KR20170071138A

KR20170071138A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20170071138A
Application number: KR1020150179120A
Authority: KR
Inventors: 김기웅; 정정균
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-06-23

Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 보호회로 모듈에 다수의 돌기가 구비되어 보호회로 모듈과 모듈 단자 사이의 이격 공간내에 셀 탭이 삽입되면, 상기 다수의 돌기가 상기 셀 탭을 모듈 단자 방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시켜 셀 탭과 모듈 단자 사이의 밀착력 및 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상 시키는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 캡플레이트의 상부로 돌출된 전극 단자를 구비하는 배터리 셀과, 전극 단자에 접속된 제1셀 탭과, 다수의 돌기가 하면에 형성된 보호회로 모듈 및, 제1셀 탭과 전기적으로 접속되며, 보호회로 모듈의 하면에서 다수의 돌기를 덮도록 장착된 제1모듈 단자와, 보호회로 모듈의 하면과 제1모듈 단자 사이에는 이격 공간이 구비되고, 다수의 돌기가 이격 공간 내에 구비되며, 제1셀 탭은 이격 공간 내로 삽입될 수 있는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

통상적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더와 같은 소형의 모바일 기기나, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(Uninterruptible Power Supply) 등과 같은 디바이스의 에너지원으로 사용된다.

대표적인 이차 전지는 리튬 이차 전지가 있다. 리튬 이차 전지는 전지부가 수용되는 케이스의 형상에 따라서 원통형 및 각형으로 된 캔형 이차 전지와, 유연성을 가지는 파우치형 이차 전지로 구분할 수 있다.

또한, 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.

이와 같은 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 베어 셀에 대하여 보호 회로 모듈(Protection CircuitModule, PCM)을 결합하게 된다. 종래의 베어 셀의 전극 탭에 대하여 보호 회로 모듈의 전극 단자의 전기적 연결은 아크나, 레이저나, 스폿 용접을 이용하게 된다. 그런데, 상기한 용접 방법은 용접 조건이 까다롭고, 안전상의 문제가 발생할 수 있는 위험한 작업이다.

이에 따라, 작업자의 숙련도 및 안전 교육이 이루어져야 한다. 그러나 상기한 일련의 과정을 거친다 하더라도, 용접 공정이 가지는 리스크는 여전히 존재한다. 이러한 잠재 리스크는 안전한 배터리 팩을 제조 및 공급하는데 많은 어려움이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보호회로 모듈에 다수의 돌기가 구비되어 보호회로 모듈과 모듈 단자 사이의 이격 공간 내에 셀 탭이 삽입되면, 상기 다수의 돌기가 상기 셀 탭을 모듈 단자 방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시켜 셀 탭과 모듈 단자 사이의 밀착력 및 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 캡플레이트의 상부로 돌출된 전극 단자를 구비하는 배터리 셀과, 상기 전극 단자에 접속된 제1셀 탭과, 다수의 돌기가 일면에 형성된 보호회로 모듈 및, 상기 제1셀 탭과 전기적으로 접속되며, 상기 보호회로 모듈의 일면에서 상기 다수의 돌기를 덮도록 장착된 제1모듈 단자와, 상기 보호회로 모듈의 일면과 상기 제1모듈 단자 사이에는 이격 공간이 구비되고, 상기 다수의 돌기가 이격 공간 내에 구비되며, 상기 제1셀 탭은 상기 이격 공간 내로 삽입될 수 있다.

상기 제1모듈 단자는 사각판형상의 제1탭 접속부 및, 상기 제1탭 접속부의 3개의 변으로부터 일정 길이 연장된 3개의 제1용접부를 포함하며, 상기 3개의 제1용접부는 상기 보호회로 모듈의 일면에 용접될 수 있다.

상기 제1용접부는 상기 제1탭 접속부의 3개의 변으로부터, 상기 보호회로 모듈 방향으로 절곡후, 상기 제1탭 접속부과 평행하도록 연장될 수 있다.

상기 제1셀 탭은 상기 제1탭 접속부에서 상기 제1용접부가 구비되지 않은 일변 통해, 상기 보호회로 모듈의 일면과 상기 제1탭 접속부 사이의 이격 공간내로 삽입될 수 있다.

