KR20070113039A - 폴리머 전지 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리머 전지 팩에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 충격에 강하고 안정성이 향상된 폴리머 전지 팩을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 일측으로 전극 탭이 노출되어 형성된 폴리머 전지와, 폴리머 전지를 감싸면서 동시에 폴리머 전지의 전극 탭은 외측으로 노출되도록 하는 금속 케이스와, 금속 케이스를 통하여 노출된 전극 탭에 접속된 보호회로기판과, 금속 케이스의 양측부에 결합된 커버와, 금속 케이스 및 커버의 전방과 보호회로기판을 함께 몰딩하는 수지를 포함하여 이루어진 폴리머 전지 팩이 제공된다.
이와 같이 하여 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 구부림(bending), 비틀림(twisting) 및 낙하시에도 고강도를 유지하여 안정성 및 신뢰성이 향상된다.
폴리머 전지, 금속 케이스, 스테인레스 스틸, 커버, 수지
Description
도 1은 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩중 몰딩 공정전의 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩중 금속 케이스만을 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 4b 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 5a는 도 1의 5a-5a선을 취한 단면도이고, 도 5b는 도 1의 5b-5b선을 취한 단면도이며, 도 5c는 도 1의 5c-5c선을 취한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 폴리머 전지 팩 110; 폴리머 전지
111; 전극 탭 112; 파우치
112a; 금속포일 112b,112c; 절연층
113; 전극 조립체 113a; 양극 전극판
113b; 세퍼레이터 113c; 음극 전극판
120; 금속 케이스 121; 상부 케이스
122; 상부 영역 123; 측부 영역
123a; 수평면 123b; 수직면
124a; 락킹 홀 124b; 개구부
124c; 곡면 124d; 수직면
125; 하부 케이스 126; 하부 영역
127; 측부 영역 127a; 제1수평면
127b; 제1수직면 127c; 제2수평면
127d; 제2수직면 128a; 락킹 홀
128b; 수평면 130; 보호회로기판
131; 전극 단자 132; 전극 리드
133, 134; 절연 부재 140; 수지
141; 개구 142; 홀
143; 침수지 150; 커버
151; 수직 몸체 152; 상부 수평 돌기
153; 하부 수평 돌기 154; 돌기
155; 절연 부재 161; 절연 부재
162; 라벨
본 발명은 폴리머 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 강도, 안정성 및 신뢰성이 향상된 폴리머 전지 팩에 관한 것이다.
종래의 폴리머 전지 팩은 파우치 형태의 베어 셀에 보호회로부재가 접속된 리튬 폴리머 전지와, 상기 리튬 폴리머 전지가 수납된 채 테두리가 모두 초음파 용착된 플라스틱 케이스 등으로 이루어져 있었다. 여기서, 상기 파우치 형태의 베어 셀은 변성 폴리프로필렌(CPP)/알루미늄/나일론(또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))으로 이루어진 파우치의 내부에, 양극 전극판/세퍼레이터/음극 전극판으로 이루어진 전극 조립체 및 폴리머 전해액이 수납된 형태를 한다. 참고로, 상기와 같은 폴리머 전지는 액상의 전해액을 이용하는 리튬 이온 전지와 다르게 폴리머 전해액을 이용하기 때문에 명명된 것이다.
한편, 이러한 종래의 폴리머 전지 팩은 베어 셀을 이루는 파우치 및 그것을 감싸는 플라스틱 케이스의 강도가 약함으로써, 구부림(bending), 비틀림(twisting) 및 낙하 등과 같은 외부 충격에 쉽게 손상될 수 있고, 따라서 안정성 및 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.
즉, 파우치에 사용되는 알루미늄은 매우 얇은 두께의 포일 형태를 하고, 또한 그것을 감싸는 플라스틱 케이스 역시 매우 얇은 두께를 함으로써, 강도가 약하고 따라서 외력에 의해 쉽게 변형, 파손 및 손상될 수 있었다. 예를 들면, 상기 플라스틱 케이스 및 파우치는 뾰족한 못이나, 바늘 등으로 쉽게 관통되기 쉽다. 물론, 이와 같이 폴리머 전지 팩이 변형, 파손, 손상되거나 또는 뾰족한 못이나 바늘 등이 관통되면 내부 쇼트 등에 의해 전지의 기능이 정지되거나 또는 전지가 오동작하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리머 전지의 외장재로서 플라스틱 케이스대신 금속 케이스를 사용함으로써, 전지의 강도 및 안정성을 향상시킬 수 있는 폴리머 전지 팩을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 금속 케이스에 다수의 락킹 홀을 형성함으로써, 그 락킹 홀에 수지가 단단하게 결합되도록 한 폴리머 전지 팩을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 금속 케이스에 단차를 형성하고, 상하 방향에서 상호 결합시킴으로써 조립성을 향상시키고, 팩의 두께 및 폭이 기준 규격에 적합하도록 한 폴리머 전지 팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 일측으로 전극 탭이 노출되어 형성된 폴리머 전지와, 상기 폴리머 전지를 감싸면서 동시에, 상기 폴리머 전지의 전극 탭은 외측으로 노출되도록 하는 금속 케이스와, 상기 금속 케이스를 통하여 노출된 전극 탭에 접속된 보호회로기판을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 폴리머 전지는 금속 포일을 중심으로 양면에 절연층이 형성된 봉지 형태의 파우치와, 양극 전극판, 세퍼레이터 및 음극 전극판이 적층된 동시에 다수회 권취되어 상기 파우치에 수납된 전극 조립체와, 상기 파우치에 수납되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액과, 상기 전극 조립체에 접속된 동시에 상기 파우치 외측으로 노출된 전극 탭을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스는 상기 폴리머 전지의 상부와 측부를 감싸는 상부 케이스와, 상기 폴리머 전지의 하부와 측부를 감싸는 하부 케이스로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스와 하부 케이스는 상기 폴리머 전지를 개재하여 상하 방향에서 상호 결합될 수 있다.
