KR20080107185A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20080107185A
KR20080107185A KR1020070055184A KR20070055184A KR20080107185A KR 20080107185 A KR20080107185 A KR 20080107185A KR 1020070055184 A KR1020070055184 A KR 1020070055184A KR 20070055184 A KR20070055184 A KR 20070055184A KR 20080107185 A KR20080107185 A KR 20080107185A
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백운성
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 베어 셀을 감싸는 금속 케이스에 홀을 형성함으로써, 베어 셀과 금속 케이스에 구비되는 접착 양면 테이프를 제거하여 배터리 팩의 두께를 줄일 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명은 베어 셀, 상기 베어 셀의 상부에 구비되는 보호회로기판, 상기 베어 셀의 측면에 구비되며, 하나 또는 다수개의 홀을 형성하는 금속 재질의 외부 케이스, 상기 외부 케이스 상에 구비되는 점착제 및 상기 점착제 상에 위치하는 라벨을 구비하는 배터리 팩인 것을 특징으로 한다.
따라서, 베어 셀을 감싸는 금속 재질의 외부 케이스에 홀을 형성함으로써, 베어 셀과 외부 케이스에 구비되는 접착 양면 테이프를 제거하여 조립 공정이 간소화되며, 두께를 줄일 수 있는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
배터리 팩, 외부 케이스, 홀, 두께

Description

배터리 팩{Battery pack}
도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분리 사시도를 나타낸 것이다.
도1b는 도1a의 배터리 팩의 결합 사시도를 나타낸 것이다.
도1c는 도1b의 A-A´선의 단층면도를 나타낸 것이다.
도2a 내지 도2c는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 형상의 홀이 형성된 외부 케이스를 나타낸 것이다.
도3은 본 발명의 배티리 팩용 케이스를 구비하는 배터리 팩의 형성 과정을 설명하기 위한 제1 실시예에 따른 순서도를 나타낸 것이다.
도4는 본 발명의 배티리 팩용 케이스를 구비하는 배터리 팩의 형성 과정을 설명하기 위한 제1 실시예에 따른 순서도를 나타낸 것이다.
[주요 도면부호에 대한 설명]
100 : 배터리 팩 110 : 베어 셀
120 : 보호회로기판
130, 230, 330, 430 : 외부 케이스 140 : 상부 케이스
150 : 하부 케이스 160 : 점착제
170 : 라벨 131 : 제1 외부 케이스
133 : 제2 외부 케이스 135 : 홀
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 베어 셀을 감싸는 금속 케이스에 홀을 형성함으로써, 베어 셀과 금속 케이스에 구비되는 접착 양면 테이프를 제거하여 배터리 팩의 두께를 줄일 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
급속도로 변화하고 있는 정보화에 따라 전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화에 대한 사용자들의 요구가 증대되고 있으며, PDA, 휴대폰, 캠코더 등의 휴대용 전자기기들은 에너지 밀도가 높으며, 재충전이 가능한 이차 전지를 주전원으로 사용한다.
이차 전지는 전원 공급 시간, 사이즈, 무게 등의 요인으로 인하여 휴대용 전자기기의 휴대성과 이동성을 결정하는데 매우 중요하게 인식되고 있다.
따라서, 이차 전지는 전원 공급 시간의 증가와 함께 소형화, 경량화되는 추세이며, 이차 전지의 수명을 연장하고 안전 사고 예방을 위하여 보호회로를 구비하여 사용하는 것이 일반적이다.
이차 전지로는 니켈-아연 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이 차 전지 등이 있는데, 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 널리 사용되고 있다.
리튬 이차 전지는 전극 조립체를 알루미늄 등의 재질로 이루어진 캔에 수용하고, 캔을 캡 조립체로 마감한 후, 캔 내부에 전해액을 주입하고 밀봉함으로써 형성되는 베어 셀에 보호회로를 구비하여 형성되는 배터리 팩 형태로 전자기기에 결합하여 사용된다.
리튬 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 캔의 형태에 따라 원통형, 각형 및 파우치형으로 분류되며, 전해액에 따라서는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지로 분류된다.
베어 셀과 보호회로가 결합된 상태의 이차 전지는 최종 적용시의 형태에 따라 크게 두가지 유형으로 구분되는바, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있는 단자(외부 단자)가 노출된 상태로 전지의 외면에 플라스틱 수지의 하우징이 성형되어 있는 형태(하드 팩 : Hard pack)와 베어 셀에 금속 케이스를 결합하고, 상부 및 하부에 사출 케이스를 구비한 후, 라벨을 부착한 형태(이너 팩 : Inner pack)가 있다.
