KR20230105964A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20230105964A
KR20230105964A KR1020220001633A KR20220001633A KR20230105964A KR 20230105964 A KR20230105964 A KR 20230105964A KR 1020220001633 A KR1020220001633 A KR 1020220001633A KR 20220001633 A KR20220001633 A KR 20220001633A KR 20230105964 A KR20230105964 A KR 20230105964A
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type resin
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박상훈
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 배터리 셀과, 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈과, 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 간의 전기적인 연결을 매개하는 것으로, 도전성 입자와 도전성 입자를 둘러싸는 것으로, 서로 다른 제1 종 수지층과 제2 종 수지층을 포함하는 절연성 복합수지층을 포함하는 열압착층을 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀과 보호회로모듈 사이에서 전기적인 연결을 형성하는 한편으로, 배터리 셀의 온도에 감응하여 안전 동작을 수행할 수 있는 열압착층을 마련함으로써, 배터리 셀과 보호회로모듈 사이의 전기적인 연결과 동시에 안전 동작이 구현될 수 있으며, 별도의 안전 소자를 마련할 필요가 없으므로 전체적인 구조가 단순화될 수 있는 배터리 팩이 제공될 수 있다.

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 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 팩 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 노트북과 같이 보다 큰 사이즈의 모바일 기기나 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 팩 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은, 배터리 셀과 보호회로모듈 사이에서 전기적인 연결을 형성하는 한편으로, 배터리 셀의 온도에 감응하여 안전 동작을 수행할 수 있는 열압착층을 마련함으로써, 배터리 셀과 보호회로모듈 사이의 전기적인 연결과 동시에 안전 동작이 구현될 수 있으며, 별도의 안전 소자를 마련할 필요가 없으므로 전체적인 구조가 단순화될 수 있는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
배터리 셀;
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈; 및
상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 간의 전기적인 연결을 매개하는 것으로, 도전성 입자와 상기 도전성 입자를 둘러싸는 것으로, 서로 다른 제1 종 수지층과 제2 종 수지층을 포함하는 절연성 복합수지층을 포함하는 열압착층;을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 종 수지층은, 천이 온도 이상에서 부피 팽창의 거동을 보이는 열가소성 수지 계열을 포함하고,
상기 제2 종 수지층은, 천이 온도 이상에서도 형상 안정성을 유지하는 열경화성 수지 계열을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 천이 온도는 배터리 셀의 이상 상황을 포착하기 위하여, 사전에 설정된 임계 온도에 해당될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 종 수지층과 제2 종 수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로에 대해 적층되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 종 수지층과 제2 종 수지층은 계면을 사이에 두고 서로로부터 구분되는 서로 다른 층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 복합수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로에 대해 적층된 제1 종 수지층과 제2 종 수지층을 포함하여 전체적으로 2층 구조로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 종 수지층과 제2 종 수지층은 동등한 두께로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 복합수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로 다른 제1 종 수지층 사이에 제2 종 수지층이 개재되어 전체적으로 3층 구조로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 종 수지층은 상기 전극 탭과 도전성 입자가 서로 맞닿는 위치와 상기 연결 탭과 도전성 입자가 서로 맞닿는 위치를 포함하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 복합수지층은, 상부 제1 종 수지층과, 하부 제1 종 수지층과 상기 상부 제1 종 수지층과 하부 제1 종 수지층 사이에 개재된 제2 종 수지층을 포함하고,
각각의 상부 제1 종 수지층과 제2 종 수지층과 하부 제1 종 수지층은 동등한 두께로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 복합수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로 다른 제2 종 수지층 사이에 제1 종 수지층이 개재되어 전체적으로 3층 구조로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 복합수지층은, 상부 제2 종 수지층과, 하부 제2 종 수지층과 상기 상부 제2 종 수지층과 하부 제2 종 수지층 사이에 개재된 제1 종 수지층을 포함하고,
각각의 상부 제2 종 수지층과 제1 종 수지층과 하부 제2 종 수지층은 동등한 두께로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 열압착층은 상기 배터리 셀의 충방전 전류의 대전류 경로를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은, 상기 보호회로모듈과 전기적인 연결을 형성하는 서로 다른 배터리 셀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은 상기 보호회로모듈과 연결되는 전극 탭끼리 서로 나란하게 연장되도록 서로 이웃한 위치에 배치된 서로 다른 배터리 셀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은, 이웃한 서로 다른 배터리 셀 사이의 위치에서 서로 다른 배터리 셀의 실링부를 회피하기 위한 회피 홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭을 포함하고,
상기 보호회로모듈은 상기 제1, 제2 전극 탭과 각각 연결되는 제1, 제2 연결 탭을 포함하며,
상기 열압착층은 상기 제1, 제2 전극 탭 및 제1, 제2 연결 탭 사이에 함께 개재될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀과 보호회로모듈 사이에서 전기적인 연결을 형성하는 한편으로, 배터리 셀의 온도에 감응하여 안전 동작을 수행할 수 있는 열압착층을 마련함으로써, 배터리 셀과 보호회로모듈 사이의 전기적인 연결과 동시에 안전 동작이 구현될 수 있으며, 별도의 안전 소자를 마련할 필요가 없으므로 전체적인 구조가 단순화될 수 있는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 셀의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3a에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 열압착층의 고온 압착을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다.
