KR20150119663A - 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 팩의 내구성 및 안전성 향상을 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 일측에 개구를 가지며, 오목한 제1메인벽 및 상기 제1메인벽에 대향하도록 배치된 볼록한 제2메인벽을 포함하는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 수용된 전극 조립체 및 상기 제1메인벽에 형성된 요철부를 구비하는, 전지 팩을 제공한다.

Description

전지 팩{Battery Pack}
본 발명은 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 발명은 전지 팩의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일측에 개구를 가지며, 오목한 제1메인벽 및 상기 제1메인벽에 대향하도록 배치된 볼록한 제2메인벽을 포함하는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 수용된 전극 조립체 및 상기 제1메인벽에 형성된 요철부를 구비하는, 전지 팩이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1메인벽 및 상기 제2메인벽은 일정한 곡률 반경을 갖도록 만곡된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부는 상기 제2메인벽의 중심부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부는 상기 제1메인벽에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부는 상기 제1메인벽의 중심부를 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부를 상기 제1메인벽의 내측에서 외측을 향하여 외부로 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부는 상기 케이스의 길이 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2메인벽의 중앙부의 두께는 상기 제1메인벽의 중앙부의 두께보다 얇을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1메인벽에 형성된 상기 요철부는 상기 케이스의 너비 방향으로 따라 수축될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부를 상기 케이스의 외부를 향하여 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1메인벽의 곡률 반경이 상기 제2메인벽의 곡률 반경 보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1메인벽의 곡률 반경은 170mm 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1메인벽의 곡률 반경과 상기 제2메인벽의 곡률 반경의 차이는 10mm 내지 30mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체는 상기 제1메인벽 및 상기 제2메인벽을 따라 만곡될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트 및 상기 캡 플레이트의 상면부에는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극핀은 제1극성을 갖고, 상기 캡 플레이트는 제1극성과 다른 제2극성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캡 플레이트는 상기 제1메인벽에 대응되는 제1측면 및 상기 제2메인벽과 대응되는 제2측면을 갖고, 상기 캡 플레이트의 상기 제1측면은 상기 제1메인벽의 곡률 반경과 동일하고, 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면은 상기 제2메인벽의 곡률 반경과 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 일측에 개구를 가지고, 오목한 제1메인벽 및 상기 제1메인벽에 대향하도록 배치된 볼록한 제2메인벽을 포함하며, 상기 제1메인벽과 상기 제2메인벽이 일정한 곡률 반경을 갖도록 만곡된 형상을 갖는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 수용된 전극 조립체, 상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트 및 상기 제1메인벽의 중앙부에 상기 케이스의 길이 방향으로 형성된 요철부를 구비하는, 전지 팩이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1메인벽에 형성된 상기 요철부는 상기 케이스의 너비 방향을 따라 수축될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요철부는 상기 케이스의 외부를 향하여 돌출될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 팩의 내구성 및 안전성이 향상된 전지 팩을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터 도출될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 팩을 가압으로 변형한 전지 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
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 실시예에 따른 전지 팩(100)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 전지 팩(100)을 가압으로 변형한 전지 팩(200)을 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다. 이하에서는, 전지 팩(100)에 대해서 설명한 후, 가압하여 형성되는 전지 팩(200)에 대해서 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)은 케이스(110), 전극 조립체(130), 캡 플레이트(150) 및 요철부(112)를 포함할 수 있다. 전지 팩(100)은 재충전이 가능한 이차전지로서 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다.
케이스(110)는 일측에 개구를 가지며, 제1메인벽(111) 제1메인벽(111)과 대향하여 형성되는 제2메인벽(113), 제1메인벽(111)의 일단과 제2메인벽의 일단을 연결하는 제1연결벽(115) 및 제1메인벽(111)의 타단과 제2메인벽의 타단을 연결하는 제2연결벽(116)으로 구획될 수 있다. 이러한 케이스(110)는 제1메인벽(111), 제2메인벽(113), 제1연결벽(115) 및 제2연결벽(116)으로 둘러싸인 개구 및 내부공간을 형성한다. 상기 개구를 통해 전극 조립체(130)를 삽입하여 케이스(110)의 내부공간에 전극 조립체(130)를 수용할 수 있다.
