KR20080025528A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전극 조립체와 파우치의 조립상태도.1 is an assembled state of the electrode assembly and pouch according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전지 팩의 분해사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전지 팩의 외부케이스 결합상태도.3 is an outer case coupling state of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전지 팩의 외부케이스가 결합된 상태의 평면도.Figure 4 is a plan view of the outer case of the battery pack coupled state according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
110,120 ; 제1,2 전극판 130 ; 세퍼레이터110,120; First and
141,143 ; 제1,2 전극탭 150 ; 전극 조립체141,143; First and
200 ; 베어셀 201,202 ; 베어셀의 장변측 측면200; Bare cell 201,202; Long side of bare cell
203,204 ; 베어셀의 단변측 측면 205,206 ; 베어셀의 상단면 및 하단면203,204; Short side sides of the bare cell 205,206; Top and bottom sides of the bare cell
210 ; 파우치 300 ; 외부 케이스210; Pouch 300; Outer case
310,320 ; 제1,2 외부케이스 314,324 ; 연장부310,320; First and second outer cases 314,324; Extension
318,328 ; 단차부318,328; Step
본 발명은 전지 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극과 음극과 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 수용하기 위한 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack for accommodating an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode and a separator.
일반적으로 이차 전지는 리튬과 수분의 반응성 때문에 비수성 전해질을 사용한다. 이러한 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머이거나, 리튬염이 유기 용매에서 해리된 액상이다.In general, the secondary battery uses a non-aqueous electrolyte due to the reactivity of lithium and moisture. Such electrolytes are solid polymers containing lithium salts, or are liquid phases in which lithium salts dissociate in organic solvents.
액체 전해질은 리튬 금속 전지와 리튬 이온 전지에서 사용되고, 고분자 고체 전해질은 리튬 이온 폴리머 전지에서 사용된다.Liquid electrolytes are used in lithium metal batteries and lithium ion batteries, and polymer solid electrolytes are used in lithium ion polymer batteries.
완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기 전해액의 누출 문제가 없고, 유기 전해액을 함유하는 겔형 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에도 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 비교할 때 전해액의 누출 문제는 금속 캔 용기 대신에 파우치형 용기를 사용하여 방지될 수 있다.In the case of a fully solid lithium ion polymer battery, there is no leakage problem of the organic electrolyte, and even in the case of a gel type lithium ion polymer battery containing the organic electrolyte, the leakage problem of the electrolyte is a metal can container when compared to the lithium ion battery using the liquid electrolyte. Instead it can be prevented by using a pouched container.
파우치는 금속 포일층과 이를 덮는 합성수지층의 다층막으로 구성되는데, 이를 사용하는 경우에는 금속 캔을 사용하는 경우보다 전지의 무게를 현저하게 경량화 할 수 있다. 이때, 다층막으로 이루어지는 파우치에서 포일을 형성하는 금속으로는 알루미늄이 사용되며, 파우치막의 내측을 이루는 폴리머막은 전해질로부터 금속 포일을 보호함과 아울러 양극과 음극 그리고, 전극 탭들 사이의 단락을 방지한다.The pouch is composed of a metal foil layer and a multi-layered film covering the synthetic resin layer. When the pouch is used, the weight of the battery can be remarkably lighter than that of the metal can. In this case, aluminum is used as a metal for forming the foil in the pouch formed of the multilayer film, and the polymer film forming the inside of the pouch film protects the metal foil from the electrolyte and prevents short circuit between the positive electrode, the negative electrode, and the electrode tabs.
파우치형 리튬 이차 전지를 형성하기 위해서는 양극판, 세퍼레이터, 음극판을 적층하거나, 적층 후 권취하여 이루어지는 전극 조립체를 가봉지 형태의 파우치 내에 위치시키고, 파우치의 개방된 가장자리부에서 상,하부 파우치막을 가열 융착 시키면 밀봉된 파우치 형태의 베어셀 전지가 제조된다.In order to form a pouch-type lithium secondary battery, an electrode assembly formed by stacking a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate or winding after lamination is placed in a bag-type pouch, and the upper and lower pouch films are heat-sealed at the open edge of the pouch. A bare cell battery in the form of a sealed pouch is produced.
