KR20090095954A - Secondary Battery Pack of Structure Based upon Improved Productability - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제조 공정성이 향상된 구조의 이차전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고, 제 1 전극단자 및 제 2 전극단자가 전지케이스의 상단에 형성되어 있는 전지셀, 보호회로 기판(PCB)과 접속단자로 이루어진 보호회로 모듈(PCM), 전지셀의 상면에 장착되며 PCM의 접속단자와 결합되는 전극단자 접속부재, 및 PCM과 전극단자 접속부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되며, 상기 접속단자와 접속부의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접하기 위한 개구가 양측 단부에 형성되어 있고, 용접을 완료한 후에 상기 개구를 밀폐하는 사이드 캡이 일체형으로 연결되어 있는 절연성 캡을 포함하는 이차전지 팩에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery pack having an improved manufacturing processability, and more particularly, an electrode assembly is sealed in an inside of a battery case together with an electrolyte solution, and a first electrode terminal and a second electrode terminal are formed on an upper end of the battery case. A battery cell formed in the battery cell, a protection circuit module (PCM) formed of a protection circuit board (PCB) and a connection terminal, an electrode terminal connection member mounted on an upper surface of the battery cell and coupled to the connection terminal of the PCM, and a PCM and electrode terminal connection Coupled to the upper end of the battery cell surrounding the member, the opening for welding the side of the connecting terminal and the coupling portion of the connection from the outside is formed at both ends, and the side cap for sealing the opening after completing the welding is integral It relates to a secondary battery pack including an insulating cap connected to.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특 성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.Due to 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 not only various mobile devices but also 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, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: 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. Accordingly, a lithium secondary battery is mounted with a protection circuit module (PCM) connected to a battery cell capable of effectively controlling abnormal states such as overcharge and overcurrent.
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 전기적 으로 연결하기 위한 용접, 솔더링 작업 등을 반복적으로 수행하여야 하고, 다수 개의 절연성 장착부재들이 요구되므로, 전지의 조립공정이 복잡해지는 문제점을 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. It has a complicated problem.
특히, 전극단자 접속부재를 사용하여, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결할 경우, PCM의 접속단자와 전극단자 접속부재의 접속부의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접하여 상호 결합한 후 결합부위가 외부로부터 절연상태를 유지할 수 있도록, 결합부위를 밀폐 및 절연하기 위한 사이드 캡을 별도로 필요로 한다. 그러나, 이러한 사이드 캡을 용접 결합부위에 장착하는 공정은, 한정된 공간에서 섬세한 작업이 요구되는 공정이므로, 작업시간이 많이 소요되고, 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 크게 저하시킨다.In particular, when the electrode terminal connecting member is used to electrically connect the connecting terminal of the PCM and the electrode terminal of the battery cell, the side of the coupling portion of the connecting terminal of the PCM and the connecting terminal of the electrode terminal connecting member is welded from the outside to be joined together. In order to keep the part insulated from the outside, a side cap for separately sealing and insulating the joint part is required. However, the process of attaching such side caps to the weld joint is a process requiring delicate work in a limited space, and therefore requires a lot of work time, and greatly reduces the manufacturing processability and productivity of the battery pack.
따라서, 간단하고 용이한 방법으로, 전지팩의 상부 어셈블리를 조립하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 한국 특허출원공개 제2007-0071245호는 베어 셀, 상기 베어 셀의 일 측면에 베어 셀과 부착되는 몸체부, 상기 베어셀의 두 전극 단자와 접속되는 두 전기 단자를 가지는, 일체형으로 형성된 보호회로 기판부를 구비한 이차전지를 개시하고 있다.Therefore, the research on the technique of assembling the upper assembly of the battery pack in a simple and easy way is actively progressing. For example, Korean Patent Application Publication No. 2007-0071245 has a bare cell, a body part attached to one side of the bare cell, and two electrical terminals connected to two electrode terminals of the bare cell. Disclosed is a secondary battery having a formed protection circuit board portion.
