KR20160070855A - 이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법에 관한 것으로서, 일측에 단자부가 형성되는 복수개의 배터리 셀과, 상기 복수개의 배터리 셀 일측에 각각 결합되고, 일측이 결합된 배터리 셀의 단자부와 전기적으로 연결되어 상기 배터리 셀의 과전압을 방지하는 복수개의 보호모듈와, 양측단부가 상기 복수개의 보호모듈 일측에 각각 전기적으로 연결되는 연결부재 및 상기 복수개의 보호모듈 중 어느 하나의 보호모듈에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀의 외측방향으로 연장되는 커넥팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 별도의 보호모듈 형상 및 회로 설계작업이 요구되지 않으면서도 적층타입 또는 바 타입 등의 다양한 배터리 셀 조합형상을 구현함에 따라 제조비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법{Battery pack for secondary cell and method of manufacturing the same}

본 발명은 이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 보호모듈 형상 및 회로 설계작업이 요구되지 않으면서도 적층타입 또는 바 타입 등의 다양한 배터리 셀 조합형상을 구현함에 따라 제조비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법에 관한 것이다.

무선인터넷이나 통신기술의 발달로 인하여 전원공급장치 없이 배터리를 사용하여 운용 가능한 태블릿 PC나 노트북과 같은 휴대용 단말기의 보급이 빠른 속도로 증가하고 있다.

일반적으로 휴대용 단말기는 소형이고, 휴대가 간편하여 이동성이 뛰어난 장점이 있어 업무용 또는 개인용으로 널리 사용되고 있다.

여기서 휴대용 단말기가 전원공급장치에 구애됨이 없이 여러 장소에서 사용되기 위해서는 내부에 자체적으로 전원을 공급할 수 있도록 내장형 배터리 팩을 구비할 수 있는데, 이러한 내장형 배터리 팩은 통상 충방전을 반복하여 사용할 수 있는 이차전지로 형성된다.

또한, 이차전지 배터리 팩은 휴대용 단말기의 형상에 따라 내부에 수납되도록 함과 아울러 적정용량의 전원을 제공하기 위해 복수개의 배터리 셀이 상호 적층되어 이루어지거나 동일평면상에 나열되어 조합될 수 있다.

도1은 종래의 이차전지용 배터리 팩을 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 이차전지용 배터리 팩(100)은 복수개의 배터리 셀(110)과, 일측이 조합하고자 하는 복수개의 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결되는 보호모듈(120) 및 보호모듈(120)의 일측에 연결되는 커넥팅부(130)로 구성된다.

이와 같은 종래의 이차전지용 배터리 팩(100)은 조합하고자 하는 배터리 셀(110)의 조합형상에 따라 보호모듈(120)의 형상 및 회로를 재설계하여 제조하고, 복수개의 배터리 셀(110)을 적층타입 또는 바 타입등과 같이 미리 설정된 조합형상으로 배치한 상태에서 제조된 보호모듈(120)을 복수개의 배터리 셀(110) 일측에 전기적으로 연결하며, 보호모듈(120)의 일측에 커넥팅부(130)를 연결함으로써 제조하게 된다.

그러나, 종래의 이차전지용 배터리 팩(100)은 앞서 설명한 바와 같이 복수개의 배터리 셀(110) 조합형상에 따라 보호모듈(120)의 형상 및 회로를 새로 설계해야 하는 문제점이 있었다.

다시 말하면, 종래의 이차전지용 배터리 팩(100)은 적층타입의 배터리 셀(110) 조합형상과 바 타입의 배터리 셀(110) 조합형상에 사용되는 보호모듈(120)이 상호 호환이 되지 않아 각 조합형상에 따라 별도로 제작해야 하는 것으로서, 조합형상이 다른 배터리 팩을 제조해야 한는 경우 보호모듈(120)의 형상 및 회로를 신규로 다시 설계해야 함에 따라 추가적인 공정이 요구되고, 이에 따라 인건비, 자재비등에 따른 제조비용이 크게 증대될 뿐 아니라 작업시간이 증대되어 작업효율이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 이차전지용 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)과 배터리 셀(110) 사이에 보호모듈이 개재됨에 따라 보호모듈(120)의 부피에 의해 전체 부피 또한 증대되면서 소형으로 제작하는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 보호모듈 형상 및 회로 설계작업이 요구되지 않으면서도 적층타입 또는 바 타입 등의 다양한 배터리 셀 조합형상을 구현함에 따라 제조비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 보호모듈의 부피에 의해 전체 부피가 증대되는 것을 미연에 방지함으로써 소형으로 제작할 수 있는 이차전지용 배터리 팩 및 이차전지용 배터리 팩의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 일측에 단자부가 형성되는 복수개의 배터리 셀과, 상기 복수개의 배터리 셀 일측에 각각 결합되고, 일측이 결합된 배터리 셀의 단자부와 전기적으로 연결되어 상기 배터리 셀의 과전압을 방지하는 복수개의 보호모듈와, 양측단부가 상기 복수개의 보호모듈 일측에 각각 전기적으로 연결되는 연결부재 및 상기 복수개의 보호모듈 중 어느 하나의 보호모듈에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀의 외측방향으로 연장되는 커넥팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩을 제공한다.