도 3b에는 도 3a에 도시된 고온 압착을 통하여 형성된 열압착층의 도전성 연결을 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 3c에는 도 3b에 도시된 도전성 연결에서 배터리 셀의 온도 감응에 따라 비도전성 연결로의 천이를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩에 적용 가능한 열압착층의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩에 적용 가능한 열압착층의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩에 적용 가능한 열압착층의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 배터리 셀의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3a에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 열압착층의 고온 압착을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다. 도 3b에는 도 3a에 도시된 고온 압착을 통하여 형성된 열압착층의 도전성 연결을 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 3c에는 도 3b에 도시된 도전성 연결에서 배터리 셀의 온도 감응에 따라 비도전성 연결로의 천이를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩에 적용 가능한 열압착층의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 5에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩에 적용 가능한 열압착층의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩에 적용 가능한 열압착층의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 배터리 셀(100)과, 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결된 보호회로모듈(200)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 간의 전기적인 연결을 매개하는 것으로, 도전성 입자(155)와, 상기 도전성 입자(155)를 둘러싸는 것으로, 서로 다른 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 포함하는 절연성 복합수지층(153)을 포함하는 열압착층(150)을 포함할 수 있다.
상기 보호회로모듈(200)은 배터리 셀(100)의 충방전 전류와 같은 대전류 경로를 형성하거나 또는 배터리 셀(100)의 상태 정보에 관한 소전류 경로를 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보호회로모듈(200)은 배터리 셀(100)의 상태 정보로서, 온도, 전압, 전류와 같은 상태 정보를 입수할 수 있으며, 입수된 상태 정보에 근거하여, 충방전 경로 상에 형성된 스위치 소자를 제어하여, 배터리 셀(100)의 이상 상황에 대응하여 배터리 셀(100)을 보호하고, 배터리 셀(100)의 폭발이나 발화와 같은 사고에 대비하여 적정의 보호조치를 취할 수 있으며, 예를 들어, 배터리 셀(100)의 충방전을 중지시킬 수 있다. 참고로, 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 사이에 개재되어 이들 사이의 전기적인 연결을 매개하는 열압착층(150)은 배터리 셀(100)의 과열, 과충전, 과방전과 같은 이상 상황에서 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 사이의 전기적인 연결을 끊어줄 수 있으며, 배터리 셀(100)의 이상 상황에 대응하여 배터리 셀(100)의 충방전을 끊어줄 수 있으나, 이러한 열압착층(150)의 안전 동작은 보호회로모듈(200)의 관여에 따라, 그러니까, 충방전 경로 상에 형성된 스위치 소자에 대한 보호회로모듈(200)의 제어에 따라 이루어진다기 보다는, 열압착층(150)의 온도 감응에 따라 보호회로모듈(200)의 제어와 관계 없이 이루어질 수 있으며, 이러한 의미에서 보호회로모듈(200)의 제어 하에서 이루어지는 스위치 소자, 예를 들어, 보호회로모듈(200) 상에 장착되어 있는 스위치 소자의 보호조치와는 구별될 수 있으며, 예를 들어, 보호회로모듈(200)의 관여 하에서 이루어지는 스위치 소자의 보호조치 보다 더욱 신속하게 이루어질 수 있다.
상기 보호회로모듈(200)의 주변으로는 보호회로모듈(200)과 전기적인 연결을 형성하는 배터리 셀(100)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보호회로모듈(200)의 주변으로 배치되는 배터리 셀(100)은 전극 탭(120)끼리 서로 나란하게 연장되도록 이웃한 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 보호회로모듈(200)의 주변으로, 보호회로모듈(200)과 전기적 연결을 형성하는 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)이 배치될 수 있으며, 보다 구체적으로, 전극 탭(120)끼리 서로 나란하게 연장되도록 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)이 배치되거나 또는 보호회로모듈(200)을 사이에 두고 전극 탭(120)끼리 서로 마주하도록 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)이 배치될 수도 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 배터리 셀(100)은 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)을 포함할 수 있고, 단수의 배터리 셀(100)만을 포함할 수도 있으며, 본 발명의 기술적 구성은, 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)을 포함하는 배터리 팩이나 또는 단수의 배터리 셀(100)만을 포함하는 배터리 팩에 대해 공통적으로 적용될 수 있으며, 예를 들어, 이하에서 설명되는 바와 같이, 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 사이에서 전기적 연결을 형성하면서, 온도 감응에 따른 안전 동작을 구현하는 열압착층(150)은 둘 이상 다수의 배터리 셀(100) 각각과 보호회로모듈(200) 사이에 적용되거나 또는 둘 이상 다수의 배터리 셀(100) 중에서 적어도 어느 하나의 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 사이에 적용될 수도 있으며, 단수의 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 사이에 적용될 수도 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)를 밀봉하는 외장재(P)를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(110)는, 서로 반대 극성의 제1, 제2 전극판(111,112)과, 상기 제1, 제2 전극판(111,112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있고, 세퍼레이터(113)를 개재하여 제1, 제2 전극판(111,112)이 롤 형태로 권취된 권취 타입으로 형성되거나, 또는 세퍼레이터(113)를 개재하여 다수의 제1, 제2 전극판(111,112)이 적층된 적층 타입으로 형성될 수도 있다.
상기 전극 조립체(110)에는 전극 탭(120)이 연결될 수 있다. 즉, 상기 전극 탭(120)은, 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 전극 조립체(110)를 둘러싸는 외장재(P)로부터 인출될 수 있고, 외장재(P)의 테라스부(T)로부터 인출될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 탭(120)은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭(121,122)을 포함할 수 있고, 각각 제1, 제2 전극판(111,112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 탭(120)에는 절연 테이프(130)가 부착되어 전극 탭(120)과 외장재(P) 간의 전기적인 절연 및 실링을 제공할 수 있다.
