JP4745880B2 - ポリマーバッテリーパック及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリマーバッテリーパック及びその製造方法に関し、より詳しくは、外装強度を強化し、容量を増加させることができるポリマーバッテリーパック及びその製造方法に関する。

一般に、ポリマーバッテリーパックは、パウチ形態のベアセルに保護回路部材が接続されたコアパックと、前記コアパックが収容されたまま枠が全て超音波溶着されたプラスチックケース等からなっている。ここで、前記パウチ形態のベアセルは変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）／アルミニウム／ナイロン（または、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））からなるパウチの内部に、正極／セパレータ／負極からなる電極組立体及びポリマー電解液が収容されたリチウムポリマー電池をいう。参考に、前記のようなポリマーバッテリーパックまたはリチウムポリマー電池は、液状の電解液を利用するバッテリーパックまたはリチウムイオン電池と区分するために命名されたものである。

一方、このようなポリマーバッテリーパックは、ベアセルをなすパウチ及びそれを覆いかぶせるプラスチックケースの強度が弱いので、外部衝撃に容易に損傷されてその信頼性が低下する問題がある。即ち、パウチに使われるアルミニウムはフォイルの形態をし、また、それを覆いかぶせるプラスチックケースもその厚さが非常に薄く、かつ、強度が弱いので、外力により容易に変形されるだけでなく、とがった釘や針などにより容易に貫通されやすい。もちろん、このようにポリマーバッテリーパックが変形されたり、または、とがった釘または針などが貫通されれば内部ショートなどにより煙、火炎または爆発現状が発生することができる。

併せて、このようなポリマーバッテリーパックはプラスチックケースの超音波溶着のために、その枠にリブ（ｒｉｂ）空間が必要であるが、このような空間は最小限０．８ｍｍ（一側に０．４ｍｍずつ）以上を占める。したがって、それだけポリマーバッテリーパックに収容されるコアパック（即ち、ベアセル）の大きさが小さくなり、これは結局、バッテリー容量の低下を意味する。即ち、プラスチックケースの大きさに比べて、それに収容されるコアパックの大きさが相対的に非常に小さいので、大容量のコアパックをプラスチックケースに収容することができない。実際に、従来のポリマーバッテリーパックは略６８０ｍＡｈ容量以上のコアパックを収容することができなかった。

本発明は、前述した従来の問題を克服するためのものであって、外装強度を強化し、容量を増加させることができるポリマーバッテリーパック及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明の一側面に係るポリマーバッテリーパックは、厚さ方向に間隔を隔てた側面部及び両側面部同士の周囲を繋ぐ端面部を有するベアセルと、前記ベアセルに電気的に接続された保護回路部材と、前記ベアセルの端面部と保護回路部材を覆いかぶせると共に、前記ベアセルの側面部は外部に露出されるようにする樹脂部材と、を含む。

ここで、前記ベアセルの側面部には仕上テープが更に接着されることができる。

また、本発明の他の側面に係るポリマーバッテリーパックは、厚さ方向に間隔を隔てた側面部及び両側面部同士の周囲を繋ぐ端面部を有するベアセルと、前記ベアセルの端面部を覆いかぶせると共に、側面部は外部に露出されるようにするフレームケースと、前記フレームケースの外側に装着されて、前記ベアセルと電気的に接続され、表面には少なくとも１つの電極端子が形成された保護回路部材と、前記保護回路部材を覆いかぶせると共に、前記電極端子は外部に露出されるようにする樹脂と、を含む。

ここで、前記ベアセル、フレームケース及び樹脂には仕上テープが更に付着されることができる。

また、本発明の一側面に係るポリマーバッテリーパックの製造方法は、電極組立体を２つの側面部及び４つの端面部を有するパウチに収容して封入するベアセル形成ステップと、前記ベアセルの外側に少なくとも１つの電極端子を有する保護回路部材を位置させ、前記ベアセルと前記保護回路部材を電気的に接続するコアパック形成ステップと、前記ベアセル及び保護回路部材を樹脂で覆いかぶせると共に、前記保護回路部材のうち、電極端子は樹脂の外側に露出されるようにする樹脂モールディングステップと、を含む。

ここで、樹脂モールディングステップの後、仕上テープ付着ステップが更に含まれることができる。

また、本発明の他の側面に係るポリマーバッテリーパックの製造方法は、側面部及び端面部を有するベアセルと、前記ベアセルの側面部が露出されたまま結合されるフレームケースを各々形成するベアセル及びフレームケース形成ステップと、前記ベアセルをフレームケースに結合した後、前記フレームケースの外側に保護回路部材を装着し、前記ベアセルと保護回路部材を電気的に接続してコアパックを形成するコアパック形成ステップと、前記コアパックを樹脂でモールディングすると共に、前記保護回路部材に形成された電極端子は外部に露出されるようにする樹脂モールディングステップと、を含む。

ここで、樹脂モールディングステップの後、仕上テープ付着ステップが更に含まれることができる。

前記のようにして、本発明によるポリマーバッテリーパック及びその製造方法は、外装の弱いパウチ形態のベアセルが強度の大きい樹脂、仕上テープまたはフレームケースなどで完全に覆いかぶせられることによって、その外装の強度及び信頼性が向上する。