그러나, 상기 기술은 보호회로 기판부를 베어셀의 일 측면에 형성해야 하므로, 베어셀 상단의 전극단자와 전기적으로 연결되는 보호회로 기판의 연결단자를 측면에서 별도로 형성해야 하는 번거로움이 있고, 베어셀의 일 측면에 형성된 보호회로 기판을 감쌀 수 있는 캡의 구조를 다시 형성해야 하므로 제조과정이 복잡해지고, 생산성이 저하되는 문제점이 있다.However, since the protection circuit board portion must be formed on one side of the bare cell, there is an inconvenience in that the connection terminal of the protection circuit board electrically connected to the electrode terminal on the top of the bare cell must be separately formed on the side, and the bare cell. Since the structure of the cap to surround the protective circuit board formed on one side of the need to be formed again, the manufacturing process is complicated, there is a problem that the productivity is lowered.
또한, 한국 특허출원공개 제2006-0085193호는 박스형 또는 판형 전지 팩으로서, 양 단부에 형성된 제 1 개구 및 제 2 개구를 가지는 경질 외부 재킷부재와, 외부 재킷부재에 내장되고 전극단자를 가지는 박스형 또는 판형 전지요소와, 수지로 성형되고 제 1 개구에 끼워 맞춰지는 커버, 전극단자 리드에 접속되고 커버에 내장된 회로기판을 포함하고, 적어도 하나의 전극 단자 리드는 제 1 개구로부터 연장되고, 커버는 하나의 더 긴 측면의 양 단부 상에 오목부를 가지고, 외부 재킷부재는 커버의 적어도 하나의 오목부를 노출시키는 절결부를 가지며, 외부 재킷부재 및 커버의 적어도 하나의 더 긴 측면은 열 접착되는 전지 팩을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Application Laid-Open No. 2006-0085193 is a box-type or plate-shaped battery pack, which includes a hard outer jacket member having first and second openings formed at both ends, and a box-type or having an electrode terminal embedded in the outer jacket member. A plate-shaped battery element, a cover molded of resin and fitted into the first opening, a circuit board connected to the electrode terminal lead and embedded in the cover, the at least one electrode terminal lead extending from the first opening, and the cover A battery pack having recesses on both ends of one longer side, the outer jacket member having a cutout exposing at least one recess of the cover, and the outer jacket member and at least one longer side of the cover being heat bonded Is starting.
그러나, 상기 기술은 오목부를 형성한 커버 및 커버의 오목부를 노출시키는 절결부가 형성되고 회로기판이 내장된 외부 재킷부재 등 제조가 용이하지 않은 복잡한 구조의 부품들이 필요하고, 외부 재킷부재 및 커버의 적어도 하나의 더 긴 측면을 열 접착하는 등의 공정을 거쳐야 하므로, 전지팩의 제조 공정성 향상 정도가 소망하는 수준에 미치지 못하는 문제점이 있다.However, the above technique requires complicated structural parts that are not easy to manufacture, such as a cover having a recess formed therein and a cutout that exposes the recess of the cover, and an outer jacket member having a circuit board embedded therein. Since at least one longer side must be subjected to a process such as thermal bonding, there is a problem that the degree of improvement in manufacturing processability of the battery pack does not reach a desired level.
따라서, 상기와 같은 선행기술의 문제점들을 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 문제점들과 과거로부터 요청되어온 기술 적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art and 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 구조의 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, the secondary battery of the structure that can greatly improve the productivity Is to provide a pack.
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 PCB의 양측 하면에 수직단면상 'ㄱ'자 형상으로 장착되어 있는 접속단자를 포함하고 있는 보호회로 모듈(PCM);A protection circuit module (PCM) including a protection circuit board (PCB) having a protection circuit formed thereon, and connection terminals mounted on both bottom surfaces of the PCB in a vertical cross-section with a '-' shape;
중공형의 절연성 몰드 블록과 상기 절연성 몰드 블록의 양측에 장착되어 있는 접속부로 이루어져 있고, 전지셀의 상면에 장착되며 PCM의 접속단자와 결합되는 전극단자 접속부재; 및An electrode terminal connecting member comprising a hollow insulating mold block and connecting parts mounted on both sides of the insulating mold block, and mounted on an upper surface of the battery cell and coupled to the connecting terminal of the PCM; And
상기 PCM과 전극단자 접속부재를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되며, 상기 접속단자와 접속부의 결합부위 측면을 외측으로부터 용접하기 위한 개구가 양측 단부에 형성되어 있고, 용접을 완료한 후에 상기 개구를 밀폐하는 사이드 캡이 일체형으로 연결되어 있는 절연성 캡; It is coupled to the upper end of the battery cell surrounding the PCM and the electrode terminal connecting member, and openings for welding the side of the coupling terminal and the coupling portion from the outside are formed at both ends, and the opening is completed after welding is completed. An insulating cap having a sealed side cap integrally connected;
을 포함하고 있는 것으로 구성되어 있다. It is configured to include.
