KR20110044152A - 전지 팩 - Google Patents

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KR20110044152A
KR20110044152A KR1020100102861A KR20100102861A KR20110044152A KR 20110044152 A KR20110044152 A KR 20110044152A KR 1020100102861 A KR1020100102861 A KR 1020100102861A KR 20100102861 A KR20100102861 A KR 20100102861A KR 20110044152 A KR20110044152 A KR 20110044152A
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battery pack
cap
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KR1020100102861A
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다까시 나무라
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 소전지의 치수 편차의 영향을 억제할 수 있고, 높은 치수 정밀도를 갖는 전지 팩을 제공하는 것이다.
전지 팩에 있어서는, 소전지(11)와, 그 소전지(11)의 일단부면(11a)을 따라 배치된 기판(22)과, 소전지(11)의 일단부면(11a)과 기판(22) 사이에 개재 삽입된 기판 홀더(23)를 갖는다. 기판 홀더(23)는 기판(22)을 보유 지지하는 주부 이외에, 소전지(11)의 일단부면(11a)을 향하여(X축 방향 하향으로) 돌출 설치된 4개의 돌기(23h, 23i, 23j,‥)를 구비한다. 그리고, 전지 팩에서는, 기판 홀더(23)에 있어서의 돌기(23h, 23i, 23j,‥)가 주부보다 기계적 강도가 낮고, 소전지(11)의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능한다. 구체적으로는, 소전지(11)의 일단부면(11a) 상에 배치된 절연판(12)에 접촉되는 각 선단 부분이 소전지(11)의 치수 편차에 상당하는 분만큼 찌부러지게 된다.

Description

전지 팩{BATTERY PACK}
본 발명은, 전지 팩에 관한 것으로, 특히, 완성 후의 치수 정밀도의 향상을 도모하기 위한 구조에 관한 것이다.
전지 팩은, 휴대 전화기 등의 모바일 기기의 전원으로서 사용되고 있다(특허문헌 1, 2 등을 참조). 종래 기술에 관한 전지 팩의 구성의 일례에 대하여, 도 11을 이용하여 설명한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 관한 전지 팩은, 편평 직육면체 형상의 외관을 갖는 소전지(911)와, 그 X축 방향 좌측 전방측 단부면(911a)을 따라 배치된 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(913) 및 기판(922)을 갖는다. PTC 소자(913)는, 소전지(911)에 있어서의 단부면(911a)에 돌출 설치된 부극 단자(911b)에 대하여, 리드판(914)을 통하여 접속되어 있다. 또한, 소전지(911)의 단부면(911a)과 PTC 소자(913) 등과의 사이에는, 서로간의 전기적 절연을 도모하기 위한 절연판(912)이 개재 삽입되고, 부극 단자(911b)와 리드판(914)은 절연판(912)에 형성된 개구(912a)를 통하여 접속되어 있다.
기판(922)은, 사이에 기판 홀더(923)를 끼운 상태에서, 소전지(911)의 단부면(911a)에 대하여 위치가 규정되어 있다. 기판(922)에 있어서의 X축 방향 우측 안측에는, 2개의 기판 리드(922d, 922e)가 설치되어 있고, 한쪽 기판 리드(922d)는, 리드판(915)을 통하여 PTC 소자(913)에 접속되고, 다른 쪽 기판 리드(922e)는 소전지(911)의 정극 단자로서의 외장 캔에 대하여, 클래드판(911c) 및 리드판(916)을 통하여 접속되어 있다.
PTC 소자(913) 및 기판(922)이 설치된 소전지(911)의 단부면(911a)은 캡(921)에 의해 덮여 있다. 캡(921)은 소전지(911)의 외장 캔에 대하여 접합되어 있고, X축 방향 좌측 전방측에 3개의 창부(921a 내지 921c)를 구비한다. 이들 창부(921a 내지 921c)는 기판(922)에 있어서의 X축 방향 좌측 전방측 주면에 설치된 외부 접속 단자(922a 내지 922c)를 외부 노출시키기 위한 것이다.
소전지(911)에 있어서의 X축 방향 우측 안측의 단부면에는, 절연판(932)을 개재하여 보텀 커버(931)가 설치되고, 소전지(911)의 외주가 외장 라벨(930)로 덮여 있다.
또한, 소전지(911)의 단부면(911a), PTC 소자(913) 및 기판(922)을 피복하는 구성으로서, 특허문헌 1에서는, 저온 수지를 사용한 인서트 성형에 의한 것이 개시되어 있다.
일본 특허 제3668195호 공보 일본 특허 공개 제2006-66290호 공보
그러나, 상기 종래 기술에 관한 전지 팩에서는, 그 X축 방향에 있어서의 치수가 소전지(911)의 길이 L3에 의해 규정되고, 소전지(911)의 길이 L3의 편차가 전지 팩의 길이의 편차가 되어 버린다. 이와 같은 전지 팩의 치수 편차는, 장착 기기의 더욱 높은 정도의 소형화나 접속 품질의 확보 등과 같은 요구를 생각할 때, 큰 문제가 된다.
본 발명은, 소전지의 치수 편차의 영향을 억제할 수 있고, 높은 치수 정밀도를 갖는 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 다음 구성을 채용하는 것으로 하였다.
