WO2010044590A2 - 원통형 이차전지 팩 - Google Patents

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WO2010044590A2
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secondary battery
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윤석진
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Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical secondary battery pack, and more particularly, a cylindrical battery cell, an insulating mounting member, a PCM assembly and an insulating cap are coupled to the lower surface in a specific structure, the battery cell on the The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery cell in the state in which the insulating mounting member and the PCM assembly are mounted to a cylindrical secondary battery pack having a structure that is electrically connected to the external input and output terminals via the PCM.
  • lithium secondary batteries with high energy density, high operating voltage, and excellent storage and life characteristics are used for various mobile devices as well as various electronic products. It is widely used as an energy source.
  • the secondary battery may be used in the form of a single battery, or in the form of a battery pack in which a plurality of unit cells are electrically connected, depending on the type of external device in which the secondary battery is used.
  • a small device such as a mobile phone can operate for a predetermined period of time with one battery output and capacity
  • a notebook computer, a small PC, etc. a large number of cylindrical batteries can be paralleled and serialized due to power and capacity issues.
  • the use of a battery pack connected in a manner is required. Cylindrical cells are preferred over square or polymer cells in terms of capacity and output.
  • a battery pack used in a notebook computer, a small PC, etc. has a structure in which a plurality of cylindrical batteries are mounted in a pack case by connecting a protection circuit module (PCM) to a core pack formed of a parallel or series connection.
  • PCM protection circuit module
  • Irunba semi-medium devices such as camcorders, navigators, and PMPs, which are based on rechargeable battery packs, which require higher output and capacity than small devices such as mobile phones but require lower output and capacity than medium-sized devices such as notebook computers, It is used a lot.
  • a battery pack having a structure in which a plurality of square or pouch type batteries used in a small device can be considered, but in this case, the structure of the square and pouch type batteries Characteristically, the energy density is low.
  • the conventional cylindrical battery is optimized to a structure suitable for application to a unit cell of a medium-size device. There is a problem that must be changed significantly.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • Another object of the present invention to provide a secondary battery pack that can be assembled in a simple structure using a cylindrical battery cell.
  • a cylindrical battery cell in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed inside a battery case together with an electrolyte solution;
  • An opening is formed to expose the positive terminal of the battery cell to the upper portion, and has a structure in which a Protection Circuit Module (PCM) assembly is mounted on the upper portion of the battery cell, and is mounted on the top surface of the battery cell. absence;
  • PCM Protection Circuit Module
  • a PCM assembly having a PCM having an external input / output terminal formed on an upper surface thereof, and a connection member coupled to a lower surface of the PCM, wherein the connection members are connected to a protection circuit of the PCM;
  • An insulating cap coupled to the upper end of the battery cell while surrounding the PCM assembly with the external input / output terminals exposed;
  • the positive terminal and the negative terminal of the battery cell are electrically connected to the external input / output terminals via the PCM by the connection members.
  • the secondary battery pack according to the present invention is easy to assemble while providing an output and capacity suitable for a semi-medium type device by using an existing cylindrical battery cell as it is.
  • the electrode terminals located at the top and bottom of the battery cell in the state of mounting the insulating mounting member and the PCM assembly on the cylindrical battery cell is connected to the PCM by the connection members (A, B, C) Since it is electrically connected to the external input and output terminals of the battery pack via, it can ensure the safety.
  • This secondary battery pack structure is a novel structure different from the secondary battery pack for notebook computers using a plurality of conventional cylindrical batteries.
  • the battery case of the battery cell is required for ease of processing and a certain level or more of mechanical strength
  • the battery case may be a metal can, and preferably, an aluminum can or a stainless steel can.
  • connection members are coupled to the bottom surface of the PCM, and the connection of the connection members and the PCM is not particularly limited as long as it is an easy method of electrical connection therebetween.
  • SMT soldering
  • welding can be made of a structure coupled to the lower surface of the PCM.
  • SMT surface mount technology
  • PCB printed circuit board
  • a positive terminal ('external input / output positive terminal') as one external external input / output terminal is formed at the center of the upper surface of the PCM, and the other end is externally connected by one of the connection members at the lower end of the battery cell. It may have a structure in which a negative electrode terminal ('external input / output negative electrode terminal') is formed as an input / output terminal.
  • the cylindrical battery cell has a structure in which an insulating film is attached to an outer surface of the battery case in a state where the positive electrode terminal protruding on the top and the negative electrode terminal on the bottom are exposed.
  • an external input / output positive electrode terminal is formed at the center of the upper surface of the PCM mounted on the positive electrode terminal of the battery cell, and the negative electrode terminal of the battery cell is connected to the lower end of the battery cell by way of the PCM. Electrically connected to the external input and output negative terminal at the position corresponding to. Therefore, as in the battery pack based on a square or pouch type battery cell while using an existing cylindrical battery cell as it is, it is possible to manufacture a secondary battery pack that ensures the safety during charging and discharging by PCM.
  • the protection circuit component may be formed in a central portion of the lower surface of the PCM.
  • the protection circuit component may be an integrated circuit (IC) + Field-Effect Transistor (FET), Onechip, or COB. (Chip On Board) may be formed, the height of the PCM may be approximately 1 to 3 mm.
  • the contact portion A for electrically connecting the negative terminal of the battery cell to the protection circuit component, the contact portion B for connecting the protective circuit component to the external input / output negative electrode terminal, and the positive terminal of the battery cell are the protection circuit. It may be a structure in which the contact portion C for connecting to the component is formed, respectively.
  • the electrode terminals of the battery cell are connected to the contact parts A, B, and C located on the outer circumferential surface of the bottom center of the PCM, and the external input / output terminals of the battery pack via a protection circuit component located at the bottom center of the PCM. And can be electrically connected.
