KR20050032199A - 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조 - Google Patents

리튬 이온 폴리머 전지팩 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 관한 것으로, 전극조립체와 전해질을 수용하는 일정크기의 내부공간과 그 내부공간의 상부 모서리를 따라 반경방향 외측으로 뻗는 확장부분을 갖는 하부다층폴리머와, 이 하부다층폴리머의 확장부분중 일부와 회전 가능하게 연결되고 나머지 다른부분이 그 하부다층폴리머의 대응 확장부분과 마주하여 밀봉되는 상부다층폴리머로 이루어진 전지케이스와; 상기 전지케이스 내의 전지를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있도록 그 전지케이스의 외곽을 감싸고 상기 밀봉처리된 확장부분중 일부에 의해 일체로 고정되는 전지보호구를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그에 따라, 본 발명은 전지의 사이즈를 최소한으로 증대시키면서 전지를 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있게 한다.

Description

리튬 이온 폴리머 전지팩 구조{PACKING STRUCTURE FOR LITHIUM ION POLYMER BATTERY}
본 발명은 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 관한 것으로, 특히 전지를 수용하는 전지케이스의 외곽에 전지보호구를 끼워 전지케이스 내의 전지를 외부의 충격으로부터 안전하게 보호하고, 아울러 전지의 전체 외곽 사이즈를 줄여 그 전지에 의해 작동되는 소정 기기를 소형화하는데도 기여할 수 있게 하도록 한 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 관한 것이다.
일반적으로, "파우치 전지"라고도 불리는 리튬 이온 폴리머 전지(1)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 일정크기의 내부공간(2a)이 형성된 케이스본체(2)와; 이 케이스본체에 회전 가능하게 연결되는 커버(3)와: 양극판(4a), 음극판(4b) 및 분리막(4c)으로 이루어져 상기 케이스본체(2)의 내부공간(2a) 안에 삽입되는 일정 개수의 전극조립체(4)와; 이 각 전극조립체의 양극판(4a)과 음극판(4b)의 단부로부터 길이방향 외측으로 뻗는 접속부(5)와; 이 각 해당 접속부와 연결되는 양극단자(6)와 음극단자(7)로 이루어져 있다.
여기에서, 상기 케이스본체(2)의 내부공간(2a) 상부 모서리에는 수평면 상의 외측방향으로 열융착을 위한 일정폭의 확장부분(2b)이 형성되어 있으며, 상기 해당 접속부(5)와 연결된 양극단자(6)와 음극단자(7)의 중앙부분에는 상기 케이스본체(2)의 확장부분(2b)과 커버(3)의 테두리부분(3a)이 열융착기(도시되지 않음)에 의해 열융착될 때 그 열융착기와 전극단자(6,7) 간에 쇼트가 발생되지 않도록 비전도성 물질의 단자테이프(8)가 코팅되어 있다.
전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 파우치 형태의 리튬 이온 폴리머 전지의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 양극판(4a), 음극판(4b) 및 분리막(4c)으로 이루어지는 일정 개수의 전극조립체(4)를 케이스본체(2)의 내부공간(2a) 안에 삽입시킨 다음, 일정량의 전해액을 그 내부공간 안에 주입한다.
이때, 상기 각 전극조립체(4)의 접속부(5)는 중앙부분이 단자테이프(8)로 코팅된 해당 전극단자(6,7)와 연결되어 있으며, 이 각 전극단자와 단자테이프(8)의 일부는 상기 케이스본체(2)와 커버(3)의 밖으로 도출되어 있다.
그런 다음, 상기 커버(3)를 케이스본체(2)에 밀착시킨 다음 그 케이스본체의 확장부분(2b)과 커버(3)의 테두리부분(3a)을 전해액이 누출되지 않도록 열융착기(도시되지 않음)를 이용하여 밀봉하면 된다.
그러나 종래에는, 전극조립체를 수용하는 케이스본체의 상부 모서리에 커버의 테두리부분과 열융착되는 확장부분이 전극조립체의 유효 사이즈 보다 훨씬 크게 형성되는 데다, 그 케이스본체와 커버의 외곽을 별도의 플라스틱케이스로 감쌌기 때문에 전지의 전체 사이즈가 커지게 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 전지의 전체 사이즈를 최소한으로 증대시키면서 전지를 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있도록 하는 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전지가 충전기 또는 소정 기기에 장착되어 과충전되거나 과방전될 우려가 있을 때 그 충전기 또는 해당 기기와의 접속을 신속히 차단하여 전지를 안전하게 보호할 수 있도록 하는 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전극조립체와 전해질을 수용하는 일정크기의 내부공간과 그 내부공간의 상부 모서리를 따라 반경방향 외측으로 뻗는 확장부분을 갖는 하부다층폴리머와, 이 하부다층폴리머의 확장부분중 일부와 회전 가능하게 연결되고 나머지 다른부분이 그 하부다층폴리머의 대응 확장부분과 마주하여 밀봉되는 상부다층폴리머로 이루어진 전지케이스와; 상기 전지케이스 내의 전지를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있도록 그 전지케이스의 외곽을 감싸고 상기 밀봉처리된 확장부분중 일부에 의해 일체로 고정되는 전지보호구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 전지보호구와 PCB가 별도로 마련된 예를 보여주는 개략 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 전지보호구가 전지케이스의 외곽에 조립되는 상태를 보여주는 개략 사시도이다.