상기 외장재(P)는 파우치(pouch)와 같은 유연성 외장재로 형성될 수 있다. 상기 외장재(P)는, 알루미늄과 같은 박판의 금속층(미도시) 양면에 형성된 절연층(미도시)을 포함할 수 있고, 드로잉(drawing)과 같은 포밍 공정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 외장재(P)는, 전극 조립체(110)를 사이에 두고 서로 마주하게 결합되는, 제1, 제2 외장재(P1,P2)를 포함할 수 있다. 상기 외장재(P)는, 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 서로 포개지도록 접혀지는 폴딩부(P3)를 포함할 수 있으며, 상기 폴딩부(P3)를 중심으로 제1, 제2 외장재(P1,P2)를 서로 마주보는 방향으로 폴딩시킴으로써, 전극 조립체(110)를 수용한 외장재(P)를 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)가, 전극 조립체(110)를 개재하여 서로 마주하게 포개짐으로써, 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(A)와 함께, 상기 수용부(A)를 밀봉하는 실링부(TS)가 형성될 수 있다. 상기 실링부(TS)는 전극 조립체(110)가 수용된 수용부(A)를 밀봉하도록 수용부(A)의 외곽을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 실링부(TS)는, 상기 폴딩부(P3)가 형성된 외장재(P)의 변부를 제외하고, 외장재(P)의 나머지 변부를 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외장재(P)는 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 결합됨으로써, 서로 마주하는 한 쌍의 단변부와 서로 마주하는 한 쌍의 장변부를 포함하는 직육면체의 외형을 형성할 수 있고, 이때, 상기 폴딩부(P3)가 형성된 단변부를 제외한 나머지 다른 단변부와 장변부의 쌍을 따라 연속적으로 실링부(TS)가 형성될 수 있다.
상기 실링부(TS)는, 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결된 전극 탭(120)이 인출되는 테라스부(T)와, 상기 테라스부(T)와 접하며 테라스부(T)와 교차하는 방향으로 연장되는 사이드 실링부(S)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 테라스부(T)는, 외장재(P)의 일 단변부 측에 형성될 수 있고, 상기 사이드 실링부(S)는, 상기 외장재(P)의 한 쌍의 장변부 측에 형성될 수 있다. 즉, 상기 테라스부(T)는, 상기 전극 탭(120)과 교차하는 방향을 따라 연장되면서 상기 수용부(A)를 밀봉할 수 있고, 상기 사이드 실링부(S)는 상기 테라스부(T)와 교차하는 방향을 따라 연장되면서 상기 수용부(A)를 밀봉할 수 있다. 상기 테라스부(T)와 사이드 실링부(S)는 서로 접하여 연속적으로 연장되는 형태의 실링부(TS)를 형성하며, 수용부(A)를 함께 밀봉할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(100)은 서로 다른 2이상 다수의 배터리 셀(100)을 포함할 수 있고, 예를 들어, 보호회로모듈(200)과 연결되는 전극 탭(120)끼리 서로 나란하게 연장되도록 서로 나란하게 배치된 배터리 셀(100)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 보호회로모듈(200) 중에서 서로에 대해 나란하게 배치된 서로 다른 배터리 셀(100) 사이의 위치에는 서로 다른 배터리 셀(100)의 실링부(TS)를 회피하기 위한 회피 홀(200`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(200)의 회피 홀(200)은 서로 이웃한 배터리 셀(100)이 서로 맞닿는 위치에서 서로 이웃한 배터리 셀(100)의 실링부(TS)와 보호회로모듈(200) 간의 물리적인 간섭을 피하기 위한 구조로서, 배터리 셀(100)의 실링부(TS)에 의하여, 보호회로모듈(200)이 들뜨지 않도록 하기 위한 구조이며, 예를 들어, 보호회로모듈(200)의 일 측에 형성되어, 보호회로모듈(200)의 외부를 향하여 개방된 형태로 형성될 수 있다.
상기 배터리 셀(100)의 배치에 관하여, 상기 배터리 셀(100)은 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)이 인출되는 테라스부(T)가 보호회로모듈(200)과 마주하도록 배치될 수 있으며, 보호회로모듈(200)과 마주하게 배치된 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)을 통하여 보호회로모듈(200)과의 최소 경로를 통한 전기적 연결을 형성할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 배터리 팩은, 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)을 포함하거나 또는 단수의 배터리 셀(100)만을 포함할 수도 있는데, 단수의 배터리 셀(100)을 포함하는 실시형태에서, 상기 보호회로모듈(200)은 테라스부(T) 상에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 배터리 셀(100)의 테라스부(T) 상에서 배터리 셀(100)의 수용부(A)와 마주하는 여분의 공간을 통하여 보호회로모듈(200)이 배치될 수 있다. 상기 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200)의 전기적 연결은, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220)이 열압착층(150)을 사이에 개재하여 서로 겹쳐지게 배치되면서 형성될 수 있으며, 예를 들어, 열압착층(150)을 사이에 개재한 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에 핫 프레스와 같은 고온 압착을 적용함으로써 열압착층(150)이 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이를 도통 가능하게 연결해줄 수 있다.
