WO2019066441A1 - 보호회로모듈을 구비한 파우치형 이차전지 팩 - Google Patents

보호회로모듈을 구비한 파우치형 이차전지 팩 Download PDF

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WO2019066441A1
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pcm
pouch
battery pack
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최성호
정대호
오성진
김기덕
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a pouch type secondary battery pack having a protection circuit module, and more particularly, to a pouch type secondary battery pack having a reduced number of parts and a simplified manufacturing process.
  • the secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
  • the lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a jacket for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution.
  • the lithium secondary battery can be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case.
  • the can-type secondary battery can be classified into a cylindrical battery and a prismatic battery depending on the shape of the metal can.
  • the pouch of the pouch-type secondary battery is roughly divided into a lower sheet and an upper sheet covering the lower sheet, and the electrode assembly in which the positive electrode, the negative electrode and the separator are laminated and wound is housed in the pouch. After the electrode assembly is housed, the edges of the upper and lower sheets are sealed by heat sealing or the like. In addition, an electrode tab drawn out from each electrode is coupled to the electrode lead, and an insulating film may be added to the electrode lead in a portion contacting the sealing portion.
  • the pouch type secondary battery has flexibility that can be configured in various forms, and it is advantageous that a secondary battery of the same capacity can be realized with smaller volume and mass.
  • the pouch type secondary battery uses a soft pouch as the container, so that the mechanical strength is weak, there is the possibility of moisture penetration, and the internal short, overcharge state exceeding the allowable current and voltage, exposure to high temperature, which may be caused by an abnormal operating state of the battery, such as an impact caused by a high temperature and a high pressure inside the battery.
  • the pouch-type secondary battery has a variety of combustible materials and has a serious disadvantage in terms of safety because of the risk of overheating, overcurrent, other physical external shock, and the like, resulting in heat generation and explosion. Therefore, the secondary battery is mounted with a protection circuit module (PCM) electrically connected to the battery cell, which can effectively control an abnormal state such as overcharging.
  • PCM protection circuit module
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing some configurations of a conventional pouch type secondary battery pack.
  • a secondary battery pack 10 of the prior art uses a connecting member 13 for electrically connecting the protection circuit module 12 and the battery cell 11.
  • the connection member 13 is welded to the electrode leads 14 and 15 formed on the battery cell 11 and the connection terminals (not shown) of the protection circuit module 12, respectively.
  • the connecting member 13 is formed such that a part of the stitch 13A is joined to the connection terminal of the protection circuit module 12 and the other part 13B is connected to the electrode leads 14 and 15 of the battery cell 11. [ So as to protrude outward from the part of the stitch 13A.
  • the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a pouch-type secondary battery pack having a reduced number of parts and a simplified manufacturing process.
  • a pouch type secondary battery pack there is provided a pouch type secondary battery pack
  • a battery cell in which an electrode assembly is sealed inside the pouch case together with an electrolytic solution, and an electrode lead is formed on one side;
  • a lead connecting plate formed on one surface of the printed circuit board so that the printed circuit board is electrically connected to the electrode lead of the battery cell, wherein the lead connecting plate is provided on the other surface of the printed circuit board, and a protective circuit module having an exposed portion for exposing at least a part thereof.
  • the lead connecting plate may be in the form of a single flat sheet.
  • the lead connecting plate may be bonded to one surface of the printed circuit board at least a part of one surface, and at least a portion of the other surface may be bonded to the electrode lead.
  • the exposed portion may be a through hole penetrating from one surface to the other surface of the printed circuit board, or a recessed groove recessed inwardly from the outer circumference of the printed circuit board.
  • the protection circuit module may further include a PCM insulation pad made of an electrically insulating material and positioned on the other side of the printed circuit board.
  • the pouch exterior member may be formed with a sealing portion in the housing portion containing the electrode assembly and the electrolyte, and a sealing portion around the housing portion.
  • the protection circuit module may be mounted on the terrace portion such that the other surface of the PCM insulating pad comes into contact with the upper surface of the terrace portion of the sealing portion where the electrode lead protrudes.
  • the PCM insulation pad may be formed with a communication portion communicating with the exposed portion and exposing a part of the lead connection plate to the outside.
  • the communicating portion may be a communicating hole communicating with the through-hole and penetrating from the one surface to the other surface of the PCM insulating pad, or an inner groove communicating with the indenting groove and being inwardly inwardly from the outer periphery of the PCM insulating pad .
  • the printed circuit board may be formed with a buried portion in which a part of the PCM insulating pad is embedded.
  • the embedding unit may include at least one of a fixing groove formed in a part of an outer periphery of the printed circuit board in a form of being drawn inwardly, and a fixing hole formed in a form of being inserted in a predetermined depth inward from the other surface of the printed circuit board .
  • the fixing holes may be formed on both sides of a center of the printed circuit board.
  • the PCM insulation pad may be formed in a form in which a thermally molten resin added to the other surface of the PCB is cured.
  • the PCM insulation pad may be made of a transparent material from at least a part of the surface to the other surface.
  • the protection circuit module may further include another printed circuit board connected to an external input / output terminal formed on the printed circuit board, wherein the other printed circuit board is connected to a position at which the other printed circuit board is connected to one surface of the printed circuit board An inclined portion may be formed on the other surface of the printed circuit board.
  • the lead connecting plate and the electrode lead are easily welded through the exposed portion formed on the printed circuit board, and the size of the lead connecting plate is reduced And a step of bending the lead connecting plate in the process of placing the protection circuit module on the terrace portion of the battery cell is unnecessary.
  • the pouch type secondary battery pack of the present invention can reduce the size of the member, simplify the manufacturing process, and ultimately reduce the manufacturing cost.
  • the PCM insulating pad formed of a hot melt resin does not include a solvent containing harmful components, so that the safety of a manufacturer and a user can be improved when the PCM insulating pad is formed.
  • the PCM insulating pad of the present invention not only stably protects devices and components mounted on the printed circuit board, but also effectively prevents damage or detachment due to an external impact .
  • the PCM insulation pad of the present invention is disposed between the terrace portion and the printed circuit board so that an unexpected short circuit or short circuit occurs in the protection circuit module and the battery cell .