이러한 베어셀 전지는 적어도 하나 이상의 베어셀 전지를 연결하여 사용할 수 있으며, 베어셀에는 보호회로기판(PCM;Protection Circuit Module)이나, PTC(Positive Temperature Coefficient) 등이 설치된다.The bare cell battery may be used by connecting at least one bare cell battery, and the bare cell is provided with a protection circuit module (PCM), a positive temperature coefficient (PTC), or the like.
베어셀 전지의 전,후면과 양측면은 케이스에 의해 감싸여지며, 상기 케이스에 의해 커버되지 않는 베어셀 전지의 상,하단부에는 수지를 주입하여 몰딩시키는 핫-멜팅 방법에 의해 외부와 절연된다.The front, rear and both sides of the bare cell battery are surrounded by a case, and are insulated from the outside by a hot-melting method in which resin is injected into the upper and lower ends of the bare cell battery which are not covered by the case.
그런데 종래 이차전지의 베어셀 전지를 감싸는 전지 팩의 케이스는 단순히 베어셀을 감싸도록 2개의 케이스가 결합되기 때문에 베어셀의 양측면 부위에서 상,하부 케이스의 단부가 결합되므로 베어셀의 단변측 측면에서 라운드 형상을 구현하기 어렵다.However, since the case of the battery pack surrounding the bare cell battery of the conventional secondary battery is simply combined with two cases to surround the bare cell, the ends of the upper and lower cases are coupled at both side portions of the bare cell, so that the side of the short side of the bare cell is combined. It is difficult to implement a round shape.
또한, 결합되는 케이스들의 단부가 베어셀의 단변측 측면에서 결합되므로 핫-멜팅에 의해 베어셀의 상단면 또는 하단면의 수지 몰딩시 양쪽 단변측 측면의 상,하부 케이스의 결합부위가 벌어지는 문제가 있다.In addition, since the ends of the cases to be coupled are coupled at the short side of the bare cell, there is a problem in that the coupling parts of the upper and lower cases on both short sides of the bare cell are formed when the resin is molded at the top or bottom of the bare cell by hot-melting. have.
이와 같은 문제점에 착안하여 안출한 본 발명의 목적은 리튬 폴리머 전지팩의 외부케이스의 결합이 견고해지도록 한 리튬 폴리머 전지팩을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide a lithium polymer battery pack that allows the coupling of an outer case of a lithium polymer battery pack to be robust.
본 발명의 다른 목적은 리튬 폴리머 전지팩의 단변측 측면부에 라운드 형상이 가능하도록 한 리튬 폴리머 전지팩을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a lithium polymer battery pack having a round shape on a short side surface portion of a lithium polymer battery pack.
본 발명의 또 다른 목적은 핫 멜팅시 전지팩의 단변측 측면부에서 발생되는 불량을 방지하도록 한 리튬 폴리머 전지팩을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a lithium polymer battery pack which prevents a defect occurring in the short side side portion of the battery pack during hot melting.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1,2 전극판 및 상기 제1,2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스를 포함하는 베어셀과, 상기 베어셀을 감싸는 외부 케이스를 구비하는 전지 팩에 있어서, 상기 외부 케이스는 상기 베어셀의 장변측 양측면과 단변측 양측면을 감싸는 제1,2 외부케이스로 구성되고, 상기 제1 외부케이스는 상기 베어셀의 단변측 일측면을 감싸는 연장부를 구비하고, 상기 제2 외부케이스는 상기 베어셀의 단변측 타측면을 감싸는 연장부를 구비하며, 상기 제1,2 외부케이스의 연장부의 단변에 단차부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제1 외부케이스는 상기 베어셀의 장변측 일측면을 감싸고 일측변에 상기 연장부가 형성되고, 상기 제2 외부케이스는 상기 베어셀의 장변측 타측면을 감싸고 일측변에 상기 연장부가 형성된다. 그리고, 상기 제1 외부케이스의 연장부는 상기 베어셀의 장변측 타측면 상에서 상기 제2 외부케이스의 타측변과 결합되는 위치까지 연장형성되고, 상기 제2 외부케이스의 연장부는 상기 베어셀의 장변측 일측면 상에서 상기 제1 외부케이스의 타측변과 결합되는 위치까지 연장형성된다. The present invention for achieving the above object is a bare cell including an electrode assembly including a separator interposed between the first and second electrode plate and the first and second electrode plate, a case in which the electrode assembly is accommodated; A battery pack having an outer case surrounding the bare cell, wherein the outer case includes first and second outer cases surrounding both sides and short sides of the bare cell, and the first outer case is the bare. An extension part surrounding one side of the short side of the cell is provided, and the second outer case includes an extension part surrounding the other side of the short side of the bare cell, and a step portion is formed at the short sides of the extension part of the first and second outer cases. It is characterized by. In this case, the first outer case surrounds one side of the long side of the bare cell and the extension part is formed on one side, and the second outer case surrounds the other side of the long side of the bare cell and the extension part is formed on one side. do. The extension of the first outer case extends to a position coupled to the other side of the second outer case on the long side of the bare cell, and the extension of the second outer case is the long side of the bare cell. It extends to one position coupled to the other side of the first outer case on one side.