본 발명에 관한 전지 팩은, 소전지와, 그 소전지의 일단부면을 따라 배치된 기판과, 소전지의 일단부면과 기판 사이에 개재 삽입된 기판 홀더를 갖고, 기판 홀더가, 기판을 보유 지지하는 주부와, 소전지의 일단부면을 향하여 돌출 설치된 하나 또는 복수의 돌기를 구비한다. 그리고, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 기판 홀더에 있어서의 돌기가 주부보다 기계적 강도가 낮아, 소전지의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능하는 부분인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 전지 팩은, 소전지와, 그 소전지의 일단부면을 따라 배치된 기판과, 소전지의 일단부면 및 기판을 덮는 캡을 갖고, 캡에 있어서의 소전지(의 일단부면)측에, 그 소전지의 일단부면을 향하여 돌출 설치된 하나 또는 복수의 돌기를 구비한다. 그리고, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 캡에 있어서의 돌기가, 그 돌기를 제외한 다른 부분보다 기계적 강도가 낮아, 소전지의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능하는 부분인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 전지 팩은, 소전지와, 그 소전지의 일단부면을 따라 배치된 기판과, 소전지의 일단부면 및 기판을 덮는 캡을 갖는다. 그리고, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 소전지의 일단부면에, 그 일단부면으로부터 기판을 향하여 기립하는 면을 갖는 리드판이 접합되어 있고, 또한 기판에는 소전지의 일단부면을 향하여 기립하는 면을 갖고, 소전지의 일단부면에 접합된 리드판에 대하여 그 겹침 부분에서 접합된 리드판을 갖는다. 이 구성에 있어서, 캡에는, 소전지의 일단부면에 접합된 리드판과 기판의 리드판과의 겹침 부분에 대응하여, 양 리드판의 주면에 교차하는 방향의 양측 부분에 개구(구멍)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 기판 홀더가 주부보다 기계적 강도가 낮은 돌기를 가지므로, 전지 팩의 조립시에 있어서 기판 홀더가 소전지의 일단부면(혹은, 그 위에 배치된 절연판)에 가압되어 돌기가 변형되어, 눌려 찌부러질 수 있다. 즉, 기판 홀더에 있어서의 돌기는 소전지의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능하는 부분이며, 소전지의 치수에 편차가 발생한 경우에도, 기판 홀더의 돌기의 상기 기능에 의해, 완성품에서의 치수가 보상된다. 예를 들어, 소전지의 치수가 설계 상한값인 경우에는, 상술한 바와 같이, 기판 홀더의 돌기의 적어도 일부가 눌려 찌부러짐으로써, 치수 정밀도가 보상된다.
따라서, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 소전지의 치수 편차의 영향을 억제할 수 있고, 높은 치수 정밀도를 갖는다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 반드시 기판 홀더는 필수인 구성 요소가 아니고, 소전지의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능을, 캡에 형성한 돌기에 담당시키는 것도 가능하다. 이와 같은 구성을 채용하는 경우에도, 상기 마찬가지의 효과를 발휘한다.
상기 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 이하의 변형을 일례로서 채용할 수 있다.
상기 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 기판 홀더가, 소전지의 일단부면에 대하여 수직인 방향에서 이것을 볼 때, 직사각형을 하고 있고, 기판 홀더에 있어서의 돌기가 그 네 코너에 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같이 네 코너에 돌기를 형성하는 경우에는, 안정성이라는 관점에서 우수한 효과를 발휘한다.
또한, 상기 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 기판 홀더에 있어서의 돌기의 선단이 소전지의 일단부면 혹은 그 위에 배치된 절연판에 대하여 접촉되어 있고, 또한 접촉 부분이 눌려 찌부러진 상태로 되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이와 같은 구성의 경우에는, 소전지의 치수가 설계 상한값인 경우에도, 기판 홀더의 돌기가 눌려 찌부러짐으로써, 전체에서의 치수 정밀도를 확보할 수 있다.
또한, 상기 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 기판 홀더가 수지 재료를 사용하여, 주부와 돌기가 일체 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같은 구성을 채용하는 경우에는, 부품의 개수의 삭감을 행할 수 있고, 제조시에 있어서의 작업의 번잡함을 해소할 수 있고, 제조 비용의 저감이 가능해진다.
또한, 상기 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 소전지의 일단부면에, 그 일단부면으로부터 기판을 향하여 기립하는 면을 갖는 리드판이 접합되어 있고, 기판이, 소전지의 일단부면을 향하여 기립하는 면을 갖고, 소전지의 일단부면에 접합된 리드판에 대하여 그 겹침 부분에서 접합된 리드판을 갖는다. 그리고, 상기 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 소전지의 일단부면 및 기판 및 기판 홀더가 캡으로 덮여 있고, 그 캡에, 소전지의 일단부면에 접합된 리드판과 기판의 리드판과의 겹침 부분에 대응하여, 양 리드판의 주면에 교차하는 방향의 양측 부분에 개구(구멍)가 형성되어 있다는 구성을 채용할 수 있다. 또한, 상기에 있어서의 캡은 부품으로서의 캡이며, 인서트 성형에 의한 것은 아니다.