상기 제1셀 탭은 상기 전극단자의 상면에 용접된 제1단자 접속부와, 상기 제1모듈 단자와 상기 보호회로 모듈의 일면 사이의 이격 공간에 삽입된 제1탭 결합부 및, 상기 제1단자 접속부와 제1탭 결합부 사이를 연결하며, 절곡영역을 구비하는 제1연결부를 포함할 수 있다.

상기 제1단자 접속부와, 상기 제1탭 결합부는 서로 평행하며, 상기 제1연결부는 180도 절곡되는 절곡 영역을 구비할 수 있다.

상기 보호회로 모듈의 일면에 장착된 제2모듈 단자를 더 포함하며, 상기 제2모듈 단자와 상기 보호회로 모듈의 일면 사이에는 이격 공간이 구비되고, 다수의 돌기가 상기 이격 공간내에 구비될 수 있다.

상기 캡플레이트의 상면에 접속된 제2셀 탭을 더 포함하며, 상기 제2셀 탭은 상기 캡플레이트의 상면에 용접된 제2단자 접속부와, 상기 제2모듈 단자와 상기 보호회로 모듈의 일면 사이의 이격 공간에 삽입된 제2탭 결합부 및, 상기 제2단자 접속부와 제2탭 결합부 사이를 연결하며, 절곡영역을 구비하는 제2연결부를 포함할 수 있다.

상기 제2단자 접속부와, 상기 제2탭 결합부는 서로 평행하며, 상기 제2연결부는 180도 절곡되는 절곡 영역을 구비할 수 있다.

상기 제1단자 접속부와 상기 제1탭 결합부의 이격거리가, 상기 제2단자 접속부와 상기 제2탭 결합부의 이격거리에 비해서 더 가까울 수 있다.

상기 다수의 돌기는 주석을 포함하는 도전성 재질로 이루어진 반구 형태일 수 있다.

상기 보호회로 모듈의 일면은 상기 캡플레이트와 마주보는 면일 수 있다.

상기 보호회로 모듈의 일면은 상기 캡플레이트와 마주보는 면의 반대면일 수있다.

본 발명에 의한 배터리 팩은 보호회로 모듈에 다수의 돌기가 구비되어 보호회로 모듈과 모듈 단자 사이의 이격 공간 내에 셀 탭이 삽입되면, 상기 다수의 돌기가 상기 셀 탭을 모듈 단자 방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시켜 셀 탭과 모듈 단자 사이의 밀착력 및 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상 시킬 수 있게 된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 분해 사시도이다.
도 2는 도 1a 의 2-2선을 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1셀 탭을 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1모듈 단자를 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2에서, 제1셀 탭이 삽입되기 이전을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다
도 7은 도 6의 7-7선을 절취한 단면도이다.
도 8은 도 7에서 제1셀 탭이 삽입되기 이전을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정 하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 분해 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면, 도 1a에서 2-2선을 절취한 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1a, 1b 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)을 설명하고자 한다.

도 1a, 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 배터리 셀(110)에 접속된 셀 탭(120), 상기 셀 탭(120)과 결합되는 모듈 단자(130)을 갖는 보호회로 모듈(140)을 포함한다. 상기 셀 탭(120)은 제1셀 탭(121)과 제2셀 탭(122)을 포함하고, 모듈 단자(130)는 제1모듈 단자(131)과 제2모듈 단자(132)을 포함한다.

상기 배터리 셀(110)은 전기 에너지를 공급하기 위해 양극, 음극 및, 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체(미도시)를 포함한다. 또한 상기 배터리 셀(110)은 상기 전극 조립체와 전해액(미도시)을 수용하는 용기형 케이스(111)와 상기 케이스의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(112)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 캡 조립체(112)은 금속 재질로 형성되는 캡 플레이트(113)와 상기 캡 플레이트(113)를 관통하여 돌출된 전극 단자(114)를 포함한다. 상기 캡 플레이트(113)는 평평한 판 형상으로 외부로 노출된 상면(113a)을 갖는다. 상기 전극 단자(114)는 평평하며, 상기 캡 플레이트(113)의 상면(113a)과 평행한 상면(114a)을 갖는다. 또한 상기 캡 플레이트(113)와 전극 단자(114) 사이에 개재되어 상기 전극 단자(114)를 상기 캡 플레이트(113)로부터 절연시키기 위한 가스켓을 더 구비할 수 있다.

