KR20150095454A - 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 상부에 개구를 포함하는 캔과, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체와, 상기 개구를 패쇄하고, 돌출된 앵커부를 구비하는 캡 플레이트 및 상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈을 구비한 절연 플레이트를 포함하고, 상기 앵커홈은 상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 만곡지도록 형성 시 상기 앵커부가 상기 앵커홈을 따라 이동하도록 장공(Slot)형태로 형성되는, 전지 팩을 개시한다.

Description

전지 팩{Battery pack}
본 발명의 실시예들은 전지 팩에 관한 것이다.
무선인터넷이나 통신기술의 발달로 인하여 전원공급장치 없이 전지를 사용하여 운용 가능한 휴대용 전자기기의 사용이 보편화 되고 있다. 휴대폰, 게임기, PMP(portable multimedia player), MP3(mpeg audio layer-3) 플레이어뿐만 아니라, 스마트폰, 스마트 패드, 전자책 단말기, 가요성 태블릿 컴퓨터, 신체에 부착하는 이동용 의료 기기와 같은 각종 이동용 전자 기기에 대한 시장이 크게 성장하고 있다.
그 중 휴대용 컴퓨터는 소형이며 휴대가 간편하여 이동성이 뛰어난 장점이 있어 업무용 또는 개인용으로 널리 사용되고 있다. 휴대용 컴퓨터가 전원공급장치에 구애됨 없이 여러 장소에서 사용되기 위하여 전지 팩을 구비할 수 있다. 전지 팩은 충분한 출력을 제공하기 위하여 충전 및 방전을 반복하여 사용할 수 있는 다수의 단위 전지들을 구비할 수 있다.
이와 같은 이동용 전자 기기 관련 시장이 성장함에 따라, 이동용 전자기기의 형태 또한 사용자의 니즈(Needs)에 따라 다양하게 제공되고 있다. 이러한 이동용 전자기기의 다양한 형태에 적합한 전지 팩에 대한 요구도 높아지고 있다. 특히, 사용자의 편의성을 충족하기 위해서 만곡 형상의 이동용 전자기기에 대한 관심이 대두되면서 만곡된 형태를 가지는 전자팩에 대해서 관심이 증가되고 있다.
본 발명의 실시예들은 굽힘 힘을 가하여 만곡되게 형성시에 안정성이 유지되는 전지 팩을 제공한다.
본 발명의 일측면은, 상부에 개구를 포함하는 캔과, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체와, 상기 개구를 패쇄하고, 돌출된 앵커부를 구비하는 캡 플레이트 및 상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈을 구비한 절연 플레이트를 포함하고, 상기 앵커홈은 상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 만곡지도록 형성 시 상기 앵커부가 상기 앵커홈을 따라 이동하도록 장공(Slot)형태로 형성되는, 전지 팩을 제공한다.
또한, 상기 앵커홈은 상기 절연 플레이트의 길이 방향을 따라 형성되는 상기 절연 플레이트의 중심선에 대해서 비대칭 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트는, 서로 나란하게 배치된, 오목한 제1 측면과 볼록한 제2 측면을 구비할 수 있다.
또한, 상기 절연 플레이트의 중심선으로부터 상기 제2 측면까지의 상기 앵커홈 일부의 단면적 크기는 상기 절연 플레이트의 중심선으로부터 상기 제1 측면까지의 상기 앵커홈의 다른 일부의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 앵커홈은 복수개 구비되며, 상기 복수개의 앵커홈은, 상기 캔의 중심으로부터 이격되어 배치되며, 상기 절연 플레이트 일측에 형성되는 제1 앵커홈 및 상기 캔의 중심을 기준으로 상기 제1 앵커홈과 반대 방향인 상기 절연 플레이트 타측에 형성되는 제2 앵커홈을 구비할 수 있다.
또한, 상기 캔의 중심으로부터 상기 제1 앵커홈까지의 제1 거리와 상기 캔의 중심으로부터 상기 제2 앵커홈까지의 제2 거리는 서로 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 앵커홈은, 상기 절연 플레이트의 중심선과 상기 제1 앵커홈의 길이 방향의 중심선이 소정의 각도를 가질 수 있다.
또한, 상기 절연 플레이트는 터미널 플레이트가 안착하는 안착부를 구비하고, 상기 제1 앵커홈에 인접하는 상기 안착부와 상기 제1 앵커홈 사이의 최단 거리는 상기 제2 측면으로부터 상기 제1 측면으로 갈수록 짧아질 수 있다.
또한, 상기 제1 앵커홈의 폭은 상기 제2 측면에서 상기 제1 측면으로 갈수록 커질 수 있다.