  • the PCM insulating pad of the present invention is provided with a communicating portion communicating with a through hole or a recessed groove of the printed circuit board, thereby preventing the PCM insulating pad from contacting the electrode, So that the welding process can be smoothly performed, and thus the manufacturing efficiency can be enhanced.
  • the embedded portion is formed so that the PCM insulating pad is not easily detached from the external impact, the PCM insulating pad is firmly attached to the other surface of the printed circuit board So that the durability of the secondary battery pack can be effectively improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing some configurations of a conventional pouch type secondary battery pack.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial perspective view schematically showing parts of a pouch type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is a plan view (a), a front view (b), and a side view (c) of a lead connecting plate of a pouch type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view schematically showing a part of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of FIG.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing a protection circuit module of a pouch-type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention mounted on a terrace portion.
  • FIG. 8 is a partial perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a part of a printed circuit board of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial plan view schematically showing a protection circuit module of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a partial perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch type secondary battery pack 100 includes a battery cell 110 and a protection circuit module 120.
  • the battery cell 110 may be a pouch type battery cell.
  • the pouch-shaped battery cell 110 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch case 115.
  • the electrode assembly may be sealed together with the electrolytic solution inside the pouch case, and the electrode leads 111 and 112 may be formed on one side.
  • the electrode assembly may be configured such that at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with a separator interposed therebetween. More specifically, the electrode assembly may be divided into a winding type in which one positive electrode plate and one negative electrode plate are wound together with a separator, and a stacked type in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are alternately stacked with a separator interposed therebetween have.
  • the pouch exterior material 115 may be configured in the form of an external insulating layer, a metal layer, and an internal adhesive layer.
  • the pouch outer cover material 115 includes a metal thin film, Lt; / RTI >
  • the pouch exterior material 115 may be composed of two pouches, and at least one of them may be formed with a concave internal space.
  • the pouch outer casing 115 may be formed with a receiving portion 116 containing an electrode assembly and an electrolyte.
  • the pouch case 115 may be formed such that two pouches are fused together to seal the internal space of the compartment 116 in which the electrode assembly is housed, and a sealing part 117 is formed around the compartment 116 have.
  • a ceiling treated terrace portion 117S located on the outer periphery of the front of the pouch exterior material 115 may be formed.
  • Each of the pouch-shaped battery cells 110 may include electrode leads 111 and 112.
  • the electrode leads 111 and 112 may include a positive electrode lead 111 and a negative electrode lead 112, have.
  • each of the electrode leads 111 and 112 is formed in the form of a plate when viewed in the direction F shown in Fig. 3, and the two large surfaces are respectively positioned at the upper and lower portions.
  • one electrode lead 111 may be formed so as to protrude from one side of one side of the terrace portion 117S of the battery cell 110,
  • the leads 112 may be formed to extend from one electrode lead 111 to the other side of one side of the terrace portion 117S.
  • the configuration of the pouch-shaped battery cell 110 described above is obvious to those skilled in the art to which the present invention belongs, so that a detailed description thereof will be omitted.
  • various battery cells known at the time of filing of the present invention can be employed.
  • the protection circuit module 120 may include a printed circuit board 121 on which a protection circuit is formed.
  • the protection circuit module 120 may include a printed circuit board 121 and another printed circuit board 150 connected to the external input / output terminal 122 of the printed circuit board 121.
  • the other printed circuit board 150 may be formed with a connector (not shown) at one end thereof for connection with other external equipment. Further, the other printed circuit board 150 may be a flexible printed circuit board (FPCB) having a flexible substrate.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the protection circuit module 120 may be a lead connection formed on one surface of the printed circuit board 121 so that the printed circuit board 121 is electrically connected to the electrode leads 111 and 112 of the battery cell 110. [ And a plate 130 may be provided.
  • FIG 4 is a plan view (a), a front view (b), and a side view (c) of a lead connecting plate of a pouch type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the lead connecting plate 130 may be in the form of a single flat sheet.
  • the lead connecting plate 130 may be mounted to have a plane parallel to one surface of the printed circuit board 121.
  • One surface 131 of the lead connecting plate 130 may be connected to a connection terminal (not shown) formed on the printed circuit board 121 and the other surface 132 may be connected to the electrode lead of the battery cell 110 111, and 112, respectively.
  • the protective circuit module 120 may be provided with two lead connecting plates 130 connected to the two electrode leads 111 and 112, (130) may be mounted so as to have a plane parallel to one surface of the printed circuit board (121).
  • the lead connecting plate is made of a single sheet unlike the prior art, and the process of bending the lead connecting plate in the process of seating the protective circuit module on the terrace portion of the battery cell is performed And the shape is not complicated as compared with the conventional member and is formed in a smaller size, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • an exposed portion 123 may be formed on the other surface of the printed circuit board 121 to expose at least a part of the lead connecting plate 130.
  • the exposed portion 123 heats one surface of the lead connecting plate 130 so that the other surface of the lead connecting plate 130 is fused with the electrode leads 111 and 112 of the battery cell 110 And may be formed in an opened form. Therefore, the exposed portion 123 may be formed to have an appropriate size so that the lead connecting plate 130 can be welded to the electrode leads 111 and 112.
  • the exposed portion 123 may be a through hole 124 penetrating from one surface to the other surface of the printed circuit board 121.
  • two through-holes 124 may be formed on both sides of the center of the printed circuit board 121.
  • the through holes 124 may be formed in a rectangular shape in plan view on both side portions of the printed circuit board 121.
  • the lead connecting plate 130 and the electrode leads 111 and 112 can be easily welded to each other through the exposed portion 123, It is possible to easily perform a joining process such as welding between the electrode leads 111 and 112.
  • FIG. 5 is a partial perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • 6 is a partial side view schematically showing a part of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of FIG.
  • the exposed portion 123 may be a recessed groove 125 recessed inward from the outer circumference of the printed circuit board 121A of the protection circuit module 120A.
  • the indentation groove 125 may be formed in an inward direction at the outer periphery of the rear side of the printed circuit board 121A.
  • two indentation grooves 125 may be formed on both sides of the printed circuit board 121A with respect to the center.
  • the exposed portion 123 is formed in the other object It is more advantageous to set a target to apply heat such as contacting the welding mechanism to the lead connecting plate 130 in a welding process or irradiating a laser with a certain distance.