  • connection member A electrically connects the battery cell negative terminal positioned at the bottom of the battery cell and the contact portion A of the PCM
  • connection member B is an external input / output located at the contact portion B of the PCM and the bottom of the battery pack. It may be made of a structure for electrically connecting the negative terminal.
  • connection member A is electrically connected to the battery cell negative terminal located at the bottom of the battery cell and the contact portion A located on the outer circumferential surface of the bottom surface of the PCM, and the contact portion A and the contact portion B are connected in a circuit inside the protection circuit.
  • the connecting member B electrically connects the contact portion B of the PCM with an external input / output negative terminal located at the bottom of the battery pack.
  • connection member A extends in the longitudinal direction along the outer surface of the battery cell, and has a structure including a top bent portion for connection with the contact portion A of the PCM and a bottom bent portion for connection with the bottom of the battery cell. Can be done. Therefore, the upper bent portion and the lower bent portion of the connecting member A are bent in the upper and lower directions of the battery cell, respectively, to form a shape facing the negative electrode terminal positioned at the contact portion A of the PCM and the lower end of the battery cell.
  • connection member B extends in the longitudinal direction along the outer surface of the battery cell, and has a lower end for forming an external input / output negative electrode terminal in an insulated state with an upper bend for connecting to the contact part B of the PCM and a lower end of the battery cell. It may be made of a structure including a bent portion.
  • the connecting member B is easily connected to the contact portion B of the PCM by the upper bent portion, and the lower bent portion can be used as an external input / output terminal of the battery pack by itself. Further, the lower bent portion of the connection member B is insulated from the negative electrode terminal positioned at the lower end of the battery cell, so that the lower bent portion, which is an external input / output negative terminal of the battery pack, does not conduct with the negative terminal of the battery cell.
  • connection member B is itself a structure that is easy to form an external input / output negative electrode terminal, for example, in a planar circular structure so as to correspond to the bottom surface of the cylindrical battery cell. Can be done.
  • An insulating tape for insulating each other may be interposed between the lower bent portion of the connecting member A and the lower bent portion of the connecting member B.
  • an electrically insulating double-sided tape may be provided on the upper surface of the connecting member B. The insulating tape can be easily interposed between the lower bent portion of the connecting member A and the lower bent portion of the connecting member B.
  • the connecting member A can be connected to the negative electrode terminal at any position of the battery cell in an insulated state with respect to the positive electrode terminal of the battery cell.
  • a typical cylindrical battery cell has a protruding positive terminal located at an upper end thereof, and the remaining portion of the battery cell forms a negative electrode terminal in an insulated state thereof, and an outer surface of the battery cell except for the protruding positive terminal and the lower end of the battery cell. It consists of a structure wrapped entirely with an insulating outer film or tube. Therefore, since the position of the negative electrode terminal may be changed depending on the structure of the exterior film or tube, the connecting member A can be connected corresponding to the negative electrode terminal. Such a modified structure also falls within the scope of the present invention.
  • connection member C may have a structure for electrically connecting the battery cell positive terminal and the contact portion C of the PCM. That is, the battery cell positive terminal is connected to the contact portion C of the PCM by the connecting member C.
  • a structure in which the positive terminal of the battery cell is directly connected to the contact portion C of the PCM without using the connecting member C may be possible, and such a modified structure should also be interpreted as being included in the scope of the present invention.
  • the connecting member may be preferably made of a metal plate, for example, may be a nickel plate.
  • the upper ends of the metal plates are attached to the lower surface of the PCM in a bent state, and the lower ends of the metal plates are electrically connected to the electrode terminals of the battery cells or form external input / output terminals of the battery pack.
  • the electrical connection of the battery cell electrode terminal and the connection member is not particularly limited as long as it is an easy way to connect with each other, for example, can be achieved by welding, examples of the welding may include laser welding, resistance welding, and the like. have.
  • Coupling of the insulating mounting member to the top surface of the battery cell may be coupled by, for example, bonding (Bonding) method to ensure the ease of the battery pack assembly process and a more stable bonding state.
  • the insulative cap serves to protect the battery cell from external shocks and to ensure structural stability of the members mounted on the top of the battery cell while maintaining an electrical insulation state.
  • the insulating cap extends downwardly to a predetermined length so that at least a portion thereof covers the outer surface of the upper end of the battery cell while being mounted on the battery cell so as to improve the bonding force of the insulating cap to the battery cell. It may be a structure. In order to maximize this effect, the downward extension of the insulating cap may be made of a structure that is coupled to the outer surface of the upper end of the battery cell by an adhesive method or a mechanical fastening method.
  • the outer surface of the battery case and the connection member (A, B) of the battery cell may have a structure in which an outer film is attached. This protects the battery cells and the connection members (A, B) from the external environment and maintains an electrical insulation state with the outside.
  • the outer film may be formed in a structure attached to the outer surface of the battery case and the outer surface of the connection members (A, B) in a manner of tubing using a heat shrink tube.
  • the battery cell used in the secondary battery pack according to the present invention may be variously applied regardless of the type and appearance of the battery cell, and may be preferably made of a lithium secondary battery.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a rechargeable battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the PCM assembly of FIG. 1;
  • 3 and 4 are schematic diagrams of the top and bottom surfaces of the PCM of FIG. 2;
  • connection members A and B of FIG. 2 are schematic views of connection members A and B of FIG. 2;
  • FIG. 6 is a schematic view of the connecting member C of FIG. 2;
  • FIG. 7 is a schematic view of the assembly of the secondary battery pack of FIG.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a rechargeable battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 100 is a PCM assembly that effectively controls an abnormal state such as a cylindrical battery cell 200 in which an electrode assembly is sealed in an inside of a battery case together with an electrolyte, overcharge, overdischarge, and the like.
