KR20090056027A - Battery pack employed with top cap mounting ptc device thereon - Google Patents

Battery pack employed with top cap mounting ptc device thereon Download PDF

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KR20090056027A
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Abstract

A battery pack is provided to maximally utilize an upper space of a pack by mounting a PCT device on a depressed receiving portion and to efficiently improve the safety of battery while raising volume density. A battery pack comprises a battery cell where an electrode assembly(110) of a positive electrode/separation film/negative electrode structure is accommodated with electrolyte inside the metal can(130); and a protection circuit module(150) electrically connected to the battery cell. A depressed acceptance section(200) is formed in a top cap(120) combined in the top opening of the metal can. A PTC element(400) is mounted on the depressed acceptance section.

Description

PTC 소자가 장착된 탑 캡을 포함하는 전지팩 {Battery Pack Employed with Top Cap Mounting PTC Device thereon}Battery Pack Embeded with Top Cap Mounting PTC Device thereon

본 발명은 PTC 소자가 장착된 탑 캡을 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀과 상기 전지셀에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀 상부에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM)을 포함하는 것으로 구성되어 있으며, 상기 금속 캔의 개방 상단에 결합되는 장방형의 탑 캡에는 소정의 깊이로 함몰된 형태의 공간('함몰형 수납부')이 형성되어 있으며, 상기 함몰형 수납부에는 일측이 PCM에 전기적으로 연결되고 타측이 전지셀 전극단자에 전기적으로 연결되는 PTC 소자가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention relates to a battery pack including a top cap on which a PTC element is mounted, and more particularly, to a battery cell and a protection circuit module (PCM) mounted on the battery cell in an electrically connected state to the battery cell. The rectangular top cap coupled to the open upper end of the metal can is formed with a space ('recession type receiving portion') recessed to a predetermined depth, and the recessed receiving portion has one side. It provides a battery pack characterized in that the PTC element is electrically connected to the PCM and the other side is electrically connected to the battery cell electrode terminal.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급증하고 있고, 그러한 이차전지 중 고에너지 밀도와 높은 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as a source of energy is increasing rapidly. Among these secondary batteries, a lot of researches are being conducted on commercially available lithium secondary batteries with high energy density and high discharge voltage. It is used.

특히, 리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 종류에 따라 리튬이온 전지와 리튬이온 폴리머 전지로 분류되기도 한다. 모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 특히 두께가 얇은 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있다.In particular, the lithium secondary battery is classified into a cylindrical battery, a square battery, a pouch type battery, and the like according to its appearance, and may be classified into a lithium ion battery and a lithium ion polymer battery according to the type of electrolyte. Due to the recent trend toward miniaturization of mobile devices, there is an increasing demand for thinner rectangular batteries and pouch-type batteries.

그러나, 종래의 리튬 이차전지는 고온에 노출되거나, 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(local crush) 등에 의해 짧은 시간내에 큰 전류가 흐르게 될 경우, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다. 전지의 온도가 상승하면 전해액과 전극 사이의 반응이 촉진된다. 그 결과, 반응열이 발생하여 전지의 온도는 추가적으로 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 따라서, 전지의 온도가 급격히 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 이러한 악순환에 의해, 전지의 온도가 급격히 상승하는 열폭주 현상이 일어나게 되고 온도가 일정 이상까지 상승하면 전지의 발화가 일어날 수 있다. 또한, 전해액과 전극 사이의 반응 결과, 가스가 발생하여 전지 내압이 상승하게 되며, 일정 압력 이상에서 리튬 이차전지는 폭발하게 된다. 이와 같은 발화/폭발의 위험성은 리튬 이차전지가 가지고 있는 가장 치명적인 단점이라 할 수 있다.However, in the conventional lithium secondary battery, when a large current flows within a short time due to overheating, overcharge, external short circuit, nail penetration, local crush, etc., the battery is heated by IR heating. Risk of ignition / explosion. As the temperature of the battery rises, the reaction between the electrolyte and the electrode is accelerated. As a result, heat of reaction is generated to further increase the temperature of the battery, which in turn accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Thus, the temperature of the battery rises rapidly, which in turn accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Due to such a vicious cycle, a thermal runaway phenomenon in which the temperature of the battery rises rapidly occurs, and when the temperature rises to a certain level or more, the battery may ignite. In addition, as a result of the reaction between the electrolyte and the electrode, gas is generated to increase the battery internal pressure, and the lithium secondary battery explodes above a certain pressure. The risk of ignition / explosion can be said to be the most fatal drawback of lithium secondary batteries.

따라서, 리튬 이차전지의 개발에 필수적으로 고려해야 할 사항은 안전성을 확보하는 것이다. 이러한 안전성을 확보하기 위한 노력의 일환으로서, 셀 바깥쪽에 소자를 장착하여 사용하는 방법이 논의되고 있으며, 온도의 변화를 이용하는 PTC 소자, CID 소자, 전압 및 전류를 제어하는 보호회로, 전지 내압의 변화를 이용 하는 안전벤트(Safety Vent) 등이 이에 해당한다.Therefore, essential considerations for the development of a lithium secondary battery are to ensure safety. As an effort to secure such safety, a method of mounting an element outside the cell is being discussed.A PTC element, a CID element, a protection circuit for controlling voltage and current, and a change in battery breakdown voltage using temperature change are discussed. Safety Vents, etc. are used for this.

그 중, PTC(Positive Temperature Coefficient)는, 전지셀의 전극조립체와 외부 입출력 단자의 사이에서 전기적으로 연결되어 있어서, 정상적인 작동 상태의 온도에서는 낮은 저항을 유지하여 전류를 흘러 보내고 과전류 또는 고온 등의 비정상적인 상태에서는 온도 상승에 따라 저항이 급격히 높아져 단전 또는 미량의 전류만을 흘러 보냄으로써 과열 발생으로 인한 전지 내압의 상승을 억제하는 역할을 한다. Among them, PTC (Positive Temperature Coefficient) is electrically connected between an electrode assembly of a battery cell and an external input / output terminal, and maintains a low resistance at a normal operating temperature, and flows a current through abnormal current such as overcurrent or high temperature. In the state, the resistance increases rapidly with temperature rise, and flows only a small current or a small amount of current, thereby suppressing an increase in battery internal pressure due to overheating.

이러한 PTC가 장착된 전지팩은, 예를 들어, 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 PCM이 니켈 플레이트를 통하여 양극단자 및 음극단자에 접속되어 있고, 상면과 하면에 각각 니켈 플레이트가 부착되어 있는 PTC 소자가 PCM 및 전지셀의 전극단자와 전기적으로 연결된 구조로 이루어져 있다. In the battery pack equipped with such PTC, for example, a PCM having an external input / output terminal connected to a positive electrode terminal and a negative electrode terminal through a nickel plate, and a PTC element having a nickel plate attached to the upper and lower surfaces, respectively, It consists of a structure electrically connected to the electrode terminal of the PCM and the battery cell.

이러한 구조의 전지팩을 조립하기 위해서는, PTC 소자와 PCM 및 전극단자들을 전기적으로 연결하기 위하여 수 차례의 용접 작업이 요구되며, 더욱이, PCM과 전지셀에 각각 PTC 소자를 연결하여야 하므로 긴 길이의 니켈 플레이트가 사용되어야 하고, PCM이 전지셀에 탑재되는 형태가 만들어지도록 니켈 플레이트를 절곡하여야 하므로, 그러한 절곡 공간에 해당하는 사공간이 발생하여, 상대적으로 전지의 체적 밀도는 작아지는 문제점이 있다.In order to assemble the battery pack having such a structure, a number of welding operations are required to electrically connect the PTC element, the PCM, and the electrode terminals. Furthermore, since the PTC element must be connected to the PCM and the battery cell, a long length of nickel is required. Since the plate should be used, and the nickel plate must be bent to form a shape in which the PCM is mounted on the battery cell, a dead space corresponding to such a bending space is generated, and the volume density of the battery is relatively small.

따라서, 전지팩의 체적밀도를 감소시키지 않으면서 소정의 부피를 갖는 PCT 소자를 전지팩 상단에 효과적으로 장착할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high demand for a technology capable of effectively mounting a PCT element having a predetermined volume on the top of the battery pack without reducing the volume density of the battery pack.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 탑 캡에 소정의 깊이로 함몰된 형태의 공간을 형성하고, 거기에 일측이 PCM에 전기적으로 연결되고 타측이 전지셀 전극단자에 전기적으로 연결되는 PTC 소자를 장착하는 경우, 전지팩 상단의 공간을 효율적으로 활용할 수 있어서 상대적으로 전지의 체적 밀도를 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. After extensive research and various experiments, the inventors of the present application form a space in the top cap recessed to a predetermined depth, where one side is electrically connected to the PCM and the other side is electrically connected to the battery cell electrode terminal. In the case of mounting the PTC device connected to the device, it was confirmed that the space at the top of the battery pack can be effectively utilized, so that the volume density of the battery can be relatively improved, and the present invention was completed.