본 발명의 전지팩 구조는 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이, 전극조립체(도시되지 않음)와 전해질을 수용하는 일정크기의 내부공간(9a)과 그 내부공간의 상부 모서리를 따라 반경방향 외측으로 뻗는 확장부분(9b)을 갖는 하부다층폴리머(9)와, 이 하부다층폴리머의 확장부분(9b)중 일부와 회전 가능하게 연결되고 나머지 다른부분이 그 하부다층폴리머(9)의 대응 확장부분(9b)과 마주하여 밀봉되는 상부다층폴리머(10)로 이루어진 전지케이스(11)와;
상기 전지케이스(11) 내의 전지를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있도록 그 전지케이스의 외곽을 감싸고 상기 밀봉처리된 확장부분, 즉 밀봉확장부분(12)중 일부에 의해 일체로 고정되는 전지보호구(13)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
여기에서, 상기 전지보호구(13)는 상기 전지케이스(11)의 모서리에 대응하는 중공형프레임(14) 형태로 이루어지거나, 상기 전지케이스(11)의 상면과 하면중 한 면을 밀폐되게 감싸는 커버(15) 형태로 이루어질 수 있다(도 3, 도 5 및 도 7 참조).
상기 중공형프레임(14)의 일측에는 상기 전지케이스(11)의 바깥면과 마주하는 적어도 하나의 크로스부재(14a)가 일정간격을 두고 형성될 수 있다.
또한, 다른 실시예로, 상기 전지보호구(13)는 상기 전지케이스(11)의 상면과 하면을 감싸는 "ㄷ"자형 보호부재(16) 형태로 이루어질 수 있다(도 8 참조).
여기에서, 상기 "ㄷ"자형 보호부재(16)의 양측에는 상기 전지케이스(11)의 측면을 감싸는 수직확장부(16a)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 전지보호구(13)는 플라스틱, 금속, 또는 이들의 조합된 형태 어느 것이든 가능하며, 일정형태로 사출되거나 가공되기에 용이하면서 일정강도를 유지할 수 있는 것이면 족하다.
다른 한편, 상기 전지케이스(11)의 외부로 뻗은 두 전극단자(17,18)쪽 전방향 확장부분(9b)에는 전지가 과충전되거나 과방전되는 것을 방지할 수 있도록 상기 두 전극단자(17,18)와 접속되는 전지보호회로(도시되지 않음)와, 이 전지보호회로를 통해 전지의 두 전극단자(17,18)와 외부기기(도시되지 않음)가 접속될 수 있도록 아웃렛포트(19a)가 마련된 PCB(19)가 상기 전지보호구(13)와 착탈 가능하게 부착되는 것이 바람직하다(도 5와 도 6 참조).
여기에서, 상기 PCB(19)는 사출성형기의 성형공간 내에 위치된 상태에서 전지보호구(13)를 이루는 부분과 일체로 성형되는 방식으로 제조되는 것도 가능하다(도 4 참조).
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조를 적용하여 전지를 제조하는 과정을 도 3, 도 5 및 도 6를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일정 개수의 전극조립체(도시되지 않음)를 전지케이스(11)의 일측 하부다층폴리머(9)의 내부공간(9a) 안에 위치시킨 후, 그 내부공간 안에 일정량의 전해질을 주입한다.
그런 다음, 상기 전지케이스(11)의 타측 상부다층폴리머(10)를 하부다층폴리(9) 쪽으로 닫은 후, 그 하부다층폴리머의 확장부분(9b)과 상부다층폴리머(10)의 대응부분을 소정의 열융착기(도시되지 않음)로 열융착시켜 밀봉한다.
그런 다음, 상기 전지케이스(11)를 뒤집은 상태에서 그 전지케이스의 외곽에 전지보호구(13)를 끼운 후, 상기 상부다층폴리머(10)와 하부다층폴리머(9)의 밀봉확장부분(12)중 양측 확장부분을 그 전지보호구(13)의 해당 측면을 향해 접어 부착시키면 된다.
이때, 상기 전지케이스(11) 내의 전지와 연결되는 양극단자(17)와 음극단자(18)는 그 전지케이스(11)의 전측 확장부분(10a)쪽으로 돌출되게 위치되어 있다.
그런 다음, 상기 두 전극단자(17,18)쪽으로 뻗은 상기 전지케이스(11)의 하부다층폴리머(9)측 확장부분(9b)에 전지보호회로(도시되지 않음)와 아웃렛포트(19a)가 마련된 PCB(19)를 정렬시켜 그 PCB의 전지보호회로가 상기 각 해당 전극단자(17,18)와 접속되게 부착시키면 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 전지의 사이즈를 최소한으로 증대시키면서 전지를 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 전지가 충전기에 오랜 동안 장착되어 과충전되거나 소정 해당 기기에 장착되어 과방전되는 경우 전지와 충전기 또는 해당 기기와의 접속을 신속히 차단하여 전지를 안전하게 보호할 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술의 파우치 전지를 보여주는 개략 분해 사시도.
도 2는 도 1의 파우치 전지의 개략 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 전지보호구와 PCB가 별도로 마련된 예를 보여주는 개략 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 전지보호구와 PCB가 일체로 형성된 다른 예를 보여주는 개략 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 전지보호구가 전지케이스의 외곽에 조립되는 상태를 보여주는 개략 사시도.
도 6는 도 5의 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조의 개략 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 커버형태의 전지보호구를 보여주는 개략 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조에 적용되는 "ㄷ"자 형태의 전지보호구를 보여주는 개략 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
9a: 내부공간 9b: 확장부분
9: 하부다층폴리머 10: 상부다층폴리머
11: 전지케이스 12: 밀봉확장부분
13: 전지보호구 14a: 크로스부재
14: 중공형프레임 15: 커버
16a: 수직확장부 16: "ㄷ"자형 보호부재
17: 양극단자 18: 음극단자
19a: 아웃렛포트 19: PCB