또한, 상기 폴리머 전지와 금속 케이스 사이에는 절연 부재가 더 개재될 수 있다.
또한, 상기 절연 부재는 폴리머 전지의 상면, 하면 및 적어도 하나의 측면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 상기 절연 부재는 접착 테이프일 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스의 대향되는 양측부에는 커버가 더 결합될 수 있다.
상기 커버와 상기 금속 케이스 사이에는 절연 부재가 더 개재될 수 있다. 상기 절연 부재는 접착 테이프일 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스의 적어도 하나의 측부에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통하여 상기 폴리머 전지의 전극 탭이 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 보호회로기판은 상기 금속 케이스의 개구부 바깥에 세워져 위치될 수 있다.
또한, 상기 보호회로기판은 수지로 몰딩되어 상기 금속 케이스에 고정될 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스의 개구부를 갖는 측부에는 적어도 하나의 락킹 홀이 형성되고, 상기 개구부, 락킹 홀 및 보호회로기판이 수지로 몰딩되어 감싸여진 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스의 대향되는 양측부에는 커버가 더 결합된 동시에, 상기 개구부와 인접한 상기 커버에는 내측으로 노출된 돌기가 더 형성되고, 상기 돌기는 상기 수지로 몰딩된 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스는 스테인레스 스틸(SUS), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 금속 합금중 선택된 어느 하나로 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 폴리머 전지의 전극 탭과 금속 케이스 사이에는 상기 전극 탭이 금속 케이스에 쇼트되지 않도록 절연 부재가 더 개재될 수 있다. 상기 절연 부재는 보호회로기판과 함께 수지로 몰딩된 것일 수 있다.
또한, 상기 보호회로기판에는 상기 폴리머 전지의 전극 탭에 결합되는 전극리드가 형성되고, 상기 전극리드는 절곡되어 상기 전극 탭에 용접되어 있되, 상기 절곡된 전극리드 사이에는 절연 부재가 더 개재될 수 있다. 상기 절연 부재는 보호회로기판과 함께 수지로 몰딩된 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 케이스의 표면에는 라벨이 접착될 수 있다.
또한, 상기 라벨은 상기 금속 케이스의 상면, 하면 및 적어도 하나의 측면을 감싸는 형태로 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 보호회로기판은 적어도 하나의 전극 단자가 형성되고, 상기 전극 단자를 제외한 전체 영역은 수지로 몰딩된 것일 수 있다.
또한, 상기 수지에는 적어도 하나의 홀이 형성되어 상기 보호회로기판과 연통되고, 상기 홀의 표면에는 습기가 침투되었는지의 여부를 확인할 수 있도록 침수지가 더 접착된 것일 수 있다.
계속해서, 상기 금속 케이스는 소정 넓이의 상부 영역 및 상기 상부 영역의 둘레로부터 하부 방향으로 절곡된 측부 영역으로 이루어진 상부 케이스와, 소정 넓이의 하부 영역 및 상기 하부 영역의 둘레로부터 상부 방향으로 절곡된 측부 영역으로 이루어진 하부 케이스를 포함하고, 상기 상부 케이스의 측부 영역과 하부 케이스의 측부 영역이 상호 결합된 것일 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스의 측부 영역은 상기 상부 영역보다 낮은 동시에 바깥 방향으로 연장된 수평면과, 상기 수평면으로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장된 수직면을 포함하고, 상기 하부 케이스의 측부 영역은 상기 하부 영역보다 높은 동시에 바깥 방향으로 연장된 제1수평면과, 상기 제1수평면으로부터 상부 방향으로 절곡되어 연장된 제1수직면과, 상기 제1수직면으로부터 안쪽 방향으로 절곡되어 연장된 제2수평면과, 상기 제2수평면으로부터 상부 방향으로 절곡되어 연장된 제2수직면을 포함하고, 상기 상부 케이스의 수직면 내측에 상기 하부 케이스의 제2수직면이 결합될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스의 수직면과 하부 케이스의 제1수직면은 상호 동일 평면상에 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스와 하부 케이스에 형성되고 상호 결합된 측부 영역중 대향되는 양측의 측부 영역에는 커버가 더 결합될 수 있다.