따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 금속 캔의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀, 및 상기 전지셀에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀 상부에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM)을 포함하는 것으로 구성되어 있으며, 상기 금속 캔의 개방 상단에 결합되는 장방형의 탑 캡에는 소정의 깊이로 함몰된 형태의 공간('함몰형 수납부')이 형성되어 있으며, 상기 함몰형 수납부에는 일측이 PCM에 전기적으로 연결되고 타측이 전지셀 전극단자에 전기적으로 연결되는 PTC 소자가 장착되어 있는 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the battery pack according to the present invention includes a battery cell in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed inside of a metal can with an electrolyte, and is mounted on the battery cell in an electrically connected state. Consists of a protection circuit module (PCM), the rectangular top cap coupled to the open top of the metal can is formed with a space ('recession type receiving portion') of the type recessed to a predetermined depth, The recessed accommodating part includes a PTC device having one side electrically connected to the PCM and the other side electrically connected to the battery cell electrode terminal.

이러한 구조의 전지팩은 소정의 부피를 갖는 PTC 소자가 전지셀 내부의 불필 요한 공간을 활용하여 형성된 함몰형 수납부에 장착되어 있어서, 이를 장착하기 위한 점유공간을 최소화할 수 있고 전지팩의 상부 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 따라서, 부피가 작고 콤팩트한 전지팩을 제조할 수 있으므로 궁극적으로 전지의 체적 밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다. The battery pack having such a structure is mounted in a recessed accommodating part formed by utilizing an unnecessary space inside a battery cell, so that the occupied space for mounting the battery pack can be minimized and the upper space of the battery pack is provided. Can be used efficiently. Therefore, since a compact and compact battery pack can be manufactured, there is an advantage that the volume density of the battery can be ultimately increased.

상기 PTC 소자는 앞서 정의한 바와 같이, 일측이 PCM에 전기적으로 연결되고 타측이 전지셀 전극단자에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 외부 입출력 단자와 전기적으로 연결되어 있는 PCM과 전지셀이 PTC 소자를 경유하여 전기적으로 연결되어 있으므로, 전지 내부 온도 상승시 PTC 소자가 PCM 회로의 전류를 차단함으로써 궁극적으로 전지셀과 외부 입출력 단자와의 연결을 단전시킬 수 있다. As defined above, the PTC device has one side electrically connected to the PCM and the other side electrically connected to the battery cell electrode terminal. Accordingly, since the PCM and the battery cell electrically connected to the external input / output terminals are electrically connected to each other via the PTC element, the PTC element cuts off the current of the PCM circuit when the temperature inside the battery rises. The connection to the terminal can be disconnected.

상기 PTC 소자와, 전지셀 전극단자 및/또는 PCM과의 전기적 연결 방법은 특별히 제한되지 않으며, 직접 결합될 수도 있고, 별도의 도전성 접속부재를 통해 결합될 수도 있으며, 접속부재는 가변성의 전도성 소재로서, 바람직하게는 니켈 플레이트일 수 있다. An electrical connection method between the PTC element and the battery cell electrode terminal and / or the PCM is not particularly limited, and may be directly coupled or may be coupled through a separate conductive connection member. The connection member may be a variable conductive material. , Preferably nickel plate.

상기 전극단자는 전지케이스 자체일 수 있는 바, 하나의 바람직한 예에서, 전지케이스는 금속 캔으로 이루어져 있고, 상기 전극조립체의 양극 탭 또는 음극 탭에 전기적으로 연결되어 하나의 전극단자(a)를 형성하고 있을 수 있다. The electrode terminal may be a battery case itself. In one preferred embodiment, the battery case is made of a metal can, and is electrically connected to the positive electrode tab or the negative electrode tab of the electrode assembly to form one electrode terminal (a). You may be doing

이와 같이 전지케이스 자체가 전극단자(a)를 형성하고, 상기 함몰형 수납부를 탑 캡을 변형하여 형성하는 경우에는, 함몰형 수납부 또한 전극단자(a)가 된다. 따라서, 상기 PTC 소자는 그것의 하면이 함몰형 수납부의 하단면에 직접 결합됨으로써 전극단자(a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 연결 구조를 이하에서는 때때로 '제 1 실시예'로 지칭하기도 한다. As described above, when the battery case itself forms the electrode terminal a and the recessed accommodating part is formed by deforming the top cap, the recessed accommodating part also becomes the electrode terminal a. Accordingly, the PTC device may be electrically connected to the electrode terminal a by having its bottom surface directly coupled to the bottom surface of the recessed accommodating portion. Such a connection structure is sometimes referred to hereinafter as the 'first embodiment'.

이와 같이 PTC 소자가 함몰형 수납부와 직접 결합되면, 도전성 접속부재의 수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 상기 PCT 소자의 하면과 함몰형 수납부의 결합은 특별히 제한되지 않으며, 도전성 접착, 용접, 솔더링 등 다양한 방식을 통해 이루어질 수 있고, 바람직하게는 솔더링에 의해 달성될 수 있다.As such, when the PTC element is directly coupled to the recessed accommodating part, there is an advantage in that the number of conductive connection members can be reduced. The lower surface of the PCT device and the recessed receiving unit are not particularly limited, and may be formed through various methods such as conductive bonding, welding, and soldering, and may be preferably achieved by soldering.

또한, 상기 전극단자는 전지케이스와 전기적으로 절연되어 있고 전지케이스와 연결된 전극과 반대 극성을 갖는 전극이 결합된 전극단자(b)일 수 있다. 이러한 전극단자(b)와 PTC 소자의 전기적 연결은 별도의 도전성 접속부재를 통해 달성될 수 있으며, 이러한 연결 구조를 이하에서는 때때로 '제 2 실시예'로 지칭하기도 한다.In addition, the electrode terminal may be an electrode terminal (b) that is electrically insulated from the battery case and has an electrode having a polarity opposite to the electrode connected to the battery case. The electrical connection between the electrode terminal (b) and the PTC element can be achieved through a separate conductive connection member, and this connection structure is sometimes referred to as a 'second embodiment' below.

구체적인 예에서, 제 1 실시예에서와 같이 함몰형 수납부가 전극단자(a)이고, PTC 소자를 전극단자(b)와 전기적으로 연결시키고자 하는 경우에는, 함몰형 수납부에 절연필름을 부착한 후, 상기 절연필름 상에 PTC 소자를 장착하여, 전극단자(a)와 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 PTC 소자와 전극단자(b)의 결합은 별도의 도전성 접속부재를 통해 달성할 수 있다. 이 때, 상기 도전성 접속부재 역시 전극단자(a)와 전기적으로 절연되어야 함은 물론이다. 이러한 전기적 절연은, 예를 들어, 절연필름, 수지, 고무 또는 절연 코팅층 등으로 달성될 수 있다. In a specific example, as in the first embodiment, when the recessed accommodating portion is the electrode terminal a, and the PTC element is to be electrically connected to the electrode terminal b, an insulating film is attached to the recessed accommodating portion. Thereafter, a PTC device may be mounted on the insulating film to electrically insulate the electrode terminal a. The combination of the PTC element and the electrode terminal (b) can be achieved through a separate conductive connection member. At this time, of course, the conductive connecting member should also be electrically insulated from the electrode terminal (a). Such electrical insulation may be achieved, for example, with an insulating film, resin, rubber or an insulating coating layer.

한편, 상기 PTC 소자와 PCM은 PTC 소자의 상면에 도전성 접속부재에 의해 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 접속부재는 가변성의 전도성 소재라면 특별히 제한되지 않고 다양할 수 있으며, 바람직하게는 니켈 플레이트일 수 있다.On the other hand, the PTC element and the PCM may be electrically connected to the upper surface of the PTC element by a conductive connection member, the connection member is not particularly limited as long as it is a variable conductive material can be varied, preferably a nickel plate. .

본 발명의 중요한 특징 중의 하나는 상기 정의된 바와 같이 PTC 소자가 탑 캡에 형성된 함몰형 수납부에 장착되는 점이다. One of the important features of the present invention is that the PTC element is mounted on the recessed housing formed in the top cap as defined above.