이와 같은 구성을 채용하는 경우에는, 캡에 기판 및 기판 홀더를 조립하여 유닛화한 것(캡 유닛)과, 소전지에 리드판 등을 조립하여 유닛화한 것(셀 유닛)을 각각 준비해 두고, 이들을 서로 조합할 때에, 캡에 형성된 개구(구멍)를 통하여 용접 전극을 침입시켜 리드판끼리를 접합할 수 있다. 따라서, 제조시에 있어서, 미리 캡 유닛과 셀 유닛을 준비해 둘 수 있으므로, 제조시에 있어서의 택트 타임의 단축이 가능하고, 최종적으로 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다. 그리고, 이와 같은 구성을 채용하는 경우에는, 캡의 개구(구멍)를, 최종적으로 시트재에 의해 피복함으로써 내부에의 수분 혹은 먼지의 침입을 방지할 수 있어, 높은 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 캡 유닛과 셀 유닛을 미리 제작해 두고, 캡에 형성된 구멍을 통하여 침입시킨 용접 전극에 의해, 리드판끼리의 겹침 부분을 접합하는 상기 구성에 대해서는, 기판 홀더를 구비하지 않는 전지 팩에 있어서도 적용이 가능하다. 또한, 기판 홀더를 구비하는 경우에 있어서도, 돌기가 형성되어 있지 않은 경우에도 상기 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기와 같이, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 캡을 부품으로서 갖고, 상기 특허문헌 1에 기재된 전지 팩과 같이 인서트 성형에 의해 형성된 것이 아니므로, 설비 비용 등의 관점에서 우위이다. 즉, 인서트 성형에 의해 캡 부분을 형성하는 경우에는, 전지 팩마다 캡 부분의 형상에 대응하는 금형을 준비해야만 하고, 다품종 생산을 생각한 경우에 많은 금형을 보유해야만 하므로, 금형의 관리나 금형의 교환 등의 관점에서 제조 비용을 인상하는 요인도 된다.
이에 대하여, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 부품으로서의 캡을 가지므로, 인서트 성형에 의해 캡 부분을 형성하는 종래 기술에 비하여, 제조 비용의 관점에서 우위이다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 전지 팩(1)의 외관을 도시하는 모식 사시도.
도 2는 전지 팩(1)의 내부 구성을 도시하는 전개 사시도.
도 3은 전지 팩(1)의 구성에 포함되는 기판 홀더(23)의 구성을 도시하는 모식 사시도.
도 4의 (a)는 전지 팩(1)의 제조 과정에 있어서의 캡 유닛(20)의 구성을 도시하는 전개 사시도이며, (b)는 전지 팩(1)의 제조 과정에 있어서의 셀 유닛(10)의 구성을 도시하는 전개 사시도.
도 5는 전지 팩(1)의 제조 과정에 있어서의 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 조립 공정을 나타내는 모식 사시도.
도 6은 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 조립 공정에 있어서, 기판 홀더(23)의 리브(23f, 23h, 23i)의 눌려 찌부러지기 전의 상태를 도시하는 모식 사시도.
도 7은 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 조립 공정에 있어서, 기판 홀더(23)의 리브(23f, 23h, 23i)의 눌려 찌부러진 후의 상태를 도시하는 모식 사시도.
도 8은 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 조립 공정에 있어서, 리드판(16)과 기판 리드(22e)의 접합 공정을 나타내는 모식 단면도.
도 9는 실시 형태 2에 관한 전지 팩(2)이 구비하는 캡 유닛(40)의 구성을 도시하는 전개 사시도.
도 10은 실시 형태 2에 관한 전지 팩(2)의 주요부 구성을 도시하는 부분 전개 사시도.
도 11은 종래 기술에 관한 전지 팩의 구성을 도시하는 모식 사시도.
이하에서는, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 여러 예를 나타내어 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 실시 형태 1, 2는, 본 발명의 구성 및 작용ㆍ효과를 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 사용하는 예시이며, 본 발명은, 그 본질적 부분 이외에 이하의 형태에 전혀 한정되는 것은 아니다.
[실시 형태 1]
1. 전지 팩(1)의 외관 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태 1에 관한 전지 팩(1)은, X축 방향 좌측 전방측에 배치된 캡(21)과, X축 방향 우측 안측에 배치된 보텀 커버(도 1에서는, 사정상, 도시를 생략)와, 주위를 피복하는 외장 라벨(30)에 의해, 외관이 구성되어 있다.
캡(21)에는, 3개의 창부(21a 내지 21c)가 설치되어 있고, 각 창부(21a 내지 21c)로부터는, 외부 접속 단자(22a 내지 22c)가 외부 노출되어 있다. 또한, 외장 라벨(30)은, 캡(21) 및 보텀 커버에 있어서의 각 측둘레면의 일부도 피복하고 있다.
2. 전지 팩(1)의 내부 구성
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태 1에 관한 전지 팩(1)은, 편평 직육면체 형상의 외관을 갖는 소전지(11)와, 그 X축 방향 좌측 전방측의 단부면(11a)을 따라 배치된 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(13) 및 기판(22)을 갖는다.
PTC 소자(13)에는, 리드판(14) 및 리드판(15)이 접합되어 있다. 그리고, 한쪽의 리드판(14)은, 소전지(11)에 있어서의 단부면(11a)에 돌출 설치된 부극 단자(11b)에 대하여 접속되어 있다. 여기서, 소전지(11)의 단부면(11a)과 PTC 소자(13) 및 리드판(14, 15)과의 사이에는, 서로간의 전기적 절연을 도모하기 위한 절연판(12)이 개재 삽입되어 있다. 리드판(14)과 부극 단자(11b)와의 접속은, 절연판(12)에 형성된 개구(12a)를 통하여 이루어지고 있다.
