KR20170121823A

KR20170121823A - 이차 전지

Info

Publication number: KR20170121823A
Application number: KR1020160050554A
Authority: KR
Inventors: 이석봉; 조호재; 김영미
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-11-03
Also published as: WO2017188582A2; WO2017188582A3; KR102566309B1

Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 내부 저항을 감소시키고, 외부 충격에 의해 접촉 저항이 증가하는 것을 방지하여 수명을 연장시키고, 안전성을 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 캡플레이트와, 캡플레이트를 관통하는 전극단자가 구비된 배터리 셀과, 전극 단자와 이격되도록, 캡플레이트의 일측에 전기적으로 접속된 연결탭 및, 연결탭과 전기적으로 연결되며, 캡플레이트로부터 상부 방향으로 이격된 회로 기판을 포함하며, 연결탭은 캡플레이트의 상면에 밀착된 제1영역과, 회로기판의 일측 하면에 접속된 제2영역 및, 제1영역과 제2영역 사이를 연결하는 연결 영역을 포함하며, 제1영역이 회로기판의 일측 끝단에 비해서, 전극 단자와 인접 하도록 내측에 위치하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}

본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.

예를 들면, 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡플레이트, 및 전극 조립체를 캡플레이트의 외부로 인출하는 전극 단자를 포함한다. 또한, 이차 전지의 전극 단자는 외부의 회로에 연결되어 충방전을 수행하고, 양성 온도 소자와 같은 보호 소자와 연결되기 위해, 보호 회로 기판과 연결된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 내부 저항을 감소시키고, 외부 충격에 의해 접촉 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 이차 전지는 캡플레이트와, 상기 캡플레이트를 관통하는 전극단자가 구비된 배터리 셀과, 상기 전극 단자와 이격되도록, 상기 캡플레이트의 일측에 전기적으로 접속된 연결탭 및, 상기 연결탭과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트로부터 상부 방향으로 이격된 회로 기판을 포함하며, 상기 연결탭은 상기 캡플레이트의 상면에 밀착된 제1영역과, 상기 회로기판의 일측 하면에 접속된 제2영역 및, 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이를 연결하는 연결 영역을 포함하며, 상기 제1영역이 상기 회로기판의 일측 끝단에 비해서, 상기 전극 단자와 인접 하도록 내측에 위치할 수 있다.

상기 회로기판의 일측 상면에 전기적으로 접속된 외부 단자를 더 포함할 수 있다.

상기 제2영역은 상기 외부 단자와 평면상 중첩되지 않도록, 상기 외부 단자에 비해서 상기 전극단자와 인접한 내측에 위치할 수 있다.

상기 제1영역과 상기 회로기판의 하면 사이에 개재된 탄성 패드를 더 포함하며, 상기 제1영역은 상기 탄성패드에 의해서, 상기 캡플레이트의 방향으로 가압되어 밀착될 수 있다.

상기 탄성 패드는 길이방향 길이가 상기 제1영역의 길이보다 더 커서, 상기 캡플레이트의 상면에도 밀착될 수 있다.

상기 제1영역과 상기 제2영역은 상기 연결영역을 중심으로 서로 반대 방향으로 연장되고 서로 수평하며, 상기 연결영역은 상기 제1영역과 상기 제2영역으로부터 각각 절곡될 수 있다.

상기 회로 기판을 감싸도록 상기 캡플레이트에 결합되고, 길이방향 양측에 형성된 결합홀과, 상기 결합홀을 관통하는 결합부재를 갖는 상부 케이스를 더 포함하고, 상기 결합부재는 상기 상부케이스의 결합홀을 관통하여 상기 캡플레이트의 일측 및 타측 상면에 형성된 결합홈에 결합될 수 있다.

상기 제1영역의 하면에는 하부방향으로 돌출된 다수의 돌기가 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 의한 이차 전지는 캡플레이트와, 상기 캡플레이트를 관통하는 전극단자가 구비된 배터리 셀과, 상기 전극 단자와 이격되도록, 상기 캡플레이트의 일측에 전기적으로 접속된 연결탭 및, 상기 연결탭과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트로부터 상부 방향으로 이격된 회로 기판을 포함하며, 상기 연결탭은 상기 캡플레이트의 상면에 밀착된 제1영역과, 상기 회로기판의 일측 하면에 접속된 제2영역 및, 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이를 연결하는 연결 영역을 포함하며, 상기 제1영역과 상기 회로기판의 하면 사이에 개재된 탄성 패드를 더 포함하며, 상기 제1영역은 상기 탄성패드에 의해서, 상기 캡플레이트의 방향으로 가압되어 밀착될 수 있다.

