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KR101106324B1 - 파우치형 전지 - Google Patents

파우치형 전지 Download PDF

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KR101106324B1
KR101106324B1 KR1020100002633A KR20100002633A KR101106324B1 KR 101106324 B1 KR101106324 B1 KR 101106324B1 KR 1020100002633 A KR1020100002633 A KR 1020100002633A KR 20100002633 A KR20100002633 A KR 20100002633A KR 101106324 B1 KR101106324 B1 KR 101106324B1
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bare cell
circuit board
pouch
electrode tab
upper case
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KR1020100002633A
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백운성
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 파우치형 베어 셀의 빈 공간인 테라스부를 활용하여 전체 길이를 줄일 수 있는 파우치형 전지를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 파우치형 전지는 전극 탭의 인출 방향에 위치한 실링부가 절곡되지 않아 형성되는 빈 공간의 테라스부를 포함하는 파우치형 베어 셀과, 전극 탭과 전기적으로 연결되고 테라스부에 위치되며 보호 회로가 형성되는 보호 회로 기판과. 보호 회로 기판을 지지하고 베어 셀의 상부를 케이싱하는 상부 케이스와, 그리고 상부 케이스에서 하향 돌출되어 보호 회로 기판과 전극 탭 사이를 전기적으로 분리시키는 제1 격벽을 포함한다.