또한, 상기 앵커부는, 상기 제1 앵커홈에 삽입되는 제1 앵커부와, 상기 제2 앵커홈에 삽입되는 제2 앵커부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 앵커부의 단면적은 상기 제2 앵커부의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트는, 상기 전극 조립체의 전기적 성질을 분리하는 제1 캡 플레이트와, 상기 제1 캡 플레이트 상부에 설치되는 제2 캡 플레이트를 구비하고, 상기 앵커부는 상기 제1 캡 플레이트 및 상기 제2 캡 플레이트 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
또한, 상기 앵커홈은 일측이 상기 절연 플레이트에서 개방되도록 형성되어, 상기 앵커부를 상기 앵커홈의 개방된 일측에 삽입하여 결합할 수 있다.
또한, 상기 캔은 상기 캡 플레이트를 따라 곡률 반경을 형성하고, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 곡률반경이 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 측면의 곡률반경과 상기 제2 측면의 곡률반경의 차이는 10mm 내지 30mm로 형성될 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트는, 상기 캡 플레이트의 상측에서 상기 캡 플레이트의 외면을 따라 용접하여 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 접합할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상부에 개구를 포함하는 캔과, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체와, 상기 개구를 패쇄하고, 돌출된 앵커부를 구비하는 캡 플레이트 및 상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈을 구비한 절연 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 만곡되도록 형성되어 오목한 제1 측면과 볼록한 제2 측면을 구비하고, 상기 제1 측면에서 상기 앵커홈의 일측까지의 최단 거리는 상기 제2 측면에서 상기 앵커홈의 타측까지의 최단 거리보다 짧게 형성되는, 전지 팩을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 개구를 구비하는 캔의 내부공간에 전극 조립체를 배치하는 단계와, 절연 플레이트를 캡 플레이트에 고정하고, 상기 개구에 상기 캡 플레이트를 설치하는 단계와, 상기 개구를 따라 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 용접하여 접합하는 단계 및 상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 가압하여 상기 캔 및 상기 캡 플레이트에 곡률을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 캡 플레이트는 돌출되도록 형성되는 앵커부를 구비하고, 상기 절연 플레이트는 상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈를 구비하고, 상기 앵커부는 상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 가압 시에 상기 앵커홈을 따라 이동하는, 전지 팩 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 용접하여 접합하는 단계는, 상기 캡 플레이트의 상측에서 상기 캡 플레이트의 외면을 따라 용접하여 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 접합할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 전지 팩은 굽힘 힘을 가하여 만곡되도록 형성시에 절연 플레이트의 변형을 최소화하여 안정성을 유지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 팩을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 캡 플레이트를 개략적으로 도시한 저면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 절연 플레이트의 일 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 6는 도 2에 도시된 절연 플레이트의 다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 절연 플레이트의 또 다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 전지 팩(100)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 캡 플레이트(130)를 개략적으로 도시한 저면도이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)은 캔(110), 전극 조립체(120), 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(140), 터미널 플레이트(150) 및 전극핀(160)을 구비할 수 있다. 전지 팩(100)은 재충전이 가능한 이차전지로서 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다
캔(110)은 상부에 개구를 구비한 대략 육면체의 형상으로, 일 방향으로 납작하고 만곡지게 형성된다. 캔(110)은 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 전극 조립체(120)가 개구를 통해서 캔(110)에 삽입된 후, 개구는 캡 플레이트(130)에 의해 밀봉될 수 있다.
전극 조립체(120)는 제1 전극층(121), 제2 전극층(122) 및 제1 전극층(121)과 제2 전극층(122) 사이의 세퍼레이터(123)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(120)는, 다수의 제1 전극층(121), 제2 전극층(122) 및 세퍼레이터(123)가 적층된 구조를 형성할 수 있으며, 제1 전극층(121), 제2 전극층(122) 및 세퍼레이터(123)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성할 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 전극 조립체(120)는 제1 전극층(121), 제2 전극층(122) 및 세퍼레이터(123)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성하는 것을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 전극층(121)은 양극 필름 또는 음극 필름 중 어느 하나일 수 있다. 제1 전극층(121)이 양극 필름인 경우, 제2 전극층(122)은 음극 필름일 수 있으며, 반대로, 제1 전극층(121)이 음극 필름인 경우, 제2 전극층(122)은 양극 필름일 수 있다. 즉, 제1 전극층(121)과 제2 전극층(122)은 전기적으로 극성이 다르게 형성되며 특정 극성에 한정되지 않는다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 제1 전극층(121)은 양극 필름으로 형성되고, 제2 전극층(122)은 음극 필름으로 형성되는 경우를 중심으로 설명한다.
제1 전극층(121)은 제1 금속 집전체(미도시)와 상기 제1 금속 집전체 표면에 제1 활물질(미도시)이 도포된 제1 활물질부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 전극층(122)은 제2 금속 집전체(미도시)와 상기 제2 금속 집전체 표면에 제2 활물질(미도시)이 도포되어 형성된 제2 활물질부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 전극층(121)은 양극 필름인바, 상기 제1 금속 집전체는 양극 집전체이며, 상기 제1 활물질부는 양극 활물질부일 수 있다. 그리고, 제2 전극층(122)은 음극 필름인바, 상기 제2 금속 집전체는 음극 집전체이며, 상기 제2 활물질부는 음극 활물질부일 수 있다. 상기 양극 집전체, 상기 양극 활물질부, 상기 음극 집전체 및 상기 음극 활물질부의 물질 및 구성은 일반적인 이차전지에 사용되는 주지/관용의 물질이 사용될 수 있으므로, 그 상세한 물질 및 구성에 대한 설명은 여기서 생략한다.