즉, 본 발명에 따른 이차전지 팩은 PCM(구체적으로는 'PCM의 접속단자')과 전극단자 접속부재(구체적으로는 '전극단자 접속부재의 접속부')의 결합부위 측면을 절연성 캡의 개구를 통해 외측으로부터 용접한 후 개구를 밀폐하는 사이드 캡이 절연성 캡의 양측 단부에 일체형으로 연결되어 있어서, 종래의 절연성 캡과 사이드 캡이 분리형으로 구성된 이차전지 팩의 구조와 비교하여, 사이드 캡을 절연성 캡의 개구에 용이하게 삽입할 수 있으므로, 작업의 용이성이 향상되어 전지팩의 제조 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.That is, the secondary battery pack according to the present invention has a side surface of the coupling portion of the PCM (specifically, the connection terminal of the PCM) and the electrode terminal connection member (specifically, the connection portion of the electrode terminal connection member). The side cap sealing the opening after welding from the outside through is integrally connected to both ends of the insulating cap, so that the side cap is insulated as compared to the structure of the rechargeable battery pack in which the conventional insulating cap and the side cap are separated. Since it can be easily inserted into the opening of, the workability can be improved and the manufacturing productivity of the battery pack can be greatly improved.
한편, 본 출원인은 한국 특허출원 제2007-0105189호에서 전지셀 상단에 장착되는 부재들 및 그것의 조립 공정을 더욱 간소화한 구조의 이차전지 팩으로서, PCM의 중앙부에 개구가 형성되어 있고, 접속부재가 개구의 하면에 밀착되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 개구를 이용하여 접속부재와 전지셀 전극단자를 용접에 의해 상호간 결합시킬 수 있는 이차전지 팩을 제시한 바 있다.On the other hand, the present applicant is a secondary battery pack having a structure that simplified the assembly process and the members mounted on the top of the battery cell in Korea Patent Application No. 2007-0105189, the opening is formed in the center of the PCM, connection member The secondary battery pack has a structure in which the structure is in close contact with the lower surface of the opening, and can connect the connection member and the battery cell electrode terminal to each other by welding using the opening.
그러나, 상기 구조의 이차전지 팩은, PCM의 개구 구조가 전지셀의 전극단자에 대응하는 위치에 형성되어야 하므로, 외부 입출력 단자들을 개구가 형성된 PCM의 중앙부위에는 위치시키지 못하는 제약이 있었다.However, in the secondary battery pack having the above structure, since the opening structure of the PCM has to be formed at a position corresponding to the electrode terminal of the battery cell, external input / output terminals have a limitation in not being located at the central portion of the PCM having the opening.
이와는 달리, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 전지셀의 상부에 장착되는 부재들의 수를 최소화하고 조립 공정을 간소화하면서도, PCM에 개구가 형성되어 있지 않은 구조로 이루어져 있으므로, PCM 상면에 형성되는 외부 입출력 단자들의 위치가 상기와 같이 제약을 받지 않는다는 특징도 있다. 따라서, PCM의 상면에서 외부 입출력 단자들은 이차전지 팩이 사용되는 디바이스의 사양에 따라 소망하는 위치에 형성될 수 있다. In contrast, the secondary battery pack according to the present invention has a structure in which no opening is formed in the PCM, while minimizing the number of members mounted on the top of the battery cell and simplifying the assembly process. The location of the input / output terminals is also not limited as described above. Therefore, the external input / output terminals on the upper surface of the PCM may be formed at a desired position according to the specification of the device in which the secondary battery pack is used.
