KR20080020317A - 배터리 팩 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 사출공정을 통해 하우징 케이스를 형성하고, 이를 코어팩 상부에 수지몰딩으로 결합시킴으로써, 종래 복잡한 형상을 갖는 외부 케이스 전체가 수지몰딩부로 형성된 경우에서 발생되었던 외관불량을 줄일 수 있는 배터리 팩 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 베어셀 및 상기 베어셀 상부에 부착된 보호 회로 부재를 갖는 코어팩; 상기 코어팩의 보호 회로 부재의 적어도 일부를 커버하며, 외부 전자 기기와 연결될 연결부가 형성된 하우징 케이스; 및 상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부와 접촉하여 상기 코어팩과 상기 하우징 케이스를 결합시키는 수지 몰딩부를 포함함을 특징으로 한다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 수지 몰딩부가 형성되기 전의 상태를 나타내는 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 하우징 케이스를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 수지 몰딩부가 형성되어 완성된 배터리 팩을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법 중 코어팩을 형성한 것을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법 중 하우징 케이스를 형성한 것을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법 중 도 5의 코어팩의 보호 회로 부재를 도 6의 하우징 케이스로 덮은 것을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7의 보호 회로 부재를 제외한 코어팩 부분에 금속판을 부착한 것을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 코어팩과 하우징 케이스 일부에 수지 몰딩부를 형성한 것을 도시한 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 파우치형 베어셀 11: 파우치
12: 파우치 전면 13: 파우치 후면
15: 절연시트 20: 보호 회로 부재
30: 코어팩 40: 하우징 케이스
41: 외부 단자부 41a: 금속부
42: 라커 43: 후크
44: 홈 45: 지지부
52, 54: 금속판 60: 수지 몰딩부
100: 배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 사출공정을 통해 하우징 케이스를 형성하고, 이를 코어팩 상부에 수지몰딩으로 결합시킴으로써, 종래 복잡한 형상을 갖는 외부 케이스 전체가 수지몰딩부로 형성된 경우에서 발생되었던 외관불량을 줄일 수 있는 배터리 팩 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충전과 방전이 가능한 전지로서, 배터리 팩 형태로 제작되어 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant) 및 캠코더와 같은 휴대용 전자기기의 전원으로 널리 사용되고 있다.
특히 이차 전지 가운데 리튬 이차 전지는 작동 전압과 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 휴대용 전자기기 분야에 더욱 적합하다.
통상의 리튬 이차 전지의 배터리 팩은 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 매개로 권취된 전극 조립체와, 앙극 단자 및 음극 단자를 노출시키면서 전극 조립체를 밀봉시키는 내장 케이스를 포함하여 이루어진 베어셀을 기본 구성으로 하며, 베어셀 외면에 보호 회로와 같은 안전 장치를 실장한 상태에서 베어셀 외면을 외부 케이스로 밀봉하여 완성한다.
배터리 팩의 한 예로, 폴리머 배터리 팩은 파우치 형태의 베어셀에 보호 회로 부재가 접속된 코어팩과, 상기 코어팩을 감싸는 케이스 등으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 파우치 형태의 베어 셀은 변성 폴리프로필렌(CPP)/알루미늄/나일론(또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))으로 이루어진 파우치의 내부에, 양극/세퍼레이터/음극으로 이루어진 전극 조립체 및 폴리머 전해액이 수납된 리튬 폴리머 전지를 말한다. 참고로, 상기와 같은 폴리머 배터리 팩 또는 리튬 폴리머 전지는 액상의 전해액을 이용하는 배터리 팩 또는 리튬 이온 전지와 구분하기 위해 명명된 것이다.
한편, 이러한 폴리머 배터리 팩은 베어셀을 이루는 파우치가 주로 알루미늄 포일 형태로, 외부 충격에 쉽게 손상되어 그 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 이에 따라, 폴리머 배터리 팩은 파우치형 베어셀에 보호 회로 부재가 부착된 코어팩을 외부로부터 보호하기 위해 코어팩을 감싸는 케이스를 구성한다.