또한, 상기 커버는 상기 상부 케이스의 측부 영역중 수직면 및 상기 하부 케이스의 측부 영역중 제1수직면에 접촉하는 수직 몸체와, 상기 상부 케이스의 측부 영역중 수평면에 결합되는 상부 수평 돌기와, 상기 하부 케이스의 측부 영역중 제1 수평면에 결합되는 하부 수평 돌기를 포함하고, 상기 수직 몸체, 상부 수평 돌기 및 하부 수평 돌기는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스중 소정 측부 영역은 상기 상부 영역보다 낮은 면을 이루며 바깥 방향으로 형성된 곡면과, 상기 곡면으로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장된 수직면을 포함하고, 상기 하부 케이스중 상기 곡면 및 수직면과 대응되는 소정 측부 영역은 상기 하부 영역보다 높은 면을 이루며 바깥 방향으로 연장된 수평면을 포함하며, 상기 곡면과, 상기 수평면에는 적어도 하나의 락킹 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 수직면과 수평면 사이에 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통하여 폴리머 전지의 전극 탭이 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 대향되는 양측의 측부 영역에는 커버가 더 결합되어 있되, 상기 커버에는 상기 개구부에 일정 길이 결합되는 결합 돌기가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 개구부의 전방에는 상기 전극 탭이 결합되는 보호회로기판이 세워져 위치되고, 상기 보호회로기판을 포함하여 상기 개구부 및 락킹 홀은 수지로 몰딩될 수 있다.
또한, 상기 커버는 상부 수평 돌기가 상부 커버의 상부 영역과 동일 평면을 이루고, 하부 수평 돌기가 하부 커버의 하부 영역과 동일 평면을 이룰 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 폴리머 전지의 외장재로서 플라스틱 케이스 대신 금속 케이스를 사용함으로써, 전지의 강도, 안정성 및 신 뢰성이 한층 향상된다.
또한, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 금속 케이스에 개구부 및 그 주변에 다수의 락킹 홀을 형성하고, 이것에 보호회로기판을 몰딩하는 수지가 채워지도록 함으로써, 보호회로기판 및 수지와 금속 케이스 사이의 결합력이 한층 강화되고 이에 따라 전지의 안정성 및 신뢰성도 향상된다.
또한, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 금속 케이스에 다수의 단차를 형성하고, 이러한 단차가 상하 방향에서 서로 결합되도록 함으로써, 조립성이 우수하고 또한 팩의 두께 및 폭이 기준 규격으로부터 벗어나지 않게 된다.
또한, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 금속 케이스의 양측부에 커버를 각각 결합시킴으로써, 팩의 강도, 안정성 및 신뢰성이 더욱 향상된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩(100)은 대략 납작한 육면체 형태의 금속 케이스(120)와, 상기 금속 케이스(120)의 대향되는 양측에 결합된 두개의 커버(150)와, 상기 금속 케이스(120) 및 커버(150)의 전방을 몰딩하는 수지(140)를 포함한다. 하기에 설명하는 바와 같이, 상기 금속 케이스(120)의 내측에는 폴리머 전지가 수납되고, 또한 상기 수지(140)의 내측에는 상기 폴리머 전지와 전기적으로 접속되는 보호회로기판이 위치된다. 또한, 상기 수지(140)의 일측에는 침수 여부를 확인할 수 있는 침수지(143)가 더 부착될 수 있고, 또한 타측에는 보호회로기판(130)의 단자(131)가 외부로 노출되도록 소정 크기의 개구(141)가 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩중 수지 몰딩 공정전의 상태를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩(100)은 금속 케이스(120)의 전방에 보호회로기판(130)이 세워져 위치된다. 물론, 상기 금속 케이스(120)의 내부에 수납된 폴리머 전지와 상기 보호회로기판(130)은 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 금속 케이스(120)의 전방에는 다수의 락킹 홀(124a)이 더 형성됨으로써, 상기 보호회로기판(130)의 몰딩시 수지와 금속 케이스(120)의 상호간 형합 강도가 더욱 향상되도록 되어 있다. 더욱이, 상기 금속 케이스(120)의 양측부에 결합된 커버(150) 역시 전방으로 소정 길이 연장됨으로써, 그 연장된 부분이 몰딩시 수지로 감싸여질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩(100)은 대략 평평한 육면체 형태의 폴리머 전지(110)와, 상기 폴리머 전지(110)를 상부와 하부에서 대략 감싸는 형태의 금속 케이스(120)와, 상기 금속 케이스(120)의 전방에 세워져 위치되 어 상기 폴리머 전지(110)와 전기적으로 접속되는 보호회로기판(130)과, 상기 보호회로기판(130) 및 금속 케이스(120)와 커버(150)의 일부 영역을 감싸는 수지(140)와, 상기 금속 케이스(120)의 대향되는 양측에 결합되는 동시에 소정 영역이 상기 수지(140)로 감싸여지는 커버(150)를 포함한다. 도 3에서 상기 수지(140)는 하나의 물체로 도시하였으나, 이는 실제로 수지 몰딩 공정에 의해 형성된 것임을 유의한다.