세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene)막과 같은 다공성 고분자막일 수 있으며, 고분자 섬유를 포함하는 직포 또는 부직포 형태일 수 있으며, 세라믹 입자를 포함할 수 있고, 고분자 고체 전해질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(123)는 독립적인 필름으로 형성하거나 제1 전극층(121) 또는 제2 전극층(122) 상에 비전도성의 다공성 층을 형성하여 사용될 수 있다.
세퍼레이터(123)는 제1 전극층(121)과 제2 전극층(122)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 형성한 것으로, 세퍼레이터(123)의 형상은 반드시 제1 전극층(121)이나 제2 전극층(122)의 형상과 동일하게 형성될 필요는 없다.
전극판(125, 127)은 성질이 다른 제1 전극판(125)과 제2 전극판(127)을 구비할 수 있다. 전극판(125,127)은 전극 조립체(120)를 외부와 전기적으로 접속되기 위해서 설치한다. 제1 전극판(125)은 제1 전극층(121)과 전기적으로 접속되어 양극을 가지고, 제2 전극판(127)은 제2 전극층(122)과 전기적으로 접속되어 음극을 가진다.
캡 플레이트(130)는 캔(110)의 개구를 밀폐하여 캔(110)의 내부공간에 설치된 전극 조립체(120)를 보호한다. 또한, 캡 플레이트(130)는 캔(110)의 개구를 폐쇄하도록 설치되는 제1 캡 플레이트(131)와 제1 캡 플레이트(131) 상측에 설치되는 제2 캡 플레이트(132)를 구비할 수 있다.
캡 플레이트(130)는 캔(110)과 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(110)이 접하는 부분은 캡 플레이트(130)의 상측에서 캡 플레이트(130)의 외면을 따라 용접하여 캡 플레이트(130)와 캔(110)을 접합하여, 캔(110)의 내부 기밀을 유지할 수 있다.
캡 플레이트(130)는 만곡지도록 형성되어 서로 나란하게 배치된, 오목한 제1 측면(131a, 132a)과 볼록한 제2 측면(131b, 132b)을 구비한다. 상세하게, 제1 캡 플레이트(131)의 제1 측면(131a)은 제2 캡 플레이트(132)의 제1 측면(132a)에 대응되도록 형성되고, 제1 캡 플레이트(131)의 제2 측면(131b)은 제2 캡 플레이트(132)의 제2 측면(132b)에 대응되도록 형성된다. 캡 플레이트(130)의 제1 측면(131a, 132a)은 오목한 형상을 가지며 곡률 중심으로부터 상대적으로 인접하게 배치되고, 캡 플레이트(130)의 제2 측면(131b, 132b)은 볼록한 형상을 가지며 곡률 중심으로부터 상대적으로 멀리 배치될 수 있다. 제1 측면(131a, 132a)의 곡률반경과 제2 측면(131b, 132b)의 곡률반경은 상이하게 형성되어, 제1 측면(131a, 132a)의 곡률반경과 제2 측면(131b, 132b)의 곡률반경의 차이는 10mm 내지 30mm로 형성될 수 있다. 곡률반경의 차이가 10mm보다 작으면 캔(110)의 내부공간이 협소하여 전극 조립체(120)를 설치할 공간이 부족하고, 곡률반경의 차이가 30mm보다 크면 전지 팩(100)에 곡률을 형성하기 위해서 캔(110)과 캡 플레이트(130)에 상대적으로 큰 외력이 필요하다. 따라서 상기 외력에 의해 전지 팩(100)이 파손될 위험이 증가하고, 에너지 소비가 증가한다.
제1 캡 플레이트(131)는 전극 조립체(120)의 전기적 성질을 분리한다. 즉, 제1 캡 플레이트(131)는 절연체로 형성되고, 제1 전극판(125)이 통과하는 제1 홈(135)과 제2 전극판(127)이 통과하는 제2 홈(137)을 구비한다. 제1 홈(135)과 제2 홈(137)은 접촉되지 않도록 이격되도록 형성되어 제1 전극판(125)과 제2 전극판(127)의 극성을 분리한다.
제1 캡 플레이트(131)는 제2 캡 플레이트(132)를 지지하기 위해서 제1 캡 플레이트의 측면에 돌출되도록 형성된 리브(131c)를 구비 할 수 있다. 제2 캡 플레이트(132)가 제1 캡 플레이트(131)의 상측에 안착되면, 리브(131c)에 의해 제1 캡 플레이트(131)가 제2 캡 플레이트(132)로부터 이탈되는 것을 방지 할 수 있다.
