줄어들고, 또한 PTC 소자를 양극 단자 내부에 형성함에 따라 양극 단자의 구조가 복잡하게 되어 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.In addition, as in the prior art described above, the PTC device is typically formed in a cap on the upper part of the battery cell. In this case, the thickness of the upper cap increases as the thickness of the PTC device increases, thereby reducing the amount of charge received, and also connecting the PTC device to the positive terminal. As it is formed inside, the structure of the anode terminal becomes complicated, and there is a problem in that the manufacturing cost is increased.

대한민국 특허등록공보 10-1087046(2011.11.21)Korean Patent Registration Publication 10-1087046 (2011.11.21)

본 발명은 전술한 문제점에 기반하여 안출된 발명으로 전지의 외부에 부착가능한 PTC 소자 및 이를 구비한 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a PTC device attachable to the outside of a battery as an invention devised based on the above problems, and a battery pack having the same.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해, 전지의 음극 단자에 결합되는 외부 부착형 PTC 소자가 제공되고, PTC 소자는 몸체 및 몸체로부터 연장되는 하나의 리드를 포함하고, 상기 몸체는 전기 전도성을 가진 제1 표면; 전기 전도성을 가진 제2 표면; 및 제1 표면과 제2 표면 사이에 충진된 고분자물질;을 포함하고, 적어도 하나의 리드는 상기 몸체의 제2 표면으로부터 몸체의 외측을 향해 연장되어 형성된다. In order to solve the above problems, the present invention provides an externally attached PTC device coupled to a negative terminal of a battery, wherein the PTC device includes a body and one lead extending from the body, the body having electrical conductivity a first surface; a second surface having an electrical conductivity; and a polymer material filled between the first surface and the second surface, wherein at least one lead is formed extending from the second surface of the body toward the outside of the body.

전술한 양태에서, 제1 표면은 전지의 음극단자에 연결되고, 제2 표면으로부터 연장되는 리드는 다른 전지의 음극 단자 또는 양극 단자에 연결된다. In the above aspect, the first surface is connected to the negative terminal of the battery, and the lead extending from the second surface is connected to the negative terminal or the positive terminal of the other battery.

또한 전술한 양태에서 PTC 소자는 상기 몸체의 중앙부에 형성되는 중공부; 및 상기 몸체의 제1 표면으로부터 중공부의 중앙을 향해 연장되는 다른 하나의 리드;를 더 포함하고, 제1 표면에 형성된 리드는 전지의 음극 단자에 연결되고, 상기 제2 표면에 형성된 리드는 다른 전지의 음극 단자 또는 양극 단자에 연결된다. In addition, in the above-described aspect, the PTC device includes a hollow portion formed in the central portion of the body; and another lead extending from the first surface of the body toward the center of the hollow portion, wherein the lead formed on the first surface is connected to the negative terminal of the battery, and the lead formed on the second surface is the other battery connected to the negative or positive terminal of

또한 전술한 양태 중 어느 하나의 양태에서 제1 표면에 형성된 리드 및 상기 제2 표면에 형성된 리드는 가요성을 갖는 금속 재질로 만들어진다. In addition, in any one of the above-described aspects, the lead formed on the first surface and the lead formed on the second surface are made of a flexible metal material.

또한 본 발명의 다른 양태에 따르면 전술한 어느 하나의 양태에 기재된 외부 부착형 PTC 소자를 포함하는 복수의 전지로 이루어진 전지팩이 제공된다. In addition, according to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising a plurality of batteries including the externally attached PTC device described in any one of the above aspects.