먼저 상기 폴리머 전지(110)는 폴리머 전해액이 수용된 재충전 가능한 리튬 폴리머 전지일 수 있으며, 이는 전방에 소정 길이의 전극 탭(111)이 노출되어 있다. 물론, 상기 전극 탭(111)을 통하여 전지(110)의 충전 및 방전이 수행된다.
상기 금속 케이스(120)는 상기 폴리머 전지(110)를 상부와 하부에서 감싸면서 동시에 상기 폴리머 전지(110)의 전극 탭(111)은 외측으로 노출되도록 한다. 이러한 금속 케이스(120)는 크게 상부 케이스(121)와 하부 케이스(125)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 케이스(121)는 상기 폴리머 전지(110)의 대략 상면을 감싸는 상부 영역(122)과, 상기 폴리머 전지(110)의 대략 측면을 감싸는 측부 영역(123)으로 이루어질 수 있다. 더욱이, 상기 측부 영역(123)중 상기 폴리머 전지(110)의 전극 탭(111)이 형성된 영역과 대응되는 영역에는 다수의 락킹 홀(124a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(125)는 상기 폴리머 전지(110)의 대략 하면을 감싸는 하부 영역(126)과, 상기 폴리머 전지(110)의 대략 측면을 감싸는 측부 영역(127)으로 이루어질 수 있다. 여기서도 상기 측부 영역(127)중 상기 폴리머 전지(110)의 전극 탭(111)이 형성되는 영역과 대응되는 영역에는 다수의 락킹 홀(128a)이 형성될 수 있다. 한편, 이러한 금속 케이스(120)는 강도가 강하고 부식되지 않으며 가벼운 스테인레스 스틸(SUS), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금속 합금 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 금속 케이스(120)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 더욱이, 상기 금속 케이스(120)와 폴리머 전지(110) 사이에는 혹시 있을 수 있는 전기적 쇼트를 방지하기 위해 절연 부재(161)가 더 개재될 수 있다. 상기 절연 부재(161)는 양면 접착 테이프 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기와 같이 접착성이 있는 절연 부재(161)에 의해 상기 폴리머 전지(110)와 금속 케이스(120) 상호간의 결합력은 더욱 향상될 수 있다. 또한 상기 절연 부재(161)는 도시된 바와 같이 대략 "⊃"자 형태로 형성됨으로써, 상기 폴리머 전지(110)의 상면, 후방 측면 및 하면을 대략 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 금속 케이스(120)의 표면에도 대략 "⊃"자 형태의 라벨(162)(도 1 및 도 2에는 도시되어 있지 않음)이 더 부착될 수 있다. 물론, 이러한 라벨(162)은 상기 금속 케이스(120)중 상부 케이스(121)의 상부 영역, 후방 측부 및 하부 케이스(125)의 하부 영역을 대략 감싸는 형태로 형성될 수 있으며, 그 표면에는 전지 팩 제조사 및 각종 제품의 정보가 기록될 수 있다.
상기 보호회로기판(130)은 상기 폴리머 전지(110) 및 금속 케이스(120)의 전방에 세워져 위치될 수 있다. 물론, 상기 보호회로기판(130)은 전극 리드(132)를 통하여 상기 폴리머 전지(110)의 전극 탭(111)에 전기적으로 접속된다. 여기서, 상기 폴리머 전지(110)의 전극 탭(111)과 금속 케이스(120) 사이에는 절연 부재(133) 가 더 개재됨으로써, 상기 전극 탭(111) 또는 전극 리드(132) 등이 상기 금속 케이스(120)에 쇼트되지 않도록 되어 있다. 더욱이, 상기 전극 리드(132)는 대략 "∩"자 형태로 절곡되어 있는데, 이러한 절곡 영역에 또다른 절연 부재(134)가 더 개재되어 있다. 따라서, 상기 절곡된 전극 리드(132) 또는 전극 탭(111)이 보호회로기판(130)에 쇼트되지 않게 된다. 또한, 상기 보호회로기판(130)의 전면에는 다수의 전극 단자(131)가 형성되어 외부 세트(도시되지 않음)에 전기적으로 접속 가능하게 되어 있다.
