KR20140017838A

KR20140017838A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20140017838A
Application number: KR1020120084485A
Authority: KR
Inventors: 이성준; 이우진
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-02-12
Also published as: KR101934395B1; US9054395B2; US20140037995A1

Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 전극탭을 구비하는 전극조립체, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면으로 이루어지되, 상기 제1 면이 상기 전극조립체의 상기 전극탭이 연장된 면을 향하도록 위치되는 보호회로모듈, 및 상기 보호회로모듈의 상기 제2 면에 위치되어 상기 전극탭과 상기 보호회로모듈을 연결하는 연결탭을 포함하는 것을 특징으로 하며, 소형화 및 경량화를 구현하면서도 안전성이 뛰어난 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

최근, 휴대용 전자 기기의 전원으로 배터리 팩이 다양하게 사용되고 있다. 또한, 휴대용 전자 기기가 다양한 분야에서 사용되면서, 이에 따라 배터리 팩에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한 배터리 팩은 충방전하여 복수회 사용이 가능하고, 이에 따라 경제적 및 환경적으로도 효과적이므로 그 사용이 장려되고 있다.

또한, 전자 기기에 대한 소형화, 경량화가 요구되면서, 배터리 팩에 대하여도 소형화, 경량화가 요구되고 있다. 그러나, 배터리 팩은 내부에 리튬 등과 같은 반응성이 큰 물질이 구비되어 있으므로, 안전성을 이유로 소형화 및 경량화시키는데 제약이 되어 왔다. 이에 따라, 배터리 팩의 안전성을 향상시키면서 동시에 소형화 및 경량화가 가능한 배터리 팩을 개발하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