본 발명에 따르면 전지의 음극 단자에 결합되는 외부 부착형 PTC 소자가 사용됨에 따라 종래 PTC 소자를 채용하지 않은 전지에 대해서도 열보호 기능을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 PTC 소자가 전지의 내부에 제공되는 종래의 전지 구조가 단순해질 수 있다.According to the present invention, as an externally attached PTC device coupled to the negative terminal of the battery is used, it is possible to provide a thermal protection function for a battery not employing a conventional PTC device as well as a conventional PTC device provided inside the battery The battery structure of can be simplified.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외부 부착형 PTC 소자의 사시도 및 측면도를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명에 따른 외부 부착형 PTC 소자를 하나의 전지에 부착하는 예를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명에 따른 외부 부착형 PTC 소자를 이용하여 복수의 전지를 직렬 및 병렬로 연결하는 예를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명에 따른 외부 부착형 PTC 소자의 다른 실시예를 나타내는 도면;
도 5는 종래 전지 내부에 제공되는 PTC 소자의 일례를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a perspective view and a side view of an externally attached PTC device according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing an example of attaching an externally attached PTC device according to the present invention to one battery;
3 is a view showing an example of connecting a plurality of batteries in series and in parallel using an externally attached PTC device according to the present invention;
4 is a view showing another embodiment of an externally attached PTC device according to the present invention;
5 is a diagram illustrating an example of a PTC device provided inside a conventional battery.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. And the invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described in order to avoid obscuring the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals refer to like elements throughout. And, the terms used (mentioned) in this specification are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. In addition, elements and operations referred to as 'include (or include)' do not exclude the presence or addition of one or more other elements and operations.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외부 부착형 PTC 소자(1)의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 외부 부착형 PTC 소자(1)는 제1 표면(상부표면)(110) 및 제2 표면(하부표면)(120)을 포함하는 몸체(10); 몸체의 제1 표면(110)의 일부분으로부터 몸체의 내측으로 연장되는 제1 리드(20), 몸체(10)의 제2 표면(120)의 일부분으로부터 몸체의 내측으로 연장되는 제2 리드(30)를 포함하고, PTC 소자 몸체(10)의 제1 표면(110)과 제2 표면(120) 사이에는 열증가시 절연성을 가지는 고분자물질(140)이 충진되어 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view showing an external appearance of an externally attached PTC device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , an externally attached PTC device 1 includes a body 10 including a first surface (upper surface) 110 and a second surface (lower surface) 120 ; A first lead 20 extending inwardly of the body from a portion of the first surface 110 of the body, a second lead 30 extending inwardly of the body from a portion of a second surface 120 of the body 10 Including, between the first surface 110 and the second surface 120 of the PTC device body 10 is filled with a polymer material 140 having insulation when heat increases.

PTC 소자 몸체(10)의 제1 표면(110) 및 제2 표면(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 고분자물질(140)을 감싸도록 형성되는 동시에 전지의 음극과 전기적 연결을 위해 전도성 재질, 예를 들면 니켈, 구리와 같은 금속 재질로 형성된다.The first surface 110 and the second surface 120 of the PTC device body 10 are formed to surround the polymer material 140 as shown in FIG. 1, and at the same time, a conductive material for electrical connection with the negative electrode of the battery; For example, it is formed of a metal material such as nickel or copper.

또한 PTC 소자 몸체(10)의 중심에는 중공부(130)가 형성되고 제1 리드(20)의 단부중 일단은 중공부(130)의 중심을 지나도록 연장되어 있으며, 제1 리드(20)의 일단부는 중공부(130)를 통해 전지의 음극에 스폿용접 또는 땜납과 같은 방법을 통해 보다 쉽게 결합될 수 있다. In addition, a hollow portion 130 is formed in the center of the PTC element body 10 , and one end of the ends of the first lead 20 extends to pass through the center of the hollow portion 130 , One end may be more easily coupled to the negative electrode of the battery through the hollow portion 130 through a method such as spot welding or soldering.

또한 제1 리드(20) 및 제2 리드(30)는 가요성을 가지는 전도성 소재로 이루어져 있으며 각각의 일단부가 PTC 소자 몸체(10)의 표면 중 어느 하나에 용접 또는 땜납과 같은 방법을 통해 결합되어 있다. In addition, the first lead 20 and the second lead 30 are made of a flexible conductive material, and one end of each is coupled to any one of the surfaces of the PTC element body 10 through a method such as welding or soldering. have.

이와 같이 제1 리드(20) 및 제2 리드(30)가 니켈 및 구리와 같은 가요성의 전도성 소재로 이루어짐에 따라 PTC 소자가 전지에 결합될 때 결합의 용이성을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, since the first lead 20 and the second lead 30 are made of a flexible conductive material such as nickel and copper, when the PTC device is coupled to the battery, the easiness of coupling can be further improved.