상기 수지(140)는 실제로 몰딩 공정에 의해 형성된 것이다. 좀더 구체적으로 상기 수지(140)는 핫 멜트 레진(hot melt resin) 또는 그 등가물에 의해 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 이러한 수지(140)는 상기 보호회로기판(130)을 감쌀뿐만 아니라, 상기 전극 리드(132), 절연 부재(133)(134), 전극 탭(111), 금속 케이스(120) 및 커버(150)의 전방 영역을 덮는다. 물론, 상기 수지(140)는 상기 금속 케이스(120)의 락킹 홀(124a,128a)에 결합됨으로써, 상기 수지(140)와 금속 케이스(120) 상호간의 결합력은 상당히 강해진다. 따라서, 이러한 폴리머 전지(110)팩은 구부림(bending), 비틀림(twisting) 및 낙하 등과 같은 외부 충격에 의해 보호회로기판(130) 등이 쉽게 손상되지 않게 된다. 또한, 보호회로기판(130)과 전극 리드(132)의 접속 상태 및 전극 리드(132)와 전극 탭(111) 사이의 접속 상태도 손상되지 않게 된다. 더욱이, 상기 보호회로기판(130) 또는 수지(140)가 상기 금속 케이스(120)로부터 쉽게 분리되지 않게 된다. 또한, 상기 수지(140)에는 전방에 다수의 개구(141)가 형성되어 있으며, 이러한 개구(141)를 통 하여 상기 보호회로기판(130)에 형성된 전극 단자(131)가 외측으로 노출된다. 또한, 상기 수지(140)에는 전방에 다수의 홀(142)이 형성되어 있는데, 이러한 홀(142)은 상기 회로기판(130)과 연통되어 있다. 더욱이, 상기 다수의 홀(142) 표면에는 침수지(143)가 더 접착될 수 있다. 따라서, 상기 보호회로기판(130) 쪽으로 수분이 침투되었는지의 여부를 시각적으로 바로 확인할 수 있게 된다.
상기 커버(150)는 상기 금속 케이스(120)중 대략 양측부에 결합되어 있다. 따라서, 상기 커버(150)에 의해 상기 금속 케이스(120)(상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125))의 결합력은 더욱 향상된다. 더욱이, 상기 커버(150)와 금속 케이스(120) 사이에는 절연 부재(155) 바람직하기로는 양면 접착 테이프 또는 그 등가물이 더 개재되어 있음으로써, 상기 커버(150)와 금속 케이스(120) 사이의 접착력은 더욱 향상된다. 또한, 상기 커버(150)의 대략 전방에는 돌기(154)가 형성되어 있는데, 이러한 돌기(154) 및 그 주변 영역은 상기 수지(140)에 의해 함께 감싸여진다. 따라서, 상기 금속 케이스(120), 수지(140) 및 커버(150) 사이의 결합력은 더욱 증가하게 된다. 도면중 미설명 부호 151은 수직 몸체, 152는 상부 수평 돌기, 153은 하부 수평 돌기이며, 상기 상부 수평 돌기(152) 및 하부 수평 돌기(153)는 각각 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125)에 결합된다.
도 4a는 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩중 금속 케이스만을 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 4b 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이 금속 케이스(120)는 상부 케이스(121)와 하부로 케이스로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 상부 케이스(121)와 하부 케이스(125)는 상하 방향으로 상호 결합된 형태를 한다. 또한, 상기 상부 케이스(121)는 상대적으로 넓은 영역을 가지며 폴리머 전지의 대략 상부를 덮는 상부 영역(122)과, 상기 상부 영역(122)으로부터 둘레를 따라 하부 방향으로 소정 길이 절곡되어 상기 폴리머 전지의 대략 측부를 덮는 측부 영역(123)으로 이루어져 있다. 또한, 상기 하부 케이스(125)는 상대적으로 넓은 영역을 가지며 폴리머 전지의 대략 하부를 덮는 하부 영역(126)과, 상기 하부 영역(126)으로부터 둘레를 따라 상부 방향으로 소정 길이 절곡되어 상기 폴리머 전지의 대략 측부를 덮는 측부 영역(127)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 상부 케이스(121)와 하부 케이스(125)는 적어도 3개의 측부 영역(127)이 상호 결합되어 있으며, 전방의 측부 영역은 상호 결합되지 않은 형태를 한다. 즉, 상기 금속 케이스(120)중 전방을 통해서는 폴리머 전지의 전극 탭이 노출될 수 있도록 개구부(129a)가 형성되어 있고, 또한 수지와의 결합력이 향상되도록 다수의 락킹 홀(124a,128b)이 형성되어 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이 금속 케이스(120)중 상부 케이스(121)의 대략 전방에는 바깥 방향인 동시에 상부 영역(122)보다 낮은 하부 방향으로 소정 길이 연장된 곡면(124c)이 형성되고, 상기 곡면(124c)으로부터 하부 방향으로 절곡되어서는 소정 길이의 수직면(124d)이 형성되어 있다. 또한, 상기 금속 케이스(120)중 하부 케이스(125)의 대략 전방에는 하부 영역(126)보다 높은 동시에 바깥 방향으로 소정 길이 연장된 수평면(128b)이 형성되어 있다. 더불어, 상기 상부 케이스(121)의 수직면(124d)과 하부 케이스(125)의 수평면(128b)은 상호 결합되지 않음으로써, 그 사이에는 일정 크기의 개구부(129a)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 개구부(129a)를 통하여 폴리머 전지의 전극 탭이 금속 케이스(120)의 외측으로 노출됨을 알 수 있다. 더욱이, 상기 상부 케이스(121)의 곡면(124c)과 하부 케이스(125)의 수평면(128b)에는 각각 다수의 락킹 홀(124a,128a)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 락킹 홀(124a,128a)에 수지가 결합됨으로서, 상기 금속 케이스(120)와 수지 사이의 결합력이 향상됨을 알 수 있다.
