KR20050012752A - 비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법 - Google Patents

비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법

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KR20050012752A
KR20050012752A KR10-2004-7019091A KR20047019091A KR20050012752A KR 20050012752 A KR20050012752 A KR 20050012752A KR 20047019091 A KR20047019091 A KR 20047019091A KR 20050012752 A KR20050012752 A KR 20050012752A
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electrolyte battery
nonaqueous electrolyte
frame
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KR10-2004-7019091A
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히라쯔까마사루
사까모토미쯔오
나리토미마사노리
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다이세이 플라스 가부시끼가이샤
소니 가부시키가이샤
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Abstract

양산(量産)이 가능하고, 얇으며 잘 손상되지않는 비수전해질전지의 외장케이스이다. 외장케이스(4)는 케이스본체(4a)와 커버(4b)로 구성되어, 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지 등의 비수전해질전지(2)를 내장후, 끼워서 일체적으로 접합된다. 커버(4b)는 합성수지제 필름형상의 박판재(4c) 소재로 구성하여 외장케이스(4)를 얇게 하였다. 케이스본체(4a)와 커버(4b)의, 케이스본체 외주프레임(9), 커버외주프레임(10)은 사출성형에 의해 성형되고, 접합부는 단차부(9a, 10a)를 구성한다. 이 단차부를 가짐으로써 충격등이 있어도 기계적 강도를 확보한 구성이 되어, 잘 손상되지않는 외장케이스(4)가 된다.

Description

비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법{OUTER CASE FOR NON-AQUEOUS ELECTROLYTE BATTERY AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
종래부터, 리튬 이온전지를 외장하는 스틸 캔(steel can), 알루미늄 캔 등의 금속케이스, 알루미늄 적층필름으로 포장된 폴리머전지의 본체는, 낙하, 외부의 충격등으로부터 보호하기위해 다시 외장할 필요가 있다. 이 외장방법은, 전지본체를 알루미늄판, 플라스틱등의 케이스 형태의 것으로 밀폐피복하는 방법과, 전지본체의 외표면에 열가소성 수지를 사출성형하여 피복하여 포장상태로 하는 방법등이 알려져 있다.
또한, 전지의 피복용으로 열수축성 합성수지로서, 폴리염화비닐등으로 된 열수축성 튜브가 사용되고 있는 것도 공지이다. 열수축성튜브로서 올레핀계 이오노머(ionomer)수지를 주성분으로 하는 혼합조성물로 이루어진 연신(延伸)튜브도 공지이다(예컨대, 일본국 특허공개공보 헤이세이11-070365호 참조).
그러나, 종래의 외장방법은 수요 요구를 모두 해결하고 있는 것은 아니며 아직 문제점을 많이 안고 있다. 특히, 휴대전화기 같은 것은 지극히 얇은 전지가 요구되고 있고, 이에 따른 전지도 출현하고 있다.
이 전지를 얇은 열수축성 튜브로 피복하면, 일부가 주름이 질 수 있어 안정된 품질의 것을 대량생산하기에는 신뢰성의 점에서 문제가 있다. 또한, 사출성형은 양산성이 뛰어나지만 종래의 사출성형에서는 용융수지의 흐름 관계에서, 두터운 부분을 얇게 하면 흐름이 나빠져 한계가 있다.
휴대전화기등에서는, 내약품성, 난연성의 소재가 요구되므로, 이들을 충족시키는, 예컨대 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트)수지에 무기재(無機材)로 이루어진 난연재를 혼입시키면, 용융수지의 흐름이 나빠지므로 최저라도 0.3~0.4mm의 두터운 부분이 필요해져, 얇은 성형은 보다 곤란하다. 따라서, 현재의 일반적인 기술에 의한 사출성형방법에 의하는 한, 소정 두께 이하에서의 사출성형방법에서는 한계가 있다. 특히, 리튬이온ㆍ폴리머이차전지는, 박형ㆍ경량을 실현할 수 있는 것이 특징으로서, 이 특징을 감쇄시키는 두꺼운 외장은 채용할 수 없다.
또, 이 리튬이온ㆍ폴리머이차전지의 외장케이스는, 얇고, 경량이어도, 강도적으로 안정된 것이 요구된다. 한편, 전자부품을 수납하는 박판성형품의 제조방법에 있어서, 얇은 부분을 필름으로 구성하고 두꺼운 부분을 사출성형에 의해 성형하는 것이 제안되고 있다(일본국 특허공개 2002-283507호). 그러나, 이 박판성형품은, 외표면을 완전하게 피복하는 것이 아니므로 상술한 전지의 외장에는 채용할 수 없다.
본 발명은, 알루미늄 적층필름(aluminum laminated film)등으로 포장된 비수전해질전지(非水電解質電池) 본체를 외장(外裝)하기위한 외장(外裝)케이스와 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 비수전해질전지소자를 합성수지제의 얇은 케이스본체, 또는 필름형 박판재(薄板材)의 바깥둘레에 일체로 고착된 합성수지의 프레임부재로 외장하는 비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법에 관한 것이다.
도1은, 리튬이온ㆍ폴리머이차전지를 나타낸 외관도이다.
도2는, 리튬이온ㆍ폴리머이차전지를 분해한 상태를 나타낸 설명도이다.
도3은, 도 1의 X-X선 단면도이다.
도4는, 도 1의 Y-Y선 단면도이다.
도5는, 커버를 성형할 때의 사출성형금형의 단면도이다.
도6은, 사출성형금형을 닫은 상태를 나타낸 단면도이다.
도7은, 사출성형금형에 있어서의 커버의 외주프레임체(outer peripheral frame)의 부분확대도이다.
도8은, 외주프레임체의 캐비티(cavity)에 용융수지를 사출한 상태를 나타낸 단면도이다.
도9는, 접착후의 외장케이스의 부분단면도이다.
도10은, 커버를 초음파용착에 의해 케이스본체에 접합할 때의 상태를 나타낸 단면도이다.
도11은, 측면을 형성하는 박판재의 다른 형상 예이다.
도12는, 실시예 2를 나타낸 것으로 외주프레임의 캐비티에 용융수지를 사출한 상태를 나타낸 단면도이다.
도13은, 실시예 2를 나타낸 것으로 성형후의 커버를 나타낸 부분 단면도이다.
도14는, 실시예 3의 진공성형을 위한 열성형다이의 단면을 나타낸 단면도이다.
도15는, 실시예 3의 사출성형금형을 닫은 상태를 나타낸 단면도이다.
도16은, 실시예 3의 사출성형후의 커버 단면도이다.
도17은, 실시예 4의 사출성형 금형을 닫은 상태를 나타낸 단면도이다.
도18은, 실시예 4의 사출성형 금형의 부분확대도이다.
도19는, 실시예 4의 사출성형후의 커버의 부분확대도이다.
도20은, 실시예 5의 사출성형후의 커버의 부분확대도이다.
도21은, 실시예 6의 사출성형후의 커버의 부분확대도이다.
도22는, 실시예 7에서, 커버를 성형할 때의 사출성형금형의 단면도이다.
도23은, 실시예 7에서, 사출성형금형을 닫은 상태를 나타낸 단면도이다.
도24는, 다른 형상의 리튬이온ㆍ폴리머이차전지를 나타낸 외관도이다.