また、本発明は、樹脂及び仕上テープの厚さを０．１〜０．２ｍｍに維持することによって、その減少された空間に相応するだけバッテリー容量を更に増加させることができることになる。即ち、従来はケースに超音波溶着のために略０．８ｍｍ（一側に０．４ｍｍずつ）の空間が更に必要であったが、本発明はこのような超音波溶着のための空間が必要なくなり、これによって実際に８５０ｍＡｈ以上の容量を有するベアセル（または、コアパック）を収容可能になる。

前述したように、本発明に係るポリマーバッテリーパック及びその製造方法は、外装の弱いパウチ形態のベアセルがフレームケース及び仕上テープにより覆いかぶせられることによって、その外装の強度及び信頼性が向上する。

また、本発明は、フレームケース及び仕上テープの厚さを０．１〜０．２ｍｍとすることによって、その減少した空間に相応するだけバッテリー容量をより増加させることができることになる。即ち、従来はケースで超音波溶着のために略０．８ｍｍ（一側に０．４ｍｍずつ）の空間が必要であったが、本発明はこのような超音波溶着のための空間が必要なくなり、これによって実際に８５０ｍＡｈ以上の容量を有するベアセル（または、コアパック）を収容可能になる。

以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる程度で本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。

図示されたように、本発明に係るポリマーバッテリーパック１００は、略４つの端面（短辺）の周りを覆いかぶせる高強度樹脂（樹脂部材）１２０と、前記樹脂部材１２０のうち、厚さ方向に間隔を隔てた両側面（長辺）を塞ぐ仕上テープ１３０とを含む。ここで、前記樹脂部材１２０の一つの端面には充放電のための少なくとも１つ以上の電極端子１１７ｃが外部に露出されている。

図２は、図１の分解斜視図である。

図示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパック１００は、ベアセル１１１に保護回路部材１１７が装着されたコアパック１１０と、前記コアパック１１０を覆いかぶせると共に、前記ベアセル１１１の厚さ方向に間隔を隔てた側面（長辺）は外部に露出されるようにする樹脂１２０と、前記樹脂１２０を通じて露出されたベアセル１１１の両側面（長辺）を塞ぐ仕上テープ１３０とを含む。

前記コアパック１１０をなすベアセル１１１は、通常のリチウムポリマー電池でありえる。このようなベアセル１１１はパウチ１１２が外観をなす。このようなパウチ１１２は厚さ方向に間隔を隔てて相対的に広い面積を有して形成された２つの側面部１１３と、前記側面部１１３の縁に沿って両側面部１１３同士の周囲を繋ぎ、相対的に狭い面積を有して形成された４つの端面部１１４とを含む。ここで、前記４つの端面部１１４のうち、３つの端面部は相互熱溶着されており、図面を参照する際、高さ方向に沿って、左、右方向に形成された端面部１１４はベアセル１１１の幅が最小化するように所定角度折り曲げられている。また、前記左右方向に形成された端面部１１４間の上部には保護回路部材１１７が装着されている。このような保護回路部材１１７は、印刷回路基板１１７ａと、前記印刷回路基板１１７ａに設けられた少なくとも１つ以上の電子部品１１７ｂと、前記印刷回路基板１１７ａの上部に設けられた少なくとも１つ以上の充放電用電極端子１１７ｃとを含む。

前記樹脂部材１２０は、前記ベアセル１１１に形成された２つの側面部１１３が略外部に露出されるように形成されている。より具体的に、前記樹脂部材１２０は、前記ベアセル１１１に形成された４つの端面部１１４に沿ってこれを覆いかぶせる形態の端面部１２１が形成されている。もちろん、前記樹脂部材１２０は保護回路部材１１７も共に覆いかぶせており、前記保護回路部材１１７のうち、電極端子１１７ｃは外部に露出されるように、少なくとも１つ以上の開口１２２が形成されている。さらに、前記樹脂部材１２０は各端面部１２１に沿って前記ベアセル１１１のうち、側面部１１３の方向（内側方向）に一定長さ延びた延長部１２３が形成されている。したがって、実質的に前記延長部１２３は前記ベアセル１１１の側面部１１３を一定領域覆っている状態となる。もちろん、前記延長部１２３の内側に形成される開口１２４を通じて、仕上テープ１３０が付着される前まで前記ベアセル１１１の側面部１１３は外部に露出される。このような端面部１２１及び延長部１２３を含む樹脂部材１２０は樹脂モールディング方法により形成されることができる。ここで、前記樹脂部材は、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、ホットメルトレジン、または、その等価物がモールディングされて形成されることができる。一例として、前記樹脂部材１２０は、コアパック１１１を金型に入れて、前記金型に高温高圧のホットメルトレジンを充填及び硬化させることによって形成されることができる。ここで、前記ホットメルトレジンは略１４０〜１６０℃で溶融される樹脂をいう。

併せて、前記樹脂部材１２０は高容量（８５０ｍＡｈ以上）のコアパック１１０を収容できるように、前記端面部１２１及び延長部１２３の厚さが略０．１〜０．２ｍｍ程度である。即ち、従来は超音波溶着のために略０．８ｍｍ（一側に０．４ｍｍずつ）程度の空間が必要であったが、本発明はこのような超音波溶着空間を必要としないので、従来と同一の大きさを有するケースに従来より大きいコアパック１１０を収容できることになる。一方、前記樹脂部材１２０の厚さが０．１ｍｍ以下の場合には希望する強度を得ることが困難であり、また樹脂部材１２０の厚さが０．２ｍｍ以上の場合には希望する強度を得る代わりに、あまりに厚く、かつ、重くなる短所がある。もちろん、このような樹脂部材１２０の厚さは前記保護回路部材１１７を覆いかぶせる領域には適用されない。即ち、前記保護回路部材１１７は充分な厚さの樹脂１２０で覆いかぶせられる。