도 5a는 도 1의 5a-5a선을 취한 단면도이고, 도 5b는 도 1의 5b-5b선을 취한 단면도이며, 도 5c는 도 1의 5c-5c선을 취한 단면도이다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 금속 케이스(120)는 상부 케이스(121)와 하부 케이스(125)를 포함한다.
상기 상부 케이스(121)는 대략 폴리머 전지(110)의 상부를 덮는 상부 영역(122)과, 측부를 덮는 측부 영역(123)으로 이루어져 있다. 상기 상부 케이스(121)의 측부 영역(123)은 상기 상부 영역(122)보다 낮은 동시에 바깥 방향으로 연장된 수평면(123a)과, 상기 수평면(123a)으로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장된 수직면(123b)을 포함한다.
또한, 상기 하부 케이스(125)는 대략 폴리머 전지(110)의 하부를 덮는 하부 영역(126)과, 측부를 덮는 측부 영역(127)으로 이루어져 있다. 상기 하부 케이스(125)의 측부 영역(127)은 상기 하부 영역(126)보다 높은 동시에 바깥 방향으로 연장된 제1수평면(127a)과, 상기 제1수평면(127a)으로부터 상부 방향으로 절곡되어 연장된 제1수직면(127b)과, 상기 제1수직면(127b)으로부터 안쪽 방향으로 절곡되어 연장된 제2수평면(127c)과, 상기 제2수평면(127c)으로부터 상부 방향으로 절곡되어 연장된 제2수직면(127d)을 포함한다.
여기서, 상기 상부 케이스(121)의 수직면(123b) 내측에 상기 하부 케이스(125)의 제2수직면(127d)이 결합됨으로써, 상기 상부 케이스(121)와 하부 케이스(125)가 일체의 금속 케이스(120)를 이룬다. 더불어, 여기서 상기 상부 케이스(121)중 수직면(123b)과, 하부 케이스(125)중 제1수직면(127b)은 상호 평면을 이룸으로써, 금속 케이스(120)의 측부에 과도하게 노출된 부분이 없도록 되어 있다.
더불어, 상기 금속 케이스(120)의 내측에는 폴리머 전지(110)가 수납되어 있는데, 이러한 폴리머 전지(110)는 크게 파우치(112), 전극 조립체(113) 및 전해액(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 파우치(112)는 중간에 금속 포일(112a)을 중심으로 그 상,하면에 각각 절연층(112b,112c)이 형성되어 있다. 상기 금속 포일(112a)은 통상 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 그 등가물이 가능하다. 또한 상기 금속 포일(112a)의 상면에 형성된 절연층(112b)은 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 그 등가물이 가능하며, 상기 금속 포일(112a)의 하면에 형성된 절연층(112c)은 변성 폴리프로필렌(CPP) 또는 그 등가물이 가능하다. 그러나, 여기서 상기 금속 포일(112a) 및 절연층(112b,112c)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 전극 조립체(113)는 크게 양극 전극판(113a), 세퍼레이터(113b) 및 음극 전극판(113c)을 포함한다. 상기 양극 전극판(113a)은 예를 들면 알루미늄 포일을 중심으로 그 양면에 양극 활물질(리튬 금속 산화물 등등)이 코팅되어 이루어지 고, 상기 음극 전극판(113c)은 예를 들면 구리 포일을 중심으로 그 양면에 음극 활물질(탄소 종류)이 코팅되어 이루어질 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터(113b)는 리튬 이온이 양호하게 양극 전극판(113a)과 음극 전극판(113c)을 통과할 수 있도록 다공성 폴리프로필렌(PP) 또는 다공성 폴리에틸렌(PE) 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 파우치(112)와 상부 케이스(121)의 상부 영역(122) 및 상기 파우치(112)와 하부 케이스(125)의 하부 영역(126) 사이에는 양면 접착 테이프와 같은 절연 부재(161)가 개재됨으로써, 상기 파우치(112)와 금속 케이스(120) 상호간의 결합력이 향상됨을 알 수 있다.
이어서 도 5b에 도시된 바와 같이 보호회로기판(130)은 대략 "∩"자 형태로 절곡된 전극 리드(132)를 통하여 폴리머 전지(110)의 전극 탭(111)과 연결되어 있다. 또한, 상기 전극 리드(132)의 절곡 영역 사이에는 절연 부재(134)가 개재되어 있고, 전극 탭(111)과 금속 케이스(120)중 상부 케이스(121) 사이에도 또다른 절연 부재(133)가 개재되어 있다. 또한, 상기 보호회로기판(130), 전극 리드(132), 전극 탭(111) 및 절연 부재(133)(134)와 금속 케이스(120)의 전방 영역은 모두 수지(140)로 몰딩되어 있다. 예를 들면, 핫 멜트 레진으로 몰딩되어 있다. 물론, 상기 금속 케이스(120)의 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(125)에 형성된 락킹 홀(124a,128a)에도 수지(140)가 충진됨으로써, 상기 수지(140)와 금속 케이스(120)의 결합력은 더욱 향상된다. 물론, 몰딩 공정중 상기 수지(140)는 상기 금속 케이스(120)에 구비된 개구부(129a)를 통해서 그 내측으로도 침투됨으로써, 상기 수지(140)는 파우치(112)의 소정 영역에 접착된다. 또한, 상기 보호회로기판(130)의 전방에는 전극 단자(131)가 형성되어 있는데, 이는 수지(140)의 개구(141)를 통하여 외부로 노출됨으로써, 상기 전극 단자(131)가 외부 시스템에 용이하게 전기적으로 결합될 수 있도록 되어 있다.