그리고, 상기 연결부재는 양측단부가 서로 이웃하는 상기 보호모듈 일측에 각각 배치되는 연성회로기판 및 상기 연성회로기판의 양측단부와, 상기 연성회로기판의 양측단부와 각각 대응되는 상기 보호모듈을 상호 전기적으로 연결하는 결합부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배터리 셀은 단자부를 포함하는 축전소자와, 상기 축전소자의 외면을 감싸도록 형성되는 커버부 및 상기 커버부의 일측으로부터 연장형성되고, 일측이 개방되어 상기 단자부가 외부로 노출되도록 하며, 일측에 상기 보호모듈이 설치되는 연장부를 포함할 수 있다.

아울러, 복수개의 배터리 셀을 조합하여 제조되는 이차전지용 배터리 팩의 제조방법에 있어서, 배터리 셀의 과전압을 방지하기 위한 복수개의 보호모듈을 복수개의 상기 배터리에 각각 전기적으로 결합하는 보호모듈 결합단계와, 연성회로기판의 양측단부를 서로 이웃하는 상기 보호모듈 일측에 각각 전기적으로 연결하는 연결단계와, 상기 복수개의 배터리 셀을 미리 설정된 형상으로 배치하는 배치단계 및 상기 복수개의 배터리 셀에 각각 결합된 보호모듈 중 어느 하나의 보호모듈 일측에 커넥팅부를 전기적으로 연결하는 커넥팅부 결합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩의 제조방법을 제공한다.

그리고, 상기 보호모듈 결합단계는 상기 배터리 셀의 축전소자를 감싸도록 형성되는 커버부의 일측이 연장되어 형성된 연장부의 일측에 상기 보호모듈을 설치하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩의 제조방법.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 별도의 보호모듈 형상 및 회로 설계작업이 요구되지 않으면서도 적층타입 또는 바 타입 등의 다양한 배터리 셀 조합형상을 구현함에 따라 제조비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 배터리 셀의 일측에 단자부가 노출되는 연장부를 형성하고, 연장부의 일측에 보호모듈을 설치함으로써 보호모듈의 부피에 의해 전체 부피가 증대되는 것을 미연에 방지하여 소형으로 제작할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 이차전지용 배터리 팩을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩의 사시도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩의 분해사시도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 배터리 팩의 제조방법을 도시한 순서도.
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀이 적층타입으로 배치된 상태를 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩의 사시도이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩의 분해사시도이다.

도2 및 도3에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩(1)은 복수개의 배터리 셀(10)과, 복수개의 보호모듈(20)과, 연결부재(30) 및 커넥팅부(40)를 포함하여 구성된다.

배터리 셀(10)은 축전소자(11)와, 축전소자(11)의 외면을 감싸도록 형성되는 커버부(12) 및 커버부(12)의 일측으로부터 외측방향으로 연장형성되는 연장부(13)를 포함하여 구성되며, 외부로부터 전원을 공급받아 전기를 저장하거나 외부에 전원을 공급함과 아울러 후술하는 보호모듈(20)의 결합영역을 제공하는 역할을 한다.

축전소자(11)는 도면에 도시되어 있진 않지만 상호 대향되게 설치되는 양극제 및 음극제와, 양극제와 음극제 사이에 개재되는 얇은 다공성의 분리막과, 양극제와 음극제 사이에 충진되는 전해질 및 양극제, 음극제와 연결된 단자부(D) 등을 포함하여 구성되며, 외부로부터 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 변환하여 전기를 저장하거나 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 외부에 전원을 공급하는 역할을 한다.

