WO2015046725A1 - 전기 절연성 부재를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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WO2015046725A1
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pack
battery pack
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김한철
조영범
남호철
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack including an electrically insulating member, and more particularly, a pack frame including two or more plate-shaped battery cells arranged in a plane, two or more battery cell housings, and controlling the operation of the battery pack.
  • a battery pack comprising a protection circuit module (PCM), an intermediate mold mounted on a sealing surplus, an electrically insulating member, and a label.
  • PCM protection circuit module
  • Secondary batteries are classified into cylindrical batteries, square batteries, and pouch-type batteries according to their appearance. Due to the recent trend toward miniaturization of mobile devices, the demand for thinner rectangular batteries and pouch-type batteries is increasing. Doing. 1 and 2 schematically show an exploded perspective view and a combined perspective view of the pouch-type battery.
  • the pouch type battery 10 includes a pouch type case 20 in which an internal space 21 having a predetermined size is formed; A cover 30 hingedly connected to the pouch-type case 20; An electrode assembly 40 including the positive plate 41, the negative plate 42, and the separator 43, and seated on the housing 21 of the pouch-type case 20; Electrode tabs 41a and 42a extending from the ends of the positive electrode plate 41 and the negative electrode plate 41 of the electrode assembly 40; And electrode terminals 50 and 51 connected to the electrode tabs 41a and 42a.
  • the upper edge portion of the accommodating portion 21 of the pouch-shaped case 20 has a side extension portion 22 having a predetermined width for heat fusion, and the electrode terminals 50 and 51 connected to the electrode tabs 41a and 42a are formed.
  • a short is formed between the electrode terminals 50 and 51.
  • the terminal tape 52 of an insulating material is coated so as not to be generated.
  • the electrode assembly 40 consisting of a plurality of positive electrode plates 41, negative electrode plates 42, and separators 43 is placed in the accommodating portion 21 of the pouch-type case 20, and then a predetermined amount of electrolyte is contained in the inner space thereof.
  • the electrode tabs 41a and 42a of the electrode assembly 40 are connected to the corresponding electrode terminals 50 and 51 having a central portion coated with the terminal tape 52, and the electrode terminals 50 and 51 and the terminal tape. A part of 52 protrudes out of the pouch-shaped case 20 and the cover 30.
  • the cover 3 is brought into close contact with the pouch-type case 20, and the side extension part 22 of the pouch-type case 20 and the side part 31 of the cover 30 are prevented from leaking a heat welder ( Seal (not shown).
  • FIG. 3 The shape of a typical battery pack in which such a pouch-type battery is incorporated is shown in FIG. 3, and a state diagram of separation before assembly thereof is schematically illustrated in FIG. 4.
  • the battery pack 60 may accommodate a rectangular battery 10 and a battery 10 in which the electrode assembly of the positive electrode, the negative electrode, and the separator and the electrolyte are sealed.
  • a case body 70 having an inner space and an upper cover 80 coupled to the case body 70 in which the battery 10 is housed and sealing the battery 10 are formed.
  • a double-sided tape 90 is attached between the case body 70 and the battery 10 and between the top cover 80 and the battery 10.
  • the battery pack 60 of this structure is assembled by mutually coupling the case body 70 and the upper cover 80, each of which is made of a plastic material such as PC, ABS, or the like by ultrasonic welding.
  • the ultrasonic welding method is, for example, a method in which friction heat is generated by vibration using a high frequency of 20,000 Hz to melt-bond two surfaces to be bonded.
  • the thickness of the case body 70 and the top cover 80 has been thinned to 0.3 to 0.35 mm, respectively, and therefore, difficult to mold and injection molding.
  • the pouch-type battery 10 having the structure as shown in FIG. 1 is provided with an appropriate strength against external impact even with a thin case due to the structural characteristics of the can. ) Is limited in the application of a thin case because the structural strength of the external impact is small.
  • the battery 10 may be moved up and down in the inner space of the case body 70 and the upper cover 80 to cause a short or a short circuit.
  • the secondary battery may be used in the form of a single battery, or in the form of a battery pack electrically connected to a plurality of unit cells, depending on the type of external device that is used.
  • a small device such as a mobile phone can operate for a predetermined time with one battery output and capacity
  • a medium or large device such as a notebook computer, tablet computer, small PC, electric vehicle, hybrid electric vehicle, etc.
  • a battery pack containing a plurality of batteries due to the capacity problem is required.
  • lithium secondary batteries are frequently used due to their high output characteristics and large capacity.
  • a lithium secondary battery Since various lithium combustible materials are built in the lithium secondary battery, there is a risk of overheating, explosion, etc. due to overcharging, overcurrent, and other physical external shocks. Therefore, a lithium secondary battery has a PTC (Positive Temperature Coefficient) element and a protection circuit module (PCM) connected to the battery cell as a safety device that can effectively control abnormal conditions such as overcharge and overcurrent. It is mounted.
  • PTC Physical Temperature Coefficient
  • one or two or four battery cells are used for small mobile devices, whereas a medium to large battery module electrically connecting a plurality of battery cells is required due to the necessity of high output capacity for medium and large devices such as automobiles. Used. Since the size and weight of the battery module are directly related to the accommodation space and the output of the medium and large devices, manufacturers are trying to manufacture a battery module that is as small and lightweight as possible.
  • a plurality of unit cells are embedded in a cartridge in series or parallel connection, and a battery pack is manufactured by electrically connecting a plurality of such cartridges.
  • FIG. 5 schematically shows a series connection of unit cells in a high power / large capacity battery pack of the prior art.
  • the unit cell 110 is sealed by a case in which a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte are embedded therein, and a positive electrode tab 120 and a negative electrode tab 130 protrude from upper and lower portions thereof, respectively. It is.
  • the positive electrode tab 120 is positioned upward in the first unit cell 110
  • the adjacent second unit cell 111 is disposed such that the positive electrode tab 121 is positioned downward.
  • These unit cells 110 and 111 are electrically connected to each other by the electrode lead 140 while the opposite electrodes are adjacent to each other.
  • the third unit cell 112 is also connected in series with the second unit cell 111 in a state arranged in such a manner. Adjacent to the first battery group consisting of a plurality of unit cells connected in a series manner as described above, a second battery group consisting of a plurality of unit cells not shown in FIG. Adjacent to the battery group is connected in parallel.
  • the positive electrode tab 120 of the first unit cell 110 of each cell group is connected to the positive external terminal 150 and the negative electrode tab of the last unit cell 115 ( 133 is embedded in the housing 170 in a state connected to the cathode external terminal 160.
  • the electrode tabs 120 and 130 are formed in the long axis direction of the unit cell 110 of FIG. 1, in some cases, a structure in which the electrode tabs face each other in the short axis direction is also developed.
  • the same plurality of unit cells 110, 111, 112, 113, 114, and 115 have the same size or capacity. Since the battery pack is configured to have a battery pack, in order to make the battery pack light and thin in consideration of the design of the device to which the battery pack is applied, there is a problem of reducing the capacity of the battery pack or changing the design of the device to a larger size. In addition, there is a problem that it is difficult to manufacture a battery pack that satisfies the desired conditions due to the complicated electrical connection method in the design change process.