이너 팩 전지는 외부기기의 형태 및 구조에 관계없이 사용될 수 있는 장점이 있으며, 슬림화 및 다양한 디자인이 가능하여 슬림형 핸드폰에 적용된 데 이어 다양한 제품으로 그 적용범위가 넓어지고 있으며, 표준화 작업도 급속히 이루어지고 있다.
종래의 배터리 팩은 베어 셀, 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되며, 과충전, 과방전, 과전류 등으로 인한 안전 사고를 예방하기 위해 베어 셀의 상부에 위치하는 보호회로기판을 구비한다.
이 후, 베어 셀의 측면에 양면 접착 테이프를 부착하고, 서스(SUS : Stainless Steel) 등의 재질로 형성되며, 베어 셀의 외관을 보호하기 위한 외부 케이스를 베어 셀의 측면에 결합시킨다.
이 후, 베어 셀과 보호회로기판의 간격을 수지 몰딩을 하거나, 사출 성형되는 상부 케이스 및 하부 케이스를 베어 셀의 상부 및 하부에 결합시킨다.
이 후, 외부 케이스 상에 점착제를 도포하고, 라벨을 포장함으로써, 배터리 팩이 완성된다.
따라서, 종래의 배터리 팩은 베어 셀, 양면 접착 테이프, 외부 케이스, 점착제 및 라벨을 구비하여 이루어지므로, 배터리 팩의 두께는 상기의 구성 요소에 의해 결정된다.
상기의 구성 요소 중 양면 접착 테이프와 점착제는 배터리 팩의 성능이나 효과를 위한 것이 아닌, 베어 셀과 외부 케이스, 외부 케이스와 라벨을 부착시키기 위해 구비되는 것으로, 배터리 팩의 두께를 증가시키는 요인으로 작용한다.
본 발명은 베어 셀과 외부 케이스 사이에 구비되는 접착 양면 테이프를 제거함으로써 조립 공정이 간소화되며, 두께를 줄일 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명은 베어 셀, 상기 베어 셀의 상부에 구비되는 보호회로기판, 상기 베어 셀의 측면에 구비되며, 하나 또는 다수개의 홀을 형성하는 금속 재질의 외부 케이스, 상기 외부 케이스 상에 구비되는 점착제 및 상기 점착제 상에 위치하는 라벨을 구비하는 배터리 팩인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 금속 재질은 스테인레스 강인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 홀은 상기 배터리 팩용 케이스의 넓은 양측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 홀은 원형, 사각형, 모서리가 둥근 사각형의 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분리 사시도를 나타낸 것이고, 도1b는 도1a의 배터리 팩의 결합 사시도를 나타낸 것이며, 도1c는 도1b의 A-A´선의 단층면도를 나타낸 것이다.
도1a 내지 도1c를 참조하면, 배터리 팩(100)은 베어 셀(110) 및 상기 베어 셀(110)과 전기적으로 연결되어, 과충전, 과방전, 과전류 등으로 인한 안전 사고를 예방하기 위해 베어 셀(110)의 상부에 보호회로기판(120)을 구비한다.
상기 베어 셀(110)은 리튬 이차 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-카드뮴 전지 등과 같은 이차 전지로, 본 발명에서 상기 베어 셀(110)의 종류를 한정하는 것은 아니다.
이때, 리튬 이차 전지의 경우, 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고체 폴리머 전해질 또는 겔 상의 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 나뉠 수 있다.
또한, 전극 조립체가 수용되는 용기의 형태에 따라 캔형 및 파우치형으로 나눌 수 있으며, 캔형은 각형과 원통형으로 나눌 수 있다.
상기 베어 셀(110)이 캔형으로 형성되는 경우, 베어 셀(110)은 전극 조립체를 딥 드로잉 등의 방법을 통해 형성한 알루미늄 등의 금속 재질의 캔에 수용한 후, 캔의 상단부를 캡 조립체로 마감하고, 전해액을 주입하여 형성된다.
상기 베어 셀(110)이 파우치형으로 형성되는 경우에는, 베어 셀(110)은 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하는 파우치 외장재의 하면에 전극 조립체를 수용한 후, 파우치 외장재의 상면을 이용하여 상기 하면을 덮은 후, 밀봉함으로써 형성된다.
보호회로기판(120)은 배선 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)에 보호회로, PTC, 써미스터 등의 보호소자를 구비하며, 외부기기와 베어 셀을 연결하기 위한 외부 연결 단자를 포함하여 형성될 수도 있다.
보호회로기판(120)은 베어 셀과 전기적으로 연결하기 위한 리드 플레이트를 통해서 베어 셀과 연결될 수 있으며, 전극 조립체와 연결되는 전극 탭과 직접 연결될 수도 있다.
베어 셀(110)의 측면에는 스테인레스 강 또는 그 등가물의 금속 재질로 형성되며, 외부 충격으로부터 보호하기 위한 외부 케이스(130)가 결합된다.