이와 같은 축전소자(11)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임이 자명한 것으로서, 구체적인 구성설명은 생략하도록 한다.

커버부(12)는 축전소자(11)의 외면을 감싸도록 형성되어 전체적인 외형을 이루는 역할을 하고, 대략 직사각형의 플레이트 형상으로 형성되는데, 본 실시예에서 커버부(12)의 형상은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 파우치형, 각형 또는 원통형으로 형성될 수 있다.

연장부(13)는 커버부(12)의 일측이 축전소자(11)의 외측방향으로 연장되어 형성되고, 일측을 통해 축전소자(11)의 단자부(D)가 외부로 노출되는 것으로서, 후술하는 보호모듈(20)의 설치영역을 제공하고, 축전소자(11)의 단자부(D) 위치를 고정함과 아울러 단자부(D) 외부로 노출되도록 하여 일측에 설치된 보호모듈(20)과 단자부가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.

즉, 연장부(13)는 커버부(12)의 일측이 연장되어 형성되어 커버부(12)의 내측에 보호모듈(20)의 설치영역을 제공함으로써 보호모듈(20)의 부피에 의해 배터리 팩의 부피 증대되는 것을 미연에 방지하여 소형화가 가능하도록 하는 역할을 한다.

보호모듈(20)은 회로패턴이 형성된 회로기판으로서, 연장부(13)의 일측에 설치되고, 일측이 단자부(D)와 연결되며, 배터리 셀(10) 충전 및 방전시 전압 또는 전류를 제어하는 역할을 한다.

이를 보다 상술하면, 보호모듈(20)은 앞서 설명한 바와 같이 회로패턴이 형성된 회로기판으로 구현될 수 있으며, 보호회로모듈의 일면에는 여러 전자부품(21)이 실장될 수 있다.

여기서, 전자부품(21)이란 전계 효과 능동소자(FET; Field EffectTransistor), 집적회로 등이 될 수 있고, 이러한 전자부품(21)은 축전소자(11) 내의 양극체 및 음극체, 즉 전극조립체를 제어하거나 전극조립체의 이상 작동시 회로를 차단하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 보호모듈(20)의 회로기판은 스위칭 회로를 포함하여 전자부품(21)과 함께 배터리팩을 보다 효율적으로 제어하거나 보호할 수 있는데, 보다 구체적으로는 배터리 팩의 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 역전압 등을 차단하여, 배터리 팩의 폭발, 과열, 누액, 및 충방전 특성의 악화를 방지하고 전기적 성능의 저하와 이상 거동을 억제함으로써, 위험요소를 제거하고 사용수명을 연장시킬 수 있다.

연결부재(30)는 회로패턴이 형성된 연성회로기판(31)과, 연성회로기판(31)의 양측단부를 각각 상호 이웃하는 보호모듈(20)의 일측에 전기적으로 연결, 결합하는 결합부재(32)를 포함하여 구성되며, 복수의 배터리 셀(10)을 상호 연결하는 역할을 한다.

여기서, 연결부재(30)는 연성회로기판(31)에 형성된 회로패턴을 변경하는 것만으로 복수의 배터리 셀(10) 연결방식을 용이하게 변경할 수 있는데, 이를 보다 상술하면, 별도의 추가 공정없이 복수개의 배터리를 직렬에서 병렬 또는 병렬에서 직렬로 변경함으로써 전압 또는 전원용량을 쉽게 변경할 수 있는 특징이 있다.

그리고, 결합부재(32)는 앞서 설명한 바와 같이 연결부재(30)의 양측단부를 이와 대응되는 보호모듈(20)과 각각 연결, 고정하기 위한 것으로서, 일반적인 솔더가 될 수 있다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩(1)은 상기한 바와 같이 각 배터리 셀(10)의 일측에 보호모듈(20)을 결합함과 아울러 연성회로기판(31)을 이용하여 각 배터리 셀(10)에 설치된 보호모듈(20)과 보호모듈(20)을 연결함으로써 적층타입 또는 바 타입 등의 다양한 배터리 셀(10) 조합형상을 용이하게 변경할 수 있으면서도 별도의 보호모듈(20) 형상 미치 회로 설계작업이 요구되지 않아 제조비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