일반적으로 각형 또는 원통형 전지는 금속 캔의 내부에 전극조립체를 장착하고 그것의 개방 상단에 절연부재를 탑재한 후, 그 위에 다시 탑 캡을 용접하여 밀봉한다. 이러한 탑 캡의 용접 과정 전에, 전극조립체 중 하나의 전극단자(예를 들어, 음극 탭)는 탑 캡의 돌출단자 하단에 용접하고, 전극조립체의 나머지 전극단자(예를 들어, 양극 탭)는 탑 캡 자체에 용접하는 과정을 수행한다. In general, a rectangular or cylindrical battery is mounted by mounting an electrode assembly inside a metal can, mounting an insulating member on an open top thereof, and sealing the top cap again by welding it. Before the welding process of the top cap, one electrode terminal (eg, negative electrode tab) of one of the electrode assemblies is welded to the bottom of the protruding terminal of the top cap, and the other electrode terminal (eg, positive electrode tab) of the electrode assembly is top The process of welding to the cap itself is carried out.

이하에서는, 이러한 과정으로 제조된 전지셀 측면의 수직 단면도 및 부분 확대도가 각각 모식적으로 도시되어 있는 도 1 및 도 2를 참조하여 예시적으로 설명한다.Hereinafter, a vertical cross-sectional view and a partial enlarged view of the side surface of the battery cell manufactured by this process will be exemplarily described with reference to FIGS. 1 and 2.

이들 도면을 참조하면, 전지케이스(40)의 수납부에는 전극조립체(41)가 장착되어 있고, 전극조립체(41)의 상단에는 절연부재(30)가 장착되어 있으며, 전극조립체(41)의 음극 탭(42)이 절연부재(30)에 천공되어 있는 개구(33)를 통해 인출되어 있다. 한편, 탑 캡 어셈블리(16)는 금속 캔의 상단에 결합되는 탑 캡(10), 탑 캡(10)에 장착되는 가스켓(12), 탑 캡(10)의 하부에 장착되는 단자 플레이트(14)와 절연 플레이트(15), 및 가스켓(12)에 의해 절연된 상태로 탑 캡(10)에 장착되는 돌출단자용 접속부재(11)로 구성되어 있다. Referring to these drawings, the electrode assembly 41 is mounted on the housing portion of the battery case 40, the insulating member 30 is mounted on the upper end of the electrode assembly 41, and the cathode of the electrode assembly 41 is mounted. The tab 42 is drawn out through the opening 33 which is drilled in the insulating member 30. Meanwhile, the top cap assembly 16 includes a top cap 10 coupled to the top of the metal can, a gasket 12 mounted on the top cap 10, and a terminal plate 14 mounted below the top cap 10. And a protruding terminal connecting member 11 attached to the top cap 10 in an insulated state by the insulating plate 15 and the gasket 12.

따라서, 전지셀(50)은 전지케이스(40)에 전극조립체(41) 및 절연부재(30)를 장착한 후 탑 캡 어셈블리(16)를 결합시켜 제조된다. 이러한 전지(50)의 조립 과정에서, 탑 캡(10)을 전지케이스(40)의 개방 상단에 대략 90도 이상의 각도로 위치 시킨 상태에서, 음극탭(42)를 탑 캡(10)의 하부에 장착된 단자 플레이트(14)에 용접한 후, 음극탭(42)을 절곡한다. 마지막으로, 탑 캡(10)을 전지케이스(40)의 개방 상단에 평행하게 위치시킨 후 전지케이스(40)와 용접하여 결합시킨다. Therefore, the battery cell 50 is manufactured by attaching the electrode assembly 41 and the insulating member 30 to the battery case 40 and then combining the top cap assembly 16. In the assembly process of the battery 50, while the top cap 10 is positioned at an angle of about 90 degrees or more to the open upper end of the battery case 40, the negative electrode tab 42 is disposed on the lower portion of the top cap 10. After welding to the mounted terminal plate 14, the negative electrode tab 42 is bent. Finally, the top cap 10 is positioned in parallel with the open upper end of the battery case 40 and then welded to the battery case 40 to be coupled.

이와 같이 제조된 전지셀(50)은 단자 플레이트(14)와 접촉할 수 있도록 다소 긴 길이를 갖는 음극탭(42)을 사용하므로, 음극탭(42)이 절곡됨으로써 전극조립체(41)의 상단 또는 절연부재(30)의 상단과 탑 캡(10)의 하단 사이에는 소정의 이격 공간(L)이 형성된다. Since the battery cell 50 manufactured as described above uses the negative electrode tab 42 having a rather long length so as to be in contact with the terminal plate 14, the negative electrode tab 42 is bent to form an upper end or an upper portion of the electrode assembly 41. A predetermined separation space L is formed between the upper end of the insulating member 30 and the lower end of the top cap 10.

이에 본 발명에서는, 전극조립체(41)와 탑 캡(10) 사이에 필연적으로 발생하게 되는 이격 공간(L)에 상기 함몰형 수납부를 형성함으로써 전지셀 상부의 내부 공간을 효과적으로 활용할 수 있다. Accordingly, in the present invention, the recessed accommodating portion is formed in the spaced space L inevitably generated between the electrode assembly 41 and the top cap 10, thereby effectively utilizing the inner space of the upper part of the battery cell.

상기 함몰형 수납부의 형상은 PCT 소자가 장착될 수는 형상이라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 평면상 PCT 소자의 형상에 대응하여 직사각형 형상일 수 있다. 이와 같은 함몰형 수납부는 탑 캡의 하부에 형성된 전극조립체를 압박하지 않으면서, PCT 소자가 용이하게 도입될 수 있도록 하는 구조이다.The shape of the recessed accommodating portion is not particularly limited as long as it is a shape in which the PCT element can be mounted. Such a recessed accommodating portion has a structure in which the PCT element can be easily introduced without pressing the electrode assembly formed under the top cap.

상기 함몰형 수납부의 높이는 전극조립체와 접촉되지 않도록 전극조립체의 상단면과 탑 캡의 하단면이 형성하는 이격 공간(L)의 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 mm, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.6 mm의 높이로 형성될 수 있다.The height of the recessed accommodating portion may be appropriately adjusted within a range of the space L formed by the top surface of the electrode assembly and the bottom surface of the top cap so as not to contact the electrode assembly, preferably 0.1 to 1.0 mm, more preferably. Preferably it may be formed to a height of 0.3 to 0.6 mm.

상기 함몰형 수납부를 형성하는 방법은 다양할 수 있으며 특별히 제한되지 않는 바, 하나의 바람직한 예에서, 상기 함몰형 수납부는 탑 캡의 일부가 소정의 깊이로 소성변형 되어 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 함몰형 수납부는 탑 캡의 제조과정에서, 소정의 깊이를 가지고 하향으로 만입되도록 딥 드로잉에 의해 형성될 수 있다. The method of forming the recessed accommodating part may be various and is not particularly limited. In one preferred example, the recessed accommodating part may be formed by plastic deformation of a portion of the top cap to a predetermined depth. For example, the recessed accommodating portion may be formed by deep drawing so as to be indented downward with a predetermined depth in the manufacturing process of the top cap.

다만, 이와 같이 딥 드로잉에 의해 함몰형 수납부를 형성하는 경우에는 높이가 너무 크면 인장변형이 커져서 모서리가 얇아지고 소재 내부에 크랙이 발생하여 연신되는 부위는 강도가 크게 저하되거나 또는 급기야 파단되는 경우가 발생하여 제품의 불량을 유발할 수 있으므로, 1.0 mm 이하의 높이로 형성될 수 있다. However, in the case of forming the recessed accommodating portion by deep drawing, if the height is too large, the tensile strain becomes large, the edge becomes thin, and the crack is generated inside the material, so that the stretched portion may be greatly deteriorated or the air breaks. It may occur and cause a defect of the product, it may be formed to a height of 1.0 mm or less.

또 다른 바람직한 예에서, 상기 함몰형 수납부는, 탑 캡의 대응 부위가 소정의 깊이로 하향 절곡되어 형성된 관통구의 하단면에, 밀폐용 판상형 부재가 결합되어 형성되는 구조로 이루어질 수 있다. In another preferred example, the recessed accommodating part may have a structure in which a sealing plate-shaped member is coupled to a lower end surface of the through hole formed by bending a corresponding portion of the top cap downward to a predetermined depth.

