KR20090095952A - Secondary Battery Pack of Novel Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신규한 구조의 이차전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀; 보호회로 기판과 접속단자로 이루어진 보호회로 모듈(PCM); PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결하는 전극단자 접속부재; 전지셀의 상단부에 결합되며 개구가 양측 단부에 형성되어 있는 절연성 캡; 및 절연성 개구를 밀폐하는 사이드 캡; 을 포함하고 있으며, 상기 전극단자 접속부재의 접속부는, 전지셀 상면과의 절연을 위한 절연체가 일측 단부 하면에 장착되어 있고 일측이 절연성 몰드 블록의 중공부로 연장되어 있는 접속부 A, 및 PTC 소자 구조의 접속부 B로 이루어진 이차전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery pack having a novel structure, and more particularly, a battery cell in which the electrode assembly is sealed in the battery case together with the electrolyte; A protection circuit module (PCM) consisting of a protection circuit board and a connection terminal; An electrode terminal connecting member electrically connecting the connecting terminal of the PCM and the electrode terminal of the battery cell; An insulating cap coupled to an upper end of the battery cell and having openings formed at both ends thereof; And a side cap sealing the insulating opening; The connection part of the electrode terminal connection member includes a connection part A having an insulator for insulation from an upper surface of a battery cell mounted on one side of an end surface thereof and extending from one side to a hollow portion of an insulating mold block, and a PTC element structure. It relates to a secondary battery pack consisting of a connection portion B.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지 원으로 널리 사용되고 있다.With the development of technology and increasing demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density, high operating voltage, and excellent storage and life characteristics are used for various mobile devices as well as various electronic products. It is widely used as an energy source.
이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.Secondary batteries are classified into roughly cylindrical cells, square cells, and pouch cells according to external and internal structural features. Among them, rectangular batteries and pouch cells having a small width to length are particularly noticeable. I am getting it.
또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 어플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되어 가고 있으며, 향후에는 지금보다 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.In addition, secondary batteries are attracting attention as energy sources such as electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are proposed as a way to solve air pollution of conventional gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. Therefore, the type of applications using the secondary battery has been very diversified due to the advantages of the secondary battery, and it is expected that the secondary battery will be applied to many fields and products in the future.
그러나, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 보호회로모듈(PCM)이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.However, the lithium secondary battery contains various combustible materials, and there is a danger of overheating or explosion due to overcharging, overcurrent, other physical external impact, etc., and thus has a serious safety drawback. Therefore, the lithium secondary battery is equipped with a protection circuit module (PCM) capable of effectively controlling abnormal conditions such as overcharge and the like connected to the battery cell.
일반적으로 PCM은 인쇄회로기판(PCB)에 전계 효과 능동소자(FET; Field Effect Transistor)와, 전압 검출기, 축전기 등의 소자가 결합되어 있는 구조로 이루어져 있고, 이러한 PCM을 포함하는 안전소자들은 전극단자와 전기적 접속을 유지하면서 동시에 전지셀의 다른 부분과는 전기적 절연상태를 유지하여야 한다. 따라서, 상기와 같은 접속 및 절연 구조를 형성하기 위해서는, PCM을 전지셀에 전기적으로 연결하기 위한 용접, 솔더링 작업 등을 반복적으로 수행하여야 하고, 다수 개 의 절연성 장착부재들이 요구되므로, 전지의 조립공정이 복잡해지는 단점을 가지고 있다. In general, a PCM is composed of a structure in which a field effect transistor (FET), a voltage detector, a capacitor, and the like are coupled to a printed circuit board (PCB), and the safety devices including the PCM are electrode terminals. Maintain electrical connection with the battery while maintaining electrical insulation from other parts of the battery cell. Therefore, in order to form the connection and insulation structure as described above, welding, soldering, etc. for electrically connecting the PCM to the battery cell must be repeatedly performed, and a plurality of insulating mounting members are required. This has the disadvantage of being complicated.