  • a plurality of elements 127 and components 128 may be mounted on the printed circuit board 121A.
  • the device 127 and the component 128 are general elements and components used in the secondary battery pack 100A, and a description of the components will be omitted.
  • the protection circuit module 120 may further include a PCM insulation pad 140 formed of an electrically insulating material.
  • the PCM insulating pad 140 may be attached to the other surface of the printed circuit board 121 so as not to cover the exposed portion 123.
  • the PCM insulating pad 140 may be positioned between the two through-holes 124.
  • the electrically insulating material may be a polymer having a low electrical conductivity.
  • the PCM insulating pad 140 may be a polymer resin, silicone, rubber, or the like.
  • the PCM insulating pad 140 may be formed in a form in which the heat-melting type polymer resin is cured.
  • the hot-melt type resin may be a hot-melt resin.
  • the hot melt resin may be a solid resin at room temperature, or a thermoplastic resin which is melted at a melting point or higher when heated and solidified by cooling to form an adhesive.
  • the PCM insulating pad 140 formed of the hot melt resin does not include the solvent containing the harmful component, and when the PCM insulating pad 140 is formed, the safety of the manufacturer and the user .
  • the PCM insulating pad 140 may be positioned on the other surface of the printed circuit board 121 on which the element 127 and the component 128 are mounted. That is, the PCM insulating pad 140 is formed by mounting the element 127 to the component 128 on the other surface of the PCB 121, applying the molten high-temperature resin to the upper surface, It may be a cured configuration as it is cooled.
  • the PCM insulating pad 140 can stably protect the element 127 and the component 128 mounted on the printed circuit board 121. Accordingly, the present invention can effectively prevent the element 127 and the component 128 of the printed circuit board 121 from being damaged or detached due to an external impact.
  • the PCM insulating pad 140 may be made of a transparent material from at least a part of the surface to the other surface. Specifically, the PCM insulating pad 140 may include a transparent material so that the mounted elements and parts of the printed circuit board 121 can be visually confirmed.
  • the PCM insulating pad 140 may be formed entirely of a transparent material so that the other side of the printed circuit board 121 can be seen.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing a protection circuit module of a pouch-type secondary battery pack according to an embodiment of the present invention mounted on a terrace portion.
  • the protection circuit module 120 may be formed such that the other surface of the PCM insulation pad 140 is electrically connected to the electrode leads 111 and 112 of the sealing portion 117 of the battery cell 110, And can be seated on the terrace portion 117S so as to contact the upper surface of the terrace portion 117S which is a protruded portion.
  • the PCM insulation pad 140 is electrically connected to the other surface of the printed circuit board 121, (117S).
  • the PCM insulating pad 140 is disposed between the terrace portion 117S and the printed circuit board 121 so that the protective circuit module 120 and the battery cell 110) can be prevented from causing unintended short-circuit or short-circuit.
  • an insulating tape is separately attached to the terrace portion 117S to prevent a short circuit or a short circuit between the protection circuit module 120 and the battery cell 110.
  • the PCM insulating pad 140 can electrically insulate them.
  • One side of the PCM insulating pad 140 that is in contact with the printed circuit board 121 may be formed along the outer surface of the element 127 and the component 128 of the printed circuit board 121.
  • FIG. 8 is a partial perspective view schematically showing some configurations of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • a PCM insulating pad 140B according to another embodiment is connected to the exposed portion 123, and a part of the lead connecting plate 130 is exposed to the outside A communicating portion 143 may be formed.
  • the communication part 143 may be a communication hole 144 communicating with the through hole 124 and penetrating from one surface of the PCM insulating pad 140B to the other surface.
  • two communicating holes 144 may be formed to communicate with the through holes 124 formed in the printed circuit board 121, May be formed on both sides with respect to the center of the printed circuit board 121.
  • the connecting portion 143 may be an inner groove 145.
  • the inner groove 145 may be in the form of communicating with the indentation groove 125 and being inwardly inward from the outer periphery of the PCM insulating pad 140A.
  • two inner grooves 145 may be formed to communicate with two indentation grooves 125 formed in the printed circuit board 121A, May be formed on both sides with respect to the center of the printed circuit board 121A.
  • one surface of the lead connecting plate 130 is heated through the connecting portion 143 formed in the PCM insulating pad 140A, It can be easily bonded to the electrode leads 111 and 112 of the cell 110. That is, the communicating portion 143 is formed so as to communicate with the through hole 124 or the indentation groove 125, thereby preventing the PCM insulating pad 140A from contacting the electrode, So that the welding process can be performed smoothly.
  • the printed circuit board 121A may be provided with a recess 146 in which a part of the PCM insulation pad 140A is embedded.
  • the embedding unit 146 may include a fixing groove 147 in which a part of the outer circumference of the printed circuit board 121A is formed in a shape of an inward direction.
  • a fixing groove 147 may be formed on the right side of the printed circuit board 121A.
  • a portion of the PCM insulating pad 140A may be embedded or inserted into the fixing groove 147.
  • the PCM insulating pad 140A may be formed on the other surface of the printed circuit board 121A by the fixing groove 147 so that the PCM insulating pad 140 is not easily detached from the external impact, .
  • the durability of the product of the present invention can be effectively improved.
  • the embedding unit 146 may include a fixing hole 148 formed inwardly from the other surface of the printed circuit board 121A to a predetermined depth inwardly.
  • the fixing hole 148 may be formed to penetrate from one surface to the other surface of the printed circuit board 121A.
  • the printed circuit board 121A is formed in a manner such that the printed circuit board 121A is inserted into the embedded portion 146 at a predetermined depth inward from the other surface of the printed circuit board 121A And may include a fixed hole 148 formed therein.
  • the fixing hole 148 may extend from one surface 121C to the other surface 121D of the printed circuit board 121A.
  • the fixing hole 148 may be formed with a stepped structure K whose diameter gradually increases from one surface 121C to the other surface 121D of the printed circuit board 121A.
  • a portion of the PCM insulating pad 140A may be applied along the inner wall of the inner space of the fixing hole 148.
  • the PCM insulating pad 140A is inserted into the fixing hole 148 to prevent the PCM insulating pad 140A from being easily detached from the external impact, And can be fixed to the other surface of the circuit board 121A.