前記仕上テープ１３０は、前記樹脂部材１２０に形成された開口１２４、即ち、これを通じて露出されるベアセル１１１の側面部１１３に付着されることによって、前記樹脂部材１２０と共に前記コアパック１１０を完全に覆いかぶせる。このような仕上テープ１３０は通常の粘着剤または接着剤により前記ベアセル１１１の側面部１１３に付着される。また、前記仕上テープ１３０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはその等価物のうち、いずれか１つで形成されることができるが、ここに、その材質を限るのではない。もちろん、前記仕上テープ１３０は多様な材質の金属類も可能である。また、前記仕上テープ１３０も略０．１〜０．２ｍｍ程度の厚さを有する。前記仕上テープ１３０の厚さが０．１ｍｍ以下の場合には希望する強度を得ることが困難であり、また仕上テープ１３０の厚さが０．２ｍｍ以上の場合には希望する強度を得る代わりに、あまりに厚く、かつ、重くなる短所がある。

図３は、図１のポリマーバッテリーパック１００においてベアセル１１１に保護回路部材１１７が接続される状態を示す斜視図である。

図示されたように、ベアセル１１１のうち、パウチ１１２の上部領域１１８には一定長さの電極タブ１１６ａ、１１６ｂが露出して延びている。また、保護回路部材１１７のうち、印刷回路基板１１７ａには前記電極タブ１１６ａ、１１６ｂに電気的に接続可能に導電性パッド１１７ｄ、１１７ｅが形成されている。したがって、このような導電性パッド１１７ｄ、１１７ｅと電極タブ１１６ａ、１１６ｂは超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接またはソルダー等により相互接続され、このような接続により保護回路部材１１７はベアセル１１１の上部領域１１８に安定的に装着される。

図４は、図１の４−４線断面図である。

図示されたように、ベアセル１１１のうち、パウチ１１２をなす側面部１１３及び端面部１１４の内側には多数回巻き取られた電極組立体１１５が内蔵されている。このようなパウチ１１２及び電極組立体１１５の詳細な構造は下記に一層詳細に説明する。また、前記パウチ１１２のうち、図で左右に位置する端面部１１４は所定の方向に折り曲げられているので、ベアセル１１１が占める大きさが最小化するようになっている。併せて、前記パウチ１１２のうち、端面部１１４と、前記端面部１１４の周りの側面部１１３の一定領域は樹脂１２０が覆いかぶせている。また、前記樹脂部材１２０から露出されるベアセル１１１の側面部１１３には略平板状の仕上テープ１３０が付着されている。即ち、前記ベアセル１１１は樹脂部材１２０及び仕上テープ１３０がその外側全体を完全に覆いかぶせる。このようにして、本発明は強度の高い樹脂１２０及び仕上テープ１３０が強度の弱いベアセル１１１のパウチ１１２を直接覆いかぶせることによって、外装強度が向上する。さらに、前記樹脂１２０には従来のような超音波溶着のための余分の空間を必要としないので、従来のものより大きいベアセル１１１を容易に収容できることになり、したがって全体的にバッテリー容量が大きくなる。

図５は、図１の５−５線断面図である。

図示されたように、樹脂部材１２０及び仕上テープ１３０で覆いかぶせられて形成されたポリマーバッテリーパック１００は、ベアセル１１１及び保護回路部材１１７を含む。前記ベアセル１１１及び保護回路部材１１７を総称してコアパック１１０という。また、前記ベアセル１１１は外観をパウチ１１２が覆いかぶせている。このようなパウチ１１２は金属層１１２ａを中心にして一面に第１絶縁層１１２ｂが形成され、他面には第２絶縁層１１２ｃが形成されている。ここで、前記金属層１１２ａは、アルミニウム、スチール、ステンレススチールまたはその等価物の中から選択されたいずれか１つで形成されることができるが、ここに、その材質を限るのではない。併せて、前記第１絶縁層１１２ｂは変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）またはその等価物の中から選択されたいずれか１つであり、また、前記第２絶縁層１１２ｃは、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはその等価物の中から選択されたいずれか１つでありえるが、このような材質に本発明を限るのではない。

一方、前記パウチ１１２の内側には電極組立体１１５が収容されているが、これは第１電極１１５ａ、セパレータ１１５ｂ及び第２電極１１５ｃを含み、このような構成要素が多数回巻き取られた構造をなす。前記第１電極１１５ａは、第１集電体を中心にして、その表面に第１活物質がコーティングされており、前記第２電極１１５ｃは第２集電体を中心にして、その表面に第２活物質がコーティングされることができる。一例として、前記第１電極１１５ａは正極であって、第１集電体がアルミニウムフォイルであり、第１活物質がリチウム酸化物でありえる。また、前記第２電極１１５ｃは負極であって、第２集電体が銅フォイルであり、第２活物質が炭素系でありえる。併せて、前記第１電極１１５ａのうち、第１集電体には第１導電性電極タブ１１６ａが接続されたままパウチ１１２の外部に一定長さ延び、また、前記第２電極１１５ｃうち、第２集電体には第２導電性電極タブ１１６ｂが接続されたままパウチ１１２の外部に一定長さ延びている。ここで、図では導電性電極タブのうち、第１導電性電極タブ１１６ａのみ図示されている。もちろん、前記第１電極１１５ａと第２電極１１５ｃとの間にはリチウムイオンのみ通過可能な多孔性材質のセパレータ１１５ｂが介在している。

