KR20100073761A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20100073761A
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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 특히 원통형 베어셀의 상단에 보호회로모듈의 회로기판이 위치하는 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 구비하는 원통형 베어셀; 및 상기 베어셀의 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈을 포함하며, 상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 베어셀의 제1 전극에 전기적으로 연결시키는 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 베어셀의 제2 전극에 전기적으로 연결시키는 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 제공된다.
이차전지, 원통형, 베어셀, 회로기판, 전극탭

Description

이차 전지 {SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 특히 원통형 베어셀을 구비하는 이차 전지에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전자기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차 전지가 주로 사용되고 있다.
현재 팩 형태의 전지가 이차 전지로서 널리 사용되고 있다. 팩 형태의 전지는 전기 에너지원을 제공하는 베어셀과 베어셀의 충방전을 제어하는 보호회로모듈(PCM : Protection Circuit Module)이 하나의 유닛으로 통합된 형태이다. 보호회로모듈은 각종 회로 소자가 실장되며 베어셀에 결합된 회로기판을 구비한다.
종래에는 베어셀이 원통형인 경우 보호회로모듈의 회로기판이 베어셀의 둥근 측면에 위치한다. 보호회로모듈의 회로기판이 베어셀의 둥근 측면에 위치하기 때문에, 외부 기기에 연결하기 위한 별도의 연결 단자부가 필요하다. 또한, 보호회로모듈의 회로기판과 외부 기기 연결용 단자부가 와이어로 연결되는데, 이 와이어가 사용 중 쉽게 손상될 수 있다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 부품의 수를 줄여 제조 비용을 절감하고, 외부 충격에 의한 손상의 우려가 적은 보호회로모듈이 결합된 원통형 베어셀을 구비하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면,
제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 구비하는 원통형 베어셀; 및 상기 베어셀의 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈을 포함하며, 상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 베어셀의 제1 전극에 전기적으로 연결시키는 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 베어셀의 제2 전극에 전기적으로 연결시키는 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 제공된다.
상기 원통형 베어셀의 원통형 캔은 바닥판과, 상기 바닥판으로부터 연장된 측벽을 구비하며, 상기 제1 전극 탭은 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔의 측벽에 용접에 의해 결합될 수 있다.
상기 제1 전극 탭은 상기 보호회로모듈의 회로기판에 부착된 베이스와, 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔의 측벽 상부를 감싸도록 연장된 연장부를 구비할 수 있다. 이때, 상기 제1 전극 탭의 연장부는 서로 분리되어 연장된 제1 가지와 제2 가지를 구비할 수 있다. 또한, 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔의 측벽에는 안쪽으로 들어간 비딩부가 마련되며, 상기 제1 전극 탭의 연장부에는 상기 원통형 베어셀의 비딩부에 삽입되도록 형성된 걸림부가 마련될 수 있다.
상기 제1 전극 탭은 상기 보호회로모듈의 회로기판에 부착된 베이스와, 상기 베이스로부터 상기 베어셀 쪽으로 연장된 제1 연장부와, 상기 제1 연장부로부터 절곡되어 연장되며, 상기 베어셀의 원통형 캔의 측벽 상단에 결합되는 결합부를 구비할 수 있다. 이때, 상기 제1 전극 탭은 상기 결합부로부터 연장되어 상기 베어셀의 원통형 캔의 측벽을 감싸는 제2 연장부를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 회로기판에는 상기 제1 전극 탭의 상기 결합부가 노출되도록 마련된 개방 홈이 형성될 수 있다.
상기 보호회로모듈의 제1 전극 탭은 2개일 수 있다. 이때, 두 제1 전극 탭은 회로기판의 중심부에 대하여 서로 반대편에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극 탭은 상기 보호회로모듈의 회로기판에 부착된 베이스와, 상기 베이스로부터 절곡되어 상기 베어셀 쪽으로 연장된 연장부와, 상기 연장부로부터 절곡되어 상기 베어셀의 전극 캡과 용접에 의해 결합되는 결합부를 구비할 수 있다. 이때, 상기 보호회로모듈의 회로기판에는 상기 제2 전극 탭의 상기 결합부에 대응하는 위치에 관통 구멍이 형성될 수 있다.
상기 보호회로모듈의 회로기판은 충방전을 위해 마련된 외부단자를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면,
제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 각각 구비하며, 서로 나란하게 배치된 제1 원통형 베어셀 및 제2 원통형 베어셀; 및 상기 두 원통형 베어셀의 각 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈을 포함하며, 상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 제1 베어셀의 제1 전극 과 상기 제2 베어셀의 제1 전극 각각에 전기적으로 연결시키는 두 개의 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 제1 베어셀의 제2 전극과 상기 제2 베어셀의 제2 전극 각각에 전기적으로 연결시키는 두 개의 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 제공된다.