특히, 전극단자 접속부재를 사용하여, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 연결할 경우, 전지셀 상면은 접속부재의 접속부들과 절연상태를 유지할 수 있도록, 절연성 테이프를 부착하는 등 절연 상태를 확보하기 위한 공정을 거치게 된다. 그러나, 절연화 공정은, 한정된 공간에서 섬세한 작업이 요구되는 공정이므로 자동화가 어렵고, 전지팩의 제조과정을 복잡하게 하며, 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 크게 저하시킨다.In particular, when the electrode terminal connecting member is used to connect the PCM connecting terminal and the battery terminal electrode terminal, the upper surface of the battery cell may be insulated such as by attaching an insulating tape so that the upper surface of the battery cell can be kept insulated from the connecting portions of the connecting member. It goes through the process to secure it. However, since the insulation process is a process requiring delicate work in a limited space, it is difficult to automate, complicates the manufacturing process of the battery pack, and greatly reduces the manufacturing processability and productivity of the battery pack.
따라서, 간단하고 용이한 방법으로, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결하면서 전지셀 상단면과의 절연을 유지할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2006-073457호는 분리막이 사이에 개재된 양극 및 음극을 적층시킨 전극조립체 및 전해액을 포함하는 전지요소 및 상기 전지요소를 감싸는 외장재, 상기 양극 및 음극에 각각 접속되고, 상기 외장재의 외부로 도출되는 양극 및 음극의 탭, 상기 외장재의 적어도 일부를 덮는 것과 동시에 상기 양극 및 음극의 탭이 각각 삽입 및 관통되는 개구부를 가진 절연시트, 상기 전지요소의 두께 방향으로 수직인 면에, 상기 외장재 및 상기 절연시트를 이용하여 장착되는 보호소자 또는 보호소자를 실장한 회로기판을 가지는 이차전지 팩을 개시하고 있다.Therefore, research is being actively conducted on a technology capable of maintaining insulation from the top surface of the battery cell while electrically connecting the connection terminal of the PCM and the electrode terminal of the battery cell in a simple and easy manner. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-073457 discloses a battery element including an electrode assembly and an electrolyte in which an anode and a cathode interposed between separators are laminated, and an exterior material surrounding the battery element, and connected to the anode and the cathode, respectively. And an insulating sheet having an opening through which the tabs of the positive electrode and the negative electrode which are led to the outside of the outer cover material and the at least a portion of the outer cover material are inserted and penetrated through the tabs of the positive electrode and the negative electrode, respectively, perpendicular to the thickness direction of the battery element. Disclosed is a secondary battery pack having a protective element mounted on the surface and the insulating sheet and a circuit board mounted with the protective element.
또한, 일본 특허출원공개 제2004-103356호는 금속 케이스를 사용하는 단전지 및 회로기판과 2개의 리드를 박스 내에 포함하는 전지팩에 있어서, 상기 단전지는 금속 케이스가 일측의 전극단자를 겸하고, 다른 일측의 전극 단자가 금속 케이스로부터 절연되게 설치되며, 일측의 리드는 금속 케이스와 회로기판에 접속되고, 동시에 단전지의 금속 케이스에 설치되며, 상기 한편의 리드와 단전지의 금속 케이스 사이에 자외선 경화 수지시트로 이루어진 절연층을 가지는 전지 팩을 개시하고 있다.Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-103356 discloses a battery pack including a single cell and a circuit board using a metal case and two leads in a box, wherein the single cell has a metal case serving as an electrode terminal on one side, and the other. One electrode terminal is installed to be insulated from the metal case, and the lead of one side is connected to the metal case and the circuit board, and is installed in the metal case of the unit cell at the same time, and the UV curing between the lead and the metal case of the unit cell A battery pack having an insulating layer made of a resin sheet is disclosed.
그러나, 상기 기술들은 절연시트 및 자외선 경화 수지시트를 사용하여 전지셀의 전극단자부와 회로기판의 접속부 등과의 절연성을 확보하는 기술로서, 전지 외장재 및 금속 케이스에 절연시트를 장착한 후, 전극탭 또는 전극리드를 회로기판에 연결하는 공정을 거쳐야 하므로, 전지팩의 제조 공정성 향상 정도가 소망하는 수준에 미치지 못하는 단점을 가지고 있고, 절연시트가 외면에 형성되므로, 전지팩의 무게 및 부피를 불필요하게 증가시키는 문제점이 있다.However, the above techniques are a technique for securing insulation between the electrode terminal portion of the battery cell and the connection portion of the circuit board using an insulating sheet and an ultraviolet curable resin sheet, and after mounting the insulating sheet on the battery exterior material and the metal case, the electrode tab or Since the process of connecting the electrode lead to the circuit board has a disadvantage of improving the manufacturing processability of the battery pack does not reach the desired level, and since the insulating sheet is formed on the outer surface, the weight and volume of the battery pack needlessly increased There is a problem.