  • 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.
  • An object of the present invention by accommodating a plurality of battery cells in a specific manner to be stored in a battery pack, by connecting a plurality of unit cells to maintain the capacity of the battery pack while being applicable to the shape of the device to which the battery pack is applied Is to provide a pack.
  • Another object of the present invention by fixing the battery cell and the battery pack frame with a specific material, to provide a battery pack having a good strength against external impact and excellent safety against short to power failure, even when using a thin case.
  • Two or more plate-shaped battery cells having a negative electrode terminal and a positive electrode terminal formed on one side including a sealing surplus and arranged in a plane such that the electrode terminals are aligned in one direction;
  • a pack frame including two or more battery cell accommodating parts surrounding the outer circumferential surface of the battery cell with the top and bottom surfaces of the planarly arranged plate-shaped battery cells open;
  • a protection circuit module electrically connected to electrode terminals aligned in one direction of the battery cells and controlling operation of the battery pack;
  • a middle mold accommodating the protection circuit module and mounted on the sealing surplus
  • the battery pack of the present invention can be fixed by mounting the battery in the pack frame without resorting to the ultrasonic welding method, the size or structure of the case is not particularly limited, and the movement of the battery in the inner space of the case is suppressed, so that the external shock Short-circuit by a short circuit can be prevented.
  • the battery pack according to the present invention by forming the structure of the battery pack by combining the battery cells to correspond to the design shape of the device to which the battery pack is applied, providing a high capacity while being flexibly adapted to fit the various shapes of the device Can be.
  • the pack frame is not particularly limited as long as the pack frame has an inner space capable of accommodating the battery and surrounds the side of the battery.
  • the pack frame may be a frame member that surrounds only the side of the battery.
  • the material of the pack frame is not particularly limited as long as it is a material capable of protecting the battery therein.
  • a plastic material such as Polycarbonate (PC), Polyacrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), or stainless steel ( Metal material such as SUS).
  • the plate-shaped battery cell may be, for example, a rectangular secondary battery or a pouch secondary battery.
  • the rectangular secondary battery may have a structure in which an electrode assembly is sealed in a rectangular metal case
  • the pouch type secondary battery may specifically have a structure in which an electrode assembly is sealed in a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
  • the secondary battery may preferably be a lithium secondary battery having high energy density, discharge voltage, and output stability. Other components of the lithium secondary battery will be described in detail below.
  • a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte, and the like.
  • the positive electrode is produced by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector, followed by drying, and further, a filler may be further added as necessary.
  • the negative electrode is also manufactured by applying and drying a negative electrode material on the negative electrode current collector, and if necessary, the components as described above may be further included.
  • the separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.
  • the lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution consists of a nonaqueous electrolyte solution and a lithium salt, and a liquid nonaqueous electrolyte solution, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used as the nonaqueous electrolyte solution.
  • the current collector the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, the lithium salt, and the like are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
  • Such lithium secondary batteries may be prepared by conventional methods known in the art. That is, it may be prepared by inserting a porous separator between the anode and the cathode and injecting the electrolyte therein.
  • the positive electrode may be manufactured by, for example, applying a slurry containing the lithium transition metal oxide active material, the conductive material, and the binder described above onto a current collector and then drying.
  • the negative electrode can be prepared by, for example, applying a slurry containing the above-described carbon active material, a conductive material and a binder onto a thin current collector and then drying it.
  • the plate-shaped battery cell may preferably have a structure in which two plate-shaped battery cells are arranged in a plane so that the electrode terminals are aligned in one direction.
  • the battery cells may have a structure in which they are electrically connected in parallel or in series with each other via a PCM.
  • the battery pack according to the present invention has a thickness corresponding to the thickness of approximately one battery cell by the planar arrangement of the battery cells, for example, 1 to 10% of the thickness of the battery cell or more than that. It can be of large size.
  • the pack frame may have a structure including a battery cell separating wall in which battery cells are disposed between one side adjacent to each other and integrally formed with the pack frame so as to prevent flow of the battery cells stored therein. . Therefore, the presence of the separating walls in the adjacent portions of the battery cells, it is possible to more securely and securely accommodate the battery cells stored in the pack frame.
  • a partition wall is formed in a size corresponding to the outer dimensions of each battery cell, it is possible to provide a more simple assembly process in the assembly process for mounting the battery cell to the pack frame.
  • At least one side surface of the pack frame may be a structure in which at least one fastening portion formed to protrude outward in a direction parallel to the planar arrangement direction of the plate-shaped battery cells is formed.
  • This fastening part may serve as a fastening fixing member so that the pack frame can be more firmly and stably fixed to the application device.
  • fastenings can be fastened to each other by means of bolts and nuts with the application device, and can be fastened to each other by means of rivets or hook structures. Therefore, the battery cells stored in the pack frame can be guaranteed for stability even after being applied to the device.
  • At least one side of the pack frame may have a structure in which one or more openings are formed so that a bus bar or a wire can be drawn out from the PCM.
  • the opening may be formed at any one side of the pack frame, but preferably, may be formed at a position adjacent to the battery cell sealing surplus.
  • the bus bar or wire is drawn out from the PCM connection terminal part and electrically connected to the external connection terminal part, that is, the circuit of the external device, and serves as an electrically conductive member for charging and discharging and sensing the battery cells stored in the pack frame.
  • the PCM may be in various forms, for example, a printed circuit board (PCB) on which a protection circuit is printed.
  • PCB printed circuit board
  • the battery pack may have a structure including one PCM electrically connected to the electrode terminals of the battery cells stored in the pack frame and mounted on the battery cell sealing excess.
  • the plurality of battery cells stored inside the pack frame can be electrically connected to a single PCM, and the PCM can be mounted on the battery cell sealing surplus, a more compact structure than the conventional battery pack Provides a battery pack.
  • the PCM since only one PCM is applied, it is possible to achieve an effect of simplifying the electrical wiring as compared with the conventional battery pack.
  • the PCM may be mounted on the battery cell sealing excess alone, but preferably, it may be mounted on the sealing excess after being mounted in the intermediate mold.
  • the size of the intermediate mold is not particularly limited as long as it is a shape and a size corresponding to the battery cell sealing surplus.
  • the length of the intermediate mold corresponds to the length of the sealing surplus width of all battery cells stored in the pack frame. It may be formed of a structure.
  • the PCM can be protected from impact by external force by the intermediate mold and mounted on the intermediate mold having a shape and size corresponding to the battery cell sealing surplus, so that the PCM can be mounted on the battery cell surplus more stably and firmly. have.
  • an insulation tape may be additionally attached to the single excess and the intermediate mold die, for example, the insulation tape may be a double-sided tape.
  • the PCM can be mounted more stably and firmly on the battery cell sealing surplus, and can prevent an electrical short circuit between the circuit elements mounted on the PCM and the battery cell sealing surplus due to the characteristics of the insulating tape. have.