상기 이차 전지는 상기 제1 베어셀의 원통형 캔 및 상기 제2 베어셀의 원통형 캔 각각은 바닥판과 상기 바닥판으로부터 연장된 측벽을 구비하며, 상기 제1 베어셀의 바닥판과 상기 제2 베어셀의 바닥판을 전기적으로 연결하는 전극 연결 탭을 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지는 상기 두 원통형 베어셀 사이를 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 각각 구비하며, 각 베어셀의 전극 캡이 서로 반대편을 향하는 상태로 서로 나란하게 배치되는 제1 원통형 베어셀 및 제2 원통형 베어셀; 상기 두 원통형 베어셀 중 제2 원통형 베어셀의 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈; 및 상기 제1 원통형 베어셀의 전극 캡과 상기 제2 원통형 베어셀의 제1 전극을 연결하는 전극 연결 탭을 포함하며, 상기 보호회로모듈은 상 기 회로기판을 상기 제1 베어셀의 제1 전극에 전기적으로 연결시키는 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 제2 베어셀의 제2 전극에 전기적으로 연결시키는 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지가 제공된다.
상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 제2 베어셀의 제1 전극에 전기적으로 연결시키는 보조 탭을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 외부 단자를 구비하는 보호회로모듈의 회로기판이 원통형 베어셀의 일단부에 위치하므로, 부품의 수가 줄어들어 제조 비용이 절감되고, 이차 전지가 외부 충격에 의해 손상될 우려가 줄어든다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대한 사시도이고, 도2는 도1에 도시한 이차 전지의 분해 사시도이며, 도3은 도1에서 탑 케이스(top case), 바텀 케이스(bottom case) 및 라벨(label)을 A-A선을 따라 절단하여 내부를 도시한 측면도이다. 도4는 도2에 도시한 원통형 베어셀의 단면도이다. 도5는 도2에 도시한 제1 전극 탭의 사시도이다. 도6은 도3에 도시한 제2 전극 탭의 사시도이다.
도1 내지 도3을 참조하면, 이차 전지(100)는 베어셀(bare cell)(110)과, 보호회로모듈(120)과, 상부 케이스(top case)(145)와, 하부 케이스(bottom case)(160)와, 라벨(label)(170)을 구비한다.
원통형 베어셀(110)은 전기 에너지를 제공하는 구성으로서, 도4에는 원통형 베어셀(110)의 종단면도가 도시되어 있다. 도4를 참조하면, 원통형 베어셀(110)은 전극 조립체(111), 원통형 캔(112), 및 캡 조립체(113)를 구비한다.
전극 조립체(110)는 양극 활물질이 코팅된 양극판(111a)과, 음극 활물질이 코팅된 음극판(111b)과, 두 극판(111a, 111b) 사이에 위치하여 두 극판(111a, 111b)의 단락을 방지하면서 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(111c)를 구비한다. 두 극판(111a, 111b)과 세퍼레이터(111c)는 대략 원형으로 권취되어 젤리 롤(jelly-roll)의 형태를 이룬다. 또한, 두 극판(111a, 111b)에 전극 탭(111d, 111e)이 각각 부착된다. 양극판(111a)에 부착되는 양극 탭(111d)은 통상 알루미늄 재질로 이루어지고, 음극판(111b)에 부착되는 음극 탭(111e)은 통상 니켈 재질로 이루어지는데, 본 발명은 양극 탭(111d)과 음극 탭(111e)의 재질을 이와 같이 한정하는 것은 아니다. 전극 조립체(111)의 양단에는 절연을 위한 제1 절연 플레이트(111f) 및 제2 절연 플레이트(111g)가 부착된다.
원통형 캔(112)은 내부 공간에 전극 조립체(111) 및 전해액을 수용한다. 원통형 캔(112)은 통상 알루미늄(Al)이나 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 원통형 캔(112)은 원형의 바닥판(112a)과, 바닥판(112a)이 가장자리로부터 연장된 측 벽(112b)을 구비한다. 원통형 캔(112)의 상부는 전극 조립체의 수용을 위해 개방된다. 원통형 캔(112)의 바닥판(112a)에 전극 조립체(111)의 음극 탭(111e)이 부착된다. 그에 따라 원통형 캔(112)은 부착된 음극 탭(111e)과 동일한 극성을 가지며 음극 단자의 역할을 한다. 원통형 캔(112)의 측벽(112b)의 상부에는 원주방향을 따라 고리형으로 연장된 비딩(beading)부(112c)가 마련된다. 비딩부(112c)는 안쪽으로 들어간 홈의 형상으로서, 아래로는 전극 조립체(111)의 움직임을 방지하며, 위로는 캡 조립체(113)를 받쳐준다. 원통형 캔(112)의 측벽(112b)의 상단은 안쪽으로 절곡되어 크림핑(crimping)부(112d)가 형성된다. 크림핑부(112d)는 캡 조립체(113)를 상부 가장자리를 덮으며 캡 조립체(113)를 고정시킨다.