  • the fixing holes 148 may be formed on both sides of the center of the printed circuit board 121A.
  • two fixing holes 148 may be formed on both sides of a center of the printed circuit board 121A.
  • the PCM insulating pad 140A is stably fixed to the other surface of the printed circuit board 121A as a part of both sides of the PCM insulating pad 140 is embedded or inserted into the fixing hole 148.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a part of a printed circuit board of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the fixing hole 148B may be formed at a predetermined depth D on one side of the printed circuit board 121B. A portion of the PCM insulating pad 140A may be embedded in the inner space of the fixing hole 148B.
  • FIG 11 is a partial plan view schematically showing a protection circuit module 120E of a pouch type secondary battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the secondary battery pack 101 includes an inclined portion 129 (FIG. 11) in which the thickness of the printed circuit board 121E is gradually thinner than the other portions in the outward direction S May be formed.
  • the inclined portion 129 is formed at a position of the other surface of the printed circuit board 121 corresponding to a position where the other printed circuit board 150 is connected to one surface of the printed circuit board 121E .
  • the molten resin applied on a portion E of the other printed circuit board 150 is formed as a part of the PCM insulating pad 140E after being cured, and the adhesion of the PCM insulating pad 140E
  • the other printed circuit board 150 can be fixed on the printed circuit board 121 by using the printed circuit board.
  • the other printed circuit board 150 is formed as a part of the PCM insulating pad 140E on the other printed circuit board 150 along the inclined portion 129 of the present invention, It is possible to effectively prevent the printed circuit board 121E from being detached from the printed circuit board 121E due to an external impact.
  • Pouch type secondary battery pack 120 Protection circuit module
  • battery cell 121 printed circuit board
  • Pouch exterior material 122 External input / output terminal
  • electrode lead 129 inclined portion
  • sealing part 130 lead connecting plate
  • communicating part 146
  • the present invention relates to a pouch type secondary battery pack.
  • the present invention is also applicable to an electronic device having the pouch type secondary battery pack of the present invention or an industry related to the automobile.

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Abstract

본 발명은 부품의 수를 줄이고 제조 공정을 간소화한 파우치형 이차전지 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 팩은, 전극조립체가 전해액과 함께 파우치 외장재의 내부에 밀봉되고, 일측에 전극 리드가 형성된 전지셀; 및 보호회로가 형성된 인쇄회로기판, 및 상기 인쇄회로기판이 전지셀의 전극 리드와 전기적으로 접속하도록 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된 리드 접속판이 구비되고, 상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 리드 접속판의 적어도 일부를 노출시키는 노출부가 형성된 보호회로모듈을 포함한다.

Description

보호회로모듈을 구비한 파우치형 이차전지 팩
본 발명은 보호회로모듈을 구비한 파우치형 이차전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품의 수를 줄이고 제조 공정을 간소화한 파우치형 이차전지 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 09월 28일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0126531호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는, 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분되고, 상기 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는, 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있고 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 캔형과 달리 파우치형 이차전지는, 연질의 파우치를 용기로 사용하므로 기계적 강도가 약하고, 수분 침투의 가능성이 있으며, 내부 쇼트, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에 노출, 낙하 등에 의한 충격과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발을 초래하는 안전성 문제를 갖고 있다.
그리고, 이러한 파우치형 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, 이차전지에는 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 보호회로모듈(PCM)이 전지셀에 전기적으로 연결된 상태로 탑재되어 있다.
도 1은, 종래기술의 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술의 이차전지 팩(10)은 보호회로모듈(12)과 전지셀(11)을 전기적으로 연결하기 위해 접속 부재(13)를 사용하였다. 상기 접속 부재(13)는 전지셀(11)에 형성된 전극 리드(14, 15)와 보호회로모듈(12)의 접속 단자(도시하지 않음) 각각에 용접 결합되었다.
더욱 구체적으로, 이러한 접속 부재(13)는, 일부위(13A)가 보호회로모듈(12)의 접속 단자와 접합되고, 타부위(13B)는 전지셀(11)의 전극 리드(14, 15)와의 접합 공정을 수행하도록 일부위(13A)로부터 절곡 연장되어 외부로 돌출되도록 구성되었다.
그러나, 이러한 접속 부재는, 종래기술의 보호회로모듈을 전지셀에 설치하는 과정에서, 전극 리드와 접합된 절곡 연장된 부위를 추가적으로 절곡해야 하는 번거로움이 있었다. 이에 따라, 보호회로모듈의 설치 작업이 복잡해지고, 설치 시간이 긴 문제가 있었다.
더욱이, 이러한 접속 부재는, 인쇄회로기판에 형성된 접속 단자와 접합되는 일부위와, 이러한 일부위로부터 절곡 연장된 타부위를 형성시킨 복잡한 형태로 제조되므로, 이에 대한 제조 비용과 제조 시간의 소요가 따랐다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 상세하게는 부품의 수를 줄이고 제조 공정을 간소화한 파우치형 이차전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 팩은,
전극조립체가 전해액과 함께 파우치 외장재의 내부에 밀봉되고, 일측에 전극 리드가 형성된 전지셀; 및
보호회로가 형성된 인쇄회로기판, 및 상기 인쇄회로기판이 전지셀의 전극 리드와 전기적으로 접속하도록 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된 리드 접속판이 구비되고, 상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 리드 접속판의 적어도 일부를 노출시키는 노출부가 형성된 보호회로모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리드 접속판은 단일의 평평한 시트 형상일 수 있다.
또한, 상기 리드 접속판은, 일면의 적어도 일부위가 상기 인쇄회로기판의 일면에 접합되고, 타면의 적어도 일부위는 상기 전극 리드와 접합될 수 있다.
더욱이, 상기 노출부는, 상기 인쇄회로기판의 일면에서 타면까지 관통된 관통구, 또는 상기 인쇄회로기판의 외주에서 내부 방향으로 만입된 만입홈일 수 있다.
그리고, 상기 보호회로모듈은, 전기적 절연성 재질로 구성되고 상기 인쇄회로기판의 타면에 위치된 PCM 절연 패드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 파우치 외장재는 상기 전극조립체 및 전해액이 수용된 수납부 및 상기 수납부 주변으로 실링부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 보호회로모듈은, 상기 PCM 절연 패드의 타면이 상기 실링부 중 상기 전극 리드가 돌출된 부분인 테라스부의 상면과 접하도록 상기 테라스부 상에 안착될 수 있다.