  • the PCM assembly 300 is mounted on the upper portion of the insulating mounting member 400 mounted on the upper surface 210 of the battery cell 200, the insulating cap 500 coupled to the upper end of the battery cell 200.
  • an exterior film 520 which wraps around the outer surface of the battery case of the battery cell 200 and is attached thereto.
  • the upper surface 210 of the cylindrical battery cell 200 is formed with a positive electrode terminal 220 protruding upward in an insulated state from the battery case, and the negative terminal 230 is formed on the lower surface of the battery cell 200. It is.
  • the insulating mounting member 400 is mounted and coupled to the top surface 210 of the battery cell 200, and has an opening 410 at the center portion thereof so that the protruding positive electrode 220 of the battery cell 200 is exposed upward. ) Is formed.
  • the PCM assembly 300 is composed of a PCM 320 having an external input / output positive terminal 322 formed thereon, and three connection members 330, 340, 350 coupled to the bottom surface of the PCM 320.
  • the connection members 330, 340, and 350 are connected to the protection circuit of the PCM 320.
  • the insulating cap 500 is coupled to the upper end of the battery cell 200 while surrounding the PCM assembly 300, the outer surface of the battery case of the battery cell 200 and the connection member A (330) and the connection member B ( An outer film 520 is attached to an outer surface of the 340 to secure an electrical insulation state with the outside and display information of a product.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the PCM assembly of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are schematic diagrams of the top and bottom surfaces of the PCM of FIG. 2.
  • an external input / output positive electrode terminal 322 is formed at the center of the upper surface 321 of the PCM 320, and is externally connected to the lower end of the battery cell 200 by the connection member B 340.
  • the input / output negative electrode terminal 380 is formed.
  • connection member A 330, the connection member B 340, and the connection member C 350 are coupled to the lower surface of the PCM 320 by the SMT method, and the connection members 330, 340, and 350 are nickel plates. And a protection circuit component 324 of PCM 320.
  • a protective circuit component 324 is mounted at the center of the lower surface 323 of the PCM 320, and a contact portion A for electrically connecting the negative terminal 230 of the battery cell 200 to the protective circuit component 324. 325, the contact portion B 326 connecting the protection circuit component 324 to the external input / output negative electrode terminal 380, and the positive terminal 220 of the battery cell 200 to the protection circuit component 324.
  • the contact portion C 327 is formed in a triangular symmetrical structure on the outer circumferential surface of the central portion.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the connecting members A and B of FIG. 2
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the connecting member C of FIG. 2.
  • connection member A 330 electrically connects the battery cell negative terminal 230 and the contact portion A 325 of the PCM 320 located at the bottom of the battery cell 200.
  • connection member B 340 electrically connects the contact portion B 326 of the PCM 320 and the external input / output negative electrode terminal 380 located at the bottom of the battery pack.
  • connection member A 330 is a portion 331 extending in the longitudinal direction along the outer surface of the battery cell 200, the upper bent portion 332 connected to the contact portion A 325 of the PCM 320, and the battery cell
  • the lower bent portion 333 is connected to the lower end 230 of the 200.
  • connection member A 330 is connected to the negative electrode terminal 230 positioned at the lower portion of the contact portion A 325 of the PCM 320 and the battery cell 200.
  • the mutual electrical connection is achieved by welding, respectively.
  • connection member B 340 includes a portion 341 extending in the longitudinal direction along the outer surface of the battery cell 200, an upper bent portion 342 connected to the contact portion B 326 of the PCM 320, and a battery cell. It is composed of a lower bent portion 380 to form an external input and output negative terminal 380 at the lower end of the (200).
  • connection member B 340 has a planar circular structure having a shape corresponding to the lower surface of the battery cell 200.
  • the upper bent portion 342 of the connection member B 340 is electrically connected to the contact portion B 326 of the PCM 320 by the welding by the lower end of the battery cell 200, the lower bent portion 380 is By itself, the external input and output negative terminal of the battery pack is formed.
  • the insulating tape 360 is interposed between the lower end bent portion 333 of the connection member A 330 and the lower end bent portion 380 of the connection member B 340, so that the insulation state can be maintained.
  • the connecting member C 370 has the upper surface 371 and the lower surface 373 respectively bent, and the lower surface 373 is the anode terminal 220 of the battery cell 200.
  • the top surface 371 is electrically connected to the contact portion C 327 of the PCM 320 through the insulating mounting member 400 in which the opening 410 is formed in the state of being joined by welding.
  • FIG. 7 is a schematic view showing the assembly of the secondary battery pack of FIG. 1 completed.
  • the secondary battery pack 100 has an insulating cap 500 coupled to an upper end of the cylindrical battery cell 200, and has an outer surface of the battery case of the battery cell 200.
  • the outer surface of the connection member A 330 and the connection member B 340 is attached to the exterior film 520 to ensure an electrical insulation state with the outside.
  • the insulating cap 500 extends downward to a predetermined length L so as to cover the outer surface of the upper end of the battery cell 200, and the external input / output positive electrode terminal 322 of the secondary battery pack 100 is exposed to the upper side. have.
  • the outer film 520 is made of a heat-shrinkable material, which is manufactured in the form of a tube to wrap the outer surface of the battery case 200, the connection member A 330, and the connection member B 340 of the battery cell 200, and then apply heat.
  • the outer surface of the battery case 200, the connection member A 330, and the connection member B 340 are attached to each other while being in close contact with the contracted structure.
  • an external input / output negative electrode terminal 380 is exposed to the bottom of the secondary battery pack 100 to the outside.
