KR20120020907A

KR20120020907A - 이차 전지 팩

Info

Publication number: KR20120020907A
Application number: KR1020100084837A
Authority: KR
Inventors: 안장근
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-08
Also published as: US9077026B2; US20120052332A1; KR101147236B1

Abstract

본 발명의 일 측면은 연결 탭과 패드의 연결 위치를 정확하게 고정시키고, 연결부의 내충격성을 강화하는 이차 전지 팩을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩은, 이차 전지로 형성되는 제1 단위 셀과 제2 단위 셀, 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 전기적으로 서로 연결하는 연결 탭, 및 상기 연결 탭에 연결되는 패드에 제1 관통 홀을 형성하는 보호 회로 모듈을 포함하며, 상기 연결 탭은, 상기 제1 관통 홀에 삽입되는 제1 단부, 및 상기 제1 단부에 절곡 연결되어 상기 패드에 포개어지며 제2 관통 홀을 형성하는 제2 단부를 포함한다.

Description

이차 전지 팩 {RECHARGEABLE BATTERY PACK}

본 기재는 이차 전지의 단위 셀들을 연결하는 연결 탭과 보호 회로 모듈을 연결하는 이차 전지 팩에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요에 따라 에너지원으로써 이차 전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 이차 전지는 사용되는 기기의 종류에 따라 단일 셀 형태로 사용되기도 하고 복수의 셀들을 전기적으로 연결한 팩 형태로 사용되기도 한다.

일반적으로, 원통형 이차 전지는 각형 이차 전지나 파우치형 이차 전지보다 큰 용량을 가지며, 직렬, 병렬 또는 이들의 혼합 구조로 연결되어 선형 또는 플레이트 구조로 이차 전지 팩을 형성할 수 있다.

이차 전지 팩은 단위 셀들을 연결 탭으로 서로 연결하여 셀팩을 형성하고, 셀팩의 연결 탭을 보호 회로 모듈(PCM, Protection Circuit Module)에 전기적으로 연결하여 형성된다. 보호 회로 모듈은 셀팩을 과충전, 과방전, 과전류 및 쇼트로부터 보호할 수 있도록 형성된다.

예를 들면, 보호 회로 모듈은 동박의 패드에 형성된 관통 홀을 가진다. 연결 탭의 단부는 관통 홀에 삽입되고, 단부와 패드는 납땜에 의하여 전기적으로 연결된다. 이때, 서로 결합된 단부와 패드는 원통형 단위 셀에 인접한 상태로 보호 회로 모듈 상에서 납땜 위치를 설정한다.

납땜할 때, 납땜 인두 팁이 원통형 단위 셀에 간섭을 받게 되고, 이로 인하여 납땜 인두 팁이 납땜 위치인 단부와 패드에 정확하게 접근하지 못한다. 결과적으로, 연결 탭의 단부와 패드에서 납땜 불량이 발생될 수 있다.

본 발명의 일 측면은 연결 탭과 패드의 연결 위치를 정확하게 고정시키고, 연결부의 내충격성을 강화하는 이차 전지 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은 납땜 인두의 취급을 용이하게 하여 연결 탭과 패드의 납땜 품질을 향상시키는 이차 전지 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩은, 이차 전지로 형성되는 제1 단위 셀과 제2 단위 셀, 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 전기적으로 서로 연결하는 연결 탭, 및 상기 연결 탭에 연결되는 패드에 제1 관통 홀을 형성하는 보호 회로 모듈을 포함하며, 상기 연결 탭은, 상기 제1 관통 홀에 삽입되는 제1 단부, 및 상기 제1 단부에 절곡 연결되어 상기 패드에 포개어지며 제2 관통 홀을 형성하는 제2 단부를 포함한다.

상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며, 상기 연결부는, 상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함할 수 있다.

상기 연결부는 땜납으로 형성될 수 있다.

상기 보호 회로 모듈은 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 연결하는 제1 방향과 나란하도록 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀의 일측에 배치되고, 상기 제1 관통 홀은, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 제1 폭을 가지고 상기 제1 방향으로 제1 길이를 가지는 슬롯으로 형성되며, 상기 제2 관통 홀은, 상기 제1 방향으로 제2 폭을 가지고 상기 제2 방향으로 제2 길이를 가지는 슬롯으로 형성될 수 있다.