  • the battery cell is particularly preferably a pouch-type battery which can be manufactured with a small weight and thickness, but of low mechanical strength, and among them, a lithium ion polymer battery having a low possibility of leakage of electrolyte solution is particularly preferable.
  • the pouch-type battery when the pouch-type battery is seated in the space inside the pack frame, it is empty between the top surface of the pack frame due to the configuration of electrode terminals, protection circuit modules (PCMs), and insulating materials that are mounted or coupled to the top of the pack frame. Space occurs.
  • the upper end of the battery is relatively fragile, and when the battery pack falls or an external shock is applied, deformation may be easily caused, resulting in a defect. For example, if the battery moves to the top of the inner space of the pack frame by dropping or applying an external impact, a short may be caused by the electrical contact between the elements, and conversely, the battery moves to the bottom of the inner space of the pack frame. When moved, the electrical connections of the devices located on the top of the cell may be cut off.
  • One of the features of the present invention is an insulating member that can act as a buffer against dropping, external impact, etc. and complementary electrical connections on the inner space formed by the sealing surplus and the pack frame, the intermediate mold and the protection circuit module. Is applied.
  • the insulating member is preferably made of a material which is hot melted and applied onto the space formed by the sealing surplus and the pack frame, the intermediate mold and the protection circuit module and then solidified.
  • specific examples of such materials include plastic resins, but are not limited thereto.
  • plastic resins it may be desirable to have a thermoplastic material whose melting point is in a temperature range that does not cause deformation of the elements located between the top surface of the pack frame and the top of the cell.
  • the space formed by the sealing surplus and the pack frame, the intermediate mold, and other materials that can be solidified by chemical reaction, physical reaction, etc. after being applied on the module are particularly insulated. It can be used without limitation.
  • the chemical reaction is meant to include a reaction in which the material is solidified by curing with heat, light (visible light, ultraviolet light, etc.), a catalyst, and the like, and the physical reaction is due to the solidification of the material by vaporization of a solvent. It is meant to include reactions that occur.
  • the insulating member may be further applied to other spaces between the outer surface of the battery and the inner surface of the pack frame.
  • the present invention also provides a method for manufacturing the battery pack, the method for manufacturing a battery pack according to the present invention,
  • the welding is not particularly limited as long as it is a welding capable of achieving electrical connection between the electrode terminal of the battery cell and the PCM.
  • the welding may be spot welding.
  • the present invention also provides a mobile device including the battery pack as a power source.
  • the mobile device in which the battery pack according to the present invention may be used include a mobile device such as a notebook computer, a netbook, a tablet PC, a smart pad, and the like.
  • the battery pack according to the present invention has a very high flexibility in the arrangement of the battery cells by a battery group having a variety of sizes and capacities, so that these problems can be solved at once.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a typical pouch type battery
  • FIG. 2 is a perspective view of a coupled state of the pouch-type battery of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a battery pack of the prior art in which a pouch-type battery is incorporated;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective view of a cartridge in a state where four unit cells according to the prior art are embedded;
  • FIG. 6 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG. 6;
  • FIGS. 8 to 12 are schematic diagrams showing a process of manufacturing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG.
  • the battery pack 800 accommodates two battery cells 210 and 220 in the pack frame 500, and the label 700 has four sides of the pack frame 500. A portion of the two battery cells 210 and 220 is wrapped, and a barcode label 710 is additionally attached to an upper surface of the battery cells 210 and 220 not covered by the label 700.
  • fastening portions 520 are formed at both sides of the pack frame 500 to protrude outward in a direction parallel to the planar arrangement direction of the battery cells 210 and 220 accommodated in the pack frame 500.
  • the opening 530 is formed on one side of the top of the pack frame 500 so that the wires 310 serving as the external input / output terminals can be derived.
  • the battery pack 800 includes a total of six members (battery cells 210 and 220, pack frame 500, PCM 300, intermediate mold 400, and plastic resin). 600, a label 700). In addition, two members (insulation tape 410, barcode label 710) are further configured.
  • the two battery cells 210 and 220 are provided with negative electrode terminals 212 and 222 and positive electrode terminals 213 and 223 on one side including the sealing surplus portions 211 and 221.
  • the pack frame 500 has an internal space for accommodating two battery cells 210 and 220 and has a frame structure surrounding only side surfaces of the battery cells 210 and 220.
  • Fasteners 520 including fastening holes 521 are formed at both sides of the pack frame 500.
  • the separation wall 510 interposed between the adjacent parts 230 of the battery cells 210 and 220 and fixed thereto. ) Is formed.
  • one side of the PCM 300 is formed with wires 310 connected to the external input / output terminal unit 311 and drawn out.
  • plastic resin 600 shown in Figure 7 is shown in a simple unfolded state for easy understanding of the components of the battery pack 800, the actual plastic resin 600 is the PCM 300 and the intermediate mold ( It is integrated with the pack frame 500 together with 400.
  • the plastic resin 600 after the battery cells 210 and 220 are mounted to the pack frame 500 together with the PCM 300 and the intermediate mold 400, the plastic resin 600 is heat-melted to the battery cell sealing excess ( The space formed by the 211, 221 and the pack frame 500, and after being applied on the intermediate mold 400 and the PCM 300, is solidified.
  • FIGS. 8 to 12 are schematic diagrams showing a process of manufacturing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery cells 210 and 220 bend 240 upwardly the sealing surplus portions 214 and 224 formed on both sides, and then the electrode terminals 212, One side surface (mutual adjoining portion 230) is arranged in a plane and in contact with each other so that the 213, 222, and 223 are aligned in one direction.
  • the PCM is connected to the battery cells 220 and 210, the wires 310 that act as external input and output terminals connected to the external input and output terminal unit 311.
  • the electrode terminals 223, 222, 213, and 212 of the battery cells 210 and 220 may be connected to the spot welding 320 at the terminal connections 301, 302, 303, and 304 of the PCM 300, respectively. Is connected by.
  • a third step (C) the insulating tape 410 is attached 411 to the intermediate mold 400.
  • the intermediate mold 400 to which the insulating tape 410 is attached is mounted on the PCM 300.
  • the intermediate mold 400 having the PCM 300 mounted therein bends the electrode terminals 223, 222, 213, and 212 to be mounted on the battery cell sealing excess. do. At this time, the intermediate mold 400 is firmly mounted on the battery cell sealing surplus by the insulating tape 410 which simultaneously serves as a double-sided tape.
  • a sixth step F the battery cells 210 and 220 are mounted to the pack frame 500 together with the PCM 300 and the intermediate mold 400.
  • the separation wall 510 formed at the center portion of the pack frame 500 is interposed between the adjacent portions 230 of the battery cells 210 and 220 to firmly hold the two battery cells 210 and 220. It is fixed.
  • the plastic resin 600 is hot melted to form a space 400 formed by the battery cell sealing surplus portions 211 and 221 and the pack frame 500, and the intermediate mold 400 and the PCM. It is solidified after being applied on 300.
  • the label 700 surrounds the four sides of the pack frame 500 and a portion of the two battery cells 210, 220.
