KR20090096954A

KR20090096954A - 보호회로가 영구적으로 부착된 전지 팩

Info

Publication number: KR20090096954A
Application number: KR1020080022054A
Authority: KR
Inventors: 양해술; 박상용; 조경호
Original assignee: 양해술; 박상용; 조경호
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-15

Abstract

용접이 용이하고 전지 보호회로와 전지본체의 순간적인 단락을 방지할 수 있는 전지 팩을 제공한다. 그 전지 팩은 전극단자가 노출되고 충방전이 가능한 전지본체에 전기적으로 연결되는 보호회로를 포함한다. 전극단자와 보호회로 사이에 게재되어, 전극단자에 일측이 부착되고 보호회로에 타측이 부착되며, 접힌 형태를 갖는 도전성 접착보조재를 포함한다.

전지 팩, 보호회로, 단락, 접착보조재, 전극단자

Description

보호회로를 구비하는 전지 팩{Battery pack having protection circuit module}

본 발명은 전지 팩에 관한 것으로, 특히 보호회로를 전지본체에 영구적으로 부착시키는 접착보조재를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.

최근, 급증하고 있는 휴대용 전자기기를 위한 전지를 패키지하기 위하여, 다양한 전지 팩이 개발되고 있다. 휴대용 전자기기에 적용되는 전지는 반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지, 예컨대 리튬이온 전지가 주로 사용되고 있다. 이러한, 이차전지는 과충전, 과방전 및 과전류의 경우 수명이 급격하게 감소하므로, 이를 방지하기 위한 보호회로(protection circuit module; PCM)를 전지 팩에 내장하고 있다.

한편, PCM을 전지본체에 전기적으로 연결하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 예를 들어, PCM을 전지본체에 스팟(spot) 용접에 의해 연결할 수 있다. 도 1a 종래의 용접 방식의 연결방식에 의해 제조된 전지 팩(10)을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 분해사시도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 전지 팩(10)은 전지본체(40), PCM(50), 전지본체(40)의 양단의 두 개의 고정부(20, 60) 및 포장 라벨(30)을 포함한다. 전지 팩(10)은 전지본체(40)의 일단의 고정부(60)과 타단의 고정부(20)가 조립되어 전지본체(40)를 패키징하고, 포장 라벨(30)로 감싸서 외장을 마무리하여 제조된다. 구체적으로, PCM(50)은 스팟 용접과 같은 물리적인 접착에 의해 직접 전지본체(40)에 부착된다. 이어서, 각각의 고정부(20, 60)의 일부가 전지본체(40)의 외면을 덮고, 포장 라벨(30)에 의해 고정함으로써 전지 팩(10)이 제조된다.

하지만, 종래의 전지 팩(10)은 PCM(50)과 전지본체(40)의 접점부위가 작기 때문에 용접하는 데 어려움이 있다. 또한, PCM(50)과 전지본체(40)를 직접 부착하는 종래의 전지 팩(10)은 외부의 물리적인 충격에 의해 전지본체(40)와 PCM(50)이 순간적으로 단락될 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 용접이 용이하고 PCM과 전지본체의 순간적인 단락을 방지할 수 있는 전지 팩을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 보호회로를 갖는 전지 팩은 전극단자가 노출되고 충방전이 가능한 전지본체와 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 보호회로를 포함한다. 상기 전극단자와 보호회로 사이에 게재되어, 상기 전극단자에 일측이 부착되고 상기 보호회로에 타측이 부착되며, 접힌 형태를 갖는 도전성 접착보조재를 포함한다.

상기 접착보조재의 면은 서로 밀착될 수 있고, 상기 접착보조재의 접힌 부분은 각이 진 라인 형태를 가질 수 있으며, 상기 접착보조재의 접힌 부분의 외면은 라운딩될 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 보호회로를 갖는 전지 팩에 의하면, 전지본체와 보호회로를 양측에 부착하는 접착보조재를 구비함으로써, 용접이 용이하고 PCM과 전지본체의 순간적인 단락을 방지할 수 있는 전지 팩을 제공할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 실시예 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명의 실시예들은 PCM과 전지본체를 영구적으로 결합시키는 접착보조재를 포함한 전지 팩을 제공할 것이다. 본 발명의 접착보조재는 그 형상이 특징이 있으며, 일측은 전지본체에 부착되고 타측은 PCM에 부착된다. 접착보조재는 전지의 종류에 무관하게 적용될 수 있다. 다만, 여기서는 편의상 전지의 형태에 따라 구분되어 설명할 것이다.

(제1 실시예)

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전지 팩(이하, 제1 전지 팩)을 나타내는 분해사시도이다. 이때, 도시된 제1 전지 팩은 일부의 구성요소, 예컨대 안전장치나 외장 케이스는 필요에 따라 생략하였다.