본 발명은 상기 제1,2 외부케이스의 연장부는 라운드지게 형성되어 베어셀의 단변측 측면부위가 완전한 원호형 또는 일부분이 원호형으로 형성된다.The present invention extends the first and second outer cases to be rounded so that the short side surface portion of the bare cell is formed in a circular arc shape or a portion in an arc shape.
상기 제1,2 외부케이스는 스테인리스 재질로 형성되어 외부 힘으로부터 베어셀을 보호하게 된다.The first and second outer cases are made of stainless steel to protect the bare cell from external forces.
또한, 상기 외부 케이스에 의해 감싸여지지 않는 베어셀의 상단면 또는 하단면은 수지가 주입되어 몰딩된다.In addition, the top or bottom surface of the bare cell that is not wrapped by the outer case is molded by injection of resin.
한편, 상기 케이스는 파우치형으로 형성되거나 또는 상기 케이스는 각형으로 형성될 수 있다.On the other hand, the case may be formed in a pouch or the case may be formed in a square.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전지 팩은 전자기기에 장착되는 베어셀(200)을 포함한다.1 and 2, a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a
상기 베어셀(200)은 양극 또는 음극성을 갖는 제1,2 전극판(110,120) 및 상기 제1,2 전극판(110,120) 사이에 개재되는 세퍼레이터(130)를 포함하는 전극 조립체(150)와, 상기 전극 조립체(150)가 수용되는 케이스를 포함하여 구성된다.The
상기 케이스는 전극 조립체(150)를 수용하기 위해 소정의 공간을 갖는 딥 드로잉부(210a)가 마련된 파우치(210)로 형성될 수 있다. The case may be formed as a
상기 전극 조립체(150)는 제1,2 전극 활물질층이 코팅된 제1,2 전극판(110,120)과, 상기 제1,2 전극판 사이에 개재되어 단락을 방지하면서 리튬 이온의 이동이 가능한 세퍼레이터(130)가 권취되어 이루어진다. 상기 제1,2 전극판(110,120)에는 각각 전극탭(141,143)이 인출된다. 이때, 상기 제1전극판(110)은 양극으로, 상기 제2전극판(120)은 음극으로 형성될 수 있다.The
상기 제1 전극판(110)에 코팅되는 양극 활물질로는 칼코게나이 드(Chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-XCoXO2(0<X<1), LiMnO2 등의 복합금속 산화물들이 사용되고 있다.A chalcogenide compound is used as the cathode active material coated on the
상기 제2 전극판(120)에 코팅되는 음극 활물질로는 탄소(C)계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(Composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있다. 또한 일반적으로 양극 전극판은 알루미늄 재질, 음극 전극판은 구리 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터는 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용하지만, 본 발명에서 상기의 재질을 한정하는 것은 아니다.As the negative electrode active material coated on the
상기 파우치(210)는 전극 조립체(150)가 수납될 수 있도록 일정 깊이의 딥 드로잉부(210a)와 딥 드로잉부(210a)의 주변부에 형성되어 딥 드로잉부(210a)를 커버할 수 있는 플랜지부(210b)로 이루어진다. 파우치(210)의 재질은 연성재질로서 알루미늄박을 중심층으로 하여 그 일면에는 변성폴리프로필렌 예컨데, CPP(Casted Polypropylene)을 사용하여 접착층으로 작용하며, 절연막은 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 적용될 수 있다.The
또한, 상기 전극 조립체(150)와 연결된 제1,2 전극탭(141,143)은 파우치(210)의 외주연으로 일정 길이만큼 인출된다.In addition, the first and
