KR20130118232A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20130118232A
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metal member
case
plate
secondary battery
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KR1020130025787A
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허종화
허상도
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 케이스, 케이스에 수용되는 전극 조립체, 케이스의 개구에 설치되어 상기 케이스에 상기 전극 조립체를 밀봉하는 보호회로모듈을 포함하고, 보호회로모듈은 인쇄회로기판을 포함하는 회로기판, 회로기판에 설치되는 전자소자 및 금속부재를 포함하고, 금속부재는 케이스의 개구에 결합되어 전극 조립체를 케이스 내부에 밀봉한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보호회로모듈을 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
대표적인 이차 전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
이러한 이차 전지에는 충전과 방전을 제어하는 보호회로모듈이 설치된다. 보호회로모듈은 이차 전지의 과충전 및 과방전을 방지하여 이차 전지의 안전성 및 수명을 향상시키는 역할을 한다.
보호회로모듈을 이차 전지에 장착하기 위해서는 인슐레이터와 탑 케이스를 이용하여 보호회로기판을 감싸고 고정해야 하므로 부품수가 많고 조립공정이 복잡한 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립 공정이 단순화된 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 케이스, 케이스에 수용되는 전극 조립체, 케이스의 개구에 설치되어 케이스에 전극 조립체를 밀봉하는 보호회로모듈을 포함하고, 보호회로모듈은 인쇄회로기판을 포함하는 회로기판, 회로기판에 설치되는 전자 소자 및 금속부재를 포함하고, 금속부재는 케이스의 개구에 결합되어 전극 조립체를 케이스 내부에 밀봉한다.
또한, 보호회로모듈은 전자 소자가 전극 조립체와 마주보게 개구에 설치될 수 있다.
또한, 전극 조립체와 회로기판 및 금속부재 각각의 사이에 설치되는 수지층을 더 포함될 수 있다.
또한, 수지층은 전자 소자를 덮을 수 있다.
또한, 전극 조립체로부터 수지층을 관통하여 연장하는 리드탭을 더 포함할 수 있다.
또한, 보호회로모듈을 관통하는 전해액 주입공을 더 포함할 수 있다.
또한, 전해액 주입공은 수지층을 관통할 수 있다.
또한, 금속부재는 판형상이고 케이스와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 금속부재는 케이스에 용접될 수 있다.
또한, 전자 소자는 전극 조립체와 마주보는 회로기판의 제1 면에 설치되어 케이스 내부에 위치되고 수지층에 의해 덮일 수 있다.
또한, 회로기판은 제1 플레이트과 제1 플레이트의 반대쪽에 위치하는 제2 플레이트를 포함하고, 금속부재는 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 설치될 수 있다.
또한, 금속부재는 제1 플레이트 및 제2 플레이트의 일 단의 바깥 쪽에서부터 제1 플레이트 및 제2 플레이트의 타 단의 바깥 쪽까지 연장될 수 있다.
또한, 금속부재는 회로기판의 측면에 삽입되는 지지부 및 회로기판의 외측으로 돌출되어 형성되는 금속부를 포함하고, 회로기판의 둘레에 설치될 수 있다.
또한, 금속부재는 회로기판의 상부에 설치되고 회로기판의 일 단의 바깥 쪽에서 타 단의 바깥 쪽까지 회로기판의 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 보호회로모듈은 회로기판의 하면을 덮는 하부 몰딩부 및 회로기판의 상면을 덮는 상부 몰딩부를 포함하고, 금속부재는 외부단자가 삽입되는 개구를 포함할 수 있다.
또한, 금속부재는 상부 몰딩부 및 하부 몰딩부의 측 단에서 돌출될 수 있다.
또한, 금속부재는 회로기판의 둘레 방향으로 이어져 형성되어 회로기판의 측 단 하부에 고정될 수 있다.
또한, 회로기판의 상부에 설치되어 외부 장치와 연결되는 외부 단자를 더 포함하고, 외부 단자는 금속 부재에 형성된 개구에 삽입되어 금속부재와 외부 단자의 전기적 연결이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이차 전지의 조립 공정이 단순화되고, 보호회로모듈과 케이스를 용이하게 결합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보호회로모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보호회로모듈의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보호회로모듈의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 일부를 도시한 절개 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(101)는 전극 어셈블리(110), 보호회로모듈(120), 보호회로모듈(120)과 접합된 케이스(160)를 포함한다
전극 어셈블리(110)는 양극(112), 음극(114), 및 양극(112)과 음극(114) 사이에 개재된 세퍼레이터(115)가 권취된 구조로 이루어진다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 어셈블리는 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어질 수도 있다. 양극(112)에는 양극 탭(116)이 고정 설치되고, 음극(114)에는 음극 탭(117)이 고정 설치된다.