  • the secondary battery pack 100 having the external input / output positive electrode terminal 310 and the external input / output negative electrode terminal 380 formed on the top and bottom thereof, respectively, can be easily manufactured.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery cell are connected to the external I / O via the PCM. Since the structure is electrically connected to the terminals, it is possible to assemble in a simple structure and to provide higher output and capacity than the square or pouch battery pack.
  • the secondary battery pack having the above structure can provide a relatively high output and capacity, it can be preferably used as a power source for a semi-mid-size device such as a navigator.

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Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀; 상기 전지셀의 양극단자가 상부로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 하기 PCM 어셈블리가 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재; 상면에 하나의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM), 및 상기 PCM의 하면에 결합되어 있는 접속부재들로 이루어져 있고, 상기 접속부재들이 PCM의 보호회로에 연결되어 있는 PCM 어셈블리; 및 상기 외부 입출력 단자가 노출된 상태로 PCM 어셈블리를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;을 포함하고 있으며, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조의 이차전지 팩을 제공한다.

Description

원통형 이차전지 팩
본 발명은 원통형 이차전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 원통형의 전지셀, 절연성 장착부재, 하면에 접속부재들이 특정한 구조로 결합되어 있는 PCM 어셈블리 및 절연성 캡을 포함하고 있으며, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조의 원통형 이차전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등의 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 원통형 전지들을 병렬 및 직렬방식으로 연결한 전지팩의 사용이 요구된다. 원통형 전지는 용량 및 출력 측면에서 각형이나 폴리머 전지보다 바람직하다.
따라서, 노트북 컴퓨터, 소형 PC 등에 사용되는 전지팩은 다수의 원통형 전지들을 병렬 또는 직렬방식의 연결로 이루어진 코어 팩에 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM)을 연결하여 팩 케이스의 내부에 탑재한 구조로 이루어져 있다.
한편, 최근에는 휴대폰 등의 소형 디바이스보다는 높은 출력과 용량이 요구되지만 노트북 컴퓨터 등의 중형 디바이스보다는 낮은 출력과 용량이 필요한 이차전지 팩을 기반으로 하는, 캠코더, 네비게이터, PMP 등과 같은 이룬바 준중형 디바이스들이 많이 사용되고 있다.
이러한 준중형 디바이스에 요구되는 출력과 용량을 제공하는 전원으로는, 소형 디바이스에 사용되는 각형 또는 파우치형 전지들을 복수 개 연결한 구조의 전지팩을 고려할 수 있지만, 이 경우, 각형과 파우치형 전지의 구조적 특성상 에너지 밀도가 낮아지는 문제점이 발생한다.
따라서, 준중형 디바이스의 전원으로서 원통형 전지의 사용을 고려할 수 있지만, 종래의 원통형 전지는 중형 디바이스의 단위셀 등으로 적용하기에 적합한 구조로 최적화되어 있으므로, 준중형 디바이스의 전원으로 사용하기 위해서는 전지 구조 자체를 대폭 변경하여야 하는 문제점이 발생한다.
따라서, 이러한 준중형 디바이스 등의 전원으로 사용하기 적합한 원통형 전지 기반의 이차전지 팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 기존의 원통형 전지셀을 사용하여 준중형 디바이스에 적합한 출력 및 용량을 공급하는 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원통형 전지셀을 이용하여 간단한 구조로 조립이 가능한 이차전지 팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 팩은,
양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀;
상기 전지셀의 양극단자가 상부로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 하기 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 어셈블리가 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재;
상면에 하나의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 PCM, 및 상기 PCM의 하면에 결합되어 있는 접속부재들로 이루어져 있고, 상기 접속부재들이 PCM의 보호회로에 연결되어 있는 PCM 어셈블리; 및
상기 외부 입출력 단자가 노출된 상태로 PCM 어셈블리를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;
을 포함하고 있으며,
전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 기존의 원통형 전지셀을 그대로 사용하여 준중형 디바이스에 적합한 출력 및 용량을 제공하면서도 조립이 용이한 특징이 있다.
또한, 본 발명의 이차전지 팩은, 원통형 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 전지셀의 상단 및 하단에 위치한 전극단자들이 접속부재들(A, B, C)에 의해 PCM을 경유하여 전지팩의 외부 입출력 단자들과 전기적 연결되어 있으므로, 안전성을 확보할 수 있다.
이러한 이차전지 팩 구조는 종래의 다수의 원통형 전지들을 사용하는 노트북 컴퓨터용 이차전지 팩과는 전혀 다른 신규한 구조이다.
상기 전지셀의 전지케이스는 가공상의 용이성과 일정 수준 이상의 기계적 강도가 요구되므로, 금속 소재의 캔일 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 캔 또는 스테인리스 스틸 캔일 수 있다.
상기 접속부재들은, 앞서 언급한 바와 같이, PCM의 하면에 결합되어 있고, 이러한 접속부재들과 PCM의 결합은 상호간의 전기적 연결이 용이한 방법이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 표면실장기술(SMT), 솔더링 또는 용접 방식에 의해 PCM의 하면에 결합되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
참고로, SMT(Surface Mount Technology)는 표면실장기술을 의미하며, 인쇄회로기판(PCB)과 같은 전자기판 위에 각종 SMD(Surface Mount Device: 표면실장부품)를 장착하는데 많이 사용되고 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 PCM의 상면 중심부에는 일측 외부 입출력 단자로서의 양극단자('외부 입출력 양극단자')가 형성되어 있고, 전지셀의 하단에는 상기 접속부재들 중 하나의 접속부재에 의해 타측 외부 입출력 단자로서의 음극단자('외부 입출력 음극단자')가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
예시적으로, 원통형 전지셀은 상단에 돌출형의 양극단자가 노출되고 하단에 음극단자가 노출된 상태로 전지케이스의 외면에 절연성 필름이 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 원통형 전지셀 구조에서, 전지셀의 양극단자 상부에 탑재되는 PCM의 상면 중심부에는 외부 입출력 양극단자가 형성되어 있고, 전지셀의 음극단자는 접속부재들에 의해 PCM을 경유한 상태로 전지셀의 하단에 대응하는 위치에서 외부 입출력 음극단자와 전기적 연결된다. 따라서, 기존의 원통형 전지셀을 그대로 사용하면서, 각형 또는 파우치형 전지셀에 기반한 전지팩에서와 같이, PCM에 의해 충방전시의 안전성을 확보한 이차전지 팩을 제조할 수 있다.