도25는, 도24의 리튬이온ㆍ폴리머이차전지를 분해한 상태를 나타낸 설명도이이다.
본 발명은, 이러한 기술적 배경에 기초하여 이루어진 것으로서, 아래의 목적을 달성하는 것이다.
본 발명의 목적은, 비수전해질전지 케이스의 측면을 합성수지제 필름형 박판재, 또는 사출성형으로 구성하여 지극히 얇은 외장을 실현한 후, 강도적으로도 안정된, 비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 생산성이 높은 사출성형법에 의해 대량생산에 적합하고 제조하기 쉬운, 비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 디자인이 우수한 외장을 형성할 수 있는, 비수전해질전지의 외장케이스와 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 이점은, 서로 형상이 다른 케이스 본체와 커버, 또는 2개 한쌍의 동일형상의 성형품을 접합하여 구성하고, 이 접합부를 단차(段差)구조로 하여 일체로 구성하였기때문에, 외장케이스를 얇게할 수 있고, 또 기계적 강도도 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 이점은, 전지팩(the battery pack)으로서 용량체적효율, 및 용량중량효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 이점은, 외장케이스의 제조방법이 복잡하지않고 대량생산을 할 수 있는 사출성형방법을 채용할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 이점은, 외장케이스의 일부를 사출성형으로 형성할 수 있으므로, 형상에 자유도가 넓어져, 디자인적으로 뛰어난 감성의 제품으로 할 수도 있다.
상기 과제를 해결하기위해 다음과 같은 수단을 채용한다.
본 발명 1의 비수전해질전지의 외장케이스는,
비수전해질전지를 외장하는 외장케이스(4)로서,
측면의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 형성된 직사각형의 케이스본체 외주(外周)프레임(9)을 가진 구성으로 되고, 상기 비수전해질전지를 수납하기위한 합성수지제 케이스본체(4a)와,
상기 케이스본체(4a)에 수납된 상기 비수전해질전지의 개방측의 측면을 덮는 합성수지제의 필름형 측판(4c), 및 상기 측판(4c)의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 고착된 합성수지제의 커버외주프레임(10)으로 이루어진 커버(4b)로 이루어지고,
상기 케이스본체 외주프레임(9)과 상기 커버외주프레임(10)이 서로 마주하여 일체로 접합하기위한 접합부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 말하는 필름형상이란, 박막, 박판, 시트형태의 것을 말하며 반드시 필름을 의미하는 것은 아니다.
본 발명 2의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 1에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서, 상기 접합부는, 상기 케이스본체 외주프레임(9)과 상기 커버외주프레임(10)을 상대적으로 위치결정하기위한 위치결정수단(9a, 10a)을가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명 3의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 2에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서,
상기 위치결정수단(9a, 10a)은, 상기 케이스본체 외주프레임체(9)에 단면구조가 계단형상인 제 1 단차부(段差部)(9a)가 형성되고, 상기 커버외주프레임(10)에 단면구조가 계단형상인 제 2단차부(10a)가 형성되어 있고, 상기 제 1단차부(9a) 및 상기 제 2단차부(10a)가 서로 마주보고 끼워져 일체로 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명 4의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 1 또는 2에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서,
상기 케이스본체(4a)에는, 상기 비수전해질전지의 입출력단자에 접촉할 수 있도록 관통된 관통구멍인 단자창(3)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명 5의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 3에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서,
상기 제 1단차부(9a) 및 상기 제 2단차부(10a)는, 높이가 다른 면을 가지고 구성된 것임을 특징으로 한다.
본 발명 6의 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법은, 본 발명 1에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스로서,
사출성형금형에서 사출성형하여 상기 케이스본체(4a)를 성형하고,
상기 측판(4c)을 사출성형금형에 삽입하여, 상기 측판(4c)의 바깥둘레가장자리부에 합성수지를 사출하여 커버외주프레임(10)을 일체로 고착하여 상기 커버(4b)를 형성하고,
상기 케이스본체 외주프레임(9)과 상기 커버외주프레임(10)을 마주하게 하여, 일체로 접합시켜 상기 외장케이스(4)를 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 7의 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법은, 본 발명 6에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법에 있어서,
상기 고착은, 상기 사출성형금형내에서의 상기 커버외주프레임(10)의 용융수지에 의한 열융착이며, 상기 접합은, 초음파 용착(溶着)에 의한 것임을 특징으로 한다.
본 발명 8의 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법은, 본 발명 7에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법에 있어서,
상기 초음파 용착을 위해 상기 케이스본체 외주프레임(9) 및/또는 상기 커버외주프레임(10)에, 상기 접합을 위한 볼록부인 용착부(22)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명 9의 비수전해질전지의 외장케이스는,
비수전해질전지를 외장하는 외장케이스로서,
상기 비수전해질전지의 다른 측면보다 넓은 측면을 덮는 필름형상으로서 합성수지제의 제 1측판(44e)과,
상기 비수전해질전지의 상기 넓은 측면과 마주하는 측면을 덮는 필름형상으로서 합성수지제 제 2측판(44c)과,
상기 제 1측판(44e)의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 고착된 합성수지제의 제 1 외주(外周)프레임체(44f), 및
상기 제 2측판(44c)의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 고착된 합성수지제의 제 2 외주(外周)프레임체(44d)와,
상기 제 1외주프레임체(44f)와 상기 제 2외주프레임체(44d)가 마주보고 일체로 접합하기위한 접합부,
로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명 10의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 9에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서,
상기 접합부는, 상기 제 1 외주프레임체(44f)와 상기 제 2외주프레임체(44d)를 상대적으로 위치결정하기위한 위치결정수단(49a)을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명 11의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 10에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서,
상기 위치결정수단(49a)은, 서로 끼워져 위치결정하기위한 오목부(49a)와, 상기 오목부(49a)에 삽입되는 볼록부가 상기 제 1 외주프레임체(44f) 및 상기 제 2외주프레임체(44d)에 형성되어 있는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명 12의 비수전해질전지의 외장케이스는, 본 발명 9에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스에 있어서,
상기 제 1 외주프레임체(44f), 및/또는 상기 제 2외주프레임체(44d)에는, 상기 비수전해질전지의 입출력단자에 접촉할 수 있도록 관통된 관통구멍인 단자창(43)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명 13의 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법은, 본 발명 9에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법으로서,
상기 제 1측판(44e)을 사출성형금형에 삽입하여, 상기 제 1측판(44e)의 바깥둘레 가장자리부에 합성수지를 사출하여 제 1 외주프레임체(44f)를 일체로 고착하여 제 1케이스본체(44a)를 성형하고,
상기 제 2측판(44c)을 사출성형금형에 삽입하여, 상기 제 2측판(44c)의 바깥둘레 가장자리부에 합성수지를 사출하여 제 2외주프레임체(44d)를 일체로 고착하여 제 2케이스본체(44b)를 성형하고,
상기 제 1케이스(44a)와 상기 제 2케이스(44b)를 마주보게 하여, 상기 제 1외주프레임체(44f)와 상기 제 2외주프레임체(44d)를 일체로 접합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명 14의 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법은, 본 발명 13에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법으로서,
상기 고착은, 상기 사출성형금형내에서의 제 1외주프레임체 및 제 2외주프레임체의 용융수지에 의한 열융착이며, 상기 접합은, 초음파 용착에 의한 것임을 특징으로 한다.