소전지(11)의 단부면(11a)에는, Y축 방향 우측 단부 부분에 있어서의 외장 캔의 표면에 클래드판(11c)이 접합되어 있다. 그리고, 클래드판(11c)에는, 리드판(16)이 접합되어 있다. 리드판(16)은 소전지(11)의 정극 단자와의 접속을 도모하기 위한 것이다.
기판(22)은, 사이에 기판 홀더(23)를 끼운 상태에서, 소전지(11)의 단부면(11a)에 대하여 위치가 규정된 상태에서 배치되어 있다. 기판(22)에 있어서의 X축 방향 우측 안측에는, 2개의 기판 리드(22d, 22e)가 설치되어 있다. 한쪽 기판 리드(22d)는, PTC 소자(13)에 접속된 리드판(15)에 접속되어 있다. 다른 한쪽 기판 리드(22e)는 리드판(16)에 접속되어 있다. 이들 접속에 의해, 기판(22)은, PTC 소자(13) 및 리드판(14, 15)을 통하여 소전지(11)의 부극 단자(11b)에 접속되고, 클래드판(11c) 및 리드판(16)을 통하여 소전지(11)의 정극 단자인 외장 캔에 접속되어 있다.
소전지(11)의 단부면(11a)은 PTC 소자(13) 및 기판(22)이 설치된 상태에서, 캡(21)에 의해 덮여 있다. 캡(21)은, 그 소매 부분에서 소전지(11)의 외장 캔의 일부를 덮고 있고, 측둘레면의 일부가 외장 라벨(30)에 의해 덮여 있다. 캡(21)은, 절연성 재료(예를 들어, 폴리아미드계 수지 재료 등)로 구성되어 있다.
캡(21)에는, X축 방향 좌측 전방측에 3개의 창부(21a 내지 21c)가 설치되어 있고, 이들 창부(21a 내지 21c)로부터는 기판(22b)의 X축 방향 좌측 전방측 주면에 형성된 외부 접속 단자(22a 내지 22c)가 외부 노출되는 구성으로 되어 있다. 여기서, 기판(22)에 있어서의 외부 접속 단자(22a 내지 22c)는, 예를 들어 주 표면 상에 금속 재료(예를 들어, Au, Cu, Ni 등)를 박형으로 형성한 것이다.
또한, 캡(21)에는, 그 측둘레면에 직사각형의 개구 형상을 갖는 구멍(21d, 21e)과, 그 인접 부위에 형성되어 원형의 개구 형상을 갖는 구멍(21h, 21i)이 형성되어 있다. 이들을 형성하고 있는 이유에 대해서는, 후술한다.
소전지(11)에 있어서의 X축 방향 우측 안측의 단부면에는, 절연판(32)을 통하여 보텀 커버(31)가 설치되고, 캡(21)과 마찬가지로, 그 측둘레면의 일부가 외장 라벨(30)에 의해 덮여 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전지 팩(1)에서는, 소전지(11)로서, 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지가 채용되어 있다. 또한, 도 2 등에서는, 도시를 생략하고 있지만, 기판(22)에는 보호 회로를 구성하는 전자 부품이 실장되어 있다.
3. 기판 홀더(23)의 구성
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(23)는 X축 방향 상방에서 이것을 볼 때, 기판(22)의 외형에 합치하는 직사각형을 하고 있다. X축 방향 상측에는, 양단부에 테두리부(23a, 23b)가 X축 방향 상향으로 형성되어 있고, 기판(22)을 보유 지지하기 위한 보유 지지부(23c)가 구성되어 있다.
도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 보유 지지부(23c)의 이면의 네 코너로부터는, X축 방향을 향하여 4개의 다리부(23d 내지 23g)가 형성되어 있다. 또한, 각 다리부(23d 내지 23g)로부터는, 원뿔 형상의 미소한 돌기(23h 내지 23k)가 돌출 형성되어 있다. 돌기(23h 내지 23k)는 기판 홀더(23)의 주부인 보유 지지부(23c) 및 다리부(23d 내지 23g)에 비하여 Y-Z 단면에서의 면적이 매우 작으므로, 기계적인 강도가 낮게 되어 있다. 단, 완성 후의 전지 팩(1)에 있어서는, 그 사용시에 가해지는 외부로부터의 충격력 등에서는 변형을 발생하지 않을 정도의 기계적 강도로 되어 있다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(23)의 측면 부분에는, 4개의 걸림 갈고리(23l 내지 23p)가 형성되어 있다. 이들 걸림 갈고리(23l 내지 23p)는, 캡(21)에 있어서의 구멍(21d, 21e,‥)과의 결합을 위하여 형성되어 있다.
4. 전지 팩(1)의 제조
(1) 캡 유닛(20)의 형성
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 캡(21)에 대해서는, 기판(22) 및 기판 홀더(23)를 내부 삽입시킨다. 상기한 바와 같이, 기판 홀더(23)에는, 4개의 걸림 갈고리(23l 내지 23p)[도 4의 (a)에서는, 걸림 갈고리(23n, 23p)만을 도시]가 캡(21)에 형성된 구멍(21d 내지 21g)과 결합된다. 걸림 갈고리(23l 내지 23p)와 구멍(21d 내지 21g)의 결합에 의해, 기판(22)은 기판 홀더(23)에 의해 캡(21)의 내측면으로 가압된 상태가 된다.