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.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 사이드 캡은, 앞서 언급한 바와 같이, 절연성 캡의 양측 단부와 일체형으로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 전지팩 상단의 조립과정을 간단하고 용이하게 구성할 수 있고 공정의 자동화를 가능하게 하며, 예를 들어, 상기 구조의 절연성 캡과 사이드 캡은 인서트 사출 성형시 일체로 형성될 수 있다.The side cap, as mentioned above, consists of a structure that is integrally connected to both ends of the insulating cap, it is possible to easily and easily configure the assembly process of the top of the battery pack, and to enable the automation of the process, For example, the insulating cap and the side cap of the structure may be integrally formed during insert injection molding.
하나의 바람직한 예에서, 상기 절연성 캡의 하단면에는 절연성 테이프가 적어도 절연성 캡의 하단면을 포함하는 크기로 부착될 수 있다. 예를 들어, 절연성 테이프는 상면에 접착성 물질이 도포되어 있고, 접착성 물질의 상면에는 이형지가 부착된 형태로 이루어질 수 있다.In one preferred example, an insulating tape may be attached to the bottom surface of the insulating cap at a size including at least the bottom surface of the insulating cap. For example, the insulating tape may have an adhesive material coated on the upper surface thereof, and a release paper may be attached to the upper surface of the adhesive material.
상기 절연성 테이프의 높이는 절연성 캡의 하단면을 포함한 적절한 크기로 이루어져야 하는 점을 고려할 때, 예를 들어, 절연성 캡의 높이를 기준으로 50 내지 150 %로 이루어질 수 있다.Considering that the height of the insulating tape should be of an appropriate size including the bottom surface of the insulating cap, for example, it may be made from 50 to 150% based on the height of the insulating cap.
상기 전지케이스는 가공상의 용이성과 일정 수준 이상의 기계적 강도가 요구되므로, 금속 소재의 캔일 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 캔 또는 스테인리스 스틸 캔일 수 있다.Since the battery case is required for ease of processing and a certain level or more of mechanical strength, the battery case may be a metal can, preferably an aluminum can or a stainless steel can.
상기 전지케이스의 상단에 형성되어 있는 전극단자들은 전지셀의 종류 및 외 형에 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. The negative electrode terminal is inserted into the lower portion of the hollow portion of the insulating mold block, the second electrode terminal may be composed of a positive electrode terminal forming the top surface of the battery cell case.
상기 전극단자 접속부재의 접속부는 전지셀의 제 1 전극단자와 결합되는 접속부(A), 및 전지셀의 제 2 전극단자와 결합되는 접속부(B)로 이루어져 있고, 접속부(A) 및 접속부(B)의 일측 단부는 수직단면상 'ㄱ'자 형상으로 상향 절곡 되어 있어서, 상기 PCB의 양측 하면에 수직단면상 'ㄱ' 자 형상으로 장착되어 있는 접속단자와 용이하게 전기적으로 결합될 수 있다.The connecting portion of the electrode terminal connecting member includes a connecting portion A coupled to the first electrode terminal of the battery cell, and a connecting portion B coupled to the second electrode terminal of the battery cell. The connecting portion A and the connecting portion B One end of the c) is bent upward in a '-' shape on the vertical cross section, and can be easily electrically coupled to a connection terminal mounted in a '-' shape on the vertical cross-section on both bottom surfaces of the PCB.
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 on the top of the battery cell, the connecting portion of the PCM connecting terminal and the electrode terminal connecting member is opened through the opening of the insulating cap. The overlapping portions can be easily joined by side welding. For reference, side welding means performing welding in the lateral direction.
상기 접속부(A)는, 전지셀 상단과 절연상태를 유지하면서, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결할 수 있는 소재 또는 구조라면 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어, 상기 접속부(A)는 금속 플레이트로 이루어져 있고, 금속 플레이트의 일부는 절연성 몰드 블록의 내부에 매립되어 있는 구조일 수 있다. 상기 접속부(B)는, PCM의 접속단자와 전지셀의 전극단자를 전기적으로 연결하는 기능 외에 PTC 소자의 구조에 의해 전지팩의 안전성을 향상시키는 기능을 추 가로 포함하는 구조일 수 있다. 예를 들어, 접속부(B)는, 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 portion 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. A) is made of a metal plate, a part of the metal plate may be a structure embedded in the insulating mold block. The connection part B may further include 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 device. 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. Part of the battery cell coupling portion may be a structure embedded in the insulating mold block.
