KR101386168B1

KR101386168B1 - 충방전이 가능한 배터리 팩

Info

Publication number: KR101386168B1
Application number: KR1020130088243A
Authority: KR
Inventors: 김재승; 박경호
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: KR20130088111A

Abstract

충방전이 가능하고, 상부에 형성된 테라스부 및 양측이 절곡된 배터리 셀, 배터리 셀과 전기적으로 연결되고 테라스부 상에 안착되는 보호회로모듈, 배터리 셀과 보호회로모듈을 수용하는 프레임을 포함하며, 프레임은, 보호회로모듈이 안착된 배터리 셀의 외주 측면을 둘러싸는 모서리 프레임부, 모서리 프레임부의 일측으로부터 연장되며 테라스부와 마주보는 제1 연장부, 제1 연장부와 바주보도록 배치되며 테라스부와 인접한 제2 연장부, 제1 연장부와 동일한 평면 상에 배치되며 모서리 프레임부에 대하여 대략 수직으로 절곡된 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함하며, 프레임 중 제2 연장부와 동일한 평면상에는 제2 연장부만 형성되어 있으며 나머지는 모두 개방된 영역인, 배터리 팩을 제공한다.

Description

충방전이 가능한 배터리 팩{Rechargeable battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리 팩의 구조에 관한 것이다.

최근 들어 전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전과 더불어 캠코더, 휴대폰, 노트북, 태블릿 PC 등이 널리 사용됨에 따라 가볍고 오래 사용할 수 있으며, 신뢰성이 높은 고성능의 이차전지의 수요가 늘어나고 있다. 이러한 수요에 부응하기 위해 많은 각광을 받고 있고, 그 이용 범위가 널리 확대되는 것으로 리튬 이차전지가 있다.

배터리 팩은 베어 셀 및 안전장치 등을 보호하기 위해 외장 케이스에 수납되는 하드팩(hard pack) 형태 또는 핫멜트 수지로 베어 셀과 보호회로기판 사이의 간극을 채우고 얇은 외장재로 튜빙, 라벨링을 실시하는 이너팩(inner pack) 형태로 사용된다.

리튬 이차전지는 전해질 형태에 따라 유기용매 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지 및 리튬 이온 전지와 고체 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 나눌 수 있다. 또한, 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 캔의 형태에 따라 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분될 수 있다.

일반적으로, 고체 고분자 전해질을 사용하는 폴리머 전지인 경우에는 외형이 파우치형으로 형성되고, 유기용매 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지인 경우에는 외형이 원통형 또는 각형으로 형성된다.

본 발명의 일실시예는, 구조적 강성을 보강한 배터리 팩에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 충방전이 가능하고, 상부에 형성된 테라스부 및 양측이 절곡된 배터리 셀; 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 상기 테라스부 상에 안착되는 보호회로모듈; 상기 배터리 셀과 상기 보호회로모듈을 수용하는 프레임;을 포함하며, 상기 프레임은, 상기 보호회로모듈이 안착된 상기 배터리 셀의 외주 측면을 둘러싸는 모서리 프레임부; 상기 모서리 프레임부의 일측으로부터 연장되며, 상기 테라스부와 마주보는 제1 연장부; 상기 제1 연장부와 바주보도록 배치되며 상기 테라스부와 인접한 제2 연장부; 상기 제1 연장부와 동일한 평면 상에 배치되며, 상기 모서리 프레임부에 대하여 대략 수직으로 절곡된 제1 고정부 및 제2 고정부;를 포함하며, 상기 프레임 중 상기 제2 연장부와 동일한 평면상에는 상기 제2 연장부만 형성되어 있으며 나머지는 모두 개방된 영역인, 배터리 팩을 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 테라스부와 상기 보호회로모듈 사이에 구비되며, 상기 보호회로모듈의 일면을 감싸는 절연 테이프를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보호회로모듈은 상기 배터리 팩과 외부 기기를 전기적으로 연결하기 위한 케이블을 더 포함하며, 상기 프레임은 상기 케이블이 상기 배터리 팩의 외부로 인출될 수 있도록 상기 케이블과 대응되는 위치에 형성된 관통홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 프레임은 절연성 소재를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 배터리 셀은 파우치 셀일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보호회로모듈은 상기 보호회로모듈에 실장된 회로소자가 상기 테라스부와 마주보도록 안착될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1,2 고정부는, 상기 프레임에서 상기 배터리 셀의 빠짐을 방지하도록 상기 배터리 셀과 접촉할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 프레임과 상기 배터리 셀에 부착되어 상기 프레임 및 상기 배터리 셀을 감싸는 외장 라벨을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1고정부 및 상기 제2 고정부는, 상기 테라스부의 길이 방향에 대해 수직인 방향을 따라 서로 평행하게 연장될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 배터리 셀과 보호회로모듈의 조립체를 완성한 후, 조립체를 프레임에 삽입 및 고정시킬 수 있다.