제2 캡 플레이트(132)는 제1 캡 플레이트(131)의 상측에 설치되어 제1 전극판(125)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 캡 플레이트(132)의 상측에는 전극핀(160)이 배치될 수 있다. 전극핀(160)은 제2 캡 플레이트(130)와 절연 플레이트(140) 및 터미널 플레이트(150)에 각각 형성된 단자통공(139a, 142, 151)에 삽입되며 터미널 플레이트(150)를 통하여 전극 조립체(120)의 제2 전극판(127)과 접하며 제1 전극판(125)에 전기적으로 연결된다. 전극핀(160)은 제2 캡 플레이트(132)의 단자통공(139a)에 삽입될 때 가스켓(139)에 의하여 제2 캡 플레이트(130)와 전기적으로 절연된다.
제1 전극판(125)은 제2 캡 플레이트(132)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극판(127)은 후술할 터미널 플레이트(150)와 전기적으로 접촉하고 이를 통해 전극핀(160)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극판(125) 및 제2 전극판(127)은 서로 다른 극성을 띄므로, 각각 제1 전극판(125) 및 제2 전극판(127)과 연결된 제2 캡 플레이트(132) 및 전극핀(160) 역시 다른 극성을 갖는다.
전극핀(160)과 제2 캡 플레이트(132) 간의 단락을 방지하기 위하여 전극핀(160)과 제2 캡 플레이트(130) 사이에 가스켓(139)이 구비 될 수 있다. 가스켓(139)은 절연성 소재로 제작되며, 전극핀(160)과 제2 캡 플레이트(132) 간의 전기적 단락을 방지한다.
제2 캡 플레이트(132)는 중앙에 단자통공(139a)이 형성되어 있으며, 전극핀(160)이 가스켓(139)이 의하여 절연되면서 제2 캡 플레이트(132)의 단자통공(139a)을 통하여 터미널 플레이트(150)와 전기적으로 접촉한다.
제2 캡 플레이트(132)는 밀폐된 캔(110)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입구(138)가 형성될 수 있고, 전해액 주입구(138)는 전해액이 주입된 후, 밀봉마개(미도시)에 의해 밀봉될 수 있다.
캡 플레이트(130)는 절연 플레이트(140)를 지지하기 위해서 돌출되도록 형성되는 앵커부(133, 134)를 구비할 수 있다. 앵커부(133, 134)는 제1 캡 플레이트(131) 및 제2 캡 플레이트(132) 중 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 절연 플레이트(140)의 앵커홈(143, 144)에 삽입되어 제1 캡 플레이트(131)와 제2 캡 플레이트(132) 사이에 배치될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 앵커부(133, 134)가 제2 캡 플레이트(132)에 형성된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
앵커부(133, 134)는 절연 플레이트(140)가 캡 플레이트(130)에 용이하게 지지되기 위해서, 복수개로 구비 될 수 있다. 절연 플레이트(140)는 제2 전극판(127)과 터미널 플레이트(150)를 전기적으로 연결하기 위해서 제2 전극판(127)의 상부 배치된다. 앵커부(133, 134)는 캔(110)의 중심에서 이격되어 배치되는 제1 앵커부(133)와 제1 앵커부(133)에 비하여 상대적으로 캔(110)의 중심에 인접하도록 배치되는 제2 앵커부(134)를 구비 할 수 있다. 또한, 제2 앵커부(134)의 단면적은 제1 앵커부(133)의 단면적 보다 크게 형성하여 캔(110)의 중심에서의 절연 플레이트(140)가 캡 플레이트(130)에 강하게 지지될 수 있다.
절연 플레이트(140)는 제1 캡 플레이트(131)와 제2 캡 플레이트(132) 사이에 배치될 수 있으며, 가스켓(139)과 같은 절연물질로 형성된다. 절연 플레이트(140)에는 제2 캡 플레이트(132)의 단자통공(139a)에 대응되는 위치에 전극핀(160)이 삽입되는 단자통공(142)이 형성되어 있다. 절연 플레이트(140)의 하면에는 터미널 플레이트(150)가 안착되도록 터미널 플레이트(150)의 크기에 상응하는 안착부(141)가 형성된다. 절연 플레이트(140)에 대하여는 자세히 후술한다.
