KR20140131222A - 배터리팩 - Google Patents

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KR20140131222A
KR20140131222A KR20130050321A KR20130050321A KR20140131222A KR 20140131222 A KR20140131222 A KR 20140131222A KR 20130050321 A KR20130050321 A KR 20130050321A KR 20130050321 A KR20130050321 A KR 20130050321A KR 20140131222 A KR20140131222 A KR 20140131222A
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변보현
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리팩에 관한 것으로, 베어셀, 상기 베어셀 상에 위치하는 보호회로모듈, 및 상기 베어셀 상에 상기 보호회로모듈과 나란하게 배치되되, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 상기 베어셀 사이의 공간으로 연장되어 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 제1 연결부, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 반대되는 제2 면에 전기적으로 연결되는 제2 연결부를 포함하는 보호장치를 포함하는 것을 특징으로 하며 보호장치와 보호회로모듈을 나란하게 배치하여 소형화 및 경량화를 구현하면서도 안정성이 향상되는 배터리팩을 제공한다.

Description

배터리팩{Battery pack}
본 발명은 배터리팩에 관한 것이다.
최근, 휴대용 전자 기기의 전원으로 이차전지가 다양하게 사용되고 있다. 또한, 휴대용 전자 기기가 다양한 분야에서 사용되면서, 이에 따라 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한 이차전지는 충방전하여 복수회 사용이 가능하고, 이에 따라 경제적 및 환경적으로도 효과적이므로 그 사용이 장려되고 있다.
또한, 전자 기기에 대한 소형화, 경량화가 요구되면서, 이차전지에 대하여도 소형화, 경량화가 요구되고 있다. 그러나, 이차전지는 내부에 리튬 등과 같은 반응성이 큰 물질이 구비되어 있으므로, 안전성을 이유로 소형화 및 경량화시키는데 제약이 되어 왔다. 이에 따라, 이차전지의 안전성을 향상시키면서 동시에 소형화 및 경량화가 가능한 배터리팩을 개발하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
한편, 이와 같은 배터리팩은 안전성을 위하여 다양한 보호 장치 등을 더 포함한다.
본 발명은 신규한 구조를 채용하여 소형화, 경량화가 가능한 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 보호장치를 구비하여 안전성이 향상되는 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리팩은, 베어셀, 상기 베어셀 상에 위치하는 보호회로모듈, 및 상기 베어셀 상에 상기 보호회로모듈과 나란하게 배치되되, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 상기 베어셀 사이의 공간으로 연장되어 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 제1 연결부, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 반대되는 제2 면에 전기적으로 연결되는 제2 연결부를 포함하는 보호장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보호장치와 상기 베어셀 간에 위치하는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호장치는, 바디부, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 나란한 상기 바디부의 제1 면으로부터 연장되는 상기 제1 연결부, 및 상기 보호회로모듈의 제2 면과 나란한 상기 바디부의 제2 면으로부터 연장되는 상기 제2 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 연결부는 상기 보호회로모듈의 제2 면과 상기 제2 연결부 간을 전기적으로 연결하는 연장부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 연결부는, 상기 바디부의 제1 면으로부터 연장되는 제1 영역, 및 상기 제1 영역으로부터 단차지게 연장되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역과 상기 베어셀의 음극단자가 연결될 수 있다.
또한, 상기 보호장치와 상기 베어셀 간에 위치하는 접착부재를 더 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 높이 차이와 상기 접착부재의 높이와의 합은 상기 베어셀의 음극단자의 높이와 동일할 수 있다.
또한, 상기 제2 연결부는 상기 바디부의 제2 면 상에 위치하는 제1 영역, 및 상기 제1 영역으로부터 절곡되게 연장되는 제2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 연결부의 제2 영역은 상기 제2 연결부의 제1 영역과 수직되게 절곡 연장될 수 있다.
또한, 상기 제2 연결부의 제2 영역은 상기 베어셀로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 제2 연결부는 상기 보호회로모듈의 제2 면과 상기 제2 연결부 간을 전기적으로 연결하는 연장부를 구비하고, 상기 연장부는 상기 제2 연결부의 제2 영역과 전기적으로 연결되되 상기 제2 영역과 평행한 제1 영역, 및 상기 제1 영역으로부터 절곡 연장되어 상기 보호회로모듈의 제2 면 상에 위치되는 제2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디부는 감지한 온도에 의해 저항이 변화될 수 있다.
또한, 상기 제1 연결부는 상기 베어셀의 음극단자에 연결될 수 있다.