상기 제2 관통 홀은, 상기 제1 단부에 더 형성될 수 있다.

상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며, 상기 연결부는, 상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하며, 상기 연결 층은, 상기 제2 관통 홀을 통하여 상기 제2 단부의 상면에 연결될 수 있다.

상기 제2 관통 홀은, 상기 제1 방향을 따라 이격되어 복수로 형성될 수 있다.

상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며, 상기 연결부는, 상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하며, 상기 연결 층은, 복수의 상기 제2 관통홀을 통하여 상기 제2 단부의 상면에 연결될 수 있다.

상기 보호 회로 모듈은, 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 연결하는 제1 방향과 나란하도록 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀의 일측에 배치되고, 상기 제1 관통 홀은 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 제1 폭을 가지고 상기 제1 방향으로 제1 길이를 가지는 슬롯으로 형성되며, 상기 제2 관통 홀은, 미세홀들로 형성될 수 있다.

상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며, 상기 연결부는, 상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하며, 상기 연결 층은, 상기 미세홀들을 통하여 상기 제2 단부의 상면에 연결될 수 있다.

상기 연결 탭은, 상기 제2 단부에 절곡 연결되어 상기 제1 단위 셀이나 상기 제2 단위 셀의 외표면을 따라 길이 방향으로 배치되는 신장부를 포함하며, 상기 신장부와 상기 제2 단부는 제1 둔각으로 절곡될 수 있다.

상기 연결 탭은, 상기 제2 단부에 절곡 연결되어 상기 제1 단위 셀이나 상기 제2 단위 셀의 외표면을 따라 길이 방향으로 배치되는 신장부를 포함하며, 상기 제2 단부는, 상기 제1 단부에 연결되는 제21 단부와, 상기 제21 단부와 직각으로 절곡되고 상기 신장부에 연결되는 제22 단부를 포함하며, 상기 신장부와 상기 제22 단부는 제2 둔각으로 절곡될 수 있다.

상기 제1 단부는 상기 제1 관통 홀에서 자유 상태를 유지할 수 있다.

상기 보호 회로 모듈은, 상기 패드의 반대 표면에 형성되어 상기 패드에 전기적으로 연결되는 보조 패드를 더 형성하며 상기 제1 단부는, 상기 제1 관통 홀의 외부에서 절곡되어 상기 보조 패드에 탄성적으로 지지되는 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 보호 회로 모듈은, 상기 패드의 반대 표면에 형성되어 상기 패드에 전기적으로 연결되는 보조 패드를 더 형성하며, 상기 제1 단부는, 상기 제1 관통 홀의 외부에서 절곡되어 상기 보조 패드에 면접촉으로 지지되는 지지부를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결 탭의 제1 단부를 보호 회로 모듈의 패드의 제1 관통 홀에 삽입하고, 제2 단부를 패드에 포개어 연결하므로 연결 탭과 패드의 연결 위치가 정확하게 고정된다.

제2 단부가 상방으로 돌출되지 않고 패드에 포개어지므로 납땜 인두의 취급이 용이하고, 이로 인하여, 납땜 품질이 향상된다.

납땜 시, 제2 단부의 제2 관통 홀을 통하여 유입되는 땜납은 제2 단부와 패드 사이에 연결 층을 형성한다. 연결부 및 연결 층은 연결 탭과 패드 사이에서 전기 저항을 낮게 형성하고, 내충격성을 강화한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1에서 연결 탭과 보호 회로 모듈의 패드를 연결한 상태의 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 팩에서, 연결 탭과 보호 회로 모듈의 패드를 연결한 상태의 사시도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지 팩에서, 연결 탭과 보호 회로 모듈의 패드를 연결한 상태의 사시도이다.
도 11은 도 10의 ⅩⅠ-ⅩⅠ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 이차 전지 팩(100)은 직렬 또는 병렬로 연결되어 셀팩을 형성하며 이차 전지로 형성되는 적어도 2개의 제1 단위 셀(1)과 제2 단위 셀(2), 및 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)의 전극들을 서로 연결하여 보호 회로 모듈(5)에 전기적으로 연결하는 연결 탭(6)을 포함한다. 연결 탭(6)은 양측에 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)을 1개씩 연결하고 있다.