캡 조립체(113)는 원통형 캔(112)의 개방된 상부를 막는다. 캡 조립체(113)는 전기 전도성 안전벤트(113a), 인쇄회로기판(113b), 양성온도(PTC) 소자(113c), 전극 캡(113d), 및 절연 가스켓(113e)을 구비한다. 안전벤트(113a)는 전지의 과충전 또는 이상 발열시 형태가 반전되어, 인쇄회로기판(113b)의 패턴을 끊는다. 안전벤트(113a)에 전극 조립체(111)의 양극 탭(111d)이 전기적으로 접속된다. 인쇄회로기판(113b)은 안전벤트(113a)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 인쇄회로기판(113b)의 회로패턴은 안전벤트(113a)의 반전시에 끊어진다. PTC 소자(113c)는 인쇄회로기판(113b)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결된다. PTC 소자(113c)는 전지의 과충전이나 내부 단락 등에 의한 이상 발열시, 그 저항이 크게 높아져 전지의 내부 회로를 차단한다. 전극 캡(113d)는 PTC소자(113c)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 전극 캡(113d)은 전지의 실제 전류를 보호회로모듈(120)로 인 가하는 기능을 한다. 전극 캡(113d)의 중앙부에는 접속이 용이하도록 돌출부(1131d)가 마련된다.
절연 가스켓(113e)은 차례대로 적층된 안전벤트(113a), 인쇄회로기판(113b), PTC 소자(113c), 및 전극 캡(113d)의 외주부를 감싸며 캡 조립체(113)를 일체화 시킨다. 절연 가스켓(113e)은 원통형 캔(112)의 비딩부(112c)와 크림핑부(112d)의 사이에 끼워져 고정된다. 절연 가스켓(113e)은 안전벤트(113a), 인쇄회로기판(113b), PTC 소자(113c), 및 전극 캡(113d)을 원통형 캔(112)와 절연시킨다.
상기 베어셀(110)에 대한 설명에서 원통형 캔(112)은 음의 극성을 가지며, 단자 캡(113d)은 양의 극성을 갖는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 전극 조립체(111)의 양극 탭(111d) 및 음극 탭(111e)의 연결을 서로 바꿈으로써, 원통형 캔(112)이 양의 극성을 갖고 단자 캡(113d)은 음의 극성을 가질 수 있다.
보호회로모듈(120)은 베어셀(110)과 결합되어 베어셀(110)의 충방전을 포함하는 이차 전지(100)의 작동을 제어한다. 도2 및 도3을 참조하면, 보호회로모듈(120)은 회로기판(121)과, 두 개의 1 전극(음극) 탭(130a, 130b)와, 제2 전극(양극) 탭(140)을 구비한다.
회로기판(121)은 배선 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판으로서, 대체로 원형이며, 원통형 베어셀(110)의 상단에 대응하는 크기를 갖는다. 회로기판(121)의 중앙부에는 용접봉이 통과할 수 있는 관통 구멍(121a)이 마련된다. 회로기판(121)은 제1 면(121b)과, 제1 면(121b)의 반대쪽 면인 제2 면(121c)을 구비한다. 제1 면(121b)의 반경방향 끝 쪽 대칭인 두 곳에는 두 제1 전극 탭(130a, 130b)이 각각 결합되어 있다. 제1 면(121b)의 중앙부에는 제2 전극 탭(140)이 결합되어 있다. 제1 면(121b)은 원통형 베어셀(110)의 캡 조립체(113)의 전극 캡(113d)과 이격된 거리를 두고 서로 마주본다. 회로기판(121)의 제1 면(121b)에는 전기회로소자(121d)가 실장되어 있다. 전기회로소자(121d)는 제어 IC, 충방전 스위치, 온도 퓨즈 등의 소자로 이루어진다. 전기 회로소자(121d)는 돌출부(1131d)를 제외한 전극 캡(113d)에 부착된 절연 테이프(114)에 의해 전극 캡(113d)과 절연된다. 절연 테이프(114)의 재질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
회로기판(121)의 제2 면(121c)에는 외부 부하 또는 충전기와 전기적으로 연결되는 외부단자(121e)가 마련된다.
도3을 참조하면, 두 제1 전극 탭(130a, 130b)은 각각 회로기판(121)의 반경방향 끝단 서로 대칭인 곳에 위치한다. 두 제1 전극 탭(130a, 130b)은 니켈과 같은 전기 전도성 재질의 판부재가 절곡되어 형성된 것으로서, 보호회로모듈(120)의 회로기판(121)을 베어셀(110)의 원통형 캔(112)에 전기적으로 연결시킨다.