터미널 플레이트(150)는 니켈(Ni) 합금으로 형성되며, 절연 플레이트(140)의 하면에 결합된다. 터미널 플레이트(150)에는 제2 캡 플레이트(132)의 단자통공(139a)에 대응되는 위치에 전극핀(160)이 삽입되는 단자통공(151)이 형성되어 있으며, 전극핀(160)이 가스켓(139)에 의하여 절연되면서 제2 캡 플레이트(132)의 단자통공(139a)을 통하여 결합되므로 터미널 플레이트(150)는 캡 플레이트(130)와 전기적으로 절연되면서 전극핀(160)과 전기적으로 연결된다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 절연 플레이트의 일 실시예를 보여주는 평면도이다. 도 4는 캡 플레이트(130)에 외력을 가하여 성형하기 전의 절연 플레이트(140)와 앵커부(133, 134)의 배치를 보여주고, 도 5는 캡 플레이트(130)에 외력을 가하여 캡 플레이트(130)가 만곡되도록 성형한 후의 절연 플레이트(140)와 앵커부(133, 134)의 배치를 보여준다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 일 실시예에 따른 절연 플레이트(140)는 터미널 플레이트(150)가 설치되는 안착부(141), 전극핀(160)이 삽입되는 단자통공(142), 제1 앵커부(133)가 삽입되는 제1 앵커홈(143) 및 제2 앵커부(134)가 삽입되는 제2 앵커홈(144)을 구비할 수 있다. 또한, 제1 앵커홈(143) 및 제2 앵커홈(144)은 일 측면이 절연 플레이트(140)에서 개방되도록 형성되어, 제1 앵커부(133) 및 제2 앵커부(134)를 개방된 일 측면에 삽입하여 결합할 수 있다.
제1 앵커홈(143)은 캔(110)의 중심으로부터 이격되어 배치되며, 절연 플레이트(140)의 일측에 형성되고, 제2 앵커홈(144)은 캔(110)의 중심을 기준으로 제1 앵커홈(143)과 반대 방향인 절연 플레이트(140) 타측에 형성된다. 따라서, 캔(110)의 중심으로부터 제1 앵커홈(143)까지의 제1 거리(S1)와 캔(110)의 중심으로부터 제2 앵커홈(144)까지의 제2 거리(S2)는 서로 상이하게 형성된다. 즉, 제1 거리(S1)는 제2 거리(S2)보다 길게 형성되도록, 절연 플레이트(140)가 캡 플레이트(130)에 배치된다.
제1 앵커홈(143)은 캔(110) 및 캡 플레이트(130)를 만곡지도록 형성 시 제1 앵커부(133)가 제1 앵커홈(143)을 따라 이동하도록 장공(Slot)형태로 형성될 수 있다. 즉, 캔(110) 및 캡 플레이트(130)를 가압 시에 제2 앵커부(134)는 제2 앵커홈(144)에 고정되어 지지되고, 제1 앵커부(133)는 제1 앵커홈(143)을 따라 절연 플레이트(140)의 간섭 없이 제1 측면(131a, 132a)으로 이동할 수 있다.
이때, 제1 앵커부(133)는 제1 측면(131a, 132a)을 향하여 이동하는바, 제1 앵커홈(143)은 제1 측면(131a, 132a)을 향하여 연장되도록 형성되고, 제1 앵커홈(143)은 절연 플레이트(140)의 길이 방향을 따라 형성되는 절연 플레이트(140)의 중심선(A)에 대해서 비대칭 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 절연 플레이트(140)의 중심선(A)으로부터 제2 측면(131b, 132b)까지의 제1 앵커홈(143) 일부의 단면적 크기는 절연 플레이트(140)의 중심선으로부터 제1 측면(131a, 132a) 방향의 제1 앵커홈(143)의 다른 일부의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 제1 측면(131a, 132a)에서 제1 앵커홈(143)의 일측까지의 최단 거리(d1)는 제2 측면(131b, 132b)에서 제1 앵커홈(143)의 타측까지의 최단 거리(d2)보다 길게 형성될 수 있다.
제1 앵커홈(143)은 절연 플레이트(140)의 중심선(A)과 제1 앵커홈(143)의 길이 방향의 중심선(B)이 소정의 각도를 가질 수 있다. 또한, 제1 앵커홈(143)의 폭은 제2 측면(131b, 132b)에서 제1 측면(131a, 132a)으로 갈수록 커지도록 형성할 수 있다. 이는 캡 플레이트(130)를 만곡되도록 형성 시에 제1 앵커부(133)가 제1 앵커홈(143)을 따라 제1 측면(131a, 132a)으로 용이하게 이동하기 위함이다. 이로 인해, 제1 앵커홈(143)에 인접하는 안착부(141)의 측면(145)과 제1 앵커홈(143) 사이의 최단 거리(G)는 제2 측면(131b, 132b)으로부터 제1 측면(131a, 132a)으로 갈수록 짧아지게 형성될 수 있다.
전지 팩(100)은 만곡된 형상을 지닌 각 전지 팩(100)의 구성요소를 제작한 후, 조립하여 형성할 수 있으며, 또한, 평평한 전지 팩을 조립한 후 전지 팩(100)에 외력을 가하여 만곡된 형상을 지닌 전지 팩(100)을 제조할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 평평한 전지 팩(100)을 가압하여 만곡된 전지 팩(100)을 제조하는 방법을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 개구를 구비하는 캔(110)의 내부공간에 전극 조립체(120)를 배치하고, 절연 플레이트(140)를 캡 플레이트(130)에 고정하고, 캔(110)의 개구에 캡 플레이트(130)를 설치하며, 캔(110)의 개구를 따라 캡 플레이트(130)와 캔(110)을 용접하여 접합하고, 캔(110) 및 캡 플레이트(130)를 가압하여 캔(110) 및 캡 플레이트(130)에 곡률을 형성할 수 있다.