도시 하지 않았지만, 연결 탭은 양측 각각에 복수의 단위 셀들을 연결하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 연결 탭의 각 측에서 단위 셀들이 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있고, 연결 탭의 양측이 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들면, 연결 탭의 일측에서 3개의 단위 셀들이 병렬로 연결되고, 연결 탭의 반대측에서 3개의 단위 셀들이 병렬로 연결되며, 연결 탭의 양측이 직렬로 서로 연결될 수 있다.

도 2는 도 1의 이차 전지의 단면도이다. 도2를 참조하여, 일례로써, 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)을 형성하는 이차 전지에 대하여 설명한다. 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)은 전류를 발생시키는 전극군(10), 전극군(10)을 내장하는 케이스(20), 및 케이스(20)와 결합되어 전극군(10)에 전기적으로 연결되는 캡 조립체(30)를 포함한다.

전극군(10)은 순차적으로 적층 배치되는 제1 전극(11, 이하, "양극"이라 한다), 세퍼레이터(12) 및 제2 전극(13, 이하, "음극"이라 한다)을 포함한다. 전극군(10)은 양극(11)과 음극(13) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(12)를 함께 권취함으로써 형성된다. 일례로서, 전극군(10)은 원통으로 형성된다. 원통형 전극군(10)의 중심에는 섹터 핀(14)이 배치된다. 섹터 핀(14)은 전극군(10)의 원통 형상을 유지시킨다.

양극(11)과 음극(13)은 금속 박판으로 형성되는 집전체의 양면에 활물질이 도포된 코팅부(11a, 13a), 및 집전체의 서로 반대측 끝에서 활물질이 도포되지 않고 집전체가 노출된 무지부(11b, 13b)를 포함한다. 젤리롤(Jelly Roll) 상태에서, 양극(11)의 무지부(11b)에 양극 집전판(11d)이 연결되고, 음극(13)의 무지부(13b)에 음극 집전판(13d)이 연결된다.

케이스(20)는 전극군(10)을 삽입할 수 있도록 일측이 개방되고, 원통형 전극군(10)을 수용하도록 원통으로 형성된다. 케이스(20)는 음극 집전판(13d)에 연결되어, 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)에서 음극 단자로 작용하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 도전성 금속으로 형성된다.

캡 조립체(30)는 개스킷(40)을 개재하여 케이스(20)의 개방 측에 결합되어, 전극군(10)과 전해액을 내장하는 케이스(20)를 밀폐한다. 또한 캡 조립체(30)는 전류차단장치를 구비하며, 전류차단장치를 통하여 전극군(10)에 전기적으로 연결된다. 캡 조립체(30)는 캡 플레이트(31), 벤트 플레이트(32), 절연판(33), 서브 플레이트(34), 양성 온도 소자(positive temperature coefficient element)(35) 및 미들 플레이트(38)를 포함한다.

캡 플레이트(31)는 최종적으로 양극 집전판(11d)에 연결되어, 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)에서 양극 단자로 작용한다. 캡 플레이트(31)는 케이스(20)의 외부로 돌출되는 돌출부(31a)와, 돌출부(31a)의 측방으로 개방되는 배기구(31b)를 형성한다.

실질적으로, 전류차단장치는 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)에 의하여 형성되며, 전류차단장치의 연결부는 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 용접에 의하여 형성된다. 전류차단장치의 일측을 형성하는 벤트 플레이트(32)는 캡 플레이트(31)의 내측에 설치되어, 전류차단장치의 다른 일측을 형성하는 서브 플레이트(34)에 전기적으로 연결된다. 또한, 벤트 플레이트(32)는 기설정된 압력 조건에서 파손되어 제1, 제2 단위 셀(1, 2) 내부의 가스를 방출하고, 서브 플레이트(34)와의 전기적 연결을 차단할 수 있도록 형성되는 벤트(32a)를 포함한다.