Claims (8)

  1. 전극조립체와 전해질을 수용하는 일정크기의 내부공간과 그 내부공간의 상부 모서리를 따라 반경방향 외측으로 뻗는 확장부분을 갖는 하부다층폴리머와, 이 하부다층폴리머의 확장부분중 일부와 회전 가능하게 연결되고 나머지 다른부분이 그 하부다층폴리머의 대응 확장부분과 마주하여 밀봉되는 상부다층폴리머로 이루어진 전지케이스와;
    상기 전지케이스 내의 전지를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있도록 그 전지케이스의 외곽을 감싸고 상기 밀봉처리된 확장부분중 일부에 의해 일체로 고정되는 전지보호구를 포함하는 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전지보호구는 상기 전지케이스의 모서리와 마주하는 중공형프레임인 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중공형프레임의 일측에는 상기 전지케이스의 바깥면과 마주하는 적어도 하나의 크로스부재가 일정간격을 두고 형성된 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전지보호구는 상기 전지케이스의 상면과 하면중 한 면을 밀폐되게 감싸는 커버인 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전지보호구는 상기 전지케이스의 상면과 하면을 감싸는 "ㄷ"자형 보호부재인 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  6. 제5항에 있어서, 상기 "ㄷ"자형 보호부재의 양측에는 상기 전지케이스의 측면을 감싸는 수직확장부가 형성된 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전지케이스의 외부로 뻗은 두 전극단자쪽 전방향 확장부분에는 전지가 과충전되거나 과방전되는 것을 방지할 수 있도록 상기 두 전극단자와 접속되는 전지보호회로와, 이 전지보호회로를 통해 전지의 두 전극단자와 외부기기가 접속될 수 있도록 아웃렛포트가 마련된 PCB가 상기 전지보호구와 착탈 가능하게 부착되는 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전지보호구는 전지가 과충전되거나 과방전되는 것을 방지할 수 있도록 전지의 두 전극단자와 접속되는 전지보호회로와, 이 전지보호회로를 통해 전지의 두 전극단자와 외부기기가 접속될 수 있도록 아웃렛포트가 마련된 PCB와 일체로 형성된 것인 리튬 이온 폴리머 전지팩 구조.
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