케이스(110)은 상부면이 개방된 대략 육면체의 형상으로, 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 케이스(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 전극 조립체(130)가 개구를 통해서 케이스(110)에 삽입된 후, 개구는 캡 플레이트(150)에 의해 밀봉될 수 있다. 캡 플레이트(150)는 케이스(110)와 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 캡 플레이트(150)와 케이스(110)가 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.
요철부(112)는 케이스(110)의 제1메인벽(111)에 형성될 수 있다. 이때 요철부(112)가 제1메인벽(111)에 형성된다고 함은, 자세히 후술하겠지만, 케이스(110)의 제1메인벽(111) 및 제2메인벽(113)이 일정한 곡률을 갖는 만곡된 형상으로 형성됨에 따라, 오목하게 형성되는 제1메인벽(111)이 요철부(112)를 갖는 것으로 이해될 수 있다.
상세하게는, 요철부(112)는 제1메인벽(111)의 중심부에 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 이 경우 제1메인벽(111)의 중심부를 기준으로 대칭되도록 형성될 수 있다. 이때, 요철부(112)는 케이스(110)의 길이 방향(Z축) 형성될 수 있다. 도면에서는 제1메인벽(111)에 형성된 요철부(112)가 다수 개 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전지 팩(100, 200)의 크기 및 만곡되는 정도에 따라 요철부(112)의 개수는 하나 또는 그 이상으로 형성될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
요철부(112)는 연속적으로 형성되는 볼록부(112a), 오목부(112b) 및 연결부(112c)를 구비할 수 있다. 볼록부(112a)와 오목부(112b)가 교번하여 연결되고, 볼록부(112a)와 오목부(112b)를 연결부(112c)가 연결할 수 있다.
요철부(112)는 제1메인벽(111)을 가압하여 요철구조를 형성한다. 따라서 요철부(112)의 형상은 가압되는 프레스 기구(미도시)의 가압부(미도시)의 형상에 따라 다양하게 형성 될 수 있다. 예를 들어, 요철부(112)는 굴곡을 가지며 라운드되도록 형성될 수 있으며, 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 연속되는 사각형 형상을 지닌 요철의 형상을 중심으로 설명한다.
요철부(112)는 제1메인벽(111)의 내측에서 외측으로 가압하여 볼록부(112a)가 외부를 향하도록 형성 될 수 있다. 즉, 제1메인벽(111)을 가압하면 연결부(112c)가 늘어나서 볼록부(112a)가 케이스(110)의 외부를 향하도록 형성 될 수 있다. 또한, 상기의 제1메인벽(111)에 가압하는 방법과 유사하고 가압방향을 달리하여, 제1메인벽(111)의 외측에서 내측으로 가압하면, 연결부(112c)가 늘어나서 오목부(112b)가 케이스(110)의 내부를 향하도록 형성 될 수 있다.
전극 조립체(130)는 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 제1전극층(131)과 제2전극층(132) 사이의 세퍼레이터(133)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(130)는, 다수의 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 적층된 구조를 형성할 수 있으며, 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성할 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 전극 조립체(130)는 제1전극층(131), 제2전극층(132) 및 세퍼레이터(133)가 권취된 젤리롤(jelly-roll) 구조를 형성하는 것을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1전극층(131)은 양극 필름 또는 음극 필름 중 어느 하나일 수 있다. 제1전극층(131)이 양극 필름인 경우, 제2전극층(132)은 음극 필름일 수 있으며, 반대로, 제1전극층(131)이 음극 필름인 경우, 제2전극층(132)은 양극 필름일 수 있다. 즉, 제1전극층(131)과 제2전극층(132)은 전기적으로 극성이 다르게 형성되며 특정 극성에 한정되지 않는다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해서 제1전극층(131)은 양극 필름으로 형성되고, 제2전극층(132)은 음극 필름으로 형성되는 경우를 중심으로 설명한다.