이러한 방법으로 함몰형 수납부를 형성하는 경우에는 딥 드로잉법에 비해 더 큰 높이로 형성할 수 있다는 장점이 있다. 상기 하향 절곡된 관통구의 하단면과 밀폐용 판상형 부재의 결합은 바람직하게는 용접에 의해 달성될 수 있다. In the case of forming the recessed accommodating part in this manner, there is an advantage that it can be formed at a greater height than the deep drawing method. The joining of the bottom face of the downwardly bent through-hole and the sealing plate-shaped member can be preferably achieved by welding.

상기 함몰형 수납부의 높이는 밀폐용 판상형 부재가 전극조립체와 접촉되지 않는 범위에서 적절히 결정될 수 있으며, 예를 들어, 0.5 내지 2.0 mm, 바람직하게는 0.6 내지 1.5 mm의 높이로 형성될 수 있다. The height of the recessed accommodating part may be appropriately determined in a range in which the sealing plate-shaped member does not come into contact with the electrode assembly, and may be formed, for example, at a height of 0.5 to 2.0 mm, preferably 0.6 to 1.5 mm.

상기 밀폐용 판상형 부재의 소재는 특별히 제한되지 않으며, 전지케이스의 소재와 동일하거나 다를 수 있고, 전도성 소재 또는 절연성 소재일 수 있다. The material of the sealing plate-shaped member is not particularly limited, and may be the same as or different from the material of the battery case, and may be a conductive material or an insulating material.

예를 들어, 상기 제 1 실시예에서와 같이, 전지케이스가 전극단자(a)에 해당하고, PTC 소자를 전극단자(a)와 연결하고자 하는 경우, 상기 밀폐용 판상형 부재 를 전지케이스와 동일하거나 유사한 물성을 나타내는 전도성 소재를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2 실시예에서와 같이, 전지케이스와 절연된 상태의 전극단자(b)와 PTC 소자를 연결하고자 하는 경우에는 절연성 소재를 사용할 수도 있다. For example, as in the first embodiment, when the battery case corresponds to the electrode terminal (a), and the PTC element is to be connected to the electrode terminal (a), the sealing plate-like member is the same as the battery case or Conductive materials showing similar physical properties can be used. In addition, as in the second embodiment, when the electrode terminal (b) insulated from the battery case and the PTC element is to be connected, an insulating material may be used.

본 발명에 따른 전지팩은 전지셀과 연결된 PCM을 포함하는 것이라면 그것의 구조가 특별히 제한되지 않는다. The battery pack according to the present invention is not particularly limited as long as it includes a PCM connected with a battery cell.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지팩은, PCM이 상부에 탑재되며 전지셀의 탑 캡에 장착되는 절연성 장착부재, 및 PCM이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡을 추가로 포함하고 있으며; 상기 탑 캡에는 전극조립체의 양극 및 음극에 각각 연결되어 있는 한 쌍의 돌출형 전극단자들(제 1 돌출형 전극단자 및 제 2 돌출형 전극단자)이 형성되어 있고, 상기 절연성 장착부재와 PCM에는 상기 돌출형 전극단자들에 대응하는 관통홈이 각각 형성되어 있으며, 상기 돌출형 전극단자들이 절연성 장착부재와 PCM의 관통홈들에 연속하여 삽입되어 고정됨으로써, 전지셀에 대한 상기 절연성 장착부재 및 PCM의 결합이 이루어지는 구조일 수 있다. In one preferred embodiment, the battery pack, the insulating mounting member is mounted on the top cap of the battery cell and the PCM is mounted on top, and the insulating is coupled to the upper end of the battery cell while wrapping the insulating mounting member in the PCM mounted state Further comprising a cap; The top cap is provided with a pair of protruding electrode terminals (first protruding electrode terminal and second protruding electrode terminal) respectively connected to the positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly, and the insulating mounting member and the PCM Through grooves corresponding to the protruding electrode terminals are respectively formed, and the protruding electrode terminals are inserted into and fixed in the through holes of the insulating mounting member and the PCM, thereby fixing the insulating mounting member and the PCM to the battery cell. It may be a structure made of a combination of.

즉, 전지팩 구성 요소의 결합이 한 쌍의 돌출형 전극단자들이 절연성 장착부재 및 보호회로 모듈의 관통홈들에 연속하여 삽입되어 고정되는 것으로 달성된다. 따라서, 상기 전지팩은 간단한 결합 방식으로 조립함으로써 이루어질 수 있고, 기계적 체결이 용이하며, 제조 공정을 단순화시키고, 외부의 충격, 진동 등에 대해 매우 안정적인 결합구조를 달성할 수 있다는 장점이 있다. That is, the coupling of the battery pack component is achieved in that the pair of protruding electrode terminals are inserted into and fixed in the through holes of the insulating mounting member and the protection circuit module. Therefore, the battery pack can be made by assembling in a simple coupling method, there is an advantage that the mechanical fastening, simplifying the manufacturing process, can achieve a very stable coupling structure against external shock, vibration, and the like.

이러한 구조의 전지팩에서, 상기 함몰형 수납부는 돌출형 전극단자들이 형성 되어 있지 않은 일부 부위에 형성되어 있을 수 있고, PTC 소자는 함몰형 수납부 자체와 전기적으로 연결될 수도 있고, 또는 상기 돌출형 전극단자들 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수도 있다. In the battery pack having such a structure, the recessed accommodating part may be formed at a portion where the protruding electrode terminals are not formed, and the PTC element may be electrically connected to the recessed accommodating part itself or the protruding electrode. It may be electrically connected to any one of the terminals.

상기 PTC 소자와 돌출형 단자 상호간의 전기적 연결은, 별도의 도전성 접속부재를 통해 달성될 수 있고, 상기 도전성 접속 부재는 돌출형 단자에 용접 등의 방식으로 결합될 수도 있으나, 돌출형 단자와 가스켓 사이에 삽입함으로써 달성될 수도 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 이후 도면을 참조하여 상술한다. Electrical connection between the PTC element and the protruding terminal may be achieved through a separate conductive connecting member, and the conductive connecting member may be coupled to the protruding terminal by welding or the like, but between the protruding terminal and the gasket. It can also be achieved by inserting in. Details thereof will be described later with reference to the drawings.

상기 돌출형 전극단자의 단부는 보호회로 모듈의 상단면 상에 소정의 길이로 돌출된 상태에서 이를 압연하여 보호회로 모듈에 고정시킬 수 있다. An end of the protruding electrode terminal may be fixed to the protective circuit module by rolling it in a state protruding to a predetermined length on the upper surface of the protective circuit module.

상기 돌출형 전극단자들은, 예를 들어, 도전성 리벳 구조일 수 있으며, 보호회로 모듈 및 절연성 장착부재의 관통홈에 용이하게 삽입될 수 있는 형상이면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 평면상 원형, 타원형 또는 사각형 등으로 이루어질 수 있다.The protruding electrode terminals may be, for example, conductive conductive rivet structures, and are not particularly limited as long as they are easily inserted into the through holes of the protective circuit module and the insulating mounting member. , Oval or square.

또한, 돌출형 전극단자의 소재는 전극단자로서 전도성이 높은 소재라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 Cu, Ni 및/또는 Cr이 도금되어 있는 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄, Al 합금, Ni 합금, Cu 합금 또는 Cr 합금 등으로 이루어질 수 있다. 돌출형 전극단자가 탑 캡에 일체로 형성되어 있는 경우에는 탑 캡과 동일한 소재로 되어 있음은 물론이다. Further, the material of the protruding electrode terminal is not particularly limited as long as it is a material having high conductivity as the electrode terminal. Preferably, Cu, Ni, and / or Cr plated steel, stainless steel, aluminum, Al alloy, Ni alloy, Cu alloy or Cr alloy. If the protruding electrode terminal is formed integrally with the top cap, it is of course made of the same material as the top cap.

한편, 상기 돌출형 전극단자들은 보호회로 모듈과 절연성 장착부재를 전지셀 상단에 고정시켜 결합하는 역할 이외에, 부가적으로 전지셀의 제조를 용이하게 하 고 구조를 간소화할 수 있는 역할을 수행할 수 있는 구조로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 상기 돌출형 전극단자들 중의 적어도 하나는 전지케이스 내부와 연통되는 관통로를 포함하는 중공 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 관통로는 전지셀 제조 과정 중 전지케이스에 전극조립체를 장착한 후 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구로 사용될 수 있다. On the other hand, the protruding electrode terminals may serve to additionally facilitate the manufacture of the battery cell and simplify the structure, in addition to the role of fixing the protective circuit module and the insulating mounting member to the top of the battery cell. It may be made of a structure. For example, at least one of the protruding electrode terminals may have a hollow structure including a through passage communicating with an inside of the battery case. The through passage may be used as an electrolyte injection hole for injecting an electrolyte after mounting an electrode assembly in a battery case during a battery cell manufacturing process.