그리고, 상기 PCM 절연 패드는, 상기 노출부와 연통되고 상기 리드 접속판의 일부위가 외부로 노출될 수 있도록 연통부가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 연통부는, 상기 관통구와 연통되고 상기 PCM 절연 패드의 일면에서 타면까지 관통된 연통구이거나, 또는 상기 만입홈과 연통되고 상기 PCM 절연 패드의 외주에서 내부 방향으로 내입된 내입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판에는 상기 PCM 절연 패드의 일부가 내부에 매입된 매입부가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 매입부는, 상기 인쇄회로기판의 외주의 일부분이 내부 방향으로 파인 형태로 구성된 고정홈, 및 상기 인쇄회로기판의 타면에서 내부 방향으로 소정 깊이로 내입된 형태로 구성된 고정홀 중 적어도 하나일 수 있다.
그리고, 상기 고정홀은, 상기 인쇄회로기판의 중앙을 기준으로 양측부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 PCM 절연 패드는 상기 인쇄회로기판의 타면에 부가된 열 용융형 수지가 경화된 형태로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 PCM 절연 패드는, 적어도 일부분의 일면에서 타면까지 투명성 소재로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 보호회로모듈은, 상기 인쇄회로기판에 형성된 외부입출력단자와 접속 결합된 다른 인쇄회로기판을 더 구비하고, 상기 다른 인쇄회로기판이 상기 인쇄회로기판의 일면에 접속 결합된 위치와 대응하는 상기 인쇄회로기판의 타면의 위치에 경사부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 파우치형 이차전지 팩은, 인쇄회로기판에 형성된 노출부를 통해 상기 리드 접속판과 전극 리드를 용접시키가 용이하고, 종래기술과 비교하여, 리드 접속판의 크기를 줄일 수 있으며, 보호회로모듈을 상기 전지셀의 테라스부에 안착하는 과정에서 리드 접속판을 절곡하는 공정이 불필요하다.
따라서, 본 발명의 파우치형 이차전지 팩은, 부재의 크기를 줄이고 제조 공정을 간소화할 수 있어, 궁극적으로 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 핫 멜트 수지로 형성된 PCM 절연 패드는, 유해 성분을 포함하는 용제를 포함하지 않아, 상기 PCM 절연 패드를 구성할 경우 제조자 및 사용자의 안전성을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 PCM 절연 패드는, 상기 인쇄회로기판에 실장된 소자 및 부품을 안정적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 외부 충격으로 인해 손상되거나 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 PCM 절연 패드는, 상기 테라스부와 상기 인쇄회로기판 사이에 개제됨에 따라, 상기 보호회로모듈과 전지셀이 의도하지 않은 합선이나 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 PCM 절연 패드에, 상기 인쇄회로기판의 관통구 또는 만입홈과 연통되는 연통부를 형성시킴으로써, 상기 PCM 절연 패드가 용접봉을 접촉되는 것을 방지하거나, 용접을 위해 주사된 레이저와 간섭을 일으키지 않아, 용접 공정이 원활히 이루어질 수 있으므로, 제조 효율을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 인쇄회로기판에는, 상기 PCM 절연 패드가 외부 충격에 쉽게 탈리되지 않도록 매입부를 형성시킴에 따라, 상기 PCM 절연 패드를 상기 인쇄회로기판의 타면에 단단히 고정시킬 수 있어, 이차전지 팩의 내구성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래기술의 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 리드 접속판을 개략적으로 나타낸 평면도(a), 정면도(b) 및 측면도(c)이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
도 6은, 도 5의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 일부를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 보호회로모듈이 테라스부에 안착된 모습을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
도 9는, 도 5의 C' 점선을 따라 절단된 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 인쇄회로기판의 일부위를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 보호회로모듈을 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 파우치형 이차전지 팩(100)은, 전지셀(110) 및 보호회로모듈(120)을 포함한다.
여기서, 상기 전지셀(110)은, 파우치형 전지셀일 수 있다. 특히, 여기서 파우치형 전지셀(110)은, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해질(도시하지 않음) 및 파우치 외장재(115)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 전극조립체가 전해액과 함께 파우치 외장재의 내부에 밀봉되고, 일측에 전극 리드(111, 112)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체(도시하지 않음)는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 조립체는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 권취형, 및 다수의 양극판과 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.
더욱이, 상기 파우치 외장재(115)는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치 외장재(115)는, 전극 조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다.
나아가, 이러한 알루미늄 박막은, 전극 조립체 및 전해액과 같은 전지셀(110) 내부의 구성요소나 전지셀(110) 외부의 다른 구성 요소와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 절연물질로 형성된 절연층 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 파우치 외장재(115)는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 파우치 외장재(115)는, 전극 조립체 및 전해액이 수용된 수납부(116)가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 파우치 외장재(115)는, 전극 조립체가 수용된 수납부(116)의 내부 공간이 밀폐되도록 2개의 파우치가 서로 융착되어, 상기 수납부(116) 주변으로 실링부(117)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파우치 외장재(115)의 전방 외주변에 위치한 실링 처리된 테라스부(117S)가 형성될 수 있다.
나아가, 각각의 파우치형 전지셀(110)은, 전극 리드(111, 112)를 구비할 수 있으며, 이러한 전극 리드(111, 112)는, 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 포함될 수 있다. 여기서, 전극 리드(111, 112) 각각은, 도 3에 표기한 F 방향으로 바라봤을 때, 플레이트 형태로 구성되어, 2개의 넓은 면이 상하부에 각각 위치하고 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 전극 리드(111)가 전지셀(110)의 테라스부(117S)의 일측변의 일측에 돌출 연장된 형태로 구성될 수 있고, 다른 하나의 전극 리드(112)는, 하나의 전극 리드(111)로부터 이격되어 테라스부(117S)의 일측변의 타측에 돌출 연장된 형태로 구성될 수 있다.
앞서 설명한 파우치형 전지셀(110)의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 팩(100)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀이 채용될 수 있다.