併せて、前記パウチ１１２の外部に一定長さ延びた導電性電極タブ１１６ａには保護回路部材１１７が電気的に接続されている。即ち、保護回路部材１１７を構成する印刷回路基板１１７ａには導電性パッド１１７ｄが形成されており、このような導電性パッド１１７ｄが前記導電性電極タブ１１６ａと電気的に接続されている。もちろん、もう一方の導電性パッド１１７ｅが導電性電極タブ１１６ｂに接続されるが、これは図示されていない。

また、前記保護回路部材１１７のうち、印刷回路基板１１７ａの上段には電極端子１１７ｃが形成されており、このような電極端子１１７ｃは絶縁体１１７ｆ上に設けられている。もちろん、前記電極端子１１７ｃと印刷回路基板１１７ａは電気的に接続されている状態である。また、前記電極端子１１７ｃは樹脂１２０に形成された開口１２２を通じて外部に露出されている。

このようにして、本発明によるポリマーバッテリーパックは、外装の弱いパウチ形態のベアセルが樹脂及び仕上テープにより完全に覆いかぶせられることによって、その外装の強度及び信頼性が向上する。

また、本発明によるポリマーバッテリーパックは、端面部及び側面部の樹脂及び仕上テープの厚さを０．１〜０．２ｍｍだけ減少させることができるので、その減少された空間に相応するだけバッテリーの容量を更に増加させることができることになる。

図６は、本発明の一実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。

図６に図示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパックの製造方法は、電極組立体をパウチに収容して封入するベアセル形成ステップ（Ｓ６１）と、前記ベアセルの外側に少なくとも１つ以上の電極端子を有する保護回路部材を接続させるコアパック形成ステップ（Ｓ６２）と、前記コアパックのうち、ベアセルの端面部及び保護回路部材を樹脂で覆いかぶせると共に、前記ベアセルのうち、２つの側面部は外部に露出されるようにする樹脂モールディングステップ（Ｓ６３）と、前記樹脂から露出されたベアセルの側面部に仕上テープを付着する仕上テープ付着ステップ（Ｓ６４）とを含む。

図６ａ乃至図６ｇは、本発明によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示す順次図面である。

このような各ステップを添付の図面を参照しつつより詳細に説明し、以下の説明で各構成要素の材質、特徴などは前述したことと同一であるので、ここではポリマーバッテリーパックの製造方法を中心に説明する。

図６ａ及び図６ｂを参照すれば、ベアセル形成ステップ（Ｓ６１）が図示されている。

前記ベアセル形成ステップ（Ｓ６１）では、第１電極１１５ａ、セパレータ１１５ｂ、第２電極１１５ｃがロール（ゼリーロール）状に巻き取られ、前記第１電極１１５ａには第１導電性電極タブ１１６ａが、第２電極１１５ｃには第２導電性電極タブ１１６ｂが接続された電極組立体１１５がパウチ１１２に収容されて封入される。この際、前記第１、２導電性電極タブ１１６ａ、１１６ｂは前記パウチ１１２の外側に一定長さだけ延びて露出された状態になるようにする。ここで、前記パウチ１１２は厚さ方向に間隔を隔てた２つの側面部１１３と、前記側面部１１３の周りに沿って４つの端面部１１４が形成される。さらに、前記４つの端面部１１４のうち、３つの端面部１１４の外周縁には所定長さ延びた枠部１１９が形成されているが、このような枠部１１９は全て熱溶着されることにより、前記電極組立体１１５がパウチ１１２の外側に離脱しないようにする。さらに、前記枠部１１９のうち、左右に対向する領域の枠部１１９はパウチ１１２の大きさが最小化するように所定方向に折り曲げられる。以下の説明において、前記相互に折り畳まれた部分も端面部１１４と称し、折り畳まれていない領域は上部領域１１８と称する。もちろん、前記第１、２導電性電極タブ１１６ａ、１１６ｂは、前記上部領域１１８を通じて外部に突出して露出される。

図６ｃを参照すれば、コアパック形成ステップ（Ｓ６２）が図示されている。

前記コアパック形成ステップ（Ｓ６２）では、保護回路部材１１７をベアセル１１１に機械的及び電気的に接続させる。即ち、印刷回路基板１１７ａ、電子部品１１７ｂ、端子１１７ｃなどで形成された保護回路部材１１７を前記ベアセル１１１のうち、パウチ１１２の外側に露出された導電性電極タブ１１６ａ、１１６ｂに機械的及び電気的に連結する。この際、前記保護回路部材１１７は前記ベアセル１１１のパウチ１１２のうち、上部領域１１８と定義された箇所に位置する。このようにベアセル１１１に保護回路部材１１７が装着された形態をコアパック１１０という。

図６ｄ及び図６ｅを参照すれば、樹脂モールディングステップ（Ｓ６３）が図示されている。

前記樹脂モールディングステップ（Ｓ６３）では、基本的に金型Ｍを利用したモールディング方法が利用される。即ち、前記保護回路部材１１７が接続されたコアパック１１０は所定形態のキャビティーを有する金型Ｍに装着する。この際、前記コアパック１１０のうち、ベアセルの所定の側面部１１３は金型Ｍの所定の突起（図示していない）に密着する。また、前記保護回路部材１１７のうち、電極端子１１７ｃも金型Ｍの突起Ｐに密着する。もちろん、その他のコアパック１１０と金型Ｍとの間には所定の隙間が形成される。したがって、このような隙間に高温高圧の樹脂、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、ホットメルトレジン（１４０〜１６０℃で溶融される）またはその等価物の中から選択されたいずれか１つがゲートＧを通じて充填され、次に、所定の温度に冷却されれば、コアパック１１０のうち、ベアセルの側面部１１３及び電極端子１１７ｃを除外した残りの全体領域を覆いかぶせる樹脂１２０が形成される。