도5에는 동일한 구성인 두 제1 전극 탭(130a, 130b) 중 하나의 제1 전극 탭(130a)의 구성이 상세히 도시되어 있다. 도5를 참조하면, 제1 전극 탭(130a)은 베이스(base)(131a)와, 베이스(131a)로부터 절곡되어 연장된 연장부(132a)를 구비 한다.
베이스(131a)는 대체로 사각형의 편평한 판상으로서, 회로기판(121)의 제1 면(121b)에 전기적으로 연결되도록 부착된다.
연장부(132a)는 베이스(131a)와 대체로 직각을 이룬다. 연장부(132a)에는 연장부(132a)의 연장방향을 따라 끝단까지 연장된 슬릿(slit)(133a)이 마련된다. 슬릿(133a)에 의해 서로 분리된 제1 가지(134a)와 제2 가지(135a)가 형성된다. 제1 가지(134a)는 연장방향을 따라 차례대로 위치하는 결합부(1341a)와, 결합부(1341a)로부터 절곡된 걸림부(1342a)를 구비한다. 결합부(1341a)는 베어셀(111)의 캔(112)의 비딩부(112c)와 크림핑부(112d)의 사이에서 캔(111)의 측벽(112b)와 밀착한다. 걸림부(1342a)는 캔(111)의 비딩부(112c)에 삽입되어 제1 전극용 탭(130a)이 캔(111)에 고정되는 것을 돕는다. 제2 가지(135a)는 제1 가지(134a)의 구성과 동일하게, 결합부(1351a)와, 걸림부(1352a)를 구비한다. 제1 가지(134a)의 결합부(1341a)와 제2 가지(135a)의 결합부(1351a)가 각각 베어셀(110)의 캔(111)의 측벽(112b)에 저항용접되어 결합된다. 이때, 용접기의 두 전극이 제1 가지(134a)의 결합부(1341a)와 제2 가지(135a)의 결합부(1351a)를 각각 가압하여 저항용접이 수행된다. 두 가지(134a, 135a)가 슬릿(133a)에 의해 분리되어 있으므로, 두 결합부(1341a, 1351a)가 둥근 원통형 캔(112)의 측벽(112b)에 잘 밀착되어, 저항 용접이 더욱 효과적으로 이루어진다.
도3을 참조하면, 제2 전극 탭(140)은 보호회로모듈(120)의 회로기판(121) 형 성된 관통 구멍(121a)에 대응하여 위치한다. 제2 전극용 탭(140)은 니켈과 같은 전기 전도성 재질의 판부재가 절곡되어 형성된 것으로서, 보호회로모듈(120)의 회로기판(121)을 캡 조립체(113)의 전극 캡(113d)에 전기적으로 연결시킨다.
도6에는 제2 전극용 탭(140)의 구성이 상세히 도시되어 있다. 도6을 참조하면, 제2 전극용 탭(140)은 제1, 제2 베이스(base)(141, 142)와, 제1, 제2 베이스(141, 142)로부터 각각 절곡되어 연장된 제1, 제2 연장부(143, 144)와, 두 연장부(143, 144)를 연결하는 결합부(145)를 구비한다.
제1, 제2 베이스(141, 142)는 편평한 판상으로서, 회로기판(121)의 제1 면(121b)에서 관통 구멍(121a)의 양측에 각각 전기적으로 연결되도록 부착된다.
제1 연장부(143)는 제1 베이스(141)로부터 절곡되어 베어셀(110)의 전극 캡(113d) 쪽으로 연장된다. 제2 연장부(144)는 제2 베이스(142)로부터 절곡되어 베어셀(110)의 전극 캡(113d) 쪽으로 연장된다.
결합부(145)는 대체로 사각형의 편평한 판상으로서, 제1 연장부(143)의 끝단과 제2 연장부(144)의 끝단 사이를 연결한다. 결합부(145)는 베어셀(110)의 전극 캡(113d)에 형성된 돌출부(1131d)에 접속된다. 결합부(145)와 베어셀(110)의 전극 캡(113d)에 형성된 돌출부(1131d)는 회로기판(121)의 관통 구멍(121a)을 통해 들어온 용접봉을 통해 저항용접되어 결합된다.
상부 케이스(150)는 보호회로모듈(120)을 내부 공간에 수용하며, 보호회로모듈(120)을 보호한다. 상부 케이스(150)는 덮개판(151)과, 덮개판(151)으로부터 아 래로 연장된 측벽(154)을 구비한다.
덮개판(151)은 원형으로서 베어셀(110)의 캡 조립체(113)과 대체로 일치하는 형상을 갖는다. 덮개판(151)에는 관통홀(155)이 형성된다. 관통홀(155)을 통해 보호회로모듈(120)의 외부단자(121e)가 외부로 노출된다. 덮개판(151)의 내면은 보호회로모듈(120)의 회로기판(121)의 제2 면(121c)과 마주 접한다.