제1전극층(131)은 제1금속 집전체(미도시)와 상기 제1금속 집전체 표면에 제1활물질(미도시)이 도포된 제1활물질부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2전극층(132)은 제2 금속 집전체(미도시)와 상기 제2금속 집전체 표면에 제2활물질(미도시)이 도포되어 형성된 제2활물질부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1전극층(131)은 양극 필름인바, 상기 제1금속 집전체는 양극 집전체이며, 상기 제1활물질부는 양극 활물질부일 수 있다. 그리고, 제2전극층(132)은 음극 필름인바, 상기 제2금속 집전체는 음극 집전체이며, 상기 제2활물질부는 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(133)는 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(133)는 예컨대 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 등으로 형성될 수 있다. 세퍼레이터(133)는 독립적인 필름으로 형성하거나 제1전극층(131) 또는 제2전극층(132) 상에 비전도성의 다공성 층을 형성하여 사용될 수 있다.
세퍼레이터(133)는 제1전극층(131)과 제2전극층(132)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 형성한 것으로, 세퍼레이터(133)의 형상은 반드시 제1전극층(131)이나 제2전극층(132)의 형상과 동일하게 형성될 필요는 없다.
전극판(134, 135)은 성질이 다른 제1전극판(134)과 제2전극판(135)을 구비할 수 있다. 전극판(134,135)은 전극 조립체(130)를 외부와 전기적으로 접속되기 위해서 설치한다. 제1전극판(134)은 제1전극층(131)과 전기적으로 접속되어 양극을 가지고, 제2전극판(135)은 제2전극층(132)과 전기적으로 접속되어 음극을 가진다.
캡 플레이트(150)는 케이스(110)의 개구를 밀폐하여 케이스(110) 내부공간에 설치된 전극 조립체(130)를 보호한다. 캡 플레이트(150)의 형상은 케이스(110)의 개구와 동일하게 형성 될 수 있다. 따라서, 캡 플레이트(150)는 제1메인벽(111)에 대응되는 제1측면(155) 및 제2메인벽(113)에 대응되는 제2측면(156)을 포함할 수 있다. 즉, 캡 플레이트(150)는 제1메인벽(111)과 접하도록 결합하는 제1 측면(155) 및 제2메인벽(113)과 접하도록 결합하는 제2 측면(156)을 구비할 수 있다.
캡 플레이트(150) 상에는 전극핀(152)이 배치될 수 있다. 제1전극판(134)은 캡 플레이트(150)와 전기적으로 연결되고, 제2전극판(135)은 전극핀(152)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극판(134) 및 제2전극판(135)은 서로 다른 극성을 띄므로, 제1전극판(134) 및 제2전극판(135)과 연결된 캡 플레이트(150) 및 전극핀(152) 역시 다른 극성을 갖는다. 예컨대, 캡 플레이트(150)는 양극의 극성을 가질 수 있고, 전극핀(152)은 음극의 극성을 가질 수 있다. 이 때, 전극핀(152)과 캡 플레이트(150) 간의 단락을 방지하기 위하여 전극핀(152)과 캡 플레이트(150) 사이에 가스켓(151)이 구비 될 수 있다. 가스켓(151)은 절연성 소재로 제작되며, 전극핀(152)과 캡 플레이트(150) 간의 전기적 단락을 방지한다.
캡 플레이트(150)는 밀폐된 케이스(110)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입구(154)가 형성될 수 있고, 전해액 주입구(154)는 전해액이 주입된 후, 밀봉마개(미도시)에 의해 밀봉될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(150)와 전극 조립체(130) 사이에는 절연 케이스(미도시), 터미널 플레이트(미도시), 절연 플레이트(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 절연 케이스는 전극 조립체(130)를 수용한 케이스(110)의 개구의 내측에 안착된다. 상기 터미널 플레이트(미도시)는 상기 절연 케이스의 일면에 안착되며 전도성 물질로 이루어져 전극핀(152)와 제2전극판(135) 사이의 전기적 경로를 형성한다. 절연 플레이트(미도시)는 상기 터미널 플레이트의 외부면을 절연하여 상기 터미널 플레이트와 캡 플레이트(150)사이의 전기적 단락을 방지한다.
캡 플레이트(150)는 상기 절연 플레이트와 상기 터미널 플레이트를 고정하기 위해서 앵커부(153)를 구비할 수 있다. 앵커부(153)가 상기 절연플레이트와 상기 터미널 플레이트의 위치를 고정하여 전기적 단락을 방지할 수 있다.