바람직하게는, 상기 PCM의 하면 중심부에 보호회로 부품이 실장되어 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 예시적으로, 상기 보호회로 부품은 IC(Integrated Circuit)+FET(Field-Effect Transistor), Onechip, 또는 COB(Chip On Board)로 형성될 수 있고, PCM의 높이는 대략 1 ~ 3 mm일 수 있다.
이 경우, 중심부의 외주면 상에는, 전지셀의 음극단자가 보호회로 부품에 전기적 연결되기 위한 접점부 A, 보호회로 부품이 외부 입출력 음극단자에 연결되기 위한 접점부 B, 및 전지셀의 양극단자가 보호회로 부품에 연결되기 위한 접점부 C가 각각 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 전지셀의 전극단자들은 PCM의 하면 중심부의 외주면 상에 위치한 상기 접점부들(A, B, C)과 접속되고, PCM의 하면 중심부에 위치한 보호회로 부품을 경유하여 전지팩의 외부 입출력 단자들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 접속부재들 중, 접속부재 A는 전지셀의 하단에 위치한 전지셀 음극단자와 PCM의 상기 접점부 A를 전기적 연결하고, 접속부재 B는 PCM의 접점부 B와 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자를 전기적으로 연결하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 원통형 전지셀은 음극단자가 전지셀의 하단에 위치하고 있기 때문에, 전지셀의 음극단자를 전지셀의 상단에 위치한 PCM을 경유한 상태에서 외부 입출력 음극단자를 팩의 하단에 위치시키기 위해서는, 다수의 접속부재들이 필요하다. 따라서, 상기 접속부재 A는 전지셀의 하단에 위치한 전지셀 음극단자를 PCM의 하면 중심부 외주면에 위치한 접점부 A와 전기적 연결하고, 보호회로 내부에서 접점부 A와 접점부 B가 회로상으로 연결된 상태에서, 접속부재 B는 PCM의 접점부 B를 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자와 전기적으로 연결한다.
이 경우, 상기 접속부재 A는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 A와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단과의 연결을 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 접속부재 A의 상단 절곡부와 하단 절곡부는 전지셀의 상단 및 하단 방향으로 각각 절곡되어 PCM의 접점부 A와 전지셀의 하단에 위치한 음극단자에 대면하는 형상을 이룬다.
상기 접속부재 B는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 B와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단에 대해 절연된 상태에서 외부 입출력 음극단자를 형성하기 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 접속부재 B는 상단 절곡부에 의해 PCM의 접점부 B에 용이하게 접속되고, 하단 절곡부는 그 자체로 전지팩의 외부 입출력 단자로 사용될 수 있다. 또한, 접속부재 B의 하단 절곡부는 전지셀의 하단에 위치한 음극단자와 절연된 상태로 구성되어 있어서, 전지팩의 외부 입출력 음극단자인 하단 절곡부가 전지셀의 음극단자와 도통되지는 않는다.
상기 구조에서, 접속부재 B의 하단 절곡부는 그 자체가 외부 입출력 음극단자를 형성하기에 용이한 구조이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 원통형 전지셀의 하단면에 대응할 수 있도록, 평면상 원형 구조로 이루어질 수 있다.
상기 접속부재 A의 하단 절곡부와 상기 접속부재 B의 하단 절곡부 사이에는 상호간의 절연을 위한 절연 테이프가 개재되어 있을 수 있으며, 경우에 따라서는 접속부재 B의 상단면에 전기절연성의 양면테이프를 부착하여 절연 테이프를 접속부재 A의 하단 절곡부와 접속부재 B의 하단 절곡부 사이에 용이하게 개재시킬 수 있다.
경우에 따라서는, 접속부재 A가 전지셀의 양극단자에 대해 절연된 상태에서 전지셀의 임의의 위치에서 음극단자에 접속되는 구조로 가능하다. 예를 들어, 일반적인 원통형 전지셀은 상단에 돌출형 양극단자가 위치하고, 그와 절연된 상태에서 전지셀의 나머지 부위가 음극단자를 형성하며, 상기 돌출형 양극단자와 전지셀 하단을 제외한 전지셀의 외면 전체를 절연성 외장 필름 또는 튜브로 감싼 구조로 이루어져 있다. 따라서, 상기 외장 필름 또는 튜브의 구조 여하에 따라서는 음극단자의 위치가 변경될 수도 있으므로, 접속부재 A를 그러한 음극단자에 대응하여 접속시킬 수 있다. 이러한 변형 구조 역시 본 발명의 범주에 속함은 물론이다.