캡 플레이트(130)와 캔(110)을 용접하여 접합하는 것는 캡 플레이트(130)의 상측에서 캡 플레이트(130)의 외면을 따라 용접하여 캡 플레이트(130)와 캔(110)을 접합할 수 있다. 용접기구(미도시)와 캡 플레이트(130)는 수직으로 형성될 수 있으며, 또한 용접기구가 캡 플레이트(130)에 대해 일정한 각도를 가지도록 비스듬하게 수 있다. 이때, 캡 플레이트(130)와 캔(110)의 접합되는 위치가 동일한 평면에 형성되고, 상기 용접기구의 높이가 일정하게 형성한 후에 용접하여, 용접하는 시간을 단축시켜서 작업 공정의 효율성을 증가 시킬 수 있다.
캔(110) 및 캡 플레이트(130)를 가압하는 단계는 캡 플레이트(130)에 돌출되도록 형성되는 제1 앵커부(133)가 절연 플레이트(140)의 제1 앵커홈(143)에 삽입되고, 제1 앵커부(133)가 제1 앵커홈(143)을 따라 이동한다. 이때 제2 앵커부(134)는 제2 앵커홈(144)에 고정되어 지지된다.
절연 플레이트(140)를 구비한 전지 팩(100) 및 그 제조 방법은 제1 앵커홈(143)을 따라 제1 앵커부(133)가 안내되는바, 전지 팩(100)의 외면을 가압하여 만곡되도록 형성 시에, 안정성이 유지되는 전지 팩(100)을 제조할 수 있다.
또한, 절연 플레이트(140)를 구비한 전지 팩(100) 및 그 제조 방법은 제1 앵커부(133)가 이동할 수 있는 제1 앵커홈(143)을 구비하는바, 전지 팩(100)의 외면을 가압 시에 절연 플레이트(140)의 파손 및 이탈을 최소화 할 수 있다.
도 6는 도 2에 도시된 절연 플레이트의 다른 실시예를 보여주는 평면도이다. 이하에서 상기와 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩은 캔(110), 전극 조립체(120), 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(240), 터미널 플레이트(150) 및 전극핀(160)을 구비할 수 있다. 다만 본 발명의 다른 실시예는 다른 부분은 일 실시예와 동일하고, 다만 절연 플레이트(240)의 앵커홈(243, 244)의 형상이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 본 실시예의 설명에 있어서 그 설명이 없는 부분은 일 실시예의 설명을 원용하도록 하고 자세한 설명은 생략하도록 한다.
절연 플레이트(240)는 터미널 플레이트가 설치되는 안착부(241), 전극핀이 삽입되는 단자통공(124), 제1 앵커부(233)가 삽입되는 제1 앵커홈(243) 및 제2 앵커부(234)가 삽입되는 제2 앵커홈(244)을 구비할 수 있다. 또한, 제1 앵커홈(243) 및 제2 앵커홈(244)은 일 측면이 절연 플레이트(240)에서 개방되도록 형성되어, 제1 앵커부(233) 및 제2 앵커부(234)를 개방된 일측면에 삽입하여 결합할 수 있다.
제2 앵커홈(244)은 캔 및 캡 플레이트(230)를 만곡지도록 형성 시 제2 앵커부(234)가 제2 앵커홈(244)을 따라 이동하도록 장공(Slot)형태로 형성될 수 있다. 즉, 캔 및 캡 플레이트(230)를 가압 시에 제1 앵커부(233)는 제1 앵커홈(243)에 고정되어 지지되고, 제2 앵커부(234)는 제2 앵커홈(244)을 따라 절연 플레이트(240)의 간섭 없이 제1 측면(230a)으로 이동할 수 있다.
이때, 제2 앵커부(234)는 제1 측면(230a)을 향하여 이동하는바, 제2 앵커홈(244)은 제1 측면(230a)을 향하여 연장되도록 형성되도록, 제2 앵커홈(244)은 절연 플레이트(240)의 길이 방향을 따라 형성되는 절연 플레이트(240)의 중심선(A)에 대해서 비대칭 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 절연 플레이트(240)의 중심선(A)으로부터 제2 측면(230b)까지의 제2 앵커홈(144) 일부의 단면적 크기는 절연 플레이트(240)의 중심선(A)으로부터 제1 측면(230a)까지의 제2 앵커홈(244)의 다른 일부의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 제1 측면(230a)에서 제2 앵커홈(244)의 일측까지의 최단 거리(d3)는 제2 측면(230b)에서 제2 앵커홈(144)의 타측까지의 최단 거리(d4)보다 길게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩은 상기 서술한 일 실시예에 따른 전지팩 제조방법과 동일 또는 유사하고, 다만 전지 팩의 외면을 가압시에 앵커부(233,234)를 안내하는 앵커홈(243, 244) 형상에 따른 절연 플레이트(240)의 배치만 특징적으로 달라진다. 그러므로, 본 실시예의 설명에 있어서 그 설명이 없는 부분은 상기 제1 실시예의 설명을 원용하도록 하고 자세한 설명은 생략하도록 한다.