본 발명 15의 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법은, 본 발명 14에 기재된 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법으로서,
상기 초음파 용착을 위해 상기 제 1외주프레임체(44f) 및/또는 상기 제 2외주프레임체(44d)에, 상기 접합을 위한 볼록부인 용착부(22)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 말하는 비수전해질전지란, 전해질에 비수전해질 재료를 함유한 전지를 의미한다. 이 비수전해질 재료는, 전해질액, 폴리머 겔 전해질(polymer gel electrolyte), 고체전해질, 폴리머전해질, 용융염전해질 등을 포함한다. 또, 전지는, 이차전지뿐 아니라, 일차전지도 포함된다. 비수전해질 재료를 함유한 전지에는, 리튬이온전지, 리튬이온 이차전지, 리튬이온ㆍ폴리머전지등이 있다.
[ 실시예 1 ]
이하, 본 발명의 실시예 1을 설명한다. 도 1은, 본 발명을 적용한 리튬이온ㆍ폴리머이차전지(1)의 외관도를 나타내고, 도2는, 이 리튬이온ㆍ폴리머이차전지(1)를 분해한 분해부품도를 나타내었다. 도3은, 도 1의 X-X선 단면도, 도4는, 도 1의 Y-Y선 단면도이다.
리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)는, 반복 재충전이 가능한 전지로서 휴대전화기등의 전지로서 사용되는 것이다. 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)는, 전해액을 겔상의 폴리머전해질로 바꿔놓음으로써, 박형ㆍ경량을 실현한 것이다. 본 예에서는 휴대전화기등에 사용되도록 박형(예컨대, 3.8mm)을 실현한 것이다.
리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)의 외장케이스(4)는, 후술하는 방법으로 제조되는 합성수지제의 케이스이다. 이 외장케이스(4)는, 기본적으로 케이스본체(4a)와 커버(4b)로 구성되어 있다. 이 외장케이스(4)의 케이스본체(4a)에는 3개의 관통구멍인 단자창(3)이 형성되어있고, 여기로부터 전류가 입출력된다. 도2는, 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지의 분해부품도이다. 전지소자(2)는, 전지를 구성하는 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지의 본체이다.
전지소자(2)는, 띠형상의 양극(anode)과 띠형상의 음극(cathode)이, 폴리머전해질 및/또는 세퍼레이터(separator)를 통해서 적층되고, 길이방향으로 감겨짐과 아울러, 양극 및 음극으로부터 각각 양극단자(5)와 음극단자(6)가 외부로 도출되어있다. 양극은, 띠형상의 양극 집전체(集電體) 위에 양극활물질층(活物質層)이 형성되어 이뤄지고, 또한 양극활물질층상에 폴리머 전해질층이 형성되어 이루어지고, 또 음극활물질층상에 폴리머전해질층이 형성되어 있다. 양극단자(5) 및 음극단자(6)는, 각각 양극집전체 및 음극집전체에 접합되어 있다. 이들 상세한 재질, 기능의 설명은, 본 발명의 요지도 아니므로 생략한다.
전지소자(2)는, 알루미늄 적층필름(7)으로 포장된 것이다. 이 알루미늄 적층필름(7)은, 내측에서부터 폴리프로필렌(PP)층, 알루미늄층, 폴리아미드층 등으로 만들어진 적층구조를 가진다. 알루미늄층은, 전지내부로의 수분의 침입을 막는 것이다. 폴리프로필렌층은, 폴리머전해질의 변질을 막음과 함께, 알루미늄 적층필름(7)의 접합면이 된다. 즉, 알루미늄 적층필름(7)을 봉인하기위한 접합은, 이 폴리프로필렌층끼리 대향시켜 열융착시킴으로써 실행된다.
폴리아미드층은, 알루미늄 적층필름(7)의 강도와 가스 배리어성(gas barrier properties)을 가지게 하기위함이다. 전지소자(2)의 직사각형 바깥둘레의 3방향에는, 알루미늄 적층필름(7)이 연장되어 배치되어 있다. 즉, 전지소자(2)의 측부 위치인 측부 가장자리부(7b)와 상부 위치인 상부 가장자리부(7a)를 가진다. 측부 가장자리부(7b)와 상부 가장자리부(7a)는, 전지소자(2)의 내부로 수분이 외부로부터 침입하는 것을 막기 위해 폴리프로필렌층끼리의 열융착부를 폭을 가지고 배치한 것이다. 측부 가장자리부(7b)는, 도2에 나타낸 바와 같이 한쪽 방향으로 꺾여져 외장케이스(4)내에 수납된다.
띠형상으로 긴 양극단자(5) 및 음극단자(6)는, 각각 구부러져 상부 가장자리부(7a)의 부분에 적층된다. 이 양극단자(5) 및 음극단자(6)에 인접하여, 이것과 적층하는 보호회로기판(8)이 배치되어 있다. 보호회로기판(8)위의 단자와 양극단자(5) 및 음극단자(6)의 선단은, 스폿 용접(spot welding), 초음파 용접(ultrasonic welding)등에 의해 접속되어 전기적으로 연결되어 있다. 보호회로기판(8)은, 상부 가장자리부(7a)와 함께 전지소자(2)의 두께내에서 수납되므로 소형화될 수 있다.
보호회로기판(8)에는, 서모스탯(thermostat), PTC, 온도 퓨즈 등의 보호소자 및, 또는 보호용 전자회로가 장치되어 있다(도시생략). 또, 보호회로기판(8)에는, 전류를 끌어오기 위한 접촉단자인 입출력단자(8a)가 배치되어 있고, 이 입출력단자(8a)가 단자창(端子窓)(3)으로부터 삽입된 기기(機器)측 단자에 접촉되도록 되어있다. 또한, 본 예의 단자창(3)은, 케이스 본체(4a)의 측면에 형성되어 있으나, 이 측면과 90도 다른 그 이외의 면, 예컨대 커버(4b)에 형성해도 되고, 또는 케이스본체(4a)와 커버(4b)에 걸쳐서 형성한 것이어도 된다. 전지소자(2) 및 보호회로기판(8)은, 반분할구조인 케이스본체(4a)내에 수납되어 커버(4b)로 덮혀진다.
본 발명의 실시예 1은, 이러한 외장케이스(4)에 관한 것으로서, 반분할형상의 케이스본체(4a), 커버(4b)로 하고, 전지소자(2) 및 보호회로기판(8)등을 이 케이스본체(4a) 및 커버(4b)로 끼워 내장하는 것이다. 완성된 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)는, 전지소자(2), 및 보호회로기판(8)등이 내장되고, 케이스 본체(4a), 및 커버(4b)와 일체가 된 제품이다. 이 외장케이스(4)의 표면에는 라벨등에 의해 제품명, 제조회사명 등이 표시된다.
종래에는 상술한 바와 같이 합성수지제의 플라스틱 몰드케이스를 사용하였다. 그러나, 이 합성수지제의 것은, 사출성형에 의해 복잡한 형상의 것을 제조할 수는 있으나, 얇게 하는데에는 한계가 있다. 이에 비해, 본 발명의 실시예1에서는, 박판재 또는 박판재와 사출성형의 조합품을 사용하므로, 가볍고 얇게, 또 복잡한 형상의 것도 가공할 수 있는 특징이 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 금형구조가 간단하게 되는 이점도 있다.