도 2를 참조하면, 제1 전지 팩에 사용되는 전지는 충방전이 가능한 이차전지로서, 일면에 개구부(102)를 구비하는 캔(100)과, 개구부(102)를 통해 캔(100)의 내부에 수납되는 전극 조립체(104)를 포함한다. 전극 조립체(104)는 양극판 및 음극판 사이에 세퍼레이터(separator)를 개재하여 적층시킨 후 권취한 젤리?롤형의 전극 조립체(104)가 사용될 수 있다.

이때, 상기 양극판은 스트립 형상의 금속박판으로 된 양극 집전체를 구비하며, 양극 집전체로는 알루미늄 박판이 사용될 수 있다. 양극 집전체의 적어도 일면에는 양극 활물질을 포함한 양극합제가 코팅되는 양극 코팅부가 형성되는데, 양극 활물질로는 리튬계 산화물을 사용하고, 이에 바인더, 가소제, 도전재 등을 함유해 양극합제를 이룰 수 있다. 또한, 상기 음극판은 스트립 형상의 금속박판으로 된 음극 집전체를 구비하며, 음극 집전체로는 구리 박판이 사용될 수 있다. 음극 집전체의 적어도 일면에는 음극 활물질을 포함한 음극합제가 코팅된 음극 코팅부가 형성되며, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고, 이에 바인더, 가소제, 도전재 등을 함유해 음극합제를 이룰 수 있다. 전극 조립체(104)의 상부에는 상기 음극판 및 양극판에 각각 전기적으로 연결된 음극탭(106) 및 양극탭(108)이 인출되어 있다. 한편, 음극탭(106) 및 양극탭(108)의 위치는 도시된 것과는 반대로 놓여질 수 있다.

캔(100)은 예를 들어 직육면체의 형상을 가진 금속제로 이루어질 수 있으 며, 이에 따라 그 자체가 단자역할을 수행할 수 있다. 캔(100)은 경량의 전도성 금속인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 캔(100)의 개구부(102)에는 캡 조립체(120)가 직접 용접되어 밀봉된다. 캔(100)과 캡 조립체(120)는 용접의 용이성을 위하여 동일한 금속제로 이루어질 수 있다. 캡 조립체(120)에는 음극단자(122)가 관통되어 형성되는데, 음극단자(122)의 하부에는 절연 플레이트 및 단자 플레이트(도시 안됨)가 더 구비되어 음극단자(122)가 캡 조립체(120)와 절연된다. 음극단자(122)는 그 하부에 음극판으로부터 연장된 음극 탭(106)이 용접됨으로써 음극단자(122)로서의 기능을 한다. 이때, 음극판, 음극탭(106) 및 음극단자(122)를 통칭하여 음극단자부라고 한다.

한편, 양극판으로부터 연장된 양극탭(108)은 캡 조립체(120)의 하면이나, 캔(100)의 내면에 전기적으로 직접 연결되어 음극단자(122)를 제외한 전지의 외부전체가 양극단자(124)를 통하여 양극으로서의 기능을 한다. 이때, 양극판, 양극탭(108) 및 양극단자(124)를 통칭하여 양극단자부라고 한다. 그러나, 양극단자부 및 음극단자부의 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 양극단자부의 구조도 음극단자부의 구조와 같이 별도의 단자를 통해 형성될 수도 있으며, 이 밖에 다른 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 음극단자(122)와 양극단자(124)를 전극단자(126)이라고 하기로 한다.

또한, 전극 조립체(104)가 캔(100)에 삽입된 후에는 절연성 소재로 구비된 보호 케이스(110)가 전극 조립체(104)와 캡 조립체(120)의 사이에 더 설치되어 전극 조립체(104)를 보다 견고히 고정시켜줄 수 있다.

한편, PCM(140)은 본 발명의 접착보조재(130)에 의해 캡 조립체(120)에 부착된다. 이때, PCM(140)은 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하기 위한 것으로 통상적인 PCM이면 적용할 수 있다.

접착보조재(130)는 전극단자(126)와 PCM(140) 사이에 게재되어, 일측은 전극단자(126)에 부착되고 타측은 PCM(140)에 부착된다. 이를 위해, 접착보조재(130)는 접힌 형태를 갖는다. 접착보조재(130)는 도전성물질, 예컨대 도전성 금속 또는 도전성 고분자일 수 있다. 접착보조재(130)는 용접에 의하여 부착될 수 있고, 도전성 접착제(도시 안됨)에 의해 부착될 수 있다. 예를 들어, 편평한 형태의 접착보조재(130)의 양측을 각각 전극단자(126)와 PCM(140)에 용접한 다음, 전극단자(126)와 PCM(140)이 서로 마주보도록 접착보조재(130)을 접는다.