상기 케이스(111)와 캡 플레이트(113)는 자체가 양극 또는 음극의 단자 역할을 할 수 있으며, 본 발명의 실시예서는 양극으로서 작용하는 것으로 설명하기로 한다. 이에 따라, 전극 단자(114)는 상기 케이스(111)의 반대 극성인 음극으로서 작용하는 것으로 설명하기로 한다. 물론, 케이스(111), 캡 플레이트(113) 및 전극 단자(114)는 극성을 달리할 수 있다.

상기 배터리 셀(110)은 캡플레이트(113)가 장착되고, 보호회로 모듈(140)과 결합되는 면을 상면으로 보고, 그 반대면을 하면으로 설명하기로 한다.

상기 셀 탭(120)은 전극 단자(114)에 접속된 제1셀 탭(121)과, 상기 캡 플레이트(113)에 접속된 제2셀 탭(122)을 포함한다. 상기 셀 탭(120)은 금속 재질, 예를 들어 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다.

상기 제1셀 탭(121)은 전극 단자(114)와 접속되는 제1단자 접속부(121a), 상기 제1모듈 단자(131)에 결합된 제1탭 결합부(121b) 및, 제1단자 접속부(121a)와 제1탭 결합부(121b)사이를 연결하는 제1연결부(121c)를 포함한다. 상기 제1셀 탭(121)은 일체형으로 이루어진다. 도 3을 참조하면 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1셀 탭을 확대 도시한 사시도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 3을 참조하여 제1셀 탭(121)을 설명하고자 한다.

상기 제1단자 접속부(121a)는 평평한 판 형상으로, 전극 단자(114)의 상면(114a)과 접촉된 상태에서, 용접 등에 의해서 전극 단자(114)와 전기적으로 접속된다.

상기 제1탭 결합부(121b)는 상기 제1모듈 단자(131)와 보호회로 모듈(140)의 하면(140b) 사이의 이격 공간(A)내에 삽입되어, 제1모듈 단자(131)과 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제1탭 결합부(121b)는 평평한 판 형상으로, 상기 제1단자 접속부(121a)와 서로 이격된 상태에서 평행할 수 있다. 즉, 제1탭 결합부(121b)는 제1단자 접속부(121a)로 부터 상부방향으로 일정거리 이격되며, 상기 제1단자 접속부(121a)와 평행할 수 있다.

상기 제1연결부(121c)은 상기 제1단자 접속부(121a)과 상기 제1탭 결합부(121b)를 연결하며, 일 정각 절곡된 절곡 영역을 구비할 수 있다. 상기 제1연결부(121c)는 평평한 판 형상의 제1셀 탭(121)을 대략 180도 절곡한 절곡영역을 구비할 수 있다.

즉, 제1연결부(121c)에 의해서, 제1셀 탭(121)은 "ㄷ"형상을 가질 수 있다. 상기 제1연결부(121c)는 서로 평행하게 마주보는 제1단자 접속부(121a)와 제1탭 결합부(121b)사이를 연결한다. 상기 제1셀 탭(121)은 절곡영역을 갖는 제1연결부(121c)에 의해서, 자체 탄성력을 보유할 수 있다.