상기 접속부재들 중, 접속부재 C는 전지셀 양극단자와 PCM의 접점부 C를 전기적 연결하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 전지셀 양극단자는 접속부재 C에 의해 PCM의 접점부 C와 연결된다. 경우에 따라서는, 접속부재 C를 사용하지 않고 전지셀의 양극단자가 PCM의 접점부 C에 직접 접속되는 구조도 가능할 수 있으며, 이러한 변경 구조 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 상기 접속부재들은 바람직하게는 금속 플레이트로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 니켈 플레이트일 수 있다. 이러한 금속 플레이트들의 상단은 절곡된 상태로 PCM의 하면에 부착되고, 금속 플레이트들의 하단은 전지셀의 전극단자와 전기적으로 연결되거나 전지팩의 외부 입출력 단자를 형성하게 된다.
상기 전지셀 전극단자와 접속부재들의 전기적 연결은 상호간의 연결이 용이한 방법이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 용접에 의해 달성될 수 있고, 상기 용접의 예로는 레이저 용접, 저항 용접 등을 들 수 있다.
상기 전지셀의 상단면에 대한 절연성 장착부재의 결합은, 전지팩 조립 공정의 용이성 및 더욱 안정적인 결합 상태를 확보할 수 있도록, 예를 들어, 접착(Bonding) 방식에 의해 결합될 수 있다.
상기 절연성 캡은 전지셀을 외부의 충격으로부터 보호하고 전지셀 상단에 장착되는 부재들에 대한 구조적 안정성을 담보함과 동시에 전기적 절연상태를 유지하는 역할을 수행하게 된다. 따라서, 전지셀에 대한 절연성 캡의 결합력을 향상시킬 수 있도록, 상기 절연성 캡은 전지셀 상에 장착된 상태에서 그것의 적어도 일부가 전지셀의 상단부의 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장된 구조일 수 있다. 이러한 효과를 극대화하기 위하여, 상기 절연성 캡의 하향 연장부는 전지셀의 상단부 외측면에 접착 방식 또는 기계적 체결 방식으로 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 전지셀의 전지케이스 외면 및 접속부재들(A, B)의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 구조일 수 있다. 이를 통해 외부 환경으로부터 전지셀 및 접속부재들(A, B)을 보호하고 외부와 전기적 절연상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 외장 필름은 열수축 튜브를 이용하여 튜빙하는 방식으로 전지케이스 외면 및 접속부재들(A, B)의 외면에 부착된 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 팩에 사용되는 전지셀은, 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용가능하며, 바람직하게는 리튬 이차전지로 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 PCM 어셈블리의 모식도이다;
도 3 및 도 4는 도 2의 PCM의 상면 및 하면의 모식도들이다;
도 5는 도 2의 접속부재 A 및 B의 모식도이다;
도 6은 도 2의 접속부재 C의 모식도이다;
도 7은 도 1의 이차전지 팩의 조립이 완성된 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 이차전지 팩(100)은 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀(200), 과충전, 과방전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어하는 PCM 어셈블리(300), 상부에 PCM 어셈블리(300)가 탑재되며 전지셀(200)의 상단면(210)에 장착되는 절연성 장착부재(400), 전지셀(200)의 상단부에 결합되는 절연성 캡(500) 및 전지셀(200)의 전지케이스 외면을 감싸며 부착되는 외장 필름(520)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
원통형 전지셀(200)의 상단면(210)에는 전지케이스와 절연된 상태에서 상부로 돌출된 양극단자(220)가 형성되어 있고, 전지셀(200)의 하단면에는 음극단자(230)가 형성되어 있다.
절연성 장착부재(400)는 전지셀(200)의 상단면(210)에 탑재되어 결합되며, 전지셀(200)의 돌출된 양극단자(220)가 상부로 노출될 수 있도록 중앙 부위에 개구(410)가 형성되어 있다.
PCM 어셈블리(300)는 상면에 외부 입출력 양극단자(322)가 형성되어 있는 PCM(320)과, PCM(320)의 하면에 결합되어 있는 3 개의 접속부재들(330, 340, 350)로 구성되어 있고, 접속부재들(330, 340, 350)은 PCM(320)의 보호회로에 연결되어 있다.
또한, 절연성 캡(500)은 PCM 어셈블리(300)를 감싸면서 전지셀(200)의 상단부에 결합되어 있고, 전지셀(200)의 전지케이스의 외면 및 접속부재 A(330) 및 접속부재 B(340)의 외면에는 외부와 전기적 절연상태를 확보하고 제품의 정보를 표시하는 외장 필름(520)이 부착된다.
도 2에는 도 1의 PCM 어셈블리의 모식도가 도시되어 있고, 도 3 및 도 4에는 도 2의 PCM의 상면 및 하면의 모식도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1과 함께 참조하면, PCM(320)의 상면(321) 중심부에는 외부 입출력 양극단자(322)가 형성되어 있고, 전지셀(200)의 하단에는 접속부재 B(340)에 의해 외부 입출력 음극 단자(380)가 형성되어 있다.
PCM(320)의 하면에는 SMT 방식에 의해 접속부재 A(330), 접속부재 B(340) 및 접속부재 C(350)가 결합되어 있고, 접속부재들(330, 340, 350)은 니켈 플레이트로서, PCM(320)의 보호회로 부품(324)에 전기적 연결되어 있다.
또한, PCM(320)의 하면(323)에는 보호회로 부품(324)이 중심부에 실장되어 있고, 전지셀(200)의 음극단자(230)를 보호회로 부품(324)에 전기적 연결하는 접점부 A(325), 보호회로 부품(324)을 외부 입출력 음극단자(380)에 연결하는 접점부 B(326), 및 전지셀(200)의 양극단자(220)를 보호회로 부품(324)에 연결하는 접점부 C(327)가 중심부의 외주면 상에 삼각 대칭 구조로 형성되어 있다.