상기 돌출형 전극단자들은 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용 가능하나, 예를 들어, 각형 전지셀의 경우, 상기 제 1 돌출형 전극단자는 탑 캡과 전기적으로 연결된 상태에서 전지셀의 양극과 연결되어 있고, 상기 제 2 돌출형 전극단자는 탑 캡과 전기적으로 절연된 상태에서 전지셀의 음극과 연결되어 있는 구조일 수 있다. The protruding electrode terminals may be variously applied regardless of the type and shape of the battery cell. For example, in the case of a square battery cell, the first protruding electrode terminal may be electrically connected to the top cap. The second protruding electrode terminal may be connected to the positive electrode, and may be connected to the negative electrode of the battery cell in an electrically insulated state from the top cap.

상기 구조에서, 바람직하게는, 상기 탑 캡에는 관통구가 형성되어 있고; 상기 제 1 돌출형 전극단자는 프레싱에 의한 탑 캡의 성형과정에서 일체로 형성되며; 상기 제 2 돌출형 전극단자는, 판상형의 본체, 상부의 상부로 수직 연장되어 있는 상부 연장부, 및 상기 탑 캡의 관통구에 삽입되고 본체의 하부로 수직 연장되어 있는 하부 연장부로 이루어져 있으며, 상기 제 2 돌출형 단자와 탑 캡의 관통구의 계면에는 상호간의 절연을 위한 전기절연성 가스켓이 개재된 상태에서, 상기 하부 연장부의 단부를 압연하여 돌출형 전극단자를 탑 캡에 결합시키는 구조로 이루어질 수 있다. In the above structure, preferably, the top cap is formed with a through hole; The first protruding electrode terminal is integrally formed in the forming process of the top cap by pressing; The second protruding electrode terminal includes a plate-shaped body, an upper extension vertically extending upwardly at an upper portion, and a lower extension portion inserted into a through hole of the top cap and vertically extending downwardly at the lower portion of the main body. At the interface between the second protruding terminal and the through hole of the top cap, an electrically insulating gasket for mutual insulation is interposed, and the end portion of the lower extension part is rolled to couple the protruding electrode terminal to the top cap. .

상기와 같은 탑 캡과 돌출형 전극단자들의 결합 구조에 의해, 전극단자들을 탑 캡에 더욱 용이하고 안정적으로 결합할 수 있고, 돌출형 전극단자들의 상부 연 장부 및 하부 연장부는 전지셀에 대한 보호회로 모듈과 절연성 장착부재들의 결합을 더욱 견고하고 안정적으로 유지할 수 있다.By the coupling structure of the top cap and the protruding electrode terminals as described above, the electrode terminals can be more easily and stably coupled to the top cap, and the upper extension portion and the lower extension portion of the protruding electrode terminals are a protection circuit for the battery cell. The combination of the module and the insulating mounting member can be more firmly and stably maintained.

상기 절연성 장착부재가 탑 캡에 더욱 안정적으로 장착될 수 있도록, 탑 캡과 절연성 장착부재 사이에 접착제가 부가될 수도 있다.An adhesive may be added between the top cap and the insulating mounting member so that the insulating mounting member can be mounted to the top cap more stably.

본 발명에 따른 전지팩은, 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용 가능하며, 바람직하게는 전극조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 이른바 각형 리튬 이차전지일 수 있다.The battery pack according to the present invention may be variously applied regardless of the type and appearance of the battery cell. Preferably, the battery pack may be a so-called rectangular lithium secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a rectangular metal can.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 탑 캡 부위를 확대한 부분 모식도가 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 각각 도 3의 전지셀에 PCM 및 PTC 소자가 장착된 전지팩에서, 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 상단 수직 단면 모식도들이 각각 도시되어 있다.3 is an enlarged partial schematic view of a top cap portion of a battery cell according to an embodiment of the present invention, Figures 4 and 5 are each a battery pack equipped with a PCM and PTC element in the battery cell of Figure 3 In the upper vertical cross-sectional schematic diagrams according to the first and second embodiments of the present invention are respectively shown.

먼저 도 3을 참조하면, 전지셀(130)의 상단면에 장착되어 있는 탑 캡(120)에는 음극단자(500)가 상부 방향으로 돌출되어 있고, 탑 캡(120)의 일측 부위에는 PTC 소자가 장착될 수 있도록, 소정의 깊이(d)로 하향 만입되어 있는 함몰형 수납부(200)가 형성되어 있다. First, referring to FIG. 3, a negative electrode terminal 500 protrudes upward in the top cap 120 mounted on the top surface of the battery cell 130, and a PTC element is formed at one side of the top cap 120. In order to be mounted, the recessed receiving part 200 which is indented downward to a predetermined depth d is formed.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 PTC 소자(400)가 양극단자와 연결되어 있는 구조이다. 도 4를 참조하면, 전지케이스(130)는 금속 캔으로 이루어져 있고, 전극조립체(110)의 양극 탭(도시하지 않음)이 결합되어 있어서, 그 자체로 양극단자를 형성하고 있고, 이와 연결되어 있는 탑 캡(120) 또한 양극단자가 된다. 전극조립체(110)의 상단면 중심 부위에는 음극탭(111)이 상부 방향으로 돌출되어 있고, 절곡된 음극탭(111)은 음극단자(500)와 연결되어 있다. 이러한 음극탭(111)의 절곡으로 인하여 전극조립체(110)의 상단면과 탑 캡(120) 사이에 소정의 이격 공간(L)이 형성되어 있다. 참고로, 본 도면에서는 설명의 편의를 위하여 음극탭(111)이 측면 방향으로 절곡되어 있는 것으로 표현하였으나, 도 1에서와 같이 음극탭은 전지셀의 전면 또는 후면 방향으로 절곡될 수 있다. 4 illustrates a structure in which a PTC device 400 is connected to a positive electrode terminal according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the battery case 130 is formed of a metal can, and a cathode tab (not shown) of the electrode assembly 110 is coupled to form a cathode terminal by itself, and a tower connected thereto. The cap 120 also becomes a positive terminal. The negative electrode tab 111 protrudes upward in the center portion of the upper surface of the electrode assembly 110, and the bent negative electrode tab 111 is connected to the negative electrode terminal 500. Due to the bending of the negative electrode tab 111, a predetermined separation space L is formed between the top surface of the electrode assembly 110 and the top cap 120. For reference, in the drawing, for convenience of description, the negative electrode tab 111 is expressed as being bent in the lateral direction, but as shown in FIG. 1, the negative electrode tab may be bent in the front or rear direction of the battery cell.

함몰형 수납부(200)는 딥 드로잉 등의 방법으로 탑 캡(120)의 일부를 소성 변형하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 양극단자인 탑 캡(120) 자체를 변형하여 형성된 함몰형 수납부(200)는 양극단자가 된다. 따라서, PTC 소자(400)를 함몰형 수납부(200)에 직접 솔더링 등의 방법으로 결합시킴으로써 용이하게 전지셀의 양극단자와의 결합을 달성할 수 있다. 이 때, PTC 소자(400)와 PCM(150) 상호간의 전기적 연결은 PTC 소자(400)의 상면에 부착된 접속부재(420)를 PCM(150)과 용접함으로써 달성될 수 있다. The recessed accommodating part 200 may be formed by plastically deforming a part of the top cap 120 by a deep drawing method. As described above, the recessed accommodating part 200 formed by deforming the top cap 120 itself, which is the anode terminal, becomes the anode terminal. Therefore, by coupling the PTC device 400 to the recessed accommodating portion 200 by direct soldering or the like, coupling with the positive terminal of the battery cell can be easily achieved. In this case, electrical connection between the PTC device 400 and the PCM 150 may be achieved by welding the connection member 420 attached to the top surface of the PTC device 400 with the PCM 150.