  • the barcode label 710 is additionally attached to the top surface of the battery cells 210 and 220 which are not wrapped in the label 700.
  • the battery pack according to the present invention is capable of manufacturing a battery pack having a thin thickness without using an ultrasonic welding method, and thus does not require the use of a precise and expensive ultrasonic welding machine, and the assembly process is very simple. Since the insulating member is filled and solidified in the space between the upper end and the inner surface of the upper end of the battery pack, there is an effect of preventing a short circuit or power failure due to the movement of the battery even when the battery is dropped or an external shock is applied.
  • the battery pack according to the present invention is configured by combining the battery cells to correspond to the design shape of the device to configure the design of the battery pack, it can be flexibly applied to fit the various shapes of the device while maintaining high capacity performance.

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Abstract

본 발명은, 전기 절연성 부재를 포함하는 전지팩으로서, 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들(battery cells); 상기 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임(pack frame); 상기 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM); 상기 보호회로 모듈을 수납하고, 상기 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 중간 몰드(middle mold); 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 및 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 적용되는 전기 절연성 부재; 및 상기 전지셀들과 팩 프레임 및 전기 절연성 부재를 감싸는 라벨(label);을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

전기 절연성 부재를 포함하는 전지팩
본 발명은 전기 절연성 부재를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들, 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM), 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 중간 몰드, 전기 절연성 부재, 및 라벨을 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 특히 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 도 1 및 도 2에는 파우치형 전지의 분해 사시도와 결합 상태의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 파우치형 전지(10)는, 일정 크기의 내부공간(21)이 형성되어 있는 파우치형 케이스(20); 파우치형 케이스(20)에 경첩식으로 연결되어 있는 커버(30)와; 양극판(41), 음극판(42) 및 분리막(43)으로 이루어져 파우치형 케이스(20)의 수납부(21)에 안착되는 전극 조립체(40); 전극 조립체(40)의 양극판(41)과 음극판(41)의 단부로부터 연장되어 있는 전극 탭(41a, 42a); 및 전극 탭(41a, 42a)과 연결되는 전극단자(50, 51)로 이루어져 있다.
파우치형 케이스(20)의 수납부(21) 상부 모서리에는 열융착을 위한 일정폭의 측면 연장부(22)가 형성되어 있으며, 전극 탭(41a, 42a)과 연결된 전극단자(50, 51)의 중앙에는 파우치형 케이스(20)의 측면 연장부(22)와 커버(30)의 측부(31)가 열융착기(도시하지 않음)에 의해 열융착될 때, 전극단자(50, 51) 간에 쇼트가 발생되지 않도록 절연성 물질의 단자 테이프(52)가 코팅되어 있다.
전술한 바와 같은 종래기술에 따른 파우치형 전지의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 다수의 양극판(41), 음극판(42) 및 분리막(43)으로 이루어지는 전극 조립체(40)를 파우치형 케이스(20)의 수납부(21) 안에 안착시킨 다음, 일정량의 전해액을 그 내부공간으로 주입한다. 이때, 전극 조립체(40)의 전극 탭(41a, 42a)은 중앙 부분이 단자 테이프(52)로 코팅된 해당 전극단자(50, 51)와 연결되어 있으며, 전극단자(50, 51)와 단자 테이프(52)의 일부는 파우치형 케이스(20)와 커버(30)의 외부로 돌출되어 있다.
그런 다음, 커버(3)를 파우치형 케이스(20)에 밀착시키고, 파우치형 케이스(20)의 측면 연장부(22)와 커버(30)의 측부(31)를 전해액이 누출되지 않도록 열용착기(도시하지 않음)를 이용하여 밀봉한다.
이러한 파우치형 전지가 내장되어 있는 대표적인 전지팩의 형상이 도 3에 도시되어 있고, 그것의 조립 전의 분리 상태도가 도 4에 모식적으로 도시되어 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 전지팩(60)은, 양극, 음극 및 분리막의 전극 조립체와 전해액이 밀봉된 상태로 내장되어 있는 장방형의 전지(10), 전지(10)를 수납할 수 있는 내부공간을 가진 케이스 본체(70)와, 전지(10)가 수납되어 있는 케이스 본체(70) 위에 결합되어 전지(10)를 밀봉하는 상부 덮개(80)로 이루어져 있다. 케이스 본체(70)와 전지(10) 사이 및 상부 덮개(80)와 전지(10) 사이에는 양면 테이프(90)가 부착되어 있다.
일반적으로, 이러한 구조의 전지팩(60)은 각각 PC, ABS 등과 같은 플라스틱 재질로 되어 있는 케이스 본체(70)와 상부 덮개(80)를 초음파 용착법에 의해 상호 결합시킴으로써 조립된다. 상기 초음파 용착법(ultrasonic welding method)이란, 예를 들어, 20,000 Hz의 고주파를 이용한 진동으로 마찰열을 일으켜 두 피접착면을 용융 접착시키는 방법이다.
그러나, 더욱 얇은 두께의 전지팩에 대한 수요가 늘어남에 따라 최근에는 케이스 본체(70)와 상부 덮개(80)의 두께가 각각 0.3 ~ 0.35 mm로 까지 얇아지면서, 그에 따라 금형가공 및 사출성형에 어려움이 크고, 용착강도가 약해지는 등 용착 불량률이 높아지고 있다.
또한, 캔(can)을 케이스로 사용하는 전지의 경우, 캔의 구조적 특징으로 인해 얇은 두께의 케이스로도 외부충격에 대한 적정한 강도를 제공함에 반하여, 도 1에서와 같은 구조의 파우치형 전지(10) 등은 구조적으로 외부충격에 대한 강도가 작기 때문에 두께가 얇은 케이스의 적용에 한계가 있다.
더욱이, 외부충격의 인가시 양면 테이프(90)에 의한 결합에도 불구하고 전지(10)가 케이스 본체(70)와 상부 덮개(80)의 내부공간에서 상하로 이동되어 쇼트 또는 단전이 일어날 수 있다.
따라서, 제작이 용이하고, 얇은 두께의 케이스를 사용하면서도 외부충격에 적정한 강도를 제공하고 쇼트 내지 단전에 대한 안전성이 우수한 전지팩의 필요성이 높은 실정이다.
한편, 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 1개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 소형 PC, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지들을 내장한 전지팩의 사용이 요구된다.
이차전지 중에서도 리튬 이차전지는 높은 출력 특성과 큰 용량으로 인해 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다. 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있다.
일반적으로는, 다수의 단위전지들이 직렬 또는 병렬로 연결된 상태에서 카트리지에 내장되고, 이러한 카트리지 다수 개를 전기적으로 연결하여 전지팩이 제작된다.