도 2는 전술한 바와 같은 PTC 소자를 원통형 전지에 사용하는 일례를 나타내는 도면이다. 도 2의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 PTC 소자가 하나의 전지에 단독으로 이용될 때 제1 리드(20)의 접합부(21)는 전지의 음극의 중앙부에 스폿 용접을 통해 결합되고 이 경우 제2 리드(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 전지의 측면을 향해 구부러져 수납되거나 컷팅 수단등을 통해 몸체(10)로부터 제거될 수도 있다. 따라서 전지로부터의 전류는 제1 리드(20)를 통해 고분자물질을 포함하는 몸체(10)로 흐르고, 몸체(10)로부터의 전류가 제2 리드(30)를 통해 부하로 흐르게 된다. 이 와 같은 상태에서 전지로부터 과도한 열이 발생된 경우 몸체(10)에 충진된 고분자 PTC 재료의 저항이 증가되어 제1 리드(20)로부터 제2 리드(30)로의 전류가 차단되게 된다.2 is a view showing an example of using the above-described PTC device in a cylindrical battery. As shown in (A) and (B) of Figure 2, when the PTC element is used alone in one battery, the junction part 21 of the first lead 20 is coupled to the central part of the negative electrode of the battery through spot welding. In this case, the second lead 30 may be bent toward the side of the battery as shown in FIG. 2 and accommodated, or may be removed from the body 10 through a cutting means. Accordingly, the current from the battery flows to the body 10 including the polymer material through the first lead 20 , and the current from the body 10 flows to the load through the second lead 30 . When excessive heat is generated from the battery in such a state, the resistance of the polymer PTC material filled in the body 10 is increased, so that the current from the first lead 20 to the second lead 30 is cut off.

도 3은 PTC 소자를 이용하여 전지를 직렬 및 병렬로 연결할 때의 연결 예를 나타낸 도면이다. 전지를 직렬로 연결하는 경우 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 PTC 소자의 제1 리드(20)가 전지의 음극에 스폿 용접 또는 땜납을 통해 연결되고, 제2 리드(30)가 전지의 양극에 스폿 용접 또는 땜납을 통해 연결될 수 있다. 이 경우 제1 리드(20)와 제2 리드(30)가 PTC 소자의 상이한 표면에 각각 연결되어 있음에 따라 어느 한쪽 전지로부터 과도한 열이 발생된 경우 몸체(10)에 충진된 고분자 PTC 재료의 저항이 증가되어 전기가 차단된다. 제1 리드(20)와 제2 리드(30)가 직접적으로 접촉하여 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 제1 리드(20)의 일측면, 즉 제1 리드(20)의 하측면에 절연성 부재가 코팅되거나, 제2 리드(30)의 일측면, 즉 제2 리드(20)의 상측면에 절연성 부재가 코팅될 수도 있다.3 is a diagram illustrating a connection example when batteries are connected in series and in parallel using a PTC device. When batteries are connected in series, the first lead 20 of the PTC device is connected to the negative electrode of the battery through spot welding or solder as shown in FIG. 3A, and the second lead 30 is connected to the battery It can be connected to the anode via spot welding or solder. In this case, as the first lead 20 and the second lead 30 are respectively connected to different surfaces of the PTC device, when excessive heat is generated from either battery, the resistance of the polymer PTC material filled in the body 10 This increases and the electricity is cut off. An insulating member is coated on one side of the first lead 20, that is, the lower side of the first lead 20, in order to prevent current from flowing through direct contact between the first lead 20 and the second lead 30 Alternatively, an insulating member may be coated on one side of the second lead 30 , that is, an upper surface of the second lead 20 .

도 3의 (B)는 PTC 소자를 이용하여 전지를 병렬로 연결한 일례를 나타낸 도면이다. 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이 제1 리드(20)가 한쪽 전지의 음극에 스폿 용접 또는 땜납을 통해 연결되고, 제2 리드(30)가 다른쪽 전지의 음극에 스폿 용접 또는 땜납을 통해 연결될 수 있다. 이 경우 제1 리드(20)와 제2 리드(30)가 PTC 소자의 상이한 표면에 각각 연결되어 있음에 따라 어느 한쪽의 전지로부터 과도한 열이 발생된 경우 몸체(10)에 충진된 고분자 PTC 재료의 저항이 증가되어 전기가 차단된다.3B is a diagram illustrating an example in which batteries are connected in parallel using a PTC device. As shown in FIG. 3B, the first lead 20 is connected to the negative electrode of one battery through spot welding or solder, and the second lead 30 is spot welding or soldered to the negative electrode of the other battery. can be connected through In this case, as the first lead 20 and the second lead 30 are respectively connected to different surfaces of the PTC device, when excessive heat is generated from either battery, the polymer PTC material filled in the body 10 is The resistance increases and the electricity is cut off.