이와 반대로, PTC 소자(400)를 음극단자(500)과 연결한 예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, PTC 소자(400)는 양극단자인 함몰형 수납부(200)와 전기적으로 절연될 필요가 있으므로, 함몰형 수납부(200)에 절연필름, 수지, 고무, 절연테이프 등의 전기적 절연부재(411)를 PTC 소자(400)와 함몰형 수납부(200)의 사이에 개재할 수 있다. 이와 같이 절연부재(411)가 개재된 상태에서, PTC 소자(400)와 음극단자(500)와의 전기적 연결은 PTC 소자(400)의 하면에 부착된 접속부재(430)을 통해 이루어지고, PTC 소자(400)와 PCM(150)의 전기적 연결은 PTC 소자(400)의 상면에 부착된 접속부재(420)를 통해 이루어진다. In contrast, an example in which the PTC device 400 is connected to the cathode terminal 500 is illustrated in FIG. 5. Referring to FIG. 5, since the PTC device 400 needs to be electrically insulated from the recessed accommodating part 200, which is an anode terminal, the PTC element 400 may be electrically insulated from the insulating film, resin, rubber, and insulating tape. The insulating member 411 may be interposed between the PTC element 400 and the recessed accommodating part 200. As described above, in the state in which the insulating member 411 is interposed, the electrical connection between the PTC device 400 and the negative electrode terminal 500 is made through the connection member 430 attached to the lower surface of the PTC device 400. Electrical connection between the 400 and the PCM 150 is made through a connecting member 420 attached to the top surface of the PTC device 400.

도 6에는 도 4에 따른 전지팩에서 함몰형 수납부의 구조를 변형한 예가 모식적으로 도시되어 있다. 참고로, 도 6에서 함몰형 수납부의 구조를 제외하고는 도 4와 동일하므로 이를 제외한 기타 구성요소들은 도 4에서와 동일한 지시 부호를 사용하였고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 6 schematically illustrates an example in which the structure of the recessed accommodating part of the battery pack according to FIG. 4 is modified. For reference, except for the structure of the recessed accommodating part of FIG. 6, the same elements as in FIG. 4 are used except for the same components as in FIG. 4, and a detailed description thereof will be omitted.

함몰형 수납부(201)는, 탑 캡(120)의 상단면으로부터 소정의 깊이(D)로 하향 절곡되어 형성된 관통구(210)의 하단면에, 밀폐용 판상형 부재(220)가 용접 방식으로 결합되어 형성되어 있다. 함몰형 수납부(201)는 도 4의 함몰형 수납부(200)에 비해 높이의 조절이 용이하므로, 상대적으로 큰 크기의 깊이로 형성할 수 있다. 한편, 함몰형 수납부(201)의 깊이는 전지셀 내부의 불필요한 공간을 효율적으로 활용하는 측면에서 전지셀 상단의 이격 공간(L; 도 4 참조)의 높이 내에서 조절되는 것이 바람직하다. The recessed accommodating portion 201 has a sealing plate-like member 220 welded to a lower end surface of the through hole 210 formed by bending downwardly from an upper end surface of the top cap 120 to a predetermined depth D. Are combined. Since the recessed accommodating part 201 is easier to adjust the height than the recessed accommodating part 200 of FIG. 4, the recessed accommodating part 201 may be formed with a relatively large depth. On the other hand, the depth of the recessed accommodating portion 201 is preferably adjusted within the height of the separation space (L; see FIG. 4) of the upper end of the battery cell in terms of efficiently utilizing the unnecessary space inside the battery cell.

밀폐용 판상형 부재(210)가 탑 캡(120)과 동일하거나 유사한 도전성 소재로 이루어진 경우, 양극단자로 활용될 수 있으므로, PTC 소자(400)를 밀폐용 판상형 부재(120)와 직접 결합시킴으로써, 전지셀과의 전기적 연결을 수행할 수 있다. When the sealing plate-shaped member 210 is made of the same or similar conductive material as the top cap 120, the sealing plate-shaped member 210 may be used as a positive electrode terminal, thereby directly coupling the PTC device 400 to the sealing plate-shaped member 120, thereby providing a battery cell. Electrical connection with the

또한, 밀폐용 판상형 부재(210)가 절연성 소재로 이루어져 있는 경우, PTC 소자(400)를 음극단자(500)와 연결하고자 할 때, 별도의 절연 부재를 개재할 필요 가 없이, PTC 소자(400)를 밀폐용 판상형 부재(120) 상에 직접 장착할 수 있다. 이 때, 음극단자(500)와의 연결은 PTC 소자(400)의 하면에 별도의 접속부재(도시하지 않음)를 부착하고 이를 음극단자(500)와 용접하여 달성될 수 있다. 다만, 함몰형 수납부(201)가 하향 절곡되어 형성된 관통구(210)와 PTC 소자(400)와 음극단자(500)의 연결을 위한 접속부재가 접촉하는 부분에는 절연부재를 개재할 필요가 있다. In addition, when the sealing plate-shaped member 210 is made of an insulating material, when the PTC element 400 is to be connected to the negative electrode terminal 500, the PTC element 400 does not have to be interposed between the insulating elements. Can be mounted directly on the sealing plate-like member 120. At this time, the connection with the negative electrode terminal 500 may be achieved by attaching a separate connection member (not shown) on the lower surface of the PTC device 400 and welding it with the negative electrode terminal 500. However, the insulating member needs to be interposed between the through hole 210 formed by bending the recessed accommodating part 201 and the connection member for connection between the PTC device 400 and the negative electrode terminal 500. .

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.7 is an exploded perspective view schematically showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 전지팩(100)은, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀(130), 전지케이스의 개방된 상단을 밀봉하는 탑 캡(120), 보호회로가 형성되어 있는 판상형의 보호회로 모듈(150), 전지셀(130)의 탑 캡(120)에 장착되는 절연성 장착부재(140), 보호회로 모듈(150)이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(140)를 감싸면서 전지셀(130)의 상단부에 결합되는 절연성 캡(160), 전지셀(130)의 하단부에 장착되는 하단 캡(170) 등으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 7, the battery pack 100 includes a battery cell 130 in which an electrode assembly is embedded in a battery case together with an electrolyte, a top cap 120 for sealing an open upper end of the battery case, and a protection circuit. Insulating mounting member 140 mounted on the plate-shaped protective circuit module 150, the top cap 120 of the battery cell 130, the protective circuit module 150 is mounted to the insulating mounting member 140 The wrapper is composed of an insulating cap 160 coupled to the upper end of the battery cell 130, a lower cap 170 mounted to the lower end of the battery cell 130, and the like.

한 쌍의 돌출형 단자들(501, 502)은 탑 캡(120)의 상단부 양측에 상부 방향으로 돌출되어 있는 제 1 돌출형 전극단자(501)와 제 2 돌출형 전극단자(502)로 이루어져 있다. 또한, 탑 캡(120)의 한 쌍의 돌출형 단자들(501, 502) 사이에는 PTC 소자(400)가 장착될 수 있도록, 소정의 깊이로 하향 만입되어 있는 함몰형 수납부(200)가 형성되어 있다. The pair of protruding terminals 501 and 502 includes a first protruding electrode terminal 501 and a second protruding electrode terminal 502 which protrude upwards on both sides of an upper end of the top cap 120. . In addition, a recessed accommodating part 200 which is recessed downward in a predetermined depth is formed between the pair of protruding terminals 501 and 502 of the top cap 120 so that the PTC element 400 can be mounted. It is.

절연성 장착부재(140)에는 돌출형 전극단자들(501, 502)의 하단부에 대응하 는 형상 및 크기로 이루어진 제 1 관통홈들(142, 144), 및 함몰형 수납부(200)에 대응하는 형상의 제 2 관통홈(146)이 형성되어 있고, 보호회로 모듈(150)에는 돌출형 전극단자들(501, 502)의 상단부에 대응하는 형상 및 크기로 이루어진 체결용 관통홈들(152, 154)이 형성되어 있다. The insulating mounting member 140 may correspond to the first through holes 142 and 144 having the shape and size corresponding to the lower ends of the protruding electrode terminals 501 and 502, and the recessed accommodating part 200. The second through hole 146 having a shape is formed, and the fastening through grooves 152 and 154 having the shape and size corresponding to the upper ends of the protruding electrode terminals 501 and 502 are formed in the protection circuit module 150. ) Is formed.

제 1 돌출형 단자(501)는 탑 캡(120)과 전기적으로 연결된 상태에서 전지셀(130)의 양극(도시하지 않음)과 연결되고, 제 2 돌출형 단자(502)는 탑 캡(120)과 전기적으로 절연된 상태에서 전지셀(130)의 음극(도시하지 않음)과 연결되어 있다.The first protruding terminal 501 is connected to the positive electrode (not shown) of the battery cell 130 in an electrically connected state with the top cap 120, and the second protruding terminal 502 is the top cap 120. It is connected to the negative electrode (not shown) of the battery cell 130 in an electrically insulated state.