본 발명은 신규한 부재를 채용하여 소형화, 경량화된 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 안정성이 향상된 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 전극탭을 구비하는 전극조립체, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면으로 이루어지되, 상기 제1 면이 상기 전극조립체의 상기 전극탭이 연장된 면을 향하도록 위치되는 보호회로모듈, 및 상기 보호회로모듈의 상기 제2 면에 위치되어 상기 전극탭과 상기 보호회로모듈을 연결하는 연결탭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연결탭은 상기 보호회로모듈의 상기 제2 면 상에 위치되는 제1 탭부, 상기 제1 탭부로부터 연장되어 상기 제1 탭부를 향하여 절곡되는 제2 탭부, 및 상기 제2 탭부로부터 연장되어 상기 제2 탭부를 향하여 절곡되는 제3 탭부를 포함하고, 상기 전극탭의 적어도 일부는 상기 제2 탭부 및 상기 제3 탭부 간에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 탭부가 절곡되는 방향과 상기 제3 탭부가 절곡되는 방향은 서로 수직한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 탭부, 상기 제2 탭부, 및 상기 제3 탭부는 장변 및 단변을 구비한 사각 평판 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 탭부와 상기 제2 탭부는 장변에서 서로 연결되며 상기 제2 탭부와 상기 제3 탭부는 단변에서 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 탭부, 상기 제2 탭부, 및 상기 제3 탭부는 모두 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체로부터 연장되는 제1 영역, 상기 제1 영역으로부터 절곡되어 적어도 일부가 상기 제3 탭부 상에 위치되는 제2 영역, 상기 제2 영역으로부터 절곡되어 상기 제3 탭부 측면 모서리 상에 위치하는 제3 영역, 및 상기 제3 영역으로부터 절곡되어 적어도 일부가 상기 제2 탭부 및 상기 제3 탭부 간에 위치되는 제4 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극탭의 상기 제4 영역과 상기 전극조립체 사이의 공간은 상기 보호회로모듈의 두께에 대응하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결탭은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극조립체는 제1 극판과 제2 극판, 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 간에 개재되는 세퍼레이터, 및 상기 제1 극판과 상기 제2 극판에 각각 연결되는 제1 전극탭과 제2 전극탭으로 이루어지는 상기 전극탭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극조립체를 수납하고, 가장자리에는 실링부가 구비되는 전지케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전지케이스는 제1 부케이스 및 제2 부케이스를 포함하고, 상기 제1 부케이스에는 상기 전극조립체를 수납하는 수납부가 구비되며 상기 제2 부케이스는 상기 제1 부케이스를 덮는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극탭은 상기 실링부를 통하여 인출되되, 상기 실링부의 끝단에서 상기 제1 부케이스의 수납부에 대면하도록 절곡되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호회로모듈의 제1 면은 상기 제1 부케이스의 상기 수납부에 대면하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극탭에는 필름이 구비되고, 상기 필름은 상기 실링부에 안착되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제조방법은, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면으로 이루어지는 보호회로모듈의 상기 제2 면에 위치된 연결탭을 전극조립체에 구비된 전극탭에 연결하는 단계, 및 상기 보호회로모듈의 상기 제1 면이 상기 전극조립체의 상기 전극탭이 연장된 면을 향하도록 상기 보호회로모듈을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 연결탭은 상기 보호회로모듈의 상기 제2 면 상에 위치되는 제1 탭부, 상기 제1 탭부로부터 연장되는 제2 탭부, 및 상기 제2 탭부로부터 연장되는 제3 탭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극탭에 연결하는 단계는, 상기 전극탭을 상기 연결탭의 상기 제2 탭부 상에 위치시키는 단계, 상기 제2 탭부 및 상기 제3 탭부 간에 상기 전극탭의 적어도 일부가 위치되도록 상기 제3 탭부를 상기 제2 탭부의 방향으로 절곡하는 단계, 및 상기 제1 탭부가 상기 제2 탭부를 향하여 절곡되도록 상기 보호회로모듈을 제1 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호회로모듈을 위치시키는 단계에서, 상기 보호회로모듈을 상기 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 회전시켜 상기 제1 면이 상기 전극조립체의 상기 전극탭이 연장된 면을 향하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호회로모듈을 위치시키는 단계는, 상기 보호회로모듈을 상기 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 회전시켜 상기 전극탭을 두 번 절곡하는 단계, 및 상기 보호회로모듈의 상기 제1 면이 상기 전극조립체의 상기 전극탭이 인출되는 면을 향하도록, 상기 보호회로모듈을 상기 제2 방향으로 회전시켜 상기 전극탭을 한 번 더 절곡하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 전극조립체의 전극탭과 보호회로모듈을 연결하는 연결부를 포함하여, 배터리 팩의 소형화 및 경량화가 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 배터리 팩의 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 배터리 팩의 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 'A' 부분의 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시한 'B' 부분의 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시한 'C' 부분의 확대도이다.
도 6은 도 1에 도시한 배터리 팩의 베어셀과 보호회로모듈의 결합 전 초기 상태의 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 배터리 팩의 측면도이다.
도 8은 도 1에 도시한 배터리 팩의 베어셀의 분해사시도이다.
도 9는 도 1에 도시한 배터리 팩의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
도 10 내지 도 14는 도 1에 도시한 배터리 팩의 제조방법을 설명하기 위한 공정측면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 배터리 팩(100)의 분해사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 배터리 팩(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 전극탭(111)을 구비한 전극조립체(110), 제1 면(121)이 전극조립체(110)의 전극탭(111)이 연장된 면을 향하도록 위치되는 보호회로모듈(120), 및 전극조립체(110)와 보호회로모듈(120) 간을 연결하는 연결탭(130)을 포함한다. 연결탭(130)은 배터리 팩(100)의 안전성을 향상시키면서 배터리 팩(100)의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있도록 전극탭(111)을 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)의 반대면인 제2 면(122)에서 결합하는 구조를 갖는다.

전극조립체(110)는 일측에 전극탭(111)을 구비하는 부재로서, 전지케이스(140; 도 8 참조)와 함께 베어셀(150)을 이루어 이온 또는 전자의 이동에 의하여 전기화학적 에너지를 발생하는 부재이다.

여기서, 전극조립체(110)는 제1 극판과 제2 극판, 제1 극판과 제2 극판 간에 개재되는 세퍼레이터, 및 전극조립체(110)의 외측으로 인출된 제1 전극탭(112) 및 제2 전극탭(113)으로 이루어진 전극탭(111)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 극판 및 제2 극판은 각각 양극판 및 음극판을 포함하고, 제1 전극탭(112) 및 제2 전극탭(113)은 각각 양극탭 및 음극탭을 포함할 수 있다. 또한, 전극탭(111)은 전극조립체(110)의 일측으로부터 외부로 인출되어 베어셀(150)의 내부에서 발생된 전기화학적 에너지를 외부로 전달할 수 있다. 또한, 전극조립체(110)는 제1 극판과 제2 극판 및 세퍼레이터를 함께 권취하거나 적층하는 등 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있으며 본 발명에서는 전극조립체(110)의 형태로서 적층형 혹은 권취형등 모든 형태의 전극조립체(110)를 포함할 수 있음은 물론이다.

