KR20130065291A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20130065291A
KR20130065291A KR1020110132086A KR20110132086A KR20130065291A KR 20130065291 A KR20130065291 A KR 20130065291A KR 1020110132086 A KR1020110132086 A KR 1020110132086A KR 20110132086 A KR20110132086 A KR 20110132086A KR 20130065291 A KR20130065291 A KR 20130065291A
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KR
South Korea
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top case
battery pack
circuit module
insulator
bare cell
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KR1020110132086A
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이성준
박기식
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부를 구비하는 베어셀; 상기 테라스부에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및 적어도 상기 탑케이스를 덮으며, 상기 탑케이스의 상부면과 대면하며 마주보는 두 개의 제1 장측변 및 제1 단측변을 각각 갖는 제1 절연부재, 상기 제1 장측변에서 연장되어 구비되며 마주보는 제2 장측변 및 제2 단측변을 각각 갖는 제2 절연부재 및 상기 제2 단측변에서 연장되어 구비되는 제3 절연부재를 구비하는 일체형 절연체;를 포함한다.
이러한 구성에 의하여, 외부 이물질이 배터리 팩 내부로 유입되는 것을 방지하여 배터리 팩의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외부 이물질이 배터리 팩 내부로 유입되는 것을 방지하여 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 가능한 전지를 말하는 것으로서, 핸드폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
여러 종류의 이차 전지 중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 널리 사용되고 있는 추세이다. 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 캔형, 파우치형을 들 수 있다.
이 중, 파우치형 이차 전지는 파우치에 전극조립체를 넣고 밀봉하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드는 보호회로모듈(PCM:Protecting Circuit Module)이나, 양성온도소자(PTC:Positive Temperature Coefficient) 등의 부속품 과 연결되며 코어팩(Core pack)을 형성한다. 그리고, 코어팩의 상부에 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스를 형성하고, 이를 하드케이스에 내장하거나 포장용 라벨로 감싸서 배터리 팩을 형성한다.
본 발명은 탑케이스와 대면하는 외장 절연테이프의 구조를 변경함으로써 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부를 구비하는 베어셀; 상기 테라스부에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및 적어도 상기 탑케이스를 덮으며, 상기 탑케이스의 상부면과 대면하며 마주보는 두 개의 제1 장측변 및 제1 단측변을 각각 갖는 제1 절연부재, 상기 제1 장측변에서 연장되어 구비되며 마주보는 제2 장측변 및 제2 단측변을 각각 갖는 제2 절연부재 및 상기 제2 단측변에서 연장되어 구비되는 제3 절연부재를 구비하는 일체형 절연체;를 포함한다.
상기 절연체는 제1 단측변에서 연장되는 제4 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 절연부재 각각의 경계면에는 절곡선이 형성될 수 있다.
상기 절연체는 상기 베어셀의 일부 영역을 덮을 수 있다.
상기 보호회로모듈과 연결되어 형성된 연성회로기판을 더 포함할 수 있다.
상기 연성회로기판은 상기 베어셀의 적어도 일측 표면으로 연장되도록 형성되며, 적어도 일부에 외부단자 연결용 커넥터를 구비할 수 있다.
상기 절연체는 상기 연성회로기판을 수용할 수 있다.
상기 탑케이스는 ㄷ자형으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 탑케이스는 보호회로모듈의 부품 실장면, 상기 보호회로모듈과 상기 전극리드의 연결면 및 상기 테라스부와 대면하는 상기 보호회로모듈의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다.
게다가, 상기 테라스부에 위치된 상기 전극리드의 외면에는 절연테이프를 더 포함할 수 있다.
상기 탑케이스는 상기 전극리드와 대응하는 영역에 홈을 포함할 수 있다.
상기 절연체는 절연성의 테이프일 수 있다.
상기 베어셀의 상부면과 상기 탑케이스 사이에는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 베어 셀을 수용하는 파우치 형태의 전지케이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 탑케이스와 대면하는 외장 절연테이프의 구조를 변경함에 의해 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지함으로써, 배터리 팩의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 탑케이스가 분리된 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절연체의 전개도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 절연체의 전개도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 탑케이스가 분리된 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절연체의 전개도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 파우치형 베어셀(10), 보호회로모듈(30), 보호회로모듈(30)을 감싸는 탑케이스(20) 및 탑케이스(20)를 덮으며, 제1 내지 제3 절연부재(41, 42, 43)를 구비하는 일체형 절연체(40)를 포함한다.
파우치형 베어셀(10)은 그 내부에 전극조립체(미도시)를 수용하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비한다. 그리고, 테라스부(13)에는 전극리드(11)와 연결된 보호회로모듈(30)이 위치된다. 이때, 탑케이스(20)는 ㄷ자형으로 형성되어 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성될 수 있다.