또한, 회로기판의 접속부를 전지셀의 전극단자부에 전기적으로 연결하는 과정에서, 이질적인 소재들의 용접성 저하의 문제점을 해소하기 위하여 니켈 클래드 등을 전지셀의 전극단자부에 결합시키는 작업을 수행하는 바, 이러한 작업 역시 공정의 자동화를 어렵게 만들고, 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 저하시키는 요인으로 작용한다. In addition, in the process of electrically connecting the connection portion of the circuit board to the electrode terminal of the battery cell, in order to solve the problem of deterioration of the weldability of heterogeneous materials, to perform the operation of coupling the nickel clad or the like to the electrode terminal of the battery cell, Work also makes the automation of the process difficult, and also acts as a factor that lowers the manufacturing processability and productivity of the battery pack.
따라서, 상기와 같은 선행기술의 문제점을 해소하고, 간단하고 용이한 조립공정에 의해 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can solve the problems of the prior art as described above and improve the manufacturing processability and productivity of the battery pack by a simple and easy assembly process.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀 상에 탑재되는 다양한 부재들의 구조를 변경하여, 전지팩의 조립 공정을 절감하고, 공정의 자동화를 가능하게 하며, 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 이차전지 팩을 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to change the structure of the various members mounted on the battery cell, to reduce the assembly process of the battery pack, to enable the automation of the process, a secondary battery pack that can greatly improve the productivity To provide.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,Secondary battery pack according to the present invention for achieving this object,
양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 제 1 전극단자 및 제 2 전극단자가 전지케이스의 상단에 형성되어 있는 전지셀;A battery cell in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed inside the battery case together with an electrolyte solution, and the first electrode terminal and the second electrode terminal are formed on an upper end of the battery case;
보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB)과 상기 보호회로에 연결된 상태로 PCB의 양측 하면에 수직단면상 'ㄱ'자 형상으로 장착되어 있는 접속단자로 이루어진 보호회로 모듈(PCM);A protection circuit module (PCM) including a protection circuit board (PCB) having a protection circuit formed thereon and a connection terminal mounted on a bottom surface of both sides of the PCB in a vertical cross-section with a '-' shape on both sides of the PCB;
중공형의 절연성 몰드 블록과 상기 절연성 몰드 블록의 양측에 장착되어 있는 접속부로 이루어져 있고, 전지셀의 상면에 장착되며, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결하는 전극단자 접속부재; An electrode terminal connecting member comprising a hollow insulating mold block and a connection part mounted on both sides of the insulating mold block, and mounted on an upper surface of the battery cell, and electrically connecting the connection terminal of the PCM and the electrode terminal of the battery cell;
상기 PCM과 전극단자 접속부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되며, 상 기 접속단자와 접속부의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접하기 위한 개구가 양측 단부에 형성되어 있는 절연성 캡; 및An insulating cap which is coupled to the upper end of the battery cell while surrounding the PCM and the electrode terminal connecting member, and has openings formed at both ends of the openings for welding the side surfaces of the connecting terminal and the connecting portion from the outside; And
용접을 완료한 후에 상기 절연성 캡의 개구를 밀폐하는 사이드 캡; A side cap sealing the opening of the insulating cap after the welding is completed;
을 포함하고 있으며,It contains,
상기 전극단자 접속부재의 접속부는, 전지셀 상면과의 절연을 위한 절연체가 일측 단부 하면에 장착되어 있고 일측이 절연성 몰드 블록의 중공부로 연장되어 있는 접속부 A, 및 PTC 소자 구조의 접속부 B로 이루어지는 구조로 구성되어 있다.The connecting portion of the electrode terminal connecting member has a structure in which an insulator for insulating the upper surface of the battery cell is mounted on one side of the lower surface of one end and one side thereof extends to the hollow portion of the insulating mold block, and a connecting portion B of the PTC element structure. Consists of
즉, 본 발명에 따른 이차전지 팩은 절연체가 전극단자 접속부재의 일측 단부 하면에 장착되어 있어서, 접속부와의 절연을 위한 절연 테이프를 전지셀 상면에 부착하는 공정을 생략할 수 있으므로 공정의 자동화를 용이하게 구현할 수 있다.That is, in the secondary battery pack according to the present invention, since the insulator is mounted on the lower surface of one end of the electrode terminal connecting member, the process of attaching the insulating tape for insulation to the upper surface of the battery cell can be omitted. It can be easily implemented.