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 발명의 배터리팩에 따르면, 보호장치가 보호회로모듈에 나란히 배치되는바 배터리팩의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 보호장치의 제1 연결부가 보호회로모듈과 베어셀 사이의 공간으로 연장되어 베어셀과 연결되고 제2 연결부가 보호회로모듈과 연결되는바, 보다 안전하게 배터리팩을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리팩의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 배터리팩의 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 배터리팩의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 배터리팩의 보호장치의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 보호장치에 연장부가 구비된 것을 나타낸 사시도이다.
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 바람직한 실시예에 따른 배터리팩(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 배터리팩(100)의 분해사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 배터리팩(100)에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 배터리팩(100)은 베어셀(110), 베어셀(110) 상에 위치하는 보호회로모듈(120), 및 제1 연결부(134)와 제2 연결부(135)를 포함하는 보호장치(130)를 포함하고, 보호장치(130)가 보호회로모듈(120)과 나란하게 베어셀(110) 상에 위치할 수 있다.
베어셀(110)은 이온 또는 전자의 이동에 의하여 전기화학적 에너지를 발생하는 부재이다.
여기서, 베어셀(110)은 전지 케이스에 양극판, 음극판 및 이들 극판들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 권취 또는 적층하여 형성되는 전극 조립체와, 전해액이 함께 수납하여 제조될 수 있다. 전극 조립체는 전해액과의 전기화학적 반응에 의하여 에너지를 발생하고, 상기 에너지는 전극단자 등을 통하여 외부로 공급된다. 예컨대, 전지 케이스는 파우치형, 각형 또는 원통형일 수 있다.
한편, 베어셀(110)에는 예를 들어 음극단자(111)가 돌출 형성될 수 있으며, 이러한 음극단자(111)는 추후 설명될 보호장치(130)의 제1 연결부(134)와 전기적으로 연결될 수 있다.
보호회로모듈(120)은 베어셀(110) 상에 위치하여 베어셀(110)의 충전 및 방전시 전압 또는 전류를 제어하는 부재이다.
여기서, 보호회로모듈(120)은 회로패턴이 형성된 회로기판으로 구현될 수 있으며, 보호회로모듈(120)의 일면에는 여러 전자 부품(123)이 실장될 수 있다. 여기서, 전자 부품(123)이란 전계 효과 능동소자(FET; Field Effect Transistor), 집적회로(IC) 등이 될 수 있고, 이러한 전자 부품(123)은 베어셀(110) 내의 전극조립체를 제어하거나 전극조립체의 이상 작동시 회로를 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)의 회로기판은 스위칭 회로를 포함하여 전자 부품(123)과 함께 배터리팩(100)을 보다 효율적으로 제어하거나 보호할 수 있다. 구체적으로, 배터리팩(100)의 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 역전압 등을 차단하여, 배터리팩(100)의 폭발, 과열, 누액, 및 충방전 특성의 악화를 방지하고 전기적 성능의 저하와 이상 거동을 억제함으로써, 위험요소를 제거하고 사용수명을 연장시킬 수 있다.
보호장치(130)는 보호회로모듈(120) 상에 위치하여 배터리팩(100)의 온도를 감지하고, 온도가 상승하면 저항이 상승하여 전류를 단선시키는 부재이다.
여기서, 종래에는 PTC 소자가 보호회로모듈과 베어셀 간에 위치, 즉 보호회로모듈 하면에 위치함으로써 보호회로모듈과 베어셀 간에 PTC 소자의 두께 만큼의 공간이 필요하였는데, 본 실시예에서는 보호장치(130)가 보호회로모듈(120)의 하면이 아니고 보호회로모듈(120)과 나란하도록 베어셀(110) 상에 위치함으로써, 종래와 같이 베어셀(110)과 마주보는 보호회로모듈(120)의 제1 면(121) 및 베어셀(110) 간에 많은 공간이 필요치 않을 수 있다. 즉, 베어셀(110)과 보호회로모듈(120)이 기존에 비하여 훨씬 밀착된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 그 공간만큼 배터리팩(100)의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있으며, 들뜨는 공간이 없어 배터리팩(100)의 안전성이 향상될 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120)의 불필요한 부분을 없애고 보호회로모듈(120)을 베어셀(110)의 일측에 밀착시키며 베어셀(110) 상에 남는 공간인 베어셀(110)의 타측에 보호장치(130)를 위치시킴으로써, 공간 효율성 측면, 및 배터리팩(100)의 안전성 측면에서 매우 바람직할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 배터리팩(100)의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시한 배터리팩(100)의 보호장치(130)의 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시한 보호장치(130)에 연장부(136)가 구비된 것을 나타낸 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 보호장치(130)에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 보호장치(130)는 바디부(133), 바디부(133)의 제1 면(133a)으로부터 연장된 제1 연결부(134), 바디부(133)의 제2 면(133b)으로부터 연장된 제2 연결부(135)를 포함할 수 있다.