상기 제1영역은 상기 캡플레이트의 일측 끝단까지 연장되며, 상기 결합홈에 대응되는 결합홀이 형성될 수 있다.

상기 결합부재는 상기 상부케이스의 결합홀과, 상기 제1영역의 결합홀을 관통하여, 상기 캡플레이트의 상기 결합홈에 결합될 수 있다.

본 발명에 의한 이차 전지는 내부 저항을 감소시키고, 외부 충격에 의해 접촉 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 분해사시도 및 단면도이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 이차 전지에서 연결탭을 확대 도시한 저면 사시도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해사시도 및 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. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

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 특정하는 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.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 반도체 디바이스의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 반도체 디바이스가 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서 "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄한다.

도 1a를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지의 사시도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면 도 1a의 이차 전지의 분해사시도가 도시되어 있으며, 도 1c를 참조하면 도 1의 이차 전지의 1c-1c선을 절단한 부분 단면도가 도시되어 있다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 이차 전지(100)는 배터리 셀(110)과, 배터리 셀(110)과 전기적으로 접속된 보호회로 모듈(120)과, 배터리 셀(110)과 보호회로 모듈(120)사이를 전기적으로 연결하는 연결탭(130) 및, 배터리 셀(110)의 상부에 결합된 보호회로 모듈(120)과 연결탭(130)을 덮도록 장착된 상부 케이스(150)를 포함한다. 또한 이차 전지(100)는 보호회로 모듈(120)과 연결탭(130) 사이에 개재된 탄성패드(140)와, 배터리 셀(110)의 하면을 덮는 하부 케이스(160) 및, 배터리 셀(110)의 측면을 덮는 라벨(170)을 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 셀(110)은 내부에 전기 에너지를 공급하기 위해 양극, 음극 및, 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체(미도시)를 포함한다. 또한, 상기 배터리 셀(110)은 상기 전극 조립체와 전해액(미도시)을 수용하는 케이스(111)와 상기 케이스(111)의 개구부를 밀봉하는 캡플레이트(112)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 배터리 셀(110)은 상기 캡플레이트(112)의 상부로 돌출하여 형성된 전극 단자(113)를 더 포함한다.

상기 캡플레이트(112)는 평평한 판 형상으로 상기 케이스(111)를 향하는 면의 반대면인 상면이 외부로 노출된다. 상기 캡플레이트(112)는 길이방향(x) 양 끝단에 구비된 결합홈(112a)을 더 구비할 수 있다. 상기 결합홈(112a)은 상부 케이스(150)와 배터리 셀(110)이 결합할 때, 결합부재(151)가 삽입 및 결합되기 위해 구비된다.

상기 케이스(111)와 캡플레이트(112)는 전극조립체의 양극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 전극 단자(113)는 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 당업자의 선택에 따라 케이스(111)와 캡플레이트(112)가 음극이 되고, 전극 단자(113)가 양극이 될 수도 있다.

상기 전극 단자(113)는 상기 캡플레이트(112)의 대략 중앙에서 돌출되도록 형성되며, 상기 캡플레이트(112)와 전기적으로 절연된다. 상기 전극 단자(113)와 상기 캡플레이트(112)의 사이에는 가스켓(114)이 더 구비될 수 있다. 상기 가스켓(114)은 전기적으로 절연 재질로 구성되어, 상기 전극 단자(113)와 캡플레이트(112)의 사이를 전기적으로 분리한다. 또한 상기 가스켓(114)은 상기 케이스(111) 및 캡플레이트(112)에 수용된 전해액이 외부로 누액되는 것을 방지할 수 있다.

상기 보호회로모듈(120)은 상기 캡플레이트(113)의 상부에 배치된 판형상의 회로기판(121)과, 회로기판(121)에 실장된 보호회로부(122), 음극탭(123) 및 외부 단자(124)를 구비한다.