보호회로모듈(120)은 베어셀(150)의 충전 및 방전시 전압 또는 전류를 제어하는 부재로서, 제1 면(121), 제1 면(121)과 반대면인 제2 면(122)을 포함할 수 있다.

여기서, 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)은 전극조립체(110)의 전극탭(111)이 연장된 면을 향하도록 위치될 수 있다. 따라서, 보호회로모듈(120)과 전극조립체(110) 간에 불필요한 공간이 삭제되며, 이에 따라 배터리 팩(100)의 소형화 및 경량화를 이룰 수 있다.

또한, 보호회로모듈(120)은 전극조립체(100)에 가까운 제1 면(121)이 아닌 제2 면(122)에서 전극조립체(110)의 전극탭(111)과 연결탭(130)을 통해 연결된다. 따라서, 전체적으로 전극탭(111)이 보호회로모듈(120)의 하부 측면 모서리를 감싸는 형상을 이룰 수 있으며, 이에 따라 전극조립체(110)와 보호회로모듈(120) 간의 결합력이 상대적으로 더 클 수 있어 종래에 비하여 배터리 팩(100)이 보다 안정적으로 구현될 수 있다.

한편, 보호회로모듈(120)은 회로패턴이 형성된 회로기판으로 구현될 수 있으며, 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)에는 여러 전자 부품(123)이 실장될 수 있다. 여기서, 전자 부품(123)이란 전계 효과 능동소자(FET; Field Effect Transistor), 집적회로(IC), 피티씨(PCT; Positive Temperature Coefficient) 등이 될 수 있고, 이러한 전자 부품(123)들은 베어셀(150) 내의 전극조립체(110)를 제어하거나 전극조립체(110)의 이상 작동시 회로를 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)의 회로기판은 스위칭 회로를 포함하여 전자 부품(123)과 함께 배터리 팩(100)을 보다 효율적으로 제어하거나 보호할 수 있다. 구체적으로, 배터리 팩(100)의 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 역전압 등을 차단하여, 배터리 팩(100)의 폭발, 과열, 누액, 및 충방전 특성의 악화를 방지하고 전기적 성능의 저하와 이상 거동을 억제함으로써, 위험요소를 제거하고 사용수명을 연장시킬 수 있다.

연결탭(130)은 전극조립체(110)의 전극탭(111)과 보호회로모듈(120)을 상호 연결하는 부재로서, 보호회로모듈(120)의 제2 면(122) 상에 위치할 수 있다.

여기서, 연결탭(130)이 보호회로모듈(120)의 제2 면(122) 상에 위치되고 제2 면(122)이 제1 면(121)의 반대편에 위치되므로, 연결탭(130)은 외부로 노출될 수 있다. 또한, 연결탭(130)은 세 개의 탭부(130a, 130b, 130c)가 서로를 향하여 절곡되어 포개진 형상을 가질 수 있으며, 이러한 구성에 대해서는 이후에 도 5를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 3은 도 1에 도시한 'A' 부분의 확대도이고, 도 4는 도 2에 도시한 'B' 부분의 확대도이다. 이하, 이를 참조하여 전극조립체(110)에 구비된 전극탭(111)의 형상을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 전극탭(111)은 적어도 3번 절곡된 형상에 의하여 제1 영역(111a), 제2 영역(111b), 제3 영역(111c), 및 제4 영역(111d)으로 나뉠 수 있다. 이때, 제1 영역(111a)은 전극조립체(110)로부터 보호회로모듈(120)을 향하여 인출된 영역이고, 제2 영역(111b)은 제1 영역(111a)으로부터 절곡된 영역이며, 제3 영역(111c)은 제2 영역(111b)으로부터 절곡된 영역에 해당한다. 또한, 제4 영역(111d)은 제3 영역(111c)으로부터 재차 절곡된 영역에 해당한다. 이때, 제2 영역(111b)은 예를 들어, 제1 영역(111a)으로부터 수직하게 절곡되고, 제3 영역(111c)은 제2 영역(111b)으로부터 수직하게 절곡되며, 제4 영역(111d)은 제3 영역(111c)으로부터 수직하게 절곡될 수 있다. 단, 본 명세서의 '수직'이라는 의미는 완전한 90°를 의미하는 것은 아니며, 기계적인 공차, 및 절곡되는 곳에서의 라운드진 부분까지 포함하는 개념이라 할 것이다. 한편, 전극탭(111)은 반드시 절곡되야 하는 것은 아니고, 직선 또는 곡선을 적절히 조합하여 구현하는 것도 가능하다.