측벽(154)의 끝단은 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 측벽(112b)의 상부를 덮도록 아래로 연장된다. 도시되지는 않았으나, 측벽(154)의 내면에는 원통형 캔(112)의 측벽(112b)의 상단에 걸리는 걸림턱이 형성된다.
하부 케이스(160)는 바닥판(161)과, 바닥판(161)으로부터 위로 연장된 측벽(162)을 구비한다. 바닥판(161)은 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 바닥판(112a)과 대체로 동일한 형상으로서, 양면 테이프와 같은 접착부재(163)에 의해 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 바닥판(112a)에 부착된다. 측벽(162)은 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 측벽(112b)의 하부를 감싼다.
라벨(170)은 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 측벽(112b)을 감싸도록 부착된다. 라벨(170)은 탑 케이스(150)의 측벽(154)의 일부와 버텀 케이스(160)의 측벽(162) 위에도 함께 부착된다.
다음에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈을 상세히 설명한다.
도7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈의 사시도가 도시되어 있다. 도7을 참조하면, 보호회로모듈(220)은 회로기판(221)과, 두 개의 제1 전극 탭(230a, 230b)와, 제2 전극 탭(140)을 구비한다.
회로기판(221)은 대체로 원형으로서, 중심부에 대하여 서로 대칭인 위치에 제1 개방 홈(221a) 및 제2 개방 홈(221b)이 마련된다. 두 개방 홈(221a, 221b)은 회로기판(221)의 가장자리로부터 안쪽으로 오목하게 들어가서 형성된 것이다. 두 개방 홈(221a, 221b)은 두 제1 전극 탭(230a, 230b)을 각각 노출시켜 레이저 용접이 가능하도록 한다.
두 제1 전극 탭(230a, 230b)은 니켈과 같은 전기 전도성 재질의 판부재가 절곡되어 형성된 것으로서, 회로기판(221)을 베어셀(110)의 원통형 캔(112)에 전기적으로 연결시킨다. 도8에는 동일한 구성인 두 제1 전극 탭(230a, 230b) 중 한 제1 전극 탭(230a)의 구성이 상세하게 도시되어 있다. 도8을 참조하면, 제1 전극 탭(230a)은 베이스(base)(231a)와, 베이스(231a)로부터 절곡되어 연장된 제1 연장부(232a)와, 제1 연장부(232a)로부터 절곡되어 연장된 결합부(233a)와, 결합부(233a)로부터 절곡되어 연장된 제2 연장부(234a)를 구비한다. 베이스(231a)는 일정한 폭을 갖는 원호형의 판상으로서, 회로기판(221)의 제1 개방 홈(221a)에 대응하는 위치에 전기적으로 연결되어 부착된다. 제1 연장부(232a)는 베이스(231a)의 반경방향 바깥쪽 끝단(2311a)으로부터 회로기판(221)의 반대 방향인 아래로 연장되어 형성된다. 결합부(233a)는 일정한 폭을 갖는 원호형의 판상으로서, 제1 연장부(232a)의 아래 끝단(2321a)으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되어 형성된다. 결 합부(233a)는 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 크림핑부(122d) 위에 놓여서, 크림핑(122d)와 레이저 용접과 같은 수단으로 결합된다. 제2 연장부(234a)는 결합부(233a)의 반경방향 바깥쪽 끝단(2331a)으로부터 아래로 연장되어 형성된다. 제2 연장부(234a)는 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 측벽(112b)과 밀착한다. 그 외의 구성 및 작용은 도2에 도시된 예의 보호회로모듈(120)과 동일하다.
다음에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 상세히 설명한다.
도9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지가 도시되어 있다. 도9를 참조하면, 이차 전지(300)는 베어셀(bare cell)(110)과, 보호회로모듈(120)과, 원통형 케이스(340)와, 커버부재(350)를 구비한다. 베어셀(110)과 보호회로모듈(120)의 구성 및 작용은 도1 내지 도6에 도시된 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
원통형 케이스(340)는 바닥판(341)과, 바닥판(341)으로부터 위로 연장된 측벽(342)을 구비한다. 원통형 케이스(340)의 상부는 개방된다. 원통형 케이스(340)는 보호회로모듈(120)이 결합된 베어셀(110)이 수용되는 내부 공간(343)을 제공한다.
커버부재(350)는 덮개판(351)과, 덮개판(351)으로부터 아래로 연장된 연장부(352)를 구비한다. 덮개판(351)은 원통형 케이스(340)의 개방된 상부를 막는다. 덮개판(351)의 테두리는 원통형 케이스(340)의 측벽(342)의 상단과 접하며, 이 접촉부는 초음파 융착에 의해 결합된다. 연장부(352)는 원통형 케이스(340)의 안쪽으 로 꼭 맞게 삽입된다.
베어셀(110)과 보호회로모듈(120)이 원통형 케이스(340) 및 커버부재(350)에 의해 보호되므로, 외부 충격에 대한 내구성이 더욱 향상된다.