상기 파우치(210)에 전극 조립체(150)가 수용되어 이루어진 상기 베어셀(200)에는 보호회로기판(170)이 연결된다. 상기 보호회로기판(170)은 상기 전극 조립체(150)와 전기적으로 연결되어 이상 발생시에는 전류의 흐름을 강제적으로 차 단한다. A protective circuit board 170 is connected to the
상기 파우치(210)의 외측으로 인출된 제1,2 전극탭(141,143)에는 절연부재(160)가 설치되고, 상기 보호회로기판(170)은 절연부재(160)를 사이에 두고 상기 제1,2 전극탭(141,143)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 보호회로기판(170)은 연결리드(171)에 의해 외부로 노출되는 외부단자(180)와 연결된다. 상기 외부단자(180)는 충전시에 외부의 전기단자와 직접으로 연결된다.Insulating members 160 are installed on the first and
상기 베어셀(200)은 외부 케이스(300)에 의해 감싸진다. 상기 외부 케이스(300)는 제1,2 외부케이스(310,320)로 이루어져 상기 제1 외부케이스(310)에 의해 상기 베어셀(200)의 장변측 일측면(201)이 감싸여지고 상기 제2 외부케이스(320)에 의해 장변측 타측면(202)이 감싸여진다. 아울러 상기 제1,2 외부케이스(310,320)에 의해 단변측 양측면(203,204)도 감싸여지게 된다. The
그리고, 보호회로기판(170)이 연결되는 상단면(205)과 그와 대응되는 하단면(206)은 통상적으로 핫 멜팅(Hot-melting) 방식에 의해 수지로 몰딩된다.In addition, the top surface 205 to which the protective circuit board 170 is connected and the bottom surface 206 corresponding thereto are typically molded of resin by a hot-melting method.
본 발명의 실시예에서는 상기 외부 케이스(300)의 제1 외부케이스(310)는 일측변(312)에 상기 베어셀(200)의 단변측 일측면(203)을 감싸도록 연장부(314)가 형성된다. 이러한 연장부(314)는 라운드 형상으로 형성되어 젤리롤 형태로 권취된 전극 조립체(150)와 일치하도록 한다. 이는 디자인의 측면에서도 외관의 미려함을 주기에 충분하다. 상기 연장부(314)는 베어셀(200)의 단변측 일측면(203)을 완전히 감싸면서 베어셀(200)의 장변측 타측면(202) 상에서 상기 제2 외부케이스(320)의 타측변(326)과 결합되는 위치까지 연장된다.In an embodiment of the present invention, the first
또한, 상기 외부 케이스(300)의 제2 외부케이스(320)도 동일하게 일측변(322)에 상기 베어셀(200)의 단변측 타측면(204)을 감싸도록 연장부(324)가 형성된다. 이때, 상기 연장부(324)는 라운드 형상으로 형성되어 전극 조립체(150)의 형상과 대응되면서 디자인의 미려함을 주게 된다. 상기 연장부(324)는 베어셀(200)의 단변측 타측면(204)을 완전히 감싸면서 베어셀(200)의 장변측 일측면(201) 상에서 상기 제1 외부케이스(310)의 타측변(316)과 결합되는 위치까지 연장된다.In addition, the second
그리고, 도 3 및 도 4에 보다 확대하여 도시한 도면에서 보는 바와 같이, 상기 제1,2 외부케이스(310)(320)의 연장부(314)(324)의 단변에는 단차부(318)(328)를 연장형성한다.3 and 4, the stepped
이러한 단차부(318)(328)는 각각 상대측 외부케이스의 타측변(316)(326)에 의해 눌려지는 상태로 결합되기 때문에 라운드 형상으로 형성된 연장부(314)(324)에 의한 탄성복원력을 극복하면서 제1,2 외부케이스(310)(320)의 결합상태를 유지시키게 된다.Since the stepped
한편, 상기 외부케이스(300)를 구성하는 제1 외부케이스(310) 및 제2 외부케이스(320)는 스테인리스 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정할 필요는 없으며 스틸 재질 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.On the other hand, the first
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 전지 팩의 조립순서를 설명하면 다음과 같다.The assembling procedure of the battery pack according to the present invention configured as described above is as follows.