또한, 전지셀, 전극단자 접속부재, PCM, 절연성 캡 및 사이드 캡을 포함하는 것으로 구성되어 있어서, 전지셀 상단에 전극단자 접속부재, PCM, 절연성 캡을 순차적으로 장착한 상태에서, 절연성 캡의 개구를 통해 PCM의 접속단자와 접속부재의 접속부를 용접하는 간단한 방법으로 PCM과 전극단자 접속부재를 전기적으로 연결할 수 있으므로, 종래의 구조와 비교하여 전지셀 상단의 조립공정을 전체적으로 단순화시켜 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, it comprises a battery cell, an electrode terminal connecting member, PCM, an insulating cap and a side cap, the opening of the insulating cap in the state that the electrode terminal connecting member, PCM, insulating cap is sequentially mounted on the battery cell top Since the PCM and the electrode terminal connecting member can be electrically connected by a simple method of welding the connecting portion of the PCM and the connecting member through the manufacturing method, the battery cell is manufactured by simplifying the assembly process of the upper part of the battery cell as compared with the conventional structure. Fairness and productivity can be greatly improved.
더욱이, 접속부 A의 일측 단부 하면에 장착되어 있는 절연체는 접속부 A와 전지셀 상면 접촉에 따른 단락을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 접속단자와 접속부 A의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접할 때, 용접에 의해 접속부 A의 일부 부위가 휘거나 비틀리는 것과 같이 변형되는 현상을 동시에 방지할 수 있다. Furthermore, the insulator mounted on the lower surface of one end portion of the connection portion A not only prevents a short circuit due to contact between the connection portion A and the battery cell upper surface, but also when welding the side surface of the connection portion between the connection terminal and the connection portion A from the outside. As a result, a phenomenon in which a part of the connection portion A is bent or twisted can be prevented at the same time.
상기 전지케이스의 상단에 형성되어 있는 전극단자들은 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용가능하나, 예를 들어, 각형 전지셀의 경우, 상기 제 1 전극단자는 전지셀의 중앙에 돌출되어 있고 절연성 몰드 블록의 중공부 하부로 삽입되는 음극단자이고, 제 2 전극단자는 전지셀 케이스의 상단면을 이루는 양극단자로 구성될 수 있다.The electrode terminals formed on the top of the battery case 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 electrode terminal protrudes from the center of the battery cell. And a negative electrode terminal inserted into a lower portion of the hollow part of the insulating mold block, and the second electrode terminal may be configured as a positive electrode terminal forming an upper surface of the battery cell case.
상기 전지셀의 제 1 전극단자와 결합되는 접속부 A 및 전지셀의 제 2 전극단자와 결합되는 접속부 B의 일측 단부는 수직단면상 'ㄱ'자 형상으로 상향 절곡되어 있어서, 상기 PCB의 양측 하면에 수직단면상 'ㄱ' 자 형상으로 장착되어 있는 접속단자와 용이하게 결합될 수 있다.One end portion of the connection portion A coupled to the first electrode terminal of the battery cell and the connection portion B coupled to the second electrode terminal of the battery cell is bent upward in a '-' shape on a vertical cross section, perpendicular to both bottom surfaces of the PCB. It can be easily coupled to the connection terminal is mounted in the '' 'shape on the cross-section.