배터리 셀과 보호회로모듈을 수용하고, 보호회로모듈이 배치된 상태에서 배터리 셀의 테라스부를 덮는 프레임부를 구비함으로써, 배터리 팩의 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 배터리 셀과 보호회로모듈을 외부 충격으로부터 보호할 수 있으며 보호회로모듈의 휨을 방지하여 보호회로모듈의 변형에 따른 전력 손실을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 보호회로모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 배터리 셀과 보호회로모듈이 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임의 사시도이다.
도 7은 도 6의 프레임의 정면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임의 정면도이다.
도 10 및 도 11은 배터리 팩과 보호회로모듈이 결합된 결합체가 프레임에 조립되는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선을 따라 취한 단면도이다.
도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이고, 도 2는 도 1의 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 배터리 셀(100), 보호회로모듈(200), 절연 테이프(300), 프레임(400), 및 외장 라벨(500)을 포함한다.

배터리 셀(100)은 파우치 셀로서, 파우치 형태의 외장재(110)와 외장재(110)로부터 연장된 양극 탭(131) 및 음극 탭(132)을 포함한다. 배터리 셀(100)은 예컨대, 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다. 배터리 셀(100)의 상부는 테라스부(150)를 포함하고, 배터리 셀(100)의 양측은 절곡된 상태일 수 있다. 양극 탭(131)과 음극 탭(132)은 외장재(110)와의 밀봉성을 향상시키고 외장재(110)와 전기적 절연을 위해, 각각 접착성 탭 테이프(140)로 둘러싸일 수 있다.

보호회로모듈(200)은 테라스부(150)에 안착되며, 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)의 과충전, 과방전 또는 과전류로 인하여 발생되는 과열 및 폭발을 방지한다.

보호회로모듈(200)은 회로기판(210), 회로기판(210) 상에 실장된 회로소자(220), 양극 리드 탭(231), 음극 리드 탭(232), 안전소자(240), 및 케이블(251)을 포함할 수 있다. 회로소자(220), 양극 및 음극 리드 탭(232), 안전소자(240) 및 케이블(251)은 모두 회로기판(210)의 일측면에 배치될 수 있다.

회로기판(210)의 일측면에는 배터리 셀(100)과의 전기적 연결을 위한 양극 리드 탭(231)과 음극 리드 탭(232)이 배치된다. 양극 리드 탭(231)은 배터리 셀(100)의 양극 탭(131)과 용접에 의해 전기적으로 접속되며, 음극 리드 탭(232)은 배터리 셀(100)의 음극 탭(132)과 용접에 의해 전기적으로 접속된다.

회로기판(210)에는 배터리 셀(100)의 충방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 충방전 회로 패턴(미도시), 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 보호 회로 패턴(미도시)을 포함한다. 회로기판(210)의 일측면에 충방전 회로 패턴 및 보호 회로 패턴의 구현을 위해 설치된 회로소자(220)가 포함될 수 있다.

안전소자(240)는 배터리 셀(100)의 온도가 허용 온도 이상이 되면 전류를 차단함으로써, 배터리 셀(100)의 발열로 인한 이상 현상을 방지한다. 안전소자(240)로는 PTC(Positive Thermal Coefficient)가 사용될 수 있다.

케이블(251)은 양극단자(211) 및 음극단자(212)에 접속되며, 외부 전자 기기(예컨대, 노트북, 태블릿 PC, 충전기 등)와 전기적으로 연결될 수 있다. 케이블(251) 중 일부는 그라운드(213)에 접속될 수 있다. 미설명 부호 252는 복수의 케이블(251)과 외부 전자 기기의 접속을 용이하게 하기 위한 커넥터이다.