또한, 상기 보호회로모듈(120)은, 보호회로가 형성된 인쇄회로기판(121)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호회로모듈(120)은, 인쇄회로기판(121) 및 상기 인쇄회로기판(121)의 외부입출력단자(122)에 접속 결합된 다른 인쇄회로기판(150)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 다른 인쇄회로기판(150)은, 다른 외부 기기와 접속하기 위해 일단부에 커넥터(도시하지 않음)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 다른 인쇄회로기판(150)은 연성의 기판이 구비된 연성인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
더욱이, 상기 보호회로모듈(120)은, 상기 인쇄회로기판(121)이 전지셀(110)의 전극 리드(111, 112)와 전기적으로 접속하도록 상기 인쇄회로기판(121)의 일면에 형성된 리드 접속판(130)을 구비할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 리드 접속판을 개략적으로 나타낸 평면도(a), 정면도(b) 및 측면도(c)이다.
도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 리드 접속판(130)은, 단일의 평평한 시트 형상일 수 있다. 또한, 상기 리드 접속판(130)은 상기 인쇄회로기판(121)의 일면과 평행한 평면을 갖도록 장착될 수 있다. 더욱이, 상기 리드 접속판(130)의 일면(131)은 인쇄회로기판(121)에 형성된 접속 단자(도시하지 않음)와 접합될 수 있고, 타면(132)은 전지셀(110)의 전극 리드(111, 112)와 접합될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 보호회로모듈(120)은, 2개의 전극 리드(111, 112)와 결합 연결된 2개의 리드 접속판(130)이 구비될 수 있고, 상기 리드 접속판(130)은 상기 인쇄회로기판(121)의 일면과 평행한 평면을 갖도록 장착될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 리드 접속판은 종래기술과 달리 단일의 시트로 이루어져 있어, 상기 보호회로모듈을 상기 전지셀의 테라스부에 안착하는 과정에서 리드 접속판을 절곡하는 공정을 수행하지 않아도 되고, 종래의 부재와 비교할 때 형상 구조가 복잡하지 않으며, 더 작은 크기로 형성됨으로써, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
다시 도 2와 함께 도 3을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(121)의 타면에는 상기 리드 접속판(130)의 적어도 일부를 노출시키는 노출부(123)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 노출부(123)는, 상기 리드 접속판(130)의 일면을 가열하여 상기 리드 접속판(130)의 타면이 전지셀(110)의 전극 리드(111, 112)와 용융 접합되도록 개구된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 노출부(123)는, 상기 리드 접속판(130)이 상기 전극 리드(111, 112)와 용접 결합할 수 있도록 적정 크기로 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노출부(123)는, 상기 인쇄회로기판(121)의 일면에서 타면까지 관통된 관통구(124)일 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(121)의 중앙을 기준으로 양측에는 2개의 관통구(124)가 형성될 수 있다. 이러한 관통구(124)는, 상기 인쇄회로기판(121)의 양측부 각각에는 평면상으로 직사각형으로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 노출부(123)를 통해 상기 리드 접속판(130)과 전극 리드(111, 112)를 용이하게 용접 결합시킬 수 있으므로, 상기 리드 접속판(130)과 상기 전극 리드(111, 112) 간의 용접 등의 접합 공정을 손쉽게 수행할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다. 그리고, 도 6은, 도 5의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 일부를 개략적으로 나타낸 일부 측면도이다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 노출부(123)는, 상기 보호회로모듈(120A)의 인쇄회로기판(121A)의 외주에서 내부 방향으로 만입된 만입홈(125)일 수 있다. 구체적으로, 상기 만입홈(125)은 상기 인쇄회로기판(121A)의 후방측 외주변에서 내부 방향으로 만인된 구조일 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(121A)에는 2개의 만입홈(125)이 중앙을 기준으로 양측에 치우쳐 형성될 수 있다.
따라서, 본원의 이러한 구성에 의하면, 상기 만입홈(125)은, 상기 관통구(도 3의 124)와 비교했을 때, 일측이 외부 방향으로 개방된 형태임으로, 상기 노출부(123)가 다른 물체와 간섭되는 것을 줄일 수 있으므로, 용접 공정시 용접 기구를 상기 리드 접속판(130)에 접촉하거나, 일정 거리로 떨어져 레이저를 조사하는 등의 열을 가하는 타겟을 설정하기가 더 유용한 점이 있다.
나아가, 상기 인쇄회로기판(121A)에는 다수의 소자(127)나 부품(128)이 실장될 수 있다. 여기서, 상기 소자(127) 및 부품(128)은 이차전지 팩(100A)에 사용되는 일반적인 소자 및 부품으로써, 이하에서는 그 구성들에 대한 설명을 생략한다.
한편, 다시 도 3을 참고하면, 상기 보호회로모듈(120)은, 전기적 절연성 재질로 구성된 PCM 절연 패드(140)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 상기 노출부(123)를 덮지 않도록 상기 인쇄회로기판(121)의 타면에 부가될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 PCM 절연 패드(140)가 2개의 관통구(124) 사이에 위치될 수 있다.
여기서, 상기 전기적 절연성 재질은, 전기 전도성이 낮은 고분자 화합물일 수 있다. 예를 들면, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 고분자 수지, 실리콘, 또는 고무 등일 수 있다.
더욱이, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 열 용융형 고분자 수지가 경화된 형태로 구성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 열 용융형 수지는 핫 멜트(Hot-Melt) 수지일 수 있다. 상기 핫 멜트 수지는, 무용제형 수지로서, 상온에서 고체이나 가열하면 용융점 이상에서 용융 되었다가 냉각에 의해 고화되어 접착을 형성하는 열가소성 수지일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 핫 멜트 수지로 형성된 PCM 절연 패드(140)는, 유해 성분을 포함하는 용제를 포함하지 않아, 상기 PCM 절연 패드(140)를 구성할 경우 제조자 및 사용자의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 상기 인쇄회로기판(121)의 소자(127) 및 부품(128)이 실장된 타면에 위치시킬 수 있다. 즉, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 상기 인쇄회로기판(121)의 타면에 소자(127) 내지 부품(128)이 실장된 후, 상면에 용융된 고온의 수지가 도포되고, 도포된 수지가 냉각되면서 경화된 구성일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 상기 인쇄회로기판(121)에 실장된 소자(127) 및 부품(128)을 안정적으로 보호할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 인쇄회로기판(121)의 소자(127) 및 부품(128)이 외부 충격으로 인해 손상되거나 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 적어도 일부분의 일면에서 타면까지 투명성 소재로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 상기 인쇄회로기판(121)의 실장된 소자 및 부품을 육안으로 확인할 수 있도록 투명성 소재를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(121)의 타면이 모두 보일 수 있도록 전체적으로 투명성 소재로 구성될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 보호회로모듈이 테라스부에 안착된 모습을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6과 함께 도 7을 참조하면, 상기 보호회로모듈(120)은, 상기 PCM 절연 패드(140)의 타면이 상기 전지셀(110)의 실링부(117) 중 상기 전극 리드(111, 112)가 돌출된 부분인 테라스부(117S)의 상면과 접하도록 상기 테라스부(117S) 상에 안착될 수 있다.