구체적으로는, 앞서 언급한 바와 같이, 전지셀 상단에서, 전극단자 접속부재, PCM 및 절연성 캡을 순차적으로 장착한 후, 절연성 캡의 개구를 통하여 PCM의 접속단자와 전극단자 접속부재의 접속부가 중첩되는 부분을 사이드 용접에 의해 용이하게 결합할 수 있다. 참고로, 사이드 용접은 측면 방향으로 용접을 수행하는 것을 의미한다.Specifically, as mentioned above, after the electrode terminal connecting member, the PCM and the insulating cap are sequentially mounted at the top of the battery cell, the connecting portion of the PCM connecting terminal and the electrode terminal connecting member overlaps through the opening of the insulating cap. The part to be joined can be easily joined by side welding. For reference, side welding means performing welding in the lateral direction.
상기 접속부 A는, 전지셀 상단과 절연상태를 유지하면서, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결할 수 있는 소재 또는 구조라면 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어, 접속부 A는 금속 플레이트로 이루어져 있고, 금속 플레이트의 일부는 절연성 몰드 블록의 내부에 매립되어 있는 구조일 수 있다.The connection part A is not particularly limited as long as it is a material or structure capable of electrically connecting the connection terminal of the PCM and the electrode terminal of the battery cell while maintaining an insulation state with the upper end of the battery cell. For example, the connection part A is a metal plate. And, a part of the metal plate may be a structure embedded in the insulating mold block.
상기 접속부 B는, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결하는 기능 외에 PTC 소자의 구조에 의해 전지팩의 안전성을 향상시키는 기능을 추가 로 포함한다. 예를 들어, 접속부 B는, PTC 본체, 상기 PTC 본체의 상면에 결합되어 있는 PCM 결합부, 및 상기 PTC 본체의 하면에 결합되어 있는 전지셀 결합부를 포함하는 PTC 소자의 구조로 이루어져 있고, 그 중 전지셀 결합부의 일부는 절연성 몰드 블록의 내부에 매립되어 있는 구조일 수 있다.The connection part B further includes a function of electrically connecting the connection terminal of the PCM and the electrode terminal of the battery cell to further improve the safety of the battery pack by the structure of the PTC element. For example, the connection portion B has a structure of a PTC element including a PTC body, a PCM coupling portion coupled to an upper surface of the PTC body, and a battery cell coupling portion coupled to a lower surface of the PTC body. A part of the battery cell coupling part may be a structure embedded in the insulating mold block.
따라서, 전지팩이 내부 단락 등의 원인으로 온도가 급상승할 경우, PTC 소자와 결합된 상기 접속부 B는 전지셀과 PCM 간의 통전을 차단하는 역할을 함으로써, 전지팩의 안전성을 향상시킬 수 있다.Therefore, when the temperature of the battery pack rises rapidly due to an internal short circuit or the like, the connection part B coupled with the PTC element serves to block the current flow between the battery cell and the PCM, thereby improving the safety of the battery pack.
상기 PTC 본체는 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, PTC 고분자 복합체로 이루어진 PTC 물질층의 상면과 하면에 각각 금속호일을 접합하여 이루어진 구조일 수 있다.The PTC body may have a variety of structures, for example, may be a structure formed by bonding a metal foil to the upper and lower surfaces of the PTC material layer made of a PTC polymer composite, respectively.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀 결합부는 전지팩 제조공정 수를 절감하고 자동화가 가능할 수 있도록, 하면에 전지셀 제 2 전극단자와의 결합을 용이하게 하기 위한 금속 클래드가 추가로 결합될 수 있다. 즉, 전지셀 결합부의 하면에 금속 클래드가 결합되어 있어서, 전지셀의 상단면에 금속 클래드를 부착하는 작업을 생략할 수 있다. 이러한 금속 클래드는, 예를 들어, 알루미늄-니켈 합금으로 이루어질 수 있다.In one preferred embodiment, the battery cell coupling portion may be further coupled to the metal clad to facilitate coupling with the battery cell second electrode terminal on the lower surface to reduce the number of battery pack manufacturing process and to enable automation. . That is, since the metal clad is coupled to the bottom surface of the battery cell coupling portion, the operation of attaching the metal clad to the top surface of the battery cell can be omitted. Such a metal clad may be made of, for example, an aluminum-nickel alloy.
더욱 바람직하게는, 상기 전지셀 결합부 자체가 전지셀 제 2 전극단자와의 결합을 용이하게 하기 위한 금속 클래드 구조로 이루어져 있는 구조일 수 있다.More preferably, the battery cell coupling portion itself may be a structure consisting of a metal clad structure for facilitating the coupling with the battery cell second electrode terminal.