절연 테이프(300)는 테라스부(150)와 보호회로모듈(200) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 회로소자(220), 양극 및 음극 리드 탭(232), 안전소자(240) 및 케이블(251)이 배치된 보호회로모듈(200)의 일측면을 감싸도록 구비되어 보호회로모듈(200)을 테라스로부터 전기적으로 절연시키며, 외부로부터 보호할 수 있다.

프레임(400)은 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200)을 수용한다. 프레임(400)은 소정의 강성을 갖는 절연성 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 프레임(400)은 플라스틱을 포함할 수 있다. 소정의 강성을 갖는 프레임(400)은 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200)을 외부의 충격으로부터 보호한다.

프레임(400)은 대략 사각형인 모서리 프레임부(410) 및 모서리 프레임부(410)의 일측에서부터 연장된 제1 연장부(미도시) 및 제2 연장부(422)를 포함한다. 제1 연장부는 보호회로모듈(200)을 덮도록 형성되어 보호회로모듈(200)의 주변에 강성을 제공한다. 따라서, 배터리 팩(1)에 충격이 가해지더라도 보호회로모듈(200)이 휘거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 연장부(422)는 제1 연장부와 서로 마주보도록 형성되며, 테라스부(150)의 일면을 덮을 수 있다. 제1,2 연장부로 인해 배터리 팩 중 보호회로모듈(200)의 주변의 강성이 향상될 수 있다.

프레임(400)은 보호회로모듈(200)에 구비된 케이블(251)이 배터리 팩(1)의 외부로 인출될 수 있도록 관통홀(415)을 포함할 수 있다. 프레임(400)의 보다 구체적인 구성은 도 6 내지 도 9를 참조하여 해당부분에서 후술하기로 한다.

외장 라벨(500)은 배터리 셀(100)과 프레임(400)을 감싼다. 보호회로모듈(200)과 배터리 셀(100)의 조립체가 프레임(400)에 수용된 후, 외장 라벨(500)을 부착함으로써 배터리 팩(1)을 콤팩트하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라 외부 충격으로부터 배터리 팩(1)을 보호할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 배터리 셀을 도시한 단면도이다. 도 3에서는 편의상 배터리 셀의 양극 탭(131)만을 도시하였다.

도 3을 참조하면, 배터리 셀(100)은 외장재(110)와 외장재(110)의 내부에 수용된 전극 조립체(120) 및 전해질(미도시)을 포함한다. 전극 조립체(120)는 양극 활물질이 첨가된 양극용 슬러리가 도포된 양극판(121)과, 음극 활물질이 첨가된 음극용 슬러리가 도포된 음극판(122)과, 양극판(121)과 음극판(122) 사이에 개재된 세퍼레이터(123)를 포함한다.

양극판(121)은 알루미늄 등의 소재로 이루어지는 양극 집전체에 양극용 슬러리가 도포되는 양극 활물질층과 양극용 슬러리가 도포되지 않는 양극 무지부를 포함할 수 있다. 양극용 슬러리에는 양극 활물질이 포함되어 있다. 양극 활물질로는 예컨대, LiCoO₂, LiNiO₂, LiMnO₂, LiMnO₄와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물을 사용할 수 있다. 일 실시예로, 양극 무지부에는 양극 탭(131)이 접합되며, 양극 탭(131)의 일부는 외장재(110)로부터 외부를 향해 연장된다.

음극판(122)은 니켈 등의 재질로 이루어지는 음극 집전체에 음극용 슬러리가 도포되는 음극 활물질층과 음극용 슬러리가 도포되지 않는 음극 무지부를 포함할 수 있다. 음극용 슬러리에는 음극 활물질이 포함되어 있다. 음극 활물질로는 예컨대, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등을 사용할 수 있다. 일 실시예로, 음극 무지부에는 음극 탭(132)이 접합되며, 음극 탭(132)의 일부는 외장재(110)로부터 외부를 향해 연장된다.

세퍼레이터(123)는 리튬 이온이 양극판(121)과 음극판(122) 사이를 양호하게 이동할 수 있도록 다공성 폴리프로필렌(PP) 또는 다공성 폴리에틸렌(PE) 재질을 포함할 수 있다.