도2를 참고하면, 전지 팩(200)은 케이스(210), 전극 조립체(230), 캡 플레이트(250) 및 요철부(212)를 포함할 수 있다. 다만, 전지 팩(200)는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예인 전지 팩(100)을 가압하여 만곡되도록 형성된 변형예인 바, 전지 팩(200)의 다른 부분은 원 실시예와 동일하고, 다만 케이스(110)를 가압하여 요철부(112)의 형상이 달라져서, 전지 팩(200)의 외형이 특징적으로 변형된다. 따라서, 본 실시예의 설명에 있어서 그 설명이 없는 부분은 상기 일 실시예의 설명을 원용하도록 하고 자세한 설명은 생략하고, 외형이 달라지는 요철부(212) 및 캡 플레이트(250)를 중심으로 설명하기로 한다.
전지 팩(200)은 요철부(212)의 수축으로 제1메인벽(211)과 제2메인벽(213)이 만곡되어 일정한 곡률을 가진다. 전지 팩(100)이 변형되기 전의 도 3과 전지 팩(200)이 변형된 후의 도 4를 비교하여 설명하면 하기와 같다.
도 3에 도시된 변형 전의 전지 팩(100)을 참조하면, 제2메인벽(113) 은 제1메인벽(111)과는 달리 요철이 구비되지 않은 평평한 평면으로 구비될 수 있다. 반면에 제1메인벽(111)은 중앙부에 요철부(112)를 포함할 수 있다.
상세하게는, 변형 전의 전지 팩(100)에서, 요철부(112)는 가압으로 볼록부(112a), 오목부(112b) 및 연결부(112c)를 형성하면서, 연결부(112c)가 일정한 기울기를 가지고 볼록부(112a)와 오목부(112b)를 연결한다. 이러한 연결부(112c)는 제1메인벽(111)에 일정한 제1경사(A)를 가지고 볼록부(112a)와 오목부(112b)를 연결한다.
또한, 볼록부(112a), 오목부(112b) 및 연결부(112c)의 각 두께는 가압되지 않는 다른 제1메인벽(111)의 두께에 비하여 줄어든다. 특히, 제1메인벽(111)의 내측에서 외측으로 가압하여 볼록부(112a)가 외부를 향하도록 형성 되는 경우에는 볼록부(112a)의 두께가 더욱 얇게 형성 될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 변형 후의 전지 팩(200)을 참조하면, 제1메인벽(111)과 제2메인벽(113)은 일정한 곡률을 갖도록 만곡될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1메인벽(111)은 오목한 형상으로, 제2메인벽(113)은 볼록한 형상으로 만곡될 수 있다.
요철부(212)는 볼록부(212a)와 이웃하는 볼록부(212a) 사이의 간극이 줄어들며, 오목부(212b)와 이웃하는 오목부(212b) 사이의 간극이 줄어들어 제1메인벽(211)에 일정한 곡률을 형성한다.
또한, 요철부(212)는 볼록부(212a)와 이웃하는 볼록부(212a) 사이의 간극이 줄어들며, 오목부(212b)와 이웃하는 오목부(212b) 사이의 간극이 줄어들어 제1메인벽(211)의 호의 길이를 단축한다.
한편 전술한 것과 같이, 도 3에 도시된 변형 전의 전지 팩(100)에서, 연결부(112c)는 제1메인벽(111)에 일정한 제1경사(A)를 가지고 볼록부(112a)와 오목부(112b)를 연결한다. 반면 도 4에 도시된 변형 후의 전지 팩(200)에서는, 제1메인벽(211)이 횡압력을 받아서, 연결부(212c)는 변형 전의 제1경사(A)보다 경사가 가파른 제2경사(B)를 가질 수 있다. 이때, 연결부(212c)은 볼록부(212a)와 오목부(212b)를 거의 수직으로 연결하거나, 볼록부(212a)의 일부와 오목부(212b)의 일부가 겹치게 될 수 있다.
따라서, 연결부(212c)의 경사가 변경되어, 볼록부(212a)와 이웃하는 볼록부(212a) 사이의 간극이 줄어들고, 오목부(212b)와 이웃하는 오목부(212b) 사이의 간극이 줄어들면서 제1메인벽(211)은 일정한 곡률을 가질 수 있다. 또한 제1메인벽(211)은 일정한 곡률을 가지면서, 줄어든 간극의 크기와 같이 제1메인벽(211)의 호의 길이가 단축될 수 있다.