전류차단장치 작동시, 즉 벤트(32a) 파손으로 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 연결부가 분리될 때, 전극군(10)과 캡 플레이트(31)는 전기적으로 분리된다. 예를 들면, 벤트(32a)는 벤트 플레이트(32)에서 케이스(20)의 내측을 향하여 돌출 형성된다. 벤트 플레이트(32)는 벤트(32a) 주위에 벤트(32a)의 파손을 안내하는 노치(32b)를 구비한다. 노치(32b)는 케이스(20) 내에서 발생되는 가스에 의하여 압력이 상승하는 경우, 미리 파손되어 가스를 배출하여 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)의 폭발을 방지한다.

양성 온도 소자(35)는 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에 설치되어, 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에서 전류 흐름을 단속한다. 기설정된 온도 초과 상태에서, 양성 온도 소자(35)는 무한대까지 커지는 전기 저항을 가지며, 이로 인하여, 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단한다.

서브 플레이트(34)는 절연판(33)을 사이에 두고 벤트 플레이트(32)와 마주하여, 벤트(32a)에 전기적으로 연결된다. 미들 플레이트(38)는 절연판(33)과 서브 플레이트(34) 사이에 배치된다. 절연판(33)과 미들 플레이트(38)의 관통구들을 통하여 돌출되는 벤트(32a)는 서브 플레이트(34)에 연결된다. 따라서 미들 플레이트(38)의 일측이 서브 플레이트(34) 및 벤트(32a)를 통하여 벤트 플레이트(32)에 전기적으로 연결되고, 다른 일측이 연결부재(37)를 통하여 양극 집전판(11d)에 연결된다. 결국, 양극 집전판(11d)은 연결부재(37), 미들 플레이트(38), 서브 플레이트(34), 벤트(32a), 벤트 플레이트(32) 및 양성 온도 소자(35)를 통하여 캡 플레이트(31)에 전기적으로 연결된다.

이와 같이 형성되는 캡 조립체(30)는 케이스(20)에 끼워진 후, 클램핑 과정을 통하여 케이스(20)에 고정되어 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)을 각각 완성한다. 이때, 비딩부(21)와 클램핑부(22)가 형성된다.

다시 도 1을 참조하면, 연결 탭(6)은 도전체로 형성되어 제1 단위 셀(1)과 제2 단위 셀(2)을 전기적으로 연결한다. 편의상, 연결 탭(6)은 제1 단위 셀(1)의 음극 단자인 케이스(20)와, 제2 단위 셀(2)의 양극 단자인 돌출부(31a)를 직렬로 연결하여, 제2 단위 셀(2) 측으로 신장 형성되어 있다.

예를 들면, 연결 탭(6)은 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)에 용접되어 서로 연결되는 제1, 제2 플레이트(61, 62)를 포함한다. 판상의 연결 탭(6)에서, 제1 플레이트(61)에 제1 단위 셀(1)을 용접하고, 제2 플레이트(62)에 제2 단위 셀(2)을 용접하여, 제1, 제2 플레이트(61, 62)를 절곡함으로써, 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)은 연결 탭(6)을 통하여 전기적으로 연결되어 제1 방향(x축 방향)으로 배치된다.

연결 탭(6)은 신장부(63)를 더 포함한다. 신장부(63)는 제2 플레이트(62)에 연결되어, 제1, 제2 단위 셀들(1, 2) 사이로 인출되고, 제1, 제2 단위 셀들(1, 2) 밖에서 절곡되어 제2 단위 셀(2)과 나란하게 배치된다. 즉 신장부(63)는 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)을 연결하는 x축 방향을 따라 신장된다. 연결 탭(6)은 제1, 제2 플레이트(61, 62)의 반대측에서 신장부(63)를 보호 회로 모듈(5)의 패드(52)에 전기적 및 기계적으로 연결하도록 제1 단부(65)와 제2 단부(66)를 더 형성한다.

보호 회로 모듈(5)은 보호 회로 소자들(미도시)을 실장하여 제1, 제2 단위 셀들(1, 2)을 과충전, 과방전, 과전류 및 쇼트로부터 보호할 수 있도록 형성된다. 예를 들면, 보호 회로 모듈(5)은 y축 방향으로 좁고 x축 방향으로 길게 형성되어, 제1, 제2 단위 셀(1, 2)와 나란하게 배치된다. 따라서 이차 전지 팩(100)에서 공간 활용도가 높아질 수 있다.