파우치 형태의 외장재(110)는 금속박(foil:111)로서, 금속박(111)의 상면과 하면에는 각각 절연층(112, 113)을 포함할 수 있다. 예컨대, 금속박(111)은 알루미늄, 스테인레스 스틸과 같은 소재를 포함할 수 있다.

테라스부(150)의 하면(150b)은 실질적으로 외장재(110)의 하면(110b)과 일체로 형성되며, 테라스부(150)의 상면(150a)은 외장재(110)의 상면(110a)보다 낮은 위치에 구비된다. 따라서, 테라스부(150) 상에는 보호회로모듈(200)이 안착될 수 있는 충분한 공간이 형성된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 보호회로모듈의 결합 전을 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 배터리 셀과 보호회로모듈의 조립체로서 보호회로모듈이 배터리 셀의 테라스부에 안착된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 4를 참조하면, 처음에 배터리 셀(100)의 양극 및 음극 탭(131, 132)은 외장재(110)로부터 일직선으로 연장된 상태로서, 보호회로모듈(200)의 양극 및 음극 리드 탭(231, 232)과 전기적으로 연결된다. 테라스부(150)로부터 연장된 음극 리드 탭(232)은 배터리 셀(100)의 음극 탭(132)과 용접을 통해 연결될 수 있으며, 배터리 셀(100)의 일면에 형성된 양극 리드 탭(231)은 배터리 셀(100)의 양극 탭(131)과 용접을 통해 연결될 수 있다.

양극 리드 탭(231)은 처음에 L자 형상인 제1,2 면(231a, 231b)을 포함하였으나 제1 면(231a)에 양극 탭(131)이 용접된 이후에 제2 면(231b)이 절곡된다. 따라서, 양극 리드 탭(231)의 제1,2 면(231a, 231b)은 배터리 셀(100)의 양극 탭(131)을 사이에 두고 샌드위치의 형상일 수 있다.

배터리 셀(100)의 전극 탭(131, 132)과 보호회로모듈(200)의 리드 탭(231, 232)을 용접한 후, 배터리 셀(100)의 테라스부(150) 상에 형성된 공간에 보호회로모듈(200)을 안착할 수 있다.

보호회로모듈(200)을 테라스부(150)에 안착시키기 전에, 절연 테이프(300)를 배치한다. 절연 테이프(300)는 보호회로모듈(200)의 회로소자(220)가 형성된 면을 감싸도록 배치될 수 있다. 보호회로모듈(200)을 테라스부(150)에 안착시키기 위해 배터리 셀(100)의 양극 및 음극 탭(132)을 절곡하면 도 5에 도시된 바와 같은 조립체(10)가 완성된다.

이 때, 회로소자(220), 안전소자(240) 및 케이블(251)이 형성된 보호회로모듈(200)의 일면이 테라스부(150)와 마주보도록 보호회로모듈(200)이 안착된다. 회로소자(220)와 안전소자(240) 및 케이블(251) 등이 형성된 보호회로모듈(200)의 일면은 절연 테이프(300)로 둘러싸이고 테라스부(150)와 마주보도록 배치되므로 외부로부터 이중으로 보호될 수 있다.

상술한 바와 같이 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200)의 조립체를 완성한 후, 조립체를 프레임(400)에 삽입 및 고정시킬 수 있다.

본 실시예에서는 양극 리드 탭(231)이 L자 형상인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 음극 리드 탭(232)이 L자 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 양극 리드 탭(231)과 음극 리드 탭(232)의 위치가 서로 바뀔 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임의 사시도이고, 도 7은 도 6의 프레임의 정면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 프레임(400)은 전체적으로 조립체의 외곽을 둘러싸도록 대략 사각형이며, 모서리 프레임부(410), 제1,2 연장부(421, 422) 및 제1,2 고정부(431, 432)를 포함한다.

모서리 프레임부(410)는 조립체의 외주 측면을 둘러싼다. 모서리 프레임부(410)의 일측에는 케이블(251)이 외부로 인출될 수 있도록 케이블(251)이 관통하는 관통홀(415)이 구비될 수 있다.