도 5에는 도 2의 접속부재 A 및 B의 모식도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 2의 접속부재 C의 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 도 1 및 도 4와 함께 참조하면, 접속부재 A(330)는 전지셀(200)의 하단에 위치한 전지셀 음극단자(230)와 PCM(320)의 접점부 A(325)를 전기적 연결하고, 접속부재 B(340)는 PCM(320)의 접점부 B(326)와 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자(380)를 전기적 연결한다.
접속부재 A(330)는 전지셀(200)의 외면을 따라 길이방향으로 연장된 부위(331), PCM(320)의 접점부 A(325)와 연결되는 상단 절곡부(332), 및 전지셀(200)의 하단(230)과 연결되는 하단 절곡부(333)로 구성되어 있다.
또한, 접속부재 A(330)의 상단 절곡부(332)와 하단 절곡부(333)는 PCM(320)의 접점부 A(325)와 전지셀(200)의 하단에 위치한 음극단자(230)에 대해 각각 용접에 의해 상호 전기적 연결이 달성된다.
접속부재 B(340)는 전지셀(200)의 외면을 따라 길이방향으로 연장된 부위(341), PCM(320)의 접점부 B(326)와 연결되는 상단 절곡부(342), 및 전지셀(200)의 하단에 외부 입출력 음극단자(380)를 형성하는 하단 절곡부(380)로 구성되어 있다.
또한, 접속부재 B(340)의 하단 절곡부(380)는 전지셀(200)의 하단면에 대응하는 형상인 평면상 원형 구조이다.
따라서, 접속부재 B(340)의 상단 절곡부(342)는 PCM(320)의 접점부 B(326)와 전지셀(200)의 하단에 용접에 의해 전기적 연결되고, 하단 절곡부(380)는 그 자체로 전지팩의 외부 입출력 음극단자를 형성한다.
절연 테이프(360)는 접속부재 A(330)의 하단 절곡부(333)와 접속부재 B(340)의 하단 절곡부(380) 사이에 개재되어 있어서, 상호간의 절연 상태를 유지시킬 수 있다.
도 6을 도 1과 함께 참조하면, 접속부재 C(370)는 상단면(371)과 하단면(373)이 각각 절곡되어 있고, 하단면(373)이 전지셀(200)의 양극단자(220)에 용접에 의해 결합된 상태에서 상단면(371)은 개구(410)가 형성된 절연성 장착부재(400)를 관통하여 PCM(320)의 접점부 C(327)와 전기적으로 연결된다.
도 7에는 도 1의 이차전지 팩의 조립이 완성된 모식도가 도시되어 있다.
도 7을 도 1과 함께 참조하면, 이차전지 팩(100)은 앞서 언급한 바와 같이 원통형 전지셀(200)의 상단부에 절연성 캡(500)이 결합되어 있고, 전지셀(200)의 전지케이스 외면, 접속부재 A(330), 및 접속부재 B(340)의 외면에는 외부와 전기적 절연상태를 확보하는 외장 필름(520)이 부착되어 있다.
절연성 캡(500)은 전지셀(200)의 상단부 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이(L)로 하향 연장되어 있고, 이차전지 팩(100)의 외부 입출력 양극단자(322)는 상부로 노출되어 있다.
외장 필름(520)은 열수축성 소재로 이루어져 있어서, 튜브 형태로 제조되어 전지셀(200)의 전지케이스 외면, 접속부재 A(330), 및 접속부재 B(340)의 외면을 감싼 후 열을 가하여 전지셀(200)의 전지케이스 외면, 접속부재 A(330), 접속부재 B(340)의 외면에 수축되면서 밀착되는 구조로 부착된다.
또한, 이차전지 팩(100)의 하단에는 외부 입출력 음극단자(380)가 외부로 노출되어 있다.
따라서, 기존의 원통형 전지셀(200)의 상단에 절연성 장착부재(400), PCM 어셈블리(300)를 탑재한 후, 이러한 조립체의 외면에 외장필름(520)을 감싸고 절연성 캡(500)을 상단에 결함함으로써, 상단 및 하단에 외부 입출력 양극단자(310)와 외부 입출력 음극단자(380)가 각각 형성되어 있는 이차전지 팩(100)을 용이하게 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 전지셀의 양극단자와 음극단자는 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 구조로 이루어져 있으므로, 간단한 구조로 조립이 가능하면서 각형 또는 파우치형 전지 팩보다 높은 출력 및 용량을 제공할 수 있다.