바디부(133)는 온도에 따라 저항이 변화되는 부재로서 보호장치(130)의 기초가 될 수 있다.
여기서, 바디부(133)는 배터리팩(100)의 온도를 측정하여 온도가 변화되면 저항이 함께 변화되는 소자이다. 이러한 바디부(133)는 예를 들어, PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 이용할 수 있다. 바디부(133)는 예를 들어 온도가 상승되면 저항이 함께 상승될 수 있고, 배터리팩(100)으로부터 발생되는 열이 과도해지면 제1 연결부(134) 및 제2 연결부(135)를 통해 흐르는 전류를 차단할 수 있다.
한편, 바디부(133)는 배터리팩(100) 중 베어셀(110)의 온도를 측정하도록 구현될 수 있다. 또한, 바디부(133)는 양 측면에 커넥터가 구비되어 각 커넥터에 제1 연결부(134)와 제2 연결부(135)가 전기적으로 연결되도록 구현될 수도 있다.
제1 연결부(134)는 바디부(133)의 제1 면(133a)으로부터 연장되는 부재로서, 베어셀(110)과 바디부(133)를 전기적으로 연결할 수 있다.
여기서, 제1 연결부(134)는 베어셀(110)과 마주하는 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)과 나란한 바디부(133)의 제1 면(133a)으로부터 연장되어 베어셀(110)의 음극단자(111)와 연결될 수 있다. 또한, 제1 연결부(134)는 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)과 베어셀(110) 사이의 공간으로 연장되어 베어셀(110)의 음극단자(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 일반적으로 베어셀(110)의 음극단자(111)는 베어셀(110)의 상면보다 높도록 돌출 형성되는바, 제1 연결부(134)의 형상이 중요할 수 있다.
본 실시예에서 제1 연결부(134)는 제1 영역(134a) 및 제2 영역(134b)으로 구분되며 제1 영역(134a)과 제2 영역(134b)은 단차지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 영역(134a)은 바디부(133)의 제1 면(133a)으로부터 연장되고 제2 영역(134b)은 제1 영역(134a)으로부터 연장되되 제1 영역(134a)에 대하여 단차지게 연장될 수 있다. 즉, 제2 영역(134b)은 제1 영역(134a)보다 높은 위치에 연장될 수 있으며, 이에 따라 제2 영역(134b)은 베어셀(110)의 음극단자(111) 상에 위치되어 음극단자(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 영역(134a)은 보호장치(130)의 바닥을 이루는바 베어셀(110) 상면에 밀착되도록 위치될 수 있는데, 예를 들어 절연성의 접착부재(150)를 통해 베어셀(110) 상면에 고정될 수 있다. 이때, 제1 영역(134a)이 양극을 띠는 베어셀(110)의 캔과 통전되지 않도록 접착부재(150)를 제1 영역(134a)과 대응되게 위치시킬 필요가 있을 수 있다. 여기서, 제2 영역(134b)과 음극단자(111)와 밀착될 수 있도록, 제2 영역(134b)과 제1 영역(134a)의 높이 차이와 접착부재(150)의 높이를 더한 값은 음극단자(111)의 높이와 동일할 수 있다.
한편, 제1 연결부(134)는 예를 들어, 금, 은, 구리, 니켈 등의 전기전도성 금속으로 구성될 수 있고, 제1 연결부(134)와 베어셀(110)의 음극단자(111)는 예를 들어 용접 등에 의해 연결될 수 있다. 또한, 보호장치(130)의 제1 연결부(135)는 도 4와 같이 직각으로 단차지게 형성될 수도 있지만 경사지게 단차지도록 형성될 수도 있다.
제2 연결부(135)는 바디부(133)의 제2 면(133b)으로부터 연장되는 부재로서, 바디부(133)와 보호회로모듈(120)을 전기적으로 연결할 수 있다.
여기서, 제2 연결부(135)는 바디부(133)의 제1 면(133a)과 반대되는 제2 면(133b), 즉 보호회로모듈(120)의 제1 면(121)과 반대되는 제2 면(122)과 나란한 바디부(133)의 제2 면(133b)으로부터 연장될 수 있으며, 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제2 연결부(135)는 'L'자 형으로 구현되고 별도의 도 5와 같은 'L'자 형 연장부(136)를 통해 제2 연결부(135)와 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)이 연결될 수 있다.