이하에서는 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이의 도전성 연결에 대해 설명하기로 한다. 참고로, 본 명세서를 통하여, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220)이 도전성 연결을 형성한다는 것은, 배터리 셀(100)의 제1, 제2 전극 탭(120) 중에서 적어도 어느 하나의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에 열압착층(150)이 개재되어 이들 사이에서 전기적 연결을 형성한다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 전극 탭(121,122)과 제1, 제2 연결 탭(221,222) 각각의 전기적인 연결은 모두 상기 열압착층(150)을 통하여 일괄적으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200) 사이에서 핫 프레스와 같은 열 압착 공정을 일괄적으로 적용함으로써 서로 다른 제1, 제2 전극 탭(121,122)과, 제1, 제2 전극 탭(121,122)과 각각 전기적인 연결을 형성하는 제1, 제2 연결 탭(221,222) 사이에서 서로 다른 공정을 적용함에 따른 공정의 복잡화 및 공정 관리의 불편을 해소할 수 있다.
다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은 상기 제1, 제2 전극 탭(121,122)과 제1, 제2 연결 탭(221,222) 모두에 대해 적용하지 않고, 예를 들어, 제1, 제2 전극 탭(121,122)과 제1, 제2 연결 탭(221,222) 중에서 어느 하나의 개소에 택일적으로 적용할 수도 있다. 다시 말하면, 상기 열압착층(150)은 배터리 셀(100)의 충방전 경로 상에 형성되어, 배터리 셀(100)의 온도에 감응하며, 배터리 셀(100)의 온도가 사전에 설정된 임계 온도 이상으로 상승하는 배터리 셀(100)의 이상 상황에서, 배터리 셀(100)의 충방전 경로를 차단하는 것으로, 배터리 셀(100)의 충방전 경로를 형성하는 배터리 셀(100)의 제1, 제2 전극 탭(121,122) 및 보호회로모듈(200)의 제1, 제2 연결 탭(221,222) 사이의 전기적인 연결에서, 어느 하나의 개소의 전기적인 연결에 적용되면 충분하며, 배터리 셀(100)의 제1, 제2 전극 탭(121,122) 및 보호회로모듈(200)의 제1, 제2 연결 탭(221,222) 사이의 양편의 전기적인 연결에 모두 적용될 필요는 없을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이의 도전성 연결을 매개하는 열압착층(150)을 포함할 수 있다. 본 명세서를 통하여 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220)은 열압착층(150)을 통하여 서로 전기적으로 연결되는 연결의 상대방으로서, 예를 들어, 배터리 셀(100)의 충방전 전류가 소통할 수 있는 충방전 경로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 충방전 경로는, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120), 열압착층(150), 그리고, 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220)을 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 열압착층(150)을 포함하여 형성되는 전기적인 경로는 배터리 셀(100)의 충방전 전류가 소통되는 대전류 패스를 형성하거나 또는 배터리 셀(100)의 상태 정보, 그러니까, 배터리 셀(100)의 온도, 전압, 전류 등과 같은 상태 정보에 관한 소전류 패스를 형성할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은 이상 상황시에 대전류 패스에 해당되는 충방전 경로를 차단할 수 있는 안전 소자로서 안전 동작을 수행할 수 있고, 이에 따라, 배터리 셀(100)의 상태 정보가 소통되는 소전류 패스에 적용하기 보다는, 배터리 셀(100)의 충방전 전류가 소통되는 대전류 패스에 적용하는 것이 선호될 수 있다. 예를 들어, 상기 열압착층(150)의 고온 압착이라는 일괄 공정이 적용될 수 있도록, 상기 열압착층(150)은 배터리 셀(100)의 충방전 전류와 같은 대전류 패스와 배터리 셀(100)의 상태 정보와 같은 소전류 패스에 다 함께 적용될 수 있다.
상기 열압착층(150)은 도전성 입자(155)와 도전성 입자(155)를 둘러싸는 절연성 복합수지층(153)을 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자(155)는 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이를 전기적으로 연결해줄 수 있으며, 예를 들어, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에서 소정의 압력으로 압착된 상태에서 단층(single layer)으로 배열되면서 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이를 전기적으로 연결해줄 수 있다.
상기 절연성 복합수지층(153)은 도전성 입자(155)에 대해 유동성을 제공하는 비이클의 역할과 함께, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220)을 서로에 대해 절연성 접착시켜주는 접착제의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 복합수지층(153)은 온도에 따라 유동성에 차이를 둘 수 있는 수지 소재로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 절연성 복합수지층(153)은, 핫 프레스와 같은 고온 압착 공정에서는 그 자신이 유동성을 띠면서 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에 가해지는 소정의 압력에 따라 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에 도전성 입자(155)가 배열될 수 있도록 도전성 입자(155)에 대해 유동성을 부여할 수 있고, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에서 도전성 연결을 형성한 이후에 저온 고화된 상태에서는 도전성 입자(155)를 둘러싸면서 도전성 입자(155)의 유동을 방지하고 위치를 견고하게 고정시켜줄 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에서 단층으로 배열된 도전성 입자(155)를 통하여 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.