종래의 배터리 팩은 충방전이 가능한 베어 셀과, 상기 베어 셀에 전기적으로 결합되어 충방전을 제어하고 또한 과충방전시 회로를 차단하는 보호회로기판과, 외부 케이스로서 상기 베어셀과 보호 회로 기판 사이의 틈에 핫멜트 수지를 충진하는 핫멜팅 방법으로 보호회로기판이 베어 셀로부터 분리되지 않으면서 외부 세트에 장착 가능하게 형성된 수지 몰딩부를 포함하여 이루어진다.
그런데, 외부 케이스 전체가 수지 몰딩부로 형성되는 종래의 배터리 팩은 수지 몰딩부를 형성하기 위해 핫멜트 수지를 이용하는데, 핫멜트 수지로 배터리 팩의 외관을 형성했을 경우, 핫멜트 수지에 발생하는 기포 등의 원자재 특성으로 외관 불량률이 높은 문제점이 있다. 특히, 수지 몰딩부로 형성된 배터리 팩의 외부 케이스 중 복잡한 형상 부분, 예를 들어 보호 회로 기판이 형성된 부분에서 외관 불량률이 높은 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 사출공정을 통해 하우징 케이스를 형성하고, 이를 코어팩 상부에 수지몰딩으로 결합시킴으로써, 종래 복잡한 형상을 갖는 외부 케이스 전체가 수지몰딩부로 형성된 경우에서 발생되었던 외관불량을 줄일 수 있는 배터리 팩 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 베어셀 및 상기 베어셀 상부에 부착된 보호 회로 부재를 갖는 코어팩; 상기 코어팩의 보호 회로 부재의 적어도 일부를 커버하며, 외부 전자 기기와 연결될 연결부가 형성된 하우징 케이스; 및 상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부와 접촉하여 상기 코어팩과 상기 하우징 케이스를 결합시키는 수지 몰딩부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 베어셀과 상기 보호 회로 부재 사이에는 절연시트가 더 형성될 수 있다.
상기 베어셀은 홈이 형성된 전면과 상기 홈을 덮는 후면을 가지고 형성된 파우치 및 상기 파우치에 수용되는 전극조립체를 가지는 파우치형 베어 셀일 수 있다.
상기 보호 회로 부재를 제외한 코어팩을 덮도록, 주평면과 상기 보호 회로 부재가 형성된 방향의 가장 자리를 제외한 상기 주평면의 적어도 두개의 가장자리에서 수직 연장된 스커트면을 가지는 두개의 금속판을 더 포함할 수 있다.
상기 수지 몰딩부는 상기 코어팩에 부착된 두개의 금속판의 연결부분을 갖는 상기 코어팩의 측면 및 하면과, 상기 금속판과 상기 하우징 케이스가 둘러가며 연결될 부분에 형성될 수 있다.
상기 하우징 케이스는 외부 단자부가 노출된 상면을 제외한 4측벽중 마주보는 2개의 장측벽의 적어도 어느 하나에 홈이 형성되어 이루어질 수 있다.
상기 홈은 상기 보호 회로 부재를 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
상기 하우징 케이스는 상기 장측벽의 홈의 양측부에 형성된 지지부를 포함할 수 있다.
상기 지지부는 상기 하우징 케이스의 장측벽 외면과 단차를 가져 상기 장측벽의 외면에서 일체로 내면 방향으로 들어간 위치에 형성될 수 있다.
상기 지지부는 상기 보호 회로 부재의 단측벽 외면부터 상기 베어셀의 측부 내면까지의 폭으로 이루어질 수 있다.
상기 연결부는 상기 지지부와 수직방향으로 대응된 부분에 형성될 수 있다.
상기 하우징 케이스는 기계적 강도가 높은 폴리카보네이트(Poly Cabonate)계 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(Poly Butylene Terephthalate)계 중 어느 하나로 선택되는 수지로 이루어질 수 있다.