패드(52)는 보호 회로 모듈(5)을 형성하는 회로 기판에 전기적으로 연결되는 동박 패턴으로 형성될 수 있다. 패드(52)는 연결 탭(6)과의 기계적 및 전기적인 연결을 강화하기 위하여 제1 관통 홀(51)을 형성한다. 또한 제1 관통 홀(51)은 패드(52) 및 보호 회로 모듈(5)을 일직선으로 관통하여 형성된다. 패드(52)는 제2 단위 셀(2)로부터 설정된 간격만큼 이격되어 위치함으로써, 연결 탭(6)과 패드(52)를 연결하기 위한 납땜 인두 팁(미도시)의 취급 공간을 확보한다.

연결 탭(6)에서, 제1 단부(65)와 제2 단부(66)는 직각으로 절곡된다. 제1 단부(65)는 제1 관통 홀(51)에 삽입되고, 제2 단부(66)는 패드(52)에 포개어진다. 제2 단부(66)는 신장부(63)에서 제2 단위 셀(2)의 반대측(y축 방향)으로 절곡된다. 따라서 신장부(63)와 제1 단부(65) 사이에 설정되는 제2 단부(66)는 제2 단위 셀(2)에서 제1 관통 홀(51)에 이르는 길이를 가진다. 즉 제1 단부(65)는 제2 단위 셀(2)로부터 이격된 위치에서 패드(52)의 제1 관통 홀(51)에 삽입될 수 있다. 제2 단부(66)는 패드(52)에 전기적으로 연결되며 제2 관통 홀(67)을 형성한다. 따라서 납땜 전, 패드(52)는 제2 관통 홀(67)을 통하여 상부로 부분적으로 노출된다.

제1 단부(65)는 패드(52)의 상방에서 제1 관통 홀(51)을 통하여 수직 하방으로 삽입된다. 즉 연결 탭(6)과 보호 회로 모듈(5)의 기계적인 결합이 용이하다. 삽입 상태에서, 제2 단부(66)는 패드(52)에 면접촉 구조를 형성한다. 패드(52) 상에서 연결 탭(6)의 신장부(63)가 상방으로 돌출되지 않고 제2 단위 셀(2)까지 이격되어 배치되므로 제2 단부(66)와 패드(52)의 전기적인 연결이 용이해진다. 즉 연결 탭(6)은 패드(52) 및 제1 관통 홀(51)에 의하여 설정된 범위 내에서, 납땜 인두 팁(미도시)의 접근 공간을 유지할 수 있다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 1에서 연결 탭과 보호 회로 모듈의 패드를 연결한 상태의 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 연결 탭(6)의 제1 단부(65)를 패드(52)의 제1 관통 홀(51)에 삽입하고, 제2 단부(66)를 패드(52)에 포갠 상태로 제2 단부(66)와 패드(52)를 납땜함으로써 연결부(68)가 형성된다. 연결 탭(6) 및 패드(52)는 연결부(68)를 통하여 기계적 및 전기적으로 서로 연결된다.

다시 도 1을 참조하면, 제1 관통 홀(51)은 x축 방향에 직교하는 제2 방향(y축 방향)으로 제1 폭(W1)을 가지고 x축 방향으로 제1 길이(L1)를 가지는 슬롯으로 형성된다. 즉 제1 관통 홀(51)은 제1 단부(65)에 대응하여 형성된다. 제2 관통 홀(67)은 x축 방향으로 제2 폭(W2)을 가지고 y축 방향으로 제2 길이(L2)를 가지는 슬롯으로 형성된다. 제2 관통 홀(67)은 제2 단부(66)에서 제1 단부(65)로 연결되어 더 형성될 수 있다. yz 평면에서 볼 때, 제1, 제2 관통 홀(51, 67)은 서로 교차 형성된다.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 연결부(68)는 땜납으로 형성되고, 연결 탭(6)의 제2 단부(66)와 패드(52)의 상면을 서로 연결한다. 납땜 시, 제2 관통 홀(67)은 제2 단부(66)에서 땜납을 제2 단부(66)와 패드(52) 사이로 유도한다. 따라서 연결부(68)는 면접촉되는 패드(52)와 제2 단부(66) 사이로 유입되는 땜납에 의한 연결 층(681)을 더 형성한다. 제1, 제2 관통 홀(51, 67)이 서로 교차 형성되므로 제2 관통 홀(67)로 유입되는 땜납은 제1 관통 홀(51)을 통하여 제2 단부(66)와 패드(52)사이로 효과적으로 유도될 수 있다. 즉 연결 층(68)은 서로 마주하는 패드(52)와 제2 단부(66)를 기계적 및 전기적으로 서로 연결하고, 제2 관통 홀(67)에 채워지는 땜납(solder)(S)을 통하여 제2 단부(66)의 상면에 더 연결될 수 있다(도 6 참조). 따라서 연결 층(681)은 연결 탭(6)과 보호 회로 모듈(5)을 연결하는 연결부(68)의 전기적인 저항을 줄이면서, 연결부(68)의 내충격성을 더 강화한다.