이어서 도 5c에 도시된 바와 같이 금속 케이스(120)를 이루는 상부 케이스(121)와 하부 케이스(125)의 측부에는 대략 "ㄷ"자 형태의 커버(150)가 더 결합되어 있다. 이러한 커버(150)는 플라스틱, 금속 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 커버(150)는 수직 몸체(151)와, 상부 수평 돌기(152) 및 하부 수평 돌기(153)를 포함한다. 물론, 상기 커버(150)에는 도 5c에 도시되어 있지 않지만 도 3에 도시된 바와 같은 수지(140)에 결합되는 돌기(154)도 형성되어 있다.
상기 수직 몸체(151)는 상기 상부 케이스(121)의 측부 영역(123)중 수직면(123b) 및 상기 하부 케이스(125)의 측부 영역(127)중 제1수직면(127b)에 양면 접착 테이프와 같은 절연 부재(155)에 의해 접착된다. 또한, 상기 상부 수평 돌기(152)는 상기 상부 케이스(121)의 측부 영역(123)중 수평면(123a)에 결합되어 있다. 더욱이, 상기 하부 수평 돌기(153)는 상기 하부 케이스(125)의 측부 영역(127)중 제1수평면(127a)에 결합되어 있다.
더욱이, 상기 커버(150)중 상부 수평 돌기(152)의 외측 표면과 상부 케이스(121)의 상부 영역(122)의 외측 표면은 대략 동일한 평면을 이룬다. 또한, 상기 커버(150)중 하부 수평 돌기(153)의 외측 표면과 하부 케이스(125)의 하부 영역(126)의 외측 표면은 동일한 평면을 이룬다. 따라서, 상기 커버(150)의 상부 수 평 돌기(152) 및 하부 수평 돌기(153)가 금속 케이스(120)의 외측으로 노출되지 않은 형태를 함으로써, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩(100)의 크기는 표준 규격을 만족하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩은 폴리머 전지의 외장재로서 커버 대신 금속 케이스를 사용함으로써, 전지의 강도 및 안정성이 한층 향상된다.
또한, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 금속 케이스에 개구부 및 그 주변에 다수의 락킹 홀을 형성하고, 이것에 보호회로기판을 몰딩하는 수지가 채워지도록 함으로써, 보호회로기판 및 수지와 금속 케이스 사이의 결합력이 한층 강화되고 이에 따라 전지의 안정성도 향상된다.
또한, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 금속 케이스에 다수의 단차를 형성하고, 이러한 단차가 상하 방향에서 서로 결합되도록 함으로써, 조립성이 우수하고 또한 팩의 두께 및 폭이 기준 규격으로부터 벗어나지 않게 된다.
또한, 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 금속 케이스의 양측부에 커버를 각각 결합시킴으로써, 팩의 강도 및 안정성이 더욱 향상된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능 한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Claims (34)
- 일측으로 전극 탭이 노출되어 형성된 폴리머 전지와,상기 폴리머 전지를 감싸면서 동시에 상기 폴리머 전지의 전극 탭은 외측으로 노출되도록 하는 금속 케이스와,상기 금속 케이스를 통하여 노출된 전극 탭에 접속된 보호회로기판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 전지는금속 포일을 중심으로 양면에 절연층이 형성된 봉지 형태의 파우치와,양극 전극판, 세퍼레이터 및 음극 전극판이 적층된 동시에 다수회 권취되어 상기 파우치에 수납된 전극 조립체와,상기 파우치에 수납되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액과,상기 전극 조립체에 접속된 동시에 상기 파우치 외측으로 노출된 전극 탭을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 케이스는상기 폴리머 전지의 상부와 측부를 감싸는 상부 케이스와,상기 폴리머 전지의 하부와 측부를 감싸는 하부 케이스로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 3 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스는 상기 폴리머 전지를 개재하여 상하 방향에서 상호 결합된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 전지와 금속 케이스 사이에는 절연 부재가 더 개재된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 5 항에 있어서, 상기 절연 부재는 폴리머 전지의 상면, 하면 및 적어도 하나의 측면을 감싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 5 항에 있어서, 상기 절연 부재는 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 케이스의 대향되는 양측부에는 커버가 더 결합된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 8 항에 있어서, 상기 금속 케이스와 상기 커버 사이에는 절연 부재가 더 개재된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 9 항에 있어서, 상기 절연 부재는 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 폴 리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 케이스의 적어도 하나의 측부에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통하여 상기 폴리머 전지의 전극 탭이 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 11 항에 있어서, 상기 보호회로기판은 상기 금속 케이스의 개구부 바깥에 세워져 위치된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 12 항에 있어서, 상기 보호회로기판은 수지로 몰딩되어 상기 금속 케이스에 고정된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 11 항에 있어서, 상기 금속 케이스의 개구부를 갖는 측부에 적어도 하나의 락킹 홀이 형성되고, 상기 개구부, 락킹 홀 및 보호회로기판이 수지로 몰딩되어 감싸여진 