따라서, 전지팩이 내부 단락 등의 원인으로 온도가 급상승할 경우, PTC 소자와 결합된 상기 접속부(B)는 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 portion 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.
상기 PCM 결합부와 전지셀 결합부는 우수한 전도성을 가지는 소재라면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 금속 플레이트일 수 있고, 바람직하게는 니켈 플레이트로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 전지셀 결합부 자체가 전지셀 제 2 전극단자와의 결합을 용이하게 하기 위한 금속 클래드 구조로 이루어져 있는 구조일 수 있다.The PCM coupler and the battery cell coupler are not particularly limited as long as they have a material having excellent conductivity. For example, the PCM coupler and the battery cell coupler may be made of a nickel plate. 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(A)의 일측 단부 하면에 전지셀 상면과의 절연을 위한 절연체가 추가로 장착되어 있어서, 접속부와의 절연을 위한 절연 테이프를 전지셀 상면에 부착하는 공정을 생략할 수 있다.In some cases, an insulator for insulating the upper surface of the battery cell is additionally mounted on the lower surface of one end portion of the connecting portion A, so that the step of attaching the insulating tape for insulating the connecting portion to the upper surface of the battery cell is omitted. Can be.
또한, 상기 접속부(B)의 일측 하단에 절연성 부재가 추가로 장착될 수 있다. 예를 들어, 이러한 절연성 부재는, 접속부(B)의 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(B)의 상호 절연을 더욱 안정적으로 달성할 수 있다.In addition, an insulating member may be additionally mounted at one lower end of the connection part B. For example, such an insulating member has a structure in which an insulating material for insulating the upper surface and the lower surface of one end portion of the connection portion B is applied or a predetermined insulator is coupled to the upper surface and the lower surface of the one end portion. By constructing the structure in which the insulating tape is wrapped, mutual insulation between the battery cell upper surface and the connection portion B can be more stably achieved.
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 전지케이스 외면에는 외부와 전기적 절연상태를 확보하고 제품의 정보를 표시하는 외장 필름이 부착되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the outer surface of the battery case is attached to the outer film to ensure the electrical insulation state and display the product information.
상기 전지셀은 그 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용가능하며, 바람직하게는 각형의 리튬 이차전지 셀일 수 있다.The battery cell may be variously applied regardless of its type and appearance, and may be preferably a rectangular lithium secondary battery cell.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
도 1에는 종래기술에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is an exploded perspective view of a rechargeable battery pack according to the prior art.
도 1을 참조하면, 이차전지 팩(100)은, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀(200), 전지셀(200)의 상면에 장착되며, PCM(300)의 접속단자들(310, 320)과 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 전지셀(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 절연성 캡을 전지셀 상단에 장착한 상태를 나타내는 사시도가 부분 투시도로서 모식적으로 도시되어 있다.2 is a perspective view schematically showing a state in which the insulating cap according to an embodiment of the present invention mounted on the top of the battery cell as a partial perspective view.
도 2를 참조하면, 절연성 캡(501)은 전지셀(200)의 상단부에 결합되어 있고, 양측 단부에는 개구들(550, 560)이 형성되어 있으며, 사이드 캡들(600, 620)이 일 체로 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, the insulating
사이드 캡들(600, 620)은, 절연성 캡(501)과 힌지 구조로 연결되어 있고, 개구들(550, 560)을 통해 PCM의 접속단자(도시하지 않음)와 전극단자 접속부재의 접속부(도시하지 않음)의 결합부위를 용접한 후, 하향 절곡하여 개구들(550, 560)을 밀폐하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 사이드 캡들(600, 620)이 절연성 캡(501)에 일체로 형성되어 있어서, 해당 부위의 용접 후 개구들(550, 560)을 밀폐하는 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있다. The side caps 600 and 620 are hingedly connected to the
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩에 사용되는 전극단자 접속부재의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전극단자 접속부재, PCM 및 전지셀 상단의 수직 단면 모식도들이 도시되어 있다.3 is a perspective view schematically showing an electrode terminal connecting member used in a battery pack according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a vertical cross-sectional view of the electrode terminal connecting member, PCM and the top of the battery cell of FIG. Schematics are shown.