보호회로모듈(120)은 회로기판(121)과, 제1 리드 탭(122)과, 제2 리드 탭(123)을 구비한다. 보호회로모듈(120)은 전극 어셈블리(110)와 연결되어 충방전을 포함하는 전극 어셈블리(110)의 작동을 제어한다.
제1 리드 탭(122)은 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며, 회로기판(121)에 전기적으로 연결된다. 제1 리드 탭(122)은 회로기판(121)을 전극 어셈블리(110)에 전기적으로 연결시키며, 회로기판(121)의 제1 면의 중앙부에 설치되어 있다. 제1 리드 탭(122)은 용접에 의해 전극 어셈블리(110)의 양극 탭(116)과 연결된다.
제2 리드 탭(123)은 회로기판(121)의 길이방향 일측 단부에 위치하며, 회로기판(121)을 전극 어셈블리(110)에 전기적으로 연결시킨다. 제2 리드 탭(123)은 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며, 용접에 의해 음극 탭(117)과 연결된다.
회로기판(121)은 배선 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판을 포함하고, 일 방향으로 따라 길게 연장된 직사각형의 얇은 판형상으로 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이 회로기판(121)의 제1 면(121c)(이하 '하면'이 라 함)에는 전자소자(121b)(이하 '보호소자'라 함)가 실장되어 있다. 보호소자(121b)는 제어 IC, 충방전 스위치 등의 소자를 포함한다. 여기서 하면(121c)은 전극 어셈블리를 향하는 면이 된다. 또한, 회로기판(121)의 제2 면(121d)에는 외부 부하 또는 충전기와 전기적으로 연결되는 외부단자(121a)가 마련된다.
보호회로모듈(120)의 가장자리에는 회로기판(121)의 둘레방향을 따라 이어진 금속부(125a)가 형성되어 있다. 회로기판(121)은 직사각형의 판상으로 이루어지는 바, 금속부(125a)는 회로기판(121)의 측단에서 외측으로 돌출되어 대략 4각의 고리형상을 이룬다. 금속부(125a)는 케이스(160)에 형성된 개구(161)에 용접 등의 방식으로 접합되어 케이스(160)를 밀봉한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 보호회로모듈(120)은 상부에 배치된 제1 플레이트(126)와 제1 플레이트(126)의 하부에 배치된 제2 플레이트(127) 및 제1 플레이트(126)와 제2 플레이트(127) 사이에 배치된 판형상의 금속부재(125)를 포함한다. 제1 플레이트(126)와 제2 플레이트(127)는 서로 마주하도록 배치되고, 금속부재(125)는 제1 플레이트(126)와 제2 플레이트(127) 사이에 삽입 배치된다.
즉, 본 실시예에 따른 금속부재(125)는 제1 플레이트(126) 및 제2 플레이트(127)의 일 단의 바깥 쪽에서부터 제1 플레이트(126) 및 제2 플레이트(127)의 타 단의 바깥 쪽까지 연장되어 형성될 수 있다.
여기서 제1 플레이트(126)와 제2 플레이트(127)가 회로기판(121)이 된다.
금속부재(125)는 회로기판(121)의 제조 공정 중에서 제1 플레이트(126)와 제2 플레이트(127) 사이에 삽입되어 회로기판(121)과 일체로 형성된다. 금속부재(125)는 케이스(160)와 동일한 소재로 이루어지며, 본 실시예에 따른 금속부재(125)는 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 금속부(125a)는 금속부재(125)와 일체로 형성되며 금속부재(125)의 측단을 따라 이어져 형성되어 있다.