図６ｆ及び図６ｇを参照すれば、仕上テープ付着ステップ（Ｓ６４）が図示されている。

前記仕上テープ付着ステップ（Ｓ６４）では、樹脂１２０から露出されたベアセルの側面部１１３に仕上テープ１３０が付着されることによって、本発明によるポリマーバッテリーパック１００が完成される。もちろん、このような仕上テープ１３０は、通常の接着剤、粘着剤またはその等価物により前記ベアセルの側面部１１３に付着される。この際、前記仕上テープ１３０は、剛性及び厚さの確保のために、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、金属類またはその等価物で形成することができ、厚さは０．１〜０．２ｍｍ程度になるようにする。このようにして、コアパックは樹脂１２０及び仕上テープ１３０により完全に覆いかぶせられた形態をなす。もちろん、保護回路部材１１７のうち、電極端子１１７ｃは樹脂１２０の開口１２２を通じて外部に露出される。

図７は、本発明の他の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。

図示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパック２００は略平たい六面体形態であると共に、左右両側はラウンド形態で形成された高強度樹脂２４０と、前記六面体形態の樹脂２４０を水平方向に少なくとも１回覆いかぶせる仕上テープ２５０を含む。ここで、前記樹脂２４０の上部領域を通じては充放電のための少なくとも１つ以上の電極端子２３３が外部に露出されている。

図８は、図７のポリマーバッテリーパックにおいて仕上テープが接着される状態を示す斜視図である。

図示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパック２００は、その外観を仕上テープ２５０が略水平方向に少なくとも１回覆いかぶせる形態をなす。このような仕上テープ２５０の表面にはバッテリーパックの製造会社、製造日付、パック種類などが印刷されることができる。もちろん、場合によって、前記仕上テープ２５０はポリマーバッテリーパック２００の表面に接着できないこともある。

図９は、図７のポリマーバッテリーパックにおいて樹脂モールディング前の状態を示す組立斜視図である。

図示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパックは、樹脂モールディング前のベアセル２１１、フレームケース２２０及び保護回路基板２３１などが外部に露出された形態をなす。もちろん、このような形態をコアパック２１０と定義することができる。

ここで、前記ベアセル２１１は前述したポリマーバッテリーパック１００に利用されたものと同一の構造をなす。もちろん、図面では側面部２１３及び枠部２１９がフレームケース２２０を通じて外部に露出されている。

前記フレームケース２２０は、樹脂モールディング工程前、予めベアセル２１１に結合されるが、このようなフレームケース２２０は、前記ベアセル２１１に形成された４つの端面部を覆いかぶせる形態をなす。併せて、前記フレームケース２２０は、左、右側の略ラウンド形態で形成されている。

また、前記フレームケース２２０の上段には保護回路部材２３０が装着されている。もちろん、このような保護回路部材２３０は、印刷回路基板２３１、前記印刷回路基板２３１に形成された多数の電極端子２３３、前記印刷回路基板２３１に形成されて電極タブ２１６ａ、２１６ｂが接続される導電性パッド２３４ａ、２３４ｂ及び印刷回路基板２３１に実装された多数の電子部品２３２からなっている。もちろん、前記電極タブ２１６ａ、２１６ｂは、図示していないベアセル２１１の内部の電極組立体と連結されている。

ここで、前記フレームケース２２０は、ポリマーバッテリーパック１００に開示された樹脂１２０とは製造方法が相異しているものである。即ち、前記フレームケース２２０はベアセル２１１と共に金型に装着して形成されたのでなく、別途の工程により予め形成されたものである。

併せて、前記フレームケース２２０の構造は下記に一層詳細に説明する。

図１０は、図７のポリマーバッテリーパックにおいて樹脂モールディング前の状態を示す分解斜視図である。

図示されたように、ベアセル２１１は、４つの端面部２１４と、２つの側面部２１３が１つのパウチ２１２をなす。前記パウチ２１２において４つの端面部２１４のうち、左右に対応する２つの端面部２１４には一定長さ延びた２つの枠部２１９が更に形成されている。このような枠部２１９は前述したポリマーバッテリーパック１００とは異なり、端面部２１４に密着しない。もちろん、前述したように、パウチ２１２の上部領域２１８を通じては２つの電極タブ２１６ａ、２１６ｂが所定長さ突出している。

前記フレームケース２２０は、左、右側方向に形成された２つのラウンド型端面部２２１と、前記ラウンド型端面部２２１の上部に形成されて保護回路部材２３０が装着される上部端面部２２３と、前記ラウンド型端面部２２１の下部に形成されて前記ベアセル２１１が装着される下部端面部２２４とを含む。ここで、前記ラウンド型端面部２２１の外側の表面には一定深さの凹溝２２２が形成されており、前記凹溝２２２には前述したベアセル２１１のうち、端面部２１４から延びた枠部２１９が装着される。併せて、前記上部端面部２２３の一側にも所定厚さ突出した側壁２２５が形成されており、前記側壁２２５には電極タブ２１６ａ、２１６ｂが通過するタブ装着溝２２６ａ、２２６ｂが形成されている。さらに、前記フレームケース２２０、即ち、上部端面部２２３には多数のホール２２７が形成されている。このようなホール２２７は、樹脂モールディング工程のうち、樹脂が前記フレームケース２２０の外側の表面だけでなく、内側領域にも一定量充填されるようにする役割をする。

