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KR101905081B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR101905081B1
KR101905081B1 KR1020110132084A KR20110132084A KR101905081B1 KR 101905081 B1 KR101905081 B1 KR 101905081B1 KR 1020110132084 A KR1020110132084 A KR 1020110132084A KR 20110132084 A KR20110132084 A KR 20110132084A KR 101905081 B1 KR101905081 B1 KR 101905081B1
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circuit module
top case
electrode lead
bare cell
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이성준
박기식
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 탑케이스와 보호회로모듈의 부품 실장면 사이에 보호회로모듈 지지부를 형성함에 의해 외부 충격으로부터 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 팩은 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역을 구비하는 파우치형 베어셀; 상기 실링 영역에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및 상기 탑케이스와 상기 보호회로모듈 사이에 구비되는 보호회로모듈 지지부;를 포함한다. 이러한 구성에 의하여, 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외부 충격으로부터 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 가능한 전지를 말하는 것으로서, 핸드폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
여러 종류의 이차 전지 중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 널리 사용되고 있는 추세이다. 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 캔형, 파우치형을 들 수 있다.
이 중, 파우치형 이차 전지는 파우치에 전극조립체를 넣고 밀봉하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드는 보호회로모듈(PCM:Protecting Circuit Module)이나, 양성온도소자(PTC:Positive Temperature Coefficient) 등의 부속품과 연결되며 코어팩(Core pack)을 형성한다. 그리고, 코어팩의 상부에 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스를 형성하고, 이를 하드케이스에 내장하거나 포장용 라벨로 감싸서 배터리 팩을 형성한다.
본 발명은 탑케이스와 보호회로모듈의 부품 실장면 사이에 보호회로모듈 지지부를 형성함에 의해 외부 충격으로부터 보호회로모듈에 실장된 부품의 손상을 방지할 뿐만 아니라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 보호회로모듈 지지부에 의해 보호회로모듈의 써멀 퓨즈(Thermal fuse), PTC(Positive Temperature coefficient) 등의 안전소자 등이 형성된 면을 보다 밀착시킴으로써, 안전소자의 동작성을 향상시킬 수 있다. 즉, 베어셀의 이상과열 현상 시 베어셀의 열을 효과적으로 안전소자로 전달하여 안전소자의 동작성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역을 구비하는 파우치형 베어셀; 상기 실링 영역에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및 상기 탑케이스와 상기 보호회로모듈 사이에 구비되는 보호회로모듈 지지부;를 포함한다.
여기서, 상기 보호회로모듈 지지부는 상기 보호회로모듈 상에 실장된 부품과 대면하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 탑케이스는 상기 보호회로모듈 지지부와 일체형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호회로모듈 지지부는 폼(foam), 고무(rubber) 및 접착제(glue)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 탑케이스는 ㄷ자형으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 탑케이스는 보호회로모듈의 부품 실장면, 상기 보호회로모듈과 상기 전극리드의 연결면 및 상기 실링 영역과 대면하는 상기 보호회로모듈의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다.
게다가, 상기 실링 영역에 위치된 상기 전극리드의 외면에는 절연테이프를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 탑케이스는 상기 전극리드와 대응하는 영역에 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연테이프는 상기 탑케이스의 홈에 대응하는 전극리드의 외면까지 연장 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 베어셀의 상부면과 상기 탑케이스 사이에는 접착제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탑케이스와 상기 베어셀 상부를 커버하는 외장테이프를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 보호회로모듈의 부품 실장면과 탑케이스 사이에 보호회로모듈 지지부를 형성함에 의해 외부에서 충격 발생 시 부품을 보호하고, 이물질 삽입을 방지함으로써, 배터리 팩의 신뢰성 및 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 보호회로모듈 지지부에 의해 보호회로모듈의 써멀 퓨즈, 양성온도소자 등의 안전소자 등이 형성된 면을 보다 밀착시킴으로써, 베어셀의 이상과열 현상 시 베어셀의 열을 효과적으로 안전소자로 전달하여 안전소자의 동작성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 탑케이스가 분리된 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈 및 보호회로모듈 지지부가 탑케이스 내부에 삽입된 상태를 나타내는 사시도.