또한, 기판(22)에 있어서의 기판 리드(22d, 22e)는, 걸림 갈고리(23l 내지 23p)와 구멍(21d 내지 21g)과의 결합 개소보다, Y축 방향의 양 외측에 배치되어 있으므로, 결합을 저해하는 일은 없다.
이상과 같이 하여, 캡 유닛(20)을 형성한다.
(2) 셀 유닛(10)의 형성
도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 소전지(11)에 있어서의 X축 방향 상측의 단부면(11a)에 대하여, 절연판(12)을 배치한다. 절연판(12)에는, 상기한 바와 같이, 소전지(11)의 부극 단자(11b)에 상당하는 개소에 개구(12a)가 형성되어 있다. 개구(12a)를 통하여, 부극 단자(11b)와 리드판(14)을 접합한다. 리드판(14)은, 미리 PTC 소자(13)에 대하여 리드판(15)과 함께 접합해 둔다.
또한, 소전지(11)의 단부면(11a)에 대해서는, 클래드판(11c)을 접합한다. 그리고, 클래드판(11c)에 대하여 리드판(16)을 접합한다.
이상과 같이 하여, 셀 유닛(10)을 형성한다.
(3) 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 장착
도 5에 도시한 바와 같이, 셀 유닛(10)에 대하여, 소전지(11)의 단부면(11a)을 덮도록 캡 유닛(20)을 장착한다. 이때, 캡 유닛(20)에 있어서의 기판 리드(22d, 22e)와, 셀 유닛(10)에 있어서의 리드판(15, 16)이[도 2 및 도 4의 (a), 도 4의 (b)를 참조], 각각 캡 유닛(20) 내에 있어서 겹치는 상태가 된다(화살표 A 및 화살표 B로 나타내는 부분). 그리고, 캡(21)에는, 상기 기판 리드(22d, 22e)와 리드판(15, 16)의 겹치는 부분에 상당하는 개소에, 구멍(21j, 21k,‥)(도 2를 참조)이 형성되어 있다.
(4) 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 부착시에 있어서의 치수 조정
도 6에 도시한 바와 같이, 셀 유닛(10)에 대하여 캡 유닛(20)을 장착할 때에는, 우선, 기판 홀더(23)에 있어서의 각 돌기(23h, 23i, 23j,‥)의 선단이 셀 유닛(10)에 있어서의 절연판(12) 혹은 소전지(11)의 단부면(11a)에 접촉하도록 한다(화살표 C 및 화살표 D로 나타내는 부분). 이 상태에서는, 소전지(11)의 길이 L2(도 2를 참조)와 캡 유닛(20)의 길이와의 합계 길이가, 전지 팩(1)의 설계 길이 L1(도 1을 참조)보다 길게 되어 있다.
다음에, 셀 유닛(10)에 대하여 캡 유닛(20)을 장착하고, 도 6에 도시하는 상태로 한 것을, 전지 팩(1)의 설계 길이에 의해 형성된 지그에 삽입한다. 이에 의해, 도 7에 도시한 바와 같이, 소전지(11)의 길이 L2(도 2를 참조)의 편차에 따라서, X축 방향으로 가해지는 압축력에 의해, 기판 홀더(23)의 돌기(23h, 23i, 23j,‥)가 그 선단으로부터 눌려 찌부러지게 된다(화살표 E 및 화살표 F로 나타내는 부분).
마지막으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 캡(21)에 형성된 구멍(21h 내지 21k)[도 8에서는, 구멍(21h, 21j)만을 도시]으로부터 용접 전극(501, 502)을 침입시키고, 기판 리드(22d, 22e)[도 8에서는, 기판 리드(22e)만을 도시]와 리드판(15, 16)[도 8에서는, 리드판(16)만을 도시]을 용접한다. 여기서, 캡(21)에 있어서의 구멍(21h 내지 21k)은 사용하는 용접 전극(501, 502)의 단면 크기를 고려하여 그 크기가 규정되어 있다.
또한, 도 6 및 도 7에서는, 편의상, 캡(21)의 도시를 생략하고 있지만, 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 장착 시점에 있어서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(22) 및 기판 홀더(23)는 캡(21)에 부착되어 캡 유닛(20)으로 되어 있다.
이상과 같이 하여, 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 장착이 완료된다.
5. 우위성
본 실시 형태 1에 관한 전지 팩(1)에서는, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(23)에 있어서, 주부[보유 지지부(23c), 다리부(23d 내지 23g)]보다 기계적 강도가 낮은 4개의 돌기(23h 내지 23k)를 구비한다. 그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(23)의 돌기(23h 내지 23k)는, 소전지(11)의 길이 L2에 따라서 찌부러져, 소전지(11)의 길이 L2의 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능한다.
따라서, 전지 팩(1)에서는, 소전지(11)의 길이 L2에 편차에 대해서도, 기판 홀더(23)에 있어서의 4개의 돌기(23h 내지 23k)가 갖는 상기 기능에 의해, 완성품에서의 길이 L1(도 1을 참조)이 보상된다.
따라서, 전지 팩(1)에서는, 소전지(11)의 길이 L2의 편차의 영향을 억제할 수 있고, 높은 정밀도로 길이 L1을 실현할 수 있다.
전지 팩(1)에서는, 기판 홀더(23)에 있어서의 돌기(23h 내지 23k)가 기판 홀더(23)의 네 코너에 형성되어 있으므로, 셀 유닛(10)에 대하여 캡 유닛(20)을 장착할 때의 안정성이라는 관점에서 우수한 효과를 발휘한다.