Description

파우치형 전지{POUCH TYPE BATTERY}
본 발명은 파우치형 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량 당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이온 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 또한, 리튬 이온 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적 형상으로는 원통형과, 각형과, 그리고 파우치형을 들 수 있다.
이 중, 파우치형 전지는 파우치형 베어 셀과, 그리고 보호 회로 모듈을 포함하여 이루어지고, 그리고 파우치형 베어 셀은 롤 타입의 전극 조립체와, 그리고 전극 조립체가 수용되는 파우치를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 기술적 과제는 파우치형 베어 셀의 빈 공간인 테라스부에 보호 회로 기판을 위치시켜 전체 길이를 줄일 수 있는 파우치형 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지는 전극 탭의 인출 방향에 위치한 실링부가 절곡되지 않아 형성되는 빈 공간의 테라스부를 포함하는 파우치형 베어 셀; 상기 전극 탭과 전기적으로 연결되고 상기 테라스부에 위치되며 보호 회로가 형성되는 보호 회로 기판; 상기 보호 회로 기판을 지지하고 상기 베어 셀의 상부를 케이싱하는 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에서 하향 돌출되어 상기 보호 회로 기판과 상기 전극 탭 사이를 전기적으로 분리시키는 제1 격벽을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지는 상기 베어 셀의 하부 및 측부를 케이싱하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스에서 상향 돌출되되 상기 전극 탭과 상기 상부 케이스의 일측 둘레부 사이로 돌출되며 상기 일측 둘레부가 결합되는 제2 격벽을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 일측 둘레부는 상기 상부 케이스 중 상기 전극 탭을 기준으로 상기 테라스부의 반대측에 위치되는 둘레부이다.
또한, 상기 베어 셀은 폴리머를 전해질로 사용한 폴리머 셀일 수 있다.
또한, 상기 전극 탭은 상기 보호 회로 기판과의 연결을 위해 절곡된 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스는 상기 베어 셀의 둘레에 몰딩되어 상기 베어 셀과 일체화될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 베어 셀의 빈 공간인 테라스부에 보호 회로 기판이 구비됨에 따라, 파우치형 전지의 전체 길이를 종래에 비해 줄 수 있다. 궁극적으로, 전자 기기의 소형화 측면을 고려할 때, 길이가 줄어든 전지에 대한 활용성은 보다 커질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 보호 회로 기판과 전극 탭 사이에 제1 격벽이 구비됨에 따라, 보호 회로 기판과 전극 탭 간의 쇼트를 미연에 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 중 베어 셀 상에 하부 케이스가 일체로 몰딩된 상태를 요부 사시도이다.
도 4는 도 3의 상태에서 테라스부에 보호 회로 기판이 장착된 상태를 나타낸 요부 사시도이다.
도 5는 도 4의 상태에서 보호 회로 기판 상에 상부 케이스가 장착된 상태를 나타낸 요부 사시도이다.
도 6은 도 5를 VI-VI 선으로 잘라서 본 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지의 상부 케이스를 저면에서 바라본 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타낸 종단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지는, 도 1에 도시된 바와 같이, 파우치형 베어 셀(100)과, 보호 회로 기판(200)과, 상부 케이스(300)와, 그리고 제1 격벽(310)을 포함한다.
파우치형 베어 셀(100)은 전극 조립체(101)와, 그리고 전극 조립체(101)가 수용되는 파우치(103)를 포함한다.
여기서, 전극 조립체(101)는 충전 또는 방전을 하기 위한 주요 구성으로서, 제1 전극판과 제2 전극판이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 적층되며, 각 전극판의 일측에는 이로부터 연장되는 전극 탭(102)이 구비된다.
파우치(103)는 상부 막(103a)과 하부 막(103b)으로 나누어지며, 상부 막(103a)과 하부 막(103b) 사이에 전극 조립체(101)를 실장시키고, 상부 막(103a)과 하부 막(103b)의 주변부를 실링하여 형성할 수 있다. 이 때, 전극 조립체(101)를 외부와 전기적으로 연결시키기 위해 전극 조립체(101)의 각 전극 판에 접속된 전극 탭(102)이 실링부(110)를 통해 파우치(103) 외부로 드러나게 된다. 또한, 파우치(103)는 전극 탭(102)의 인출 방향에 위치한 실링부(110)가 절곡되지 않아 형성되는 빈 공간의 테라스부(120)를 포함한다. 특히, 안정성을 높이기 위해, 베어 셀(100)은 고체 또는 젤 상태의 폴리머를 전해질로 사용한 폴리머 셀일 수 있다.
보호 회로 기판(200)은 보호 회로를 형성시키기 위하여 여러 가지 소자(201)가 실장되는 기판으로서, 보호 회로 함께 보호 회로 모듈을 이룬다. 이러한 보호 회로 모듈은 전지의 내부 온도가 고온으로 상승하거나 과충전 등에 의해 전지의 전압이 상승하는 경우 회로를 단락시켜 더 이상의 전류가 흐르지 않도록 함으로써, 전지의 발화 또는 폭발을 방지하는 안전장치이다. 특히, 보호 회로 기판(200)은 상술한 전극 탭(102)과 전기적으로 연결됨과 함께 상술한 테라스부(120)에 구비된다. 이 때, 보호 회로 기판(200)을 테라스부(120)에 위치시킴과 함께 전극 탭(102)과 전기적으로 연결되기 위해서는 전극 탭(102)은 절곡된 형상을 가질 수 있다. 이렇게 전극 탭(102)이 절곡된 형상을 가지게 되면, 별도의 리드 플레이트와 같은 도전체를 보호 회로 기판(200)의 접속부(202)와 전극 탭(102) 사이에 추가하지 않아도 되므로 제품 단가를 줄일 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 탭(102)은 하향으로 대략 180도 절곡된 제1 절곡부(102a)와, 연이어서 외측으로 다시 대략 90도 절곡된 제2 절곡부(102b)를 포함할 수 있다.
상부 케이스(300)는 상술한 베어 셀(100)과 보호 회로 기판(200)을 포함하는 코어 팩을 후술한 본 발명의 다른 실시예의 하부 케이스(500)와 더불어서 절연이나 보호하는 역할을 한다. 특히, 상부 케이스(300)는 보호 회로 기판(200)을 지지하고 베어 셀(100)의 상부를 케이싱한다.
제1 격벽(310)은 상부 케이스(300)에서 하향 돌출되어 테라스부(120)에 구비된 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 사이를 전기적으로 분리시키는 역할을 한다. 즉, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 사이에 제1 격벽(310)이 구비됨에 따라, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 간의 쇼트(short)를 미연에 막을 수 있다.
이하, 도 2 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지를 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지를 나타낸 종단면도이고, 그리고 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지의 상부 케이스를 저면에서 바라본 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지는, 도 2에 도시된 바와 같이, 파우치형 베어 셀(100)과, 보호 회로 기판(200)과, 상부 케이스(1300)와, 제1 격벽(1310)과, 하부 케이스(1500)와, 그리고 제2 격벽(1510)을 포함할 수 있다.
파우치형 베어 셀(100) 및 보호 회로 기판(200)은 상술한 본 발명의 일 실시예와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 상술한 본 발명의 일 실시예를 참조하기로 한다.
상부 케이스(1300)는 상술한 베어 셀(100)과 보호 회로 기판(200)을 포함하는 코어 팩을 후술한 하부 케이스(1500)와 더불어서 절연이나 보호하는 역할을 한다. 특히, 상부 케이스(1300)는 보호 회로 기판(200)을 지지하고 베어 셀(100)의 상부를 케이싱한다. 또한, 후술하는 제2 격벽(1510)과 결합되는 일측 둘레부(1301)는 상부 케이스(1300) 중 전극 탭(102)을 기준으로 테라스부(120)의 반대측에 위치된 부위이다. 아울러, 상부 케이스(1300)에 구비된 일측 둘레부(1301)는 도 7에 의해 보다 상세히 보여지고 있다.
제1 격벽(1310)은 상부 케이스(1300)에서 하향 돌출되어 테라스부(120)에 구비된 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 사이를 전기적으로 분리시키는 역할을 한다. 즉, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 사이에 제1 격벽(1310)이 구비됨에 따라, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 간의 쇼트(short)를 미연에 막을 수 있다. 아울러, 상부 케이스(1300)에 구비된 제1 격벽(1310)은 도 7에 의해 보다 상세히 보여지고 있다.
하부 케이스(1500)는 상술한 베어 셀(100)과 보호 회로 기판(200)을 포함하는 코어 팩을 상술한 상부 케이스(1300)와 더불어서 절연이나 보호하는 역할을 한다. 특히, 하부 케이스(1500)는 베어 셀(100)의 하부 및 측부를 케이싱한다. 일 예로서, 결합 유닛을 별도로 사용하지 않고 하부 케이스(1500)와 베어 셀(100)을 결합시키기 위해, 하부 케이스(500)는 베어 셀(100)의 둘레에 몰딩되어 베어 셀(100)과 일체화될 수 있다.
제2 격벽(1510)은 하부 케이스(1500)에서 상향 돌출되되 전극 탭(102)과 상부 케이스(1300)의 일측 둘레부(1301) 사이로 돌출되며, 상부 케이스(1300)의 일측 둘레부(1301)가 이에 결합되어 고정된다. 일 예로서, 상부 케이스(1300)의 일측 둘레부(1301)와 하부 케이스(1500)의 제2 격벽(1510)은 결합 유닛(C)에 의해 상호 결합될 수 있다. 구체적으로, 결합 유닛(C)은 하부 케이스(1500)의 제2 격벽(1510)에 형성되는 결합 돌기(1511)와, 그리고 상부 케이스(1300)의 일측 둘레부(1301)에 형성되는 결합 홈(1302)을 포함할 수 있다. 따라서, 베어 셀(100)에 몰딩된 하부 케이스(1500)에 상부 케이스(1300)가 고정되므로 상부 케이스(1300)는 베어 셀(100)에 단단히 고정되게 된다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지의 제조 과정을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 중 베어 셀 상에 하부 케이스가 일체로 몰딩된 상태를 요부 사시도이고, 도 4는 도 3의 상태에서 테라스부에 보호 회로 기판이 장착된 상태를 나타낸 요부 사시도이며, 그리고 도 5는 도 5의 상태에서 보호 회로 기판 상에 상부 케이스가 장착된 상태를 나타낸 요부 사시도이다.
도 6은 도 5를 VI-VI 선으로 잘라서 본 단면도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 탭(102)이 빈 공간의 테라스부(120)에 위치되도록 전극 탭(102)을 절곡하고, 그리고 하부 케이스(1500)를 파우치형 베어 셀(100)에 몰딩하여 하부 케이스(1500)와 파우치형 베어 셀(100)을 일체로 한다.
이 후, 도 4에 도시된 바와 같이, 빈 공간의 테라스부(120)에 보호 회로 기판(200)을 장착한다. 이 때, 보호 회로 기판(200)의 접속부(202)는 전극 탭(102)에 연결된다.
이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 보호 회로 기판(200) 및 베어 셀(100)의 상부를 상부 케이스(1300)로 케이싱 한다. 케이싱을 하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(1300)의 제1 격벽(1310)이 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 사이에 위치되므로, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 간의 쇼트를 미연에 막을 수 있다. 또한, 케이싱을 하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 케이스(1500)의 제2 격벽(1510)의 결합 돌기(1511)가 상부 케이스(1300)의 일측 둘레부(1301)의 결합 홈(1302)에 체결된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 베어 셀(100)의 빈 공간인 테라스부(120)에 보호 회로 기판(200)이 구비됨에 따라, 파우치형 전지의 전체 길이를 종래에 비해 줄 수 있다. 궁극적으로, 전자 기기의 소형화 측면을 고려할 때, 길이가 줄어든 전지에 대한 활용성은 보다 커질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 사이에 제1 격벽(310 또는 1310)이 구비됨에 따라, 보호 회로 기판(200)과 전극 탭(102) 간의 쇼트를 미연에 막을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 베어 셀 101: 전극 조립체
102: 전극 탭 110: 실링부
120: 테라스부 200: 보호 회로 기판
300: 상부 케이스 310: 제1 격벽