제1,2 연장부(421, 422)는 모서리 프레임부(410)의 일측, 즉 테라스부(150)와 대응되는 위치에 구비된다. 제1 연장부(421)와 제2 연장부(422)는 서로 마주보도록 배치되며, 테라스부(150)의 폭 및 길이와 실질적으로 동일한 폭 및 길이를 가질 수 있다. 보호회로모듈(200)은 제1,2 연장부(421, 422) 사이의 공간에 수용될 수 있다. 보호회로모듈(200)의 일면은 제1 연장부(421)에 의해 덮힌 상태이고, 보호회로모듈(200)의 타면은 테라스부(150) 및/또는 제2 연장부(422)에 의해 덮힌 상태이므로 외부로 노출되지 않는다. 또한, 테라스부(150)와, 제1,2 연장부(421, 422)가 소정의 강성을 구비하므로 외부 충격으로부터 보호회로모듈(200)을 보호한다. 따라서, 보호회로모듈(200)의 휨 또는 변형을 방지할 수 있다.

제1,2 고정부(431, 432)는 제1 연장부(421)와 동일한 평면 상에서 모서리 프레임부(410)에 대하여 대략 수직이 되도록 절곡된 상태일 수 있다. 서로 나란하게 형성되는 제1,2 고정부(431, 432)는 제1 연장부(421) (또는 제2 연장부: 422)의 길이 방향에 대해 대략 수직인 방향을 따라 연장된다.

제1,2 고정부(431, 432)는 조립체가 프레임(400)과 결합될 때 조립체가 프레임(400)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 배터리 셀(100)의 일부와 접촉하면서 배터리 셀(100)을 지지한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임의 정면도이다.

본 발명의 또 다른 실시예로서 도 8을 참조하면, 제1 고정부(831)와 제2 고정부(미도시)는 제1 연장부(821)와 동일한 평면 상에서 제1 연장부(또는 제2 연장부: 922)의 길이 방향에 대해 대략 수직인 방향을 따라 연장되되, 단속적으로 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 제1,2 고정부(831, 832)도 배터리 셀(100)을 지지하므로 조립체가 프레임(800)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로서 도 9를 참조하면, 프레임(900)은 제1 연장부(미도시)와 동일한 평면 상에 구비된 제1,2,3 고정부(931, 932, 933)를 포함한다. 제1,2 고정부(931, 932)는 제2 연장부(922)(또는 제1 연장부)의 길이 방향에 대해 대략 수직인 방향을 따라 연장되며, 서로 나란하게 배치되고, 제3 고정부(933)는 제1,2 고정부(931, 932)와 동일한 평면상에서 제1 연장부의 길이 방향과 나란하게 형성될 수 있다. 본 실시예에서도 제1,2,3 고정부(931, 932, 933)가 배터리 셀(100)을 지지함으로써 조립체가 프레임(900)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있음은 물론이다.

도 10 및 도 11은 배터리 팩과 보호회로모듈이 결합된 결합체가 프레임에 조립되는 상태를 나타낸 사시도이며, 도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선을 따라 취한 단면도이고, 도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 취한 단면도이다.

도 10을 참조하면, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200)의 조립체(10)의 일단을 프레임(400)의 제1,2 연장부(421, 422) 사이의 공간에 삽입한다. 이 때, 제1,2 연장부(421, 422) 사이의 공간에 삽입되는 조립체(10)의 일단은 보호회로모듈(200)이 안착된 테라스부(150) 측이다. 케이블(251)이 프레임(400)의 관통홀(415)을 지나도록 조립체(10)의 일단을 프레임(400)으로 비스듬하게 밀어 넣는다.

이 후, 조립체(10)의 타단을 프레임(400)에 끼우면 도 11에 도시된 바와 같이 조립체(10)가 프레임(400)에 수용된다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 프레임(400)은 조립체를 수용하면서 외곽을 둘러싸도록 배치되어 배터리 팩의 구조적 강성을 향상시키며, 제1,2 고정부(431, 432)가 배터리 셀(100)을 지지하므로 조립체(10)가 프레임(800)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

보호회로모듈(200)의 소자들이 배터리 셀(100)의 테라스부(150)와 대향되며, 소정의 강성을 갖는 프레임(400)의 제1 연장부(421)가 보호회로모듈(200)의 일면을 덮고, 테라스부(150)가 보호회로모듈의 타면을 덮으며, 제2 연장부(422)가 테라스부(150)를 덮으므로, 보호회로모듈(200)의 휨을 방지할 수 있다.