상기 수지 몰딩부는 접착력이 높은 폴리 아미드(Poly Amide)계 핫멜트 수지로 이루어질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩의 제조 방법은 베어셀 상부에 보호 회로 부재를 부착하여 코어팩을 형성하는 단계; 상기 코어팩의 상부에 위치하는 보호 회로 부재를 덮기 위한 개구부를 가지며, 외부 기기와 연결되기 위한 연결부를 갖는 하우징 케이스를 형성하는 단계; 상기 코어팩의 보호 회로 부재를 상기 하우징 케이스로 덮는 단계; 및 상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부를 감싸는 수지 몰딩부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하우징 케이스를 형성하는 단계는 외부 전자기기와 연결되도록 상면에 노출되는 외부 단자부, 상기 외부 단자부가 노출된 상면을 제외한 4측벽 중 마주보는 2개의 장측벽의 적어도 어느 하나에 상기 보호 회로 부재를 수용할 수 있는 크 기로 형성된 홈, 상기 홈의 양측부에 상기 보호 회로 부재의 단측벽 외면부터 상기 베어셀의 측부 내면까지의 폭으로 이루어진 지지부, 및 상기 지지부와 수직방향으로 대응된 부분에 위치하는 연결부를 일체로 사출하는 것을 포함할 수 있다.
상기 지지부는 상기 하우징 케이스의 장측벽 외면과 단차를 가져 상기 장측벽의 외면에서 내면 방향으로 들어간 부분에 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 코어팩의 보호 회로 부재를 하우징 케이스로 덮는 단계는 상기 지지부를 상기 보호 회로 부재의 마주보는 두개의 단측벽 외부에 걸치도록 끼우는 것과, 상기 보호 회로 부재와 상기 외부 단자부를 상기 홈을 통해 용접하는 것을 포함할 수 있다.
상기 코어팩의 보호 회로 부재를 하우징 케이스로 덮는 단계 후에, 주평면과 상기 보호 회로 부재가 형성된 방향의 가장 자리를 제외한 상기 주평면의 적어도 두개의 가장자리에서 수직 연장된 스커트면을 가지고 형성된 두개의 금속판을 상기 보호 회로 부재를 제외한 코어팩 부분에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부를 감싸는 수지 몰딩부를 형성하는 단계는 상기 코어팩에 부착된 두개의 금속판의 연결부분을 갖는 상기 코어팩의 측면 및 하면과, 상기 금속판과 상기 하우징 케이스가 둘러가며 연결될 부분을 핫멜트 수지로 몰딩하는 것을 포함할 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 수지 몰딩부가 형성되기 전의 상태를 나타내는 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 하우징 케이스를 확대 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 수지 몰딩부가 형성되어 완성된 배터리 팩을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 파우치형 베어셀(10)의 상부에 보호 회로 부재(20)가 부착된 코어팩(30); 코어팩(30)의 보호 회로 부재(20)의 적어도 일부를 커버하며, 외부 기기(미도시)와 연결될 외부 단자부(41)와, 라커 및 후크(42,43)로 이루어진 연결부를 포함하는 하우징 케이스(40); 및 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)의 적어도 일부와 접촉하여 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)를 결합시키는 수지 몰딩부(60)를 포함한다.
먼저, 코어 팩을 이루는 베어셀에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에서 베어셀로는 각형 전지와 파우치형 전지가 모두 사용될 수 있으며, 아래에서는 파우치형 전지를 예로 들어 설명할 것이다.
코어 팩(30)을 이루는 파우치형 베어셀(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 파우치(11)가 외관을 감싸고 있다. 이러한 파우치(11)는 대향되는 방향에 상대적으로 넓은 면적을 가지며 형성된 2개의 장변부와, 장변부의 가장자리를 따라 상대적으로 좁은 면적을 가지며 형성된 4개의 단변부를 포함한다. 여기서, 4개의 단변부중 3개의 단변부는 상호 열용착되어 있으며, 도면을 참조할때 높이 방향을 따라 좌ㆍ우 방향에 형성된 단변부는 파우치형 베어셀(10)의 폭이 최소화 되도록 소정 각도 절곡되어 있다. 이러한 파우치(11)를 이루는 장변부 및 단변부 내측에는 다수회 권취된 전극 조립체(미도시)가 내장되어 있다. 통상의 전극 조립체는 양극판, 세퍼레이 터, 음극판의 순서로 적층된 다층막을 와형으로 권취하여 젤리 롤(Jelly Roll)로 형성된다. 젤리 롤을 권취 형성할 때 양극과 음극의 단락을 막기 위해 롤(roll)의 외부로 드러나는 전극면 혹은 내부 전극면에는 세퍼레이터가 덧붙여진다. 형성된 젤리 롤은 파우치 전면(12)의 성형된 홈에 놓여 진다. 그리고 파우치 후면(13)으로 파우치 전면(12)을 덮은 후, 홈의 가장자리부를 밀착시킨 상태에서 가열 가압하여 파우치 밀봉을 실시하고 파우치(11)의 단변부를 절곡하여 베어 셀 전지가 형성된다.