이와 같이 복수의 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 구조에서 복수의 전지는 PTC 저항 소자에 의해 연결되어 있기 때문에 전지가 과열되거나 전지에 과부하가 발생되면 PTC 몸체 내부에 충진된 고분자물질이 열적 팽항하고 고분자 입자 사이의 거리가 증가되어 발열된 전지를 절연시킴으로써 전지팩의 안전성이 확보될 수 있다.In such a structure in which a plurality of batteries are connected in series or in parallel, since the plurality of batteries are connected by a PTC resistance element, if the batteries are overheated or the batteries are overloaded, the polymer material filled inside the PTC body thermally expands and polymer particles The safety of the battery pack can be secured by insulating the battery that has been heated by increasing the distance therebetween.

이상 본 발명의 실시예에 따른 PTC 소자 및 이를 전지에 연결하는 구조에 대해 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 전술한 설명에서 PTC 소자는 원통형 전지에 사용하기 위해 원형의 몸체를 갖는 것으로 설명하였지만 본 발명은 원형 이외의 정사각형, 직사각형과 같이 전지의 형상에 따라 다른 형상의 몸체를 갖도록 변형될 수 있다.The PTC device according to the embodiment of the present invention and the structure for connecting it to the battery have been described above, but the present invention is not limited thereto. For example, in the above description, the PTC device has been described as having a circular body for use in a cylindrical battery, but the present invention may be modified to have a body having a different shape depending on the shape of the battery, such as a square or a rectangle other than a circular shape. .

또한 전술한 설명에서 본 발명의 실시예에 따른 PTC 소자의 몸체 중앙에는 중공부가 형성된 것으로 설명되었지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 도 4에 도시된 바와 같이 중공부가 없는 원판 형태로 제공될 수도 있다. PTC 소자가 원판 형태로 제공되는 경우 전지의 음극 단자에 연결되는 제1 리드(20)가 생략될 수 있으며 전지의 음극 단자는 몸체(10)에 직접 스팟 용접 또는 납땜과 같은 방법을 통해 직접 연결될 수 있으며, 제2 리드(30)는 전술한 실시예와 동일하게 다른 전지와의 결합시 이용되도록 제공될 수 있다.In addition, in the above description, it has been described that a hollow portion is formed in the center of the body of the PTC device according to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and as shown in FIG. 4 , it may be provided in the form of a disk having no hollow portion. When the PTC element is provided in the form of a disk, the first lead 20 connected to the negative terminal of the battery may be omitted, and the negative terminal of the battery may be directly connected to the body 10 through a method such as spot welding or soldering. In addition, the second lead 30 may be provided to be used in combination with other batteries in the same manner as in the above-described embodiment.

이와 같은 본 발명에 따르면 외부 부착형 PTC 소자가 사용됨에 따라 종래 PTC 소자를 채용하지 않은 전지에 대해서도 열보호 기능을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 PTC 소자가 전지의 내부에 제공되는 종래의 전지 구조가 단순해질 수 있다.According to the present invention, as an externally attached PTC device is used, a thermal protection function can be provided for a battery not employing a conventional PTC device, and the conventional battery structure in which the PTC device is provided inside the battery is simple. can be done

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims rather than being limited by the above-described embodiments, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10: PTC 몸체 20: 제1 리드
30: 제2 리드 140: 고분자물질
110: 제1 표면 120: 제2 표면
130: 중공부10: PTC body 20: first lead
30: second lead 140: polymer material
110: first surface 120: second surface
130: hollow

Claims

In the externally attached PTC device coupled to the negative terminal of the battery,
a body having a first surface and a second surface;
a first lead extending inwardly of the body from a portion of the first surface of the body;
a second lead extending outwardly of the body from a portion of the second surface of the body;
A polymer material having insulating properties is filled between the first surface and the second surface of the body when heat increases,
A hollow portion is formed in the central portion of the body, the first lead is formed extending from the first surface to the central portion of the hollow portion, and the end of the first lead formed on the first surface is spot welded or soldered at the center of the hollow portion connected to the negative terminal of the battery through the second lead formed on the second surface is connected to the negative terminal or the positive terminal of another battery,
The first lead and the second lead are made of a metal material having a flexibility, and one side of each of both side surfaces of the first lead and the second lead is coated with an insulating member. An externally attached PTC device that is mated.

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