상기 절연성 복합수지층(153)은, 서로 다른 이종의 수지층을 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은, 온도 변화에 따른 거동 특성이 서로 상이한 이종의 수지 소재를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 온도 변화에 따라 부피 팽창의 거동을 보이는 제1 종 수지층(151)과 온도 변화에 따라 형태적인 변화를 거의 보이지 않는 제2 종 수지층(152)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 온도 변화에 따른 거동 특성이 서로 상이할 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 종 수지층(151)이 온도 변화에 따라 부피 팽창의 거동을 보이는 한편으로, 상기 제2 종 수지층(152)이 온도 변화에 따라 형상의 변화를 거의 보이지 않는다는 것은, 온도 변화에 따른 부피 팽창의 정도, 예를 들어, 단위 온도의 변화에 따른 부피 팽창률에 있어서, 상기 제1 종 수지층(151)의 부피 팽창률이 적어도 제2 종 수지층(152)의 부피 팽창률 보다는 크다는 것을 의미할 수 있다. 본 명세서를 통하여, 상기 제2 종 수지층(152)이 온도 변화에 따라 형상의 변화를 거의 보이지 않는다는 것은, 고온에서의 형상 안정성이 우수하다는 것을 의미할 수 있으며, 적어도 제1 종 수지층(151) 보다는 고온에서의 형상 안정성이 우수하다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 종 수지층(151)은 고온 가열후 저온의 온도(셋팅 온도)로 냉각되면서 특정 형상으로 성형된 다음에도, 고온으로 재가열되면 형상 안정성을 잃고 유동성을 가질 수 있으며, 이와 달리, 상기 제2 종 수지층(152)은 고온의 온도(셋팅 온도)에서 특정 형상으로 성형된 다음에는, 고온으로 재가열되더라도 형상 안정성을 유지하며 유동성을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)은 열가소성 수지 계열을 포함할 수 있으며, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에서, 아크릴 계열을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 종 수지층(152)은 열경화성 수지 계열을 포함할 수 있으며, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에서, 에폭시 계열을 포함할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 서로 다른 열적인 거동을 보이는 서로 다른 이종의 수지소재로 형성될 수 있으며, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에서, 대략 70-90도 정도의 천이 온도에서 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이의 도전성 연결로부터 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 전기적인 연결이 끊어지는 비도전성 연결로 천이될 수 있는 한편으로, 이러한 천이 온도에서도 도전성 입자(155)의 유출을 방지할 수 있는 한도에서, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 수지층(152)은 예시된 바에 의해 한정되지 않고, 다양한 종류의 서로 다른 이종의 수지소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 열적 거동이 서로 다른 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 포함하는 절연성 복합수지층(153)이 적용된 열압착층(150)은, 배터리 셀(100)의 안전 소자로서 안전 동작을 수행할 수 있다. 이하에서는 열압착층(150)의 안전 동작에 대해 설명하기로 한다.
상기 열압착층(150)은 배터리 셀(100)의 과열, 과충전, 과방전과 같은 이상 상황에서, 배터리 셀(100)의 충방전 경로를 차단할 수 있으며, 이상 상황에서 배터리 셀(100)의 충방전 동작을 중단시킴으로써, 배터리 셀(100)을 보호할 수 있으며, 배터리 셀(100)의 폭발이나 발화로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)의 과열, 과충전, 과방전과 같은 이상 상황에서는 배터리 셀(100)의 온도가 임계 온도 이상으로 과열될 수 있고, 상기 열압착층(150)은 임계 온도 이상에 해당되는 배터리 셀(100)의 이상 과열을 포착하여, 배터리 셀(100)의 충방전 경로를 차단할 수 있다.
보다 구체적으로, 배터리 셀(100)의 이상 과열에 따라 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에서 전기적인 연결을 매개하는 열압착층(150)의 도전성 연결은 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 전기적인 연결이 끊어지는 비도전성 연결로 천이될 수 있으며, 이에 따라, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 전기적인 연결은 끊어질 수 있다. 다만, 상기 비도전성 연결이란 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 전기적인 연결은 끊어지더라도, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 물리적인 구속은 유지할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 상기 열압착층(150)의 도전성 연결이 비도전성 연결로 천이되는 온도, 즉, 천이 온도는 배터리 셀(100)의 안전 동작이 개시되는 온도에 해당될 수 있으며, 사전에 설정된 임계 온도에 해당될 수 있고, 본 발명의 일 실시형태에서, 대략 90도 정도의 온도에 해당될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은 일종의 온도 감응 소자로서, 사전에 설정된 임계 온도 내지는 천이 온도 이상에서 도전성 연결을 끊을 수 있다.