본 발명의 외장케이스(4)는, 이와 같은 재료의 특징을 살려서 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)를 수납하는 케이스본체(4a)를 가능한 범위에서 얇은 상태로 사출성형한 면부(面部)(9b)(측면)의 바깥둘레 가장자리부를 단차부(9a)가 있는 케이스본체 외주프레임(9)으로 하고, 이 케이스 본체(4a)에 대향하여 덮게되는 커버(4b)를 합성수지제로 필름형상(박막)의 박판재(4c)(측면)를 사용하고, 그 바깥둘레 가장자리부에 합성수지를 사출하여 피복하여 단차부(10a)가 있는 커버 외주프레임(10)으로 하고, 이 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)과 커버(4b)의 커버외주프레임(10)을 단차부(9a), (10a)를 통해서 대향 접합함으로써, 얇지만 강도가 있고 제조하기쉬운 외장케이스(4)로 한 것이다.
케이스본체(4a) 내부의 단부에는, 보호회로기판(8)을 지지하기위한 기판지지리브가 필요에 의해 일체로 형성되지만, 본 실시예에서는 도시되어 있지않다. 또한 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)가 케이스 본체(4a)내에서 삐뚤어지지않게 배치되어 있음은 말할 필요도 없다. 이와 같이, 비수전해질전지인 전지소자(2)를 수납한 외장케이스(4)의 구조를 나타낸 것이 도 3 및 도 4이다.
[ 외장케이스(4)의 제조방법 ]
다음으로 외장케이스(4)의 제조방법에 대해서 설명한다. 본 실시예의 경우, 케이스 본체(4a)는, 전지소자(2)를 수납하는 면부(面部)(9b)와 케이스본체 외주프레임(9)은 동일 캐비티에서 동시에 사출성형에 의해 성형되었던 일체구조의 것이다. 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)에 단면구조가 계단형상인 단차부(9a)가 형성되어 있다. 이 부분에, 끼우기 위한 언더 커트(undercut)부를 배치해도 되나, 이 경우에는 금형을 분할하거나 탄성변형을 이용하거나 하여 금형에서 떼낼수 있는 공지의 방법에 의해 사출성형을 행한다.
이 사출성형방법은 일반적인 방법에 기초하므로 설명은 생략한다. 전지소자(2)를 수납하는 면부(9b)는, 외장케이스(4)에 요구되는 기계적 강도의 범위내에서 가능한한 얇게 한다. 한편 커버(4b)쪽은, 도5에 나타낸 바와 같이, 전지소자(2)를 덮는 커버(4b)의 면부는, 합성수지제의 필름형상(본 예에서는 0.1mm)의 박판재(20)[박판재(4c)의 소재)]로 구성한다. 미리 박판재(20)의 한쪽 표면에는, 제품의 사양, 상표등을 인쇄, 또는 라벨등을 붙인 것이어도 된다.
박판재(20)로의 성형전의 기종명(機種名), 용량, 생산지 등의 표시의 인쇄, 또는 인쇄 대신에 라벨등의 부착은 소재가 평면이므로 용이하게 할 수 있는 이점이 있다. 박판재(20)의 소재는 합성수지로서, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), ABS수지, PC(폴리카보네이트), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등을 사용한다. 본 실시예 1에서는, 판 두께는, 0.02~0.3mm정도의 것을 사용한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 이 직사각형의 박판재(20)를 사출성형금형의 고정금형(11)에 진공흡착등의 수단에 의해 배치한다.
이 후에, 가동(可動)금형(12)을 고정(固定)금형으로 이동시켜 박판재(20)를 가압하고, 도 6, 도 7에 나타낸 바와 같이 소성변형시킨다. 이 소성변형은, 바깥둘레에서 테이퍼부(21)에 걸쳐있는 박스모양의 것이다. 테이퍼부(21)의 변형에 의해, 모서리부분에 주름이 생기거나 할 가능성은 있으나, 후술하는 바와 같이 커버외주프레임(10)을 구성하는 용융수지를 사출함으로써, 연화(軟化)되어 잡아늘여지므로 문제는 없다.
도 6, 도 7에 나타낸 바와 같이, 커버외주프레임(10)을 형성하기위해 사출성형기의 노즐 선단으로부터 탕구(sprue)(13)에 용융수지가 사출되고, 이것이 러너(runner)(14) 및 게이트(15)를 지나, 커버 외주프레임(10)을 구성하는 캐비티(cavity)(16)에 충전(充塡)된다. 이 충전으로 테이퍼부(21)는 늘어나 도8에 나타낸 바와 같이 가동금형(12)의 캐비티면에 밀착된 상태가 되고, 커버외주프레임(10)이 구축(構築)된다. 커버외주프레임(10)을 구성하는 합성수지는, 상술한 박판재(20)와 동일재질인 PBT, ABS, PC, PET등의 수지를 사용한다. 바람직하게는, 전지소자(2)를 구성하는 알루미늄 적층필름(7)과 열팽창계수가 가깝고 내약품성이 뛰어난 것이 바람직하다. 전지소자(2)가 열에 의해 열수축했다 하더라도 이에 따를 수 있게 하기위함이다.
이 캐비티(16)로의 용융수지의 충전에 의해, 상술한 바와 같이, 이 용융수지와 박판재(20)가 열융착하여 커버외주프레임(10)을 구성한다. 열융착시키기위해서는, 커버외주프레임(10)과 박판재(20)는 동일한 수지재료가 바람직하다. 또한, 통상 이와 같은 사출성형은, 생산성 향상의 관점에서 복수의 제품에 대해서 동시에행하므로, 실제로는 복수의 캐비티(16)에 러너(14)를 통해서 용융한 합성수지체가 다른 캐비티(도시생략)에도 동시에 사출되어, 복수의 커버(4b)가 동시에 성형된다.
케이스본체(4a)의 두께는, 전지소자(2)의 두께에 가까운 치수를 가진다. 이 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)에는 단자창(3)이 형성되어있고, 또, 이 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)의 단부(端部)에는 위치결정구멍(A) 또는 위치결정볼록부(원통)(B)가 형성되어 있다. 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)에 볼록부(B)가 형성되면, 커버(4b)의 커버외주프레임(10)에는 구멍(A)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 케이스본체(4a), 커버(4b)의 바깥둘레 가장자리부에는 케이스본체 외주프레임(9), 커버외주프레임(10)이 성형되어 있다. 이 케이스본체 외주프레임(9), 커버외주프레임(10)의 접합부는 단차부(9a), (10a)를 구성하고 있고, 케이스본체(4a), 커버(4b)를 접합할 때에는, 이 단차부(9a), (10a)를 통해서 접합하게 된다.
이 접합부에 단차부(9a), (10a)를 각각 형성함으로써 외장케이스(4)의 기계적인 강도가 높아진다. 이것은, 도 9는, 접합후의 상태를 나타낸 부분단면도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이 커버(4b)측에 F의 힘이 부하(負荷)됐을 때에, 접합부는, 단차부(9a), (10a)를 구성한 것에 의해, 이 단차부(9a), (10a)를 통해서 상대측의 케이스본체(4a)도 부하 F를 받게 된다.