도 5에는 종래기술의 고출력/대용량 전지팩에서 단위전지들의 직렬 방식 연결이 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 단위전지(110)는 내부에 양극, 음극, 분리막 및 전해질이 내장된 상태로 케이스에 의해 밀봉되어 있고 그것의 상하부에 각각 양극 탭(120)과 음극 탭(130)이 돌출되어 있다. 첫 번째 단위전지(110)에서 양극 탭(120)이 상향으로 위치되어 있을 때, 인접한 두 번째 단위전지(111)는 양극 탭(121)이 하향으로 위치되도록 배치된다. 이들 단위전지들(110, 111)은 서로 반대의 전극이 인접한 상태에서 전극 리드(140)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 세 번째 단위전지(112) 역시 그러한 방식으로 배치된 상태로 두 번째 단위전지(111)와 직렬로 연결된다. 상기와 같은 직렬 방식으로 연결된 다수의 단위전지들로 이루어진 제 1 전지군에 인접하여, 도 5에는 도시되어 있지 않지만 동일한 방식으로 연결된 다수의 단위전지들로 이루어진 제 2 전지군이 도 5의 제 1 전지군에 인접하여 병렬로 연결되어 있다.
이와 같이 다수의 전지군들이 병렬 방식으로 연결된 상태에서, 각 전지군의 첫번째 단위전지(110)의 양극 탭(120)이 양극 외부 단자(150)에 연결되고 마지막 단위전지(115)의 음극 탭(133)이 음극 외부 단자(160)에 연결된 상태로 하우징(170)에 내장된다. 도 1의 단위전지(110)는 장축 방향에 전극 탭들(120, 130)이 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 단축 방향으로 전극 탭들이 대향하여 형성된 구조도 개발되어 있다.
그러나, 단위전지들(110, 111, 112, 113, 114, 115)이 전기적으로 연결된 전지팩에서, 동일한 다수의 단위전지들(110, 111, 112, 113, 114, 115)은 동일한 크기 또는 용량을 갖는 것으로 구성되어 전지팩이 형성되므로, 전지팩이 적용되는 디바이스의 디자인을 고려하여 가볍고 얇게 만들기 위해서는, 전지팩의 용량을 줄이거나 더 큰 크기로 디바이스의 디자인을 변경해야 하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 디자인 변경 과정에서 전기적 연결 방식이 복잡해짐으로 인해 소망하는 조건을 만족하는 전지팩의 제작이 어려워지는 문제점도 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 전지팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 다수의 전지셀을 특정한 방식으로 전기적 연결하여 전지팩에 수납함으로써, 다수의 단위전지들을 연결하여 전지팩의 용량을 유지하면서도 전지팩이 적용되는 디바이스의 모양에 따라 적용 가능한 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 특정 소재로 전지셀과 전지팩 프레임을 고정함으로써, 얇은 두께의 케이스를 사용하면서도 외부충격에 적정한 강도를 가지며 쇼트 내지 단전에 대해 안전성이 우수한 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
밀봉 잉여부를 포함하는 일측면에 음극단자 및 양극단자가 형성되어 있고, 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들(battery cells);
상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임(pack frame);
상기 전지셀들의 일측 방향으로 정렬된 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM);
상기 보호회로 모듈을 수납하고, 상기 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 중간 몰드(middle mold);
상기 중간 몰드 및 보호회로 모듈이 상기 팩 프레임과 일체화 되도록, 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 및 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 적용되는 전기 절연성 부재; 및
상기 전지셀들과 팩 프레임 및 전기 절연성 부재를 감싸는 라벨(label);
을 포함하고 있는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명의 전지팩은, 초음파 용착법에 의하지 않고 팩 프레임내에 전지를 안착시켜 고정할 수 있으므로 케이스의 크기 내지 구조가 크게 한정되지 않으며, 케이스의 내부공간에서 전지의 이동이 억제되므로 외부충격에 의한 쇼트 내지 단전을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지팩이 적용되는 디바이스의 디자인 형상에 대응하도록 전지셀들을 조합하여 전지팩의 구조를 형성함으로써, 고용량을 제공하면서도 디바이스의 다양한 형상에 맞도록 유연하게 적용할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 팩 프레임은 전지를 수납할 수 있는 내부공간을 가지면서 전지의 측면을 감싸는 형태라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 전지의 측면만을 감싸는 프레임형 부재일 수 있다.
또한, 팩 프레임의 소재는 내장되어 있는 전지를 보호할 수 있는 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, Polycarbonate(PC), Polyacrylonitrile-butadiene-styrene(ABS) 등의 플라스틱 소재나, 스테인리스 스틸(SUS) 등의 금속 소재일 수 있다.
상기 판상형 전지셀은 예를 들어 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있다.
상기 각형 이차전지는 각형의 금속 케이스에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조일 수 있고, 상기 파우치형 이차전지는 구체적으로 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조일 수 있다.
상기 이차전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.
양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.
상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이러한 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.
양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩에서, 상기 판상형 전지셀은 바람직하게는 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 2개의 판상형 전지셀들이 평면 배열되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 전지셀들은 PCM을 경유하여 상호 전기적으로 병렬 연결 또는 직렬 연결되어 있는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 전지셀들의 평면 배열에 의해 대략 1개의 전지셀의 두께에 대응하는 두께를 가지는 바, 예를 들어, 전지셀의 두께와 동일하거나 그보다 1 내지 10% 큰 크기로 이루어질 수 있다.
상기 팩 프레임은 내부에 수납한 전지셀들의 유동을 방지하도록, 바람직하게는, 전지셀들이 서로 인접하는 일측면 사이에 위치하고 팩 프레임과 일체형으로 형성되어 있는 전지셀 분리벽을 포함하는 구조일 수 있다. 따라서, 전지셀들의 서로 인접하는 부위에 분리벽이 존재함으로써, 팩 프레임 내부에 수납된 전지셀을 더욱 견고하고 안정적으로 고정하여 수납할 수 있다. 또한, 이러한 분리벽은 각각의 전지셀 외곽 치수와 대응되는 크기로 형성되어 있어, 전지셀을 팩 프레임에 장착하는 조립 공정에 있어, 더욱 간소한 조립 공정을 제공할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 팩 프레임의 적어도 일측면에는, 상기 판상형 전지셀들의 평면 배열 방향과 평행한 방향으로 외부로 돌출되어 형성된 하나 이상의 체결부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 체결부는, 팩 프레임을 적용 디바이스에 더욱 견고하고 안정적으로 고정할 수 있도록, 체결 고정부재 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이러한 체결부는 적용 디바이스와 볼트와 너트에 의해 상호 체결 결합될 수 있으며, 리벳 또는 후크 구조에 의해 상호 체결 결합될 수 있음은 물론이다. 따라서, 이러한 팩 프레임에 수납된 전지셀들은 디바이스에 적용된 후에도 그 안정성을 보장받을 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 팩 프레임의 적어도 일측면에는, 상기 PCM으로부터 외부로 버스 바 또는 와이어가 도출될 수 있도록, 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 구조일 수 있다. 상기 개구부는 팩 프레임의 측면들 중 어느 곳에든 형성될 수 있으나, 바람직하게는, 전지셀 밀봉 잉여부와 인접한 위치에 형성되어 있을 수 있다.
이러한 버스 바 또는 와이어는 PCM 접속 단자부에서 인출되어 외부 접속 단자부, 즉, 외부 디바이스의 회로와 전기적으로 접속되는 바, 팩 프레임에 수납된 전지셀의 충방전 및 센싱을 위한 전기적 도전 부재의 역할을 수행하도록 사용될 수 있다.