외부 케이스(130)는 도1a에 도시한 바와 같이 제1 외부 케이스(131)와 제2 외부 케이스(133)로 분리된 형태일 수 있으며, 하나의 일체형으로 형성되어, 베어 셀을 수용할 수 있는 형태일 수 있다.
또한, 제1 외부 케이스(131)와 제2 외부 케이스(133)를 각각 베어 셀에 결합한 후에 체결시킬 수 있으며, 제1 외부 케이스(131)와 제2 외부 케이스(133)를 서로 체결시킨 후, 베어 셀에 결합시킬 수도 있다.
이때, 외부 케이스의 넓은 양측면에는 홀(135)이 형성되며, 홀(135)은 외부 케이스를 성형하는 공정에서 형성될 수 있으며, 외부 케이스를 형성한 후, 중앙부 또는 원하는 부의 형상을 노치하여 형성할 수도 있다.
물론, 상기 홀(135)는 외부 케이스의 폭이 좁은 양측면에 형성될 수도 있으나, 넓은 양측면에 형성하는 것이 바람직하다.
상기 홀(135)은 후술하는 라벨을 외부 케이스에 부착하기 위해 도포되는 점착제가 베어 셀에도 도포될 수 있도록 형성된 공간으로서, 점착제 도포 후, 외부 케이스 위에 포장되는 라벨에 의해 베어 셀과 외부 케이스는 서로 높은 결착력을 가지고 결합된다.
상기 홀(135)의 형상은 하나 또는 다수개의 원형, 사각형, 모서리가 둥근 사각형 등으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에 의해서 형상이 한정되는 것은 아니다.
베어 셀(110)과 보호회로기판(120)을 연결한 후, 상부에 상부 케이스(140)를 구비시킬 수 있으며, 하부에 하부 케이스(150)를 구비시킬 수 있다.
상부 케이스(140)와 하부 케이스(150)는 외부 케이스(30)가 결합되기 전에 구비될 수도 있다.
이때, 상부 케이스(140)는 일체형, 매입형 또는 커버형 등으로 형성할 할 수 있다.
상부 케이스(140)를 일체형으로 형성하는 것은 베어 셀의 상단에 보호회로기판을 연결하고, 베어 셀과 보호회로기판 사이의 간극을 나일론 계통의 합성 수지물로 채운 후 저온저압 사출하여 성형하는 방법에 의하여 형성하는 것일 수 있다.
또한, 상부 케이스(140)를 매입형으로 형성하는 것은 보호회로기판을 합성수지에 매입하여 보호회로기판 매입형 상부 케이스를 형성한 후, 보호회로기판 매입형 상부 케이스를 베어 셀의 상단에 결합하는 방법에 의하여 형성하는 것일 수 있다.
또한, 상부 케이스(140)를 커버형으로 형성하는 것은 베어 셀의 상부에 보호회로기판을 연결하고, 합성 수지로 미리 형성한 상부 케이스를 보호회로기판이 연결된 베어 셀에 결합하는 방법에 의하여 형성하는 것일 수 있다.
외부 케이스(130)가 베어 셀(110)에 결합된 후, 외부 케이스(130) 상면에는 점착제(160)가 도포되며, 외부 케이스(130)에 형성된 홀(135)에 대응되는 베어 셀(110)에도 점착제가 도포된다.
이후, 점착제(160) 위에 라벨(170)이 포장되어 도2b와 같은 배터리 팩이 (100)이 완성된다. 라벨(170)은 외부 케이스(130)뿐만 아니라, 외부 케이스(130)에 형성된 홀(135)을 통해 베어 셀(110)과도 접착되므로, 베어 셀과 외부 케이스의 결착력이 높아진다.
점착제(160)가 도포된 후 라벨(170)이 포장될 수도 있으나, 라벨(170)에 점착제(160)가 도포된 상태에서 외부 케이스(130)에 포장될 수도 있다.
따라서, 종래에는 베어 셀과 외부 케이스를 결합시키기 위해서, 베어 셀과 외부 케이스 사이에 양면 접착 테이프를 구비시켰으나, 본 발명에서는 양면 접착 테이프를 구비시키지 않은 상태로, 베어 셀과 외부 케이스를 결합시키는 것이 가능하다.
도1b의 A-A´선의 단층면도를 나타낸 도1c를 참조하면, 배터리 팩(100)은 베어 셀(110), 외부 케이스(130), 점착제(160) 및 라벨(170)을 구비하여 이루어지므로, 배터리 팩(100)의 두께는 상기의 구성 요소(110, 130, 160, 170)에 의해 결정된다.