따라서, 예컨대 전면이 평평한 구성의 접합부에 비해, 부하 F를 접합부에서 받으면 동시에 단차부(段差部)(9a), (10a)의 맞닺는 부분(abutting portions)(9c)에서도 받게되므로, 접합강도를 한층 더 높이게 된다. 이 구성은 예컨대 낙하등에의해 생기는 충격적인 부하가 주어지더라도, 커버(4b)가 케이스본체(4a)로부터 벗겨지는 등, 외장케이스(4)를 파손시킬 우려가 없는 구조이다.
커버(4b)의 커버외주프레임(10)의 단차부(10a)를 따라서, 초음파 용착을 위해 필요에 따라 용착부(溶着部)[리지(ridges)](22)가 형성되어 있다. 이 접합부에 형성된 용착부(리지)(22)는 상대측과의 접합의 강도를 강하게 또 용이하게 하기위해 형성되어 있다. 이 용착부(22)는, 상대측 접착부에 형성해도 된다. 접합부는, 평평한 형상이어도 열융착으로 접합은 가능하지만, 볼록형상으로 한 쪽이 접합력을 강화할 수 있다.
또한, 케이스본체(4a)와 커버(4b) 접합시의 위치결정은 상술한 상호의 접합부의 단차부(9a), (10a)를 맞춤으로써 하는 것이 가능한데, 접합부에, 케이스본체(4a)에 형성한 핀(도시생략)을, 보호회로기판(8), 또는 다른 쪽의 커버(4b)에 형성한 위치결정구멍에 삽입하여 접합하는 형상의 것으로 하면, 보호회로기판(8)을 포함시켜 서로 위치결정되므로 보다 바람직하다.
도 10은, 초음파 용착할 때의 단면도이다. 상술한 방법에 의해 성형된 케이스본체(4a)는, 홀더(고정지그)(25)의 소정의 위치결정오목부(26)에 삽입되어 위치결정된다. 이 케이스본체(4a)의 내부에, 전지소자(2)가 얹히게 되고, 다시 이 상부에 커버(4b)가 마주보고 얹히게 된다.
이 상태에서, 초음파 용착장치의 초음파 발진기(도시생략)에 의해 구동되는 고정 혼(stationary horn)(28)의 선단에 고정된 공구 혼(tool horn)(27)이 하강하여, 커버(4b)의 커버 외주프레임(10)부분이 가압된다. 초음파용착의 원리는, 2개의합성수지의 접합면에 초음파진동을 주어서 마찰열로 용착시키는 것이다.
즉, 용착하고자 하는 2개의 합성수지성형품의 한쪽에 초음파 진동을 준 공구혼(27)을 접촉시키면, 공구혼(27)의 선단으로부터 성형품에 전달된 초음파진동 에너지가, 2개의 성형품의 접합면에서 기계적 진동[해머링 효과(hammering effect)라고 함]으로 변화한다. 그러면, 접합부 전면(全面)에 걸쳐서 마찰열이 발생하고 그 부분이 용융하여, 접합면이 순간적으로 용착된다.
케이스본체(4a)의 용착부(22)는 리지(ridges)라 부르는 용착부로 되어 있어 초음파 에너지를 이 용착부(22)에 집중시키면, 커버외주프레임(10)의 접합면의 온도상승이 빨라져 용착이 완전하게 된다.
이와 같이 하여, 도 10에 나타낸 바와 같이, 케이스본체(4a)와 커버(4b)를 화살표 방향으로 맞대어 케이스본체 외주프레임(9) 및 커버 외주프레임(10)의 접합부의 단차부(9a), (10a)를 서로 접합한다. 이 초음파 용착은, 접합부의 마무리가 깔끔하고 용착시간이 짧다. 본 발명의 외장케이스(4)에 적용하는 것은, 제품이 작은 것에 적용할 수 있고, 능률적으로 처리할 수 있어 효과적이다. 이 접합은, 한번 맞대어 접합하면 분해는 불가능하므로, 실제로는 전지소자(2), 보호회로기판(8)등을 설치해 넣은 후에 맞대어 접합하여 일체화시킨다. 도 9는, 접착후의 외장케이스(4)의 맞닺는 부분의 부분단면도이다.
또, 본 실시예 1의 도면은, 설명용으로 모식적으로 나타냈으나, 실제로는, 박판재(20), 커버외주프레임(10)은 극히 얇은 형상으로 되어있어 대단히 가벼운 것이다. 본 발명의 외장케이스(4)에 의한 외장은, 케이스본체 외주프레임(9), 커버외주프레임(10)이 형성되어 있고 거기다가 단차부(9a), (10a)가 형성되어 있으므로, 강도적으로 강하다. 또한, 디자인적으로도 우수한 효과를 보이며, 제품인 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)는, 튼튼하고 고급스런 제품으로 할 수 있다.
또한, 라벨, 인쇄등도 박판재(20)의 단계에서도 용이하게 부착할 수 있으므로, 다양한 디자인을 실행할 수 있고, 또한 생산성을 높일 수 있다. 커버(4b)의 박판재(20)는 바깥둘레 가장자리부를 상술한 바와 같이 사출성형시 구부려 구성하였으나, 박판재(20)를 미리 구부림 가능한 형상으로 해 둘 수도 있다. 도 11은 그 예로서, 측면을 형성하는 박판재(4c)의 원형상을 나타낸 도면으로, 이 박판재(4c)는, 네 모서리에 절결(切缺)(23)과 절곡선(折曲線)(24)이 형성되어 있다.
사출성형금형내에 인서트하기 전에, 절결(23)과 절곡선(24)이 형성되어 있으므로, 성형시에 박판재(20a)의 변형이 용이하여 정확한 외장케이스(4)의 성형이 가능해진다. 또한, 본 실시예에서는, 도면과 같이 뚜껑부재의 바깥둘레 부분을 구부린 형상으로 했으나, 성형하지않고 평면상의 판이어도 된다. 다음으로 그 실시예를 설명한다.
[ 실시예 2 (외장케이스(4)의 다른 제조방법) ]
도 12는, 실시예 2를 나타낸 것으로 커버(4b)를 성형할 때의 사출성형금형의 부분단면도이다. 상술한 실시예 1에서는, 박판재(20)를 소성변형시킨 후에, 커버 외주프레임(10) 부분을 사출성형하였다. 도 12에 나타낸 실시예 2는, 커버 외주프레임(10)의 외주(外周, 바깥둘레)부분까지 비어져나오지 않는 구성의 것이다. 따라서, 캐비티(30)에서는 박판재(20)의 변형은 실질적으로는 없다. 이 실시예 2는, 사출성형후의 박판재(20)의 트리밍(trimming)을 필요로 하지않기때문에 제조가 용이하다. 도 13은, 성형후의 커버(4b)를 부분적으로 단면도로 나타낸 것이다.