이 때, 전극 조립체의 각 극판으로부터 인출된 전극탭들(미도시)의 단부는 밀봉되는 파우치(11)의 외부로 노출된다. 노출된 전극탭들은 전지의 안전성을 위하여 설치되는 보호 회로 부재(20)와 전기적으로 접속되게 된다. 다시 말하면, 베어 셀(10)의 상부, 즉, 좌ㆍ우 방향에 형성된 단변부 사이의 상부에 보호 회로 부재(20)가 안착되어 베어셀(10)과 보호 회로부재(20)가 전기적으로 연결되어 코어팩(30)이 형성된다.
코어팩(30)을 이루는 보호 회로 부재(20) 중 인쇄 회로 기판에는 전지에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로, 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로가 형성되어 있다. 또한, 보호 회로 부재(20)에는 서미스터(thermistor) 또는 온도 퓨즈와 같은 보호소자가 장착될 수 있으며, 이들도 전지의 고온 상승이나, 과도한 충방전 등으로 전지의 전압, 전류가 규정이상으로 되는 등의 경우에 전류를 차단해 전지의 파열, 발화 등 위험을 방지한다.
한편, 보호 회로 부재(20)와 파우치형 베어셀(10)의 불필요한 접속에 따른 단락을 방지하기 위하여 파우치형 베어셀(10) 상단면에 절연시트(15)가 더 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 코어팩(30)의 보호 회로 부재(20)의 적어도 일부를 커버하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 보호 회로 부재(20)를 커버하는 하우징 케이스(40)를 구비한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하우징 케이스(40)는 보호 회로 부재(20)를 덮도록 하부에 개구부를 가지며, 상면 가장자리에서 하부로 연장된 측벽을 가지고 형성된다. 또한, 하우징 케이스(40)는 상면 부분에 외부 단자부(41)와, 라커(42) 및 후크(43)로 이루어진 연결부를 포함하며, 측벽 부분에 홈(44) 및 지지부(45)를 포함한다.
외부 단자부(41)는 외부 기기(미도시)와 보호 회로 부재(20)를 전기적으로 연결시키기 위한 것으로, 전도성을 갖는 금속부(41a)가 하우징 케이스(40)의 상면에 노출되도록 형성된다.
라커(42) 및 후크(43)는 외부 기기와 완성된 배터리 팩을 물리적으로 연결시키기 위한 것으로 외부 기기의 체결부(미도시)와 상응하는 형상을 갖도록 하여 외부 기기와 연결시 외부 기기의 연결부와 체결되도록 한다.