또한, 보호회로모듈(120)은 보호소자(121b)와 회로기판(121)의 하면(121c)을 덮는 수지층(resin layer)(124)을 포함한다. 수지층(124)은 인서트 몰딩(insert molding)으로 형성되는 바, 회로기판(121)을 설치한 상태에서 보호소자(121b)와 회로기판(121)의 하면을 덮도록 수지층(124)을 몰딩으로 형성한다. 제1 리드 탭(122)과 제2 리드 탭(123)은 수지층(124)의 하부로 돌출되도록 설치되어 있으며, 금속부(125a)는 수지층(124)보다 외측으로 더 돌출되도록 설치되어 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 수지층(124)은 보호소자(121b)와 같이 케이스(160) 내부에 설치되어, 보호소자(121b)와 전해액이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전해액 주입공(129)을 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 전해액 주입공(129)은 보호회로모듈(120)을 관통하여 형성되어 전해액이 케이스(160)의 내부로 주입될 수 있다. 또한, 전해액 주입공(129)은 회로기판(121)과 수지층(124)을 관통하도록 형성되어 있다. 전해액 주입공(129)에는 전해액 주입공(129)을 밀봉하는 밀봉마개(128)가 설치된다.
케이스(160)는 전극 어셈블리(110)를 수납하는 공간을 구비하며, 상부가 개구(161)가 형성되어 있다. 케이스(160)는 바닥(162)을 갖는 직육면체로 이루어진다. 또한 케이스(160)는 금속 소재로 이루어지는 바, 알루미늄을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
케이스(160)의 상단에는 전극 어셈블리(110)가 삽입되는 개구(161)가 형성되며, 개구(161)에 금속부(125a)가 접합된다. 금속부(125a)와 케이스(160)가 동일하게 알루미늄을 포함하는 금속으로 이루어지므로 금속부(125a)를 케이스(160)에 용접으로 접합하여 케이스(160)를 안정적으로 밀봉할 수 있다.
본 실시예와 같이, 수지층(124)을 형성하면, 보호회로모듈(120)이 일체화되어 보호회로모듈(120)과 케이스(160)의 조립 공정을 단순화할 수 있으며, 전해액으로부터 보호소자(121b)와 회로기판(121)을 안정적으로 보호할 수 있다.
또한, 금속부(125a)를 케이스(160)에 용접으로 접합하면 케이스(160)를 안정적으로 밀봉하여 내부의 전해액이 외부로 유출되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 보호회로모듈(210)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호회로모듈(210)은 회로기판(211)과 회로기판(211)의 측단에 삽입된 금속부재(215)를 포함한다.
회로기판(211)에는 제1 리드 탭(212), 제2 리드 탭(213), 외부단자(211a), 및 보호소자(211b)가 설치되어 있다. 금속부재(125)는 고리 형상으로 이루어지며, 회로기판(211)의 외측으로 돌출된 금속부(215a)와 회로기판(211)에 삽입된 지지부(215b)를 포함한다. 금속부재(125)는 회로기판(211)의 측면에서 내측을 향하여 삽입 설치되어 있다.
회로기판(211)은 대략 직사각형으로 이루어지며, 금속부재(215)는 사각의 고리 형상으로 이루어진다. 금속부(215a)는 회로기판(211)의 둘레 방향으로 이어져 형성되며 회로기판(211)의 측단을 따라 외측으로 돌출되어 있다. 금속부재(215)는 회로기판(211)의 제작 과정에서 회로기판(211)에 부분적으로 삽입되도록 설치된다. 금속부(215a)는 케이스(160)의 개구에 용접, 융착 등의 방법으로 고정되어 케이스(160)를 밀폐한다.
또한, 보호회로모듈(210)은 보호소자(211b)와 회로기판(211)의 하면을 덮는 수지층(resin layer)(214)을 포함한다. 수지층(214)은 인서트 몰딩(insert molding)으로 형성되는 바, 회로기판(211)을 설치한 상태에서 보호소자(211b)와 회로기판(211)의 하면을 덮도록 수지층(214)을 몰딩으로 형성한다. 회로기판(211)에 연결 설치된 제1 리드 탭(212)과 제2 리드 탭(213)은 수지층(214)의 하부로 돌출되도록 설치되어 있으며, 금속부(215a)는 수지층(214)보다 외측으로 더 돌출되도록 설치되어 있다.
한편, 보호회로모듈(210)에는 전해액을 주입하는 전해액 주입공(219)이 마련되는데, 전해액 주입공(219)은 회로기판(211)과 수지층(214)을 관통하도록 형성되어 있다. 전해액 주입공(219)에는 전해액 주입공(219)을 밀봉하는 밀봉마개(218)가 설치된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(102)은 전극 어셈블리(110), 보호회로모듈(220), 보호회로모듈(220)과 접합된 케이스(160)를 포함한다
본 실시예에 따른 이차 전지(102)는 보호회로모듈(220)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호회로모듈(220)은 회로기판(221)과 회로기판(221)의 상부에 접합된 금속부재(225)를 포함한다. 회로기판(221)에는 제1 리드 탭(222), 제2 리드 탭(223), 보호소자(221b), 및 외부단자(221a)가 설치되어 있다.