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 14 항에 있어서, 상기 금속 케이스의 대향되는 양측부에는 커버가 더 결합된 동시에, 상기 개구부와 인접한 상기 커버에는 내측으로 돌출된 돌기가 더 형성되고, 상기 돌기는 상기 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 케이스는 스테인레스 스틸(SUS), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 금속 합금중 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 전지의 전극탭과 금속 케이스 사이에는 상기 전극탭이 금속 케이스에 쇼트되지 않도록 절연 부재가 더 개재된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 17 항에 있어서, 상기 절연 부재는 보호회로기판과 함께 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로기판에는 상기 폴리머 전지의 전극탭에 결합되는 전극리드가 형성되고, 상기 전극리드는 절곡되어 상기 전극탭에 용접되어 있되, 상기 절곡된 전극리드 사이에는 절연 부재가 더 개재된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 19 항에 있어서, 상기 절연 부재는 보호회로기판과 함께 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 케이스의 표면에는 라벨이 접착된 것을 특징으 로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 21 항에 있어서, 상기 라벨은 상기 금속 케이스의 상면, 하면 및 적어도 하나의 측면을 감싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로기판은 적어도 하나의 전극 단자가 형성되고, 상기 전극 단자를 제외한 전체 영역은 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 23 항에 있어서, 상기 수지에는 적어도 하나의 홀이 형성되어 상기 보호회로기판과 연통되고, 상기 홀의 표면에는 습기가 침투되었는지의 여부를 확인할 수 있도록 침수지가 더 접착된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 케이스는소정 넓이의 상부 영역 및 상기 상부 영역의 둘레로부터 하부 방향으로 절곡된 측부 영역으로 이루어진 상부 케이스와,소정 넓이의 하부 영역 및 상기 하부 영역의 둘레로부터 상부 방향으로 절곡된 측부 영역으로 이루어진 하부 케이스를 포함하고,상기 상부 케이스의 측부 영역과 하부 케이스의 측부 영역이 상호 결합된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 25 항에 있어서, 상기 상부 케이스의 측부 영역은 상기 상부 영역보다 낮은 동시에 바깥 방향으로 연장된 수평면과, 상기 수평면으로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장된 수직면을 포함하고,상기 하부 케이스의 측부 영역은 상기 하부 영역보다 높은 동시에 바깥 방향으로 연장된 제1수평면과, 상기 제1수평면으로부터 상부 방향으로 절곡되어 연장된 제1수직면과, 상기 제1수직면으로부터 안쪽 방향으로 절곡되어 연장된 제2수평면과, 상기 제2수평면으로부터 상부 방향으로 절곡되어 연장된 제2수직면을 포함하고,상기 상부 케이스의 수직면 내측에 상기 하부 케이스의 제2수직면이 결합된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 26 항에 있어서, 상기 상부 케이스의 수직면과 하부 케이스의 제1수직면은 상호 동일 평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 26 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스에 형성되고 상호 결합된 측부 영역중 대향되는 양측의 측부 영역에는 커버가 더 결합된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 28 항에 있어서, 상기 커버는상기 상부 케이스의 측부 영역중 수직면 및 상기 하부 케이스의 측부 영역중 제1수직면에 접촉하는 수직 몸체와,상기 상부 케이스의 측부 영역중 수평면에 결합되는 상부 수평 돌기와,상기 하부 케이스의 측부 영역중 제1수평면에 결합되는 하부 수평 돌기를 포함하고,상기 수직 몸체, 상부 수평 돌기 및 하부 수평 돌기는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 25 항에 있어서, 상기 상부 케이스중 소정 측부 영역은 상기 상부 영역보다 낮은 면을 이루며 바깥 방향으로 형성된 곡면과, 상기 곡면으로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장된 수직면을 포함하고,상기 하부 케이스중 상기 곡면 및 수직면과 대응되는 소정 측부 영역은 상기 하부 영역보다 높은 면을 이루며 바깥 방향으로 연장된 수평면을 포함하며,상기 곡면과, 상기 수평면에는 적어도 하나의 락킹 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 30 항에 있어서, 상기 수직면과 수평면 사이에 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통하여 폴리머 전지의 전극 탭이 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 31 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 대향되는 양측의 측부 영역에는 커버가 더 결합되어 있되,상기 커버에는 상기 개구부에 일정 길이 결합되는 결합 돌기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 30 항에 있어서, 상기 개구부의 전방에는 상기 전극 탭이 결합되는 보호회로기판이 세워져 위치되고, 상기 보호회로기판을 포함하여 상기 개구부 및 락킹 홀은 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
- 제 29 항에 있어서, 상기 커버는 상부 수평 돌기가 상부 커버의 상부 영역과 동일 평면을 이루고, 하부 수평 돌기가 하부 커버의 하부 영역과 동일 평면을 이룸을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
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