즉, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(31)의 부품(32) 실장면과, 보호회로모듈(31)과 전극리드(11)의 연결면 및 테라스부(13)와 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다.
여기서, 절연체(40)의 제1 절연부재(41)는 마주보는 두 개의 제1 장측변(41a) 및 제1 단측변(41b)를 갖는다. 그리고, 제2 절연부재(42)는 제1 절연부재(41)의 제1 장측변(41a)에서 연장되도록 구비되며, 제1 장측변(41a)과 마주보는 제2 장측변(42a) 및 제1 단측변(41b)과 나란한 제2 단측변(42b)을 갖는다. 또한, 제3 절연부재(43)는 제2 단측변(42b)에서 연장되도록 구비되며, 제2 장측변(42a)과 연장선상에 있는 제3 장측변(43a) 및 제1 단측변(41b)과 나란한 제3 단측변(43b)을 갖는다. 이 중, 제1 내지 제3 절연부재(41, 42, 43)의 경계면에 위치하는 제1 장측변(41a) 및 제2 단측변(42b)에는 절곡선이 형성되며, 절연체(40)는 절곡선을 따라 접힐 수 있다.
절연체(40)는 절연성의 테이프로, 탑케이스(20)와 대면하여 탑케이스(20)를 덮을 수 있으며, 더 연장되어 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수도 있다. 이와 같은 구조의 절연체(40)는 일체형으로 틈 없이 탑케이스(20) 또는 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수 있으므로, 외부 이물질의 유입에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 배터리 팩의 각 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 파우치형 베어셀(10)은 파우치 내부에 전극조립체가 수용되며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비한다. 그리고, 전극리드(11)가 인출되는 테라스부 양측에 위치한 실링 영역은 파우치의 측부로 접히며 밀착된다.
파우치는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리한 것이 많이 사용된다. 예를 들면, 파우치는 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌(CPP: Casted Polypropylene)이 열접착층을 이루며 도포되고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)와 같은 수지재가 형성된다.
그리고, 파우치 내부에 수용된 전극조립체는 양극판과 음극판 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터가 순차적으로 적층되거나 권취된 구조를 갖는다. 양극판과 음극판에 부착된 전극탭들은 각각 다른 극성을 띠는 전극리드(11)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 이러한 전극리드(11)는 파우치의 테라스부(13)로 일부가 노출되어 이후 공정에서 보호회로모듈(30)과 전기적으로 연결된다.
이때, 테라스부(13)에 위치된 전극리드(11)의 외면에는 절연테이프(12)를 더 포함한다. 절연테이프(12)는 전극리드(11)와 파우치와의 실링력을 향상시키는 동시에 전기적 절연 상태를 확보하기 위하여 형성될 수 있다.
보호회로모듈(30)은 베어셀(10)의 테라스부(13)에 위치되며, 일면에 각 전극리드(11)와 전기적으로 연결되는 양극 및 음극 단자가 구비된다. 그리고, 보호회로모듈(30)의 타면에는 인쇄회로부가 프린팅되어 있는 인쇄회로기판(31)에 각종 전자 부품들(32)이 실장된 형태이다. 또한, 인쇄회로기판(31)의 일측 단부에는 인쇄회로기판(31)으로부터 연장된 연성회로기판(33)이 더 구비될 수 있다. 상기 연성회로기판(33)은 베어셀(10)의 적어도 일측 표면으로 연장되도록 형성되며, 적어도 일부에 외부단자 연결용 커넥터(34)를 구비할 수 있다. 또한, 커넥터(34)에는 커넥터 부품(35)이 실장되어 외부의 전원과 연결될 수 있다.
여기서, 절연체(40)는 연성회로기판(33)을 수용하여 덮을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 절연체(40)는 일체형으로 틈 없이 탑케이스(20), 연성회로기판(33) 또는 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수 있으므로, 외부 이물질의 유입에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32) 또는 연성회로기판(33)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연체(40)는 베어셀(10)의 상부를 커버함에 의해 탑케이스(20)가 베어셀(10)의 테라스부(13)에 용이하게 고정되도록 할 수 있다.
그리고, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성되어 보호회로모듈(30)을 보호하며, 베어셀(10)의 상부면, 즉 베어셀(10)의 테라스부(13)에 안착된다. 이러한 탑케이스(20)에는 전극리드(11)와 대응하는 영역에 홈(21)이 형성되어, 전극리드(11)와의 간섭을 피할 수 있다. 이때, 탑케이스(20)의 홈(21)으로 노출된 전극리드(11)의 외면까지 절연테이프(12)가 연장 형성되어, 쇼트를 방지할 수 있다. 또한, 베어셀(10)의 상부면과 탑케이스(20) 사이에는 접착층(미도시)가 더 구비되어 베어셀(10)과 탑케이스(20)의 결합력을 더 향상시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 절연체의 전개도이다.