도 4는 도 2의 A-A'에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 단면도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 탑케이스가 분리된 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 파우치형 베어셀(10), 보호회로모듈(30), 보호회로모듈(30)을 감싸는 탑케이스(20) 및 탑케이스(20)와 보호회로모듈(30) 사이에 구비되는 보호회로모듈 지지부(40)를 포함한다.
파우치형 베어셀(10)은 그 내부에 전극조립체(미도시)를 수용하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역(13)을 구비한다. 그리고, 실링 영역(13)에는 전극리드(11)와 연결된 보호회로모듈(30)이 위치된다. 이때, 탑케이스(20)는 ㄷ자형으로 형성되어 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성될 수 있다.
즉, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(31)의 부품(32) 실장면과, 보호회로모듈(31)과 전극리드(11)의 연결면 및 실링 영역(13)과 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다. 여기서, 보호회로모듈 지지부(40)는 보호회로기판(31) 상에 실장된 부품(32)과 대면하도록 형성된다. 이에 따라, 외부 충격에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 보호회로기판(31) 상에 실장된 부품(32)은 써멀 퓨즈 또는 양성온도소자 등의 안전소자일 수 있다. 이에 의해 보호회로모듈 지지부(40)가 안전소자가 형성된 면을 보다 밀착시킴으로써, 안전소자의 동작성을 향상시킬 수 있다. 즉, 보호회로모듈 지지부(40)가 베어셀(10)의 이상과열 현상 시 베어셀(10)의 열을 효과적으로 안전소자로 전달하여 안전소자의 동작성을 향상시킬 수 있다.
이러한 보호회로모듈 지지부(40)는 폼(foam), 고무(rubber) 및 접착제(glue)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 그리고, 보호회로모듈 지지부(40)는 완충 역할을 할 수 있는 다른 소재로 형성될 수 있음은 물론이다. 이때, 보호회로모듈 지지부(40)는 탑케이스(20)와 접착제에 의해 부착되어 일체형으로 형성될 수도 있다. 그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 탑케이스(20)에 보호회로모듈 지지부(40)를 고정할 수 있는 별도의 구조물이 형성될 수도 있다.
이와 같은 보호회로모듈 지지부(40)를 구비하는 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 보호회로모듈(30)의 이상 시, 베어셀(10)로부터 탑케이스(20)를 분리하여 수리할 수 있다. 이때, 탑케이스(20)와 맞닿는 베어셀(10) 상부면에는 접착제(60, 도 4 참조)가 형성될 수 있다. 그러나, 보호회로모듈 측을 핫멜팅용 수지로 사출성형 방식에 의해 몰딩 처리하는 경우에는, 보호회로모듈의 이상 시 보호회로모듈에 수지가 몰딩되어 있으므로, 이를 분리하여 수리하기가 용이하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 보호회로모듈(30)의 이상 시 수리가 용이하다는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 배터리 팩의 각 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 파우치형 베어셀(10)은 파우치 내부에 전극조립체가 수용되며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역(13)을 구비한다. 그리고, 전극리드(11)가 인출되는 실링 영역(13) 양측에 위치한 실링 영역은 파우치의 측부로 접히며 밀착된다.
파우치는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리한 것이 많이 사용된다. 예를 들면, 파우치는 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌(CPP: Casted Polypropylene)이 열접착층을 이루며 도포되고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)와 같은 수지재가 형성된다.
그리고, 파우치 내부에 수용된 전극조립체는 양극판과 음극판 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터가 순차적으로 적층되거나 권취된 구조를 갖는다. 양극판과 음극판에 부착된 전극탭들은 각각 다른 극성을 띠는 전극리드(11)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 이러한 전극리드(11)는 파우치의 실링 영역(13)으로 일부가 노출되어 이후 공정에서 보호회로모듈(30)과 전기적으로 연결된다.