금속부재(225)는 판 형상으로 이루어지며, 회로기판(221)의 상부에 고정되며, 금속부재(225)는 외부단자(221a)가 삽입되는 개구가 형성되어 금속부재(225)와 외부단자(221a)의 전기적 연결이 방지될 수 있다.
보다 상세하게는, 금속부재(225)는 회로기판(221)의 일 단의 바깥 쪽에서 타 단의 바깥 쪽까지 회로기판(221)의 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
금속부재(225)는 회로기판(221)의 외측으로 돌출된 금속부(225a)를 갖는다.
회로기판(221)은 대략 직사각형으로 이루어지는 바, 금속부(225a)는 회로기판(221)의 둘레 방향으로 이어져 형성되며 회로기판(221)의 측단을 따라 외측으로 돌출되어 형성된다. 금속부재(225)는 회로기판(221)에 상부에 융착 등의 방법으로 고정되며, 회로기판(221)과 금속부재(225) 사이에는 절연을 위한 버퍼층이 형성될 수 있다.
또한, 보호회로모듈(220)은 보호소자(221b)와 회로기판(221)의 하면을 덮는 수지층(resin layer)(224)을 포함한다. 수지층(224)은 인서트 몰딩(insert molding)으로 형성되는 바, 회로기판(221)을 설치한 상태에서 보호소자(221b)와 회로기판(221)의 하면과 측면을 덮도록 수지층(224)을 몰딩으로 형성한다.
수지층(224)은 회로기판(221)의 하면을 덮는 하부 몰딩부(224a)와 하부 몰딩부(224a)에서 상부로 돌출되어 회로기판(221)의 측면을 감싸는 측부 몰딩부(224b)를 갖는다. 이에 따라 보호소자(221b)와 회로기판(221)은 수지층(224)에 의하여 안정적으로 보호될 수 있다.
회로기판(221)에 연결 설치된 제1 리드 탭(222)과 제2 리드 탭(223)은 수지층(214)의 하부로 돌출되도록 설치되어 있으며, 제1 리드 탭(222)는 양극 탭(116)과 연결되고, 제2 리드 탭(223)은 음극 탭(117)과 연결된다.
금속부(225a)는 수지층(224)보다 외측으로 더 돌출되도록 설치되어 있으며, 케이스(160)의 개구에 용접, 융착 등의 방법으로 고정되어 케이스(160)를 밀폐한다. 한편, 보호회로모듈(220)에는 전해액을 주입하는 전해액 주입공을 밀봉하는 밀봉마개(228)가 설치된다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 이차 전지는 수지층(226)의 구조를 제외하고는 상기한 제3 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
보호회로모듈(220′)은 보호소자(221b)와 회로기판(221)을 덮는 수지층(226)을 포함한다. 수지층(226)은 인서트 몰딩(insert molding)으로 형성되는바, 회로기판(221)을 설치한 상태에서 보호소자(221b)와 회로기판(221)을 감싸도록 수지층(226)을 몰딩으로 형성한다.
수지층(226)은 회로기판(221)의 하면을 덮는 하부 몰딩부(226a)와 하부 몰딩부(226a)에서 상부로 돌출되어 회로기판(221)의 측면을 감싸는 측부 몰딩부(226b), 및 측부 몰딩부(226b)의 상부에 형성되며 회로기판(221)의 상면을 덮는 상부 몰딩부(226c)를 포함한다. 상부 몰딩부(226c)에는 홀이 형성되어 외부단자(221a)는 외측으로 노출되어 있다.
본 실시예와 같이 수지층(226)이 회로기판(221)을 전체적으로 감싸도록 설치되면 보호소자(221b)와 회로기판(221)을 더욱 안정적으로 보호할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 보호회로모듈(230)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보호회로모듈(230)은 회로기판(231)과 회로기판(231)의 표면에 패턴 형태로 형성된 금속부재(235)를 포함한다.
회로기판(231)에는 제1 리드 탭(232), 제2 리드 탭(233), 보호소자(231b), 및 외부단자(231a)가 설치되어 있다.