다시 말해, 오목하게 형성된 제1메인벽(211)의 길이는 제1메인벽(211)의 중앙부의 두께가 두꺼워진 만큼 단축되는바, 제1메인벽(211)의 곡률 반경은 제2메인벽(213)의 곡률 반경 보다 작게 형성될 수 있다.
제1메인벽(211) 및 제2메인벽(213)의 각 곡률 반경은 특정한 곡률에 한정되지는 않으며 사용자의 요구에 의해서 형성될 수 있다. 예컨대, 제1메인벽(211)의 곡률 반경은 170mm 이상으로 형성되어 전지 팩(200)을 내장하는 전자기기(미도시)를 사용하는 사용자에게 편의성을 줄 수 있다. 또한 제1메인벽(211)의 곡률 반경과 제2메인벽(213)의 곡률 반경의 차이를 10mm 내지 30mm로 형성하여 슬림한 형태의 전지 팩(200)을 제공 할 수 있다.
케이스(210)의 제1메인벽(211)과 제2메인벽(213)이 각각 일정한 곡률을 형성하면, 케이스(210)의 내부공간에 설치된 전극 조립체(230)는 제1메인벽(211)과 제2메인벽(213)을 따라 만곡된다. 이때, 전극 조립체(230)는 케이스(210)의 내부공간에 설치 후 케이스(210)와 동시에 변형되어 만곡되도록 형성될 수 있으며, 또한 전극 조립체(230)와 케이스(210)가 각각 변형되어 만곡되도록 형성될 수 있다.
케이스(210)가 만곡 되도록 변형되면, 케이스(210)의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트(250)도 제1메인벽(211)과 제2메인벽(213)을 따라 만곡될 수 있다. 제1메인벽(211)과 연결되는 캡 플레이트(250)의 제1 측면(255)은 제1메인벽(211)에 접하면서 연결되도록 제1메인벽(211)의 곡률과 동일하게 형성되고, 캡 플레이트(250)의 제2 측면(256)은 제2메인벽(213)에 접하면서 연결되도록 제2메인벽(213)의 곡률과 동일하게 형성된다.
캡 플레이트(250)는 케이스(210)의 개구에 설치 후 케이스(210)와 동시에 변형되어 만곡되도록 형성될 수 있다. 즉 케이스(210)의 내부공간에 전극 조립체(230)을 설치한 후, 캡 플레이트(250)와 케이스(210)을 용접으로 밀폐할 수 있다. 이후, 제1메인벽(211) 및 제2메인벽(213)을 가압하여 제1메인벽(211), 제2메인벽(213), 전극 조립체(230), 캡 플레이트(250)의 제1 측면(255) 및 제2 측면(256)에 각 곡률이 동시에 형성될 수 있다.
또한 캡 플레이트(250)와 케이스(210)가 각각 변형되어 만곡되도록 형성한 후에 케이스(210)의 개구에 캡 플레이트(250)를 삽입하여 개구를 밀폐할 수 있다.
일반적으로 전지 팩은 강성을 지닌 재료로 제작된다. 따라서 전지 팩을 제작 후에 일정한 곡률을 형성하기 위해 전지 팩을 가압하면 재료의 연신률의 제한으로 전지 팩에 크랙 및 깨짐이 발생할 수 있다. 또한, 전지 팩을 가압시에 일정한 커브(Curve)의 형태를 유지하지 않고 일부의 두께가 팽창될 수 있다.
전지 팩(100, 200)은 유연성을 가지는 요철부(112, 212)를 형성하여 곡률을 지니는 전지 팩(100, 200)을 제작시에 제1메인벽(111, 211)의 호의 길이를 줄여서 제1메인벽(111, 211)의 두께가 팽창하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 전지 팩(100, 200)은 유연성을 갖는 요철부(112, 212)를 형성하여 곡률을 지니는 전지 팩(100, 200)을 제작 시에, 전지 팩(100, 200)에 적은 힘을 주어서 곡률을 형성할 수 있는바, 에너지를 최소화하여 제작할 수 있다.