다음에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 상세히 설명한다.
도10 내지 도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에 대한 도면이다. 도10 내지 도12에 도시된 실시예는 나란하게 배치된 두 원통형 베어셀을 병렬로 연결한 이차 전지에 대한 것이다. 도10 내지 도11을 참조하면, 이차 전지(400)는 제1, 제2 베어셀(410a, 410b)과, 지지부재(415)와, 보호회로모듈(420)과, 전극 연결 탭(445)과, 상부 케이스(450)와, 하부 케이스(460)와, 라벨(label)(470)을 구비한다.
제1 원통형 베어셀(410a) 및 제2 원통형 베어셀(410b)의 구성 및 작용은 도2에 도시한 원통형 베어셀(110)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 두 원통형 베어셀(410a, 410b)은 나란하게 배치된다. 두 원통형 베어셀(410a, 410b)의 각 전극 캡(413a, 413b)은 모두 동일한 방향(도면 상에서는 위쪽)을 향하고 있다.
지지부재(415)는 나란하게 배치된 두 원통형 베어셀(410a, 410b) 사이의 적정 간격을 유지시킨다. 지지부재(415)는 제1 원통형 베어셀(410a)의 원통형 캔(412a)의 측벽(4121a)을 마주보는 제1 면(415a)과, 제1 면(415a)의 반대면이며 제2 원통형 베어셀(410b)의 원통형 캔(412b)의 측벽(4121b)을 마주보는 제2 면(415b)를 구비한다. 지지부재(415)의 제1 면(415a)은 제1 원통형 베어셀(410a)의 원통형 캔(412a)의 측벽(4121a)의 형상에 대응하도록 오목한 원호 형상을 갖는다. 지지부재(415)의 제1 면(415a)은 제1 양면 테이프(417a)와 같은 결합 수단에 의해 제1 베어셀(410a)의 원통형 캔(412a)의 측벽(4121a)과 결합된다. 지지부재(415)의 제2 면(415b)은 제2 원통형 베어셀(410b)의 원통형 캔(412b)의 측벽(4121b)의 형상에 대응하도록 오목한 원호 형상을 갖는다. 지지부재(415)의 제2 면(415b)은 제2 양면 테이프(417b)와 같은 결합 수단에 의해 제2 베어셀(410b)의 원통형 캔(412b)의 측벽(4121b)과 결합된다.
보호회로모듈(420)은 회로기판(421)과, 두 개의 제1 전극 탭(430a, 430b)와, 두 개의 제2 전극 제1 탭(440a, 440b)을 구비한다.
회로기판(121)에는 용접봉이 통과할 수 있는 제1 관통 구멍(421a) 및 제2 관통 구멍(421b)이 마련된다. 제1 관통 구멍(421a)은 제1 원통형 베어셀(410a)의 전극 캡(413a)의 돌출부(4131a)에 대응하여 위치하며, 제2 관통 구멍(421b)은 제2 원통형 베어셀(410b)의 전극 캡(413b)의 돌출부(4131b)에 대응하여 위치한다. 그 외의 구성 및 작용은 도2에 도시한 회로기판(121)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도12를 참조하면, 두 제1 전극 탭(430a, 430b)은 각각 회로기판(421)의 양단에 위치한다. 두 제1 전극 탭(430a, 430b) 중 한 제1 전극 탭(430a)은 제1 원통형 베어셀(410a)의 원통형 캔(412a)에 전기적으로 연결되며, 다른 제1 전극 탭(430b)은 제2 원통형 베어셀(410b)의 원통형 캔(412b)에 전기적으로 연결된다. 그 외의 제 전극 탭(430a, 430b)의 구체적인 구성 및 작용은 도2 내지 도5에 도시된 제1 전극 탭(130a, 130b)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도11 및 도12를 참조하면, 두 개의 제2 전극 탭(440a, 440b) 중 하나의 제2 전극 탭(440a)은 보호회로모듈(420)의 회로기판(421)에 형성된 제1 관통 구멍(421a)에 대응하여 위치하며, 다른 하나의 제2 전극 탭(440b)은 보호회로모듈(420)에 형성된 제2 관통 구멍(422a)에 대응하여 위치한다. 두 개의 제2 전극 탭(440a, 440b) 중 하나의 제2 전극 탭(440a)은 제1 원통형 베어셀(410a)의 전극 캡(413a)의 돌출부(4131a)에 전기적으로 연결되며, 다른 하나의 제2 전극 탭(440b)은 제2 원통형 베어셀(410b)의 전극 캡(413b)의 돌출부(4131b)에 전기적으로 연결된다. 그 외의 제2 전극 탭(440a, 440b)의 구체적인 구성 및 작용은 도2 내지 도5에 도시된 제2 전극 탭(140)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
전극 연결 탭(445)는 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며, 제1 원통형 베어셀(410a)의 원통형 캔(412a)의 바닥판(411a) 및 제2 원통형 베어셀(410b)의 원통형 캔(412b)의 바닥판(411b)에 각각 전항용접과 같은 방법으로 전기적으로 결합된다.