상기 PCM은 다양한 형태일 수 있으며, 예를 들어, 보호회로가 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지팩은, 팩 프레임 내부에 수납된 전지셀들의 전극단자들과 전기적으로 연결되고, 전지셀 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 한 개의 PCM을 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 팩 프레임 내부에 수납된 여러 개의 전지셀들을 하나의 PCM과 전기적으로 연결시키고, 이러한 PCM을 전지셀 밀봉 잉여부 상에 탑재할 수 있으므로, 종래의 전지팩에 비해 보다 더 콤팩트한 구조의 전지팩을 제공한다. 또한, 하나의 PCM만을 적용하므로 종래의 전지팩에 비해 전반적으로 전기 배선을 간소화하게 하는 효과를 달성할 수 있다.
상기 PCM은 단독으로 전지셀 밀봉 잉여부 상에 탑재될 수 있으나, 바람직하게는, 중간 몰드에 장착된 후 밀봉 잉여부 상에 탑재될 수 있다. 구체적으로, 상기 중간 몰드의 크기는, 전지셀 밀봉 잉여부에 대응되는 형상과 크기이면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는, 팩 프레임 내부에 수납된 모든 전지셀들의 밀봉 잉여부 폭 길이와 대응되는 길이로 형성된 구조일 수 있다.
따라서, PCM은 중간 몰드에 의해 외력에 의한 충격으로부터 보호받을 수 있고, 전지셀 밀봉 잉여부에 대응되는 형상과 크기를 갖는 중간 몰드에 장착되므로, 더욱 안정적이고 견고하게 전지셀 잉여부에 탑재될 수 있다.
PCM을 장착한 중간 몰드가 전지셀 밀봉 잉여부 상에 탑재될 때, 일봉 잉여부와 중간 몰드 사잉에 절연 테이프가 추가로 부착될 수 있으며, 예를 들어, 상기 절연테이프는 양면 테이프일 수 있다.
따라서, 상기 PCM은 전지셀 밀봉 잉여부 상에 더욱 안정적이고 견고하게 탑재될 수 있으며, 절연 테이프의 특성에 의해 PCM 상에 장착된 회로 소자들과 전지셀 밀봉 잉여부와의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
상기 전지셀은 기계적 강도가 떨어지지만 작은 중량과 두께로 제조될 수 있는 파우치형 전지가 특히 바람직하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 낮은 리튬 이온 폴리머 전지가 특히 바람직하다.
한편, 파우치형 전지는, 팩 프레임 내부공간에 안착되었을 때, 그것의 상단에 실장 내지 결합되어 있는 전극 단자, PCM(Protection Circuit Module), 절연재 등의 구성으로 인해 팩 프레임 상단 내면과의 사이에 빈 공간이 발생한다. 이러한 전지 상단부는 상대적으로 취약하여, 전지팩이 낙하하거나 또는 외부의 충격이 가해졌을 때 쉽게 변형이 유발되어 불량을 초래할 수 있다. 예를 들어, 낙하 또는 외부충격의 인가에 의해, 전지가 팩 프레임의 내부공간 상단쪽으로 이동하게 되면, 소자들간의 전기적 접촉에 의해 쇼트가 유발될 수 있으며, 반대로 전지가 팩 프레임의 내부공간 하단쪽으로 이동하게 되면, 전지 상단에 위치한 소자들의 전기적 연결이 단전될 수 있다.
본 발명의 특징들 중의 하나는, 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 내부공간, 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 낙하, 외부충격 등에 대한 완충 역할 및 전기적 연결의 보완 역할을 할 수 있도록 절연성 부재가 적용되어 있다는 점이다.
상기 절연성 부재는 바람직하게는 열용융되어 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 인가된 후 고화되는 소재로 되어 있다. 이러한 소재의 구체적인 예로는 플라스틱 수지를 들 수 있지만, 그것만으로 한정되는 것은 아니다. 플라스틱 수지의 경우, 그것의 융점이 팩 프레임 상단 내면과 전지의 상단 사이에 위치하는 소자들의 변형을 유발하지 않는 온도 범위에 있는 열가소성 소재가 바람직할 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 인가된 후 화학적 반응, 물리적 반응 등에 의해 고화될 수 있는 기타의 소재들도 절연성의 것이라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 화학적 반응은 열, 광(가시광선, 자외선 등), 촉매 등에 의한 경화에 의해 물질의 고화가 일어나는 반응 등을 포함하는 의미이며, 상기 물리적 반응은 용제(solvent)의 기화에 의해 물질의 고화가 일어나는 반응을 포함하는 의미이다.
경우에 따라서는, 상기 절연성 부재가 전지의 외면과 팩 프레임 내면의 기타 이격 공간에도 더 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 제조하는 방법을 제공하는 바, 본 발명에 따른 전지팩을 제조하는 방법은,
(a) 전지셀들을 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 평면 배열하는 단계;
(b) 전지셀의 전극단자를 용접에 의해 PCM에 연결하는 단계;
(c) PCM에 중간 몰드를 장착하는 단계;
(d) 중간 몰드를 전지셀의 밀봉 잉여부상에 탑재하는 단계;
(e) 전지셀을 팩 프레임에 장착하는 단계;
(f) 중간 몰드 및 PCM 상에 전기 절연성 부재를 적용하는 단계; 및
(e) 전지셀을 포함한 팩 프레임에 라벨을 부착하는 단계;
를 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 용접은 전지셀의 전극단자와 PCM의 전기적 연결을 달성할 수 있는 용접이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 스폿(spot) 용접일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 모바일 디바이스를 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩이 사용될 수 있는 모바일 디바이스의 구체적인 예로는, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC, 스마트 패드 등과 같은 모바일 디바이스를 들 수 있다.
이러한 모바일 디바이스는 한번 충전으로 장시간 사용의 가능하고 경박단소화 된 디자인이 요구되는 최근의 경향을 고려할 때, 그에 따라 크기 대비 용량이 크고 두께가 얇은 구조의 전지팩이 요구된다. 그러나, 이러한 요건을 동시에 만족하기 위한 전지팩이 장착되는 모바일 디바이스의 내부 공간은 종래와는 달리 일정한 크기, 예를 들어, 규격화된 직육면체 형상을 갖기 어려운 실정이다. 즉, 두께가 얇은 모바일 디바이스는 이를 구성하는 부품들의 장착 위치 등으로 인해, 전지팩이 장착될 수 있는 공간이 매우 제한적이고 규격화되기 어려운 측면이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 전지팩은 다양한 크기 내지 용량을 가진 전지군들에 의해 전지셀의 배치에 유연성이 매우 높으므로, 이러한 문제점들을 일거에 해결할 수 있다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
도 1은 일반적인 파우치형 전지의 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 파우치형 전지의 결합 상태의 사시도이다;
도 3은 파우치형 전지가 내장되어 있는 종래기술의 전지팩의 사시도이다;
도 4는 도 3의 전지팩의 분리 사시도이다;
도 5는 종래기술에 따른 4개의 단위전지들이 내장된 상태에서의 카트리지의 사시도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 7은 도 6에 도시된 전지팩의 분해 사시도이다;
도 8 내지 도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 제조하는 공정을 나타내는 모식도들이다.