한편, 상기 전극단자 접속부재의 접속부에서, 금속 플레이트 및 전지셀 결합부는 절연성 몰드 블록의 성형시 일체형으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 인서트 사출성형 방식에 의해 절연성 몰드 블록과 동시에 형성되는 경우, 금속 플레이트 및 전지셀 결합부를 절연성 몰드에 장착하는 추가 공정이 필요 없으므로 바람직하다. 따라서, 상기 금속 플레이트 및 전지셀 결합부의 일부는 절연성 몰드 블록의 인서트 사출 성형시 매립된 구조로 제조될 수 있다. On the other hand, in the connecting portion of the electrode terminal connecting member, the metal plate and the battery cell coupling portion may be formed integrally during the molding of the insulating mold block, for example, when formed simultaneously with the insulating mold block by the insert injection molding method, It is preferable because no additional process for mounting the metal plate and the battery cell joint to the insulating mold is necessary. Therefore, the metal plate and the battery cell coupling portion may be manufactured to have a buried structure during insert injection molding of the insulating mold block.
경우에 따라서는, 상기 접속부 B의 일측 하단에 절연체가 추가로 장착될 수 있다. 예를 들어, 이러한 절연체는, 접속부 B의 일측 단부의 상면과 하면에 전지셀 상면과의 절연을 위한 절연성 물질을 도포하거나 소정의 절연체가 결합되어 있는 구조, 또는 일측 단부의 상면과 하면을 절연성 테이프가 감싸고 있는 구조로 구성함으로써, 전지셀 상면과 접속부 B의 상호 절연을 더욱 안정적으로 달성할 수 있다.In some cases, an insulator may be additionally mounted at one lower end of the connection part B. For example, such an insulator has a structure in which an insulating material for insulating the upper surface and the lower surface of one end of the connection portion B is applied or a predetermined insulator is bonded to the upper surface and the lower surface of the connection part B, or the upper and lower surfaces of the one end portion are insulative tape. By constructing the structure enclosed by, the mutual insulation between the battery cell upper surface and the connection portion B can be more stably achieved.
상기 사이드 캡은, 바람직하게는, 절연성 캡의 양측 단부와 일체형으로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 전지팩 상단의 조립과정을 간단하고 용이하게 구성할 수 있는 구조로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 절연성 캡의 양측 단부와 일체형으로 연결되어 있는 구조일 수 있고 공정의 자동화를 가능하게 하며, 예를 들어, 상기 구조의 절연성 캡과 사이드 캡은 인서트 사출 성형시 일체로 형성될 수 있다.The side cap is preferably made of a structure that is integrally connected to both ends of the insulating cap, it may be included in a structure that can be easily and easily assemble the assembly process of the top of the battery pack, preferably, The structure may be integrally connected with both ends of the insulative cap and may enable automation of the process. For example, the insulative cap and the side cap of the structure may be integrally formed during insert injection molding.
이러한 구조에서, 상기 사이드 캡과 절연성 캡의 일체형 구조는 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 상기 사이드 캡은 힌지 구조로 절연성 캡에 연결되어 있을 수 있다.In this structure, the unitary structure of the side cap and the insulating cap may be implemented in various ways, for example, the side cap may be connected to the insulating cap in a hinge structure.
상기 전지케이스는 가공상의 용이성과 일정 수준 이상의 기계적 강도가 요구 되므로, 금속 소재로 형성된 금속 캔일 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 캔으로 이루어질 수 있다.The battery case may be a metal can formed of a metal material, and preferably made of an aluminum can, because it requires processing convenience and mechanical strength of a predetermined level or more.
상기 전지케이스 상단면에 대한 전극단자 접속부재의 결합(구체적으로, 전극단자 접속부재 중 절연성 몰드 블록의 결합)은 전지팩의 제조 공정성 및 안정적인 장착 구조 등을 고려하여, 예를 들어, 접착(Bonding) 또는 용접방식에 의해 달성될 수 있다.Coupling of the electrode terminal connecting member to the upper surface of the battery case (specifically, the coupling of the insulating mold block of the electrode terminal connecting member) in consideration of the manufacturing processability and stable mounting structure of the battery pack, for example, bonding (Bonding) Or by welding.