도 5는 도 2에 도시한 'C' 부분의 확대도이다. 이하, 이를 참조하여 연결탭(130)의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 5에 도시한 바와 같이, 연결탭(130)은 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)에 위치되어 전극탭(111)과 보호회로모듈(120)을 상호 연결하는 부재로서, 제1 탭부(130a), 제2 탭부(130b), 및 제3 탭부(130c)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 탭부(130a)는 보호회로모듈(120)의 제2 면(122) 상에 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)과 수평하게 위치될 수 있고, 제2 탭부(130b)는 제1 탭부(130a)로부터 연장되어 제1 탭부(130a)를 향해 절곡될 수 있다. 또한, 제3 탭부(130c)는 제2 탭부(130b)로부터 연장되어 제2 탭부(130b)를 향해 재차 절곡될 수 있다. 이때, 제2 탭부(130b)가 절곡되는 방향과 제3 탭부(130c)가 절곡되는 방향은 평행하지 않고 수직할 수 있는데, 구체적으로 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 탭부(130a)와 제2 탭부(130b) 간의 절곡선(131)은 제2 탭부(130b)와 제3 탭부(130c) 간의 절곡선(132)에 대하여 수직할 수 있다. 이는 후술하는 도 6에서 연결탭(130)이 절곡되기 전의 형태를 보면 더욱 상세히 알 수 있다.

한편, 제1 탭부(130a), 제2 탭부(130b), 및 제3 탭부(130c)의 크기는 모두 동일할 수 있으며, 이에 따라 제2 탭부(130b) 및 제3 탭부(130c)가 모두 절곡되면, 보호회로모듈(120)의 제2 면(122) 측에서 바라보았을 때 제3 탭부(130c)만 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)의 외관이 전체적으로 깔끔할 수 있으며, 제1 탭부(130a) 및 제2 탭부(130b)의 노출된 부분에 의한 전기적 단락 등의 오작동을 사전에 예방할 수 있다.

또한, 연결탭(130)은 전기전도성이 우수한 니켈 등의 금속으로 구성될 수 있고, 제1 탭부(130a)는 보호회로모듈(120)의 회로패턴과 연결되어 연결탭(130) 전체를 전기적으로 도통시킬 수 있다.

도 6은 도 1에 도시한 배터리 팩(100)의 베어셀(150)과 보호회로모듈(120)의 결합 전 초기 상태의 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 연결탭(130)의 구성을 더욱 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 6에 도시한 바와 같이, 베어셀(150)과 보호회로모듈(120)이 결합되기 전 초기 상태에서는, 연결탭(130)의 제1 탭부(130a), 제2 탭부(130b), 및 제3 탭부(130c)는 서로 연결되어 있을 뿐, 도 1에 도시한 바와 같은 최종 상태와는 달리 서로를 향하여 절곡되어 있지 않다. 구체적으로, 제1 탭부(130a)는 최종 상태와 동일하게 보호회로모듈(120)의 제2 면(122) 상에 위치하고, 제2 탭부(130b)는 제1 탭부(130a)로부터 연장되어 제1 탭부(130a)에 대하여 약 90°로 수직하게 위치되며, 제3 탭부(130c)는 제2 탭부(130b)로부터 연장되어 제2 탭부(130b)에 대하여 약 90°로 수직하게 위치된다. 이러한 초기의 위치로부터 베어셀(150)과 보호회로모듈(120)이 결합이 완료되면, 제2 탭부(130b)는 제1 탭부(130a)에 포개지도록 제1 탭부(130a)를 향해 절곡되고 제3 탭부(130c)는 제2 탭부(130b)에 포개지도록 제2 탭부(130b)를 향해 절곡되어, 도 1과 같은 최종 상태의 연결탭(130) 형상을 이룰 수 있게 된다.

한편, 제1 탭부(130a), 제2 탭부(130b), 및 제3 탭부(130c)는 크기가 모두 동일한 장변 및 단변을 갖는 사각 평판 형상으로 구현될 수 있고, 제2 탭부(130b)는 장변에서 제1 탭부(130a)로부터 연장되고, 제3 탭부(130c)는 단변에서 제2 탭부(130b)로부터 연장될 수 있다. 또한, 제1 탭부(130a), 제2 탭부(130b), 및 제3 탭부(130c)는 일체로 형성되어 연결탭(130)을 구성할 수 있다.