図１１は、図７の１１−１１線断面図である。

図示されたように、フレームケース２２０のラウンド型端面部２２１は、表面が略ラウンド形態で形成されている。もちろん、前記ラウンド型端面部２２１の外側の表面には所定長さの凹溝２２２が形成され、その凹溝２２２にはベアセル２１１のうち、パウチ２１２に備えられた枠部２１９が装着される。併せて、このようなフレームケース２２０及びベアセル２１１の表面は仕上テープ２５０で覆いかぶせられる。さらに、前記ラウンド型端面部２２１とベアセル２１１に備えられた端面部２１４との間には所定空間が形成されることができるが、このような空間には樹脂２４０が充填されることができる。さらに、前記樹脂２４０は、ベアセル２１１の側面部２１３、枠部２１９及びフレームケース２２０のラウンド型端面部２２１の表面にも非常に薄く形成されることができる。したがって、本発明は、ベアセル２１１の端面部２１４にフレームケース２２０が結合され、また、ベアセル２１１の側面部２１３には樹脂２４０及び仕上テープ２５０が付着されることにより、強度が一層向上する。

図１２は、図７の１２−１２線断面図である。

図示されたように、樹脂２４０は、保護回路部材２３０及びその下部のフレームケース２２０（即ち、上部端面部２２３）を覆いかぶせる。もちろん、このような樹脂２４０はベアセル２１１の略上部領域も覆いかぶせる。したがって、前記保護回路部材２３０は、前記樹脂２４０から外部衝撃により容易に離脱しなくなる。もちろん、図示してはいないが、前記保護回路部材２３０に形成された電極端子は前記樹脂２４０を通じて外部に露出されるようになっている。また、図示してはいないが、前記樹脂２４０はベアセル２１１のうち、側面部２１３も非常に薄い厚さで形成されることができる。このように、樹脂２４０がベアセル２１１の側面部２１３側にも形成される理由は、樹脂モールディング工程中に提供される高圧力のためである。もちろん、このように、ベアセル２１１の側面部２１３側に流れた樹脂２４０は全て仕上テープ２５０により遮られるので、完成されたポリマーバッテリーパック２００の外側からは観察できない。

一方、図示されたように、ベアセル２１１をなすパウチ２１２は、金属層２１２ａ、第１絶縁層２１２ｂ及び第２絶縁層２１２ｃを含んでなり、また、電極組立体２１５は正極板２１５ａ、セパレータ２１５ｂ、負極板２１５ｃを含んでなる。もちろん、これに対する構造は前記に充分に説明したので、これ以上の説明は省略する。

図１３は、本発明の他の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。

図示されたように、本発明によるポリマーバッテリーパックの製造方法は、厚さ方向に間隔を隔てた側面部（長辺部）及び両側面部同士の周囲を繋ぐ端面部（短辺部）を有するベアセルと、前記ベアセルの側面部が露出されたまま装着されるようにするフレームケースを形成するベアセル及びフレームケース形成ステップ（Ｓ１３１）と、前記ベアセルをフレームケースに結合した後、前記フレームケースの一側に保護回路部材を装着させ、前記ベアセルと保護回路部材を電気的に接続してコアパックを形成するコアパック形成ステップ（Ｓ１３２）と、前記コアパックを樹脂でモールディングし、かつ、前記保護回路部材に形成された電極端子は外部に露出されるようにする樹脂モールディングステップ（Ｓ１３３）と、前記樹脂及び前記樹脂を通じて露出されたコアパックの表面を仕上テープで少なくとも１回仕上る仕上テープ接着ステップ（Ｓ１３４）とを含む。

図１３ａ乃至図１３ｅは、図１３に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法を示す順次説明図である。

このような各ステップを添付の図面を参照してより詳細に説明し、以下の説明において各構成要素の材質、特徴などは前述したことと同一であるので、ここではポリマーバッテリーパックの製造方法を中心に説明する。

図１３ａを参照すれば、前記ベアセル及びフレームケース形成ステップ（Ｓ１３１）が図示されている。

前記ベアセル及びフレームケース形成ステップ（Ｓ１３１）では、４つの端面部２１４、２つの側面部２１３、左右の対向する２つの端面部２１４に形成された枠部２１９、上部領域２１８及び前記上部領域２１８を通じて電極タブ２１６ａ、２１６ｂが突出されたベアセル２１１と、前記ベアセル２１１が結合されるように４つの端面部（即ち、２つのラウンド型端面部２２１、上部端面部２２３及び下部端面部２２４）が形成されたフレームケース２２０を形成する。ここで、前記フレームケース２２０は、樹脂などをモールディングして予め形成されたものであって、製造工程中に前記ベアセル２１１が結合される。併せて、前記フレームケース２２０には製造工程中に樹脂がフレームケース２２０の外側の表面だけでなく、内側の表面にも形成できるように多数のホール２２７が形成されている。併せて、前記ベアセル２１１の電極タブ２１６ａ、２１６ｂが結合されて、前記ベアセル２１１の過充電及び過放電を抑制する保護回路部材２３０も形成される。もちろん、前記保護回路部材２３０は、印刷回路基板２３１と、前記印刷回路基板２３１の表面に形成されて前記電極タブ２１６ａ、２１６ｂが連結される導電性パッド２３４ａ、２３４ｂと、外部充電器または外部システムが連結される多数の電極端子２３３と、多数の電子部品２３２とを含む。