커넥팅부(40)는 일측에 회로패턴이 형성되고, 일단부가 복수개의 보호모듈(20) 중 어느 하나의 보호모듈(20) 일측에 전기적으로 연결되며, 타단부가 외부 부하 또는 충전기 등과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(10)의 충전동작 또는 전원공급 동작이 수행될 수 있도록 하는 역할을 한다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩의 제조방법을 도시한 순서도이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀이 적층구조로 배치된 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 배터리 팩의 제조방법을 첨부된 도4 및 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연장부(13)가 형성된 복수개의 배터리 셀(10)과, 이와 대응되는 갯수의 보호모듈(20), 보호모듈(20)을 연결하기 위한 연성회로기판(31) 및 커넥팅부(40)를 준비한다.(S10)

다음, 배터리 셀(10)의 전원 및 전류를 제어하기 위한 복수개의 보호모듈(20)을 준비된 복수개의 배터리 셀(10) 중 연장부(13)의 일측에 설치하고, 보호모듈(20)과 단자부(D)를 전기적으로 연결하는데, 이때 연결방식은 스폿용접이 사용될 수 있다.(S20)

그리고, 연성회로기판(31)의 양측단부를 서로 이웃하는 보호모듈(20)에 각각 레이저용접 또는 솔더링 방식으로 연결한다.(S30)

이와 같이 연성회로기판(31)이 연결된 상태에서 복수개의 배터리 셀(10)을 미리 설정된 조합형상으로 배치(S40)하는데, 본 실시예에서 배터리 셀(10)은 도2에서 보는 바와 같이 바 타입으로 조합하여 형성될 수 있고, 별도의 보호모듈(20) 설계변경없이도 도5에서 보는 바와 같이 적층타입으로 용이하게 변경이 가능하다.

다음, 복수개의 배터리 셀(10)에 각각 결합된 보호모듈(20) 중 어느 하나의 보호모듈(20) 일측에 커넥팅부(40)를 전기적으로 연결(S50)하여 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 배터리 팩(1) 제조를 완료한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 이차전지용 배터리 팩 10 : 배터리 셀
11 : 축전소자 12 : 커버부
13 : 연장부 13a : 개구
20 : 보호모듈 21 : 전자부품
30 : 연결부재 31 : 연성회로기판
32 : 결합부재 40 : 커넥팅부

Claims (5)

1. 일측에 단자부가 형성되는 복수개의 배터리 셀과;
   상기 복수개의 배터리 셀 일측에 각각 결합되고, 일측이 결합된 배터리 셀의 단자부와 전기적으로 연결되어 상기 배터리 셀의 과전압을 방지하는 복수개의 보호모듈와;
   양측단부가 상기 복수개의 보호모듈 일측에 각각 전기적으로 연결되는 연결부재; 및
   상기 복수개의 보호모듈 중 어느 하나의 보호모듈에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀의 외측방향으로 연장되는 커넥팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결부재는
   양측단부가 서로 이웃하는 상기 보호모듈 일측에 각각 배치되는 연성회로기판; 및
   상기 연성회로기판의 양측단부와, 상기 연성회로기판의 양측단부와 각각 대응되는 상기 보호모듈을 상호 전기적으로 연결하는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 셀은
   단자부를 포함하는 축전소자와;
   상기 축전소자의 외면을 감싸도록 형성되는 커버부; 및
   상기 커버부의 일측으로부터 연장형성되고, 일측이 개방되어 상기 단자부가 외부로 노출되도록 하며, 일측에 상기 보호모듈이 설치되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩.
   
4. 복수개의 배터리 셀을 조합하여 제조되는 이차전지용 배터리 팩의 제조방법에 있어서,
   배터리 셀의 과전압을 방지하기 위한 복수개의 보호모듈을 복수개의 상기 배터리에 각각 전기적으로 결합하는 보호모듈 결합단계와;
   연성회로기판의 양측단부를 서로 이웃하는 상기 보호모듈 일측에 각각 전기적으로 연결하는 연결단계와;
   상기 복수개의 배터리 셀을 미리 설정된 형상으로 배치하는 배치단계; 및
   상기 복수개의 배터리 셀에 각각 결합된 보호모듈 중 어느 하나의 보호모듈 일측에 커넥팅부를 전기적으로 연결하는 커넥팅부 결합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩의 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 보호모듈 결합단계는 상기 배터리 셀의 축전소자를 감싸도록 형성되는 커버부의 일측이 연장되어 형성된 연장부의 일측에 상기 보호모듈을 설치하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 배터리 팩의 제조방법.

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