도 7은 도 1에 도시한 배터리 팩(100)의 측면도이다. 이하, 이를 참조하여 전극조립체(110)의 전극탭(111)과 연결탭(130)의 연결 관계를 살펴보면 다음과 같다.

도 7에 도시한 바와 같이, 전극조립체(110)의 전극탭(111)은 보호회로모듈(120)과 연결탭(130)을 통하여 연결될 수 있다. 구체적으로, 전극탭(111)의 제1 영역(111a)은 전극조립체(110)로부터 연장되고, 전극탭(111)의 제2 영역(111b)은 제1 영역(111a)으로부터 절곡되어 적어도 일부가 연결탭(130)의 제3 탭부(130c) 상에 위치함으로써, 외부로 노출될 수 있다. 또한, 전극탭(111)의 제3 영역(111c)은 제2 영역(111b)으로부터 절곡되어 제3 탭부(130c)의 측면 모서리 상에 위치할 수 있고, 전극탭(111)의 제4 영역(111d)은 제3 영역(111c)으로부터 절곡되어 적어도 일부가 제2 탭부(130b) 및 제3 탭부(130c) 간에 위치할 수 있다. 결국, 전극탭(111)의 제2 영역(111b), 제3 영역(111c), 및 제4 영역(111d)은 연결탭(130)의 제3 탭부(130c)의 일측 모서리를 감싸는 형상으로 구현될 수 있다. 이때, 제3 탭부(130c)의 두께가 매우 얇은 경우, 제3 영역(111c)의 폭도 매우 짧아지므로 제3 영역(111c)을 생략하는 것도 가능하다.

한편, 전극탭(111)와 연결탭(130) 간의 전기적 연결은, 전극탭(111)의 제2 영역(111b)과 연결탭(130)의 제3 탭부(130c) 간의 제1 연결부, 전극탭(111)의 제4 영역(111d)과 연결탭(130)의 제2 탭부(130b) 간의 제2 연결부, 전극탭(111)의 제4 영역(111d)과 연결탭(130)의 제3 탭부(130c) 간의 제3 연결부를 통해 이루어질 수 있다. 종래에는 어느 하나의 연결부만을 통하여 전극탭과 연결탭 간의 연결이 이루어져, 전극탭과 연결탭 간의 연결부가 단선되는 경우 바로 베어셀과 보호회로모듈 간의 전기적 연결이 끊기는 문제가 있었는데, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 세 곳의 연결부를 가짐으로써, 보다 안정적으로 구현될 수 있다. 상기와 같이 연결부가 세 곳으로 구현되는 것은 제1 탭부(130a), 제2 탭부(130b), 및 제3 탭부(130c)를 갖는 연결탭(130)의 특이한 구성에 따른 것이라 볼 수 있다. 여기서, 전극탭(111)의 구성은 반드시 절곡된 구성일 필요는 없으며, 전극탭(111)이 곡선 또는 직선의 조합을 가지더라도, 전극탭(111)의 적어도 일부가 연결탭(130)의 제2 탭부(130b) 및 제3 탭부(130c) 간에 위치한다면 본 발명의 구현이 가능하다 할 것이다.

이때, 각 연결부의 연결은 예를 들어 레이저 용접 또는 납땜 등을 통하여 이루어질 수 있는데, 이러한 용접 또는 남땜은 연결부 전체에 적용될 수도 있고 이 중 일부에만 적용될 수도 있다. 한편, 상기의 제1 연결부, 제2 연결부, 제3 연결부는 용접, 남땜 등을 통한 '부착'이 반드시 필요한 것은 아니다. 구체적으로, 연결탭(130)의 제3 탭부(130c)는 전극탭(111)의 제2 영역(111b), 제3 영역(111c), 제4 영역(111d)에 감싸지므로, 연결탭(130)에 연결된 보호회로모듈(120)은 전극조립체(110)로부터 멀어지는 방향, 상부로 이동되는 방향, 전극조립체(110)에 가까워지는 방향으로의 이동이 제한될 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)은 전극탭(111)의 제1 영역(111a)에 의해 하부 모서리가 감싸지므로 하부로의 이동도 제한될 수 있다. 결국, 제1 연결부, 제2 연결부, 및 제3 연결부에 '부착'이 이루어지지 않더라도, 보호회로모듈(110)은 전극탭(111) 및 연결탭(130)의 특이한 구성으로 인해 모든 방향으로의 이동이 제한될 수 있는바, 납땜이나 용접과 같은 '부착' 공정이 반드시 필요한 것은 아니다.