상기 회로기판(121)은 배선 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판으로서, 캡플레이트(112)와 이격되도록 평행하게 연장된 판 형상을 갖는다. 상기 회로기판(110)의 상면에는 다수의 보호회로부(122)와, 외부 단자(124)가 회로기판(110)의 배선 패턴을 통해 전기적으로 연결되도록 실장 될 수 있다. 상기 보호회로부(122)와 상기 외부 단자(124)는 회로기판(110)에 솔더링(soldering)될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 보호회로부(122)는 저항과 콘덴서등의 수동소자와, 전계효과 트랜지스터와 같은 능동소자, PTC소자와 같은 안전소자 및 집적회로들이 선택적으로 형성될 수 있다. 또한, 보호회로부(124)는 배터리 셀(110)의 과열이나 과전류등의 상황에서 베어셀(110)의 충방전 경로를 차단하여 베어셀(110)의 수명 열화,과열 및, 폭발등을 예방할 수 있다.

상기 회로기판(110)의 하면은 캡플레이트(112)의 상면과 서로 마주볼 수 있다. 상기 회로기판(110)은 음극이 음극탭(123)을 통해 배터리 셀(110)의 전극 단자(113)와 전기적으로 접속되고, 양극이 연결탭(130)을 통해 배터리 셀(110)의 캡플레이트(112)와 전기적으로 연결된다. 이때, 회로기판(110)과 전극 단자(113)사이에는 PTC소자(125)가 전기적으로 연결되어, 과도한 온도 상승이나 과전류시 회로기판(120)과 전극단자(113)의 전기적인 연결을 차단할 수 있다.

상기 외부 단자(124)는 회로기판(121)의 상면에서 길이방향(x) 일측(121a)에 실장될 수 있다. 상기 외부 단자(124)는 상부 케이스(150)에 구비된 단자 홀(152)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 상기 외부 단자(124)는 외부 전자기기 또는 충전기와 전기적으로 연결되기 위한 외부 입출력 단자이다. 또한 외부 단자(124)는 회로기판(110)의 배선 패턴과 전기적으로 접속되며, 회로기판(121)의 배선 패턴을 통해 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결된다. 즉, 외부 단자(124)는 외부 전자기기 또는 충전기와, 배터리 셀(110) 사이를 전기적으로 연결시키기 위한 입출력 단자이다.

상기 연결탭(130)은 캡플레이트(112)의 상면에 접속된 제1영역(131)과, 회로기판(121)의 하면에 접속된 제2영역(132)과, 서로 단차를 갖는 제1영역(131)과 제2영역(132)사이를 연결하는 연결 영역(133)을 포함한다. 이러한 연결탭(130)은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다. 또한 연결탭(130)은 캡플레이트(112)와 회로기판(121)의 양극 사이를 전기적으로 연결한다. 또한 연결탭(130)은 상기 전극 단자(113)로부터 길이방향(x) 일측으로 이격될 수 있다. 상기 연결탭(130)은 일부가 회로기판(121)에서 외부 단자(124)가 실장된 일측의 하부에 위치할 수 있다. 또한 연결탭(130)은 회로기판(121)의 배선패턴을 통해 외부 단자(124)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1영역(131)은 캡플레이트(112)의 상면을 따라 연장되도록 형성된다. 상기 제1영역(131)은 상기 캡플레이트(112)의 상면과 접촉 및 밀착되어, 상기 캡플레이트(112)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 상기 제1영역(131)의 상면은 탄성패드(140)와 접촉 및 밀착될 수 있다. 즉, 제1영역(131)의 상면과 회로기판(121)의 하면 사이에 개재된 탄성패드(140)에 의해서, 제1영역(131)은 캡플레이트(112)의 방향으로 가압되어 밀착될 수 있다. 상기 제1영역(131)은 별도의 물리적 변형 없이, 탄성패드(140)의 가압에 의해서 캡플레이트(112)와 밀착되어 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제1영역(131)은 회로기판(121)에서 외부 단자(124)가 실장된 일측의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 제1영역(131)은 외부 단자(124)의 하부에 위치하도록, 전극 단자(113)로부터 외측방향으로 이격될 수 있다. 또한 제1영역(131)은 회로기판(121)의 일측 끝단에 비해서 내측에 위치할 수 있다. 여기서 내측은 전극 단자(113)가 위치하는 캡플레이트(112)의 중심 또는 이와 대응되는 회로기판(121)의 중심측을 의미한다. 또한 외측은 캡플레이트(112) 및 회로기판(121)의 길이방향(x) 일측 및/또는 타측을 의미한다. 상기 제1영역(131)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하면에 다수의 돌기(131a)가 구비될 수 있다. 이와 같은 다수의 돌기(131a)는 뾰족한 원뿔형상을 가질 수 있으며, 탄성패드(140)에 의해서 제1영역(131)이 캡플레이트(112)에 밀착될 때 캡플레이트(112)의 상면을 파고들 수 있다. 즉, 다수의 돌기(131a)에 의해서 제1영역(131)과 캡플레이트(112)사이의 접합면이 증가되어, 접촉 저항이 감소할 수 있다.