이때, 실링 영역(13)에 위치된 전극리드(11)의 외면에는 절연테이프(12)를 더 포함한다. 절연테이프(12)는 전극리드(11)와 파우치와의 실링력을 향상시키는 동시에 전기적 절연 상태를 확보하기 위하여 형성될 수 있다.
보호회로모듈(30)은 베어셀(10)의 실링 영역(13)에 위치되며, 일면에 각 전극리드(11)와 전기적으로 연결되는 양극 및 음극 단자가 구비된다. 그리고, 보호회로모듈(30)의 타면에는 인쇄회로부가 프린팅되어 있는 인쇄회로기판(31)에 각종 전자 부품들(32)이 실장된 형태이다.
그리고, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성되어 보호회로모듈(30)을 보호하며, 베어셀(10)의 상부면, 즉 베어셀(10)의 실링 영역(13)에 안착된다. 이러한 탑케이스(20)에는 전극리드(11)와 대응하는 영역에 홈(21)이 형성되어, 전극리드(11)와의 간섭을 피할 수 있다. 이때, 탑케이스(20)의 홈(21)으로 노출된 전극리드(11)의 외면까지 절연테이프(12)가 연장 형성되어, 쇼트를 방지할 수 있다.
외장테이프(50)는 베어셀(10)과 보호회로모듈(30)이 연결되고, 보호회로모듈(30)을 탑케이스(20)가 감싼 상태에서 그 외측을 커버하도록 형성된다. 즉, 베어셀(10)의 상부를 커버함에 의해 탑케이스(20)가 베어셀(10)의 실링 영역(13)에 용이하게 고정되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈 및 보호회로모듈 지지부가 탑케이스 내부에 삽입된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 탑케이스(20) 내부에 보호회로모듈(30) 및 보호회로모듈 지지부(40)가 삽입된 상태를 알 수 있다. 탑케이스(20)는 ㄷ자형으로 형성되며, 보호회로모듈(30) 및 보호회로모듈 지지부(40)를 감싸도록 형성된다. 여기서, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면과, 보호회로모듈(30)과 전극리드(11, 도 2 참조)의 연결면 및 실링 영역(13, 도 2 참조)과 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다.
이때, 보호회로모듈 지지부(40)는 탑케이스(20)와 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면 사이에 위치된다. 이에 의해 보호회로모듈 지지부(40)는 보호회로기판(31) 상에 실장된 부품(32)과 대면하도록 형성될 수 있다. 이와 같은 보호회로모듈 지지부(40)는 탄성을 가지는 절연성의 소재로 형성됨에 의해 외부 충격 시 탑케이스(20)와 보호회로모듈(30) 간에 충격이 발생되더라도 부품(32)을 보호할 수 있다.
도 4는 도 2의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4를 참조하면, 파우치형 베어셀(10)은 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역(13)를 구비한다. 이러한 파우치형 베어셀(10)의 실링 영역(13)을 통하여 전극리드(11)가 인출되며, 실링 영역(13)과 맞닿는 전극리드(11)의 외면에는 절연테이프(12)가 형성된다. 그리고, 전극리드(11)는 보호회로기판(31)의 일면에 전기적으로 연결되며, 전극리드(11)가 연결되지 않은 보호회로기판(31)의 타면에는 부품(32)이 실장된다.
이와 같이 베어셀(10)과 전기적으로 연결되며, 베어셀(10)의 실링 영역 (13)에 안착된 보호회로모듈(30)은 탑케이스(20)에 의해 감싸지며 보호된다. 즉, 탑케이스(20)가 베어셀(10) 상부의 실링 영역(13)과 마주하는 보호회로모듈(30)의 측면을 제외한 보호회로모듈(30)의 세 면을 감싸도록 ㄷ자형으로 형성된다.