다시 말해, 상기 보호회로모듈(120)이 상기 전지셀(110)의 테라스부(117S) 상에 안착될 경우, 상기 PCM 절연 패드(140)는 상기 인쇄회로기판(121)의 타면과 상기 테라스부(117S) 사이에 개재되어 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 PCM 절연 패드(140)는, 상기 테라스부(117S)와 상기 인쇄회로기판(121) 사이에 개제됨에 따라, 상기 보호회로모듈(120)과 전지셀(110)이 의도하지 않은 합선이나 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 종래기술에서는 보호회로모듈(120)과 전지셀(110)의 합선이나 단락을 방지하기 위해 별도로 절연 테이프를 테라스부(117S)에 부가하였으나, 본 발명은, 이러한 절연 테이프를 부가하지 않아도, 상기 PCM 절연 패드(140)가 이들을 전기적으로 절연 시킬 수 있다.
또한, 상기 PCM 절연 패드(140)의 상기 인쇄회로기판(121)과 접하고 있는 일면은, 상기 인쇄회로기판(121)의 소자(127) 및 부품(128)의 외면을 따라 형성될 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩에 대한 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
도 6과 함께 도 8을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 PCM 절연 패드(140B)는, 상기 노출부(123)와 연통되고 상기 리드 접속판(130)의 일부위가 외부로 노출될 수 있도록 연통부(143)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 연통부(143)는, 상기 관통구(124)와 연통되고 상기 PCM 절연 패드(140B)의 일면에서 타면까지 관통된 연통구(144)일 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(121)에 형성된 관통구(124)와 연통되도록 2개의 연통구(144)가 형성될 수 있고, 상기 연통구(144)는 상기 인쇄회로기판(121)의 중심을 기준으로 양측 각각 형성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 PCM 절연 패드(140A)는, 상기 연통부(143)는, 내입홈(145)일 수 있다.
구체적으로, 상기 내입홈(145)은, 상기 만입홈(125)과 연통되고 상기 PCM 절연 패드(140A)의 외주에서 내부 방향으로 내입된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(121A)에 형성된 2개의 만입홈(125)과 연통되도록 2개의 내입홈(145)이 형성될 수 있고, 상기 내입홈(145)은 상기 인쇄회로기판(121A)의 중심을 기준으로 양측 각각 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 PCM 절연 패드(140A)에 형성된 연통부(143)를 통해, 상기 리드 접속판(130)의 일면을 가열하여 상기 리드 접속판(130)의 타면이 전지셀(110)의 전극 리드(111, 112)에 용이하게 접합될 수 있다. 즉, 상기 연통부(143)가 상기 관통구(124) 또는 상기 만입홈(125)과 연통되도록 형성됨으로써, 상기 PCM 절연 패드(140A)가 용접봉을 접촉되는 것을 방지하고, 용접을 위해 주사된 레이저와 간섭을 일으키지 않아 용접 공정이 원할히 이루어질 수 있다.
한편, 다시 도 5를 참조하면, 상기 인쇄회로기판(121A)에는 상기 PCM 절연 패드(140A)의 일부가 내부에 매입된 매입부(146)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 매입부(146)는, 상기 인쇄회로기판(121A)의 외주의 일부분이 내부 방향으로 파인 형태로 구성된 고정홈(147)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 것처럼, 상기 인쇄회로기판(121A)의 우측부에는 나머지 부분보다 내부 방향으로 파인 고정홈(147)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정홈(147)은, 상기 PCM 절연 패드(140A)의 일부가 내부로 매입 또는 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 PCM 절연 패드(140)가 외부 충격에 쉽게 탈리되지 않도록 상기 고정홈(147)에 의해 상기 PCM 절연 패드(140A)를 상기 인쇄회로기판(121A)의 타면에 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제품의 내구성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 매입부(146)는, 상기 인쇄회로기판(121A)의 타면에서 내부 방향으로 소정 깊이로 내입된 형태로 구성된 고정홀(148)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 고정홀(148)은, 상기 인쇄회로기판(121A)의 일면에서 타면까지 관통된 형태일 수 있다.
도 9는, 도 5의 C' 점선을 따라 절단된 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(121A)은, 상기 매입부(146)로 상기 인쇄회로기판(121A)의 타면에서 내부 방향으로 소정 깊이로 내입된 형태로 구성된 고정홀(148)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 고정홀(148)은 상기 인쇄회로기판(121A)의 일면(121C)에서 타면(121D)까지 관통된 형태일 수 있다. 이때, 상기 고정홀(148)은 상기 인쇄회로기판(121A)의 일면(121C)에서 타면(121D)까지 단계적으로 직경이 커지는 단차 구조(K)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정홀(148)의 내부 공간의 내벽을 따라 상기 PCM 절연 패드(140A)의 일부가 도포될 수 있다.
그리고, 상기 고정홀(148)은, 상기 PCM 절연 패드(140A)의 일부가 내부로 매입되어, 상기 PCM 절연 패드(140A)가 외부 충격에 쉽게 탈리되지 않도록 상기 PCM 절연 패드(140A)를 상기 인쇄회로기판(121A)의 타면에 고정시킬 수 있다.