상부 케이스(450)는 보호회로모듈(420)을 내부 공간에 수용하며, 보호회로모듈(420)을 보호한다. 상부 케이스(450)는 덮개판(451)과, 덮개판(451)으로부터 아래로 연장된 측벽(454)을 구비한다. 덮개판(451)은 두 베어셀(410a, 410b)의 상단을 포함할 수 있는 형태이다. 그 외의 구성 및 작용은 도2 및 도3에 도시된 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
하부 케이스(460)는 바닥판(461)과, 바닥판(461)으로부터 위로 연장된 측벽(462)을 구비한다. 바닥판(461)은 두 베어셀(410a, 410b)의 원통형 캔(412a, 412b)의 바닥판(411a, 411b)를 포함할 수 있는 형태로서, 양면 테이프와 같은 접착부재(463)에 의해 베어셀(110)의 원통형 캔(112)의 바닥판(112a)에 부착된다. 그 외의 구성 및 작용은 도2 및 도3에 도시된 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
라벨(470)은 두 원통형 베어셀(410a, 410b)의 원통형 캔(412a, 412b)의 측면을 감싸도록 부착된다. 라벨(470)은 탑 케이스(450)의 측벽(454)의 일부와 버텀 케이스(460)의 측벽(462) 위에도 함께 부착된다.
다음에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 상세히 설명한다.
도13은 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 도면이다. 도13에 도시된 실시예는 나란하게 배치된 두 원통형 베어셀을 직렬로 연결한 이차 전지에 대한 것이다. 도13을 참조하면, 이차 전지(500)는 제1, 제2 베어셀(510a, 510b)과, 지지부재(515)와, 보호회로모듈(520)과, 전극 연결 탭(545)과, 상부 케이스(550)와, 하부 케이스(560)와, 라벨(label)(570)을 구비한다.
제1 원통형 베어셀(510a) 및 제2 원통형 베어셀(510b)은 나란하게 배치된다. 두 원통형 베어셀(510a, 510b)의 각 전극 캡(513a, 513b)은 서로 다른 동일한 방향을 향하고 있다. 도면 상에서는 제1 원통형 베어셀(510a)의 전극 캡(513a)은 아래를 향하고 있고, 제2 원통형 베어셀(510b)의 전극 캡(513b)은 위를 향하고 있다. 그 외의 제1, 제2 원통형 베어셀(510a, 510b)에 대한 구성 및 작용은 도11에 도시된 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
보호회로모듈(520)은 회로기판(521)과, 제1 전극 탭(530)과, 제2 전극 탭(540)과, 보조 탭(544)을 구비한다. 회로기판(521)의 구성 및 작용은 도11에 도시한 예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 제1 전극 탭(530) 및 제2 전극 탭(540)은 도12에 도시한 실시예의 제2 전극 탭(440a, 440b)와 동일한 구성이다. 제1 전극 탭(530)은 제1 원통형 베어셀(510a)의 제1 전극인 바닥판(511a)에 전기적으로 연결된다. 제2 전극 탭(540)은 제2 원통형 베어셀(510a)의 제2 전극인 전극 캡(513a)의 돌출부(5131a)에 전기적으로 연결된다.
보조 탭(544)는 도5에 도시된 전극 탭(130a)와 동일한 구성으로서, 회로기 판(521)을 제2 원통형 베어셀(510a)의 제2 전극에 전기적으로 연결시킨다. 보조 탭(544)은 회로적으로 직렬로 연결된 두 베어셀(510a, 510b)의 사이에 연결되는 것으로서, 각 베어셀(510a, 510b)의 전압 등 정보를 독립적으로 측정하는 것이 가능하게 해준다.
전극 연결 탭(545)은 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며, 제1 원통형 베어셀(510a)의 전극 캡(513a)의 돌출부(5131a) 및 제2 원통형 베어셀(510b)의 바닥판(511b)에 각각 전항용접과 같은 방법으로 전기적으로 결합된다.
그 외의 구성 및 작용은 도10 내지 도12에 도시된 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도2는 도1에 도시한 이차 전지의 분해 사시도이다.
도3은 도1에 도시한 이차 전지의 상부 케이스, 하부 케이스 및 라벨을 A-A선을 따라 절단하여 내부를 도시한 측면도이다.
도4는 도2에 도시한 원통형 베어셀의 단면도이다.
도5는 도2에 도시한 제1 전극 탭의 사시도이다.
도6은 도3에 도시한 제2 전극 탭의 사시도이다.