만약 보호회로모듈(200)이 외부 충격에 의하여 휘거나 변형이 생기면, 배터리 팩의 전력이 손실될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 상술한 구조를 갖는 프레임(400)을 포함함으로써 배터리 팩의 구조적 강성을 향상시키고 보호회로모듈(200)의 변형을 방지할 수 있다.

이상에서는 제1,2 고정부(431, 432)가 제1 연장부(421)와 동일한 평면상에 구비된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 제1,2 고정부(431, 432)는 제2 연장부(422)와 동일한 평면상에 구비될 수 있다. 다만 이 경우에는 조립체(10)가 프레임(400)에 끼워지는 방향에서 차이가 있다. 예컨대, 도 11를 참조하면, 제1 연장부(421)가 위쪽에 오고 제2 연장부(422)가 아래에 오도록 프레임(400)을 배치한 후 조립체(10)를 삽입할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1: 배터리 팩 10: 조립체
100: 배터리 셀 110: 외장재
120: 전극 조립체 131: 양극 탭
132: 음극 탭 150: 테라스부
200: 보호회로모듈 210: 회로기판
220: 회로소자 231: 양극 리드 탭
232: 음극 리드 탭 240: 안전소자
251: 케이블 300: 절연 테이프
400, 800, 900: 프레임 410: 모서리 프레임부
415: 관통홀 421, 821, 921: 제1 연장부
422: 제2 연장부 431, 831, 931: 제1 고정부
432, 832, 932: 제2 고정부 933: 제3 고정부
500: 외장 라벨

Claims

충방전이 가능하고, 상부에 형성된 테라스부 및 양측이 절곡된 배터리 셀;
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 상기 테라스부 상에 안착되는 보호회로모듈;
상기 배터리 셀과 상기 보호회로모듈을 수용하는 프레임;을 포함하며,
상기 프레임은,
상기 보호회로모듈이 안착된 상기 배터리 셀의 외주 측면을 둘러싸는 모서리 프레임부;
상기 모서리 프레임부의 일측으로부터 연장되며, 상기 테라스부와 마주보도록 상기 모서리 프레임부에 대하여 절곡된 제1 연장부;
상기 제1 연장부와 마주보도록 배치되며 상기 테라스부와 인접하도록 상기 모서리 프레임부에 대하여 절곡된 제2 연장부;
상기 제1 연장부와 동일한 평면 상에 배치되며, 상기 모서리 프레임부에 대하여 수직으로 절곡된 제1 고정부 및 제2 고정부;를 포함하며,
상기 테라스부에 상기 보호회로모듈이 안착된 상기 배터리 셀이 상기 프레임에 삽입되도록 상기 프레임 중 상기 제2 연장부와 동일한 평면상에는 상기 제2 연장부만 형성되어 있으며 나머지는 모두 개방된 영역인, 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 테라스부와 상기 보호회로모듈 사이에 구비되며, 상기 보호회로모듈의 일면을 감싸는 절연 테이프를 더 포함하는 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 보호회로모듈은 상기 배터리 팩과 외부 기기를 전기적으로 연결하기 위한 케이블을 더 포함하며, 상기 프레임은 상기 케이블이 상기 배터리 팩의 외부로 인출될 수 있도록 상기 케이블과 대응되는 위치에 형성된 관통홀을 포함하는 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 프레임은 절연성 소재를 포함하는 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 배터리 셀은 파우치 셀인 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 보호회로모듈은 상기 보호회로모듈에 실장된 회로소자가 상기 테라스부와 마주보도록 안착되는 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 제1,2 고정부는, 상기 프레임에서 상기 배터리 셀의 빠짐을 방지하도록 상기 배터리 셀과 접촉하는, 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 프레임과 상기 배터리 셀에 부착되어 상기 프레임 및 상기 배터리 셀을 감싸는 외장 라벨;을 더 포함하는 충방전이 가능한 배터리 팩.
제1항에 있어서, 상기 제1고정부 및 상기 제2 고정부는, 상기 테라스부의 길이 방향에 대해 수직인 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 충방전이 가능한 배터리 팩.