한편, 보호회로모듈(120)은 전극탭(111)의 제4 영역(111d)과 전극조립체(110)의 전극탭(111)이 연장되는 면 간의 공간에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 공간은 보호회로모듈(120)의 두께에 대응하도록 구비되는 것이 바람직하다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 공간은 보호회로모듈(120)의 두께보다 더 크게 구현될 수도 있다.

도 8은 도 1에 도시한 배터리 팩(100)의 베어셀(150)의 분해사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 베어셀(150)의 예시적 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 8에 도시한 바와 같이, 베어셀(150)은 전극조립체(110)와 함께 전지케이스(140)를 더 포함하여 파우치형으로 구현될 수 있다. 여기서, 전지케이스(140)는 전극조립체(110)를 감싸는 부재로서 제1 부케이스(140a) 및 제2 부케이스(140b)로 이루어질 수 있는데, 이때, 제1 부케이스(140a)에는 전극조립체(110)를 수납하는 수납부(141)가 구비되고 제2 부케이스(140b)는 제1 부케이스(140a)를 덮도록 구현될 수 있다. 따라서, 제1 부케이스(140a)의 수납부(141)는 전극조립체(110)의 형태 및 크기에 대응하도록 구비될 수 있는데, 예를 들어 평판에서 이음부 없이 중공 용기를 만드는 딥드로잉(deep drawing) 공정을 통하여 수납부(141)를 제작할 수 있을 것이다. 또한, 베어셀(150)은 전극조립체(110)와 전해액을 제1 부케이스(140a)의 수납부(141)에 구비시키고, 제1 부케이스(140a)와 제2 부케이스(140b)를 서로 밀착시킨 상태에서 제1 부케이스(140a)의 가장자리(142a)와 제2 부케이스(140b)의 가장자리(142b)를 열융착시켜 실링부(142)를 형성함으로써 제작될 수 있다.

이때, 전극조립체(110)의 전극탭(111)은 실링부(142)를 통하여 인출될 수 있고, 전극탭(111)의 제2 영역(111b)은 실링부(142)의 끝단에서 제1 부케이스(140a)의 수납부(141)에 대면하도록 절곡될 수 있다. 또한, 전극탭(111)의 제1 영역(111a)은 전지케이스(140)의 실링부(142)에 의해 외부로 노출되지 않을 수 있다. 또한, 전지케이스(140)가 더 포함되는 경우, 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)은 전극조립체(110)에 직접 대면하지 않고 제1 부케이스(140a)의 수납부(141)에 대면하며, 보호회로모듈(120)은 실링부(142)에 안착될 수 있다(도 1 참조).

한편, 전지케이스(140)는 도 8에 도시한 바와 같이 순차적으로 내부수지층(143), 금속층(144), 및 외부수지층(145)을 포함할 수 있다. 이때, 내부수지층(143)은 전극조립체(110)와 직접 대면하는 부분이고, 외부수지층(145)은 전지케이스(140)의 최외면에 해당하는 부분으로서, 내부수지층(143)과 외부수지층(145)은 단락 등을 방지하기 위하여 전기적으로 부도체인 고분자 수지 등으로 구성될 수 있다. 또한, 금속층(144)은 내부수지층(143)과 외부수지층(145) 사이에 구비되어 전지케이스(140)에 소정의 기계적 강도를 제공할 수 있으며, 예를 들어 알루미늄 등을 포함할 수 있다. 이때, 제1 전극탭(112)은 알루미늄을 포함하도록 구성하고 제2 전극탭(113)은 니켈을 포함하도록 구성할 수 있는데, 이러한 경우 제1 전극탭(112)은 금속층(144)과 동일한 금속으로 이루어져 동일한 극성을 갖고 제2 전극탭(113)은 반대 극성을 가질 수 있다. 이때, 전극탭(111)이 실링부(142)의 끝단에서 노출되는 금속층(144)과 접하여 전기적인 단락이 발생할 수 있는데, 특히 제2 전극탭(113)은 금속층(144)과 극성이 다르므로 단락되지 않도록 유의해야 한다.

이러한 현상을 방지하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전극탭(111)에는 필름(114)이 더 구비될 수 있다. 여기서, 필름(114)은 실링부(142)에 안착되도록 구비될 수 있으며, 전기적 부도체로 이루어져 전극탭(111)과 금속층(144)의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 필름(114)은 실링부(142)와 유사한 물질로 이루어져 실링부(142)가 완전히 열융착되도록 보조할 수 있고, 이에 따라 금속으로 이루어진 전극탭(111)이 실링부(142)와 완벽하게 밀착되도록 할 수 있다. 결국, 필름(114)에 의하여 전지케이스(140)의 밀폐력을 강화시킬 수 있는 것이다. 또한, 필름(114)은 전극탭(111)의 제2 영역(111b)의 절곡에 따라 함께 절곡될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 베어셀(150)이 파우치형으로 구현된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 각형 등 다양한 형태로 구현될 수도 있을 것이다.