홈(44)은 외부 단자부(41)의 금속부(41a)가 노출된 상면을 제외한 하우징 케이스(40)의 4측벽 중 마주보는 2개의 장측벽의 적어도 어느 하나에 형성된다. 본 발명에서는, 2개의 장측벽에 홈(44)을 형성하여, 코어팩(30)의 상부에 하우징 케이 스(40)를 끼우고 난 후, 홈(44)으로 형성된 공간을 통해 하우징 케이스(40)의 외부 단자부(41)와 코어팩(30)의 보호 회로 부재(20)의 용접을 용이하게 실시되도록 한다. 이러한 홈(44)은 보호 회로 부재(20)를 용이하게 덮도록 보호 회로 부재(20)를 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 홈(44)의 양측부에는 하우징 케이스(40)의 장측벽의 외면과 단차를 가져 장측벽의 외면에서 일체로 내면 방향으로 들어간 위치에 지지부(45)가 형성된다. 이는, 하우징 케이스(40)와 코어팩(30)의 결합을 위해 수지로 몰딩할 때 몰딩한 후 하우징 케이스(40)와 코어팩(30)이 편평한 외면을 갖도록 수지가 채워질 공간을 확보하기 위한 것이다. 이와 마찬가지로, 하우징 케이스(40)의 장변 또한 코어팩(30)의 장변보다 길게 형성하여 하우징 케이스(40)가 코어팩(30)의 보호 회로 부재(20)를 덮었을때 하우징 케이스(40)의 단측벽과 코어팩(30)의 단측벽 사이에 단차를 형성한다. 따라서, 하우징 케이스(40)의 단측벽과 코어팩(30)의 단측벽의 단차진 부분이 수지가 채워질 공간이 되어 수지로 몰딩했을때 하우징 케이스(40)의 단측벽과 코어팩(30)의 단측벽이 편평한 외면을 갖도록 한다. 상기와 같은 지지부(45)는 보호 회로 부재(20)의 단측벽 외면부터 파우치형 베어셀(10)의 측부 내면까지의 폭으로 이루어져, 하우징 케이스(40)가 코어팩(30)에 결합시, 보호 회로 부재(20)의 유동을 막는 지지체 역할을 한다. 상기와 같은 지지부(45)의 수직 방향으로 대응된 부분에는 상기 라커(42) 및 후크(43)가 위치한다. 이는 하우징 케이스(40)의 라커(42) 및 후크(43)가 외부 기기의 연결부와 결합시 발생하는 충격을 지지체 역할을 하는 지지부(45)에서 완화시키기 위한 것이다.
상기와 같이 외부 단자부(41), 라커(42) 및 후크(43), 홈(44), 및 지지부(45) 등의 복잡한 형상들이 하우징 케이스(40)에 일체로 사출되어 형성된다.
이에 따라, 베어셀(10)에 연결된 보호 회로 부재(20) 부분이, 미리 사출되어 형성된 별도의 하우징 케이스(40)로 커버됨으로써, 종래의 배터리 팩에서 베어셀과 보호 회로 부재 사이의 틈에 수지를 몰딩해 케이스를 형성하는 과정에서 수지의 원자재 특성으로 인해 케이스의 복잡한 형상 부분에서 발생하는 외관 불량률을 줄일 수 있다.
이러한 하우징 케이스(40)는, 베어셀(10)의 충전 및 방전을 제어하고 베어셀의 온도가 이상 온도로 상승했을때 온도를 감지하여 전기적인 단락 등을 방지하는 등의 중요한 역할을 하는 보호 회로 부재를 커버하기 때문에 외부의 충격으로 부터 보호 회로 부재를 보호 하도록 외부 충격에 높은 저항력을 가지는 수지로 사출 형성 되어져야 한다. 이에 따라, 하우징 케이스(40)는 외부 충격에 저항력을 갖도록 기계적 강도가 높은 수지, 예를 들어, 폴리카보네이트(Poly Cabonate) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(Poly Butylene Terephthalate)계 중 어느 하나로 선택되는 수지로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 보호 회로 부재(20)를 제외한 코어팩(30) 부분을 덮는 금속판(52,54)을 더 포함한다. 금속판(52,54)은 주평면과, 보호 회로 부재(20)가 형성된 방향의 가장자리를 제외한 주평면의 적어도 두개의 가장 자리에서 수직 연장된 스커트면을 가지고 형성된다. 이러한 금속판(52,54)은 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질로 외장 강도를 확보하여 배터리 팩(100)을 외부로부터 보호하는 역할을 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 금속판(52,54)이 부착된 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)를 결합하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 수지 몰딩부(60)를 포함한다.