나아가, 상기 고정홀(148)은, 상기 인쇄회로기판(121A)의 중앙을 기준으로 양측부에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(121A)의 중앙을 기준으로 양측부에는 2개의 고정홀(148) 각각이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 PCM 절연 패드(140)의 양측부의 일부위가 상기 고정홀(148)에 매입 또는 삽입됨에 따라, 상기 PCM 절연 패드(140A)가 상기 인쇄회로기판(121A)의 타면에 안정적으로 고정될 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 인쇄회로기판의 일부위를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 또 다른 일 실시예 따른 고정홀(148B)은, 상기 인쇄회로기판(121B)의 일면에서 소정의 깊이(D)로 파인 형태일 수 있다. 또한, 상기 고정홀(148B)의 내부 공간에는 상기 PCM 절연 패드(140A)의 일부가 매입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 PCM 절연 패드(140A)의 일부분이 상기 고정홀(148B)을 통해 외부로 유실되는 것을 방지할 수 있어, 용융된 PCM 절연 패드(140A)의 오염으로 인한 제품의 불량을 줄일 수 있다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 팩의 보호회로모듈(120E)을 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다.
도 11을 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지 팩(101)은, 상기 인쇄회로기판(121E)에 다른 부분 보다 두께가 내부에서 외부 방향(S)으로 점차적으로 얇아지는 경사부(129)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 경사부(129)는, 상기 다른 인쇄회로기판(150)이 상기 인쇄회로기판(121E)의 일면에 접속 결합된 위치와 대응하는 상기 인쇄회로기판(121)의 타면의 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 경사부(129)는, 상기 PCM 절연 패드(140E)를 형성 시에, 도포된 용융 수지가 상기 경사부(129)를 따라 흘러내려 상기 다른 인쇄회로기판(150)의 일부위(E)에 도포되도록 형성될 수 있다.
나아가, 상기 다른 인쇄회로기판(150)의 일부위(E)에 도포된 용융된 수지는, 추후 경화된 후, 상기 PCM 절연 패드(140E) 일부분으로 형성되며, 상기 PCM 절연 패드(140E)의 접착력에 의해 상기 다른 인쇄회로기판(150)을 상기 인쇄회로기판(121) 상에 고정시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 경사부(129)를 따라 상기 다른 인쇄회로기판(150) 상에 PCM 절연 패드(140E)의 일부분으로 형성됨으로써, 다른 인쇄회로기판(150)이 외부 충격에 의해 상기 인쇄회로기판(121E)으로부터 탈리되는 것을 효과적으로 저지할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
100, 101: 파우치형 이차전지 팩 120: 보호회로모듈
110: 전지셀 121: 인쇄회로기판
115: 파우치 외장재 122: 외부입출력단자
111, 112: 전극 리드 129: 경사부
117: 실링부 130: 리드 접속판
117S: 테라스부 123: 노출부
116: 수납부 124: 관통구
140: PCM 절연 패드 125: 만입홈
143: 연통부 146: 매입부
144: 연통구 147: 고정홈
145: 내입홈 148: 고정홀
본 발명은 파우치형 이차전지 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 파우치형 이차전지 팩을 구비한 전자 디바이스 또는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (14)

  1. 전극조립체가 전해액과 함께 파우치 외장재의 내부에 밀봉되고, 일측에 전극 리드가 형성된 전지셀; 및
    보호회로가 형성된 인쇄회로기판, 및 상기 인쇄회로기판이 전지셀의 전극 리드와 전기적으로 접속하도록 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된 리드 접속판이 구비되고, 상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 리드 접속판의 적어도 일부를 노출시키는 노출부가 형성된 보호회로모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드 접속판은 단일의 평평한 시트 형상이고,
    상기 리드 접속판은, 일면의 적어도 일부위가 상기 인쇄회로기판의 일면에 접합되고, 타면의 적어도 일부위는 상기 전극 리드와 접합된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노출부는, 상기 인쇄회로기판의 일면에서 타면까지 관통된 관통구, 또는 상기 인쇄회로기판의 외주에서 내부 방향으로 만입된 만입홈인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 전기적 절연성 재질로 구성되고, 상기 인쇄회로기판의 타면에 위치된 PCM 절연 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파우치 외장재는 상기 전극조립체 및 전해액이 수용된 수납부 및 상기 수납부 주변으로 실링부가 형성되고,
    상기 보호회로모듈은, 상기 PCM 절연 패드의 타면이 상기 실링부 중 상기 전극 리드가 돌출된 부분인 테라스부의 상면과 접하도록 상기 테라스부 상에 안착된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 PCM 절연 패드는, 상기 노출부와 연통되고 상기 리드 접속판의 일부위가 외부로 노출될 수 있도록 연통부가 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연통부는, 상기 관통구와 연통되고 상기 PCM 절연 패드의 일면에서 타면까지 관통된 연통구이거나, 또는 상기 만입홈과 연통되고 상기 PCM 절연 패드의 외주에서 내부 방향으로 내입된 내입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는 상기 PCM 절연 패드의 일부가 내부에 매입된 매입부가 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 매입부는, 상기 인쇄회로기판의 외주의 일부분이 내부 방향으로 파인 형태로 구성된 고정홈, 및 상기 인쇄회로기판의 타면에서 내부 방향으로 소정 깊이로 내입된 형태로 구성된 고정홀 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정홀은, 상기 인쇄회로기판의 중앙을 기준으로 양측부에 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 PCM 절연 패드는 상기 인쇄회로기판의 타면에 부가된 열 용융형 수지가 경화된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 PCM 절연 패드는, 적어도 일부분의 일면에서 타면까지 투명성 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 상기 인쇄회로기판에 형성된 외부입출력단자와 접속 결합된 다른 인쇄회로기판을 더 구비하고, 상기 다른 인쇄회로기판이 상기 인쇄회로기판의 일면에 접속 결합된 위치와 대응하는 상기 인쇄회로기판의 타면의 위치에 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
  14. 전극조립체가 전해액과 함께 파우치 외장재의 내부에 밀봉되고, 일측에 전극 리드가 형성된 전지셀; 및
    보호회로가 형성된 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판이 상기 전지셀의 전극 리드와 전기적으로 접속하도록 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된 리드 접속판, 및 상기 인쇄회로기판의 타면에 수지로 주조된 PCM 절연 패드를 구비한 보호회로모듈을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 리드 접속판의 적어도 일부를 노출시키는 노출부가 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 팩.
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