회로기판(231)은 대략 직사각형으로 이루어지며, 금속부재(235)는 사각의 고리 형상으로 이루어진다. 금속부재(235)는 회로기판(231)의 둘레 방향으로 이어져 형성되며 회로기판(231)의 외측 가장자리와 맞닿아 회로기판의 측단 하부에 고정되어 있다. 금속부재(235)는 회로기판(231)의 제작 과정에서 식각으로 형성된 패턴으로 이루어질 수 있으며, 회로기판(231)에 융착된 금속박판으로 이루어질 수도 있다.
금속부재(235)는 케이스(160)의 개구에 융착 등의 방법으로 고정되어 케이스(160)를 밀폐한다.
또한, 보호회로모듈(230)은 보호소자(231b)와 회로기판(231)의 하면을 덮는 수지층(resin layer)(234)을 포함한다. 수지층(234)은 인서트 몰딩(insert molding)으로 형성되는 바, 회로기판(231)을 설치한 상태에서 보호소자(231b)와 회로기판(231)의 하면과 측면을 덮도록 수지층(234)을 몰딩으로 형성한다.
회로기판(231)에 연결 설치된 제1 리드 탭(232)과 제2 리드 탭(233)은 수지층(234)의 하부로 돌출되도록 설치된다. 금속부재(235)는 수지층(234)에 부분적으로 덮여, 수지층(234)보다 외측으로 더 돌출되어 노출된 부분을 갖는다. 노출된 금속부재(235)는 케이스(160)의 개구에 용접, 융착 등의 방법으로 고정되어 케이스(160)를 밀폐한다. 한편, 보호회로모듈(230)에는 전해액을 주입하는 전해액 주입공을 밀봉하는 밀봉마개(238)가 설치된다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 보호회로모듈을 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(103)은 전극 어셈블리(110), 보호회로모듈(240), 보호회로모듈(240)과 접합된 케이스(260)를 포함한다
본 실시예에 따른 전극 어셈블리(110)는 상기한 제1 실시예에 따른 전극 어셈블리와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
케이스(260)는 전극 어셈블리(110)를 수납하는 공간을 구비하며, 하부에 개방된 개구(261)가 형성되어 있다. 케이스(260)는 천정부(262)을 갖는 직육면체로 이루어진다. 또한 케이스(260)는 금속 소재로 이루어지는 바, 알루미늄을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 보호회로모듈(240)은 회로기판(241)과 회로기판(241)에 삽입된 금속부재(245)를 포함한다.
금속부재(125)는 회로기판(241)의 제조 공정 중에서 회로기판(241) 사이에 삽입되어 회로기판(241)과 일체로 형성된다. 금속부재(125)는 케이스(160)와 동일한 소재로 이루어지며, 본 실시예에 따른 금속부재(125)는 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
회로기판(241)에는 제1 리드 탭(242), 제2 리드 탭(243), 보호소자(241b), 및 외부단자(241a)가 설치되어 있다.
금속부재(245)는 판 형상으로 이루어지며, 회로기판(241)의 외측으로 돌출된 금속부(245a)를 갖는다. 금속부(125a)는 금속부재(125)와 일체로 형성되며 금속부재(125)의 측단을 따라 이어져 형성되어 있다. 회로기판(241)은 대략 직사각형으로 이루어지는 바, 금속부(245a)는 회로기판(241)의 둘레 방향으로 이어져 형성되며 회로기판(241)의 측단 보다 외측으로 더 돌출되어 있다.
금속부(245a)는 케이스(260)의 개구(261)에 용접, 융착 등의 방법으로 고정되어 케이스(260)를 밀폐한다. 본 실시예에서는 케이스(260)의 하부에 개구(261)가 형성되어 보호회로모듈(240)이 케이스(260)의 하부에서 케이스(260)를 밀봉하며 별도의 덮개 설치 없이 케이스(260)를 안정적으로 밀봉할 수 있다.
또한, 보호회로모듈(240)은 보호소자(241b)와 회로기판(241)의 상면을 덮는 수지층(resin layer)(244)을 포함한다. 수지층(244)은 인서트 몰딩(insert molding)으로 형성되는 바, 회로기판(241)을 설치한 상태에서 보호소자(241b)와 회로기판(241)의 상면을 덮도록 수지층(244)을 몰딩으로 형성한다.
회로기판(241)에 연결 설치된 제1 리드 탭(242)과 제2 리드 탭(243)은 수지층(244)의 상부로 돌출되도록 설치되어 있으며, 제1 리드 탭(242)는 양극 탭(116)과 연결되고, 제2 리드 탭(243)은 음극 탭(117)과 연결된다.