전지셀(130)에 대한 절연성 장착부재(140) 및 보호회로 모듈(150)의 결합은, 돌출형 전극단자들(501, 502)을 절연성 장착부재(140)의 양 측부에 형성되어 있는 제 1 관통홈들(142, 144)과, 보호회로 모듈(150)의 양 측부에 형성되어 있는 체결용 관통홈들(152, 154)에 삽입한 후, 돌출형 전극단자들(501, 502)의 단부를 압연함으로써 달성된다. 또한, 탑 캡(120)에 대한 절연성 장착부재(140)의 결합은 필요에 따라 접착제에 의해 더욱 견고하게 만들어질 수도 있다. The combination of the insulating mounting member 140 and the protection circuit module 150 with respect to the battery cell 130 may include first protrusions having protruding electrode terminals 501 and 502 formed at both sides of the insulating mounting member 140. After inserting the through grooves 142 and 144 and the through holes 152 and 154 for fastening formed in both sides of the protection circuit module 150, the ends of the protruding electrode terminals 501 and 502 By rolling it. In addition, the coupling of the insulating mounting member 140 to the top cap 120 may be made more firm by the adhesive as needed.

절연성 캡(160)은 보호회로 모듈(150)이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재(140)를 감싸면서 전지셀(130)의 상단부에 결합되고, 전지셀(130) 상단부의 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장되어 있다. 전지셀(150)의 하단에는 하단 캡(170)이 부착된다.The insulating cap 160 is coupled to the upper end of the battery cell 130 while wrapping the insulating mounting member 140 in the state in which the protective circuit module 150 is mounted, so as to surround the outer surface of the upper end of the battery cell 130. It extends downward to a predetermined length. The lower cap 170 is attached to the lower end of the battery cell 150.

이러한 구조의 전지팩(100)에서, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 PTC 소자(400)를 양극과 전기적으로 연결하고자 하는 경우에는, PTC 소자(400)의 하면을 양극단자를 형성하는 함몰형 수납부(200)에 직접 결합시킬 수 있다. 또한, 별도의 접속부재를 통해 제 1 돌출형 단자(501)와 연결할 수도 있다. 한편, PTC 소자(400)와 PCM(150)은 PTC 소자(400)의 상면에 부착된 접속부재(420)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. In the battery pack 100 having such a structure, when the PTC device 400 is to be electrically connected to the positive electrode according to the first embodiment of the present invention, the recessed number forming the positive terminal of the lower surface of the PTC device 400 It can be directly coupled to the payment (200). In addition, it may be connected to the first protruding terminal 501 through a separate connection member. Meanwhile, the PTC device 400 and the PCM 150 may be electrically connected to each other through the connection member 420 attached to the top surface of the PTC device 400.

반대로, 본 발명의 제 2 실시예 따라 PTC 소자(400)를 음극과 전기적으로 연결한 예는 도 8에 모식적으로 도시되어 있다. On the contrary, an example in which the PTC device 400 is electrically connected to the cathode according to the second embodiment of the present invention is schematically illustrated in FIG. 8.

도 8를 도 7과 함께 참조하면, 전지팩(100)의 상부에 제 1 돌출형 전극단자(501)와 일체형으로 형성되어 있는 탑 캡(120)에 절연성 장착부재(140) 및 보호회로 모듈(150)이 순차적으로 장착되어 있다.Referring to FIG. 8 together with FIG. 7, an insulating mounting member 140 and a protection circuit module (140) may be formed on the top cap 120 formed integrally with the first protruding electrode terminal 501 on the battery pack 100. 150 are sequentially mounted.

제 1 돌출형 전극단자(501)는 중앙 부위에 전해액을 주입하기 위한 관통로(5011)가 형성되어 있고, 탑 캡(120)과 일체형으로 형성되어 있다. 반면에, 제 2 돌출형 전극단자(502)는 그것의 하부 연장부(5026)가 탑 캡(120)의 관통구(122)에 상부로부터 삽입 및 장착되어 있고, 제 2 돌출형 전극단자(502)와 탑 캡(120)의 계면에는 상호간의 절연을 위해 전기절연성 가스켓(122, 124)이 장착되어 있다. 또한, 제 2 돌출형 전극단자(502)의 상부 연장부(5024)와 하부 연장부(5026)의 단부에는 만입홈들(5023, 5025)이 각각 형성되어 있다.The first protruding electrode terminal 501 is formed with a through passage 5011 for injecting an electrolyte solution in a central portion thereof, and is integrally formed with the top cap 120. On the other hand, the second protruding electrode terminal 502 has its lower extension 5026 inserted and mounted in the through hole 122 of the top cap 120 from the top, and the second protruding electrode terminal 502 ) And the top cap 120 are equipped with electrically insulating gaskets 122 and 124 for mutual insulation. In addition, indentations 5023 and 5025 are formed at ends of the upper extension part 5024 and the lower extension part 5026 of the second protruding electrode terminal 502, respectively.

따라서, 제 1 돌출형 전극단자(501)의 돌출 단부와 제 2 돌출형 전극단자(502)의 돌출 단부를 각각 압연하며, 탑 캡 상에 절연성 장착부재(140)와 보호회로 모듈(150)이 안정적으로 고정될 수 있다.Therefore, the protruding end of the first protruding electrode terminal 501 and the protruding end of the second protruding electrode terminal 502 are respectively rolled, and the insulating mounting member 140 and the protective circuit module 150 are formed on the top cap. It can be fixed stably.

PTC 소자(400)는 함몰형 수납부(200)의 내면에 절연부재(411)를 개재한 상태 에서 PTC 소자(400)의 하면에 부착된 접속부재(430)를 통해 음극단자인 제 2 돌출형 단자(502)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우에도, PTC 소자(400)와 PCM(150)은 PTC 소자(400)의 상면에 부착된 접속부재(420)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. The PTC element 400 is a second protruding type that is a cathode terminal through a connecting member 430 attached to the lower surface of the PTC element 400 in a state where the insulating member 411 is interposed on the inner surface of the recessed accommodating part 200. It may be electrically connected to the terminal 502. In this case, the PTC device 400 and the PCM 150 may be electrically connected to each other through the connection member 420 attached to the top surface of the PTC device 400.

접속부재(430)는 제 2 돌출형 전극단자(502)와 용접 등의 방법으로 결합될 수도 있으나, 가스켓(122)과 제 2 돌출형 전극단자(502)의 사이에 단순히 삽입되어 밀착된 상태에서도 안정적으로 전기적 연결이 가능하다. 특히 후자의 경우에는, 추가적으로 용접 공정을 생략할 수 있어서 공정 효율성이 우수할 뿐만 아니라 접속부재(430)의 장착을 위해 낭비되는 공간이 실질적으로 없으므로 더욱 콤팩트한 전지의 제조가 가능하다는 장점이 있다. The connection member 430 may be coupled to the second protruding electrode terminal 502 by welding or the like, but is simply inserted between the gasket 122 and the second protruding electrode terminal 502 to be in close contact with each other. Stable electrical connection is possible. In particular, in the latter case, the welding process can be additionally omitted, and thus, the process efficiency is excellent, and there is an advantage in that a more compact battery can be manufactured since there is substantially no space wasted for mounting the connection member 430.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 PCT 소자를 함몰형 수납부에 장착하여 팩 상단의 공간을 최대한 활용할 수 있는 바, 이를 통해 팩의 체적 밀도를 높이면서도 효율적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.As described above, the battery pack according to the present invention can maximize the space at the top of the pack by mounting a PCT element in the recessed accommodating portion, thereby increasing the volume density of the pack and efficiently improving the safety of the battery. You can.

도 1 및 도 2는 일반적인 각형 전지 측면의 수직 단면도 및 부분 확대도이다;1 and 2 are vertical cross-sectional and partial enlarged views of a typical rectangular battery side surface;

도 3은 본 발명의 하나의 따른 전지셀의 탑 캡 부위를 확대한 부분 모식도이다;3 is an enlarged partial schematic view of a top cap portion of a battery cell according to the present invention;

도 4 및 도 5는 각각 도 3의 전지셀을 포함하는 전지팩에서 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 전지팩의 상단 수직 단면도들이다; 4 and 5 are top cross-sectional views of the battery pack according to the first and second embodiments of the present invention, respectively, in the battery pack including the battery cell of FIG. 3;

도 6은 도 4에 따른 전지팩에서 함몰형 수납부의 구조를 변형한 예의 모식도이다;FIG. 6 is a schematic view of an example in which the structure of the recessed accommodating part of the battery pack according to FIG. 4 is modified;

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도이다;7 is an exploded perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention;

도 8은 도 7에 따른 전지팩에서, 본 발명의 제 2 실시예 따른 전지팩의 상단 수직 단면도이다. 8 is a vertical cross-sectional view of the battery pack according to the second embodiment of the present invention in the battery pack according to FIG. 7.