상기 제2셀 탭(122)은 캡 플레이트(113)와 접속되는 제2단자 접속부(122a), 상기 제2모듈 단자(132)에 결합된 제2탭 결합부(122b) 및, 제2단자 접속부(122a)와 제2탭 결합부(122b)사이를 연결하는 제2연결부(122c)를 포함한다. 상기 제2셀 탭(122)은 일체형으로 이루어진다. 상기 제2셀 탭(122)은 그 형상이 제1셀 탭(121)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 제2셀 탭(122)은 제2단자 접속부(122a)와 제2탭 결합부(122b)사이의 이격 거리인 제2이격거리(y)가, 제1셀 탭(121)의 제1단자 접속부(121a)와 제1탭 결합부(121b)의 이격거리인 제1이격거리(x)에 비해서 더 멀 수 있다. 상기 제2셀 탭(122)의 제2탭 결합부(122b)와, 상기 제1셀 탭(121)의 제1탭 결합부(121b)는 보호회로 모듈(140)의 하면과 모듈 단자(130)사이의 이격공간내에 삽입된다. 그리고 상기 제2셀 탭(122)은 제2단자 접속부(122a)가 캡 플레이트(113)의 상면(113a)에 접속되고, 제1셀 탭(121)은 제1단자 접속부(121a)이 캡 플레이트(113)의 상면(113a)보다 상부 방향으로 돌출된 전극 단자(114)의 상면(114a)에 접속된다. 즉, 제1단자 접속부(121a)는, 제2단자 접속부(122a)가 용접된 캡 플레이트(113)의 상면(113a)보다 상부 방향으로 돌출된 전극 단자(114)의 상면(114a)에 용접되므로, 제1이격거리(x)에 비해서 제2이격거리(y)가 더 멀 수 있다.

상기 모듈 단자(130)는 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)에 각각 용접되어 고정될 수 있다. 여기서 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)은 상기 캡 플레이트(113)와 마주보는 면이다.

우선 보호회로 모듈(140)은 전지의 과충전, 과방전 및 과전류 등을 제어하기 위한 보호회로가 에폭시 복합체의 판재 구조물에 인쇄되어 있는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)의 구조로 이루어진다. 또한 보호회로 모듈(140)은 인쇄회로 기판 상에, 회로 구현을 위한 복수의 전자 소자 및 안전 소자 등을 더 포함할 수 있다.

상기 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)에는, 제1모듈 단자(131) 및 제2모듈 단자(132)가 용접될 수 있다. 상기 제1모듈 단자(131)와 제2모듈 단자(132)는 보호회로 모듈(140)의 음극 및 양극 단자 일 수 있다.

상기 제1모듈 단자(131)는 사각판형상의 제1탭 접속부(131a)와, 상기 제1탭 접속부(131a)의 3개의 변으로부터 일정 길이 연장된 3개의 제1용접부(131b)를 포함한다. 도 4를 참조하면 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1모듈 단자(131)를 확대 도시한 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 5를 참조하면, 도 2의 배터리 팩의 단면도에서, 제1셀 탭(121)이 장착되기 이전을 도시한 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 제1모듈 단자(131)를 설명하고자 한다.

상기 제1탭 접속부(131a)는 사각 판 형상으로, 상기 제1탭 결합부(121b)와 동일한 크기일 수 있다. 상기 제1탭 접속부(131a)는 상기 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)으로부터 일정 거리 이격될 수 있다.

상기 제1용접부(131b)는 상기 제1탭 접속부(131a)의 3개의 변으로부터 일정길이 연장될 수 있다. 상기 제1용접부(131b)는 제1탭 접속부(131a)의 3개의 변으로부터, 상부 방향으로 절곡후, 제1탭 접속부(131a)과 평행하도록 연장될 수 있다. 상기 3개의 제1용접부(131b)는 동일한 크기를 가질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 3개의 제1용접부(131b)는 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)에 용접될 수 있다. 또한 상기 제1용접부(131b)에 구비된 절곡영역(131c)에 의해서, 제1탭 접속부(131a)의 상면과 보호회로 모듈(140)의 하면(140b) 사이에는 이격 공간(A)이 구비될 수 있다. 상기 이격 공간(A)은 제1셀 탭(121)의 제1탭 결합부(121b)와 동일한 크기로 구비될 수 있다.

상기 제1탭 접속부(131a)에서 제1용접부(131b)가 구비되지 않은 일변 통해 제1셀 탭(121)의 제1탭 결합부(121b)가 이격 공간(A)내로 삽입될 수 있다.