상기 제2영역(132)은 회로기판(121)의 하면과 접촉된 상태에서, 물리적 변형에 의해 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2영역(132)은 상면이 회로기판(121)의 하면에 용접에 의해서 고정될 수 있다. 상기 제2영역(132)은 회로기판(121)에 실장된 외부 단자(124)와 평면상 중첩되지 않도록, 회로기판(121)의 하면에 용접될 수 있다. 상기 제2영역(132)은 외부 단자(124)가 실장된 회로기판(121)의 일측에 비해서, 내측에 위치할 수 있다. 상기 제2영역(132)은 상기 회로기판(121)의 배선패턴과 전기적으로 연결된다. 이와 같은 제2영역(132)은 연결 영역(133)을 중심으로, 제1영역(131)과 반대 방향으로 연장될 수 있다.

상기 전극 단자와 이격되도록, 상기 캡플레이트의 일측에 전기적으로 접속된 연결탭; 및

상기 연결탭과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트로부터 상부 방향으로 이격된 회로 기판을 포함하며,

상기 연결탭은 상기 캡플레이트의 상면에 밀착된 제1영역과, 상기 회로기판의 일측 하면에 접속된 제2영역 및, 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이를 연결하는 연결 영역을 포함하며,

상기 제2영역이 상기 회로기판의 일측 끝단에 비해서, 상기 전극 단자와 인접 하도록 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.

상기 연결 영역(133)은 제1영역(131)과 제2영역(132)을 연결한다. 상기 연결 영역(133)은 서로 평행한 제1영역(131)과 제2영역(132)의 단차 차이를 보상할 수 있도록 구비되며, 제1영역(131)과 제2영역(132)으로부터 각각 절곡될 수 있다. 즉, 제1영역(131)과 제2영역(132)은 캡플레이트(112)와 수평할 수 있으며, 연결 영역(133)은 상기 캡플레이트(112)와 일정각을 가질 수 있다. 예를 들어 연결 영역(133)은 제1영역(131) 및 제2영역(132)과 연결된 부위가 각각 절곡되어, 캡플레이트(112)로부터 수직할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 연결 영역(133)은 회로기판(121)과 캡플레이트(112)의 이격된 거리를 보상하게 된다. 상기 연결 영역(133)의 길이는 탄성패드(140)의 높이에 비해서 작은 것이 바람직하다. 여기서 탄성패드(140)의 높이는, 탄성패드(140)에서 캡플레이트(112)의 상면과 마주보는 면으로부터, 그의 반대면인 회로기판(121)의 하면과 마주보는 면까지의 거리를 의미한다. 즉, 탄성패드(140)의 높이는 높이방향(y)의 두께를 의미한다. 이러한 연결탭(130)은 회로기판(121)에 구비된 미세한 다수의 배선 패턴에 비해서, 내부 저항이 더 작으며, 캡플레이트(112)와 별도의 물리적 변형 없이 연결 가능하므로 연결탭(130)의 크기 및 위치 변경이 용이할 수 있다.

상기 탄성패드(140)는 판형상으로, 캡플레이트(112)에 접촉된 연결탭(130)의 제1영역(131)과, 회로기판(121)사이에 개재된다. 상기 탄성패드(140)는 제1영역(131)을 모두 덮는 크기를 가질 수 있다. 즉, 상기 탄성패드(140)는 연결탭(130)의 제1영역(131)보다 크기가 더 크거나, 같을 수 있다. 상기 탄성패드(140)가 제1영역(131)보다 크기가 더 클 경우, 탄성패드(140)는 제1영역(131)의 상면을 모두 덮도록 밀착되고, 일부는 캡플레이트(112)의 상면에 밀착될 수 있다. 상기 탄성패드(140)는 그 높이(140h)가 연결탭(130)의 연결 영역(133)의 길이(133h)에 비해서 더 크다. 따라서 탄성패드(140)는 상부 케이스(150)가 캡플레이트(112)에 결합되면, 이차 전지(100)의 높이 방향(y)으로 압축될 수 있다. 즉, 상기 탄성패드(140)는 제1영역(131)의 상면과 캡플레이트(112)의 상면을 배터리 셀(110) 방향으로 밀고, 회로기판(121)을 상부 방향으로 미는 탄성력을 제공한다. 상기 탄성패드(140)에 의해서 연결탭(130)의 제1영역(131)은 별도의 물리적 변형 없이, 캡플레이트(112)의 상부에 밀착되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 탄성패드(140)의 탄성력에 의해서, 캡플레이트(112)와 연결탭(130)의 제1영역(131)사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 또한, 탄성패드(140)는 외부에서 인가되는 충격도 흡수할 수 있으므로, 연결탭(130)과 캡플레이트(112)사이의 접촉저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다. 상기 탄성패드(140)는 실리콘, 고무 또는 다공성 재질인 폼 테이프 가운데 어느 하나로 형성될 수 있다.