Claims (5)

  1. 전극 탭의 인출 방향에 위치한 실링 영역이 절곡되지 않아 형성되는 빈 공간의 테라스부를 포함하는 파우치형 베어 셀;
    상기 전극 탭과 전기적으로 연결되고 상기 테라스부에 위치되며 보호 회로가 형성되는 보호 회로 기판;
    상기 보호 회로 기판을 지지하고 상기 베어 셀의 상부를 케이싱하는 상부 케이스; 및
    상기 상부 케이스에서 하향 돌출되어 상기 전극 탭 가운데 상기 베어 셀로부터 인출되어 절곡된 부분과 상기 보호 회로 기판 사이를 전기적으로 분리시키는 제1 격벽을 포함하는 파우치형 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어 셀의 하부 및 측부를 케이싱하는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스에서 상향 돌출되되 상기 전극 탭과 상기 상부 케이스의 일측 둘레부 사이로 돌출되어 상기 일측 둘레부가 결합되는 제2 격벽을 더 포함하고, 그리고
    상기 일측 둘레부는 상기 상부 케이스 중 상기 전극 탭을 기준으로 상기 테라스부의 반대측에 위치되는 부위인 파우치형 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베어 셀은 폴리머를 전해질로 사용한 폴리머 셀인 파우치형 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 탭은 상기 보호 회로 기판과의 연결을 위해 절곡된 형상을 갖는 파우치형 전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 하부 케이스는 상기 베어 셀의 둘레에 몰딩되어 상기 베어 셀과 일체화되는 파우치형 전지.
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