구체적으로, 제2 연결부(135)는 바디부(133)의 제2 면(133b) 상에 위치하는 제1 영역(135a)과 제1 영역(135a)으로부터 절곡되게 연장되는 제2 영역(135b)으로 구분될 수 있다. 이때, 제2 영역(135b)은 예를 들어 베어셀(110)로부터 멀어지는 방향으로 제1 영역(135a)에 대하여 수직하게 절곡될 수 있다. 또한, 연장부(136)는 제2 연결부(135)의 제2 영역(135b)과 평행하게 연결되는 제1 영역(136a), 및 제1 영역(136a)으로부터 절곡되어 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)의 회로패턴과 전기적으로 연결되는 제2 영역(136b)으로 구분될 수 있다. 이때, 연장부(136)의 제1 영역(136a)과 제2 영역(136b)은 도 3에 도시한 바와 같이, 그 폭이 상이할 수 있으며 제1 영역(136a)의 폭이 제2 영역(136b)보다 넓을 수 있다. 따라서, 폭이 넓은 연장부(136)의 제1 영역(136a)은 제2 연결부(135)의 제2 영역(135b)에 중첩되게 위치될 수 있다.
단, 제2 연결부(135) 및 연장부(136)의 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 연결부(135)가 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)과 전기적으로 연결되는 형상이라면 무관하다 할 것이다. 또한, 제2 연결부(135)와 연장부(136)가 일체로 연결된 형상도 가능하다 할 것이다.
한편, 연장부(136)의 제1 영역(136a)에 있어서 보호회로모듈(120)과 보호장치(130) 사이의 이격 공간에 대응되는 부분에는 그루브(136c)가 형성될 수 있다. 이러한 그루브(136c)는 연장부(136)가 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)에 연결될 때 보호회로모듈(120)과 간섭되는 현상을 피하기 위함일 수 있다. 또한, 연장부(136)의 제2 영역(136b)의 단부, 즉 보호회로모듈(120)의 제2 면(122)과 직접 연결되는 부분에 홈부(136d)가 형성될 수 있는데, 이러한 홈부(136d)는 보호회로모듈(120)과 연장부(136)가 납땜될 때 편의를 제공하기 위함일 수 있다.
한편, 보호장치(130) 및 보호회로모듈(120)의 상부에는 상부커버(140; 도 1 내지 도 3 참조)가 위치되어 배터리팩(100)의 보호장치(130) 및 보호회로모듈(120)을 보호할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 배터리팩은 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 : 베어셀 111 : 음극단자
120 : 보호회로모듈 130 : 보호장치
133 : 바디부 134 : 제1 연결부
135 : 제2 연결부 136 : 연장부
140 : 상부커버 150 : 접착부재

Claims (12)

  1. 베어셀;
    상기 베어셀 상에 위치하는 보호회로모듈; 및
    상기 베어셀 상에 상기 보호회로모듈과 나란하게 배치되되, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 상기 베어셀 사이의 공간으로 연장되어 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 제1 연결부, 상기 보호회로모듈의 제1 면과 반대되는 제2 면에 전기적으로 연결되는 제2 연결부를 포함하는 보호장치;
    를 포함하는 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호장치와 상기 베어셀 간에 위치하는 접착부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호장치는,
    바디부;
    상기 보호회로모듈의 제1 면과 나란한 상기 바디부의 제1 면으로부터 연장되는 상기 제1 연결부; 및
    상기 보호회로모듈의 제2 면과 나란한 상기 바디부의 제2 면으로부터 연장되는 상기 제2 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 연결부는 상기 보호회로모듈의 제2 면과 상기 제2 연결부 간을 전기적으로 연결하는 연장부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부는,
    상기 바디부의 제1 면으로부터 연장되는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역으로부터 단차지게 연장되는 제2 영역;
    을 포함하고,
    상기 제2 영역과 상기 베어셀의 음극단자가 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호장치와 상기 베어셀 간에 위치하는 접착부재를 더 포함하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 높이 차이와 상기 접착부재의 높이와의 합은 상기 베어셀의 음극단자의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 연결부는 상기 바디부의 제2 면 상에 위치하는 제1 영역, 및 상기 제1 영역으로부터 절곡되게 연장되는 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 연결부의 제2 영역은 상기 제2 연결부의 제1 영역과 수직되게 절곡 연장된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 연결부의 제2 영역은 상기 베어셀로부터 멀어지는 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 연결부는 상기 보호회로모듈의 제2 면과 상기 제2 연결부 간을 전기적으로 연결하는 연장부를 구비하고,
    상기 연장부는 상기 제2 연결부의 제2 영역과 전기적으로 연결되되 상기 제2 영역과 평행한 제1 영역, 및 상기 제1 영역으로부터 절곡 연장되어 상기 보호회로모듈의 제2 면 상에 위치되는 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 바디부는 감지한 온도에 의해 저항이 변화되는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 베어셀의 음극단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
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