図１３ｂを参照すれば、前記コアパック形成ステップ（Ｓ１３２）が図示されている。

前記コアパック形成ステップ（Ｓ１３２）では、前記ベアセル２１１を前記フレームケース２２０に結合した後、前記フレームケース２２０の上部端面部２２３に保護回路部材２３０を装着させる。次に、前記ベアセル２１１から取り出された２つの電極タブ２１６ａ、２１６ｂを前記保護回路部材２３０に形成された電極パッド２３４ａ、２３４ｂに各々接続させる。このような電極タブ２１６ａ、２１６ｂの接続は、通常の抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、ソルダリングまたはその等価方式で遂行し、ここに、その方法を限るのではない。併せて、この際、前記ベアセル２１１の両側から所定長さ延びた枠部２１９は、前記フレームケース２２０のラウンド型端面部２２１に形成された凹溝２２２に装着させることによって、前記ベアセル２１１の両側領域が略ラウンド形態になるようにする。

図１３ｃ及び図１３ｄを参照して、前記樹脂モールディングステップ（Ｓ１３３）が図示されている。

前記樹脂モールディングステップ（Ｓ１３３）では、前記コアパック２１０を所定形態のキャビティーを有する金型Ｍに装着させる。この際、コアパック２１０のうち、フレームケース２２０の外側に露出されたベアセル２１１の側面部２１３は金型Ｍの突起（図示していない）に密着する。また、保護回路部材２３０のうち、電極端子２３３も金型Ｍの突起Ｐに密着する。もちろん、その他のコアパック２１０と金型との間には所定の隙間が形成される。したがって、このような隙間に高温高圧の樹脂２４０、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック、ホットメルトレジンまたはその等価物の中から選択されたいずれか１つがゲートＧを通じて充填され、続いて冷却されれば、ベアセル２１１のうち、側面部２１３及び電極端子２３３を除外した残りの全体領域が樹脂２４０でモールディングされる。ところが、このような樹脂２４０は前記ベアセル２１１の側面部２１３にも薄く形成されることができる。即ち、ベアセル２１１の側面部２１３と金型Ｍの突起との間にも少量の樹脂２４０が流入できるためである。

図１３ｅを参照すれば、前記仕上テープ接着ステップ（Ｓ１３４）が図示されている。
前記仕上テープ接着ステップ（Ｓ１３４）では、樹脂モールディングが完了されたポリマーバッテリーパックを一定長さの仕上テープ２５０で覆いかぶせる。即ち、前記ポリマーバッテリーパックのうち、ベアセル２１１の側面部２１３には樹脂２４０の痕跡が残って、美観が低下することがある。したがって、このような樹脂２４０の痕跡が外部から見えないように一定長さの仕上テープ２５０で前記ポリマーバッテリーパックを少なくとも１回覆いかぶせる。もちろん、このような仕上テープ２５０にはポリマーバッテリーパックの製造会社、製造日付及びパック種類などが記載されることができる。

以上、説明したことは、本発明に係るポリマーバッテリーパック及びその製造方法を実施するための一実施形態に過ぎないものであって、本発明は前記の実施形態に限るのではなく、特許請求範囲で請求するように、本発明の要旨から外れない範囲で当該本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があるというべきである。

本発明の一実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。 図１の分解斜視図である。 図１のポリマーバッテリーパックにおいてベアセルに保護回路部材が接続される状態を示す斜視図である。 図１の４−４線断面図である。 図１の５−５線断面図である。 本発明の一実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（ベアセル形成ステップ）を示す順次説明図である。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（ベアセル形成ステップ）を示す順次説明図である。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（コアパック形成ステップ）を示す順次説明図である。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（樹脂モールディングステップ）を示す順次説明図である。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（樹脂モールディングステップ）を示す順次説明図である。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（仕上テープ付着ステップ）を示す順次説明図である。 図６に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（仕上テープ付着ステップ）を示す順次説明図である。 本発明の他の実施形態によるポリマーバッテリーパックを示す斜視図である。 図７のポリマーバッテリーパックにおいて仕上テープが接着される状態を示す斜視図である。 図７のポリマーバッテリーパックにおいて樹脂モールディング前の状態を示す組立斜視図である。 図７のポリマーバッテリーパックにおいて樹脂モールディング前の状態を示す分解斜視図である。 図７の１１−１１線断面図である。 図７の１２−１２線断面図である。 本発明の他の実施形態によるポリマーバッテリーパックの製造方法を示すフローチャートである。 図１３に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（ベアセル及びフレームケース形成ステップ）を示す順次説明図である。 図１３に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（コアパック形成ステップ）を示す順次説明図である。 図１３に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（樹脂モールディングステップ）を示す順次説明図である。 図１３に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（樹脂モールディングステップ）を示す順次説明図である。 図１３に図示されたポリマーバッテリーパックの製造方法（仕上テープ接着ステップ）を示す順次説明図である。