따라서, 종래의 기술과 비교하면, 양면 접착 테이프의 두께 두장 만큼의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 양면 접착 테이프를 구비하지 않아도 되기 때문에, 재료비를 절감할 수 있으며, 공정의 단순화가 가능하며, 생산성이 향상될 수 있다.
도2a 내지 도2c는 다양한 형상의 홀이 형성된 본 발명의 외부 케이스의 실시 예를 나타낸 것이다.
도2a 내지 도2c를 참조하면, 도2a의 외부 케이스(230)에는 원형의 다수개의 홀이 직방형으로 구비된 형상이고, 도2b의 외부 케이스(330)에는 타원형의 다수개의 홀이 가로 방향으로 길게 형성된 형상이며, 도2c의 외부 케이스(430)는 모서리가 곡진 다수개의 사각형이 세로 방향으로 길게 형성된 형상이다.
외부 케이스에 형성되는 홀의 형상은 본 실시예에 의해서 형상이 한정되는 것은 아니며, 외부 케이스를 사용하는 목적에 따라 다양한 형상으로의 수정과 변형이 가능하다.
도3은 본 발명의 배티리 팩용 케이스를 구비하는 배터리 팩의 형성 과정을 설명하기 위한 제1 실시예에 따른 순서도를 나타낸 것이다.
도3을 참조하면, 베어 셀 및 상기 베어 셀에 결합되며, 홀이 형성된 금속 재질의 제1 외부 케이스 및 제2 외부 케이스를 형성한다.
이후, 상기 베어 셀에 보호회로기판을 연결하고, 상기 제1 외부 케이스 및 제2 외부 케이스를 상기 베어 셀에 결합시킨다.
이후, 제1 외부 케이스와 제2 외부 케이스를 서로 체결시킨 후, 상부 케이스 및 하부 케이스를 결합시킬 수 있다.
이후, 제1 및 제2 외부 케이스와 제1 및 제2 외부 케이스의 홀을 통해 노출되는 베어 셀의 표면에 점착제를 도포한다.
마지막으로, 제1 및 제2 외부 케이스의 외면을 라벨로 포장을 실시하여 배터리 팩을 완성한다.
도4는 본 발명의 배터리 팩용 케이스를 구비하는 배터리 팩의 형성 과정을 설명하기 위한 제2 실시예에 따른 순서도를 나타낸 것이다.
도4를 참조하면, 베어 셀을 형성하고, 상기 베어 셀의 홀이 형성된 금속 재질의 제1 외부 케이스 및 제2 외부 케이스를 형성하고 체결한다.
이때, 체결된 제1 및 제2 외부 케이스의 한 면은 개구되어, 베어 셀이 삽입할 수 있도록 한다.
이후, 상기 베어 셀에 보호회로기판을 연결한 후, 상기 체결된 제1 및 제2 외부 케이스의 개구면을 통해 슬라이드 방식으로 삽입되며, 이후, 상부 케이스 및 하부 케이스가 결합될 수 있다.
이후, 제1 및 제2 외부 케이스와 제1 및 제2 외부 케이스의 홀을 통해 노출되는 베어 셀의 표면에 점착제를 도포한다.
마지막으로, 제1 및 제2 외부 케이스의 외면을 라벨로 포장을 실시하여 배터리 팩을 완성한다.
제2 실시예와 같이 제1 및 제2 외부 케이스를 베어 셀과 결합되기 전에 체결하는 경우, 제 1 실시예와 같이 베어 셀과 결합된 후 제1 및 제2 외부 케이스가 결합되는 경우에 발생하는 베어 셀의 손상을 방지할 수 있으며, 제1 및 제2 외부 케이스의 결합이 용이하다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 베어 셀을 감싸는 금속 재질의 외부 케 이스에 홀을 형성함으로써, 베어 셀과 외부 케이스에 구비되는 접착 양면 테이프를 제거하여 조립 공정이 간소화되며, 두께를 줄일 수 있는 배터리 팩을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 베어 셀;
    상기 베어 셀의 상부에 구비되는 보호회로기판;
    상기 베어 셀의 측면에 구비되며, 하나 또는 다수개의 홀을 형성하는 금속 재질의 외부 케이스;
    상기 외부 케이스 상에 구비되는 점착제; 및
    상기 점착제 상에 위치하는 라벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상부 케이스 및 하부 케이스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어 셀은 캔형 또는 파우치형인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 재질은 스테인레스 강인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 케이스는 제1 및 제2 케이스로 분리된 형상인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 케이스는 하나의 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀은 상기 배터리 팩용 케이스 넓은 양측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 홀은 원형, 사각형, 모서리가 둥근 사각형의 형상인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착제는 상기 홀에 대응되는 베어 셀의 일면에도 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 케이스는 일체형, 매입형 또는 커버형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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