전지 팩에 외력을 가하여 가압하는 단계는 캡 플레이트(230)에 돌출되도록 형성되는 제2 앵커부(234)가 절연 플레이트(240)의 제2 앵커홈(244)에 삽입되고, 제2 앵커부(234)가 제2 앵커홈(244)을 따라 이동한다. 이때 제1 앵커부(233)는 제1 앵커홈(243)에 고정되어 지지된다.
절연 플레이트(240)를 구비한 전지 팩 및 그 제조 방법은 제2 앵커홈(244)을 따라 제2 앵커부(234)가 안내되는바, 전지 팩의 외면을 가압하여 만곡되도록 형성 시에, 안정성이 유지되는 전지 팩을 제조할 수 있다.
또한, 절연 플레이트(240)를 구비한 전지 팩 및 그 제조 방법은 제2 앵커부(234)가 이동할 수 있는 제2 앵커홈(244)을 구비하는바, 전지 팩을 외면을 가압 시에 절연 플레이트(240)의 파손 및 이탈을 최소화 할 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 절연 플레이트의 또 다른 실시예를 보여주는 평면도이다. 이하에서 상기와 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 3 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩은 캔(110), 전극 조립체(120), 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(330), 터미널 플레이트(150) 및 전극핀(160)을 구비할 수 있다. 다만 본 발명의 또 다른 실시예는 다른 부분은 일 실시예와 동일하고, 다만 절연 플레이트(340)의 앵커홈(343, 344)의 형상이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 본 실시예의 설명에 있어서 그 설명이 없는 부분은 일 실시예의 설명을 원용하도록 하고 자세한 설명은 생략하도록 한다.
절연 플레이트(340)는 터미널 플레이트가 설치되는 안착부(341), 전극핀이 삽입되는 단자통공(342), 제1 앵커부(333)가 삽입되는 제1 앵커홈(343) 및 제2 앵커부(334)가 삽입되는 제2 앵커홈(344)을 구비할 수 있다. 또한, 제1 앵커홈(343) 및 제2 앵커홈(344)은 일 측면이 절연 플레이트(340)에서 개방되도록 형성되어, 제1 앵커부(333) 및 제2 앵커부(334)를 개방된 일 측면에 삽입하여 결합할 수 있다.
제1 앵커홈(343)은 상기 일 실시예의 절연 플레이트(140)에 구비된 제1 앵커홈(143)과 동일하게 형성될 수 있으며, 제2 앵커홈(344)은 상기 다른 실시예의 절연 플레이트(240)에 구비된 제2 앵커홈(244)과 동일하게 형성될 수 있다.
따라서, 전지 팩을 만곡지도록 형성 시에 제1 앵커부(333)가 제1 앵커홈(343)을 따라 이동할 수 있으며, 동시에 제2 앵커부(334)가 제2 앵커홈(344)을 따라 이동할 수 있다.
절연 플레이트(340)를 구비한 전지 팩 및 그 제조 방법은 제1 앵커홈(343) 및 제2 앵커홈(344)을 따라 제1 앵커부(333) 및 제2 앵커부(334)가 안내되는바 전지 팩을 외면을 가압하여 만곡되도록 형성 시에, 안정성이 유지되는 전지 팩을 제조할 수 있다.
또한, 절연 플레이트(340)를 구비한 전지 팩 및 그 제조 방법은 제1 앵커부(333) 및 제2 앵커부(334)가 이동할 수 있는 제1 앵커홈(343) 및 제2 앵커홈(344)을 구비하는바, 전지 팩을 외면을 가압 시에 절연 플레이트(340)의 파손 및 이탈을 최소화 할 수 있다.