제2 관통 홀(67)에 채워지는 땜납(S)은 제1 단부(65)에 연장 형성되는 부분을 통하여 제1 관통 홀(51)의 내면과 제1 단부(65)를 더 연결하므로, 연결부(68)에서 전기적인 저항을 줄이면서 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다(도 5 참조).

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 관통 홀(51)은 패드(52)를 관통하고, 보호 회로 모듈(5)을 더 관통하여 형성된다. 따라서 제1 단부(65)는 제1 관통 홀(51)에 삽입된 상태에서 자유 상태를 유지할 수 있다. 즉 제1 단부(65)는 z축 방향에 대하여 구속되지 않는 자유단을 형성한다. 따라서 보호 회로 모듈(5)의 제1 관통 홀(51)에 연결 탭(6)의 제1 단부(65)의 삽입 작업을 간단하게 한다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 신장부(63)와 제2 단부(66)는 yz 평면에 대하여 제1 둔각(θ1)으로 절곡 연결된다. 제1 둔각(θ1)은 설정된 제2 단부(66)의 y축 방향의 길이에 범위 내에서, 제2 단부(66)와 패드(52)로 연결되는 보호 회로 모듈(5)을 제1, 제2 단위 셀(1, 2)로부터 먼 위치에 배치되게 하여, 용접 인두 팁(미도시)의 취급이 방해 받지 않게 한다.

이하에서 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하며, 제1 실시예 및 앞에 설명된 실시예들과 비교하여, 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 비교 설명한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩(200)의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 연결 탭(26)에서, 제2 단부(266)는 제1 단부(265)에 연결되는 제21 단부(221)와 신장부(263)에 연결되는 제22 단부(222)를 포함한다. 제22 단부(222)는 제21 단부(221)와 직각으로 절곡 연결되고, 신장부(263)와 제2 둔각(θ2)으로 절곡 연결된다.

제1 실시예에서 연결 탭(6)은 신장부(63)로 제2 단위 셀(2)에 접촉 지지된다. 이에 비하여, 제2 실시예에서 연결 탭(26)은 신장부(263)와 제22 단부(222)로 제2 단위 셀(2)에 접촉 지지된다. 따라서 연결 탭(26) 및 보호 회로 모듈(5)은 기구적으로 더 안정된 구조를 형성한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 팩(300)에서, 연결 탭과 보호 회로 모듈의 패드를 연결한 상태의 사시도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 관통 홀(367)은 제2 단부(366)에서 x축 방향을 따라 이격되어 복수로 형성된다.

제1 실시예에서 연결 탭(6)은 제2 단부(66)에 제2 관통 홀(67)을 1개로 형성한다. 이에 비하여, 제3 실시예에서 연결 탭(36)은 제2 관통 홀(367)을 복수로 형성한다.

연결부(368)에서 연결 층(683)은 패드(52)와 제2 단부(366) 사이에 형성되어, 복수의 제2 관통 홀(367)을 통하여 제2 단부(366)에 연결된다. 복수의 제2 관통 홀(367)에 채워지는 땜납(solder)(S)을 통하여 제2 단부(366)의 상면에 더 연결될 수 있다(도 9 참조). 따라서 연결 층(683)은 연결 탭(36)과 보호 회로 모듈(5)을 연결하는 연결부(368)의 전기적인 저항을 더욱 줄이면서, 연결부(368)의 내충격성을 더 강화한다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지 팩(400)에서, 연결 탭과 보호 회로 모듈의 패드를 연결한 상태의 사시도이며, 도 11은 도 10의 ⅩⅠ-ⅩⅠ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 관통 홀(467)은 미세홀들로 형성된다.