또한 탄성패드(140)는 상부 케이스(150)의 길이 방향에 양측에 결합되는 결합부재(151)와 평면상 중첩되지 않도록, 상부 케이스(150)의 양측단에 비해서 내측에 위치할 수 있다. 상기 탄성패드(140)는 외부 단자(124)가 형성된 회로기판(121)의 길이방향(x) 일측 하부 뿐만 아니라, 타측 하부에 추가적으로 더 구비된 보조 탄성패드(140a)를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 케이스(150)는 보호회로모듈(120)을 감싸고, 캡플레이트(112)의 상면에 고정될 수 있다. 상기 상부케이스(150)의 길이방향 양측에는 각각 안착홈(150a)이 구비된다. 또한 각각의 안착홈(150a)에는, 안착홈(150a)의 중앙을 통과하는 결합홀(150b)이 형성된다. 상기 상부 케이스(150)의 결합홀(150b)에는 결합부재(151)가 관통할 수 있다. 상기 결합부재(151)는 볼트일 수 있다. 상기 결합부재(151)는 몸통부(151b)가 결합홀(150b)을 관통하여 캡플레이트(112)의 결합홈(112a)과 결합될 수 있다. 상기 결합부재(151)의 머리부(151a)는 안착홈(150a)내에 밀착될 수 있다. 이와같이 상부 케이스(150)는 길이방향 양측에 각각 결합된 결합부재(151)를 통해, 배터리 셀(110)의 캡플레이트(112)와 고정될 수 있다. 이때, 회로기판(121)은 상부 케이스(150)의 내측에 위치할 수 있으며, 탄성패드(140)는 높이 방향(y)으로 압축되어, 제1영역(131)의 상면과 캡플레이트(112)의 상면을 배터리 셀(110) 방향으로 밀고, 회로기판(121)을 상부 케이스(150)방향으로 미는 탄성력을 제공할 수 있다.

상기 상부 케이스(150)는 절연물질을 사출 성형하여 형성된 절연케이스이며, 보호회로모듈(120)을 외부 환경 및 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한 상부 케이스(150)는 단자홀(150c)이 구비되어, 회로기판(121)에 실장된 외부 단자(124)를 외부로 노출시킬 수 있다. 즉, 상부 케이스(150)의 단자홀(150c)은 외부 단자(124)가 구비된, 길이방향(x) 일측에 구비될 수 있다.

또한 상부 케이스(150)는 추가적으로 내측에 높이 방향(y)으로 복수개의 리브(152)가 구비될 수 있다. 상기 상부 케이스(150)의 복수의 리브(152)는 회로기판(121)의 상면을 캡플레이트(112) 방향으로 지지 및 가압하여, 탄성패드(140)를 압축시킬 수 있다. 즉, 상부 케이스(150)가 배터리 셀(110)에 결합할 때, 탄성패드(140)의 압축에 의해서 발생된 탄성력에 의해서, 배터리 셀(110)의 캡플레이트(112)와 회로기판(121)의 연결탭(130)은 서로 밀착되어 접촉력 및 결합력이 증가될 수 있다.

상기 하부 케이스(160)는 배터리 셀(110)의 하면을 감쌈으로써, 배터리 셀(110)이 외부 충격에 의해서 손상되는 것을 방지한다. 상기 하부 케이스(160)와 배터리 셀(110)의 하면 사이에는 양면 접착 테이프(161)이 개재되어, 하부 케이스(160)와 배터리 셀(110)사이를 접착 및 결합 시킬 수 있다.