[실시예 3 (박판재의 열성형) ]
상술한 실시예 1 및 2는, 모두 사출성형금형내에서 외장케이스(4)의 측면을 구성하는 커버(4b)의 박판재(4c)를 소정형상으로 성형하는 것이었다. 본 실시예 4는, 사출성형금형내에 인서트하기 전에 열성형에 의해 행하는 것이다. 도 14는, 진공성형을 위한 열성형다이(thermoforming die)(25a)의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이 열가소성 시트인 박판재(20b)를 열성형다이(25a) 위에 고정하고, 히터(34)로 가열하여 연화(軟化)된 박판재(20b)를 진공장치에 연통(連通)하는 진공회로(35)를 통해서 열성형다이(25a)에 흡착시켜서 성형하는 방법이다.
이 후에, 열성형된 박판재(20b)의 바깥둘레를 절단장치(도시생략)로 트리밍 한다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 열성형되고 트리밍된 박판재(20b)는 사출성형금형내에 인서트된다. 상술한 실시예와 마찬가지로, 용융수지가 사출되고, 이것이 러너(14), 및 게이트(15)를 통해, 커버외주프레임(10)을 구성하는 캐비티(36)에 충전되어 성형된다.
이 후에 도 16에 나타낸 바와 같이 박판재(20b)의 바깥둘레의 여분 부분은 절단날(29)에 의해 절단하고, 커버(4b)를 완성시킨다. 또한, 상술한 열성형은, 진공성형으로서 성형압이 1기압 이하였지만, 2~8기압정도의 압축공기를 사용하여 성형하는 압공성형(壓空成形, atmospheric pressure)이어도 된다.
[ 실시예 4 ] (박판재의 열성형)
본 실시예 4는, 실시예 3과 마찬가지로 사출성형금형내에 인서트하기전에 열성형에 의해 행하는 점은 동일하다. 열성형된 박판재(20c)의 바깥둘레를 절단장치(도시생략)로 트리밍하는 점도 동일하다. 그러나, 도 18에 나타낸 바와 같이, 열성형되고 트리밍된 박판재(20c)는 절단에 의해 절단면에 버(burr)(31)가 발생한다.
이 버(31)는, 상술한 사출성형후에 초음파 용착장치에 의한 초음파 용착의 전후에 버(31)를 제거하기위한 버 제거 공정을 넣을 필요가 있다. 본 실시예 5는, 이 버 제거공정을 생략할 수 있도록 한 것이다. 커버 외주프레임(10)을 구성하는 박판재(20c)의 외주부(外周部)(32)를, 커버외주프레임(10)의 두께 h (도19)보다 짧게 절단한다.
도 17에 나타낸 사출성형금형의 캐비티(33)내에 이 외주부(32)가 위치되는데, 이 캐비티(33)에 용융수지를 사출하면, 박판재(20c)의 외주부(32)가 연화되어 이 용융수지와 열융착하여 일체가 된다(도19의 상태). 수지의 재질이 달라도, 착색제가 동일하면, 박판재(20c)와 커버외주프레임(10)의 경계는 눈으로 봐서는 판별할 수 없다. 따라서, 실시예 4의 성형방법은, 사출성형후의 트리밍작업이 없어져, 공정을 줄일 수 있는 이점이 있다.
[ 실시예 5 ] (단차부의 다른 구성)
도 20은, 외장케이스(4)의 케이스본체(4), 또는 커버(4b)의 접합부의 단차부(9a), (10a)를 다른 높이의 접합부분을 계단형상으로 복수개 만든 예이다. 도면은 커버(4b)의 예이지만, 케이스본체(4a)에 있어서도 마찬가지이다. 접합면적이 커져 접합력은 높아지고, 커버외주프레임(10)의 외부로부터의 힘에 대해서는, 상술한 예와 마찬가지로 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)에서도 받을 수 있으므로, 외장케이스(4)를 강화하는 점에서 효과가 있다.
[ 실시예 6 ] (단차부의 다른 구성)
도 21은, 외장케이스(4)의 접합부의 단차부(9a), (10a)를 경사면으로 한 예이다. 도면은 커버(4b)의 예이지만, 케이스 본체(4a)에 있어서도 마찬가지이다. 이 경사면은 단차부(9a), (10a)의 특수예인데, 커버외주프레임(10)의 외부로부터의 힘에 대해서는, 상술한 예와 마찬가지로 케이스본체(4a)의 케이스본체 외주프레임(9)에서도 받을 수 있으므로, 외장케이스(4)를 강화하는 점에서 효과가 있다.
[ 실시예 7 ] (박판재의 R 열성형)
도 5에서 도 8에 나타내어진 실시예 1의 박판재의 열성형에 있어서는, 도 5 ~ 도 8에 나타낸 바와 같이, 박판재(20)는 테이퍼부(21)의 변형부분을 모두 외주프레임체로 융착할 것을 고려하여 큼직한 형상으로 소성변형을 행하고 있다. 이에 대해서, 본 실시예 7의 경우에는, 도 22에 나타낸 바와 같이 박판재(20)는, 도 5에 나타낸 박판재(20)에 비해 형상을 작게 하였다.
또한, 본 실시예의 특징은, 가동금형(12)의 모서리부(12a)를 의도적으로 R형상으로 한 것이다. 상술한 것과 마찬가지로, 고정금형(11)에 진공흡착된 박판재(20)를 가동금형(12)과의 사이에서 가압하고 소성변형시키면, 도 23과 같이 된다. 이 소성변형후, 박판재(20)의 외주부분(21a)은, 가동금형(12)내에 수용되어 프레임 밖으로 나오는 일이 없다. 이 외주프레임부분(21a)은, 가동금형(12)의 모서리부(12a)에 맞춰져서 R형상이 된다.
융착수지(融着樹脂)는 탕구(sprue)(13), 러너(14)를 통해서 게이트(15)로부터 충전되면, 가동금형(12)의 모서리부(12a)의 R형상을 따라서 외주프레임부분(21a)을 모두 덮는 상태에서 단차(段差)형상을 가지며 융착된다. 외장케이스(4)로서 완성했을 때에는, 이 외장케이스(4)의 모서리부가 되어 R형상으로 곡선이 있는 부드러운 형상이 된다. R형상으로 함으로써, 외장케이스(4)의 강도를 강화할 수 있음과 더불어, 디자인적으로도 부드러우며 소프트한 이미지를 불러올 수 있는 효과가 있다.
[ 실시예 8 ] (다른 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지)
도 24는, 본 발명을 적용한 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(40)의 외관도를 나타내고, 도 25는 이 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(40)를 분해한 분해부품도를 나타내었다. 상술한 도 1 ~ 도 4에 나타낸 케이스 본체(4a)는, 전지소자(2)를 수납하는 면부(9b)와 케이스본체 외주프레임(9)은 동일 캐비티에서 동시에 사출성형에 의해 성형된 일체구조의 것이다.
도 24 및 25에 나타낸 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(40)의 외장케이스(44)는, 제 1케이스본체(44a)와 제 2케이스본체(44b)의 반분할구조의 것을 일체로 접합한 구조이다. 이 제 1케이스본체(44a) 및 제 2 케이스본체(44b)는, 상술한 실시예 1 내지 8의 케이스본체(4a)와 거의 동일한 제조방법으로 제조된 것으로서, 그 구조, 제조방법에 대한 설명은 중복되므로 생략한다.