수지 몰딩부(60)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)의 적어도 일부와 접촉하여 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)를 결합시킨다. 더 자세히 설명하면, 수지 몰딩부(60)는 코어팩(30)을 덮은 금속판(52,54)의 연결부분, 즉 코어팩(30)의 측면부분 및 하면부분과 금속판(52,54)과 상기 하우징 케이스(40)의 연결부분, 즉 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)가 둘러가며 연결될 부분을 핫멜트 수지로 몰딩하여 형성된다. 본 발명에서, 핫멜트 수지는 배터리 팩에서 보호 회로 부재 부분의 복잡한 형상의 외관을 형성하는데 이용되지 않고 하우징 케이스(40)와 코어팩(30)을 결합시키는데만 이용되어, 핫멜트 수지로 복잡한 형상의 외관을 형상시 발생하는 외관불량이 방지될 수 있다. 여기서, 수지 몰딩부(60)는 하우징 케이스(40)와 코어팩(30)을 결합시키는 역할을 하므로, 접착력이 높은 폴리 아미드(Poly Amide)계 수지로 이루어진다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리 팩이 제조되는 과정을 자세히 살펴볼 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법 중 코어팩을 형성한 것을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법 중 하우징 케이스를 형성한 것을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법 중 도 5의 코어팩의 보호 회로 부재를 도 6의 하우징 케이스로 덮은것을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7의 보호 회로 부재를 제외한 코어팩에 금속판을 부착한 것을 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 코어팩과 하우징 케이스 일부에 수지 몰딩부를 형성한 것을 도시한 사시도이다.
우선, 코어팩 형성과정(S11)에서는, 코어팩을 구성하는 베어셀은 본 발명에서 파우치형 베어셀을 예로 들어 설명할 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치형 베어셀(10)은 파우치(11)가 외관을 감싸고 있다. 이러한 파우치형 베어셀(10)은 양극, 세퍼레이터, 음극 순으로 배치되어 젤리롤형으로 감긴 전극롤(미도시)을 파우치 전면(12)에 형성된 홈에 장착시킨 후 파우치 후면(13)으로 파우치 전면(12)을 덮은 후, 홈의 가장자리를 따라 밀봉하고 홈의 좌ㆍ우 가장자리를 접어 완성한다. 이러한 파우치형 파우치형 베어셀(10)의 상부로 노출된 전극롤의 전극탭(미도시)을 보호 회로 부재(20)와 전기적으로 연결하여 코어팩(30)을 형성한다. 여기서, 파우치형 베어셀(10)과 보호 회로 부재(20) 사이에는 불필요한 단락을 방지하기 위해, 파우치형 베어셀(10) 상단면에 절연시트(15)가 더 형성될 수 있다.
그리고, 하우징 케이스 형성 과정(S12)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 전자기기와 연결되도록 상면에 노출되는 외부 단자부(41), 외부 단자부(41)가 노출된 상면을 제외한 4측벽 중 마주보는 2개의 장측벽의 적어도 어느 하나에 보호 회로 부재(20)를 수용할 수 있는 크기로 형성된 홈(44), 장측벽에 형성된 홈(44)의 양측부에 보호 회로 부재(20)의 단측벽 외면부터 파우치형 베어셀(10)의 측부 내면까지의 폭을 가지고 형성된 지지부(45), 및 지지부(45)와 수직방향으로 대응된 부분에 형성되는 연결부, 예를 들어, 라커(42) 및 후크(43)를 일체로 사출하여 하우징 케이스(40)를 형성한다. 여기서, 지지부(45)는 하우징 케이스(40)의 장측벽 외면과 단차를 가져 장측벽의 외면에서 일체로 내면 방향으로 들어간 위치에 위치하도록 한다. 이는 후기할 수지 몰딩부를 형성하는 단계(S14)에서 하우징 케이스(40)와 코어팩(30)을 수지로 몰딩할 때 몰딩한 후 하우징 케이스(40)와 코어팩(30)이 편평한 외면을 갖도록 수지가 채워질 공간을 확보하기 위한 것이다. 이와 마찬가지로, 하우징 케이스(40)의 장변 또한 코어팩(30)의 장변보다 길게 형성하여 하우징 케이스(40)가 코어팩(30)의 보호 회로 부재(20)를 덮었을때 하우징 케이스(40)의 단측벽과 코어팩(30)의 단측벽 사이에 단차를 형성한다. 따라서, 하우징 케이스(40)의 단측벽과 코어팩(30)의 단측벽의 단차진 부분이 수지가 채워질 공간이 되어 수지로 몰딩했을때 하우징 케이스(40)의 단측벽과 코어팩(30)의 단측벽이 편평한 외면을 갖도록 한다.