상기 라벨(170)은 배터리 셀(110), 상부 케이스(150) 및 하부 케이스(160)를 감싼다. 상기 라벨(170)은 접착제에 의해서 배터리 셀(110), 상부 케이스(150) 및 하부 케이스(160)에 접착될 수 있다. 또한, 라벨(170)은 외부면에 배터리 팩(100)의 용량 및 제품번호와 같은 정보가 인쇄될 수 있다. 이러한 라벨(170)은 배터리 셀(110)에 상부 케이스(150)와, 하부 케이스(160)를 결합시켜, 상부 케이스(150) 및 하부 케이스(160)의 유동을 방지할 수 있다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3b를 참조하면 이차 전지를 절단한 부분 단면도가 도시되어 있다. 이와 같은 이차전지(200)의 사시도는 도 1a에 도시된 이차전지(100)와 동일할 수 있다.

도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 이차 전지(200)는 배터리 셀(110)과, 배터리 셀(110)와 전기적으로 접속된 보호회로 모듈(120)과, 배터리 셀(110)과 보호회로 모듈(120)사이를 전기적으로 연결하는 연결탭(230) 및, 배터리 셀(110)의 상부에 결합된 보호회로 모듈(120)과 연결탭(230)을 덮도록 장착된 상부 케이스(150)를 포함한다. 또한 이차 전지(200)는 보호회로 모듈(120)과 연결탭(230) 사이에 개재된 탄성패드(240)와, 배터리 셀(110)의 하면을 덮는 하부 케이스(160) 및, 배터리 셀(110)의 측면을 덮는 라벨(170)을 더 포함할 수 있다.

상기 이차 전지(200)의 배터리 셀(110), 보호회로모듈(120), 상부 케이스(150), 하부 케이스(160) 및 라벨(170)은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 이차 전지(100)과 동일하다. 따라서 이하에서는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 이차 전지(200)에서 이차 전지(100)과 상이한 연결탭(230) 및 탄성패드(240)의 구성을 위주로 설명하고자 한다.

상기 연결탭(230)은 캡플레이트(112)의 상면에 접속된 제1영역(231)과, 회로기판(121)의 하면에 접속된 제2영역(232)과, 서로 단차를 갖는 제1영역(231)과 제2영역(232)사이를 연결하는 연결 영역(233)을 포함한다. 이러한 연결탭(230)은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다. 또한 연결탭(230)은 캡플레이트(112)와 회로기판(121)의 양극 사이를 전기적으로 연결한다. 또한 연결탭(230)은 상기 전극 단자(113)로부터 길이방향(x) 일측으로 이격될 수 있다. 상기 연결탭(230)은 일부가 회로기판(121)에서 외부 단자(124)가 실장된 일측의 하부에 위치할 수 있다. 또한 연결탭(230)은 회로기판(121)의 배선패턴을 통해 외부 단자(124)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1영역(231)은 캡플레이트(112)의 상면을 따라 일측 끝까지 연장되도록 형성된다. 또한 상기 제1영역(231)은 연결 영역(233)와 연결된 타측의 반대측인 일측에 캡플레이트(112)의 결합홈(112a)과 대응되는 결합홀(231a)이 형성된다. 상기 제1영역(231)에 형성된 결합홀(231a)에는 결합부재(151)가 관통할 수 있다. 즉 상부 케이스(150)의 결합홀(150b)을 관통한 결합부재(151)가, 제1영역(231)의 결합홀(231a)도 관통하여, 캡플레이트(112)의 결합홈(112a)에 결합될 수 있다. 상기 제1영역(231)의 일측은 결합부재(151)에 의해서 캡플레이트(112)와 결합되어, 상기 캡플레이트(112)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 또한 상기 제1영역(231)은 탄성패드(240)에 의해서 캡플레이트(112)의 상면과 접촉 및 밀착될 수 있다. 즉, 제1영역(231)의 상면과 회로기판(121)의 하면 사이에 개재된 탄성패드(240)에 의해서, 제1영역(231)은 캡플레이트(112)의 방향으로 가압되어 밀착될 수 있다. 상기 제1영역(231)은 회로기판(121)에서 외부 단자(124)가 실장된 일측의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 제1영역(231)은 외부 단자(124)의 하부에 위치하도록, 전극 단자(113)로부터 외측방향으로 이격될 수 있다. 상기 제1영역(231)은 도 2에 도시된 연결탭(130)과 같이, 하면에 다수의 돌기가 더 구비되어 제1영역(231)과 캡플레이트(112)사이의 접합면을 증가시켜, 접촉 저항을 감소시킬 수 있다.