전자기기(미도시)의 형상에 따라 상기 전지 팩에 곡률을 형성하여 변화 할 수 있는바, 상기 전자기기의 공간 활용성을 증대 할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 전지 팩
110: 캔
120: 전극 조립체
130, 330. 330: 캡 플레이트
133, 233, 333: 제1 앵커부
134, 234, 324: 제2 앵커부
140, 240. 340: 절연 플레이트
143, 243, 343: 제1 앵커홈
144, 344, 344: 제2 앵커홈
150: 터미널 플레이트
160: 전극핀

Claims (20)

  1. 상부에 개구를 포함하는 캔;
    상기 캔에 수용되는 전극 조립체;
    상기 개구를 패쇄하고, 돌출된 앵커부를 구비하는 캡 플레이트; 및
    상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈을 구비한 절연 플레이트;를 포함하고,
    상기 앵커홈은 상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 만곡지도록 형성 시 상기 앵커부가 상기 앵커홈을 따라 이동하도록 장공(Slot)형태로 형성되는, 전지 팩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 앵커홈은 상기 절연 플레이트의 길이 방향을 따라 형성되는 상기 절연 플레이트의 중심선에 대해서 비대칭 형상인, 전지 팩.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는,
    서로 나란하게 배치된, 오목한 제1 측면과 볼록한 제2 측면을 구비하는, 전지 팩.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트의 중심선으로부터 상기 제2 측면까지의 상기 앵커홈 일부의 단면적 크기는 상기 절연 플레이트의 중심선으로부터 상기 제1 측면까지의 상기 앵커홈의 다른 일부의 크기보다 작게 형성되는, 전지 팩.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 앵커홈은 복수개 구비되며,
    상기 복수개의 앵커홈은,
    상기 캔의 중심으로부터 이격되어 배치되며, 상기 절연 플레이트 일측에 형성되는 제1 앵커홈; 및
    상기 캔의 중심을 기준으로 상기 제1 앵커홈과 반대 방향인 상기 절연 플레이트 타측에 형성되는 제2 앵커홈;을 구비하는, 전지 팩.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 캔의 중심으로부터 상기 제1 앵커홈까지의 제1 거리와 상기 캔의 중심으로부터 상기 제2 앵커홈까지의 제2 거리는 서로 상이하게 형성되는, 전지 팩.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 긴, 전지 팩.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 앵커홈은,
    상기 절연 플레이트의 중심선과 상기 제1 앵커홈의 길이 방향의 중심선이 소정의 각도를 가지는, 전지 팩.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 터미널 플레이트가 안착하는 안착부를 구비하고,
    상기 제1 앵커홈에 인접하는 상기 안착부와 상기 제1 앵커홈 사이의 최단 거리는 상기 제2 측면으로부터 상기 제1 측면으로 갈수록 짧아지는, 전지 팩.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 앵커홈의 폭은 상기 제2 측면에서 상기 제1 측면으로 갈수록 커지는, 전지 팩.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 앵커부는,
    상기 제1 앵커홈에 삽입되는 제1 앵커부와, 상기 제2 앵커홈에 삽입되는 제2 앵커부를 구비하는, 전지 팩.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 앵커부의 단면적은 상기 제2 앵커부의 단면적보다 크게 형성되는, 전지 팩.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는,
    상기 전극 조립체의 전기적 성질을 분리하는 제1 캡 플레이트와, 상기 제1 캡 플레이트 상부에 설치되는 제2 캡 플레이트를 구비하고,
    상기 앵커부는 상기 제1 캡 플레이트 및 상기 제2 캡 플레이트 중 적어도 하나에 형성되는, 전지 팩.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 앵커홈은 일측이 상기 절연 플레이트에서 개방되도록 형성되어, 상기 앵커부를 상기 앵커홈의 개방된 일측에 삽입하여 결합하는, 전지 팩.
  15. 제3 항에 있어서,
    상기 캔은 상기 캡 플레이트를 따라 곡률 반경을 형성하고, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 곡률반경이 상이한, 전지 팩.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 측면의 곡률반경과 상기 제2 측면의 곡률반경의 차이는 10mm 내지 30mm로 형성되는, 전지 팩.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는,
    상기 캡 플레이트의 상측에서 상기 캡 플레이트의 외면을 따라 용접하여 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 접합하는, 전지 팩.
  18. 상부에 개구를 포함하는 캔;
    상기 캔에 수용되는 전극 조립체;
    상기 개구를 패쇄하고, 돌출된 앵커부를 구비하는 캡 플레이트; 및
    상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈을 구비한 절연 플레이트; 를 포함하고,
    상기 캡 플레이트는 만곡되도록 형성되어 오목한 제1 측면과 볼록한 제2 측면을 구비하고,
    상기 제1 측면에서 상기 앵커홈의 일측까지의 최단 거리는 상기 제2 측면에서 상기 앵커홈의 타측까지의 최단 거리보다 짧게 형성되는, 전지 팩.
  19. 개구를 구비하는 캔의 내부공간에 전극 조립체를 배치하는 단계;
    절연 플레이트를 캡 플레이트에 고정하고, 상기 개구에 상기 캡 플레이트를 설치하는 단계;
    상기 개구를 따라 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 용접하여 접합하는 단계; 및
    상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 가압하여 상기 캔 및 상기 캡 플레이트에 곡률을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 캡 플레이트는 돌출되도록 형성되는 앵커부를 구비하고,
    상기 절연 플레이트는 상기 앵커부가 삽입되어 지지되는 앵커홈를 구비하고,
    상기 앵커부는 상기 캔 및 상기 캡 플레이트를 가압 시에 상기 앵커홈을 따라 이동하는, 전지 팩 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트와 상기 캔을 용접하여 접합하는 단계는,
    상기 캡 플레이트의 상측에서 상기 캡 플레이트의 외면을 따라 용접하여 상기 캡 플레이트와 상기 캔을 접합하는, 전지 팩 제조 방법.
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