도 4를 참조하면, 절연체(40')의 제1 절연부재(41')는 마주보는 두 개의 제1 장측변(41a') 및 제1 단측변(41b')를 갖는다. 그리고, 제2 절연부재(42')는 제1 절연부재(41')의 제1 장측변(41a')에서 연장되도록 구비되며, 제1 장측변(41a')과 마주보는 제2 장측변(42a') 및 제1 단측변(41b')과 나란한 제2 단측변(42b')을 갖는다. 또한, 제3 절연부재(43')는 제2 단측변(42b')에서 연장되도록 구비되며, 제2 장측변(42a')과 연장선상에 있는 제3 장측변(43a') 및 제1 단측변(41b')과 나란한 제3 단측변(43b')을 갖는다. 또한, 제1 실시예와는 다르게, 제2 실시예에 따른 절연체(40')는 제1 단측변(41b')에서 연장되도록 구비되며, 제1 장측변(41a')과 연장선상에 있는 제4 장측변(44a') 및 제1 단측변(41b')과 나란한 제4 단측변(44b')을 갖는다. 이 중, 제1 내지 제4 절연부재(41', 42', 43', 44')의 경계면에 위치하는 제1 장측변(41a'), 제2 단측변(42b') 및 제1 단측변(41b')에는 절곡선이 형성되며, 절연체(40')는 절곡선을 따라 접힐 수 있다. 절연체(40')가 절곡선을 따라 접혀 탑케이스(20), 연성회로기판(33) 또는 베어셀(10)의 일부 영역을 덮도록 배치되었을 때, 탑케이스(20) 또는 베어셀(10)의 측면에서는 제2 및 제3 절연부재(42', 43')가 제3 절연부재(43')의 길이에 따라 서로 분리되어 있거나 일부분이 중첩된 상태이다. 제2 실시예에 따른 절연체(40')는 제1 실시예와는 다르게 제4 절연부재(44')를 구비함으로써 서로 분리되어 있거나 일부분이 중첩된 제2 및 제3 절연부재(42', 43')를 더욱 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 외부 이물질의 유입에 의한 부품(32) 또는 연성회로기판(33)의 손상을 방지할 수도 있다.
절연체(40')는 절연성의 테이프로, 탑케이스(20)와 대면하여 탑케이스(20)를 덮을 수 있으며, 더 연장되어 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수도 있다. 이와 같은 구조의 절연체(40')는 일체형으로 틈 없이 탑케이스(20) 또는 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수 있으므로, 외부 이물질의 유입에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32)이 손상되는 것을 방지할 수 있다(도 2 참조).
본 발명에 의하면 탑케이스와 대면하는 외장 절연테이프의 구조를 변경함에 의해 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지함으로써, 배터리 팩의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 베어셀 11 : 전극리드
12 : 절연테이프 13 : 테라스부
20 : 탑케이스 21 : 홈
30 : 보호회로모듈 31 : 보호회로기판
32 : 실장부품 33 : 연성회로기판
34 : 커넥터 35 : 커넥터 부품
40, 40': 절연체

Claims (13)

  1. 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부를 구비하는 베어셀;
    상기 테라스부에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈;
    상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및
    적어도 상기 탑케이스를 덮으며, 상기 탑케이스의 상부면과 대면하며 마주보는 두 개의 제1 장측변 및 제1 단측변을 각각 갖는 제1 절연부재, 상기 제1 장측변에서 연장되어 구비되며 마주보는 제2 장측변 및 제2 단측변을 각각 갖는 제2 절연부재 및 상기 제2 단측변에서 연장되어 구비되는 제3 절연부재를 구비하는 일체형 절연체;를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는 제1 단측변에서 연장되는 제4 절연부재를 더 포함하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 절연부재 각각의 경계면에는 절곡선이 형성되는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 베어셀의 일부 영역을 덮는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈과 연결되어 형성된 연성회로기판을 더 포함하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연성회로기판은 상기 베어셀의 적어도 일측 표면으로 연장되도록 형성되며, 적어도 일부에 외부단자 연결용 커넥터를 구비하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 연성회로기판을 수용하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 ㄷ자형으로 형성되는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탑케이스는 보호회로모듈의 부품 실장면, 상기 보호회로모듈과 상기 전극리드의 연결면 및 상기 테라스부와 대면하는 상기 보호회로모듈의 일측면의 반대측면인 타측면을 감싸는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 상기 전극리드와 대응하는 영역에 홈을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는 절연성의 테이프인 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베어셀의 상부면과 상기 탑케이스 사이에는 접착층을 더 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 베어 셀을 수용하는 파우치 형태의 전지케이스를 더 포함하는 배터리 팩.
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