연결부(468)에서, 연결 층(684)은 패드(52)와 제2 단부(466) 사이에 형성되어, 미세홀들로 형성되는 제2 관통 홀(467)을 통하여 제2 단부(466)에 연결된다. 미세홀들로 형성되는 제2 관통 홀(467)에 채워지는 땜납(solder)(S)을 통하여 제2 단부(466)의 상면에 더 연결될 수 있다(도 11 참조). 따라서 연결 층(684)은 연결 탭(46)과 보호 회로 모듈(5)을 연결하는 연결부(468)의 전기적인 저항을 더욱 줄이면서, 연결부(468)의 내충격성을 더 강화한다.

도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지 팩(500)의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 보호 회로 모듈(55)은 패드(52)의 반대 표면에 형성되는 보조 패드(53)를 더 포함한다. 보조 패드(53)는 패드(52)에 형성되는 제1 관통 홀(51)을 통하여 패드(52)에 전기적으로 연결된다. 패드(52)와 보조 패드(53)는 도전성 비아 홀(via hole) 구조를 형성한다.

제1 단부(565)는 지지부(651)을 더 포함한다. 지지부(651)는 제1 관통 홀(551)의 외부에서 제1 단부(565)에서 절곡되어 보조 패드(53)에 탄성적으로 지지된다.

제1 실시예에서 제1 단부(65)는 제1 관통 홀(51)에서 자유단을 형성한다. 이에 비하여 제5 실시예에서 제1 단부(565)는 지지부(651)를 더 구비하여 보조 패드(52)를 지지하므로 연결 탭(56)과 보호 회로 모듈(55)의 기계적인 결합 구조를 강화하고, 연결부(568)의 전기 저항을 줄일 수 있다. 지지부(651)는 제1 관통 홀(551)에 제1 단부(565)를 삽입하고, 제1 관통 홀(551) 밖으로 돌출되는 부분을 밴딩(bending)하여 형성될 수 있다. 지지부(651)는 제1 관통 홀(551)에서 제1 단부(565)의 z축 방향 이동을 구속한다.

연결부(568)에서, 제2 관통 홀(67)을 통하여 유입되어 비아 홀의 내면과 제1 단부(565) 사이에 채워지는 땜납(solder)(S)은 연결 탭(56)과 보호 회로 모듈(55)을 연결하는 연결부(568)의 전기적인 저항을 더욱 줄이면서, 연결부(568)의 내충격성을 더 강화한다.

도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지 팩(600)의 단면도이다. 도 13을 참조하면, 제1 단부(665)는 보조 패드(53)에 면접촉으로 지지되는 지지부(661)을 더 포함한다.

제5 실시예에서 지지부(651)는 제1 단부(565)를 보조 패드(53)에 탄성적으로 지지한다. 이에 비하여 제6 실시예에서 지지부(661)는 제1 관통 홀(551)의 외부에서 제1 단부(665)에서 절곡되어 보조 패드(53)에 면접촉하여, 연결 탭(66)과 보호 회로 모듈(55)의 기계적인 결합 구조를 강화하고, 전기 저항을 줄일 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1, 2 : 제1, 제2 단위 셀 5, 55 : 보호 회로 모듈
6, 26, 36, 46 : 연결 탭 10 : 전극군
20 : 케이스 30 : 캡 조립체
31 : 캡 플레이트 31a : 돌출부
51, 551 : 제1 관통 홀 52 : 패드
53 : 보조 패드 61, 62 : 제1, 제2 플레이트
63, 263 : 신장부 65, 265, 565, 665 : 제1 단부
66, 266, 366, 466 : 제2 단부 67, 367, 467 : 제2 관통 홀
68, 368, 468, 568 : 연결부 100, 200, 300, 400, 500, 600 : 이차 전지 팩
221, 222 : 제21, 제22 단부 651, 661 : 지지부
681, 683, 684 : 연결 층 L1, L2 : 제1, 제2 길이
S : 땜납(solder) W1, W2 : 제1, 제2 폭
θ1, θ2 : 제1, 제2 둔각