또한, 전지 팩(1)에서는, 기판 홀더(23)가 수지 재료를 사용하여 형성되어 있고, 주부[보유 지지부(23c), 다리부(23d 내지 23g)]와 돌기(23h 내지 23k)가 일체 형성되어 있으므로, 부품의 개수의 삭감을 행할 수 있고, 제조시에 있어서의 작업의 번잡함을 해소할 수 있고, 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또한, 수지 재료로 이루어지므로, 소전지(11)의 외장 캔에 데미지를 주는 일이 없다.
또한, 전지 팩(1)의 제조에 있어서는, 캡(21)에 형성된 구멍(21h 내지 21k)을 통하여 용접 전극(501, 502)을 침입시켜 기판 리드(22d, 22e)와 리드판(15, 16)의 접합을 행한다(도 8을 참조). 이와 같은 구성을 채용하는 전지 팩(1)에서는, 그 제조에 있어서, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 미리 셀 유닛(10)과 캡 유닛(20)을 준비해 두고, 이들을 서로 조합함으로써, 작업 효율의 향상이 도모된다. 따라서, 전지 팩(1)의 제조에 있어서는, 종래 기술에 관한 전지 팩에 비하여, 제조시에 있어서의 택트 타임의 단축이 가능하고, 최종적으로 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기와 같이, 기판 홀더(23)에 돌기(23h 내지 23k)를 구비하고, 이들이 소전지(11)의 치수 편차의 영향을 억제하기 위한 완충부로서 기능하는 것이지만, 반드시 기판 홀더(23)에 돌기를 형성하지 않는 경우에 있어서도, 소전지(11)의 치수 편차의 영향을 억제하여, 높은 치수 정밀도를 갖는 전지 팩을 제조하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기판 홀더(23)에 돌기를 형성하지 않는 경우에 있어서도, 도 5에 도시한 바와 같이, 캡 유닛(20)을 셀 유닛(10)에 대하여 형성하고, 도 8에 도시하는 기판 리드(22e,‥)와 리드판(16,‥)의 용접 접합 전에 있어서, X축 방향에 캡 유닛(20)과 셀 유닛(10)의 상대적인 위치 조정을 행할 수 있다. 이와 같은 방책을 채용하는 경우에 있어서도, 치수 편차의 저감을 도모할 수 있고, 또한 간이한 구성 및 간이한 제조 방법으로 할 수 있다.
또한, 전지 팩(1)에서는, 캡(21)을 부품으로서 갖고, 상기 특허문헌 1에 기재된 전지 팩과 같이 인서트 성형에 의해 형성된 것이 아니므로, 품종마다 캡 부분의 형상에 대응하는 금형을 준비해 둘 필요가 없고, 금형의 관리나 금형의 교환 등의 관점에서 제조 비용을 도모하는 것이 가능하다.
[실시 형태 2]
실시 형태 2에 관한 전지 팩(2)의 구성에 대하여, 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 상기 실시 형태 1에 관한 전지 팩(1)과 마찬가지의 구성에 대해서는, 그 설명을 생략하고, 차이 부분을 중심으로 설명을 한다.
1. 캡 유닛(40)의 구성
도 9에 도시한 바와 같이, 실시 형태 2에 관한 캡 유닛(40)은, 캡(41)과 기판(42)의 조합으로 구성되고, 기판 홀더를 없앤 구성이다. 구체적으로는, 캡(41)에는, 측둘레면에 직사각형의 개구 형상을 갖는 구멍(41d, 41e, 41f, 41g)이 형성되어 있다. 또한, 캡(41)에는, 그 내측에 있어서, Y축 방향의 양단부 부분에 X축 방향 우측 전방을 향하여 돌출 형성된 2개의 돌기(41l,‥)를 갖는다[도 9에서는, 도시의 사정상, 한쪽의 돌기(41l)만을 도시].
한편, 기판(42)에는, X축 방향 우측 전방측의 주면에 2개의 기판 리드(42d, 42e)가 설치되어 있다. 또한, 기판(42)에는, 그 Z축 방향 상하의 변에 각 2군데의 걸림 갈고리(42f, 42g, 42h, 42i)가 돌출 설치되어 있다. 기판(42)은, 캡(41)의 내측에 삽입되고, 기판(42)에 설치된 걸림 갈고리(42f, 42g, 42h, 42i)가 캡(41)에 형성된 구멍(41d, 41e, 41f, 41g)에 대하여 결합됨으로써, 캡(41)에 대하여 기판(42)이 보유 지지되게 된다.
또한, 도 9에서는, 도시를 생략하고 있지만, 캡(41)에는, 기판(42)에 있어서의 X축 방향 좌측 안쪽의 주면에 설치된 외부 접속 단자를 외부에 노출시키기 위한 창부가 설치되어 있다. 이들 구성에 대해서는, 상기 실시 형태 1과 마찬가지이다.