도7은 도2에 도시한 보호회로모듈의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도8은 도7에 도시한 제1 전극 탭의 사시도이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 측면도이다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도11은 도10에 도시한 이차 전지의 분해 사시도이다.
도12는 도10에 도시한 이차 전지의 상부 케이스, 하부 케이스 및 라벨을 B-B선을 따라 절단하여 내부를 도시한 측면도이다.
도13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 측면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 이차 전지 110 : 원통형 베어셀
120 : 보호회로모듈 121 : 회로기판
130a, 130b : 제1 전극 탭 140 : 제2 전극용 탭
150 : 상부 케이스 160 : 하부 케이스
170 : 라벨

Claims (18)

  1. 제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 구비하는 원통형 베어셀; 및
    상기 베어셀의 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈을 포함하며,
    상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 베어셀의 제1 전극에 전기적으로 연결시키는 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 베어셀의 제2 전극에 전기적으로 연결시키는 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔은 바닥판과, 상기 바닥판으로부터 연장된 측벽을 구비하며, 상기 제1 전극 탭은 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔의 측벽에 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 탭은 상기 보호회로모듈의 회로기판에 부착된 베이스와, 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔의 측벽 상부를 감싸도록 연장된 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극 탭의 연장부는 서로 분리되어 연장된 제1 가지와 제2 가지를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제3항에 있어서, 상기 원통형 베어셀의 원통형 캔의 측벽에는 안쪽으로 들어간 비딩부가 마련되며, 상기 제1 전극 탭의 연장부에는 상기 원통형 베어셀의 비딩부에 삽입되도록 형성된 걸림부가 마련된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극 탭은 상기 보호회로모듈의 회로기판에 부착된 베이스와, 상기 베이스로부터 상기 베어셀 쪽으로 연장된 제1 연장부와, 상기 제1 연장부로부터 절곡되어 연장되며, 상기 베어셀의 원통형 캔의 측벽 상단에 결합되는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 전극 탭은 상기 결합부로부터 연장되어 상기 베어셀의 원통형 캔의 측벽을 감싸는 제2 연장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 보호회로모듈의 회로기판에는 상기 제1 전극 탭의 상기 결합부가 노출되도록 마련된 개방 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 보호회로모듈의 제1 전극 탭은 두 개인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보호회로모듈의 두 제1 전극 탭은 상기 회로기판의 중심부에 대하여 서로 반대편에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극 탭은 상기 보호회로모듈의 회로기판에 부착된 베이스와, 상기 베이스로부터 절곡되어 상기 베어셀 쪽으로 연장된 연장부와, 상기 연장부로부터 절곡되어 상기 베어셀의 전극 캡과 용접에 의해 결합되는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보호회로모듈의 회로기판에는 상기 제2 전극 탭의 상기 결합부에 대응하는 위치에 관통 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제1항에 있어서, 상기 보호회로모듈의 회로기판은 충방전을 위해 마련된 외부단자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 각각 구비하며, 서로 나란하게 배치된 제1 원통형 베어셀 및 제2 원통형 베어셀; 및
    상기 두 원통형 베어셀의 각 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈을 포함하며,
    상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 제1 베어셀의 제1 전극과 상기 제2 베어셀의 제1 전극 각각에 전기적으로 연결시키는 두 개의 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 제1 베어셀의 제2 전극과 상기 제2 베어셀의 제2 전극 각각에 전기적으로 연결시키는 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 베어셀의 원통형 캔 및 상기 제2 베어셀의 원통형 캔 각각은 바닥판과 상기 바닥판으로부터 연장된 측벽을 구비하며, 상기 제1 베어셀의 바닥판과 상기 제2 베어셀의 바닥판을 전기적으로 연결하는 전극 연결 탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제14항에 있어서, 상기 두 원통형 베어셀 사이를 지지하는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제1 전극을 형성하는 원통형 캔과, 제2 전극을 형성하며 상기 원통형 캔에 결합된 전극 캡을 각각 구비하며, 각 베어셀의 전극 캡이 서로 반대편을 향하는 상태로 서로 나란하게 배치되는 제1 원통형 베어셀 및 제2 원통형 베어셀;
    상기 두 원통형 베어셀 중 제2 원통형 베어셀의 전극 캡과 마주하도록 배치된 회로기판을 구비하는 보호회로모듈; 및
    상기 제1 원통형 베어셀의 전극 캡과 상기 제2 원통형 베어셀의 제1 전극을 연결하는 전극 연결 탭을 포함하며,
    상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 제1 베어셀의 제1 전극에 전기적 으로 연결시키는 제1 전극 탭과, 상기 회로기판을 상기 제2 베어셀의 제2 전극에 전기적으로 연결시키는 제2 전극 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제16항에 있어서, 상기 보호회로모듈은 상기 회로기판을 상기 제2 베어셀의 제1 전극에 전기적으로 연결시키는 보조 탭을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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