상기 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)에서, 제1탭 결합부(121b)의 상부에는 다수의 돌기(141)가 구비되어 있다. 즉, 보호회로 모듈(140)은 하면(140b)에서, 이격 공간(A)내에 다수의 돌기(141)가 구비될 수 있다. 즉, 보호회로 모듈(140)은 다수의 돌기(141)를 구비하여, 제1탭 결합부(121b)가 이격 공간(A)내로 삽입되었을 경우, 제1탭 결합부(121b)를 제1탭 접속부(131a)방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시킬 수 있다. 따라서 보호회로 모듈(140)은 다수의 돌기(141)를 구비하여, 제1탭 결합부(121b)와 제1탭 접속부(131a)사이의 밀착력과 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 다수의 돌기(141)은 주석/납(Pb/Sn), 납없는 주석(Leadless Sn)등의 금속재료 및 그 등가물로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 다수의 돌기(141)는 통상의 볼 드랍(ball drop), 스크린 프린팅(screen printing), 전기도금, 진공증착, 플레이팅 및 그 등가 방법 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있으며, 여기서 그 방법을 한정하는 것은 아니다. 이와 같은 다수의 돌기(141)는 반구 형태를 가질 수 있다. 상기 다수의 돌기(141)는 9개가 서로 일정간격으로 이격된 것을 도시하였으나, 그 이격 거리가 서로 상이할 수 있으며, 형성 개수도 한정하는 것은 아니다.

상기 제2모듈 단자(132)는 사각판형상의 제2탭 접속부(132a)와, 상기 제2탭 접속부(132a)의 3개의 변으로부터 일정 길이 연장된 3개의 제2용접부(132b)를 포함한다. 상기 제2모듈 단자(132)는 그 형상이 제1모듈 단자(131)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 또한 상기 보호회로 모듈(140)의 하면(140b)에서, 제2탭 결합부(122b)의 상부에도 다수의 돌기(141)가 구비될 수 있다. 즉, 보호회로 모듈(140)은 다수의 돌기(141)를 구비하여, 제2탭 결합부(122b)가 이격 공간(A)내로 삽입되었을 경우, 제2탭 결합부(122b)를 제2탭 접속부(132a)방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시킬 수 있다. 따라서 보호회로 모듈(140)은 다수의 돌기(141)를 구비하여, 제2탭 결합부(122b)와 제2탭 접속부(132a)사이의 밀착력과 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 7을 참조하면, 도 6에서 7-7선을 절취한 단면도가 도시되어 있다. 또한 도 8을 참조하면, 도 7의 배터리 팩의 단면도에서 제1셀 탭이 장착되기 이전을 도시한 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 6 내지 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)을 설명하고자 한다.

상기 배터리 팩(200)는 배터리 셀(110), 배터리 셀(110)에 접속된 셀 탭(220), 상기 셀 탭(220)과 결합되는 모듈 단자(230)을 갖는 보호회로 모듈(240)을 포함한다. 상기 셀 탭(220)은 제1셀 탭(221)과 제2셀 탭(222)을 포함하고, 모듈 단자(230)는 제1모듈 단자(231)과 제2모듈 단자(232)을 포함한다.

상기 배터리 팩(200)의 배터리 셀(110)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 배터리 팩(100)의 배터리 셀(110)과 동일하다. 따라서 이하에서는 배터리 팩(100)과 상이한, 셀 탭(220), 모듈 단자(230) 및 보호회로 모듈(240)을 위주로 설명하고자 한다.

상기 셀 탭(220)은 전극 단자(114)에 접속된 제1셀 탭(221)과, 상기 캡 플레이트(113)에 접속된 제2셀 탭(222)을 포함한다. 상기 셀 탭(220)은 금속 재질, 예를 들어 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다.

상기 제1셀 탭(221)은 전극 단자(114)와 접속되는 제1단자 접속부(221a), 상기 제1모듈 단자(231)에 결합된 제1탭 결합부(221b) 및, 제1단자 접속부(221a)와 제1탭 결합부(221b)사이를 연결하는 제1연결부(221c)를 포함한다. 상기 제1셀 탭(221)은 일체형으로 이루어진다. 상기 제1셀 탭(221)은 도 3에 도시된 제1셀 탭(121)과 그 구조는 동일하다. 다만, 제1모듈 단자(231)가 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)에 접속되므로, 연결부(221c)의 길이는 차이가 있을 수 있다.