상기 제2영역(232)은 회로기판(121)의 하면과 접촉된 상태에서, 물리적 변형에 의해 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2영역(232)은 상면이, 회로기판(121)의 하면에 용접에 의해서 고정될 수 있다. 상기 제2영역(232)은 외부 단자(124)와 평면상 중첩되지 않도록, 회로기판(121)의 하면에 용접될 수 있다. 상기 제2영역(232)은 외부 단자(124)가 실장된 회로기판(121)의 일측에 비해서, 내측에 위치할 수 있다. 여기서 내측은 전극 단자(113)가 위치하는 캡플레이트(112)의 중심 또는 이와 대응되는 회로기판(121)의 중심측을 의미한다. 상기 제2영역(232)은 상기 회로기판(121)의 배선패턴과 전기적으로 연결된다. 이와 같은 제2영역(232)은 연결 영역(233)을 중심으로, 제1영역(231)과 반대 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제2영역(232)은 상기 회로기판(121)에 용접되어, 회로기판(121)의 배선패턴과 전기적으로 연결된다.

상기 연결 영역(233)은 제1영역(231)과 제2영역(232)을 연결한다. 상기 연결 영역(233)은 서로 평행한 제1영역(231)과 제2영역(232)의 단차 차이를 보상할 수 있도록 구비되며, 제1영역(231)과 제2영역(232)으로부터 각각 절곡될 수 있다. 즉, 제1영역(231)과 제2영역(232)은 캡플레이트(112)와 수평할 수 있으며, 연결 영역(233)은 상기 캡플레이트(112)와 일정각을 가질 수 있다. 예를 들어 연결 영역(233)은 제1영역(231) 및 제2영역(232)과 연결된 부위가 각각 절곡되어, 캡플레이트(112)로부터 수직할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 연결 영역(233)은 회로기판(121)과 캡플레이트(112)의 이격된 거리를 보상하게 된다. 상기 연결 영역(233)의 길이는 탄성패드(240)의 높이에 비해서 작은 것이 바람직하다. 여기서 탄성패드(240)의 높이는, 탄성패드(240)에서 캡플레이트(112)의 상면과 마주보는 면으로부터, 그의 반대면인 회로기판(121)의 하면과 마주보는 면까지의 거리를 의미한다. 즉, 탄성패드(240)의 높이는 높이방향(y)의 두께를 의미한다.

상기 탄성패드(240)는 판형상으로, 캡플레이트(112)에 접촉된 연결탭(230)의 제1영역(231)과, 회로기판(121)사이에 개재된다. 상기 탄성패드(240)는 길이방향(x)의 길이(240b)가 제1영역(231)의 일부를 덮는 길이를 가질 수 있다. 즉, 상기 탄성패드(240)는 길이(240b)가 연결탭(230)의 제1영역(231)보다 더 작을 수 있다. 상기 탄성패드(140)는 제1영역(231)을 덮도록, 회로기판(121)과 제1영역(231)사이에 개재되며, 결합홀(231a)이 형성된 일측을 외부로 노출시킨다. 상기 탄성패드(240)는 그 높이(240h)가 연결탭(230)의 연결 영역(233)의 길이(233h)에 비해서 더 크다. 따라서 탄성패드(240)는 상부 케이스(150)가 캡플레이트(112)에 결합되면, 이차 전지(100)의 높이 방향(y)으로 압축될 수 있다. 즉, 상기 탄성패드(240)는 제1영역(231)의 상면과 캡플레이트(112)의 상면을 배터리 셀(110) 방향으로 밀고, 회로기판(121)을 상부 방향으로 미는 탄성력을 제공한다. 상기 탄성패드(240)에 의해서 연결탭(230)의 제1영역(231)은 별도의 물리적 변형 없이, 캡플레이트(112)의 상부에 밀착되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 탄성패드(240)의 탄성력에 의해서, 캡플레이트(112)와 연결탭(230)의 제1영역(231)사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 또한, 탄성패드(240)는 외부에서 인가되는 충격도 흡수할 수 있고, 연결탭(230)과 캡플레이트(112)사이의 접촉저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다. 상기 탄성패드(240)는 실리콘, 고무 또는 다공성 재질인 폼 테이프 가운데 어느 하나로 형성될 수 있다.