금속부(245a)는 수지층(244)보다 외측으로 더 돌출되도록 설치되어 있으며, 케이스(160)의 개구에 용접, 융착 등의 방법으로 고정되어 케이스(160)를 밀폐한다. 한편, 보호회로모듈(240)에는 전해액을 주입하는 전해액 주입공을 밀봉하는 밀봉마개(248)가 설치된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101, 102, 103: 이차 전지 110: 전극 어셈블리
112: 양극 114: 음극
115: 세퍼레이터 116: 양극 탭
117: 음극 탭
120, 210, 220, 220′, 230, 240: 보호회로모듈
121, 211, 221, 231, 241: 회로기판
121a, 211a, 221a, 231a, 241a: 외부단자
121b, 211b, 221b, 231b, 241b: 보호소자
121c: 제1 면(또는 하면) 121d: 제2 면
122, 212, 222, 232, 242: 제1 리드 탭
123, 213, 223, 233, 243: 제2 리드 탭
124, 214, 224, 226, 234, 244: 수지층
125, 215, 225, 245: 금속부재
125a, 215a, 225a, 235, 245a: 금속부
126: 제1 플레이트 127: 제2 플레이트
128, 218, 228, 238, 248: 밀봉마개
129, 219: 전해액 주입공 160, 260: 케이스
161, 261: 개구 162: 바닥
215b: 지지부 224a. 226a: 하부 몰딩부
224b, 226b: 측부 몰딩부 226c: 상부 몰딩부
262: 천정부

Claims (18)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 수용되는 전극 조립체;
    상기 케이스의 개구에 설치되어 상기 케이스에 상기 전극 조립체를 밀봉하는 보호회로모듈을 포함하고,
    상기 보호회로모듈은,
    인쇄회로기판을 포함하는 회로기판, 상기 회로기판에 설치되는 전자소자 및 금속부재를 포함하고,
    상기 금속부재는 상기 케이스의 개구에 결합되어 상기 전극 조립체를 상기 케이스 내부에 밀봉하는 이차전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은 상기 전자 소자가 상기 전극 조립체와 마주보게 상기 개구에 설치되는 이차전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체와 상기 회로기판 및 상기 금속부재 각각의 사이에 설치되는 수지층을 더 포함하는 이차전지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 수지층은 상기 전자 소자를 덮는 이차전지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전극 조립체로부터 상기 수지층을 관통하여 연장하는 리드탭을 더 포함하는 이차전지.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 보호회로모듈을 관통하는 전해액 주입공을 더 포함하는 이차전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전해액 주입공은 상기 수지층을 관통하는 이차전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 금속부재는 판형상이고, 상기 케이스와 동일한 소재로 이루어진 이차전지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 케이스에 용접되는 이차전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전자 소자는 상기 전극 조립체와 마주보는 상기 회로기판의 제1 면에 설치되어 상기 케이스 내부에 위치되고 수지층에 의해 덮이는 이차 전지.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 회로기판은 제1 플레이트과 상기 제1 플레이트의 반대쪽에 위치하는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 금속부재는 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 설치되는 이차 전지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트의 일 단의 바깥 쪽에서부터 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트의 타 단의 바깥 쪽까지 연장되는 이차전지.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 회로기판의 측면에 삽입되는 지지부 및 상기 회로기판의 외측으로 돌출되어 형성되는 금속부를 포함하고, 상기 회로기판의 둘레에 설치되는 이차전지.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 회로기판의 상부에 설치되고 상기 회로기판의 일 단의 바깥 쪽에서 타 단의 바깥 쪽까지 상기 회로기판의 길이 방향으로 연장되어 형성되는 이차전지.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은 상기 회로기판의 하면을 덮는 하부 몰딩부 및 상기 회로기판의 상면을 덮는 상부 몰딩부를 포함하고,
    상기 금속부재는 외부단자가 삽입되는 개구를 포함하는 이차전지.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 상부 몰딩부 및 상기 하부 몰딩부의 측 단에서 돌출되는 이차전지.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 회로기판의 둘레 방향으로 이어져 형성되어 상기 회로기판의 측단 하부에 고정되는 이차전지.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 회로기판의 상부에 설치되어 외부 장치와 연결되는 외부 단자를 더 포함하고,
    상기 외부 단자는 상기 금속 부재에 형성된 개구에 삽입되어 상기 금속부재와 상기 외부 단자의 전기적 연결이 방지되는 이차전지.
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