상기 열압착층(150)은, 온도 변화에 따라 부피 팽창의 거동을 보이는 제1 종 수지층(151)을 포함할 수 있으며, 열압착층(150)의 도전성 연결이 비도전성 연결로 천이되는 천이 온도 이상에서는 제1 종 수지층(151)의 부피가 팽창함으로써, 예를 들어, 제1 종 수지층(151)의 두께가 팽창함으로써, 도전성 입자(155)를 개재하여 서로 맞닿아 있던 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 간의 간격이 도전성 입자(155)로부터 들뜨도록 증가되면서, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 도전성 연결이 끊어질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은 온도 변화에 따라 부피 팽창의 거동을 보이는 제1 종 수지층(151)과 함께, 온도 변화에도 불구하고 형상 안정성을 유지하는 제2 종 수지층(152)을 함께 포함할 수 있는데, 상기 제2 종 수지층(152)은, 열압착층(150)의 도전성 연결이 비도전성 연결로 천이되는 천이 온도 이상에서도 거의 형상 변화를 일으키지 않으며, 안정된 형태를 유지하면서, 도전성 입자(155)의 위치를 유지해줄 수 있고, 도전성 입자(155)가 외부로 유출되는 것을 방지해줄 수 있다. 만일 배터리 셀(100)의 이상 상황에 해당되는 천이 온도(또는 사전에 설정된 임계 온도) 이상에서 도전성 입자(155)가 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이의 위치를 유지하지 못하고, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이로부터 외부로 유출될 경우, 과열이나 과전류와 같은 배터리 셀(100)의 이상 상황에서 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이로부터 유출된 도전성 입자(155)가 의도하지 않은 단락을 일으키게 되므로, 더 큰 사고를 초래할 위험이 있다. 이에, 본 발명의 일 실시형태에서는, 배터리 셀(100)의 이상 상황에 대응하여 열압착층(150)의 도전성 연결을 비도전성 연결로 천이시키기 위한 제1 종 수지층(151)과 함께, 온도 변화에도 불구하고 형상 안정성을 유지할 수 있는 제2 종 수지층(152)을 겸비하는 열압착층(150)을 통하여, 도전성 입자(155)에 의한 도전성 연결은 끊어주면서도, 도전성 입자(155)의 유출에 따른 의도하지 않은 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은 천이 온도 이상에서 부피 팽창을 통하여 도전성 입자(155)에 의한 도전성 연결을 끊어줄 수 있는 제1 종 수지층(151)과 함께, 천이 온도 이상에서도 형상 안정성을 유지함으로써, 도전성 입자(155)의 유출을 방지할 수 있는 제2 종 수지층(152)을 더불어 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 열압착층(150)이 열적 거동이 서로 상이한 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 포함한다는 것은, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)이 서로에 대해 맞닿는 계먼을 구분하지 못할 정도로 서로에 대해 혼합되어 하나의 층으로 형성된다는 것을 의미하기 보다는, 서로에 대해 맞닿는 계면을 사이에 두고 서로로부터 구분된 서로 다른 층으로 존재한다는 것을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열압착층(150)은 서로에 대해 적층된 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 서로에 대해 맞닿는 계면을 사이에 두고 서로 다른 층으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 열압착층(150)이 서로 열적 거동이 상이한 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 함께 포함함으로써, 제1 종 수지층(151)의 부피 팽창을 통하여 천이 온도 이상에서 도전성 입자(155)에 의한 도전성 연결을 끊어줄 수 있는 한편으로, 제2 종 수지층(152)의 고온 형상 안정성을 통하여 도전성 입자(155)의 유출을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 열압착층(150)이 부피 팽창을 통하여 배터리 셀(100)의 이상 상황에 대응하여 안전 동작을 구현할 수 있는 제1 종 수지층(151)과 함께, 유동성 및 점착 특성이 상대적으로 우수한 제2 종 수지층(152)을 더불어 포함함으로써, 제2 종 수지층(152)의 유동성을 통하여 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이를 향하는 도전성 입자(155)의 흐름을 용이하게 형성할 수 있고, 또한, 제2 종 수지층(152)의 점착 특성을 통하여 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에서 견고한 접착을 구현할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)은 열압착층(150)의 안전 동작을 구현할 수 있으며, 상기 제2 종 수지층(152)은, 제1 종 수지층(151)의 특성을 보완하여, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이를 향하는 도전성 입자(155)의 흐름을 개선할 수 있고, 또한, 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에서 견고한 접착을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제2 종 수지층(152)의 유동성이 제1 종 수지층(151)의 유동성 보다 상대적으로 우수하다는 것은, 예를 들어, 고온의 셋팅 온도에서 제2 종 수지층(152)의 형상이 특정 형상으로 고착되기 이전에는, 제2 종 수지층(152)의 유동성이 상대적으로 우수하다는 것을 의미할 수 있으며, 일단 고온의 셋팅 온도에서 특정 형상으로 고착된 제2 종 수지층(152)은 재가열되더라도 특정 형상을 대체로 유지할 수 있고(고온 형상 안정성), 고온의 셋팅 온도에서 특정 형상으로 고착된 제2 종 수지층(152)은, 재가열을 통하여 부피 팽창의 거동을 갖는 제1 종 수지층(151) 보다 유동성 내지는 유연성이 부족할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(100)의 전극 탭(120)과 보호회로모듈(200)의 연결 탭(220) 사이에 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)이 개재된다는 것은, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)이 서로에 대해 적층된다는 것을 의미하는 것이며, 예를 들어, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)의 배치 순서를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 상기 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에서 서로에 대해 적층되면 충분하며, 제1 종 수지층(151)은 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 중에서 전극 탭(120)에 가깝게 배치되는 한편으로, 제2 종 수지층(152)은 연결 탭(220)에 가깝게 배치된다는 것을 한정하는 것이 아니며, 반대로 제1 종 수지층(151)은 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 중에서 연결 탭(220)에 가깝게 배치되는 한편으로, 제2 종 수지층(152)은 전극 탭(120)에 가깝게 배치된다는 것을 한정하는 것도 아니다.