제 1케이스본체(44a)의 제 1측판(44e)은, 상술한 바와 같이 합성수지제의 필름형상의 것으로서 두터운 부분의 두께가 얇게 구성되어있다. 이 제 1측판(44e)의바깥둘레 가장자리부에는, 상술한 방법으로 합성수지제의 제 1외주프레임체(44f)가 사출성형에 의해 성형되어 금형내에서 일체로 고착된다. 마찬가지로, 제 2케이스본체(44b)는, 필름형상으로 합성수지제의 제 2측판(44c) 및 이 제 2측판(44c)의 바깥둘레 가장자리부에 합성수지제의 제 2외주프레임체(44d)가 사출성형으로 일체로 형성되어있다.
제 1외주프레임체(44f)와 제 2외주프레임체(44d)는, 대향하여 일체로 초음파용착, 접착제 등의 수단으로 일체로 접합된다. 이 외장케이스(40)의 제 1케이스본체(44a)에는 3개의 관통구멍인 단자창(端子窓)(43)이 형성되어있고, 여기로부터 전류가 입출력된다. 제 2케이스본체(44b)에는 기판지지리브(board supporting ribs)(49), 위치결정구멍(49a) 등이 형성되어 있다. 위치결정구멍(49a)에는, 조립시에 제 2케이스본체(44b)의 위치결정핀이 삽입되므로, 제 1케이스본체(44a)와 제 2케이스본체(44b)의 조립시의 정밀도가 높다.
전지소자(42), 보호회로기판(48), 양극단자(45), 음극단자(46) 등은, 상술한 리튬이온ㆍ폴리머 이차전지(1)와 실질적으로 동일한 구조, 기능이어서 그 설명은 생략한다.
[ 그 외의 실시예 ]
상술한 실시예 1 ~ 7에서는, 외주프레임체의 외측에 외피로서 박판재(20)를 배치한 것이었으나, 박판재(20)를 반드시 외주프레임체의 외측에 배치할 필요는 없고 내측에 배치해도 된다.
상술한 본 발명의 비수전해질전지의 외장케이스의 실시예는, 알루미늄 적층필름으로 포장된 폴리머전지에 적용한 것이었다. 그러나, 본 발명의 외장케이스는, 리튬이온전지를 외장(外裝)하는 스틸캔, 알루미늄캔 등의 금속케이스의 외장에도 적용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 비수전해질전지를 외장(外裝)하는 외장케이스(4)로서,
    측면의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 형성된 직사각형의 케이스본체 외주(外周)프레임(9)을 가진 구성으로 되고, 상기 비수전해질전지를 수납하기위한 합성수지제의 케이스본체(4a)와,
    상기 케이스본체(4a)에 수납된 상기 비수전해질전지의 개방측의 측면을 덮는 합성수지제의 필름형상의 측판(4c), 및 상기 측판(4c)의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 고착된 합성수지제의 커버외주프레임(10)으로 이루어진 커버(4b)로 이루어지고,
    상기 케이스본체 외주프레임(9)과 상기 커버외주프레임(10)이 서로 마주하여 일체로 접합하기위한 접합부로 이루어진 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 접합부는, 상기 케이스본체 외주프레임(9)과 상기 커버외주프레임(10)을 상대적으로 위치결정하기위한 위치결정수단(9a, 10a)을 가지는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 위치결정수단(9a, 10a)은, 상기 케이스본체 외주프레임체(9)에 단면구조가 계단형상인 제 1 단차부(段差部)(9a)가 형성되고, 상기 커버외주프레임(10)에 단면구조가 계단형상인 제 2단차부(10a)가 형성되어 있고, 상기 제 1단차부(9a) 및 상기 제 2단차부(10a)가 서로 마주보고 끼워져 일체로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 케이스본체(4a)에는, 상기 비수전해질전지의 입출력단자에 접촉할 수 있도록 관통된 관통구멍인 단자창(3)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1단차부(9a) 및 상기 제 2단차부(10a)는, 높이가 다른 면을 가지고 구성된 것임을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  6. 제 1항에 기재된 비수전해질전지를 외장하는 외장케이스의 제조방법에 있어서,
    사출성형금형에서 사출성형하여 상기 케이스본체(4a)를 성형하고,
    상기 측판(4c)을 사출성형금형에 삽입하여, 상기 측판(4c)의 바깥둘레가장자리부에 합성수지를 사출하여 커버외주프레임(10)을 일체로 고착하여 상기 커버(4b)를 형성하고,
    상기 케이스본체 외주프레임(9)과 상기 커버외주프레임(10)을 마주하게 하여, 일체로 접합시켜 상기 외장케이스(4)를 제조하는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 고착은 상기 사출성형금형내에서의 상기 커버외주프레임(10)의 용융수지에 의한 열융착이며, 상기 접합은, 초음파 용착(溶着)에 의한 것임을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 초음파 용착을 위해 상기 케이스본체 외주프레임(9) 및 상기 커버외주프레임(10)에, 상기 접합을 위한 볼록부인 용착부(溶着部)(22)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법.
  9. 비수전해질전지를 외장하는 외장케이스로서,
    상기 비수전해질전지의 다른 측면보다 넓은 측면을 덮는 필름형상으로서 합성수지제의 제 1측판(44e)과,
    상기 비수전해질전지의 상기 넓은 측면과 마주하는 측면을 덮는 필름형상으로서 합성수지제의 제 2측판(44c)과,
    상기 제 1측판(44e)의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 고착된 합성수지제의 제 1 외주(外周)프레임체(44f), 및
    상기 제 2측판(44c)의 바깥둘레 가장자리부에 일체로 고착된 합성수지제의 제 2 외주(外周)프레임체(44d)와,
    상기 제 1외주프레임체(44f)와 상기 제 2외주프레임체(44d)가 마주보고 일체로 접합하기위한 접합부,
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 접합부는, 상기 제 1 외주프레임체(44f)와 상기 제 2외주프레임체(44d)를 상대적으로 위치결정하기위한 위치결정수단(49a)을 가지는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 위치결정수단(49a)은, 서로 끼워져 위치결정하기위한 오목부(49a)와, 상기 오목부(49a)에 삽입되는 볼록부가 상기 제 1 외주프레임체(44f) 및 상기 제 2외주프레임체(44d)에 형성되어 있는 있는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 외주프레임체(44f), 및 상기 제 2외주프레임체(44d)에는, 상기 비수전해질전지의 입출력단자에 접촉할 수 있도록 관통된 관통구멍인 단자창(43)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스.