접착보조재(130)의 내면은 서로 밀착되어 전지 팩의 높이를 줄이는 것이 바람직하다. 접착보조재(130)의 형상은 다양하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 접착보조재(130)의 접힌 부분은 각이 진 라인 형태를 가질 수 있고, 전류집중을 방지하기 위하여 라운딩(rounding)될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예의 접착보조재(130)는 각각 PCM(140)과 전극단자(126)에 별도로 부착할 수 있어서, 부착이 용이하다. 또한, 부착할 수 있는 면적을 적절하게 확보할 수 있으므로, PCM(140)과 전극단자(126) 사이의 결합을 확실하게 할 수 있다.

(제2 실시예)

도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 팩(이하, 제2 전지 팩)을 도시 한 분해사시도다.

도 3을 참조하면, 제2 전지 팩에 사용되는 전지는 충방전이 가능한 이차전지로서, 전극 조립체(214)와, 전극 조립체(214)를 수용하는 케이스(200)를 포함한다. 전극 조립체(214)의 양극판(211), 음극판(213) 및 세퍼레이터(212)는 도 2를 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일하다.

양극판(211)에는 양극리드(221)가 전기적으로 연결되어 있고, 양극 리드(211)의 단부측 외면에는 양극용 보호테이프(226)가 감싸져 있다. 음극판(213)에는 음극리드(222)가 접속되어 있고, 음극리드(222)에도 양극리드(221)와 마찬가지로 단부측 외면에 음극용 보호테이프(224)가 감싸져 있다.

케이스(200)는 전극 조립체(214)가 수용되는 공간부(206)가 형성되어 있다. 공간부(206)를 형성하는 케이스(200)의 가장자리를 따라서 하부 밀폐면(208)이 형성되어 있고, 하부 밀폐면(208)과 대응되는 케이스(200)의 내측면에 상부 밀폐면(202)이 형성되어 있다. 상부 및 하부 밀폐면(202, 208)은 전극 조립체(214)가 공간부(206)내에 장착된 다음에 열융착에 의하여 서로 밀폐되는 부분이다. 이때, 전극 조립체(214)의 각 극판(211, 213)으로부터 인출된 전극단자(220)의 단부는 밀폐되는 케이스(200)의 외부로 노출되어 있다. 노출된 전극단자(220)는 전지의 안전성을 위하여 설치되는 보호회로인 PCM(140)과 전기적으로 접속되게 된다. PCM(140)은 본 발명의 접착보조재(130)에 의해 전극단자(220)에 부착된다. 이때, PCM(140)은 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하기 위한 것으로 통상적인 PCM이면 적용할 수 있다.

접착보조재(130)는 전극단자(220)와 PCM(140) 사이에 게재되어, 일측은 전극단자(220)에 부착되고 타측은 PCM(140)에 부착된다. 이에 따라, 접착보조재(130)는 접힌 형태를 갖는다. 접착보조재(130)는 도전성물질, 예컨대 도전성 금속 또는 도전성 고분자일 수 있다. 접착보조재(130)는 용접에 의하여 부착될 수 있고, 도전성 접착제(도시 안됨)에 의해 부착될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예의 접착보조재(130)는 각각 PCM(140)과 전극단자(220)에 별도로 부착할 수 있어서, 부착이 용이하다. 또한, 부착할 수 있는 면적을 적절하게 확보할 수 있으므로, PCM(140)과 전극단자(220) 사이의 결합을 확실하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 본 발명의 특징인 접착보조재는 다양한 형태의 전지에 적용될 가능성을 제시한다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1a 종래의 용접 방식의 연결방식에 의해 제조된 전지 팩을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 분해사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전지 팩을 나타내는 분해사시도이다.

도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 분해사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100; 캔 104, 214; 전극 조립체

120; 캡 조립체 122; 음극단자

124; 양극단자 126, 220; 전극단자

130; 접착보조재 140; PCM

200; 케이스

Claims

전극단자가 노출되고 충방전이 가능한 전지본체;

상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 보호회로; 및

상기 전극단자와 보호회로 사이에 게재되어, 상기 전극단자에 일측이 부착되고 상기 보호회로에 타측이 부착되며, 접힌 형태를 갖는 도전성 접착보조재를 포함하는 보호회로를 갖는 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 접착보조재는 용접에 의하여 부착되는 것을 특징으로 하는 보호회로를 갖는 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 접착보조재는 도전성 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 보호회로를 갖는 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 접착보조재의 면은 서로 밀착되는 것을 특징으로 하는 보호회로를 갖는 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 접착보조재의 접힌 부분의 외면은 각이 진 라인 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 보호회로를 갖는 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 접착보조재의 접힌 부분의 외면은 라운딩되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로를 갖는 전지 팩.