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 도전성 입자(155)의 두께(t0)를 커버할 수 있는 두께(t1,t2)로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도전성 입자(155)의 두께(t0)와 대등한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 종 수지층(151)의 제1 두께(t1)와 제2 종 수지층(152)의 제2 두께(t2)를 더한 합산 두께는, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에 배치된 도전성 입자(155)의 두께(t0)와 동등한 두께를 형성할 수 있으며, 보다 구체적으로, 도전성 입자(155)의 두께(t0)를 덮어서 도전성 입자(155)의 위치를 고정시켜주면서도, 도전성 입자(155)가 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에서 들뜨지 않도록 해줌으로써 도전성 입자(155)를 통하여 전극 탭(120)과 연결 탭(220)이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)의 제1 두께(t1)와 제2 종 수지층(152)의 제2 두께(t2)를 더한 합산 두께가 전체 도전성 입자(155)의 두께(t0)와 동등한 수준으로 형성된다는 것은, 각각의 제1 종 수지층(151)의 제1 두께(t1)와 제2 종 수지층(152)의 제2 두께(t2)는 도전성 입자(155)의 두께(t0) 보다 얇게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)의 제1 두께(t1)와 제2 종 수지층(152)의 제2 두께(t2)는 서로 실질적으로 동일한 두께로 형성될 수 있고, 서로 동등한 수준으로 형성된 제1, 제2 두께(t1,t2)가 전체 도전성 입자(155)의 두께(t0)를 커버하도록, 상기 제1, 제2 두께(t1,t2)는 각각 도전성 입자(155)의 두께(t0)의 절반 수준으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 모두 열압착층(150)의 안전 동작 중에 서로 다른 열적 거동을 통하여 열압착층(150)의 안전 동작이 누락 없이 확실히 이루어지면서도 단락과 같은 다른 부작용을 일으키지 않도록 하기 위한 구성이며, 보다 구체적으로, 제1 종 수지층(151)은 열압착층(150)의 안전 동작을 구현하는 구성이며, 제2 종 수지층(152)은 열압착층(150)의 안전 동작 중에 도전성 입자(155)의 위치 고정을 위한 구성으로서, 열압착층(150)을 구성하는 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)의 균형을 이루기 위하여, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)의 두께(t1,t2)는 서로 동등한 수준으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 종 수지층(151) 및 제2 종 수지층(152)의 상대적인 비중 내지는 상대적인 두께의 비율은 1:1로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)은 서로 다른 비중으로 형성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 열압착층(150)의 안전 동작을 확실하게 보장하기 위하여, 제1 종 수지층(151)의 제1 두께(t1)를 제2 종 수지층(152)의 제2 두께(t2) 보다 두껍게 형성하거나 또는 열압착층(150)의 안전 동작 중에 의도하지 않은 단락과 같은 부작용을 최소화하기 위하여, 제2 종 수지층(152)의 두께(t2)를 제1 종 수지층(151)의 두께(t1) 보다 두껍게 형성하는 등과 같이, 구체적인 구현 형태에 따라, 그러니까, 본 발명의 열압착층(150)이 적용되는 배터리 팩의 특성에 맞추어, 상기 열압착층(150)을 형성하는 제1 종 수지층(151)와 제2 종 수지층(152)의 상대적인 비중은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 1:1이 아닌, 예를 들어, 2:1 또는 1:2와 같이 서로에 대해 차등적인 비중으로 형성할 수도 있다.
도 5 및 도 6에는 본 발명의 다른 실시형태에서 구현 가능한 열압착층(150`,150``)의 구조를 보여주는 단면들이 도시되어 있다.
도 5에 도시된 열압착층(150`) 또는 상기 열압착층(150`)을 형성하는 절연성 복합수지층(153`)은, 서로 다른 제1 종 수지층(1511,1512) 사이에 제2 종 수지층(152)이 개재된 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 하부 제1 종 수지층(1512)과, 제2 종 수지층(152)과, 상부 제1 종 수지층(1511)을 포함하여, 전체적으로 3층의 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 열압착층(150`)이 서로 다른 소재 특성을 갖는 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(152)을 포함하여, 전체적으로 3층 구조를 형성한다는 것은, 예를 들어, 제1 종 수지층(1511,1512)과 제2 종 수지층(152)이 서로를 구분시킬 수 있는 계면을 사이에 두고 전체적으로 3층의 구조로 적층된다는 것을 의미할 수 있다.
도 5에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 종 수지층(1511,1512)은 2층으로 형성하는 한편으로, 제2 종 수지층(152)은 1층으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 각 층(1511,152,1512)의 두께(t3)는 동등한 수준으로 형성될 수 있고, 이에 따라, 열압착층(150`)을 형성하는 제1 종 수지층(1511,1512)과 제2 종 수지층(152)은 서로 다른 비중으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 종 수지층(1511,1512)의 두께 내지는 제1 종 수지층(1511,1512)의 상대적인 비중과, 제2 종 수지층(152)의 두께 내지는 제2 종 수지층(152)의 상대적인 비중은, 2:1의 비율로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 실시형태에서는, 전극 탭(120) 및 연결 탭(220)과, 도전성 입자(155)가 서로 맞닿는 위치에서 제1 종 수지층(1511,1512)을 형성함으로써, 열압착층(150)의 도전성 연결이 비도전성 연결로 천이되는 천이 온도 이상에서 제1 종 수지층(1511,1512)의 부피 팽창을 통하여 전극 탭(120)과 도전성 입자(155) 사이를 효과적으로 들뜨게 함과 동시에, 연결 탭(220)과 도전성 입자(155) 사이를 효과적으로 들뜨게 함으로써, 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 도전성 연결을 보다 확실하게 끊어줄 수 있고, 열압착층(150)의 안전 동작이 보다 확실하게 구현되도록 할 수 있다.
참고로, 본 명세서를 통하여 제1 종 수지층(1511,1512)의 부피 팽창이란, 제1 종 수지층(1511,1512)의 두께 팽창을 함께 포함할 수 있으며, 제1 종 수지층(1511,1512)의 두께 팽창을 통하여 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이에 압착되어 있던 도전성 입자(155)가 전극 탭(120) 및 연결 탭(220)으로부터 들뜨게 할 수 있고, 이를 통하여 도전성 입자(155)를 매개로 하는 전극 탭(120)과 연결 탭(220) 사이의 도전성 연결이 끊어질 수 있다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시형태에서 구현 가능한 열압착층(150``)을 도시한 단면도가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 열압착층(150``) 또는 상기 열압착층(150``)을 형성하는 절연성 복합수지층(153``)은, 서로 다른 제2 종 수지층(1521,1522) 사이에 제1 종 수지층(151)이 개재된 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 하부 제2 종 수지층(1522)과 제1 종 수지층(151)과, 상부 제2 종 수지층(1521)을 포함하여, 전체적으로 3층의 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 열압착층(150``)이 서로 다른 소재 특성을 갖는 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(1521,1522)을 포함하여, 전체적으로 3층 구조를 형성한다는 것은, 예를 들어, 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(1521,1522)이 서로를 구분시킬 수 있는 계면을 사이에 두고 전체적으로 3층의 구조로 적층된다는 것을 의미할 수 있다.