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 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 6에 도시된 전지팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
우선, 도 6을 참조하면, 전지팩(800)은 2개의 전지셀들(210, 220)을 팩 프레임(500)에 수납하고, 라벨(700)이 팩 프레임(500)의 4개의 측면들과 2개의 전지셀들(210, 220)의 일부를 감싸고 있으며, 라벨(700)이 감싸지 않은 전지셀들(210, 220)의 상부면에 바코드 라벨(710)이 추가로 부착되어 있다.
또한, 팩 프레임(500)의 양측변에는 팩 프레임(500) 내부에 수납된 전지셀들(210, 220)의 평면 배열 방향과 평행한 방향으로 외부로 돌출되어 형성된 4개의 체결부들(520)이 형성되어 있고, 팩 프레임(500)의 상단 일측에는 외부입출력단자 역할을 수행하는 와이어들(310)이 도출될 수 있도록, 개구부(530)가 형성되어 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 전지팩(800)은 크게 총 6개의 부재들(전지셀들(210, 220), 팩 프레임(500), PCM(300), 중간 몰드(400), 플라스틱 수지(600), 라벨(700))로 구성되어 있다. 또한, 이에 더하여 2개의 부재들(절연 테이프(410), 바코드 라벨(710))이 추가로 구성되어 있다.
구체적으로, 2개의 전지셀들(210, 220)은 밀봉 잉여부(211, 221)를 포함하는 일측면에 음극단자(212, 222) 및 양극단자(213, 223)가 형성되어 있다.
또한, 팩 프레임(500)에는 2개의 전지셀들(210, 220)을 수납할 수 있는 내부공간을 가지고 전지셀들(210, 220)의 측면만을 감싸는 프레임 구조로 되어 있다. 팩 프레임(500)의 양측면에는 체결구멍(521)을 포함하는 체결구들(520)이 형성되어 있다. 또한, 팩 프레임(500)의 중앙부분에는, 전지셀들(210, 220)을 내부에 수납했을 때 전지셀들(210, 220)의 상호 인접부(230) 사이로 개재되어 고정되는 분리벽(510)이 형성되어 있다.
또한, PCM(300)의 일측부에는 외부입출력 단자부(311)에 접속되어 외부로 도출되는 와이어들(310)이 형성되어 있다.
한편, 도 7에 도시된 플라스틱 수지(600)는 전지팩(800)의 구성부재들을 이해하기 용이하도록 단순히 펼쳐 보인 상태로 도시되어 있으며, 실제 플라스틱 수지(600)는 PCM(300) 및 중간 몰드(400)와 함께 팩 프레임(500)에 일체화되어 있다.
구체적으로, 플라스틱 수지(600)는, 전지셀들(210, 220)이 PCM(300) 및 중간 몰드(400)와 함께 팩 프레임(500)에 장착된 후, 열용융되어 전지셀 밀봉 잉여부(211, 221) 및 팩 프레임(500)에 의해 형성되는 공간, 및 중간 몰드(400) 및 PCM(300) 상에 적용된 후 고화된다.
도 8 내지 도 12에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 제조하는 공정을 나타내는 모식도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 첫 번째 단계(A)에서, 전지셀들(210, 220)은 양측에 형성된 밀봉 잉여부(214, 224)를 상향으로 절곡(240)한 후, 전극단자들(212, 213, 222, 223)이 일측 방향으로 정렬되도록 일측면(상호 인접부: 230)이 상호 접하면서 평면 배열되어 있다.
두 번째 단계(B)에서, 외부입출력단자 역할을 하는 와이어들(310)이 외부입출력 단자부(311)에 연결되어 있는 PCM이, 전지셀들(220, 210)과 연결되고 있다. 구체적으로, 전지셀들(210, 220)의 전극단자들(223, 222, 213, 212)은 PCM(300)의 단자 접속부들(301, 302, 303, 304)에 각각 스폿 용접(320)에 의해 연결된다.
세 번째 단계(C)에서, 중간 몰드(400)에 절연 테이프(410)를 부착(411)한다.
네 번째 단계(D)에서, 절연 테이프(410)를 부착한 중간 몰드(400)를 PCM(300)상에 장착한다.
다섯 번째 단계(E)에서, PCM(300)을 내부에 장착한 중간 몰드(400)가, 전지셀 밀봉 잉여부 상에 탑재되도록 전극단자들(223, 222, 213, 212)을 절곡(413)한다. 이때, 양면 테이프 역할을 동시에 수행하는 절연 테이프(410)에 의해, 중간 몰드(400)는 전지셀 밀봉 잉여부 상에 견고히 탑재된다.
여섯 번째 단계(F)에서, 전지셀들(210, 220)이 PCM(300) 및 중간 몰드(400)와 함께 팩 프레임(500)에 장착된다. 이때, 팩 프레임(500)의 중앙 부위에 형성되어 있는 분리벽(510)이 전지셀들(210, 220)의 상호 인접부(230) 사이로 개재되어 2개의 전지셀들(210, 220)을 견고히 고정하고 있다.
일곱 번째 단계(G)에서, 플라스틱 수지(600)가 열용융되어 전지셀 밀봉 잉여부(211, 221) 및 팩 프레임(500)에 의해 형성되는 공간(400), 및 중간 몰드(400) 및 PCM(300) 상에 적용된 후 고화된다.
여덟 번째 단계(H)에서, 라벨(700)이 팩 프레임(500)의 4개의 측면들과 2개의 전지셀들(210, 220)의 일부를 감싸고 있다.
마지막으로, 아홉 번째 단계(I)에서, 라벨(700)이 감싸지 않은 전지셀들(210, 220)의 상부면에 바코드 라벨(710)이 추가로 부착된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 초음파 용착법에 의하지 않고도 얇은 두께의 전지팩의 제조가 가능하므로 정밀하고 고가의 초음파 용착기의 사용을 필요로 하지 않고, 조립 과정이 매우 간단하며, 전지의 상단과 전지팩의 상단 내면의 공간에 절연성 부재가 충진되어 고화되어 있으므로 전지의 낙하 또는 외부충격의 인가시에도 전지의 이동에 따른 쇼트 내지 단전을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지팩은 디바이스의 디자인 형상에 대응하도록 전지셀들을 조합하여 전지팩의 디자인을 구성함으로써, 고용량 성능을 유지하면서도 디바이스의 다양한 형상에 맞도록 유연하게 적용할 수 있다.