다음에, 코어팩의 보호 회로 부재를 하우징 케이스로 덮는 단계(S13)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징 케이스 형성과정(S12)에서 형성된 하우징 케이스(40)의 지지부(45)를 보호 회로 부재(20)의 마주보는 두개의 단측벽 외부에 걸치도록 끼운다. 그리고 나서, 하우징 케이스(40)에 형성된 외부 단자부(41)와 보호 회로 부재(20)를 전기적으로 연결시키기 위해, 홈(44)으로 생긴 공간을 통해 보호 회로 부재(20)와 외부 단자부(41)의 용접을 실시한다. 다음에, 도 8에 도시된 바와 같이, 주평면과, 보호 회로 부재(20)가 형성된 방향의 가장 자리를 제외한 주평면의 적어도 두개의 가장자리에서 수직 연장된 스커트면을 가지는 두개의 금속판(52,54)을 보호 회로 부재(20)를 제외한 코어팩(30) 부분에 부착하여 배터리 팩의 외장 강도를 확보한다.
마직막으로, 수지 몰딩부를 형성하는 단계(S14)에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)의 적어도 일부를 수지로 감싸 수지 몰딩부(60)를 형성한다. 자세히 설명하면, 코어팩(30)에 부착된 두개의 금속판(52,54)의 연결부분을 갖는 코어팩(30)의 측면 및 하면과, 금속판(52,54)과 하우징 케이스(40)가 둘러가며 연결될 부분을 핫멜트 수지로 몰딩하여 수지 몰딩부(60)를 형성한다. 이 때, 핫 멜트 수지는 코어팩(30)과 하우징 케이스(40)를 결합시키는 역할을 하며, 또한 하우징 케이스(40)의 홈(45)을 통해 하우징 케이스(40)의 내측으로 채워져 내측에 위치하는 보호 회로 부재(20)를 더 견고하게 고정시키는 역할을 한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩 및 이의 제조방법은 하우징 케이스를 기계적 강도가 높은 수지로 미리 사출하여 형성하여 코어팩의 상부에 수지몰딩으로 결합함으로써, 보호 회로 부재가 베어셀 쪽으로 밀리거나 눌리는 것을 방지할 수 있고, 종래의 배터리 팩에서 복잡한 형상을 갖는 외부 케이스 전체가 핫멜트 수지로 몰딩되어 형성되는 수지 몰딩부로 형성되는 경우에서 발생되는 외관 불량을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩 및 배터리 팩은 제조 방법은 별도의 사출공정을 통해 하우징 케이스를 형성하고, 이를 코어팩 상부에 수지몰딩으로 결합시킴으로써, 종래 복잡한 형상을 갖는 외부 케이스 전체가 수지몰딩부로 형성된 경우에서 발생되었던 외관불량을 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (19)
- 베어셀 및 상기 베어셀 상부에 부착된 보호 회로 부재를 갖는 코어팩;상기 코어팩의 보호 회로 부재의 적어도 일부를 커버하며, 외부 전자 기기와 연결될 연결부가 형성된 하우징 케이스; 및상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부와 접촉하여 상기 코어팩과 상기 하우징 케이스를 결합시키는 수지 몰딩부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1항에 있어서,상기 베어셀과 상기 보호 회로 부재 사이에는 절연시트가 더 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1항에 있어서,상기 베어셀은홈이 형성된 전면과 상기 홈을 덮는 후면을 가지고 형성된 파우치 및 상기 파우치에 수용되는 전극조립체를 가지는 파우치형 베어셀인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 3항에 있어서,상기 보호 회로 부재를 제외한 코어팩을 덮도록, 주평면과 상기 보호 회로 부재가 형성된 방향의 가장 자리를 제외한 상기 주평면의 적어도 두개의 가장자리에서 수직 연장된 스커트면을 가지는 두개의 금속판을 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 4항에 있어서,상기 수지 몰딩부는 상기 코어팩에 부착된 두개의 금속판의 연결부분을 갖는 상기 코어팩의 측면 및 하면과, 상기 금속판과 상기 하우징 케이스가 둘러가며 연결될 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1항 또는 3항에 있어서,상기 하우징 케이스는 외부 단자부가 노출된 상면을 제외한 4측벽중 마주보는 2개의 장측벽의 적어도 어느 하나에 