符号の説明

１００、２００ 本発明によるポリマーバッテリーパック
１１０ コアパック
１１１ ベアセル
１１２ パウチ
１１２ａ 金属層
１１２ｂ 第１絶縁層
１１２ｂ 第２絶縁層
１１３ 側面部（長辺部）
１１４ 端面部（短辺部）
１１５ 電極組立体
１１５ａ 第１電極
１１５ｂ セパレータ
１１５ｃ 第２電極
１１６ａ 第１導電性電極タブ
１１６ｂ 第２導電性電極タブ
１１７ 保護回路部材
１１７ａ 印刷回路基板
１１７ｂ 電子部品
１１７ｃ 導電性電極端子
１１７ｄ 導電性パッド
１２０ 樹脂（樹脂部材）
１２１ 端面部（短辺部）
１２２、１２４ 開口
１２３ 延長部
１３０ 仕上テープ

Claims (13)

1. 厚さ方向に間隔を隔てた側面部及び両側面部同士の周囲を繋ぐ端面部を有するベアセルと、
   前記ベアセルのうち、対向する２つの端面部と対応する位置に形成されたラウンド型端面部と、前記ラウンド型端面部の上段に形成されて保護回路部材が装着される上部端面部と、前記ラウンド型端面部の下段に形成されて前記ベアセルが装着される下部端面部とを含み、前記ベアセルの側面部及び前記フレームケースのラウンド型端面部は一体の仕上テープで少なくとも１回接着され、前記ベアセルの端面部を覆いかぶせると共に、側面部は外部に露出されるようにするフレームケースと、
   前記フレームケースの外側に装着されて、前記ベアセルと電気的に接続され、表面には少なくとも１つの電極端子が形成された保護回路部材と、
   前記保護回路部材を覆いかぶせると共に、前記電極端子は外部に露出されるようにする樹脂
   とを含むことを特徴とする、ポリマーバッテリーパック。
2. 前記ベアセルは、
   第１電極、セパレータ及び第２電極を有する電極組立体と、
   前記第１、２電極に各々接続されて外部に一定長さ延びた電極タブと、
   前記電極組立体の相対的に広い２つの領域を側面部が覆いかぶせて、前記電極組立体の相対的に狭い４つの領域を端面部が覆いかぶせると共に、前記端面部のうち、対向する２つの端面部には外側に所定長さ延びた枠部が形成されたパウチと、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載のポリマーバッテリーパック。
3. 前記フレームケースのうち、ラウンド型端面部の外側の表面には前記ベアセルの枠部が装着されるように装着溝が更に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のポリマーバッテリーパック。
4. 前記フレームケースのうち、上部端面部には一側に所定厚さの側壁が形成され、前記側壁には前記ベアセルと保護回路部材を連結する電極タブが通過することができるようにタブ装着溝が更に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のポリマーバッテリーパック。
5. 前記フレームケースには、樹脂モールディング工程のうち、樹脂がフレームケースの外側だけでなく内側にも容易に流れるように多数のホールが形成されることを特徴とする、請求項２に記載のポリマーバッテリーパック。
6. 前記樹脂は、前記保護回路部材だけでなく、前記ベアセル及びフレームケースも覆いかぶせると共に、前記ベアセルの側面部は前記樹脂から外側に露出することを特徴とする、請求項２に記載のポリマーバッテリーパック。
7. 前記パウチは、第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層からなることを特徴とする、請求項２に記載のポリマーバッテリーパック。
8. 前記第１絶縁層は変性ポリプロピレン（ＣＰＰ）であり、
   前記金属層はアルミニウム、スチールまたはステンレススチールの中から選択されたいずれか１つであり、
   前記第２絶縁層はナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の中から選択されたいずれか１つであることを特徴とする、請求項７に記載のポリマーバッテリーパック。
9. 前記保護回路部材は、
   少なくとも１つ以上の電子部品が実装された印刷回路基板と、
   前記印刷回路基板の一側に形成されて前記樹脂部材の外側に露出された少なくとも１つの電極端子
   とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のポリマーバッテリーパック。
10. 側面部及び端面部を有するベアセルと、前記ベアセルの側面部が露出されたまま結合されるフレームケースを各々形成するベアセル及びフレームケース形成ステップと、
    前記ベアセルをフレームケースに結合した後、前記フレームケースの外側に保護回路部材を装着し、前記ベアセルと保護回路部材を電気的に接続してコアパックを形成するコアパック形成ステップと、
    前記コアパックを樹脂でモールディングすると共に、前記保護回路部材に形成された電極端子は外部に露出されるようにする樹脂モールディングステップと、
    前記樹脂及び前記樹脂を通じて露出されたコアパックの表面を仕上テープで少なくとも１回接着する仕上テープ接着ステップ
    とを含むことを特徴とする、ポリマーバッテリーパックの製造方法。
11. 前記ベアセル及びフレームケース形成ステップにおいて前記ベアセルの端面部には外側に所定長さ延びた枠部を形成して、前記コアパック形成ステップにおいて前記ベアセルの枠部が前記フレームケースの端面部の外側に装着されるようにすることを特徴とする、請求項１０に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
12. 前記ベアセル及びフレームケース形成ステップにおいて前記フレームケースには多数のホールを形成して、前記樹脂モールディング工程のうち、フレームケースの外側及び内側に全て樹脂がモールディングされるようにすることを特徴とする、請求項１０に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。
13. 前記樹脂モールディングステップは、前記コアパックをモールドに装着させた後、前記フレームケースの端面部にホットメルトレジン、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、繊維強化プラスチック、または、エンジニアリングプラスチックの中から選択されたいずれか１つを高温高圧で充填及び硬化して形成することを特徴とする、請求項１０に記載のポリマーバッテリーパックの製造方法。

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