2. 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(40)의 부착시에 있어서의 치수 조정
도 10에 도시한 바와 같이, 셀 유닛(10)에 대하여 캡 유닛(40)을 장착할 때에는, 우선, 캡(41)에 형성된 2개의 돌기(41l,‥)(도 10의 확대 부분을 참조)의 선단이 셀 유닛(10)에 있어서의 소전지(11)의 일단부면(밀봉판)(11a)에 접촉된다. 그리고, 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 전지 팩(2)의 설계 길이에 의해 형성된 지그(도시를 생략)에 이들 조합체를 삽입한다. 이에 의해, 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 소전지(11)의 길이의 편차에 따라서, X축 방향에 가해지는 압축력에 의해, 캡(41)에 형성된 돌기(41l,‥)가 그 선단으로부터 눌려 찌부러지게 된다(도 10의 확대 부분을 참조).
마지막으로, 도 8에 도시하는 것과 마찬가지로, 캡(41)에 형성된 구멍(41j, 41k,‥)으로부터 용접 전극을 침입시키고, 기판 리드(42d, 42e)(도 9를 참조)와 리드판(15, 16)을 용접한다.
또한, 캡(41)의 돌기(41l,‥)에 대해서는, 반드시 눌려 찌부러지는 것이 아니라, 예를 들어 소전지(11)의 치수가 설계치보다 작은 경우 등에서는, 눌려 찌부러지지 않고, 전지 팩(2)의 완성 후의 그대로의 상태로 남는 경우도 있다.
이상과 같이 하여, 셀 유닛(10)에의 캡 유닛(20)의 장착이 완료된다. 또한, 전지 팩(2)의 제조에 있어서는, 이 후, 보텀 커버를 설치하고, 외장 라벨을 부착한다. 이들에 대해서는, 상기 실시 형태 1과 마찬가지이다.
3. 우위성
본 실시 형태 2에 관한 전지 팩(2)에 있어서는, 캡(41)에 형성된 돌기(41l,‥)가 소전지(11)의 길이에 따라서 찌부러져, 소전지(11)의 길이의 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능한다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 전지 팩(2)이라도, 소전지(11)의 길이에 편차에 대해서도, 캡(41)에 있어서의 2개의 돌기(41l,‥)가 갖는 상기 기능에 의해, 완성품에서의 길이(도 1을 참조)가 보상된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전지 팩(2)의 제조에 있어서는, 캡(41)에 형성된 구멍(41j, 41k,‥)을 통하여 용접 전극을 침입시켜, 기판 리드(42d, 42e)와 리드판(15, 16)과의 접합을 행하므로 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 종래 기술에 관한 전지 팩에 비하여, 제조시에 있어서의 택트 타임의 단축이 가능하고, 최종적으로 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서도, 캡(41)에 돌기(41l,‥)를 구비하고, 이들이 소전지(11)의 치수 편차의 영향을 억제하기 위한 완충부로서 기능하는 것이지만, 반드시 캡(41)에 돌기를 형성하지 않은 경우에 있어서도, 소전지(11)의 치수 편차의 영향을 억제하여, 높은 치수 정밀도를 갖는 전지 팩을 제조하는 것도 가능하다. 예를 들어, 캡(41)에 돌기를 형성하지 않는 경우에 있어서도, 도 10에 도시한 바와 같이, 캡 유닛(40)을 셀 유닛(10)에 대하여 설치하고, 기판 리드(42d, 42e)와 리드판(15, 16)의 용접 접합 전에 있어서, 도 10의 X축 방향에 캡 유닛(40)과 셀 유닛(10)의 상대적인 위치 조정을 행할 수 있다. 이와 같은 방책을 채용하는 경우에 있어서도, 치수 편차의 저감을 도모할 수 있고, 또한 간이한 구성 및 간이한 제조 방법으로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전지 팩(2)에서는, 기판(42)을 캡(41)에 직접 보유 지지하는 구성을 채용하고 있으므로, 상기 실시 형태 1에 관한 전지 팩(1)에 비하여, 기판 홀더(23)를 생략한 분만큼, 한층 더 비용 절감을 도모하는 것이 가능하다.
[그 밖의 사항]
상기 실시 형태 1, 2에서는, 편평 직육면체 형상의 소전지(11)를 구비하는 전지 팩(1, 2)을 일례로서 채용하였지만, 소전지의 형상 및 구성수는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원통형의 이차 전지를 2개 이상 구비하는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태 1, 2에서는, 소전지(11)의 종류를 일례로서 리튬 이온 이차 전지로 하였지만, 소전지의 종류는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 니켈 카드뮴 이차 전지나 니켈 수소 이차 전지 등을 채용할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, 기판 홀더(23)에 4개의 돌기(23h 내지 23k)를 갖는 구성을 일례로서 채용하고, 상기 실시 형태 2에서는, 캡(41)에 2개의 돌기(41l,‥)를 갖는 구성을 일례로서 채용하였지만, 돌기의 형성수는 3개 이하이어도 되고, 반대로 5개 이상이어도 된다. 또한, 도 3의 (b) 등에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1, 2에서는, 돌기(23h 내지 23k, 41l,‥)의 형상을 원뿔 형상으로 하였지만, 돌기의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각기둥 형상이어도 되고, 원기둥 형상 혹은 각기둥 형상 등이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(23)의 돌기(23h 내지 23k)가 최종적으로 눌려 찌부러지는 것으로 하였지만, 소전지(11)의 길이 L2에 따라서는 각 돌기(23h 내지 23k)의 선단의 일부만이 눌려 찌부러지는 경우도 있고, 전혀 눌려 찌부러지지 않는 경우도 상정할 수 있다. 본 발명은, 이와 같은 형태를 모두 포함하는 것이다. 또한, 상기 실시 형태 2에 관한 전지 팩(2)과 같이, 캡(41)에 돌기(41l,‥)를 형성하는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
상기 실시 형태 1 및 실시 형태 2에서도 설명하였지만, 본 발명에 관한 전지 팩에서는, 기판 홀더(23) 혹은 캡(41)에 돌기를 반드시 형성하지 않아도, 소전지(11)의 치수 편차의 영향을 억제하여, 높은 치수 정밀도를 갖는 전지 팩을 제조하는 것도 가능하다. 즉, 캡 유닛(20, 40)을 셀 유닛(10)에 대하여 위치 조정한 후에, 캡(21, 41)에 형성된 구멍(21h, 21i, 21j, 21k, 41j, 41k)을 통하여 침입된 용접 전극에 의해 리드판끼리를 용접 접합할 수 있다. 이로 인해, 기판 홀더(23)나 캡(41)에 반드시 돌기를 형성하지 않아도, 전지 팩의 높은 치수 정밀도를 확보할 수 있다.