상기 제1단자 접속부(221a)는 평평한 판 형상으로, 전극 단자(114)의 상면(114a)과 접촉된 상태에서, 용접등에 의해서 전극 단자(114)와 전기적으로 접속된다.

상기 제1탭 결합부(221b)는 상기 제1모듈 단자(231)과 보호회로 모듈(240)의 상면(240a) 사이의 이격 공간(A)내에 삽입되어, 제1모듈 단자(231)와 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제1탭 결합부(221b)는 평평한 판 형상으로, 상기 제1단자 접속부(221a)와 서로 이격된 상태에서 평행할 수 있다. 즉, 제1탭 결합부(221b)는 제1단자 접속부(221a)로 부터 상부방향으로 일정거리 이격되며, 상기 제1단자 접속부(221a)와 평행할 수 있다.

상기 제1연결부(221c)는 상기 제1단자 접속부(221a)와 상기 제1탭 결합부(221b)를 연결하며, 일정 각 절곡된 절곡 영역을 구비할 수 있다. 상기 제1연결부(221c)는 평평한 판 형상의 제1셀 탭(221)을 대략 180도 절곡한 절곡영역을 구비할 수 있다.

즉, 절곡영역을 구비한 제1연결부(221c)에 의해서, 제1셀 탭(221)은 "ㄷ"형상을 가질 수 있다. 상기 제1연결부(221c)는 서로 평행하게 마주보는 제1단자 접속부(221a)와 제1탭 결합부(221b)사이를 연결한다. 상기 제1셀 탭(221)은 절곡영역을 갖는 제1연결부(221c)에 의해서, 자체 탄성력을 보유할 수 있다.

상기 제2셀 탭(222)은 캡 플레이트(113)와 접속되는 제2단자 접속부(222a), 상기 제2모듈 단자(232)에 결합된 제2탭 결합부(222b) 및, 제2단자 접속부(222a)와 제2탭 결합부(222b)사이를 연결하는 제2연결부(222c)를 포함한다. 상기 제2셀 탭(222)은 일체형으로 이루어진다. 상기 제2셀 탭(222)은 그 형상이 제1셀 탭(221)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 제2셀 탭(222)은 제2단자 접속부(222a)와 제2탭 결합부(222b)사이의 이격 거리인 제2이격거리(y)가, 제1셀 탭(221)의 제1단자 접속부(221a)와 제1탭 결합부(221b)의 이격거리인 제1이격거리(x)에 비해서 더 멀 수 있다. 상기 제2셀 탭(222)의 제2탭 결합부(222b)와, 상기 제1셀 탭(221)의 제1탭 결합부(221b)는 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)과 모듈 단자(230)사이의 이격 공간내에 삽입된다. 그리고 상기 제2셀 탭(222)은 제2단자 접속부(222a)가 캡 플레이트(113)의 상면(113a)에 접속되고, 제1셀 탭(221)은 제1단자 접속부(221a)가 캡 플레이트(113)의 상면(113a)보다 상부 방향으로 돌출된 전극 단자(114)의 상면(114a)에 접속된다. 즉, 제1단자 접속부(221a)는, 제2단자 접속부(222a)가 용접된 캡 플레이트(113)의 상면(113a)보다 상부 방향으로 돌출된 전극 단자(114)의 상면(114a)에 용접되므로, 제1이격거리(x)에 비해서 제2이격거리(y)가 더 멀 수 있다.

상기 모듈 단자(230)는 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)에 각각 용접되어 고정될 수 있다. 여기서 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)은 캡 플레이트(113)와 마주보는 하면(240b)의 반대면이다.

우선 보호회로 모듈(240)은 전지의 과충전, 과방전 및 과전류 등을 제어하기 위한 보호회로가 에폭시 복합체의 판재 구조물에 인쇄되어 있는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)의 구조로 이루어진다. 또한 보호회로 모듈(240)은 인쇄회로 기판 상에, 회로 구현을 위한 복수의 전자 소자 및 안전 소자 등을 더 포함할 수 있다.