이러한 ㄷ자형 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면, 보호회로모듈(30)과 전극리드(11)의 연결면 및 실링 영역(13)과 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감싸도록 형성된다. 이때, 탑케이스(20)와 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면 사이에는 보호회로모듈 지지부(40)가 형성된다. 이러한 보호회로모듈 지지부(40)는 탑케이스(20)와 보호회로모듈(30)의 부품(32) 사이에 발생되는 충격을 흡수하는 역할을 한다. 이에 의해 외부 충격으로부터 부품(32)을 보호할 수 있다.
그리고, 베어셀(10)의 상부면과 탑케이스(20) 사이에는 접착제(60)를 더 포함할 수 있다. 이에 의해 베어셀(10) 상부에 탑케이스(20)가 용이하게 고정되도록 할 수 있다. 또한, 이러한 탑케이스(20)와 베어셀(10) 상부를 커버하는 외장테이프를 더 포함함에 의해 베어셀(10) 상부에 탑케이스(20)를 보다 견고하게 고정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 일 실시예와 동일한 구성을 포함하되, 보호회로모듈 지지부(40')의 재질이 폼(foam)으로 형성된 배터리 팩에 대한 것이다. 따라서, 도 5의 설명에서는 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈 지지부(40')는 폼으로 형성되어, 하중을 걸면 모양이 변형되고, 하중을 제거하면 모양이 용이하게 회복될 수 있는 특성을 가진다. 따라서, 외부 충격 시 탑케이스(20)와 보호회로모듈(30)의 부품(32) 실장면 사이에 충격이 발생되더라도 보호회로모듈 지지부(40')가 완충 역할을 하게 되어 부품(32)을 보호할 수 있다. 이러한 폼은 고무, 비닐, 폴리우레탄 등의 발포제를 가리키며, 매우 가느다란 스펀지 모양으로 다수개의 기공이 형성된 형태를 띤다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 보호회로모듈 지지부(40')가 폼으로 형성되는 경우, 폼의 양면에는 테이프가 부착될 수 있다. 이에 의해 보호회로모듈(30)의 부품(32)과 탑케이스(20) 각각에 용이하게 부착 가능하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 파우치 11 : 전극리드
12 : 절연테이프 13 : 실링 영역
20 : 탑케이스 21 : 홈
30 : 보호회로모듈 31 : 보호회로기판
32 : 실장부품 40 : 보호회로모듈 지지부
50 : 외장테이프 60 : 접착제

Claims (13)

  1. 전극리드의 인출 방향에 위치된 실링 영역을 구비하는 파우치형 베어셀;
    상기 실링 영역에 위치되며, 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈;
    상기 실링 영역과 대면하는 영역은 개구되되, 나머지 면들은 상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및
    상기 탑케이스와 상기 보호회로모듈 사이에 구비되는 보호회로모듈 지지부;를 포함하되,
    상기 실링 영역과 보호회로모듈은, 상기 탑케이스의 개구를 통하여 마주하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈 지지부는 상기 보호회로모듈 상에 실장된 부품과 대면하도록 형성되는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부품은 써멀 퓨즈(Thermal fuse) 또는 양성온도소자(Positive Temperature coefficient)인 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 상기 보호회로모듈 지지부와 일체형으로 형성되는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈 지지부는 폼(foam), 고무(rubber) 및 접착제(glue)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나로 형성되는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폼 또는 고무의 양면에는 테이프가 부착되는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 ㄷ자형으로 형성되는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탑케이스는 보호회로모듈의 부품 실장면, 상기 보호회로모듈과 상기 전극리드의 연결면 및 상기 실링 영역과 대면하는 상기 보호회로모듈의 일측면의 반대측면인 타측면을 감싸는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실링 영역에 위치된 상기 전극리드의 외면에는 절연테이프를 더 포함하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탑케이스는 상기 전극리드와 대응하는 영역에 홈을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 절연테이프는 상기 탑케이스의 홈에 대응하는 전극리드의 외면까지 연장 형성되는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베어셀의 상부면과 상기 탑케이스 사이에는 접착제를 더 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 탑케이스와 상기 베어셀 상부를 커버하는 외장테이프를 더 포함하는 배터리 팩.
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