Claims (17)

양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 금속 캔의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀, 및 상기 전지셀에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀 상부에 탑재되는 보호회로 모듈(PCM)을 포함하는 것으로 구성되어 있으며, 상기 금속 캔의 개방 상단에 결합되는 장방형의 탑 캡에는 소정의 높이로 함몰된 형태의 공간('함몰형 수납부')이 형성되어 있으며, 상기 함몰형 수납부에는 일측이 PCM에 전기적으로 연결되고 타측이 전지셀 전극단자에 전기적으로 연결되는 PTC 소자가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩. The electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure includes a battery cell sealed inside a metal can with an electrolyte, and a protection circuit module (PCM) mounted on the battery cell in an electrically connected state to the battery cell. The rectangular top cap coupled to the open top of the metal can is formed with a space ('a recessed accommodating portion') formed at a predetermined height, and one side of the recessed accommodating portion is formed in the PCM. A battery pack, characterized in that the PTC element is electrically connected and the other side is electrically connected to the battery cell electrode terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 전극단자와의 전기적 연결 및/또는 PCM과의 전기적 연결은 도전성 접속부재를 통해 달성되는 것을 특징으로 하는 전지팩. The battery pack as claimed in claim 1, wherein the electrical connection with the battery cell electrode terminal and / or the PCM is achieved through a conductive connection member. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속 캔이고, 상기 전극조립체의 양극 탭 또는 음극 탭에 전기적으로 연결되어 하나의 전극단자(a)를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the battery case is a metal can, and is electrically connected to a positive electrode tab or a negative electrode tab of the electrode assembly to form one electrode terminal (a). 제 3 항에 있어서, PTC 소자의 하면은 함몰형 수납부의 하단면에 직접 결합되어 상기 전극단자(a)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 3, wherein the lower surface of the PTC element is directly connected to the lower surface of the recessed accommodating part and electrically connected to the electrode terminal (a). 제 4 항에 있어서, 상기 PCT 소자의 하면은 솔더링에 의해 함몰형 수납부의 하단면에 접합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 4, wherein the lower surface of the PCT element is bonded to the lower surface of the recessed accommodating part by soldering. 제 3 항에 있어서, 상기 PTC 소자의 상면은 도전성 접속부재에 의해 PCM에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.4. The battery pack according to claim 3, wherein the upper surface of the PTC element is electrically connected to the PCM by a conductive connecting member. 제 3 항에 있어서, 상기 함몰형 수납부에는 절연필름이 부착되어 있고, 상기 절연필름 상에 PTC 소자가 탑재되어 있으며, 상기 PTC 소자의 하면은 도전성 접속부재에 의해 전지케이스와 전기적으로 절연되어 있는 전지셀의 전극단자(b)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The method according to claim 3, wherein the recessed accommodating portion has an insulating film attached thereto, a PTC element is mounted on the insulating film, and the lower surface of the PTC element is electrically insulated from the battery case by a conductive connection member. A battery pack, characterized in that connected to the electrode terminal (b) of the battery cell. 제 7 항에 있어서, 상기 PTC 소자의 상면은 또 다른 접속부재에 의해 PCM에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.8. The battery pack according to claim 7, wherein an upper surface of the PTC element is connected to the PCM by another connecting member. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰형 수납부는 프레싱에 의해 탑 캡의 일부를 소성 변형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the recessed accommodating portion is formed by plastically deforming a part of the top cap by pressing. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰형 수납부의 높이는 0.1 내지 1.0 mm인 것을 특징으로 하는 전지팩. The battery pack according to claim 1, wherein the height of the recessed accommodating portion is 0.1 to 1.0 mm. 제 10 항에 있어서, 상기 함몰형 수납부의 높이는 0.3 내지 0.6 mm인 것을 특징으로 하는 전지팩. The battery pack according to claim 10, wherein the height of the recessed accommodating portion is 0.3 to 0.6 mm. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 PCM이 상부에 탑재되며 전지셀의 탑 캡에 장착되는 절연성 장착부재, 및 PCM이 탑재된 상태에서 절연성 장착부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡을 추가로 포함하고 있으며;The PCM is mounted on top, and further includes an insulating mounting member mounted to the top cap of the battery cell, and an insulating cap coupled to the upper end of the battery cell while wrapping the insulating mounting member in the state where the PCM is mounted; 상기 탑 캡에는 전극조립체의 양극 및 음극에 각각 연결되어 있는 한 쌍의 돌출형 전극단자들(제 1 돌출형 전극단자 및 제 2 돌출형 전극단자)이 형성되어 있고, 상기 절연성 장착부재와 PCM에는 상기 돌출형 전극단자들에 대응하는 관통홈이 각각 형성되어 있으며, 상기 돌출형 전극단자들이 절연성 장착부재와 PCM의 관통홈들에 연속하여 삽입되어 고정됨으로써, 전지셀에 대한 상기 절연성 장착부재 및 PCM의 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지팩.The top cap is provided with a pair of protruding electrode terminals (first protruding electrode terminal and second protruding electrode terminal) respectively connected to the positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly, and the insulating mounting member and the PCM Through grooves corresponding to the protruding electrode terminals are respectively formed, and the protruding electrode terminals are inserted into and fixed in the through holes of the insulating mounting member and the PCM, thereby fixing the insulating mounting member and the PCM to the battery cell. Battery pack characterized in that the combination is made. 제 12 항에 있어서, 상기 돌출형 전극단자의 단부가 PCM의 상단면 상에 소정의 길이로 돌출된 상태로 압연되어 PCM에 고정되는 것을 특징으로 하는 전지팩.13. The battery pack according to claim 12, wherein an end portion of the protruding electrode terminal is rolled in a state protruding to a predetermined length on an upper surface of the PCM and fixed to the PCM. 제 12 항에 있어서, 상기 돌출형 전극단자들 중의 적어도 하나는 전지케이스 내부와 연통되는 관통로를 포함하는 중공 구조로 이루어져 있고, 상기 관통로는 전해액 주입구로서 사용된 후 금속 볼에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전지팩.13. The method of claim 12, wherein at least one of the protruding electrode terminals has a hollow structure including a through passage communicating with the inside of the battery case, and the through passage is sealed by a metal ball after being used as an electrolyte injection hole. A battery pack characterized by the above. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 돌출형 전극단자는 탑 캡과 전기적으로 연결된 상태에서 전지셀의 양극과 연결되어 있고, 상기 제 2 돌출형 전극단자는 탑 캡과 전기적으로 절연된 상태에서 전지셀의 음극과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery cell of claim 12, wherein the first protruding electrode terminal is connected to the positive electrode of the battery cell in an electrically connected state with the top cap, and the second protruding electrode terminal is electrically insulated from the top cap. Battery pack, characterized in that connected to the negative electrode. 제 12 항에 있어서, 상기 탑 캡에는 관통구가 형성되어 있고, The method of claim 12, wherein the top cap is formed with a through hole, 상기 제 1 돌출형 전극단자는 프레싱에 의한 탑 캡의 성형과정에서 일체로 형성되며,The first protruding electrode terminal is integrally formed in the forming process of the top cap by pressing, 상기 제 2 돌출형 전극단자는, 판상형의 본체, 상부의 상부로 수직 연장되어 있는 상부 연장부, 및 상기 탑 캡의 관통구에 삽입되고 본체의 하부로 수직 연장되어 있는 하부 연장부로 이루어져 있으며, 상기 제 2 돌출형 단자와 탑 캡의 관통구의 계면에는 상호간의 절연을 위한 전기절연성 가스켓이 개재된 상태에서, 상기 하부 연장부의 단부를 압연하여 돌출형 전극단자를 탑 캡에 결합시키는 것을 특징으로 하는 전지팩.The second protruding electrode terminal includes a plate-shaped body, an upper extension vertically extending upwardly at an upper portion, and a lower extension portion inserted into a through hole of the top cap and vertically extending downwardly at the lower portion of the main body. A battery characterized in that the end of the lower extension portion is rolled to couple the protruding electrode terminal to the top cap in a state in which an electrically insulating gasket for mutual insulation is interposed between the second protruding terminal and the through hole of the top cap. pack. 제 12 항에 있어서, 상기 절연성 장착부재는 접착방식에 의해 전지셀에 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 12, wherein the insulating mounting member is coupled to the battery cell by an adhesive method.
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