도 9는 도 1에 도시한 배터리 팩(100)의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도이고, 도 10 내지 도 14는 도 1에 도시한 배터리 팩(100)의 제조방법을 설명하기 위한 공정측면도이다. 이하, 이를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 10에 도시한 바와 같이, 전극조립체(110)의 전극탭(111)을 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)에 위치한 연결탭(130) 중 제2 탭부(130b) 상에 위치시킨다(S110).

이때, 제2 탭부(130b)는 제1 탭부(130a)로부터 연장되고, 예를 들어 제1 탭부(130a)로부터 수직하게 절곡된 상태일 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)은 제2 면(122)이 베어셀(150)을 향하도록 베어셀(150)에 대하여 수직하게 세워진 상태일 수 있다.

한편, 전극탭(111)은 제2 탭부(130b) 상에 레이저 용접 또는 납땜 등으로 연결되는 것이 가능한데, 본 실시예에서는 연결탭(130)의 특이한 구조로 인하여 보호회로모듈(120)의 각종 전자 부품(123) 등을 효과적으로 보호할 수 있다. 구체적으로, 종래에는 전극탭의 연결 부분이 보호회로모듈 바로 위에 인접하게 위치하여 레이저 용접 또는 납땜 중의 압력 또는 열로 인해 보호회로모듈의 전자 부품 등이 손상될 수 있었다. 그러나, 본 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제조방법에 따르면, 제2 탭부(130b)가 보호회로모듈(120)의 상부에 직접 위치하는 것이 아니고 약 90°로 절곡되어 이격 위치하므로, 상대적으로 용접이나 납땜에 의한 압력 또는 열로 인한 전자 부품(123)의 손상이 적을 수 있다.

다음, 도 11에 도시한 바와 같이, 연결탭(130)의 제3 탭부(130c)를 제2 탭부(130b)의 방향으로 절곡시킨다(S120).

이때, 제3 탭부(130c)는 제2 탭부(130b) 상에 포개진 형상을 나타낼 수 있고, 제2 탭부(130b)와 제3 탭부(130c) 간에는 전극탭(111)의 일부, 즉 전극탭(111)의 제4 영역(111d)이 위치할 수 있다. 또한, 여기서 제3 탭부(130c)와 전극탭(111) 간을 용접 또는 납땜 등을 통해 연결시키는 것도 가능하다.

다음, 도 12에 도시한 바와 같이, 연결탭(130)의 제1 탭부(130a)가 제2 탭부(130b)를 향하여 절곡되도록, 보호회로모듈(120)을 제1 방향으로 약 90°(1/4 바퀴) 회전시킨다(S130).

이때, 제2 탭부(130b)는 제1 탭부(130a) 상에 포개진 형상을 나타낼 수 있고, 보호회로모듈(120)은 회전으로 인해 베어셀(150)과 수평하게 이격하여 위치된 상태일 수 있다. 한편, 도 10 내지 도 12까지의 과정은 전극탭(110)과 연결탭(130)을 연결하는 단계에 해당한다.

다음, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 보호회로모듈(120)을 약 180°(1/2 바퀴) 회전시켜 전극탭(111)을 두 번 절곡시킨다(S140).

이때, 전극탭(111)은 두 번 절곡되어 제2 탭부(130b)와 제3 탭부(130c) 간에 적어도 일부가 위치한 제4 영역(111d), 제3 탭부(130c)의 측면 모서리에 위치하는 제3 영역(111c), 및 아직 절곡되지 않은 제1 영역(111a)과 제2 영역(111b)을 합한 영역이 구분될 수 있다. 한편, 본 상태에서 연결탭(130)의 제3 탭부(130c)와 아직 절곡되지 않은 전극탭(111)의 제2 영역(111b)이 맞닿을 수 있으며, 서로 용접 또는 납땜함으로써 결합력 및 안정성을 더욱 향상시킬 수도 있다.

다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 제2 방향으로 보호회로모듈(120)을 약 90°(1/4 바퀴) 회전시켜 전극탭(111)을 한 번 더 절곡시킨다(S150).