상기 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)에는, 제1모듈 단자(231) 및 제2모듈 단자(232)가 용접될 수 있다. 상기 제1모듈 단자(231)와 제2모듈 단자(232)는 보호회로 모듈(240)의 음극 및 양극 단자 일 수 있다.

상기 제1모듈 단자(231)는 사각판형상의 제1탭 접속부(231a)와, 상기 제1탭 접속부(231a)의 3개의 변으로부터 일정 길이 연장된 3개의 제1용접부(231b)를 포함한다. 상기 제1모듈 단자(231)는 도 4에 도시된 제1모듈 단자(131)와 그 구조가 동일하다. 상기 제1탭 접속부(231a)는 사각 판 형상으로, 상기 제1탭 결합부(221b)와 동일한 크기일 수 있다. 상기 제1탭 접속부(231a)는 상기 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)으로부터 일정거리 이격되어, 제1탭 접속부(231a)와 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)사이에는 이격 공간(A)을 구비할 수 있다.

상기 제1용접부(231b)는 상기 제1탭 접속부(231a)의 3개의 변으로부터 일정길이 연장될 수 있다. 상기 제1용접부(231b)는 제1탭 접속부(231a)의 3개의 변으로부터, 하부 방향으로 절곡후, 제1탭 접속부(231a)과 평행하도록 연장될 수 있다. 상기 3개의 제1용접부(231b)는 동일한 크기를 가질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 3개의 제1용접부(231b)는 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)에 용접될 수 있다. 또한 상기 제1용접부(231b)에 구비된 절곡영역(231c)에 의해서, 제1탭 접속부(231a)의 하면과 보호회로 모듈(240)의 상면(240a) 사이에는 이격 공간(A)이 구비될 수 있다. 상기 이격 공간(A)은 제1셀 탭(221)의 제1탭 결합부(221b)와 동일한 크기로 구비될 수 있다.

상기 제1탭 접속부(231a)에서 제1용접부(231b)가 구비되지 않은 일변 통해 제1셀 탭(221)의 제1탭 결합부(221b)가 이격 공간(A)내로 삽입될 수 있다.

상기 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)에서, 제1탭 결합부(221b)의 하부에는 다수의 돌기(241)가 구비되어 있다. 즉, 보호회로 모듈(240)은 상면(240a)에서, 이격 공간(A)내에 다수의 돌기(241)가 구비될 수 있다. 즉, 보호회로 모듈(240)은 다수의 돌기(241)를 구비하여, 제1탭 결합부(221b)가 이격 공간(A)내로 삽입되었을 경우, 제1탭 결합부(221b)를 제1탭 접속부(231a)방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시킬 수 있다. 따라서 상기 보호회로 모듈(240)은 다수의 돌기(241)를 구비하여 제1탭 결합부(221b)와 제1탭 접속부(231a)사이의 밀착력과 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 다수의 돌기(241)는 주석/납(Pb/Sn), 납없는 주석(Leadless Sn)등의 금속재료 및 그 등가물로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 다수의 돌기(241)는 통상의 볼 드랍(ball drop), 스크린 프린팅(screen printing), 전기도금, 진공증착, 플레이팅 및 그 등가 방법 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있으며, 여기서 그 방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 다수의 돌기(241)는 9개가 서로 일정간격으로 이격된 것을 도시하였으나, 그 이격 거리가 서로 상이할 수 있으며, 형성 개수도 한정하는 것은 아니다.