한편, 상기 전지셀은 그 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용가능하며, 바람직하게는 각형의 리튬 이차전지 셀일 수 있다.Meanwhile, the battery cell may be variously applied regardless of its type and appearance, and may be preferably a rectangular lithium secondary battery cell.
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 1에는 이차전지 팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically illustrates an exploded perspective view of a rechargeable battery pack.
도 1을 참조하면, 이차전지 팩(100)은, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀(200), 전지셀(200)의 상면에 장착되며, PCM(300)의 접속단자(310)와 전지셀(200)의 전극단자들(220, 240)을 전기적으로 연결하는 전극단자 접속부재(400), 전극단자 접속부재(400)의 상면에 장착되며, 과충전 등의 비정상적인 상태를 효과적으로 제어하는 PCM(300), PCM(300)이 탑재된 상태에서 전극단자 접속부재(400)를 감싸면서 전지셀(200)의 상단부에 결합되는 절연성 상단 캡(500), 전지셀(200)의 하단부에 결합되는 절연성 하단 캡(510), 및 전지 셀(200) 케이스의 외면을 감싸며 부착되는 외장 필름(520)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the
전지셀(200)의 상단면(240)에는 전지케이스와 절연된 상태에서 상부로 돌출된 음극단자(220)가 형성되어 있고, 음극단자(220)를 제외한 나머지 부위는 양극단자를 형성한다. 또한, 나머지 부위 중 일측에는 알루미늄-니켈 합금으로 이루어진 금속 클래드(241)가 전극단자 접속부재(400)의 접속부 B(420)와 양극단자 부위의 결합력이 향상되도록 부착되어 있고, 타측에는 전극단자 접속부재(400)로부터의 절연을 위한 절연성 테이프(242)가 부착되어 있다.The
전극단자 접속부재(400)는 접착 방식으로 전지셀(200)의 상단면(240)에 탑재되어 결합되며, 전지셀(200)의 돌출된 음극단자(220)가 하부로 삽입되어 접속부 B(420)와 결합될 수 있도록 중앙 부위에 개구(430)가 형성되어 있다.The electrode
절연성 상단 캡(500)은 전극단자 접속부재(400) 및 PCM(300)이 전지셀(200)의 상단에 순차적으로 탑재된 상태에서 전극단자 접속부재(400)를 감싸면서 전지셀(200)의 상부에 결합되며, 전지셀(200)의 상부 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장되어 있고, 상단면 일측에는 A/S 라벨(502)이 부착되어 있다. The insulating
또한, PCM(300)의 접속단자들(310, 320)과 전극단자 접속부재(400)의 접속부들(410, 420)의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접하기 위한 개구(550)가 절연성 상단 캡(500)의 양측 단부에 형성되어 있다.In addition, an
PCM(300)의 접속단자들(310, 320)과 전극단자 접속부재(400)의 접속부들(410, 420)의 중첩부위를 측면방향으로 용접한 후, 개구(550)를 통해 삽입하기 위한 사이드 캡들(600, 610)이 별도로 구성되어 있다.After welding the overlapping portions of the connecting
열수축성 소재로 이루어진 외장 필름(520)은 튜브 형태로 제조되어 전지셀(200)을 감싼 후 열을 가하여 전지셀(200) 케이스 표면에 수축되면서 밀착되는 구조로 부착된다.The
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극단자 접속부재의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.2 is a perspective view schematically showing an electrode terminal connecting member according to an embodiment of the present invention.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 전극단자 접속부재(401)는 중공형의 절연성 몰드 블록(450)과 절연성 몰드 블록(450)의 양측에 장착되어 있는 접속부 A(410)와 접속부 B(420)로 이루어져 있다. 이러한 접속부들(410, 420)은 절연성 몰드 블록(450)의 인서트 사출 성형시 부분적으로 매립된 구조로 형성되며, 일측 단부들(412, 422)은 수직단면상 'ㄱ'자 형상으로 상향 절곡되어 있다. Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the electrode terminal connecting member 401 includes a
금속 플레이트로 이루어진 접속부 A(410)는 일부가 절연성 몰드 블록(450)의 내부에 매립되어 있고, 전지셀(200) 상면과의 절연을 위한 절연체(470)가 접속부 A(410)의 일측 단부 하면에 장착되어 있다. 절연체(470)는 접속부 A(410)의 일부를 관통한 상태에서 절연성 몰드 블록(450)과 일체로 형성될 수 있다. A portion of the
접속부 B(420)는 PTC 본체(4202), PTC 본체(4202)의 상면에 결합되어 있는 PCM 결합부(4204) 및 상기 PTC 본체(4202)의 하면에 결합되어 있는 전지셀 결합부(4206)의 구조로 이루어져 있고, 전지셀 결합부(4206)의 일부는 절연성 몰드 블록(450)의 내부에 매립되어 있으며, 절연성 부재(461)가 접속부 B(420)의 일측 단부를 감싸고 있다. 절연성 부재(461) 역시 PCM 결합부(4204)의 일부를 관통한 상 태로 그것의 상부와 하부를 감싼 구조로 형성될 수 있다. The
도 3에는 도 2의 전극단자 접속부재, PCM, 및 전지셀 상단의 수직 단면 모식도들이 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연성 캡의 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.3 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the electrode terminal connecting member, PCM, and the top of the battery cell of Figure 2, Figure 4 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the insulating cap according to another embodiment of the present invention.