Claims

이차 전지로 형성되는 제1 단위 셀과 제2 단위 셀;
상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 전기적으로 서로 연결하는 연결 탭; 및
상기 연결 탭에 연결되는 패드에 제1 관통 홀을 형성하는 보호 회로 모듈을 포함하며,
상기 연결 탭은,
상기 제1 관통 홀에 삽입되는 제1 단부, 및
상기 제1 단부에 절곡 연결되어 상기 패드에 포개어지며 제2 관통 홀을 형성하는 제2 단부를 포함하는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며,
상기 연결부는,
상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하는 이차 전지 팩.
제2 항에 있어서,
상기 연결부는 땜납으로 형성되는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 보호 회로 모듈은
상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 연결하는 제1 방향과 나란하도록 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀의 일측에 배치되고,
상기 제1 관통 홀은
상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 제1 폭을 가지고 상기 제1 방향으로 제1 길이를 가지는 슬롯으로 형성되며,
상기 제2 관통 홀은,
상기 제1 방향으로 제2 폭을 가지고 상기 제2 방향으로 제2 길이를 가지는 슬롯으로 형성되는 이차 전지 팩.
제4 항에 있어서,
상기 제2 관통 홀은,
상기 제1 단부에 더 형성되는 이차 전지 팩.
제5 항에 있어서,
상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며,
상기 연결부는,
상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하며,
상기 연결 층은,
상기 제2 관통 홀을 통하여 상기 제2 단부의 상면에 연결되는 이차 전지 팩.
제4 항에 있어서,
상기 제2 관통 홀은,
상기 제1 방향을 따라 이격되어 복수로 형성되는 이차 전지 팩.
제7 항에 있어서,
상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며,
상기 연결부는,
상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하며,
상기 연결 층은,
복수의 상기 제2 관통홀을 통하여 상기 제2 단부의 상면에 연결되는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 보호 회로 모듈은
상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀을 연결하는 제1 방향과 나란하도록 상기 제1 단위 셀과 상기 제2 단위 셀의 일측에 배치되고,
상기 제1 관통 홀은
상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 제1 폭을 가지고 상기 제1 방향으로 제1 길이를 가지는 슬롯으로 형성되며,
상기 제2 관통 홀은,
미세홀들로 형성되는 이차 전지 팩.
제9 항에 있어서,
상기 연결 탭과 상기 패드는 연결부로 연결되며,
상기 연결부는,
상기 패드와 상기 제2 단부 사이에 형성되는 연결 층을 더 포함하며,
상기 연결 층은,
상기 미세홀들을 통하여 상기 제2 단부의 상면에 연결되는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 연결 탭은,
상기 제2 단부에 절곡 연결되어 상기 제1 단위 셀이나 상기 제2 단위 셀의 외표면을 따라 길이 방향으로 배치되는 신장부를 포함하며,
상기 신장부와 상기 제2 단부는 제1 둔각으로 절곡되는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 연결 탭은,
상기 제2 단부에 절곡 연결되어 상기 제1 단위 셀이나 상기 제2 단위 셀의 외표면을 따라 길이 방향으로 배치되는 신장부를 포함하며,
상기 제2 단부는,
상기 제1 단부에 연결되는 제21 단부와, 상기 제21 단부와 직각으로 절곡되고 상기 신장부에 연결되는 제22 단부를 포함하며,
상기 신장부와 상기 제22 단부는 제2 둔각으로 절곡되는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 제1 단부는
상기 제1 관통 홀에서 자유 상태를 유지하는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 보호 회로 모듈은,
상기 패드의 반대 표면에 형성되어 상기 패드에 전기적으로 연결되는 보조 패드를 더 형성하며
상기 제1 단부는,
상기 제1 관통 홀의 외부에서 절곡되어 상기 보조 패드에 탄성적으로 지지되는 지지부를 더 포함하는 이차 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 보호 회로 모듈은,
상기 패드의 반대 표면에 형성되어 상기 패드에 전기적으로 연결되는 보조 패드를 더 형성하며
상기 제1 단부는,
상기 제1 관통 홀의 외부에서 절곡되어 상기 보조 패드에 면접촉으로 지지되는 지지부를 더 포함하는 이차 전지 팩.