홈이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 6항에 있어서,상기 홈은 상기 보호 회로 부재를 수용할 수 있는 크기로 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 7항에 있어서,상기 하우징 케이스는 상기 장측벽의 홈의 양측부에 형성된 지지부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 8항에 있어서,상기 지지부는 상기 하우징 케이스의 장측벽 외면과 단차를 가져 상기 장측벽의 외면에서 일체로 내면 방향으로 들어간 위치에 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 9항에 있어서,상기 지지부는 상기 보호 회로 부재의 단측벽 외면부터 상기 베어셀의 측부 내면까지의 폭으로 이루어짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 10항에 있어서,상기 연결부는 상기 지지부와 수직방향으로 대응된 부분에 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1항에 있어서,상기 하우징 케이스는 기계적 강도가 높은 폴리카보네이트(Poly Cabonate)계 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(Poly Butylene Terephthalate)계 중 어느 하나로 선택되는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1항에 있어서,상기 수지 몰딩부는 접착력이 높은 폴리 아미드(Poly Amide)계 핫멜트 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 베어셀 상부에 보호 회로 부재를 부착하여 코어팩을 형성하는 단계;상기 코어팩의 상부에 위치하는 보호 회로 부재를 덮기 위한 개구부를 가지며, 외부 기기와 연결되기 위한 연결부를 갖는 하우징 케이스를 형성하는 단계;상기 코어팩의 보호 회로 부재를 상기 하우징 케이스로 덮는 단계; 및상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부를 감싸는 수지 몰딩부를 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 하우징 케이스를 형성하는 단계는외부 전자기기와 연결되도록 상면에 노출되는 외부 단자부,상기 외부 단자부가 노출된 상면을 제외한 4측벽 중 마주보는 2개의 장측벽의 적어도 어느 하나에 상기 보호 회로 부재를 수용할 수 있는 크기로 형성된 홈,상기 홈의 양측부에 상기 보호 회로 부재의 단측벽 외면부터 상기 베어셀의 측부 내면까지의 폭으로 이루어진 지지부; 및상기 지지부와 수직방향으로 대응된 부분에 위치하는 연결부를 일체로 사출 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 지지부는 상기 하우징 케이스의 장측벽 외면과 단차를 가져 상기 장측벽의 외면에서 내면 방향으로 들어간 부분에 위치하도록 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 16항에 있어서,상기 코어팩의 보호 회로 부재를 하우징 케이스로 덮는 단계는상기 지지부를 상기 보호 회로 부재의 마주보는 두개의 단측벽 외부에 걸치도록 끼우는 것과,상기 보호 회로 부재와 상기 외부 단자부를 상기 홈을 통해 용접하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 17항에 있어서,상기 코어팩의 보호 회로 부재를 하우징 케이스로 덮는 단계 후에, 주평면과 상기 보호 회로 부재가 형성된 방향의 가장 자리를 제외한 상기 주평면의 적어도 두개의 가장자리에서 수직 연장된 스커트면을 가지고 형성된 두개의 금속판을 상기 보호 회로 부재를 제외한 코어팩 부분에 부착하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 18항에 있어서,상기 코어팩과 상기 하우징 케이스의 적어도 일부를 감싸는 수지 몰딩부를 형성하는 단계는상기 코어팩에 부착된 두개의 금속판의 연결부분을 갖는 상기 코어팩의 측면 및 하면과, 상기 금속판과 상기 하우징 케이스가 둘러가며 연결될 부분을 핫멜트 수지로 몰딩하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조방법.
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