상기 제2모듈 단자(232)는 사각판형상의 제2탭 접속부(232a)와, 상기 제2탭 접속부(232a)의 3개의 변으로부터 일정 길이 연장된 3개의 제2용접부(232b)를 포함한다. 상기 제2모듈 단자(232)는 그 형상이 제1모듈 단자(231)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 또한 상기 보호회로 모듈(240)의 상면(240a)에서, 제2탭 결합부(222b)의 상부에도 다수의 돌기(241)가 구비될 수 있다. 즉, 보호회로 모듈(240)은 다수의 돌기(241)를 구비하여, 제2탭 결합부(222b)가 이격 공간(A)내로 삽입되었을 경우, 제2탭 결합부(222b)를 제2탭 접속부(232a)방향으로 가압하고 접촉영역을 증가시킬 수 있다. 따라서 상기 보호회로 모듈(240)은 다수의 돌기(241)를 구비하여 제2탭 결합부(222b)와 제2탭 접속부(232a)사이의 밀착력과 전기적 연결 관계에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100, 200; 배터리 팩
110; 배터리 셀 120, 220; 셀 탭
130, 230; 모듈 단자 140, 240; 보호회로 모듈

Claims

캡플레이트의 상부로 돌출된 전극 단자를 구비하는 배터리 셀;
상기 전극 단자에 접속된 제1셀 탭;
다수의 돌기가 일면에 형성된 보호회로 모듈; 및
상기 제1셀 탭과 전기적으로 접속되며, 상기 보호회로 모듈의 일면에서 상기 다수의 돌기를 덮도록 장착된 제1모듈 단자;
상기 보호회로 모듈의 일면과 상기 제1모듈 단자 사이에는 이격 공간이 구비되고, 상기 다수의 돌기가 이격 공간 내에 구비되며, 상기 제1셀 탭은 상기 이격 공간 내로 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 1에 있어서,
상기 제1모듈 단자는
사각판형상의 제1탭 접속부; 및
상기 제1탭 접속부의 3개의 변으로부터 일정 길이 연장된 3개의 제1용접부를 포함하며, 상기 3개의 제1용접부는 상기 보호회로 모듈의 일면에 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 2에 있어서,
상기 제1용접부는 상기 제1탭 접속부의 3개의 변으로부터, 상기 보호회로 모듈 방향으로 절곡후, 상기 제1탭 접속부과 평행하도록 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 3에 있어서,
상기 제1셀 탭은 상기 제1탭 접속부에서 상기 제1용접부가 구비되지 않은 일변 통해, 상기 보호회로 모듈의 일면과 상기 제1탭 접속부 사이의 이격 공간내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 1에 있어서,
상기 제1셀 탭은
상기 전극단자의 상면에 용접된 제1단자 접속부;
상기 제1모듈 단자와 상기 보호회로 모듈의 일면 사이의 이격 공간에 삽입된 제1탭 결합부; 및
상기 제1단자 접속부와 제1탭 결합부 사이를 연결하며, 절곡영역을 구비하는 제1연결부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 5에 있어서,
상기 제1단자 접속부와, 상기 제1탭 결합부는 서로 평행하며, 상기 제1연결부는 180도 절곡되는 절곡 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 5에 있어서,
상기 보호회로 모듈의 일면에 장착된 제2모듈 단자를 더 포함하며,
상기 제2모듈 단자와 상기 보호회로 모듈의 일면 사이에는 이격 공간이 구비되고, 다수의 돌기가 상기 이격 공간내에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 7에 있어서,
상기 캡플레이트의 상면에 접속된 제2셀 탭을 더 포함하며,
상기 제2셀 탭은 상기 캡플레이트의 상면에 용접된 제2단자 접속부;
상기 제2모듈 단자와 상기 보호회로 모듈의 일면 사이의 이격 공간에 삽입된 제2탭 결합부; 및
상기 제2단자 접속부와 제2탭 결합부 사이를 연결하며, 절곡영역을 구비하는 제2연결부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 8에 있어서,
상기 제2단자 접속부와, 상기 제2탭 결합부는 서로 평행하며, 상기 제2연결부는 180도 절곡되는 절곡 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 8에 있어서,
상기 제1단자 접속부와 상기 제1탭 결합부의 이격거리가, 상기 제2단자 접속부와 상기 제2탭 결합부의 이격거리에 비해서 더 가까운 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 돌기는 주석을 포함하는 도전성 재질로 이루어진 반구 형태인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 1에 있어서,
상기 보호회로 모듈의 일면은 상기 캡플레이트와 마주보는 면인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
청구항 1에 있어서,
상기 보호회로 모듈의 일면은 상기 캡플레이트와 마주보는 면의 반대면인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.