또한, 전지 팩(100, 200)은 유연성을 갖는 제1 요철부(112, 212)를 형성하여 곡률을 지니는 전지 팩(100, 200)을 제작 시에, 케이스(110)의 크랙 및 파괴 등의 소재 변형을 최소화 할 수 있다.
또 한편, 전지 팩의 과충전, 과방전, 내부 단락 및 과열 조건에 의해서, 전지팩의 외면을 감싸는 케이스의 내부의 온도가 상승시키고, 내부의 가스 압력이 과도하게 상승한다. 이때 케이스(110)가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생된다. 본 발명의 일 실시예에 관한 전지 팩(100, 200)은 케이스(110, 210)에 형성된 요철부(112, 212)가 유연성을 가지는바, 전지팩 내부에서 발생하는 가스의 압력을 분산하여 스웰링 현상 발생을 최소화 할 수 있다.
또한, 전자기기(미도시)의 형상에 따라 전지 팩(200)에 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, 200: 전지 팩
110, 210: 케이스
111, 211: 제1메인벽
113, 213: 제2메인벽
112, 212: 요철부
115, 215: 제1연결벽
116, 216: 제2연결벽
130, 230: 전극 조립체
150, 250: 캡 플레이트

Claims (20)

  1. 일측에 개구를 가지며, 오목한 제1메인벽 및 상기 제1메인벽에 대향하도록 배치된 볼록한 제2메인벽을 포함하는, 케이스;
    상기 케이스의 내부에 수용된 전극 조립체; 및
    상기 제1메인벽에 형성된 요철부;
    를 구비하는, 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1메인벽 및 상기 제2메인벽은 일정한 곡률 반경을 갖도록 만곡된 형상을 갖는, 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 제2메인벽의 중심부에 형성된, 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 제1메인벽에 적어도 하나 이상 형성된, 전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 제1메인벽의 중심부를 기준으로 대칭적으로 형성된, 전지 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 요철부를 상기 제1메인벽의 내측에서 외측을 향하여 외부로 돌출된, 전지 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 케이스의 길이 방향으로 형성된, 전지 팩.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2메인벽의 중앙부의 두께는 상기 제1메인벽의 중앙부의 두께보다 얇은, 전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1메인벽에 형성된 상기 요철부는 상기 케이스의 너비 방향으로 따라 수축되는, 전지 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 요철부를 상기 케이스의 외부를 향하여 돌출되는, 전지 팩.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1메인벽의 곡률 반경이 상기 제2메인벽의 곡률 반경 보다 작게 형성되는, 전지 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1메인벽의 곡률 반경은 170mm 이상인, 전지 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1메인벽의 곡률 반경과 상기 제2메인벽의 곡률 반경의 차이는 10mm 내지 30mm인, 전지 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1메인벽 및 상기 제2메인벽을 따라 만곡되는, 전지 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트의 상면부에는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극핀;
    을 더 포함하는 전지 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전극핀은 제1극성을 갖고, 상기 캡 플레이트는 제1극성과 다른 제2극성을 갖는, 전지 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는 상기 제1메인벽에 대응되는 제1측면 및 상기 제2메인벽과 대응되는 제2측면은 갖고,
    상기 캡 플레이트의 상기 제1측면은 상기 제1메인벽의 곡률 반경과 동일하고, 상기 캡 플레이트의 상기 제2측면은 상기 제2메인벽의 곡률 반경과 동일한, 전지 팩.
  18. 일측에 개구를 가지고, 오목한 제1메인벽 및 상기 제1메인벽에 대향하도록 배치된 볼록한 제2메인벽을 포함하며, 상기 제1메인벽과 상기 제2메인벽이 일정한 곡률 반경을 갖도록 만곡된 형상을 갖는, 케이스;
    상기 케이스의 내부에 수용된 전극 조립체;
    상기 케이스의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트; 및
    상기 제1메인벽의 중앙부에 상기 케이스의 길이 방향으로 형성된 요철부;
    를 구비하는, 전지 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1메인벽에 형성된 상기 요철부는 상기 케이스의 너비 방향을 따라 수축되는, 전지 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 케이스의 외부를 향하여 돌출되는, 전지 팩.
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