도 6에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 종 수지층(151)은 1층으로 형성하는 한편으로, 제2 종 수지층(1521,1522)은 2층으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 각 층(1521,151,1522)의 두께(t3)는 동등한 수준으로 형성될 수 있고, 이에 따라, 열압착층(150)을 형성하는 제1 종 수지층(151)과 제2 종 수지층(1521,1522)은 서로 다른 비중으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 종 수지층(151)의 두께 내지는 제1 종 수지층(151)의 상대적인 비중과, 제2 종 수지층(1521,1522)의 두께 내지는 제2 종 수지층(1521,1522)의 상대적인 비중은, 1:2의 비율로 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 실시형태에서는, 도전성 입자(155)의 상부 및 하부 위치에서 도전성 입자(155)를 위치 고정해줄 수 있는 제2 종 수지층(1521,1522)이 2층으로 형성됨으로써, 열압착층(150``)의 안전 동작 중에 도전성 입자(155)가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지해줄 수 있고, 이에 따라, 도전성 입자(155)의 유출에 따른 의도하지 않은 단락의 발생을 억제할 수 있고, 배터리 셀(100)의 이상 상황에서 의도하지 않은 단락에 따른 더 큰 피해가 발생되는 것을 막아줄 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
100: 배터리 셀 120: 전극 탭
121,122: 제1, 제2 전극 탭 150,150`,150``: 열압착층
151: 제1 종 수지층 152: 제2 종 수지층
153,153`,153``: 절연성 복합수지층
155: 도전성 입자
1511: 상부 제1 종 수지층 1512: 하부 제1 종 수지층
1521: 상부 제2 종 수지층 1522: 하부 제2 종 수지층
200: 보호회로모듈 220: 연결 탭
221,222: 제1, 제2 연결 탭

Claims (17)

  1. 배터리 셀;
    상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈; 및
    상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 간의 전기적인 연결을 매개하는 것으로, 도전성 입자와 상기 도전성 입자를 둘러싸는 것으로, 서로 다른 제1 종 수지층과 제2 종 수지층을 포함하는 절연성 복합수지층을 포함하는 열압착층;을 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 종 수지층은, 천이 온도 이상에서 부피 팽창의 거동을 보이는 열가소성 수지 계열을 포함하고,
    상기 제2 종 수지층은, 천이 온도 이상에서도 형상 안정성을 유지하는 열경화성 수지 계열을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 천이 온도는 배터리 셀의 이상 상황을 포착하기 위하여, 사전에 설정된 임계 온도에 해당되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 종 수지층과 제2 종 수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로에 대해 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 종 수지층과 제2 종 수지층은 계면을 사이에 두고 서로로부터 구분되는 서로 다른 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 복합수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로에 대해 적층된 제1 종 수지층과 제2 종 수지층을 포함하여 전체적으로 2층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 종 수지층과 제2 종 수지층은 동등한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 복합수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로 다른 제1 종 수지층 사이에 제2 종 수지층이 개재되어 전체적으로 3층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 종 수지층은 상기 전극 탭과 도전성 입자가 서로 맞닿는 위치와 상기 연결 탭과 도전성 입자가 서로 맞닿는 위치를 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 복합수지층은, 상부 제1 종 수지층과, 하부 제1 종 수지층과 상기 상부 제1 종 수지층과 하부 제1 종 수지층 사이에 개재된 제2 종 수지층을 포함하고,
    각각의 상부 제1 종 수지층과 제2 종 수지층과 하부 제1 종 수지층은 동등한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 복합수지층은, 상기 배터리 셀의 전극 탭과 보호회로모듈의 연결 탭 사이에서 서로 다른 제2 종 수지층 사이에 제1 종 수지층이 개재되어 전체적으로 3층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연성 복합수지층은, 상부 제2 종 수지층과, 하부 제2 종 수지층과 상기 상부 제2 종 수지층과 하부 제2 종 수지층 사이에 개재된 제1 종 수지층을 포함하고,
    각각의 상부 제2 종 수지층과 제1 종 수지층과 하부 제2 종 수지층은 동등한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열압착층은 상기 배터리 셀의 충방전 전류의 대전류 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 상기 보호회로모듈과 전기적인 연결을 형성하는 서로 다른 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 상기 보호회로모듈과 연결되는 전극 탭끼리 서로 나란하게 연장되도록 서로 이웃한 위치에 배치된 서로 다른 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 이웃한 서로 다른 배터리 셀 사이의 위치에서 서로 다른 배터리 셀의 실링부를 회피하기 위한 회피 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭을 포함하고,
    상기 보호회로모듈은 상기 제1, 제2 전극 탭과 각각 연결되는 제1, 제2 연결 탭을 포함하며,
    상기 열압착층은 상기 제1, 제2 전극 탭 및 제1, 제2 연결 탭 사이에 함께 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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