또한, 캡의 구멍(21h, 21i, 21j, 21k, 41j, 41k)에 대해서는, 최종적으로 외장 라벨(30)에 의해 피복되게 되므로, 패키지 내부에의 수분 혹은 먼지의 침입을 방지할 수 있어, 높은 안전성을 확보할 수 있다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은, 높은 치수 정밀도를 갖는 전지 팩을 실현하는 데 유용하다.
1, 2: 전지 팩
10: 셀 유닛
11: 소전지
12, 32: 절연판
13: PTC 소자
14, 15, 16: 리드판
20, 40: 캡 유닛
21, 41: 캡
22, 42: 기판
23: 기판 홀더
30: 외장 라벨
31: 보텀 커버
501, 502: 용접용 전극

Claims (11)

  1. 소전지와, 그 소전지의 일단부면을 따라 배치된 기판과, 상기 소전지의 일단부면과 상기 기판 사이에 개재 삽입된 기판 홀더를 구비하는 전지 팩이며,
    상기 기판 홀더는, 상기 기판을 보유 지지하는 주부와, 상기 소전지의 일단부면을 향하여 돌출 형성된 하나 또는 복수의 돌기를 구비하고,
    상기 돌기는, 상기 주부보다 기계적 강도가 낮아, 상기 소전지의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능하는 부분인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 홀더는, 상기 소전지의 일단부면에 대하여 수직인 방향에서 이것을 볼 때, 직사각형을 하고 있고,
    상기 기판 홀더에 있어서의 돌기는 상기 직사각형의 네 코너에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 홀더에 있어서의 돌기는, 그 선단이, 상기 소전지의 일단부면 혹은 그 위에 배치된 절연판에 대하여 접촉되어 있고, 또한 접촉 부분이 눌려 찌부러진 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 홀더는, 수지 재료를 사용하고, 상기 주부 및 상기 돌기가 일체 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소전지의 일단부면에는, 그 일단부면으로부터 상기 기판을 향하여 기립하는 면을 갖는 리드판이 접합되어 있고,
    상기 기판은, 상기 소전지의 일단부면을 향하여 기립하는 면을 갖고, 상기 소전지의 일단부면에 접합된 리드판에 대하여 그 겹침 부분에서 접합된 리드판을 갖고,
    상기 소전지의 일단부면 및 상기 기판 및 상기 기판 홀더는 캡으로 덮여 있고,
    상기 캡에는, 상기 소전지의 일단부면에 접합된 리드판과 상기 기판의 리드판과의 겹침 부분에 대응하여, 양 리드판의 주면에 교차하는 방향의 양측 부분에 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  6. 제5항에 있어서, 상기 캡의 개구는 상기 리드판끼리의 접합시에 사용되는 용접용 전극의 침입을 허용하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 캡의 개구는 시트재에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  8. 소전지와, 그 소전지의 일단부면을 따라 배치된 기판과, 상기 소전지의 일단부면 및 상기 기판을 덮는 캡을 구비하는 전지 팩이며,
    상기 캡은, 상기 소전지의 일단부면측에, 그 소전지의 일단부면을 향하여 돌출 설치된 하나 또는 복수의 돌기를 구비하고,
    상기 돌기는, 그 돌기를 제외한 다른 부분보다 기계적 강도가 낮고, 상기 소전지의 치수 편차를 흡수하기 위한 완충부로서 기능하는 부분인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 캡은 상기 기판을 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  10. 소전지와, 그 소전지의 일단부면을 따라 배치된 기판과, 상기 소전지의 일단부면 및 상기 기판을 덮는 캡을 구비하는 전지 팩이며,
    상기 소전지의 일단부면에는, 그 일단부면으로부터 상기 기판을 향하여 기립하는 면을 갖는 리드판이 접합되어 있고,
    상기 기판은, 상기 소전지의 일단부면을 향하여 기립하는 면을 갖고, 상기 소전지의 일단부면에 접합된 리드판에 대하여 그 겹침 부분에서 접합된 리드판을 갖고,
    상기 캡에는, 상기 소전지의 일단부면에 접합된 리드판과 상기 기판의 리드판과의 겹침 부분에 대응하여, 양 리드판의 주면에 교차하는 방향의 양측 부분에 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  11. 제10항에 있어서, 상기 캡의 개구는, 상기 리드판끼리의 접합시에 사용되는 용접용 전극의 침입을 허용하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
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