전극 조립체(150)가 제1,2 전극탭(141,143)이 외부로 인출되는 상태로 파우 치(210)의 딥 드로잉부(210a)에 삽입된 후 밀봉되어 베어셀(200)이 형성된다.The
상기 베어셀(200)의 상단면에는 절연부재(160)가 개재되고 제1,2 전극탭(141,143)이 보호회로기판(170)이 전기적으로 연결되며, 상기 보호회로기판(170)이 연결리드(171)에 의해 외부단자(180)와 연결된다.An insulating member 160 is interposed on the top surface of the
이처럼 조립이 완료된 베어셀(200)을 감싸도록 외부 케이스(300)가 조립된다. 즉, 제1 외부케이스(310)는 베어셀(200)의 장변측 일측면(201)과 단변측 일측면(203)에 대응되게 위치하고, 제2 외부케이스(320)는 베어셀(200)의 장변측 타측면(202)과 단변측 타측면(204)에 대응되게 위치되어 상기 제1 외부케이스(310)와 제2 외부케이스(320)가 상호 베어셀(200)의 중앙을 향하여 슬라이딩되면서 결합된다. 이때, 상기 제1 외부케이스(310)의 연장부(314) 단부와 상기 제2 외부케이스(320)의 타측변(326)이 베어셀(200)의 장변측 타측면(202) 상에서 조립되고, 상기 제2 외부케이스(320)의 연장부(324) 단부와 상기 제1 외부케이스(310)의 타측변(316)이 베어셀(200)의 장변측 일측면(201) 상에서 조립된다.As such, the outer case 300 is assembled to surround the
이때, 제1 외부케이스(310)의 연장부(314)의 단차부(318)의 상측에 제2 외부케이스(320)의 타측변(326)이 위치되고, 제2 외부케이스의 연장부(324)의 단차부(328)의 상측에 제1 외부케이스의 타측변(316)이 위치되므로 라운드 형태의 연장부(314)(324)가 탄성복원력에 의해 상대측 외부케이스와 벌어지지 않게 된다.At this time, the
조립이 완료되면 베어셀(200)의 단변측 측면중 일측면(203)은 상기 제1 외부케이스(310)의 연장부(314)에 의해 라운드진 형상으로 감싸지고, 베어셀(200)의 단변측 타측면(204)은 상기 제2 외부케이스(320)의 연장부(324)에 의해 라운드진 형 상으로 감싸지게 되므로 이후, 베어셀(200)의 상단면(205) 및 하단면(206)에서의 핫 멜팅에 의한 수지 주입시 제1,2 외부케이스(310)(320)가 조립부위가 벌어지지 않게 된다.When assembly is completed, one side 203 of the short side of the
상술한 실시예에서는 케이스를 파우치(210)를 사용한 경우에 대하여 설명하였으나, 케이스를 각형 타입의 케이스를 사용하더라도 동일한 구성 및 작용을 갖음은 물론이다.In the above-described embodiment, the case in which the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 전지 팩은 베어셀을 감싸는 외부 케이스가 스테인리스 재질로 형성되어 리튬 폴리머 전지의 베어셀이 외부 압력으로 보호되도록 강건 설계를 구현하는 효과가 있다.As described above, the battery pack according to the present invention has an effect of implementing a robust design so that the outer case surrounding the bare cell is formed of stainless steel so that the bare cell of the lithium polymer battery is protected by external pressure.
또한, 본 발명은 리튬 폴리머 전지팩의 외부케이스의 단변측 측면부가 라운드지게 형성되어 강건 설계를 구현하면서도 베어셀의 형상과 대응되고, 외관상으로 심미적 효과를 거두게 된다.In addition, the present invention is formed in a round side short-side side portion of the outer case of the lithium polymer battery pack to correspond to the shape of the bare cell while implementing a robust design, and has an aesthetic effect in appearance.
그리고 본 발명은 외부케이스가 베어셀의 단변측 측면에서 벗어나 장변측 측면에서 조립되기 때문에 핫 멜팅시 수지 주입으로 인해 전지팩의 단변측 측면이 벌어지는 불량을 방지하는 효과가 있다.In addition, since the outer case is assembled from the short side of the bare cell to the long side, the short side of the battery pack may be defective due to resin injection during hot melting.
아울러 라운드 형상으로 형성된 외부케이스의 연장부의 단부가 단차지게 형성되어 상대측 외부케이스와 결합되므로 결합부위가 벌어지거나 분리되지 않는 효과가 있다.In addition, since the end of the extension portion of the outer case formed in a round shape is formed stepped and coupled to the outer side of the outer case there is an effect that the coupling portion is not opened or separated.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 후술하는 특 허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 본 발명의 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims may have various modifications. As will be apparent, such changes are within the scope of the claims of the present invention.
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