이때, 전극탭(111)은 한 번 더 절곡되어 제3 영역(111c)과 제4 영역(111d) 뿐만 아니라, 제3 탭부(130c) 상에 위치하는 제2 영역(111b)과 베어셀(150)로부터 수평하게 인출되는 제1 영역(111a)까지 구분될 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)은 회전에 의하여 베어셀(150)에 수직하게 위치할 수 있고, 이에 따라 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)은 베어셀(150)의 전극탭(111)이 인출되는 면을 향할 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)은 베어셀(150)의 실링부(142)에 안착되어 공간을 효율적으로 점유할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 도 13 및 도 14의 과정을 나누어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 도 12의 상태에서 한 번에 약 270°(3/4 바퀴)를 회전시켜 배터리 팩(100)을 제조하는 것도 가능하고, 도 13 및 도 14의 과정은 보호회로모듈(120)을 전극조립체(110)에 대하여 위치시키는 단계에 해당한다.

이와 같은 제조공정에 의해 도 1에 도시한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)이 제조된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 배터리 팩 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 전극조립체 111 : 전극탭
111a : 제1 영역 111b : 제2 영역
111c : 제3 영역 111d : 제4 영역
114 : 필름 120 : 보호회로모듈
130 : 연결탭 130a : 제1 탭부
130b : 제2 탭부 130c : 제3 탭부
140 : 전지케이스 141 : 수납부
142 : 실링부 150 : 베어셀

Claims

전극탭을 구비하는 전극조립체;
제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면으로 이루어지되, 상기 제1 면이 상기 전극조립체의 상기 전극탭이 연장된 면을 향하도록 위치되는 보호회로모듈; 및
상기 보호회로모듈의 상기 제2 면에 위치되어 상기 전극탭과 상기 보호회로모듈을 연결하는 연결탭
을 포함하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 연결탭은 상기 보호회로모듈의 상기 제2 면 상에 위치되는 제1 탭부, 상기 제1 탭부로부터 연장되어 상기 제1 탭부를 향하여 절곡되는 제2 탭부, 및 상기 제2 탭부로부터 연장되어 상기 제2 탭부를 향하여 절곡되는 제3 탭부를 포함하고,
상기 전극탭의 적어도 일부는 상기 제2 탭부 및 상기 제3 탭부 간에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 제2 탭부가 절곡되는 방향과 상기 제3 탭부가 절곡되는 방향은 서로 수직한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 제1 탭부, 상기 제2 탭부, 및 상기 제3 탭부는 장변 및 단변을 구비한 사각 평판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 제1 탭부와 상기 제2 탭부는 장변에서 서로 연결되며 상기 제2 탭부와 상기 제3 탭부는 단변에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 제1 탭부, 상기 제2 탭부, 및 상기 제3 탭부는 모두 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 전극탭은,
상기 전극조립체로부터 연장되는 제1 영역;
상기 제1 영역으로부터 절곡되어 적어도 일부가 상기 제3 탭부 상에 위치되는 제2 영역;
상기 제2 영역으로부터 절곡되어 상기 제3 탭부 측면 모서리 상에 위치하는 제3 영역; 및
상기 제3 영역으로부터 절곡되어 적어도 일부가 상기 제2 탭부 및 상기 제3 탭부 간에 위치되는 제4 영역
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제7항에 있어서,
상기 전극탭의 상기 제4 영역과 상기 전극조립체 사이의 공간은 상기 보호회로모듈의 두께에 대응하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 연결탭은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 전극조립체는 제1 극판과 제2 극판, 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 간에 개재되는 세퍼레이터, 및 상기 제1 극판과 상기 제2 극판에 각각 연결되는 제1 전극탭과 제2 전극탭으로 이루어지는 상기 전극탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 전극조립체를 수납하고, 가장자리에는 실링부가 구비되는 전지케이스
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 전지케이스는 제1 부케이스 및 제2 부케이스를 포함하고, 상기 제1 부케이스에는 상기 전극조립체를 수납하는 수납부가 구비되며 상기 제2 부케이스는 상기 제1 부케이스를 덮는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
상기 전극탭은 상기 실링부를 통하여 인출되되, 상기 실링부의 끝단에서 상기 제1 부케이스의 수납부에 대면하도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
상기 보호회로모듈의 제1 면은 상기 제1 부케이스의 상기 수납부에 대면하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 전극탭에는 필름이 구비되고, 상기 필름은 상기 실링부에 안착되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.