우선 도 3을 참조하면, 전지셀 결합부(4206)는 전지셀(200)의 양극단자(240)와의 결합을 용이하게 할 수 있도록, 금속 클래드 구조로 이루어져 있다.First, referring to FIG. 3, the battery
전지셀(200)의 음극단자(220)는 접속부 A(410)의 개구(430) 내로 하부로부터 삽입되어 금속 플레이트(460)와 용접에 의해 결합되고, 전지셀(200)의 양극단자(240)는 접속부 B(420)의 전지셀 결합부(4206)와 용접에 의해 결합된다.The
또한, PCM(300)은 보호회로 상에 다수의 소자들(330)이 탑재되어 있는 인쇄회로기판(340)과 보호회로에 연결된 상태로 인쇄회로기판(340)의 양측 하면에 수직단면상 'ㄱ'자 형상으로 장착되어 있는 접속단자들(310, 320)로 이루어져 있다.In addition, the
한편, 앞서 도 2의 설명에서 언급한 바와 같이, 전지셀(200) 상면과의 절연을 위한 절연체(460, 470)가 접속부 A(410)의 일측 단부 하면에 장착되어 있어서, 접속단자(320)와 접속부 A(410)의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접하는 경우, 용접에 의해 접속부 A(410)의 절곡 부위(4102)가 하향으로 휘거나 비틀리는 것을 방지할 수 있다. Meanwhile, as mentioned in the foregoing description of FIG. 2, the
기타 절연부재(461)와 절연체(470) 및 PTC 본체(4202)와 PCM 접속부(4204) 등은 도 2에서의 설명과 동일하다. The other insulating
다음으로, 도 4를 참조하면, 인서트 사출 성형시 일체형으로 형성된 사이드 캡들(510)이 힌지 구조로 절연성 캡(500)의 양측 단부에 연결되어 있고, PCM(300)은 절연성 캡(500)의 하면에 일체형으로 형성되어 있어서, 전지팩 제조 공정수를 크게 절감할 수 있다.Next, referring to FIG. 4, side caps 510 integrally formed at the time of insert injection molding are connected to both ends of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 팩은 전지팩의 조립 공정 수를 절감할 수 있고 공정의 자동화가 가능하므로, 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the secondary battery pack according to the present invention can reduce the number of battery pack assembly processes and can automate the process, thereby greatly improving the manufacturing processability and productivity of the battery pack.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
도 1은 이차전지 팩의 분해 사시도이다; 1 is an exploded perspective view of a secondary battery pack;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극단자 접속부재의 사시도이다;2 is a perspective view of an electrode terminal connecting member according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 전극단자 접속부재, PCM, 및 전지셀 상단의 수직 단면 모식도들이다;3 is a vertical cross-sectional schematic diagram of an electrode terminal connecting member, a PCM, and a battery cell in FIG. 2;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절연성 캡의 수직 단면 모식도이다.Figure 4 is a vertical cross-sectional schematic diagram of an insulating cap according to another embodiment of the present invention.
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