이들 도면을 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 these drawings, the electrode
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 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 상태로 그것의 상부와 하부를 감싼 구조로 형성될 수 있다.The
전지셀 결합부(4206)는 전지셀(200)의 양극단자(240)와의 결합을 용이하게 할 수 있도록, 금속 클래드 구조로 이루어져 있다.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
도 5에는 도 2의 절연성 캡의 수직 단면 모식도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 2의 절연성 캡의 하단면에 절연성 테이프가 부착된 상태를 나타내는 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the insulating cap of FIG. 2, and FIG. 6 is a vertical cross-sectional schematic diagram showing a state where an insulating tape is attached to the bottom surface of the insulating cap of FIG. 2.
먼저 도 5를 참조하면, 인서트 사출 성형시 절연성 캡(501)과 일체형으로 형성된 사이드 캡들(510)이, 앞서 언급한 바와 같이, 힌지 구조로 절연성 캡(501)의 양측 단부에 연속되어 있다. 따라서, 전지팩 제조 공정수를 절감하고, 공정의 자동화가 가능하며, 궁극적으로는 조립 생산성을 향상시킬 수 있다. 이러한 절연성 캡(501)은 PCM(300)을 감싼 형태로 전지셀(도시하지 않음)에 장착 및 결합된다. First, referring to FIG. 5, side caps 510 integrally formed with the insulating
다음으로 도 6을 참조하면, 절연성 테이프(700)는 절연성 캡(501)의 하단면(502)을 포함하여, 절연성 캡(501)의 높이(H)를 기준으로 대략 75%의 크기(h)로 절연성 캡(501)의 하부 외면과 전지셀(200)의 상부 외면에 부착되어 있다.Referring next to FIG. 6, the insulating
절연성 캡(501)의 방향으로 절연성 테이프(700)에는 이형지(도시하지 않음)가 부착되어 있어서, 전지셀(200)에 절연성 캡(501)을 장착한 후, 이형지를 제거하여 절연성 테이프(700)를 전지셀(200)에 부착함으로써, 전지셀(200)에 대한 절연성 캡(501)의 결합 과정을 용이하게 수행할 수 있다. Release paper (not shown) is attached to the insulating
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 전지팩의 조립 작업성을 향상시키고 공정 수를 절감할 수 있으며, 공정의 자동화가 가능하므로, 전지팩의 제조 공정성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the secondary battery pack according to the present invention can improve the assembly workability of the battery pack and reduce the number of processes, and the process can be automated, thereby greatly improving the manufacturing processability and productivity of the battery pack. It can be effective.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 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 종래기술에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도이다;1 is an exploded perspective view of a rechargeable battery pack according to the prior art;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩에서 절연성 캡을 전지셀 상단에 장착한 상태를 부분 투시도로 나타낸 사시도이다;2 is a perspective view showing a state in which the insulating cap is mounted on the top of the battery cell in a battery pack according to an embodiment of the present invention in a partial perspective view;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩에 사용되는 전극단자 접속부재의 사시도이다;3 is a perspective view of an electrode terminal connecting member used in a battery pack according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 전극단자 접속부재, PCM, 및 전지셀 상단의 수직 단면 모식도들이다;Figure 4 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the electrode terminal connecting member, PCM, and the battery cell top of Figure 3;
도 5는 도 2의 절연성 캡의 수직 단면 모식도이다;5 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the insulating cap of FIG. 2;
도 6은 도 2의 절연성 캡의 하단면에 절연성 테이프가 부착된 상태를 나타내는 수직 단면 모식도이다.It is a vertical cross-sectional schematic diagram which shows the state in which the insulating tape was affixed on the lower surface of the insulating cap of FIG.
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