또한, 상기 구조로 이루어진 이차전지 팩은 상대적으로 높은 출력 및 용량을 제공할 수 있으므로, 내비게이터 등과 같은 준중형 디바이스의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 원통형의 전지셀;
    상기 전지셀의 양극단자가 상부로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있고, 하기 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 어셈블리가 상부에 탑재되는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀의 상단면에 장착되는 절연성 장착부재;
    상면에 하나의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 PCM, 및 상기 PCM의 하면에 결합되어 있는 접속부재들로 이루어져 있고, 상기 접속부재들이 PCM의 보호회로에 연결되어 있는 PCM 어셈블리; 및
    상기 외부 입출력 단자가 노출된 상태로 PCM 어셈블리를 감싸면서 전지셀의 상단부에 결합되는 절연성 캡;
    을 포함하고 있으며,
    전지셀 상에 절연성 장착부재와 PCM 어셈블리를 탑재한 상태에서 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 상기 접속부재들에 의해 PCM을 경유하여 외부 입출력 단자들에 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속 캔인 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재들은 표면실장기술(SMT), 솔더링 또는 용접 방식에 의해 PCM의 하면에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM의 상면 중심부에는 외부 입출력 양극단자가 형성되어 있고, 전지셀의 하단에는 상기 접속부재들 중 하나의 접속부재에 의해 외부 입출력 음극단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM의 하면 중심부에는 보호회로 부품이 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하면 중심부의 외주면 상에는, 전지셀의 음극단자가 보호회로 부품에 전기적 연결되기 위한 접점부 A, 보호회로 부품이 외부 입출력 음극단자에 연결되기 위한 접점부 B, 및 전지셀의 양극단자가 보호회로 부품에 연결되기 위한 접점부 C가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 접속부재들 중, 접속부재 A는 전지셀의 하단에 위치한 전지셀 음극단자와 PCM의 상기 접점부 A를 전기적 연결하고, 접속부재 B는 PCM의 접점부 B와 전지팩의 하단에 위치한 외부 입출력 음극단자를 전기적 연결하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부재 A는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 A와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단과의 연결을 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부재 B는 전지셀의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 있고, PCM의 접점부 B와의 연결을 위한 상단 절곡부와 전지셀의 하단에 대해 절연된 상태에서 외부 입출력 음극단자를 형성하기 위한 하단 절곡부를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 접속부재 B의 하단 절곡부는 평면상 원형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 접속부재 A의 하단 절곡부와 상기 접속부재 B의 하단 절곡부 사이에는 상호간의 절연을 위한 절연 테이프가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 접속부재들 중, 접속부재 C는 전지셀 양극단자와 PCM의 접점부 C를 전기적 연결하는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재들은 금속 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 접속부재들은 니켈 플레이트인 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 전극단자와 접속부재들의 전기적 연결은 용접에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 상단면에 대한 절연성 장착부재의 결합은 접착(Bonding) 방식에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 캡은 전지셀 상에 장착된 상태에서 그것의 적어도 일부가 전지셀의 상단부의 외측면을 감쌀 수 있도록 소정의 길이로 하향 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 전지케이스 외면 및 접속부재들(A, B)의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지 팩.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429215A (zh) * 2019-07-16 2019-11-08 博科能源系统(深圳)有限公司 电池支架和电池结构

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102870272B (zh) * 2011-04-28 2015-09-02 丰田自动车株式会社 电池包
JP5996291B2 (ja) * 2012-06-19 2016-09-21 古河電池株式会社 組電池
KR102067643B1 (ko) * 2015-07-06 2020-01-17 주식회사 엘지화학 냉매 유로 관을 포함하는 전지셀
KR20180057362A (ko) * 2016-11-22 2018-05-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102246025B1 (ko) * 2017-01-05 2021-04-29 주식회사 엘지화학 안전 캡을 포함하는 원통형 전지셀
KR102123674B1 (ko) 2017-01-19 2020-06-16 주식회사 엘지화학 전극단자 접속 플레이트를 포함하고 있는 전지팩
KR101948626B1 (ko) 2017-11-17 2019-05-31 주식회사 민테크 중공형 배터리용 보호회로모듈 및 이를 포함하는 중공형 배터리
KR102505613B1 (ko) 2018-02-01 2023-03-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
WO2019241871A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 Charger Industries Canada Limited Partnership Vibration-damped battery, battery container, and battery pack for use downhole
JP7001022B2 (ja) * 2018-08-29 2022-02-03 住友電装株式会社 電池配線モジュール
KR20200094578A (ko) * 2019-01-30 2020-08-07 주식회사 엘지화학 원통형 이차 전지 및 이의 제조 방법
WO2021070757A1 (ja) * 2019-10-08 2021-04-15 株式会社村田製作所 電池パックおよび電子機器
KR20210126962A (ko) 2020-04-13 2021-10-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20230172197A (ko) 2022-06-15 2023-12-22 송창룡 전지셀 테이프 포밍 장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6979502B1 (en) * 1999-06-21 2005-12-27 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Battery having a housing for electronic circuitry
KR20020070653A (ko) 2002-05-09 2002-09-10 (주) 모비파워 충전지 팩
WO2003096472A1 (en) * 2002-05-09 2003-11-20 Mobypower Co., Ltd. Rechargeable battery pack and manufacturing method thereof
KR100553753B1 (ko) * 2003-10-16 2006-02-20 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차전지
RU2325734C1 (ru) 2004-07-26 2008-05-27 Эл Джи Кем, Лтд. Соединительная структура для электрического соединения модуля защитной схемы и элемента аккумуляторной батареи и блок аккумуляторной батареи
KR100879894B1 (ko) * 2005-10-21 2009-01-21 주식회사 엘지화학 무용접 방식의 전지팩
KR100930473B1 (ko) * 2006-02-13 2009-12-09 주식회사 엘지화학 억지끼움 결합 방식의 리벳을 이용한 무용접 방식의 전지팩
EP3048657B1 (en) 2005-12-22 2017-10-25 LG Chem, Ltd. No-welding type battery pack using forced-inserting type rivet
KR100839785B1 (ko) * 2005-12-29 2008-06-19 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 형성 방법
CN2924796Y (zh) * 2006-06-15 2007-07-18 万向电动汽车有限公司 锂离子蓄电池
KR100899282B1 (ko) * 2006-07-18 2009-05-27 주식회사 엘지화학 열수축 튜브를 이용한 안전 스위치 및 이를 포함하고 있는이차전지
WO2008066287A1 (en) * 2006-11-27 2008-06-05 Lg Chem, Ltd. Battery pack of excellent productability and structural stability
JP4311438B2 (ja) * 2006-11-28 2009-08-12 ソニー株式会社 正極活物質およびこれを用いた非水電解質二次電池、並びに正極活物質の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429215A (zh) * 2019-07-16 2019-11-08 博科能源系统(深圳)有限公司 电池支架和电池结构
CN110429215B (zh) * 2019-07-16 2022-05-27 博科能源系统(深圳)有限公司 电池支架和电池结构

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