또한 탄성패드(240)는 상부 케이스(150)의 길이 방향에 양측에 결합되는 결합부재(151)와 평면상 중첩되지 않도록, 상부 케이스(150)의 양측단에 비해서 내측에 위치할 수 있다. 상기 탄성패드(240)는 외부 단자(124)가 형성된 회로기판(121)의 길이방향(x) 일측 하부 뿐만 아니라, 타측 하부에 추가적으로 더 구비된 보조 탄성패드(240a)를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 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; 이차 전지
110; 배터리 셀 120; 보호회로모듈
130; 연결탭 140; 탄성패드
150; 상부 케이스 160; 하부 케이스
170; 라벨

Claims

캡플레이트와, 상기 캡플레이트를 관통하는 전극단자가 구비된 배터리 셀;
상기 전극 단자와 이격되도록, 상기 캡플레이트의 일측에 전기적으로 접속된 연결탭; 및
상기 연결탭과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트로부터 상부 방향으로 이격된 회로 기판을 포함하며,
상기 연결탭은 상기 캡플레이트의 상면에 밀착된 제1영역과, 상기 회로기판의 일측 하면에 접속된 제2영역 및, 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이를 연결하는 연결 영역을 포함하며,
상기 제1영역이 상기 회로기판의 일측 끝단에 비해서, 상기 전극 단자와 인접 하도록 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 1에 있어서,
상기 회로기판의 일측 상면에 전기적으로 접속된 외부 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 2에 있어서,
상기 제2영역은 상기 외부 단자와 평면상 중첩되지 않도록, 상기 외부 단자에 비해서 상기 전극단자와 인접한 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 1에 있어서,
상기 제1영역과 상기 회로기판의 하면 사이에 개재된 탄성 패드를 더 포함하며,
상기 제1영역은 상기 탄성패드에 의해서, 상기 캡플레이트의 방향으로 가압되어 밀착된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 4에 있어서,
상기 탄성 패드는 길이방향 길이가 상기 제1영역의 길이보다 더 커서, 상기 캡플레이트의 상면에도 밀착된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 1에 있어서,
상기 제1영역과 상기 제2영역은 상기 연결영역을 중심으로 서로 반대 방향으로 연장되고 서로 수평하며, 상기 연결영역은 상기 제1영역과 상기 제2영역으로부터 각각 절곡된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 1에 있어서,
상기 회로 기판을 감싸도록 상기 캡플레이트에 결합되고,
길이방향 양측에 형성된 결합홀과, 상기 결합홀을 관통하는 결합부재를 갖는 상부 케이스를 더 포함하고,
상기 결합부재는 상기 상부케이스의 결합홀을 관통하여 상기 캡플레이트의 일측 및 타측 상면에 형성된 결합홈에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 1에 있어서,
상기 제1영역의 하면에는 하부방향으로 돌출된 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
캡플레이트와, 상기 캡플레이트를 관통하는 전극단자가 구비된 배터리 셀;
상기 전극 단자와 이격되도록, 상기 캡플레이트의 일측에 전기적으로 접속된 연결탭; 및
상기 연결탭과 전기적으로 연결되며, 상기 캡플레이트로부터 상부 방향으로 이격된 회로 기판을 포함하며,
상기 연결탭은 상기 캡플레이트의 상면에 밀착된 제1영역과, 상기 회로기판의 일측 하면에 접속된 제2영역 및, 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이를 연결하는 연결 영역을 포함하며,
상기 제1영역과 상기 회로기판의 하면 사이에 개재된 탄성 패드를 더 포함하며, 상기 제1영역은 상기 탄성패드에 의해서, 상기 캡플레이트의 방향으로 가압되어 밀착하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 9에 있어서,
상기 회로 기판을 감싸도록 상기 캡플레이트에 결합되고,
길이방향 양측에 형성된 결합홀과, 상기 결합홀을 관통하는 결합부재를 갖는 상부 케이스를 더 포함하고,
상기 결합부재는 상기 상부케이스의 결합홀을 관통하여 상기 캡플레이트의 일측 및 타측 상면에 형성된 결합홈에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항10에 있어서,
상기 제1영역은 상기 캡플레이트의 일측 끝단까지 연장되며, 상기 결합홈에 대응되는 결합홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
청구항 11에 있어서,
상기 결합부재는 상기 상부케이스의 결합홀과, 상기 제1영역의 결합홀을 관통하여, 상기 캡플레이트의 상기 결합홈에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.