  13. 제 9항에 기재된 비수전해질전지를 외장하는 외장케이스의 제조방법에 있어서,
    상기 제 1측판(44e)을 사출성형금형에 삽입하고, 상기 제 1측판(44e)의 바깥둘레 가장자리부에 합성수지를 사출하여 제 1 외주프레임체(44f)를 일체로 고착하여 제 1케이스본체(44a)를 성형하고,
    상기 제 2측판(44c)을 사출성형금형에 삽입하고, 상기 제 2측판(44c)의 바깥둘레 가장자리부에 합성수지를 사출하여 제 2외주프레임체(44d)를 일체로 고착하여 제 2케이스본체(44b)를 성형하고,
    상기 제 1케이스(44a)와 상기 제 2케이스(44b)를 마주보게 하여, 상기 제 1외주프레임체(44f)와 상기 제 2외주프레임체(44d)를 일체로 접합시키는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 고착은, 상기 사출성형금형내에서의 제 1외주프레임체 및 제 2외주프레임체의 용융수지에 의한 열융착이며, 상기 접합은, 초음파 용착에 의한 것임을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 초음파 용착을 위해 상기 제 1외주프레임체(44f) 및상기 제 2외주프레임체(44d)에, 상기 접합을 위한 볼록부인 용착부(22)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비수전해질전지의 외장케이스의 제조방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8617729B2 (en) 2007-09-21 2013-12-31 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
KR101384919B1 (ko) * 2007-09-12 2014-04-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
WO2015020268A1 (ko) * 2013-08-05 2015-02-12 주식회사 대은글로벌솔루션 식기 세척기용 세척볼 케이스
WO2016167599A1 (ko) * 2015-04-15 2016-10-20 주식회사 엘지화학 핫 멜팅 고정 구조를 이용한 내장형 전지팩의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전지팩
KR20230102830A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 주식회사 유라코퍼레이션 버스바 지지 구조

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004008569A1 (de) * 2004-02-19 2005-09-01 Dbt Automation Gmbh Eigensichere Batteriestromversorgung für den untertägigen Bergbau
US8450004B2 (en) * 2004-02-19 2013-05-28 Caterpillar Global Mining Europe Gmbh Intrinsically-safe battery power supply for underground mining
KR100601519B1 (ko) * 2004-06-22 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조 방법
US8778529B2 (en) * 2004-11-29 2014-07-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
KR100857034B1 (ko) * 2005-03-25 2008-09-05 주식회사 엘지화학 난연성 접착부재를 포함하고 있는 전지
KR100980104B1 (ko) * 2005-09-28 2010-09-07 주식회사 엘지화학 이차전지 제조장치
KR100811875B1 (ko) 2006-08-14 2008-03-10 스웨이 무 왕 바깥 케이스 제조방법
DE102007043660A1 (de) * 2007-09-13 2009-03-26 Biotronik Crm Patent Ag Batteriebetriebenes Gerät, insbesondere implantierbares medizinelektronisches Gerät
DE102008059946B4 (de) 2008-12-02 2013-02-28 Daimler Ag Einzellzelle einer Batterie, Batterie mit einer Mehrzahl der Einzelzellen und Verfahren zur Herstellung eines Rahmens für die Einzelzelle
JP4985671B2 (ja) * 2009-02-09 2012-07-25 ソニー株式会社 電池パック
JP5426234B2 (ja) * 2009-05-27 2014-02-26 河西工業株式会社 多色成形品の成形方法、および成形装置
TWI550937B (zh) 2009-06-01 2016-09-21 傑士湯淺國際股份有限公司 組合電池與組合電池的製造方法
JP5063646B2 (ja) * 2009-07-31 2012-10-31 パナソニック株式会社 電池パック用ケース、その製造方法、電池パック及びその製造方法
KR101122904B1 (ko) * 2009-12-18 2012-03-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
EP2360755A1 (de) * 2010-02-16 2011-08-24 Marlafin AG Energieversorgungseinheit für ein elektrisches Gerät
TWI398978B (zh) * 2010-06-25 2013-06-11 Simplo Technology Co Ltd 電池外殼的製造方法
WO2012020939A2 (ko) * 2010-08-09 2012-02-16 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지
JP5575035B2 (ja) * 2011-03-29 2014-08-20 株式会社神戸製鋼所 自動車のバッテリーフレーム構造
CN103427051A (zh) * 2012-05-18 2013-12-04 神讯电脑(昆山)有限公司 用于电子装置的电池壳及其制造方法
KR101981255B1 (ko) * 2012-01-16 2019-05-22 에스케이이노베이션 주식회사 프레임을 갖는 배터리 셀 및 그 제조 방법
KR20140025132A (ko) * 2012-08-21 2014-03-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20140109696A (ko) 2013-03-06 2014-09-16 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 팩
CN104134766A (zh) * 2013-05-31 2014-11-05 中航锂电(洛阳)有限公司 锂电池、其电芯保持架和盖板及其盖板与壳体的焊接方法
KR102073191B1 (ko) 2013-08-05 2020-02-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US10205140B2 (en) * 2014-02-19 2019-02-12 Delta Electronics, Inc. Cell and manufacture method thereof
KR101776885B1 (ko) * 2014-09-25 2017-09-08 주식회사 엘지화학 둘 이상의 케이스 부재들을 포함하는 각형 전지셀
JP6564188B2 (ja) * 2015-01-09 2019-08-21 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス用外装体
CN114421061A (zh) * 2016-04-06 2022-04-29 大日本印刷株式会社 电池用包装材料、其制造方法和电池
ES2762116T3 (es) * 2017-03-01 2020-05-22 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd Conjunto de carcasa, dispositivo electrónico y teléfono móvil que tienen el mismo
JP2018156784A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
KR102334141B1 (ko) * 2017-10-31 2021-12-02 주식회사 엘지에너지솔루션 사출 성형된 전지케이스를 포함하는 이차전지
KR102599481B1 (ko) 2018-08-14 2023-11-08 삼성전자주식회사 배터리 접착 구조 및 이를 포함하는 전자 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3430845A (en) * 1967-11-27 1969-03-04 Lion Fat Oil Co Ltd Sealed cuboid container utilizing a sheet of synthetic resin film for packing powder or fine particles and its fabricating method
EP1995819B1 (en) * 1998-09-11 2011-07-13 Panasonic Corporation Battery pack with protective circuit
JP4064000B2 (ja) * 1999-05-14 2008-03-19 京セラ株式会社 バッテリーパック及び該バッテリーパックを用いた携帯機器
JP2001093495A (ja) * 1999-07-19 2001-04-06 Toshiba Battery Co Ltd 電池パック
JP2001319633A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Toshiba Battery Co Ltd 電池パック
JP2001093497A (ja) * 1999-07-19 2001-04-06 Toshiba Battery Co Ltd 扁平電池の収容ケース及びそれを用いた電池パック

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101384919B1 (ko) * 2007-09-12 2014-04-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US8617729B2 (en) 2007-09-21 2013-12-31 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
WO2015020268A1 (ko) * 2013-08-05 2015-02-12 주식회사 대은글로벌솔루션 식기 세척기용 세척볼 케이스
US10925459B2 (en) 2013-08-05 2021-02-23 Daeeun Global Solution Co., Ltd. Case for dishwasher-use washing balls
WO2016167599A1 (ko) * 2015-04-15 2016-10-20 주식회사 엘지화학 핫 멜팅 고정 구조를 이용한 내장형 전지팩의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전지팩
KR20160123036A (ko) * 2015-04-15 2016-10-25 주식회사 엘지화학 핫 멜팅 고정 구조를 이용한 내장형 전지팩의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전지팩
US10818957B2 (en) 2015-04-15 2020-10-27 Lg Chem, Ltd. Method of manufacturing embedded type battery pack using hot-melt fixing structure and battery pack manufactured using the same
KR20230102830A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 주식회사 유라코퍼레이션 버스바 지지 구조

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003289397A8 (en) 2004-07-09
US20060068281A1 (en) 2006-03-30
US20100162558A1 (en) 2010-07-01
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