Claims (25)

  1. 밀봉 잉여부를 포함하는 일측면에 음극단자 및 양극단자가 형성되어 있고, 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 평면 배열된 둘 이상의 판상형 전지셀들(battery cells);
    상기 평면 배열된 판상형 전지셀들의 상면 및 하면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 감싸는 둘 이상의 전지셀 수납부들을 포함하고 있는 팩 프레임(pack frame);
    상기 전지셀들의 일측 방향으로 정렬된 전극단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM);
    상기 보호회로 모듈을 수납하고, 상기 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 중간 몰드(middle mold);
    상기 중간 몰드 및 보호회로 모듈이 상기 팩 프레임과 일체화 되도록, 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 및 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 적용되는 전기 절연성 부재; 및
    상기 전지셀들과 팩 프레임 및 전기 절연성 부재를 감싸는 라벨(label);
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 파우치형 이차전지는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 2개의 판상형 전지셀들이 평면 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들은 PCM을 경유하여 상호 전기적으로 병렬 연결 또는 직렬 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 프레임의 두께는 전지셀의 두께와 동일하거나 10% 이하의 크기로 큰 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 프레임은, 내부에 수납한 전지셀들의 유동을 방지하도록, 전지셀들이 서로 인접하는 일측면 사이에 위치하고, 팩 프레임과 일체형으로 형성되어 있는 전지셀 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 프레임의 적어도 일측면에는, 상기 판상형 전지셀들의 평면 배열 방향과 평행한 방향으로 외부로 돌출되어 형성된 하나 이상의 체결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 프레임의 적어도 일측면에는, 상기 PCM으로부터 외부로 버스 바 또는 와이어가 도출될 수 있도록, 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 개구부는 팩 프레임의 측면들 중 전지셀 밀봉 잉여부와 인접한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM은 보호회로가 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은, 팩 프레임 내부에 수납된 전지셀들의 전극단자들과 전기적으로 연결되고, 전지셀 밀봉 잉여부 상에 탑재되는 한 개의 PCM을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 중간 몰드는, 팩 프레임 내부에 수납된 모든 전지셀들의 밀봉 잉여부 폭 길이와 대응되는 길이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉 잉여부와 중간 몰드 사이에 절연 테이프가 추가로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 절연 테이프는 양면 테이프인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 부재는, 열용융되어 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 및 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 적용된 후 고화되는 소재로 되어있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 소재는 플라스틱 수지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 플라스틱 수지는 그것의 융점이 팩 프레임 상단 내면과 PCM에 위치하는 소자들의 변형을 유발하지 않는 온도 범위에 있는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 부재는, 상기 밀봉 잉여부 및 팩 프레임에 의해 형성되는 공간, 및 중간 몰드 및 보호회로 모듈 상에 적용된 후 화학적 반응 또는 물리적 반응에 의해 고화되는 소재인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 부재는 전지셀의 외면과 팩 프레임 내면의 기타 이격 공간에도 더 적용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 제조하는 방법으로서,
    (a) 전지셀들을 전극단자들이 일측 방향으로 정렬되도록 평면 배열하는 단계;
    (b) 전지셀의 전극단자를 용접에 의해 PCM에 연결하는 단계;
    (c) PCM에 중간 몰드를 장착하는 단계;
    (d) 중간 몰드를 전지셀의 밀봉 잉여부상에 탑재하는 단계;
    (e) 전지셀을 팩 프레임에 장착하는 단계;
    (f) 중간 몰드 및 PCM 상에 전기 절연성 부재를 적용하는 단계; 및
    (e) 전지셀을 포함한 팩 프레임에 라벨을 부착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 용접은 스폿(spot) 용접인 것을 특징으로 하는 전지팩 제조 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC 또는 스마트 패드인 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스.
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US15/024,617 US10312482B2 (en) 2013-09-30 2014-07-16 Battery pack having electric insulating member
JP2016516853A JP6178504B2 (ja) 2013-09-30 2014-07-16 電気絶縁性部材を含む電池パック
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102092111B1 (ko) * 2015-06-05 2020-03-23 주식회사 엘지화학 전극단자 용접 장치
KR102183995B1 (ko) * 2016-10-31 2020-11-27 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102221781B1 (ko) 2017-07-21 2021-03-02 주식회사 엘지화학 배터리 팩
KR102384153B1 (ko) * 2018-01-09 2022-04-06 주식회사 엘지에너지솔루션 이형지 커버를 포함하는 전지팩
EP4329056A2 (en) 2019-01-09 2024-02-28 BYD Company Limited Power battery pack and electric vehicle
KR20200124552A (ko) * 2019-04-24 2020-11-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102357832B1 (ko) * 2019-05-08 2022-02-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
CN110416461B (zh) * 2019-08-09 2022-04-15 湖北华中光电科技有限公司 一种抗冲击电池仓
EP4309228A2 (en) 2021-09-27 2024-01-24 QuantumScape Battery, Inc. Electrochemical stack and method of assembly thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356027A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Sanyo Electric Co Ltd 薄型バッテリパック
KR20080036738A (ko) * 2006-10-24 2008-04-29 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 제조방법
KR20100082678A (ko) * 2009-01-09 2010-07-19 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지팩
KR20130030285A (ko) * 2011-08-09 2013-03-26 주식회사 엘지화학 이차전지 팩
JP2013080569A (ja) * 2011-10-03 2013-05-02 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1321470C (zh) * 2000-03-14 2007-06-13 松下电器产业株式会社 二次电池及其引线接合方法和采用该二次电池的电池电源装置
JP3929839B2 (ja) * 2001-06-28 2007-06-13 松下電器産業株式会社 電池及び電池パック
WO2005078826A1 (en) 2004-02-18 2005-08-25 Lg Chem, Ltd. Unification type cap assembly containing protection circuit board and secondary battery comprising the same
KR100601519B1 (ko) 2004-06-22 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조 방법
JP4944374B2 (ja) * 2004-12-15 2012-05-30 日本電気株式会社 電気デバイス集合体
KR100877816B1 (ko) 2005-01-21 2009-01-12 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지팩
KR100891078B1 (ko) 2006-04-03 2009-03-30 주식회사 엘지화학 안전성과 용량이 증가된 리튬 이차전지
KR101367653B1 (ko) 2006-05-23 2014-03-06 나믹스 가부시끼가이샤 전 고체 이차 전지
KR101001315B1 (ko) 2007-10-18 2010-12-14 주식회사 엘지화학 우수한 에너지 밀도의 이차전지 팩 및 그것을 위한 ｐｃｍ어셈블리
JP5646297B2 (ja) * 2010-11-25 2014-12-24 三洋電機株式会社 パック電池
KR20130016035A (ko) 2011-08-04 2013-02-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 이차전지 팩
US9196894B2 (en) * 2012-06-08 2015-11-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery pack
JP5860012B2 (ja) 2012-09-19 2016-02-16 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法
JP2014078498A (ja) * 2012-09-19 2014-05-01 Toshiba Corp 電池モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356027A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Sanyo Electric Co Ltd 薄型バッテリパック
KR20080036738A (ko) * 2006-10-24 2008-04-29 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 제조방법
KR20100082678A (ko) * 2009-01-09 2010-07-19 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지팩
KR20130030285A (ko) * 2011-08-09 2013-03-26 주식회사 엘지화학 이차전지 팩
JP2013080569A (ja) * 2011-10-03 2013-05-02 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3038188A4 *

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